阅读说明：本技术 铬金复合层的去除方法及微型器件的制造方法 (Method for removing chromium-gold composite layer and method for manufacturing micro device ) 是由 张良玉 朱充沛 高威 安金鑫 王俊星 朱景辉 于 2019-02-19 设计创作，主要内容包括：本发明提出了铬金复合层的去除方法及微型器件的制造方法,属于微型器件制造领域；其中铬金复合层的去除方法包括步骤：先将蒸镀有铬金复合层的样品在室温条件下浸泡在硝酸盐酸混合溶液中110s～130s；再使用金属治具与样品的铬金属层接触,并取出样品暴露在空气中10～15s,金属治具包括还原性弱于铬的金属；本发明铬金复合层的去除方法通过王水和原电池反应实现了在常温下快速去除铬金复合层,提高了微型器件的生产效率,并减少污染。(The invention provides a method for removing a chrome-gold composite layer and a method for manufacturing a micro device, belonging to the field of manufacturing of micro devices; the method for removing the chromium-gold composite layer comprises the following steps: firstly, soaking a sample coated with a chromium-gold composite layer in a nitric acid-hydrochloric acid mixed solution at room temperature for 110-130 s; then, a metal jig is used to contact the chromium metal layer of the sample, the sample is taken out and exposed in the air for 10-15 s, and the metal jig comprises metal with reducibility weaker than that of chromium; the method for removing the chromium-gold composite layer realizes the rapid removal of the chromium-gold composite layer at normal temperature through the reaction of the aqua regia and the primary battery, improves the production efficiency of micro devices, and reduces pollution.)

铬金复合层的去除方法及微型器件的制造方法

技术领域

本发明属于微型器件制造领域，具体涉及铬金复合层的去除方法及微型器件的制造方法。

技术背景

铬和金的化学活性较低，具有优良的耐腐蚀性，已广泛用于石油化工，机械，电子等领域。目前，采用铬金复合层作刻蚀阻挡层在玻璃基板上制造微型器件的研究受到了越来越多的关注，对玻璃进行刻蚀通常采用高浓度的氢氟酸，传统的光刻胶在高浓度的氢氟酸中存活的时间较短，而铬和金化学活性较低，能有效抵挡氢氟酸的腐蚀，且沉积后的金属复合层与基板的结合力好，缺陷少。但是，铬金复合层在室温下很难去除。

一般情况下，采用王水(浓硝酸和浓盐酸的混合溶液)或碘-碘化钾溶液除去除最外层的金，研究者认为以上两种溶液在室温下对铬的去除效果都不理想，所以通常采用两步法去除金属复合层，即在去除完最外层的金后，再去除铬。一方面，两步法去除铬金复合层步骤较为繁琐。另一方面，若采用稀盐酸，稀硫酸等酸性溶液去除电子束蒸镀的铬层时，溶液与铬的反应速率较慢，大大降低了微型器件的生产效率；若不采用稀盐酸，稀硫酸等酸性溶液去除铬层而用铬蚀刻液(主成分为硝酸铈铵)，对水生生物有较强的毒性。

发明内容

本发明提供了一种铬金复合层的去除方法及微型器件的制造方法，解决了在室温条件下快速去除铬金复合层的问题，提高了微型器件的生产效率，并减少污染。

所述技术方案如下：

根据本发明的第一方面，本发明提出了一种铬金复合层的去除方法，样品包括基板、位于基板上的铬金属层以及位于铬金属层上的金金属层；铬金复合层的去除方法包括步骤：

先将样品在室温条件下浸泡在硝酸盐酸混合溶液中110s～130s；再使用金属治具与样品的铬金属层接触，并取出样品暴露在空气中10～15s；

所述金属治具包括还原性弱于铬的金属。

优选地，金属治具包括镍、钛、钴、银中至少一种金属。

优选地，金属治具为奥氏体不锈钢或双相不锈钢。

优选地，硝酸盐酸混合溶液由浓度为65％～68％的硝酸溶液和浓度为36％～38％的盐酸溶液以1:4～1:2的体积比混合而成。

优选地，在所述步骤之前还包括步骤：

将样品在温度为25℃～45℃的丙酮溶液中浸泡4～6min；将样品在温度为25℃～45℃的异丙醇溶液中浸泡4～6min；再采用去离子水进行清洗，清洗后干燥。

优选地，在所述步骤之后还包括步骤：

将样品浸泡在浓度为0.5mol/L～1.5mol/L的氢氧氧化钠或氢氧化钾溶液中1～2min。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种微型器件的制造方法，包括步骤：

第一步：在玻璃基板上通过电子束蒸镀依次形成铬金属层和金金属层，铬金属层和金金属层作为对玻璃基板进行图案化所用的刻蚀阻挡层；

第二步：使用氢氟酸对玻璃基板进行图案化；

第三步：将样品依次在温度为25℃～45℃的丙酮和异丙醇溶液中浸泡4～6min；

第四步：采用去离子水进行清洗，清洗后干燥；

第五步：将清洗后的样品在室温条件下浸泡在硝酸盐酸混合溶液中110s～130s；

第六步：使用金属治具与样品的铬金属层接触，并取出样品暴露在空气中10～15s；金属治具包括还原性弱于铬的金属；

第七步：将样品浸泡在0.5mol/L～1.5mol/L的氢氧氧化钠或氢氧化钾溶液中1～2min。

优选地，硝酸盐酸混合溶液由浓度为65％～68％的硝酸溶液和浓度为36％～38％的盐酸溶液以1:4～1:2的体积比混合而成。

优选地，所述金属治具包括钛、钴、镍、银中至少一种金属。

与现有技术相比，本发明能够带来以下至少一项有益效果：

本发明所提供的铬金复合层的去除方法可在室温下进行，相较两步法节省了步骤与时间，并相较硝酸铈铵等铬刻蚀液减少了污染。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。

图1为本发明铬金复合层的去除方法的流程示意图；

图2～4为本发明铬金复合层的去除方法的步骤示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

图1所示为本发明铬金复合层的去除方法的流程示意图，图2～4为本发明铬金复合层的去除方法的步骤示意图。本发明的铬金复合层20包括在基板上通过电子束蒸镀等方法依次形成的铬金属层21和金金属层22。如图2所示，本发明的样品至少包括基板10、位于基板10上的铬金属层21以及位于铬金属层21上的金金属层22；基板10可以为玻璃基板或硅基板。

如图1所示，本发明铬金复合层的去除方法包括以下步骤：

第一步：将样品在温度为25℃～45℃(最好为40℃)的丙酮溶液中浸泡4～6min，再将样品在温度为25℃～45℃(最好为40℃)的异丙醇溶液中浸泡4～6min；

第二步：采用去离子水进行清洗，清洗后干燥；清洗时可用超声波进行辅助，超声波频率为120KHz，干燥可采用甩干机甩干；

第三步：将清洗后的样品在室温条件下浸泡在硝酸盐酸混合溶液中110s～130s；其中，硝酸盐酸混合溶液由浓度为65％～68％的硝酸溶液和浓度为36％～38％的盐酸溶液以1:4～1:2(最好为1:3，且不包括1:4和1:2两个端点)的体积比混合而成；如图3所示，金金属层22在该步骤中被去除；

需要注意的是，铬金属层21易在浓硝酸和浓盐酸的混合溶液中被钝化，其表面形成钝化层，因此样品浸泡在浓硝酸盐酸混合溶液中的时间需严格控制，优选地为2min；

实验表明，浓硝酸与浓盐酸的体积比分别为1:1、1:2、1:4和3:1时对铬/金复合层的去除效果均不佳，其中比例为1:1和1:2的混合溶液中由于与金形成配位的Cl^-含量较少对金的去除效果不佳，1:4的混合溶液的氧化性较弱对金的去除效果较差，比例为3:1的混合溶液的氧化性较强，铬层容易发生钝化，铬层的去除效果不佳。综上，浓硝酸与浓盐酸的比例应在1:2～1:4之间(且不包括1:2和1:4)，最佳比例为1:3，

第四步：使用金属治具与样品的铬金属层21接触，并取出样品暴露在空气中10～15s；其中，金属治具的材料包括还原性弱于铬的金属，如钛、钴、镍、银等，也可以为不锈钢(如奥氏体不锈钢或双相不锈钢)；金属治具与铬金属层21接触形成原电池，铬由于还原性较强作为负极被氧化为铬离子，如图4所示，铬金属层21被去除；

优选地，在实验室环境下，可使用不锈钢材质(如304不锈钢等)的镊子作为金属治具从硝酸盐酸混合溶液中取出小型的样品，样品的铬金属层21至少部分与金属治具接触。在规模生产条件下，金属治具既可以作为从硝酸盐酸混合溶液中取出样品的机械臂等治具，也可以作为与铬金属层21接触的电极材料；或者，另外采用从硝酸盐酸混合溶液中取出样品的机械臂等治具，与铬金属层21接触的金属治具在多个不同点位以及更大的面积上与铬金属层21相接触，加快铬金属层21的去除速度；

第五步：将样品浸泡在浓度为0.5mol/L～1.5mol/L(最好为1mol/L)的氢氧氧化钠或氢氧化钾溶液中1～2min，以中和表面的酸性溶液。

本发明所提供的铬金复合层的去除方法可在室温下进行，相较两步法节省了步骤与时间，并相较硝酸铈铵等铬刻蚀液减少了污染。

本发明还提供了一种微型器件的制造方法，该制造方法包括以下步骤：

第一步：在玻璃基板上通过电子束蒸镀依次形成铬金属层和金金属层，铬金属层和金金属层作为对玻璃基板进行图案化所用的刻蚀阻挡层；

具体地，在玻璃基板上涂覆(spin或slit涂覆方式)一定厚度的负型光阻，预烘烤后进行曝光，显影；再利用电子束蒸镀方法依次沉积铬金属层和金金属层，然后采用liftoff工艺形成目标图案的铬金复合层；

第二步：使用一定浓度的氢氟酸对玻璃基板进行图案化；

第三步：将样品依次在温度为为25℃～45℃(最好为40℃)的丙酮和异丙醇溶液中浸泡4～6min；

第四步：采用去离子水进行清洗，清洗后干燥；

第五步：将清洗后的样品在室温条件下浸泡在硝酸盐酸混合溶液中110s～130s；其中，硝酸盐酸混合溶液由浓度为65％～68％的硝酸溶液和浓度为36％～38％的盐酸溶液以1:4～1:2(最好为1:3，且不包括1:4和1:2两个端点)的体积比混合而成；

第六步：使用金属治具与样品的铬金属层接触，并取出样品暴露在空气中10～15s；其中，金属治具的材料包括还原性弱于铬的金属，如钛、钴、镍、银等，也可以为奥氏体不锈钢或双相不锈钢；

第七步：将样品浸泡在浓度0.5mol/L～1.5mol/L(最好为1mol/L)的氢氧氧化钠或氢氧化钾溶液中1～2min，以中和表面的酸性溶液，再进行干燥。

为实现微型器件制造步骤的简化和精确化，对玻璃基板进行刻蚀受到了越来越多的关注。对玻璃进行刻蚀通常采用高浓度的氢氟酸，传统的光刻胶在高浓度的氢氟酸中存活的时间较短，而铬和金化学活性较低，能有效抵挡氢氟酸的腐蚀，且沉积后的铬金复合层与玻璃基板的结合力好，缺陷少。因此，本申请提出的微型器件的制造方法通过王水和原电池反应实现了在常温下快速去除铬金复合层，提高了微型器件的生产效率，并减少污染。

应当说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明的技术构思范围内，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些改进、润饰和等同变换也应视为本发明的保护范围。