发明名称 具有增进之后沉积加工过程的电化学制造方法
摘要 一种用来由多数黏接层制成3D结构的电化学制造方法,其中各层皆包含至少一结构材料(如镍或镍合金),及至少一牺牲材料(如铜)其将会在所有各层制成之后被由该结构材料蚀刻去除。一蚀刻剂包含亚氯酸盐(如Enthone C-38)会混合一浸蚀抑制剂(如硝酸钠),俾在除去牺牲材料时来防止结构材料的点蚀。一用来乾燥被蚀刻的结构而不会于该乾燥过程令表面黏附在一起的简单方法系,在蚀刻之后将该结构浸于水中,嗣再浸入酒精中,然后将该结构置入一炉内来乾燥。
申请公布号 TWI280992 申请公布日期 2007.05.11
申请号 TW093112899 申请日期 2004.05.07
申请人 南加州州立大学 发明人 詹刚
分类号 C25D5/10(2006.01) 主分类号 C25D5/10(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种由多数黏接层来制成3D结构的电化学制造方 法,包含: (A)在一基材上选择性地沈积一第一材料来形成一 层的一部份,及沈积至少一第二材料来形成该层的 另一部份,其中该基材可包含先前沈积的材料,且 该第一或第二材料之一者系为一结构材料,而另一 者系为一牺牲材料; (B)制造多数层而使各后续层紧邻并黏接于前一沈 积层,其中该制造包含重复步骤(A)多数次,且当制 造至少一层时,一黏接罩会被用来选择性地沈积该 第一材料;及 (C)在制成多数层之后,使用一包含一侵蚀抑制剂的 蚀刻溶液来由该结构材料分开该牺牲材料的至少 一部份。 2.如申请专利范围第1项之方法,更包含: (D)提供多数的预制罩体,其中各罩体皆包含一图案 化的介电材料其含有至少一开孔,而在制造一层的 至少一部份时能透过该等开孔来进行沈积,且该各 罩体皆包含一支撑结构可支撑该图案化的介电材 料;及 其中至少一该等选择性沈积操作包含: (1)令一所择的预制单体之介电材料接触或靠近于 该基材; (2)在有一电镀溶液存在的情况下,透过该所择罩体 的至少一开孔来将一电流导经一阳极与该基材之 间,其中该阳极包含一所择的沈积材料,而该基材 会形如一阴极,因此该所择的沈积材料会沈积在该 基材上来形成一层的至少一部份;及 (3)由该基材分开该所择的预制罩体。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中该等选择性沈 积操作包含: (1)将一具有所需图案的罩体黏接于该基材,且该罩 体含有至少一开孔: (2)在有一电镀溶液存在的情况下,透过该所择罩体 的至少一开孔来将一电流导经一阳极与该基材之 间,其中该阳极包含一所择的沈积材料,而该基材 会形如一阴极,因此该所择的沈积材料会沈积在该 基材上来形成一层的至少一部份;及 (3)由该基材分开该罩体。 4.如申请专利范围第2项之方法,其中该电镀溶液当 该电流开始导送时系在43℃以下的温度。 5.如申请专利范围第2项之方法,其中该电镀溶液当 该电流开始导送时系在38℃以下的温度。 6.如申请专利范围第2项之方法,其中该电镀溶液在 选择性沈积时并未被晃动。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中该各层的制造 包含至少一覆面沈积以及该选择性沈积,且某一指 定层的选择性沈积材料系不同于覆面沈积的材料 。 8.如申请专利范围第1项之方法,其中该等选择性沈 积包含多数种不同材料的沈积。 9.如申请专利范围第1项之方法,其中至少有一层的 一部份系以一非电镀沈积法来制成。 10.如申请专利范围第1项之方法,其中该制造各层 时会进行多次沈积,而至少有一该等沈积系沈积铜 ,且至少另一沈积会沈积镍。 11.如申请专利范围第1项之方法,其中该各层的选 择性沈积乃包含至少二选择性沈积。 12.如申请专利范围第1项之方法,其中有许多该各 层系使用至少一沈积来沈积至少一结构材料,及使 用至少一其它沈积来沈积至少一牺牲材料所制成 者。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中该至少一牺 牲材料的至少一部份会在制成多数层之后被除去, 而来释出一至少由一结构材料形成的3D结构。 14.如申请专利范围第2项之方法,其中该各罩体的 介电材料之支撑物系为当使用该罩体来沈积时的 阳极。 15.如申请专利范围第2项之方法,其中该各罩体的 介电材料之支撑物系为一多孔介质,其在使用该罩 体来沈积时并非作为阳极。 16.如申请专利范围第1项之方法,其中至少一该多 数层的制造更包含由该基材除去一部份的沈积材 料,而来获得一所需的表面水平。 17.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一牺 牲材料包括铜。 18.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一结 构材料包括镍。 19.如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻溶液 包含氢氧化铵、亚氯酸盐及硝酸盐。 20.如申请专利范围第19项之方法,其中在该蚀刻溶 液中的亚氯酸盐包括亚氯酸钠。 21.如申请专利范围第19项之方法,其中该硝酸盐包 括硝酸钠。 22.如申请专利范围第1项之方法,其中当在蚀刻时, 该结构与蚀刻剂会相对移动。 23.如申请专利范围第1项之方法,其中该蚀刻制程 系藉施加一电位于该基材与一浸在该蚀刻溶液的 电极之间而来协助。 24.一种由多数黏接层来制成3D结构的电化学制法 方法,包含: (A)选择性地图案化一第一材料于一基材上来制成 一层的一部份,并沈积至少一第二材料来制成该层 的另一部份,其中该基材可包含先前沈积的材料, 且该第一或第二材料之一者系为一结构材料,而另 一者系为一牺牲材料; (B)制造多数层而使各后续层紧邻并黏接于前一沈 积层,其中该制造包含重复步骤(A)多数次,且当制 造至少一层时,一黏接层会被用来选择性地图案化 该第一材料;及 (C)在制成多数层之后,使用一包含氢氧化铵、亚氯 酸盐及硝酸盐的蚀刻溶液来由该结构材料分开该 牺牲材料的至少一部份。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中该至少一牺 牲材料包括铜,而该至少一结构材料包括镍。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中在蚀刻溶液 中的亚氯酸盐包括亚氯酸钠。 27.如申请专利范围第24项之方法,其中该硝酸盐包 括硝酸钠。 28.如申请专利范围第24项之方法,其中当在蚀刻时, 该结构与蚀刻剂会相对移动。 29.如申请专利范围第24项之方法,其中该蚀刻制程 系藉施加一电位于该基材与一浸在该蚀刻溶液的 电极之间而来协助。 图式简单说明: 第1(a)~1(c)图概略地示出一CC罩镀布法之不同阶段 的侧视图;而第1(d)~1(g)图系概略地示出一使用不同 类型之CC罩的镀布法之不同阶段的侧视图。 第2(a)~2(f)图概略地示出一用来形成一特定结构的 电化学制造方法之不同阶段的侧视图,其中有一牺 牲材料会被选择性沈积,而一结构材料会被覆面沈 积。 第3(a)~3(c)图概略示出可用来人工实施第2(a)~2(f)图 中之电化学制法的各种次组合例之侧视图。 第4(a)~4(i)图概略示出使用黏接罩镀布法来制成一 结构的第一层,其中一第二材料的覆面沈积会覆盖 第一材料在各沈积位置之间的开孔以及第一材料 本身。 第5图示出各铜蚀刻剂之列表及其各种性质。 第6图示出蚀刻速率相对于C-38铜剥除剂浓度的曲 线图。 第7图示出一镍结构被一含有过分振动之蚀刻制程 损坏的扫描电子显微影像。 第8图示出一镍结构以C-38蚀刻而产生蚀点。 第9图示出一铜导线的蚀刻长度相对于蚀刻时间曲 线图。
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