微結(jié)構(gòu)掩膜電鑄均勻性研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的發(fā)展，各種微系統(tǒng)與傳感器不斷涌現(xiàn)，并在實際應(yīng)用中占據(jù)重要地位。其中，微加工技術(shù)是MEMS器件從設(shè)計轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品過程中最重要的環(huán)節(jié)，是MEMS技術(shù)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。利用X射線深層光刻、微電鑄、微復(fù)制的LIGA技術(shù)以及在此基礎(chǔ)上演變出來的準(zhǔn)LIGA技術(shù)在三維微加工領(lǐng)域扮演著重要角色。微電鑄作為LIGA/準(zhǔn)LIGA技術(shù)實現(xiàn)的中間環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)微系統(tǒng)和微器件的核心，對微加工器件的質(zhì)量和性能起著至關(guān)重要的作用。實際上，研究

2、微結(jié)構(gòu)電鑄層均勻性的影響機(jī)制并以此為指導(dǎo)來進(jìn)行工藝的改進(jìn)具有重要的實際意義。
　　本文首先從物質(zhì)傳遞方程與電流-過電勢公式出發(fā)，提出微結(jié)構(gòu)掩膜電鑄均勻性的分析思路。結(jié)合實驗測得的極化曲線將電鑄過程分為不同的受控模式，每種模式下其主控因素不同。在理論分析基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件FLUENT對電鑄鍍層均勻性進(jìn)行了模擬。理論與模擬分析給出的基本點包括：
　　1)小電流下鍍層均勻性受電場因素控制與對流-擴(kuò)散無關(guān)；
　　2)較

3、大電流下鍍層均勻性受對流-擴(kuò)散因素控制與電化學(xué)無關(guān)；
　　3)較大深寬比微結(jié)構(gòu)有利于鍍層均勻性；
　　4)電化學(xué)極化有利于鍍層均勻性的提高；
　　5)均勻攪拌更有利于提高鍍層均勻性；
　　6)垂直流動相對于平行流動會有效改善鍍層均勻性；
　　7)光刻膠傾角對離子傳輸具有屏蔽效應(yīng)。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制備了實驗用電鍍槽，該電鍍槽的主要特點包括：可實現(xiàn)水平與垂直兩種流動方式、流速(量)可調(diào)、陰