刻图形化及微电铸工艺，在传统固态绝缘层上表面加工制备镂空式的辅助气固击穿结构，具体过程如下实施例。
[0050]实施例1
[0051]第一步，在2mm厚玻璃基片上派射Cr/Cu (Cr200nm，Cu800nm)金属层；
[0052]第二步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备底电极；
[0053]第三步，采用丙酮释放第二步的光刻胶牺牲层；
[0054]第四步，采用液态聚酰亚胺旋涂覆盖上述底电极结构，旋涂厚度30 ym ;
[0055]第五步，采用60 °C (30min 升温 60min 保温)，90 °C (20min 升温 90min 保温)，250°C (50min升温10min保温)，随炉冷的程控方案烘干上述液态聚酰亚胺薄膜，并采用粒度为5 μπι的水砂纸进行手工打磨，使底电极裸露出聚酰亚胺介质薄膜表面；
[0056]第六步，在上述聚酰亚胺介质薄膜表面派射Cr/Cu (Cr200nm，Cu800nm)金属层；
[0057]第七步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备镂空式辅助气固击穿结构，此处镂空阵列设计为长50um宽50 μ m的矩形镂空结构，间距为50 μ m的矩形阵列；
[0058]第八步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备顶电极支撑层；
[0059]第九步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备顶电极；
[0060]第十步，采用2%的氢氧化钠水溶液释放上述的光刻胶牺牲层，得到气体绝缘空隙，最终获得具有镂空式辅助气固击穿结构的微型化脉冲功率开关。
[0061]实施例2
[0062]第一步，在2mm厚玻璃基片上派射Cr/Cu (Cr200nm，Cu800nm)金属层；
[0063]第二步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备底电极；
[0064]第二步，米用丙酮释放第二步的光刻妝牺牲层；
[0065]第四步，采用液态水玻璃无机介质旋涂覆盖上述底电极结构，旋涂厚度30 μ m ;
[0066]第五步，采用90°C (50min升温60min保温)，180°C (50min升温90min保温)，随炉冷的程控方案烘干上述液态水玻璃无机介质薄膜，并采用粒度为2 μ??的水砂纸进行手工打磨，使底电极裸露出介质薄膜表面；
[0067]第六步，在上述水玻璃介质薄膜表面派射Cr/Cu (Cr200nm，Cu800nm)金属层；
[0068]第七步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备镂空式辅助气固击穿结构，此处镂空阵列设计为直径100 μm，中心间距为150 μπι的圆形镂空结构的矩形阵列；
[0069]第八步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备顶电极支撑层；
[0070]第九步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备顶电极；
[0071]第十步，采用丙酮释放上述的光刻胶牺牲层，得到气体绝缘空隙，最终获得具有镂空式辅助气固击穿结构的微型化脉冲功率开关。
[0072]实施例3
[0073]第一步，在2mm厚玻璃基片上派射Cr/Cu (Cr200nm，Cu800nm)金属层；
[0074]第二步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备底电极；
[0075]第三步，采用丙酮释放第二步的光刻胶牺牲层；
[0076]第四步，采用液态聚酰亚胺旋涂覆盖上述底电极结构，旋涂厚度30 ym ;
[0077]第五步，采用60 °C (30min 升温 60min 保温)，90 °C (20min 升温 90min 保温)，250°C (50min升温10min保温)，随炉冷的程控方案烘干上述液态聚酰亚胺薄膜，并采用粒度为5 μπι的水砂纸进行手工打磨，使底电极裸露出聚酰亚胺介质薄膜表面；
[0078]第六步，在上述聚酰亚胺介质薄膜表面派射Cr/Cu (Cr200nm，Cu800nm)金属层；
[0079]第七步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备镂空式辅助气固击穿结构，此处镂空阵列设计为边长ΙΟΟμπι，质点间距为200 μπι的三角形镂空结构的矩形阵列；
[0080]第八步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备顶电极支撑层；
[0081]第九步，旋涂20 μ m厚度的AZ4903光刻胶，光刻图形化微电铸Ni金属层制备顶电极；
[0082]第十步，采用2%的氢氧化钠水溶液释放上述的光刻胶牺牲层，得到气体绝缘空隙，最终获得具有镂空式辅助气固击穿结构的微型化脉冲功率开关。
[0083]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征在于，包括:固态绝缘介质层、辅助气固击穿结构、气体绝缘孔隙和顶电极；所述辅助气固击穿结构位于固态绝缘介质层上表面，与上方顶电极之间通过气体绝缘孔隙实现绝缘，所述辅助气固击穿结构采用镂空式金属结构，使部分固态绝缘介质直接裸露在气体绝缘孔隙中。2.根据权利要求1所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，所述镂空式金属结构，由圆弧形和多边形单一单元或不同单元组合而成，尺度在I?1000 μ??范围内变化。3.根据权利要求1所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，所述镂空式金属结构，其中金属是指Cu、N1、Au、Ag中任意金属单质或其组合。4.根据权利要求1所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，所述辅助气固击穿结构与顶电极、气体绝缘孔隙一起构成低电压触发回路，通过在顶电极和辅助气固击穿结构上施加低电压，触发气体绝缘孔隙中的气体，引发能量高密度聚集形成高热量气体从而击穿其下方固态绝缘介质层来实现大电流从顶电极到底电极的瞬时通过。5.根据权利要求1-4任一项所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，所述顶电极通过顶电极支撑柱悬空位于固态绝缘介质层之上，顶电极和固态绝缘介质层之间存在气体绝缘孔隙。6.根据权利要求1-4任一项所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，所述固态绝缘介质层的下表面设有底电极。7.根据权利要求6所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，所述镂空式金属结构，使在气体绝缘孔隙形成的高热量气体能够快速高效的到达下方固态绝缘介质层表面并使之击穿。8.—种权利要求1-7任一项所述的固态绝缘介质脉冲功率开关的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 第一步，在基片上溅射金属层； 第二步，旋涂光刻胶，光刻图形化微电铸金属层制备底电极结构； 第三步，采用牺牲溶剂释放第二步的光刻胶； 第四步，采用具有稳定绝缘性能的液态介质旋涂覆盖上述底电极结构； 第五步，对上述液态介质薄膜进行烘干，并进行打磨，使底电极裸露出介质薄膜表面； 第六步，在上述介质薄膜表面溅射金属层； 第七步，旋涂光刻胶，光刻图形化微电铸金属层制备镂空式辅助气固击穿结构； 第八步，旋涂光刻胶，光刻图形化微电铸金属层制备顶电极支撑层； 第九步，旋涂光刻胶，光刻图形化微电铸金属层制备顶电极； 第十步，采用牺牲溶剂释放上述的光刻胶牺牲层，形成气体绝缘空隙。9.根据权利要求8所述的固态绝缘介质脉冲功率开关的制备方法，其特征是，第一步、第六步中:所述的派射金属层由Cr、Cu、Pt、Au任意金属单质或其组合构成；第二步、第七步、第八步、第九步中:所述微电铸金属层由Cu、N1、Au、Ag任意金属单质或其组合构成。10.根据权利要求8所述的固态绝缘介质脉冲功率开关，其特征是，第三步、第十步中:所述牺牲溶剂为质量比在2%?15%范围内的碱性水溶液或有机溶剂；第五步中:所述烘干工艺针对不同液态介质在温度范围40?500°C范围内变化；所述打磨针对已烘干的介质薄膜进行，采用手工水砂纸或者机械磨台，砂纸或磨台的粒度选择在0.5?50um范围内变 化。
【专利摘要】本发明公开一种固态绝缘介质脉冲功率开关及其制备方法，包括：固态绝缘介质层，辅助气固击穿结构，气体绝缘孔隙，顶电极。辅助气固击穿结构位于固态绝缘介质层上表面，首先与上方顶电极之间通过气体绝缘孔隙实现绝缘。其次与顶电极，气体绝缘孔隙一起构成低电压触发回路。镂空式辅助气固击穿结构采用镂空式金属结构，该结构使部分固态绝缘介质直接裸露在气体绝缘孔隙中，气体绝缘孔隙中形成的高热量气体能够快速高效的到达下方固态绝缘介质层表面并使之击穿。本发明解决了微型化脉冲功率开关辅助气固击穿结构结构复杂和工艺可行性差等问题。
【IPC分类】H01L25/00, H01L21/02
【公开号】CN104966712
【申请号】CN201510308558
【发明人】王艳, 孙云娜, 丁桂甫
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月5日