用于制造图案化衬底或图案化器件的方法和装置与流程

本发明涉及用于制造图案化器件或用于器件的图案化衬底的方法和装置。本发明具体地但决不排他地涉及一种用于增材制造图案化器件或用于器件的图案化衬底的方法和装置，该方法和装置利用电化学反应来在衬底的表面上形成图案。本发明还具体地但决不排他地涉及一种用于增材制造导电图案化器件或用于电子器件的导电图案化衬底的方法和装置，该方法和装置利用电化学反应来在衬底的表面上形成导电图案。

背景技术：

1、电子器件生产的当前行业现状充斥着效率低下问题和限制，该问题主要源于普遍采用减材法来生产用于器件的电路。传统方法的特征在于多个顺序步骤以及使用不同的工具来图案化和沉积（或蚀刻）导电表面，通常导致生产时间长，成本高。

2、增材制造有望通过简化工艺、减少步骤以及最小化资金需求来彻底改变这种行业现状，从而为更具成本效益的电子器件制造铺平了道路。然而，在电子器件中有效采用增材制造面临着巨大的挑战。随着电子器件需要更小的特征部大小以增强性能，现有增材制造技术在高分辨率下的固有速度限制对实现可规模化的高分辨率生产构成了障碍。另外，大多数增材技术根本不能达到电子器件所需的特征部大小。

3、当前的解决方案主要依赖于光刻来实现高分辨率器件的制造，并且主要依赖于丝网印刷或卷对卷方法来实现较低分辨率器件的高产量制造。然而，这些方法受到效率低下和限制的困扰。光刻虽然能够实现高分辨率，但涉及多个顺序步骤和大量资金投入，从而导致工艺缓慢且昂贵。相反，虽然丝网印刷提供了更高的产量，但其分辨率和材料相容性受到限制，从而限制了其应用并导致材料成本升高和印刷结构的导电性受损。

4、高分辨率结构是期望的，因为它们可提供可增强器件性能的更复杂的架构。这可显著地增加制造产出的总价值。

5、鉴于这些挑战和限制，在电子器件制造中需要一种具有成本效益且可规模化的制造工艺，特别是需要开发一种还具有高分辨率能力的高产量增材制造技术。

技术实现思路

1、概括地说，本发明提供了一种利用电化学反应来制造图案化器件或用于器件的图案化衬底的方法和装置。图案的几何形状由嵌入在装置中的对应图案确定。

2、在一个示例中，一种用于在衬底上形成导电元件的装置包括：绝缘体衬底；电极，该电极与绝缘体衬底集成；和绝缘图案，该绝缘图案形成在电极上，其中绝缘图案限定与将形成在衬底上的导电元件相对应的特征部。

3、在一个示例中，电极在装置的面向外的表面处具有二维占用面积，并且其中多个特征部位于装置的面向外的表面处的二维占用面积内。

4、在一个示例中，电极在装置的前侧处具有二维占用面积，并且其中多个特征部位于装置的前侧处的二维占用面积内。

5、在一个示例中，电极具有在装置的前侧处具有二维面积的前侧部分和在装置的后侧处具有二维面积的后侧部分，并且其中电极的后侧部分的二维面积大于电极的前侧部分的二维面积。

6、在一个示例中，绝缘图案包括绝缘材料的绝缘层，其中特征部经由光刻形成。

7、在一个示例中，特征部具有处于微米量级的尺寸。

8、在一个示例中，特征部具有处于纳米量级的尺寸。

9、在一个示例中，装置还包括电极，其中电极对应于在装置的面向外的一侧处的分立导电区域。

10、在一个示例中，装置还包括多个电极，其中电极对应于装置的前侧处的分立导电区域。

11、在一个示例中，装置还包括多个电极，其中电极对应于在装置的面向外的表面处的分立导电区域，并且其中电极被构造为用电势和电流来独立地调制。

12、在一个示例中，装置还包括多个电极，其中电极对应于在装置的前侧处的分立导电区域，并且其中电极被构造为用电势和电流来独立地调制。

13、在一个示例中，装置还包括在绝缘体衬底内的流体通道，其中流体通道的端部位于装置的面向外的一侧。

14、在一个示例中，装置还包括从装置的前侧穿过绝缘体衬底到装置的后侧的流体通道，其中流体通道被构造成将离子源提供到装置的前侧。

15、在一个示例中，装置还包括穿过绝缘体衬底的流体通道，其中流体通道被构造成在电极附近将离子源提供到装置的面向外的一侧。

16、在另一示例中，一种用于在衬底上形成导电元件的装置包括：绝缘体衬底；电极，该电极与绝缘体衬底集成，其中电极对应于装置的分立导电区域；和绝缘图案，该绝缘图案形成在电极上，其中绝缘图案限定与将形成在衬底上的导电元件相对应的特征部。

17、在一个示例中，电极中的每个电极具有在装置的前侧处具有二维面积的前侧部分和在装置的后侧处具有二维面积的后侧部分，并且其中电极中的每个电极是能够单独控制的。

18、根据本发明的其他方面将从下面结合附图的详细描述中变得显而易见，附图以举例的方式例示本发明的原理。

1.一种用于在衬底上形成导电元件的装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电极在所述装置的面向外的表面处具有二维占用面积，并且其中多个特征部位于所述装置的所述面向外的表面处的所述二维占用面积内。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述电极在所述装置的前侧处具有二维占用面积，并且其中多个特征部位于所述装置的所述前侧处的所述二维占用面积内。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述电极具有在所述装置的前侧处具有二维面积的前侧部分和在所述装置的后侧处具有二维面积的后侧部分，并且其中所述电极的所述后侧部分的所述二维面积大于所述电极的所述前侧部分的所述二维面积。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述绝缘图案包括绝缘材料的绝缘层，其中所述特征部经由光刻形成。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述特征部具有处于微米量级的尺寸。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述特征部具有处于纳米量级的尺寸。

8.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括多个电极，其中所述电极对应于在所述装置的面向外的一侧处的分立导电区域。

9.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括多个电极，其中所述电极对应于在所述装置的前侧处的分立导电区域。

10.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括多个电极，其中所述电极对应于在所述装置的面向外的表面处的分立导电区域，并且其中所述电极被构造为用电势和电流来独立地调制。

11.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括多个电极，其中所述电极对应于在所述装置的前侧处的分立导电区域，并且其中所述电极被构造为用电势和电流来独立地调制。

12.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括在所述绝缘体衬底内的流体通道，其中所述流体通道的端部位于所述装置的面向外的一侧。

13.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括从所述装置的前侧穿过所述绝缘体衬底到所述装置的后侧的流体通道，其中所述流体通道被构造成将离子源提供到所述装置的所述前侧。

14.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括穿过所述绝缘体衬底的流体通道，其中所述流体通道被构造成在所述电极附近将离子源提供到所述装置的面向外的一侧。

15.一种用于在衬底上形成导电元件的装置，所述装置包括：

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述电极中的每个电极具有在所述装置的前侧处具有二维面积的前侧部分和在所述装置的后侧处具有二维面积的后侧部分，并且其中所述电极中的每个电极是能够单独控制的。

17.一种用于形成用于器件的高分辨率图案化衬底的装置，所述装置包括：

18.一种使用装置来形成用于器件的高分辨率图案化衬底的方法，所述装置包括：压模电极，所述压模电极具有面向外的表面，所述面向外的表面上施加有具有预先确定图案的掩模；离子源，所述离子源用于供应离子以用于在衬底上形成图案；和电源，所述电源用于引发离子在所述离子源与所述衬底之间的移动以及电化学反应，以在所述衬底上形成所述图案，所述方法包括：