一种在金刚石压砧上制备金属电极的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体微加工技术领域，尤其是一种在金刚石压砧上制备金属电极的方法。
【背景技术】
[0002]金刚石对顶砧技术是20世纪中期开始发展的一种高压技术，可以使样品获得极高的压力。高压下电阻测试将会观察到电阻随压力的变化情况。电阻一般随压力升高而减少，然而当晶体结构或能带结构变化时，电阻有突变，所以电阻测量可以用来观察物质在高压下的晶体结构相变和电子结构相变。为了观察物质在高压下的电阻变化等电学性质，需要在金刚石对顶砧表面制备出电极结构，将电信号表征出来。由于压砧砧面小，将细小的金属线作为电极直接布局在压砧上，操作起来是非常困难的。常规的制备方法是首先在金刚石砧面上磁控溅射所需金属电极层，然后用光刻的方法制备出所需电极的光刻胶保护图形，接着湿法腐蚀去除裸露的金属电极层，最后去除光刻胶图形，在金刚石砧面上得到所需要的金属电极结构。这种方法需要在金刚石数百微米的砧面上进行光刻，由于金刚石较小，砧面更小，操作难度大，误差较大。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在金刚石压砧上制备金属电极的方法，以简化制作工艺，降低制作的操作难度。
[0005]( 二)技术方案
[0006]为达到上述目的，本发明提供了一种在金刚石压砧上制备金属电极的方法，该方法是在直径为300微米的圆形金刚石压砧面上制备出10微米宽的电极结构，该方法包括:步骤1:制备带有电极图形结构的镂空金属掩膜版；步骤2:将该镂空金属掩膜版与金刚石压砧面对准和固定，使该镂空金属掩膜覆盖在金刚石压砧面的表面，然后在具有镂空金属掩膜版的金刚石压砧面的表面溅射一层金属电极；步骤3:摘除镂空金属掩膜版。
[0007]上述方案中，步骤1中所述镂空金属掩膜版是一种镍金属片，由镂空区和实体区组成，镂空区是所需要的镂空的电极图形，实体区为镍金属，除图形以外的区域均属于镍金属实体区。
[0008]上述方案中，步骤1中所述的制备带有电极图形结构的镂空金属掩膜版，包括:步骤11:在硅片表面制备铬金种子层；步骤12:在铬金种子层表面旋图光刻胶(4620) 1000转/分钟，前烘90度30分钟，厚度为25微米，紫外光刻机曝光200秒后，在浓度为千分之七点五的氢氧化钠显影液中显影5分钟，在硅片表面得到光刻胶电极图形。步骤13:将表面制备有光刻胶电极图形的硅片放入电镀槽中，在没有光刻胶保护的位置电镀一层20微米厚的镍金属；步骤14:将电镀后的硅片浸泡在浓度为10%的氢氧化钠溶液中5分钟，去除光刻胶图形；然后将硅片放入离子束刻蚀机中，刻蚀去除裸露的铬金种子层；步骤15:将硅片放入氢氧化钠的饱和溶液中，在80摄氏度下腐蚀10小时，去除硅衬底，制备得到带有电极图形结构的镂空金属掩膜版。
[0009]上述方案中，步骤2中所述将该镂空金属掩膜版与金刚石的压砧面对准和固定，使该镂空金属掩膜覆盖在金刚石的压砧面表面，是在体式显微镜下将该镂空金属掩膜覆盖在金刚石砧面表面，将掩膜版的中心与金刚石砧面中心重合，保证掩膜版与金刚石砧面密切贴合，进而保证离子束镀膜工艺过程中电极精度要求。
[0010]上述方案中，步骤2中所述在具有镂空金属掩膜版的金刚石压砧面的表面溅射一层金属电极，是采用离子束溅射镀膜的方法实现的。
[0011]上述方案中，步骤3中所述摘除镂空金属掩膜版，是在体式显微镜下进行的。
[0012](三)有益效果
[0013]本发明提出的在金刚石压砧上制备金属电极的方法，是在金刚石直径为300微米的圆形砧面上制备10微米宽的电极结构，该制作方法利用紫外光刻技术、套刻及离子束溅射镀膜技术完成，这种方法操作简单，避开了传统工艺中在金刚石砧面上的光刻过程，过程简单，易于操作。
【附图说明】
[0014]图1是本发明提出的在金刚石压砧上制备金属电极的方法流程图。
[0015]图2是依照本发明实施例1的制备带有电极图形结构的镂空金属掩膜版的工艺流程图。
[0016]图3是依照本发明实施例1的在金刚石压砧上制备金属电极的工艺流程图。
[0017]图4是依照本发明实施例1的摘除镂空金属掩膜版后金刚石压砧的俯视图。
[0018]图5是镂空金属掩膜版的光学相机成像图像。
[0019]图6是利用本发明所制备的金刚石压砧上的金属电极的显微镜下成像图像。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0021]本发明采用紫外光刻技术、套刻技术和离子束溅射镀膜的方法在金刚石压砧上制备金属电极，如图1所示，本发明提供的在金刚石压砧上制备金属电极的方法是在直径为300微米的圆形金刚石压砧面上制备出10微米宽的电极结构，该方法具体包括以下步骤:
[0022]步骤1:制备带有电极图形结构的镂空金属掩膜版；
[0023]在本步骤中，镂空金属掩膜版是一种镍金属片，由镂空区和实体区组成，镂空区是所需要的镂空的电极图形，实体区为镍金属，除图形以外的区域均属于镍金属实体区，如图2所示，制备带有电极图形结构的镂空金属掩膜版的具体步骤包括:
[0024]步骤11:在硅片表面制备铬金种子层，即在硅片表面制备铬金种子层是在清洁的抛光的硅片表面用热蒸发的方法制备厚度为10纳米的铬金种子层；
[0025]步骤12:在铬金种子层表面旋图光刻胶(4620) 1000转/分钟，前烘90度30分钟，厚度为25微米，紫外光刻机曝光200秒后，在浓度为千分之七点五的氢氧化钠显影液中显影5分钟，在硅片表面得到光刻胶电极图形；
[0026]步骤13:将表面制备有光刻胶电极图形的硅片放入电镀槽中，在没有光刻胶保护的位置电镀一层20微米厚的镍金属；
[0027]步骤14:将电镀后的硅片浸泡在浓度为10%的氢氧化钠溶液中5分钟，去除光刻胶图形；然后将硅片放入离子束刻蚀机中，刻蚀去除裸露的铬金种子层；
[0028]步骤15:将硅片放入氢氧化钠的饱和溶液中，在80摄氏度下腐蚀10小时，去除硅衬底，制备得到带有电极图形结构的镂空金属掩膜版。
[0029]步骤2:将该镂空金属掩膜版与金刚石压砧面对准和固定，使该镂空金属掩膜覆盖在金刚石压砧面的表面，然后在具有镂空金属掩膜版的金刚石压砧面的表面溅射一层金属电极；
[0030]在本步骤中，将该镂空金属掩膜版与金刚石的压砧面对准和固定，使该镂空金属掩膜覆盖在金刚石的压砧面表面，是在体式显微镜下将该镂空金属掩膜覆盖在金刚石砧面表面，将掩膜版的中心与金刚石砧面中心重合，保证掩膜版与金刚石砧面密切贴合，进而保证离子束镀膜工艺过程中电极精度要求。另外，在具有镂空金属掩膜版的金刚石压砧面的表面溅射一层金属电极，是采用离子束溅射镀膜的方法实现的。
[0031]步骤3:摘除镂空金属掩膜版；
[0032]在本步骤中，摘除镂空金属掩膜版是在体式显微镜下进行的。
[0033]实施例1
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