一种低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法与流程

技术特征：

1.一种低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法，其特征在于，包括两种方式：

(1)第一种方法为先剥离后光刻，包括以下子步骤：

(1.1)在脆性材料衬底表面制作金属应力层(3)；在金属应力层(3)上表面粘上胶带(4)。

(1.2)采用可控机械应力剥离技术将一层脆性材料薄膜从脆性材料表面剥离下来。

(1.3)在步骤(1.2)剥离的脆性材料薄膜上通过光刻技术制作光刻胶掩膜(2)，通过光刻胶掩膜(2)的形状来限定微悬臂梁(6)的形状。

(1.4)刻蚀步骤(1.2)剥离的脆性材料薄膜，得到微悬臂梁(6)；

(1.5)去除步骤(1.4)得到的微悬臂梁(6)上的光刻胶掩膜(2)；

(1.6)用胶水(8)将基体(7)固定在步骤(1.4)得到的微悬臂梁(6)上；

(1.7)腐蚀步骤(1.1)制作的金属应力层(3)，将微悬臂梁(6)和基体(7)分离出来，形成微悬臂梁器件；

(2)第二种方法为先光刻后剥离，包括以下子步骤：

(2.1)在脆性材料表面光刻，形成非悬臂梁区域的光刻胶掩膜(2)；通过限定光刻胶掩膜(2)的形状来限定微悬臂梁(6)的形状；

(2.2)在步骤(2.1)形成的光刻胶掩膜(2)和脆性材料表面制作金属应力层(3)；在金属应力层(3)上表面粘上胶带(4)；

(2.3)利用可控机械应力剥离技术将脆性材料薄膜从无光刻胶掩膜(2)的区域剥离下来，得到微悬臂梁(6)；

(2.4)用胶水(8)将基体(7)固定在步骤(2.3)得到的微悬臂梁(6)上；

(2.5)腐蚀步骤(2.2)制作的金属应力层(3)，将微悬臂梁(6)和基体(7)分离出来，形成微悬臂梁器件。

2.根据权利要求1所述低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法，其特征在于，所述脆性材料包括单晶硅、锗、氮化硅、碳化硅、砷化镓。

3.根据权利要求1所述低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法，其特征在于，所述制作金属应力层(3)的方法包括物理溅射、化学气相沉积、电镀。

4.根据权利要求3所述低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法，其特征在于，所述物理溅射具体为在光刻胶掩膜(2)和脆性材料表面溅射镍。

5.根据权利要求1所述低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法，其特征在于，所述金属应力层(3)的厚度为1-100微米。

技术总结
本发明公开了一种低成本的基于应力剥离技术的微悬臂梁的制备方法，该方法包括两种实现方式：一种是先剥离后光刻，另一种是先光刻后剥离。本发明可以将基体材料用低成本材料取代，只有微悬臂梁是单晶硅材料，一次生产AFM探针悬臂所消耗的材料仅为针尖高度加上悬臂的厚度，约为20微米，剩余的硅晶体还可以抛光后继续使用，考虑到重新抛光所消耗的硅晶体约为80微米，一次生产仅消耗100微米的硅晶体；若采用传统方法，一块1mm厚的硅晶体仅能支持一次生产，而本发明可将材料使用率提高10倍，大大提高了单晶硅材料的使用率，降低了成本；本发明对块状微悬臂梁原材料的利用率高，成本低，仅使用了少量化学试剂用于刻蚀薄膜。

技术研发人员：胡欢;詹斌鹏
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2019.08.19
技术公布日：2019.11.22