本發(fā)明涉及微納制造，具體涉及一種金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、微納結(jié)構(gòu)金屬空腔微陣列由于其高的金屬陣列密度、大的比表面積可以較大提高雷達(dá)吸收特性和較大的散熱性能，因此金屬微納結(jié)構(gòu)及其制造方法與工藝在航空航天、能源與生物醫(yī)學(xué)檢測等諸多領(lǐng)域備受關(guān)注，已成為微納結(jié)構(gòu)制備研究的熱點(diǎn)。目前的三維微納結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備方法包括微納加工技術(shù)、liga(光刻、電鑄和注塑工藝)、4d打印、基于主動(dòng)材料應(yīng)變驅(qū)動(dòng)組裝等。常用微納加工技術(shù)采用接近接觸式或者stepper(步進(jìn)式)光刻機(jī)無法實(shí)現(xiàn)非平面光刻工藝，常用的濕法溶液由于是液體所以存在液體表面張力對金屬陣列的影響，從而導(dǎo)致金屬陣列粘連甚至脫落問題，因此，常用的微納加工技術(shù)存在工藝難度大、流程復(fù)雜、尺寸不夠小、密度不夠高等問題，如何降低工藝難度，提升陣列密度成了金屬微陣列亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)及其制備方法，以解決相關(guān)技術(shù)中制作金屬微陣列技術(shù)時(shí)，存在非平面金屬圖形化難，形成的金屬陣列易粘連的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，該制備方法包括：

3、提供硅片；

4、在硅片一側(cè)表面形成多個(gè)凹槽；凹槽貫穿部分硅片；

5、在凹槽的底面和側(cè)面，以及相鄰凹槽之間的硅片表面依次形成隔離層和金屬層；

6、去除相鄰凹槽之間的硅片表面的金屬層和隔離層；保留凹槽的底面和側(cè)面的金屬層和隔離層；

7、去除硅片位于相鄰凹槽之間的部分，凹槽的底面和側(cè)面剩余的金屬層形成金屬薄膜腔體；剩余的隔離層至少包括位于剩余的硅片與每個(gè)金屬薄膜腔體的底部之間的部分。

8、本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，通過在凹槽的底面和側(cè)面，以及相鄰凹槽之間的硅片表面依次形成隔離層和金屬層，再去除相鄰凹槽之間的硅片表面的金屬層和隔離層，并去除硅片位于相鄰凹槽之間的部分，使得凹槽的底面和側(cè)面剩余的金屬層形成金屬薄膜腔體，第一，通過凹槽來形成金屬薄膜腔體，無需對金屬層進(jìn)行圖形化工藝，可以避免相鄰金屬薄膜腔體之間粘連，同時(shí)可以使形成的金屬薄膜腔體的尺寸更大、精度更高，從而提高金屬薄膜腔體的精度和制備效率；第二，通過形成隔離層，可以增加金屬層與硅片之間的粘附性，提高金屬層在凹槽側(cè)壁成膜的完整性，同時(shí)在后續(xù)去除硅片位于相鄰凹槽之間的部分的工步驟中，隔離層可以保護(hù)金屬層不被破壞，此外，最終形成的金屬薄膜腔體底部與硅片之前的隔離層可以提高金屬薄膜腔體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)固性，防止應(yīng)用過程中脫落；第三，通過該制備方法形成的金屬薄膜腔體具有較大的金屬層表面積、較大的尺寸和較厚的金屬層，同時(shí)金屬薄膜腔體與硅片之間具有較高的附著性，可以提高金屬薄膜腔體的可靠性和應(yīng)用場景。本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，可以提高金屬薄膜腔體的精度和制備效率，提高金屬薄膜腔體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)固性，還可以提高金屬薄膜腔體的可靠性和應(yīng)用場景。

9、在一種可選的實(shí)施方式中，去除相鄰凹槽之間的硅片的步驟之后，剩余的隔離層還包覆在金屬薄膜腔體的側(cè)部外壁；

10、金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法還包括：

11、去除金屬薄膜腔體的側(cè)部外壁的隔離層；

12、剩余的隔離層僅位于硅片與每個(gè)金屬薄膜腔體的底部之間。

13、在一種可選的實(shí)施方式中，去除金屬薄膜腔體的側(cè)部外壁的隔離層的步驟包括：

14、采用氣態(tài)氫氟酸腐蝕工藝去除金屬薄膜腔體的側(cè)部外壁的隔離層；

15、腐蝕時(shí)間為5min～30min。

16、本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，采用氣態(tài)氫氟酸腐蝕工藝去除金屬薄膜腔體的側(cè)部外壁的隔離層，相比于傳統(tǒng)濕法腐蝕工藝，可以避免液體表面張力對金屬薄膜腔體陣列結(jié)構(gòu)的影響，有效避免金屬薄膜腔體陣列傾斜、脫落與粘連問題，提高金屬薄膜腔體陣列結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性。

17、在一種可選的實(shí)施方式中，去除硅片位于相鄰凹槽之間的部分的步驟包括：

18、采用xef2刻蝕工藝去除相鄰凹槽之間的部分硅片；

19、xef2刻蝕工藝的刻蝕速率為0.5μm/min～2μm/min，刻蝕深度為5μm～100μm，刻蝕時(shí)間為10min～120min。

20、本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，采用xef2刻蝕工藝去除相鄰凹槽之間的硅片，刻蝕過程不受硅片晶向影響，可以更好地控制硅刻蝕速率，實(shí)現(xiàn)階段刻蝕，提高相鄰凹槽之間的部分硅片的去除效率，進(jìn)而提高工藝效率；同時(shí)隔離層可以在刻蝕過程中保護(hù)對金屬層不被刻蝕，防止由于氣體壓力、流量存在的原因?qū)饘俦∧ぴ斐善茐模热缑撀?、傾倒等問題。

21、在一種可選的實(shí)施方式中，在硅片一側(cè)表面形成多個(gè)凹槽的步驟之前包括：

22、對硅片進(jìn)行清洗和干燥處理。

23、在一種可選的實(shí)施方式中，在硅片一側(cè)表面形成多個(gè)凹槽的步驟包括：

24、在硅片一側(cè)表面形成第一圖形化光刻膠層；

25、以第一圖形化光刻膠層為掩膜，刻蝕硅片形成多個(gè)凹槽；

26、去除第一圖形化光刻膠層。

27、在一種可選的實(shí)施方式中，在凹槽的底面和側(cè)面，以及相鄰凹槽之間的硅片表面依次形成隔離層和金屬層的步驟之前還包括：

28、在凹槽的底面和側(cè)面，以及相鄰凹槽之間的硅片表面形成氧化層；

29、利用hf緩沖溶液去除氧化層。

30、本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，在凹槽的底面和側(cè)面以及相鄰凹槽之間的硅片表面形成氧化層，然后去除該氧化層，可以修正優(yōu)化刻蝕后的凹槽的底面和側(cè)面的硅表面，提高后續(xù)形成的隔離層和金屬層的質(zhì)量和可靠性。

31、在一種可選的實(shí)施方式中，去除相鄰凹槽之間的硅片表面的金屬層和隔離層的步驟包括：

32、在金屬層背向隔離層一側(cè)表面形成光刻膠；

33、利用激光直寫光刻工藝去除相鄰凹槽之間的硅片表面的光刻膠，形成第二圖形化光刻膠層；第二圖形化光刻膠層包覆凹槽的底面和側(cè)面的金屬層表面；

34、以第二圖形化光刻膠層為掩膜，濕法腐蝕去除相鄰凹槽之間的硅片表面的金屬層和隔離層；

35、去除第二圖形化光刻膠層。

36、本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)的制備方法，采用激光直寫實(shí)現(xiàn)光刻工藝形成第二圖形化光刻膠層，相比于傳統(tǒng)的接觸/接近式光刻，激光直寫工藝更容易在凹槽或者深腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)光刻膠圖形化轉(zhuǎn)移，可以提高第二圖形化光刻膠層的精度和準(zhǔn)確性，更好地保護(hù)凹槽內(nèi)的金屬層，可以防止凹槽內(nèi)的金屬層被腐蝕，進(jìn)而提高金屬薄膜腔體的可靠性和表面完整性。

37、在一種可選的實(shí)施方式中，凹槽的直徑為10μm～100μm，深度為5μm～100μm；相鄰凹槽之間的間距為10μm～500μm；

38、隔離層的厚度為0.1μm～0.3μm；

39、金屬層的厚度為0.2μm～1μm。

40、第二方面，本發(fā)明提供了一種金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)，該金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)包括：

41、硅片；

42、多個(gè)相互獨(dú)立的金屬薄膜腔體，位于硅片一側(cè)，金屬薄膜腔體背向硅片的一側(cè)表面存在空腔，金屬薄膜腔體包括位于空腔的底面和側(cè)面的金屬層；

43、隔離層，至少位于硅片與每個(gè)金屬薄膜腔體的底部之間。

44、本發(fā)明提供的金屬薄膜腔體結(jié)構(gòu)，隔離層至少位于硅片與每個(gè)金屬薄膜腔體的底部之間，可以提高金屬薄膜腔體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)固性，防止應(yīng)用過程中脫落；同時(shí)金屬薄膜腔體具有較大的金屬層表面積、較大的尺寸和較厚的金屬層，金屬薄膜腔體與硅片之間具有較高的附著性，可以提高金屬薄膜腔體的可靠性和應(yīng)用場景。

45、在一種可選的實(shí)施方式中，隔離層僅位于硅片與每個(gè)金屬薄膜腔體的底部之間；

46、或者，

47、隔離層還包覆金屬薄膜腔體的側(cè)部外壁。

48、在一種可選的實(shí)施方式中，金屬薄膜腔體的底面為圓形；

49、金屬薄膜腔體的直徑為10μm～100μm，高度為5μm～100μm；金屬層的厚度為0.2μm～1μm；

50、相鄰金屬薄膜腔體之間的間距為10μm～500μm；

51、隔離層的厚度為0.1μm～0.3μm。