高密度硅微针阵列的制备方法及器件与流程

本发明涉及一种制备方法及器件，尤其是一种高密度硅微针阵列的制备方法及器件。

背景技术：

1、目前，用于微针制作可选材料很多，有单晶硅、各类金属以及各类聚合物，但常使用的微针模板大多采用单晶硅。单晶硅作为微纳加工中的常规材料，在硅基表面进行光刻、干法或湿法刻蚀、镀膜等微纳工艺，可以实现微针阵列。

2、现有的硅微针大多通过涂胶光刻、干法刻蚀、湿法刻蚀一系列工艺流程制作。湿法腐蚀硅材料制备微针阵列，是利用不同腐蚀液对硅材料的各向异性和各向同性腐蚀，控制腐蚀液浓度、腐蚀温度和腐蚀时间等腐蚀条件，得到微针阵列，但湿法腐蚀加工的微针深宽比存在局限性，难以满足实际的应用需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高密度硅微针阵列的制备方法及器件，其能有效制备得到高密度硅微针阵列，提高硅微针阵列的深宽比，与现有工艺兼容，安全可靠。

2、按照本发明提供的技术方案，一种高密度硅微针阵列的制备方法，所述硅微针阵列的制备方法包括：

3、提供硅衬底，并在所述硅衬底上制备负性光刻胶层；

4、对负性光刻胶层进行图形化；

5、在图形化后的负性光刻胶层上制备正对应的正性光刻胶层；

6、对上述制备的正性光刻胶层进行加热回流，以得到正性回流光刻胶层；

7、利用上述正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层对硅衬底进行干法刻蚀，以在刻蚀后形成所需的硅微针阵列，其中，所述硅微针阵列包括分布于硅衬底上的微针体，微针体包括分布于硅衬底上的针体部以及位于针体部上的针头部；

8、去除上述正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层。

9、硅衬底的厚度为300μm～1000μm。

10、负性光刻胶层的厚度为10μm～50μm。

11、所述正性光刻胶层采用喷涂方式制备在负性光刻胶层上，正性光刻胶层的厚度为5μm～20μm。

12、对正性光刻胶层进行加热回流时，加热回流温度为110℃～150℃，加热回流时间为5min～20min；

13、对加热回流后得到的正性回流光刻胶层，所述正性回流光刻胶层的剖面呈半球形。

14、对微针体，所述针头部的高度为1μm～10μm，针体部的高度为50μm～400μm。

15、干法刻蚀时，刻蚀气体采用体sf6气体，钝化气体采用c4f8气体，其中，

16、刻蚀气体sf6的流量为60sccm～90sccm，钝化气体的流量为80sccm～120sccm；

17、一个刻蚀循环中，刻蚀与钝化的时间为5s/4s，刻蚀选择比保持在5：1。

18、正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层采用湿法去除。

19、一种高密度硅微针阵列器件，所述器件包括硅微针阵列，其中，所述硅微针阵列采用上述的制备方法制备得到。

20、本发明的优点：利用上述正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层作为掩膜，以对硅衬底进行干法刻蚀，以在刻蚀后形成所需的硅微针阵列，硅微针阵列包括若干微针体，即能有效制备得到高密度硅微针阵列，提高硅微针阵列的深宽比，与现有工艺兼容，安全可靠。

技术特征：

1.一种高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是，所述硅微针阵列的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是：硅衬底的厚度为300μm～1000μm。

3.根据权利要求1所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是：负性光刻胶层的厚度为10μm～50μm。

4.根据权利要求1所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是：所述正性光刻胶层采用喷涂方式制备在负性光刻胶层上，正性光刻胶层的厚度为5μm～20μm。

5.根据权利要求1所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是：对正性光刻胶层进行加热回流时，加热回流温度为110℃～150℃，加热回流时间为5min～20min；

6.根据权利要求1所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是：对微针体，所述针头部的高度为1μm～10μm，针体部的高度为50μm～400μm。

7.根据权利要求1至6任一项所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是，干法刻蚀时，刻蚀气体采用体sf6气体，钝化气体采用c4f8气体，其中，

8.根据权利要求1所述高密度硅微针阵列的制备方法，其特征是：正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层采用湿法去除。

9.一种高密度硅微针阵列器件，其特征是，所述器件包括硅微针阵列，其中，所述硅微针阵列采用上述权利要求1～权利要求8任一项的制备方法制备得到。

技术总结本发明涉及一种高密度硅微针阵列的制备方法及器件。其包括：提供硅衬底，并在所述硅衬底上制备负性光刻胶层；对负性光刻胶层进行图形化；在图形化后的负性光刻胶层上制备正对应的正性光刻胶层；对上述制备的正性光刻胶层进行加热回流，以得到正性回流光刻胶层；利用上述正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层对硅衬底进行干法刻蚀，以在刻蚀后形成所需的硅微针阵列，其中，所述硅微针阵列包括分布于硅衬底上的微针体，微针体包括分布于硅衬底上的针体部以及位于针体部上的针头部；去除上述正性回流光刻胶层以及图形化后的负性光刻胶层。本发明能有效制备得到高密度硅微针阵列，提高硅微针阵列的深宽比，与现有工艺兼容，安全可靠。技术研发人员：王云翔,李燕,李瑾受保护的技术使用者：苏州研材微纳科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/12