叉指电容的制备方法及形成相邻的蒸镀图案的方法
【专利摘要】本发明公开了一种叉指电容的制备方法及形成相邻的蒸镀图案的方法。包括用蒸镀材料形成的蒸气在衬底上形成指对；指对形成步骤包括：在衬底上形成一腔室，腔室具有开口和由衬底提供的底壁；对衬底进行第一次蒸镀，使得蒸气沿第一方向进入腔室的内部并形成第一蒸镀膜，第一蒸镀膜的至少一部分形成在底壁上用于形成第一指；对衬底进行第二次蒸镀，使得蒸气经第二方向进入腔室内部并形成第二蒸镀膜，第二蒸镀膜的至少一部分形成在腔室的底壁上以用于形成第二指；第一方向和第二方向选择成使得第一蒸镀膜和第二蒸镀膜在衬底的底壁处横向间隔开。通过蒸镀时调控第一方向、第二方向与竖直面夹角，在避免手指短路的前提下实现了较小的手指间距。
【专利说明】叉指电容的制备方法及形成相邻的蒸镀图案的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微纳米加工和电子束直写图形转移【技术领域】，尤其是涉及一种叉指电容的制备方法以及形成相邻的蒸镀图案的方法。
【背景技术】
[0002]在微弱信号检测中，对被测器件(DUT)进行电流偏置，测量其电压是常用的方法。为了降低噪声，提高测量信号的信噪比和可信度，通常使用片上滤波的设计。即在电流线和地线之间，以及电压线和地线之间，制备一个电容C，同时依靠导线的自感L，来形成LC滤波结构。
[0003]电容主要分为平行板电容器和叉指电容器。
[0004]I)平行板电容器。该结构由两个金属板构成电容的两个极，在金属板之间制备绝缘层作为电介质材料。其中，绝缘层可以通过氧化的方式形成在下层金属板上，或者通过在下层金属板上面再镀一层绝缘材料来获得。平行板电容器具有形状规则、设计简单等优点，但其制备工艺复杂。如需要制备下电极、绝缘层、上电极三个步骤。其中绝缘层的制备常常受到其它制备工艺的限制，并且下电极或其引线在交叠区的边缘容易发生断裂。
[0005]2)叉指电容器。叉指电容是集总线路中经常用到的集总元件。叉指电容器由于结构简单且具有较高的Q值，因此被逐渐广泛采用。其结构为以处于同一平面内的交错结构的多个金属条(手指)之间的分布电容来代替平行板电容器的两个平行板。
[0006]由于目前常用的叉指电容的面积过大，限制了其在集总线路中的应用，因此较小面积的叉指电容成为目前研发的热点。叉指电容面积的大小取决于手指间的距离，由于受到微加工精度的限制，指间的距离很难做到很小。为了达到可利用的电容值，叉指电容的手指也需要具有一定的数目，同时为了控制叉指电容的总面积，手指的尺寸和指间距离也不倉 tilt。
[0007]图1为常见的叉指电容器的结构示意图。叉指电容器的容值估算公式为:
[0008]C = ( ε r+l)l[(N-3)Al+A2](I)
[0009]其中，为衬底介电常数，常用的硅衬底的介电常数为11.9，二氧化硅的介电常数为3.9。I是指金属手指的长度，N是指手指的个数。对于薄膜厚度远小于衬底厚度的厚衬底模型，Al 和 A2 近似为常数，Al = 4.409X10_6pF/ym,A2 = 9.92 X l(T6pF/μ m。由此式计算对于W’为100微米，I为200微米的电容器，当N = 100时，电容值约为0.214pF。对于固定的衬底和电容总面积，只有手指的数目是可变的，通过调节手指的数目进而调节电容值为常用的途径。
[0010]由于叉指电容的电容值大小与手指的个数有关，因此，在总面积固定的情况下，如果要得到较大的电容值，就需要制作出更细的手指。当手指的尺寸小于微米尺度时，需要使用电子束曝光工艺。该电子束曝光工艺存在以下问题，一是需要百纳米级超净环境、高电压(10kV)电子束曝光等条件，对于普通的实验室，硬件设施很难达到；二是手指之间的剥离残留容易形成短路。并且在获得大的长宽比和较多的叉指数目时，导致叉指电容的成品率降低，从而只能有限地减小手指的尺寸和间隙。为了充分利用微加工的精度和有效面积，需要将手指本身的宽度与间隙的宽度设计比值接近1:1，两者是同时减小，一般很难做到I微米以下。
[0011]因此，鉴于现有技术中制备叉指电容时无法得到具有更细手指和较小间距的叉指电容，以至于限制了叉指电容器的容量发展。因此，目前迫切需要出现一种新的大容量叉指电容的制备方法来替代现有的制备方法。
【发明内容】
[0012]本发明的目的旨在提供一种叉指电容的制备方法以及形成相邻的蒸镀图案的方法。该方法制作出了手指间距较小的叉指电容，从而有效地增加了叉指电容的电容值。
[0013]根据本发明的一个方面，提供了一种叉指电容的制备方法，该叉指电容包括第一电极、第二电极以及在第一电极和第二电极之间延伸的至少一个指对，每一指对包括:沿纵向从第一电极朝向第二电极伸出的一个第一指；以及沿纵向从第二电极朝向第一电极伸出并与第一指横向间隔开的一个第二指；制备方法包括指对形成步骤，用蒸发源提供的由蒸镀材料形成的具有方向性的蒸气在衬底上形成指对；指对形成步骤包括:
[0014]腔室形成步骤:在衬底上形成或提供一腔室，腔室具有开口和由衬底提供的底壁；第一蒸镀步骤:用蒸气对衬底进行第一次蒸镀，使得蒸气从蒸发源经由开口沿第一方向进入腔室的内部并形成第一蒸镀膜，第一蒸镀膜的至少一部分形成在底壁上以用于形成第一指；和第二蒸镀步骤:用蒸气对衬底进行第二次蒸镀，使得蒸气经由开口沿不同于第一方向的第二方向进入腔室的内部并形成第二蒸镀膜，第二蒸镀膜的至少一部分形成在腔室的底壁上以用于形成第二指；其中，第一方向和第二方向选择成使得第一蒸镀膜和第二蒸镀膜在衬底的底壁处横向间隔开。
[0015]进一步地，在第一蒸镀步骤中，第一蒸镀膜的邻近第二电极在衬底上的第二预定位置的一部分形成在底壁之外；并且，在第二蒸镀步骤中，第二蒸镀膜的邻近第一电极在衬底上的第一预定位置的一部分形成在底壁之外。
[0016]进一步地，腔室从第一电极在衬底上的第一预定位置延伸至第二电极在衬底上的第二预定位置，开口位于腔室的顶部并在腔室的整个长度上延伸，开口的横向宽度小于腔室的横向宽度。
[0017]进一步地，开口具有邻近第一预定位置的第一端部、邻近第二预定位置的第二端部、以及位于第一端部和第二端部之间的中间部。
[0018]进一步地，从第一端部开始延伸的至少一部分开口与第一指具有基本相同的形状，并且，从第二端部开始延伸的至少一部分开口与第二指具有基本相同的形状。
[0019]进一步地，开口的第一端部和第二端部的宽度小于中间部的宽度。
[0020]进一步地，在开口的第一端部处，腔室沿横向的第一侧具有从开口垂直延伸至底壁的第一侧壁；和在开口的第二端部处，腔室在沿横向与第一侧相面对的第二侧具有从开口垂直延伸至底壁的第二侧壁。
[0021 ] 进一步地，与开口的中间部相对应的腔室相对于开口在横向上对称。
[0022]进一步地，腔室形成步骤包括:在衬底上设置第一感光胶层，并在第一感光胶层上设置第二感光胶层，形成双层胶结构；按照腔室和开口的预定形状对双层胶结构进行曝光处理，用于分别去除第一感光胶层和第二感光胶层的一部分，从而在第二感光胶层中形成开口，并在第一感光胶层中形成位于开口下方的腔室。
[0023]进一步地，曝光处理包括底切曝光，用于在保持第二感光胶层不被曝光的情况下使得第二感光胶层下方的第一感光胶层被曝光。
[0024]进一步地，曝光处理采用电子束曝光。
[0025]进一步地，在垂直于衬底的横向平面中，通过调节第一方向和/或第二方向在垂直于衬底的横向平面中相对于衬底的角度来调节第一和/或第二蒸镀膜在底壁上的横向位置。
[0026]根据本发明的另一方面，提供了一种形成相邻的蒸镀图案的方法，用于用蒸发源提供的由蒸镀材料形成的具有方向性的蒸气在衬底上形成相邻但间隔开的第一和第二蒸镀图案；该方法包括:
[0027]在衬底上形成或提供一腔室，腔室的顶部具有开口，腔室的底壁由衬底提供；其中，腔室及其开口成型为使得开口沿第一方向在底壁上的第一投影的形状和位置与所需的第一蒸镀图案基本相同，并且沿不同于第一方向的第二方向在底壁上的第二投影的形状和位置与所需的第二蒸镀图案基本相同；用蒸气对衬底进行第一次蒸镀，使得蒸气从蒸发源经由开口沿第一方向进入腔室的内部并在底壁上形成第一蒸镀图案；和用蒸气对衬底进行第二次蒸镀，使得蒸气经由开口沿不同于第一方向的第二方向进入腔室的内部并在底壁上形成第二蒸镀图案；其中，第一方向和第二方向选择成使得第一蒸镀图案和第二蒸镀图案在衬底的底壁上间隔开。
[0028]进一步地，还包括调节第一方向和/或第二方向，以调节第一蒸镀图案和第二蒸镀图案在衬底的底壁上间隔开的距离。
[0029]应用本发明的技术方案，通过对腔室分别进行第一蒸镀和第二蒸镀，从而在腔室的底壁上形成第一蒸镀膜和第二蒸镀膜，进而形成具有横向间隔手指的叉指电容。采用该蒸镀方法通过蒸镀时的第一方向和第二方向的选择，使得第一蒸镀膜和第二蒸镀膜在衬底的底壁处横向间隔开。可以通过调控第一方向、第二方向与竖直面的夹角，进而在避免手指短路的前提下获得较小的手指间距。
[0030]换句话说，在本发明中是通过控制蒸镀角度来控制手指间距。相比于现有技术中微加工精度对手指间距的限制，由于对蒸镀角度的调节能够实现更大的精度，因此就能够获得更小的手指间距。采用本发明所提供的制备方法可以制作出手指间距更小且手指更细的叉指电容，大大缩小了叉指电容的面积，提高了线路的集成度，从而有效地提高了叉指电容的容值，同时也提高了叉指电容的成品率。
[0031]根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0033]图1为现有技术中的叉指电容的结构示意图；
[0034]图2是按照本发明一个实施例所形成的双层胶结构的横截面图；
[0035]图3为根据本发明的一个实施例的曝光图案设计示意图；
[0036]图4为根据本发明一种典型实施例中经第一次角度蒸发镀膜后的结构示意图；
[0037]图5为根据本发明一种典型实施例中经第二次角度蒸发镀膜后的结构示意图；
[0038]图6为图3中A-A方向上的横向截面结构示意图；
[0039]图7为图3中B-B方向上的横向截面结构示意图；以及
[0040]图8为图3中C-C方向上的横向截面结构所示意图。
【具体实施方式】
[0041]首先介绍按照本发明的一个实施例所要制备的叉指电容的结构。如图5所示，该叉指电容可以包括第一电极10、第二电极20以及在第一电极10和第二电极20之间延伸的至少一个指对30。其中，每一指对30包括沿纵向从第一电极10朝向第二电极20伸出的一个第一指31，还包括沿纵向从第二电极20朝向第一电极10伸出并与第一指31横向间隔开的一个第二指32。第一指31和第二指32通常为手指。现有技术中叉指电容的成对的手指之间的间距以及手指本身的细度不够小，在叉指电容的面积有限的前提下，叉指电容的容量无法足够扩展。为了解决该问题，本发明提供了一种叉指电容的制备方法，该方法制备的叉指电容具有较小的金属手指间距，进而提高了叉指电容的容值。
[0042]如图2所示，在一个实施例中，本发明的叉指电容的制备方法包括提供衬底60。该衬底60的材料可以为硅、氧化硅、蓝宝石、金刚石、SiC、MgO等。在衬底60上进行后续步骤之前，可以先对衬底60进行清洗。随后，可以在清洗后的衬底60上涂覆第一感光胶层70。对第一感光胶层70进行烘烤，并随后使其自然冷却。然后，在第一感光胶层70上涂覆第二感光胶层80。对第二感光胶层80进行烘烤，并随后使其自然冷却。这样就形成了图2所示的双层I父结构。
[0043]第一感光胶层70和第二感光胶层80的材料可以根据后续所采用的曝光处理工艺来选择。在一个实施例中，第一感光胶层70和第二感光胶层80可以为电子束胶，以便于在后续步骤中接受电子束曝光处理。在下文将会看到，为了去除第二感光胶层80的下方的一部分第一感光胶层70以形成一个包括腔室50的底切结构，可以在曝光处理时进行一个底切曝光步骤，以便在保持第二感光胶层80不被曝光的情况下使得第二感光胶层80下方的第一感光胶层70被曝光,从而在对第一感光胶层70进行显影时使得其一部分材料被溶解去除，以获得腔室50。为了实现该底切曝光，则需要对第一和第二感光胶层70和80的材料进行优化的选择。进一步考虑到对所制备的底切腔室50的结构精确度要求，第一感光胶层70所用的第一电子束胶和第二感光胶层所用的第二电子束胶最好具有较大差异的感光敏感度。具体地，第一电子束胶可以选自PMGI SF6或MMA;第一电子束胶形成的胶层的厚度可以为300nm?lOOOnm。第二电子束胶可以选自ZEP520或PMMA ;第二电子束胶形成的胶层厚度可以为80nm?300nm。在形成如图2所示的双层胶结构后，则可以按照预定的曝光图案对该双层胶结构进行曝光。优选地，该曝光处理采用电子束曝光。
[0044]图3在俯视方向上示出了一种典型的曝光图案设计示意图，该曝光图案是根据图5中所要制备的叉指电容的结构来设计的。在图3中，标号10’指示的部分是第一电极10在衬底60上的第一预定位置，标号20’指示的部分是第二电极20在衬底60上的第二预定位置，标号51’所指示部分的形状与将要在衬底60上形成的第一指31和第二指32的形状相匹配，标号54指示的部分是将要形成的腔室50的底切部分。如图3所示，标号10’、20’和51’所指示的部分(由较细网格纹理表示)是要被大剂量曝光的位置，该曝光剂量足以使得这些部分的对应的第一和第二感光胶层70和80的材料在后续的显影步骤中被全部去除并暴露出衬底60。而标号54所指示的部分(由较大网格纹理表示)是要被小剂量曝光的位置，并结合前文中对第一和第二感光胶层70和80的材料选择，该曝光剂量选择成使得只有第一感光胶层70能被曝光并被显影去除以暴露出衬底60，而保留第二感光胶层80，以实现前文所述的底切曝光。在图3中，没有纹理的空白部分表示未进行任何曝光，依然保持由第一和第二感光胶层70和80构成的覆盖在衬底60的双胶层结构。按照图3所示的预定的曝光图案进行曝光后，可以对该双层胶结构进行显影，分别去除第一感光胶层70和第二感光胶层80中被曝光部分的材料。显影之后，在第一预定位置10’和第二预定位置20’处，所暴露出的衬底将用来在后续步骤中在其上分别形成第一电极10和第二电极20，如图3和图6所示。在标号51’所指示的位置处，在第二感光胶层80中形成了开口 51 ;并且，在标号51’和54所指示的位置处，在第一感光胶层70中形成了位于开口 51下方的底切结构的腔室50，这结合图6-8的局部截面图会看得更清楚。
[0045]如图6-8所示，在衬底60上最终形成的结构包括在第一感光胶层70中形成的腔室50，并且该腔室50具有在第二感光胶层80中形成的开口 51以及由衬底60提供的底壁40。在一些实施例中，也可以用不同于前文所述的曝光过程在衬底60上形成该带开口的底切结构。在另一些实施例中，可以以其它的合适方式在衬底60上提供该底切结构。在又一些实施例中，可以由衬底60自身例如通过刻蚀工艺来形成该底切结构。
[0046]如图6-8所示，腔室50具有开口 51和由衬底60提供的底壁40。在图3中看的更清楚，每一腔室50 (开口 51及其两侧的底切部分54共同对应的部分)从第一电极10在衬底60上的第一预定位置10’延伸至第二电极20在衬底60上的第二预定位置20’。开口51位于腔室50的顶部并在腔室50的整个长度上延伸。开口 51的横向宽度小于腔室50的横向宽度。
[0047]如图3所示，开口 51具有邻近第一预定位置10’的第一端部511、邻近第二预定位置20’的第二端部512、以及位于第一端部511和第二端部512之间的中间部513。从第一端部511开始延伸的至少一部分开口 51与第一指31具有基本相同的形状，并且，从第二端部512开始延伸的至少一部分开口 51与第二指32具有基本相同的形状。具体地，结合图3和图5可知，开口 51的第一端部511和中间部513总体上与第一指31的形状基本相同，而开口 51的第二端部512和中间部513总体上与第二指32的形状基本相同。
[0048]如图3所示，开口 51的第一端部511和第二端部512的宽度小于中间部513的宽度。结合图5可知，该结构会使得所形成的第一指31具有与开口 51的第一端部511相对应的第一窄桥311，所形成的第二指32具有与开口 51的第二端部512相对应的第二窄桥321。与开口 51的中间部513相对应的腔室50可以相对于开口 51在横向上对称。
[0049]图6是沿图3中A-A方向上的横向截面结构示意图，其示出了在开口 51的第一端部511处的开口 51和腔室50的结构。如图3和图6所示，在开口 51的第一端部511处，腔室50沿横向的第一侧(在图6中为右侧)具有从开口 51垂直延伸至底壁40的第一侧壁53。图8是沿图3中C-C方向上的横向截面结构示意图，其示出了在开口 51的第二端部512处的开口 51和腔室50的结构。如图3和图8所示，在开口 51的第二端部512处，腔室50在沿横向与第一侧相面对的第二侧(在图8中为左侧)具有从开口 51垂直延伸至底壁40的第二侧壁52。由于第一侧壁53和第二侧壁52的存在，在后续第一蒸镀步骤和第二蒸镀步骤中蒸发镀膜时，通过调节蒸镀角度，可以使得从开口 51的第一端部511和第二端部512处进入到腔室50的蒸镀气体能够被分别蒸镀在第一侧壁53和第二侧壁52上，从而处于腔室50的底壁40之外。这样有助于无需通过后续处理步骤而可以在一次蒸镀中就可以使得对应形成的手指与相对应的电极断开。
[0050]形成上述的腔室50及其开口 51的结构后，需要在其内部形成蒸镀膜。具体地，通过开口 51采用蒸发源提供的由蒸镀材料形成的具有方向性的蒸气在衬底60上形成指对30。在本发明的一个具体实施例中，指对30的形成步骤包括第一蒸镀步骤和第二蒸镀步骤。其中，第一蒸镀步骤为采用蒸气对衬底60进行第一次蒸镀，使得蒸气从蒸发源经由开口 51沿第一方向进入腔室50的内部并形成第一蒸镀膜，第一蒸镀膜的至少一部分形成在底壁40上以用于形成第一指31。在第一次蒸镀之后形成的蒸镀图形如图4所示，其示出了所形成的第一电极10、第二电极20和第一指31。第二蒸镀步骤为采用蒸气对衬底60进行第二次蒸镀，使得蒸气经由开口 51沿不同于第一方向的第二方向进入腔室50的内部并形成第二蒸镀膜，第二蒸镀膜的至少一部分形成在腔室50的底壁40上以用于形成第二指32。在第二次蒸镀之后形成的蒸镀图形如图5所示，其中示出了所形成的第一电极10、第二电极20和第一指31和第二指32。在图4和图5中，第一指31是仅在第一次蒸镀中形成的，第二指32是仅在第二次蒸镀中形成的，而第一电极10和第二电极20可以在两次蒸镀中均被形成。
[0051]第一指31和第二指32的两次蒸镀形成过程在图6-8中看得更清楚。如图6所示，在对应于开口 51的第一端部511处，在第一次蒸镀(向左蒸镀)中，在腔室50的底壁40上形成的蒸镀膜构成了图5中所示出的第一指31的第一窄桥311 ;而在第二次蒸镀(向右蒸镀)中，此处的蒸镀膜形成在腔室50的第一侧壁53上，从而构成了图5中第二指32与第一电极10之间的断开结构。如图8所示，在对应于开口 51的第二端部512处，在第一次蒸镀(向左蒸镀)中，此处的蒸镀膜形成在腔室50的第二侧壁52上，从而构成了图5中第一指31与第二电极20之间的断开结构；在第二次蒸镀(向右蒸镀)中，在腔室50的底壁40上形成的蒸镀膜构成了图5中所示出的第二指32的第二窄桥321。如图7所示，在对应于开口 51的中间部513处，在第一次蒸镀(向左蒸镀)中和第二次蒸镀(向右蒸镀)中分别形成的蒸镀膜分别构成了第一指31和第二指32的主体部分，也就是它们的除窄桥外的较宽部分。
[0052]很明显，第一指31和第二指32之间或者说它们的主体部分之间的横向间距可以由这两次蒸镀的蒸镀角度或者说方向来调节或确定。如图7所示，在垂直于衬底60的横向平面中，可以通过调节第一方向和/或第二方向在垂直于衬底60的横向平面中相对于衬底60的角度来调节第一和/或第二蒸镀膜在底壁40上的横向位置。在蒸镀时，可以通过控制第一蒸镀步骤和第二蒸镀步骤中蒸镀角度在避免手指短路的前提下获得较小的手指间距。
[0053]这样，第一次蒸镀的第一方向和第二次蒸镀的第二方向选择成使得第一蒸镀膜和第二蒸镀膜在衬底60的底壁40处横向间隔开。可以通过控制第一方向和第二方向与竖直方向的夹角(用Θ表示)来使得两次蒸镀的图形分开预定的距离，并且它们分开的距离也就是叉指电容的手指的间距。手指的间距以及其自身的宽度由图3中的预定曝光图案的设计尺寸以及第一蒸镀和第二蒸镀的角度Θ决定。可以通过调整图3中的曝光图案的相关尺寸和蒸镀时的蒸发角度来获得不同比例和结构的叉指电容。
[0054]由于叉指电容的手指间距受第一蒸镀和第二蒸镀的蒸发角度影响，为了较好地控制双角度蒸发时的手指的间距，在获得较小间隙的同时，又最大可能地避免了指间的短路，在本发明的一个优选实施例中，当第一次蒸镀和第二次蒸镀为沿竖向方向的两侧对称地进行时，其方向与竖直方向的夹角Θ最好选择为10° ( Θ <45°。如果蒸镀的方向与竖直方向的夹角Θ小于10°，会出现手指距离太近，使得蒸镀膜不能完全蒸镀在腔室50的底壁40上。相反，如果电子束与竖直方向的夹角Θ大于45°，会出现蒸镀膜失败。进一步优选地，该夹角Θ最好选择为20° < Θ <35°。本发明在双角度蒸镀时一般采用Nb、Al等原料蒸镀薄膜。
[0055]具体的蒸镀步骤包括:将制备好图形的衬底放入电子束蒸发系统中，如有条件一般用Ar离子对衬底60上的残胶进行清洗。先应在蒸镀系统中蒸镀钛以提高真空。将衬底60传输到蒸镀位置，选择所要蒸镀的材料之后，调节好蒸镀角度和速率，形成第一蒸镀膜。随后根据需要进行其它的处理过程。然后调节角度蒸镀，形成第二蒸镀膜。完成蒸镀后一般应将样品表面氧化以提高强度。
[0056]经第一蒸镀步骤和第二蒸镀步骤后在腔室50内的衬底60所提供的底壁40上形成了第一蒸镀膜和第二蒸镀膜。如前文所述，可以通过设计腔室50的第一侧壁53和第二侧壁52的位置而使得可以在一次蒸镀过程中就使得第一或第二蒸镀膜与相对的电极断开。这样，在第一蒸镀步骤中，第一蒸镀膜的邻近第二电极20在衬底60上的第二预定位置20’的一部分形成在底壁40之外，如图8所示，该部分形成腔室50的第二侧壁52上；并且，在第二蒸镀步骤中，第二蒸镀膜的邻近第一电极10在衬底60上的第一预定位置10’的一部分形成在底壁40之外，如图6所示，该部分形成腔室50的第一侧壁53上。但是，在其它实施例中，在开口 51的第一端部511和/或第二端部512处，腔室50的侧壁也形成为如图7所示的形式，这样形成的蒸镀膜与相对的电极之间可以并不断开，而是可以在后续步骤中通过切割等方式将第一蒸镀膜与第二电极20之间断开或者将第二蒸镀膜与第一电极10断开。
[0057]如图6和图8所示，在开口 51的第一端部511和第二端部512处，开口 51的宽度比其中间部513的宽度要窄，这样就使得通过第一端部511和第二端部512进入到腔室50内的蒸镀气体的宽度也对应地较窄。这样的具有较窄宽度的蒸镀气体，再结合邻近开口 51设置的第一侧壁53和第二侧壁52，有助于在蒸镀气体与竖直方向的夹角Θ较小的情况下使得需要形成在底壁40之外的蒸镀膜更容易地形成在腔室50的侧壁53或52上，进而有助于允许在开口 51的中间部513所对应的腔室50内(如图7所示)形成更小的手指间距。在其它实施例中，开口 51的第一端部511和/或第二端部512也可以具有与其中间部513基本相同的宽度。
[0058]尽管在图6-8中仅示出了一个指对30的形成过程，如图4和图5所示，通过上述第一和第二蒸镀步骤，可以同时形成多个指对30。这样，在蒸镀完成后，在腔室50的底壁40上形成了交叉排列的手指。之后，剥离掉除衬底60上未曝光部分的胶层的材料，就得到了所需的叉指电容。采用本发明的方法可以制作出手指更细、手指间距更小的叉指电容，大大缩小了叉指电容的面积，提高了线路的集成度，从而有效地增加了叉指电容的容值。采用该方法在制作具有细度和间距较小的手指的叉指电容时，也提高了叉指电容的成品率。
[0059]尽管上文描述了叉指电容的制备方法，但是本发明的通过调节蒸镀角度来调节在一个带开口的腔室中形成的蒸镀图案的间距的思想并不局限于此。
[0060]根据本发明的另一方面，还提供了一种形成相邻的蒸镀图案的方法，用于用蒸发源提供的由蒸镀材料形成的具有方向性的蒸气在衬底60上形成相邻但间隔开的第一和第二蒸镀图案。参见图7，该方法可以包括:在衬底60上形成或提供一腔室50，该腔室50的顶部具有开口 51，并且腔室50的底壁40由衬底60提供。其中，腔室50及其开口 51成型为使得开口 51沿第一方向在底壁40上的第一投影的形状和位置与所需的第一蒸镀图案基本相同，并且沿不同于第一方向的第二方向在底壁40上的第二投影的形状和位置与所需的第二蒸镀图案基本相同。用蒸气对衬底60进行第一次蒸镀，使得蒸气从蒸发源经由开口51沿第一方向进入腔室50的内部并在底壁40上形成第一蒸镀图案。用蒸气对衬底60进行第二次蒸镀，使得蒸气经由开口 51沿不同于第一方向的第二方向进入腔室50的内部并在底壁40上形成第二蒸镀图案。其中，第一方向和第二方向选择成使得第一蒸镀图案和第二蒸镀图案在衬底60的底壁40上间隔开。优选地，该形成相邻的蒸镀图案的方法还包括调节第一方向和/或第二方向，以调节第一蒸镀图案和第二蒸镀图案在衬底60的底壁40上间隔开的距离。该方法可以应用于需要形成具有尽可能小的间距的相邻蒸镀图案的其它场合中，并且可以通过调节蒸镀角度来改变蒸镀图案之间的间距，而不受微加工精度的限制。
[0061]在本发明的一个优选实施例中，叉指电容的手指的宽度为50nm?200nm。手指之间的间距宽度为200nm?400nm。当手指的宽度和间距在此范围内时，叉指电容的容值较高，能够达到几个PF，并且容值调节方便。
[0062]下面结合具体实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0063]I)本例中采用厚度为500 μ m的硅片作为衬底，将衬底加热使其表面热氧化，形成厚度为500nm的二氧化硅薄膜。将氧化后的衬底依次置于丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗15分钟。之后用氮气枪吹干，在180°C下烘烤3分钟，自然冷却5分钟。
[0064]2)在步骤I)中处理后的硅衬底上旋涂型号为MAA EL13的第一光束胶，旋涂速率为4000转/分，旋涂60秒。之后加热至170°C烘烤2分钟，自然冷却，在衬底上形成厚度为700nm的第一光束胶层。
[0065]3)在第一光束胶层上继续旋涂型号为PMMA950A的第二光束胶，旋涂速率为6000转/分，旋涂60秒，加热至180°C烘烤10分钟，自然冷却，在第一光束胶层上形成厚度为200nm的第二光束胶层。
[0066]4)将步骤3)中得到的具有两层光束胶层的硅衬底放入JBX6300FS 10kV电子束曝光机中，按照图3中的预定形状曝光，其中，开口 51的中间部513的宽度为0.3微米，底切结构54的宽度为0.3微米，手指根部窄桥311或321的宽度设计为0.2微米。曝光开口51的区域时，选择1500 μ C/cm2 (大剂量)；曝光底切结构54区域时，选择400 μ C/cm2 (小剂量)。采用10pA电流进行曝光，得到预定形状的曝光图案。
[0067]5)曝光结束后，将具有不对称图案的衬底置于显影液中(甲基异丁基酮:异丙醇=1:3)中显影30秒，在异丙醇(IPA)中定影30秒，底切深度尺寸为200nm。
[0068]6)将曝光显影后的样品放入PLASSYS 550S中进行双角度蒸发镀铝。以-30°作为第一角度蒸镀，膜厚度为20nm。氧化后以+30°作为第二角度蒸镀，膜厚度为60nm。其中角度是指电子束与竖直方向的夹角。剥离未曝光的两层电子束胶后，得到叉指电容的结构。
[0069]该型叉指电容的手指宽度为140nm，手指间距为260nm。相邻的成对叉指的距离可以根据电子束胶的强度设置为小于I μ m,比如400纳米。
[0070]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【权利要求】
1.一种叉指电容的制备方法，所述叉指电容包括第一电极(10)、第二电极(20)以及在所述第一电极(10)和所述第二电极(20)之间延伸的至少一个指对(30)，每一指对包括:沿纵向从所述第一电极(10)朝向所述第二电极(20)伸出的一个第一指(31);以及沿纵向从所述第二电极(20)朝向所述第一电极(10)伸出并与所述第一指(31)横向间隔开的一个第二指(32)； 所述制备方法包括指对形成步骤，用蒸发源提供的由蒸镀材料形成的具有方向性的蒸气在衬底￠0)上形成所述指对(30);所述指对形成步骤包括: 腔室形成步骤:在所述衬底￠0)上形成或提供一腔室(50)，所述腔室(50)具有开口(51)和由所述衬底(60)提供的底壁(40)； 第一蒸镀步骤:用所述蒸气对所述衬底￠0)进行第一次蒸镀，使得所述蒸气从所述蒸发源经由所述开口(51)沿第一方向进入所述腔室(50)的内部并形成第一蒸镀膜，所述第一蒸镀膜的至少一部分形成在所述底壁(40)上以用于形成所述第一指(31);和 第二蒸镀步骤:用所述蒸气对所述衬底￠0)进行第二次蒸镀，使得所述蒸气经由所述开口(51)沿不同于所述第一方向的第二方向进入所述腔室(50)的内部并形成第二蒸镀膜，所述第二蒸镀膜的至少一部分形成在所述腔室(50)的所述底壁(40)上以用于形成所述第二指(32)； 其中，所述第一方向和所述第二方向选择成使得所述第一蒸镀膜和所述第二蒸镀膜在所述衬底￠0)的所述底壁(40)处横向间隔开。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一蒸镀步骤中，所述第一蒸镀膜的邻近所述第二电极(20)在所述衬底￠0)上的第二预定位置(20’)的一部分形成在所述底壁(40)之外；并且，在所述第二蒸镀步骤中，所述第二蒸镀膜的邻近所述第一电极(10)在所述衬底￠0)上的第一预定位置(10’ )的一部分形成在所述底壁(40)之外。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述腔室(50)从所述第一电极(10)在所述衬底￠0)上的第一预定位置(10’ )延伸至所述第二电极(20)在所述衬底￠0)上的第二预定位置(20’)，所述开口(51)位于所述腔室(50)的顶部并在所述腔室(50)的整个长度上延伸，所述开口(51)的横向宽度小于所述腔室(50)的横向宽度。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述开口(51)具有邻近所述第一预定位置(10’)的第一端部(511)、邻近所述第二预定位置(20’)的第二端部(512)、以及位于所述第一端部(511)和所述第二端部(512)之间的中间部(513)。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，从所述第一端部(511)开始延伸的至少一部分所述开口(51)与所述第一指(31)具有基本相同的形状，并且，从所述第二端部(512)开始延伸的至少一部分所述开口(51)与所述第二指(32)具有基本相同的形状。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述开口(51)的所述第一端部(511)和所述第二端部(512)的宽度小于所述中间部(513)的宽度。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述开口(51)的所述第一端部(511)处，所述腔室(50)沿横向的第一侧具有从所述开口(51)垂直延伸至所述底壁(40)的第一侧壁(53);和 在所述开口(51)的所述第二端部(512)处，所述腔室(50)在沿横向与所述第一侧相面对的第二侧具有从所述开口(51)垂直延伸至所述底壁(40)的第二侧壁(52)。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，与所述开口(51)的所述中间部(513)相对应的所述腔室(50)相对于所述开口(51)在横向上对称。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述腔室(50)形成步骤包括: 在所述衬底￠0)上设置第一感光胶层(70)，并在所述第一感光胶层(70)上设置第二感光胶层(80)，形成双层胶结构； 按照所述腔室(50)和所述开口(51)的预定形状对所述双层胶结构进行曝光处理，用于分别去除所述第一感光胶层(70)和所述第二感光胶层(80)的一部分，从而在所述第二感光胶层(80)中形成所述开口(51)，并在所述第一感光胶层(70)中形成位于所述开口(51)下方的所述腔室(50)。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述曝光处理包括底切曝光，用于在保持所述第二感光胶层(80)不被曝光的情况下使得所述第二感光胶层(80)下方的所述第一感光胶层(70)被曝光。
11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，所述曝光处理采用电子束曝光。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的制备方法，其特征在于，在垂直于所述衬底(60)的横向平面中，通过调节所述第一方向和/或所述第二方向在垂直于所述衬底￠0)的横向平面中相对于衬底出0)的角度来调节所述第一和/或第二蒸镀膜在所述底壁(40)上的横向位置。
13.一种形成相邻的蒸镀图案的方法，用于用蒸发源提供的由蒸镀材料形成的具有方向性的蒸气在衬底￠0)上形成相邻但间隔开的第一和第二蒸镀图案；所述方法包括: 在衬底￠0)上形成或提供一腔室(50)，所述腔室(50)的顶部具有开口(51)，所述腔室(50)的底壁(40)由所述衬底(60)提供；其中，所述腔室(50)及所述开口(51)成型为使得所述开口(51)沿第一方向在所述底壁(40)上的第一投影的形状和位置与所需的所述第一蒸镀图案基本相同，并且沿不同于所述第一方向的第二方向在所述底壁(40)上的第二投影的形状和位置与所需的所述第二蒸镀图案基本相同； 用所述蒸气对所述衬底￠0)进行第一次蒸镀，使得所述蒸气从所述蒸发源经由所述开口(51)沿所述第一方向进入所述腔室(50)的内部并在所述底壁(40)上形成所述第一蒸镀图案；和 用所述蒸气对所述衬底￠0)进行第二次蒸镀，使得所述蒸气经由所述开口(51)沿不同于所述第一方向的第二方向进入所述腔室(50)的内部并在所述底壁(40)上形成所述第二蒸镀图案； 其中，所述第一方向和所述第二方向选择成使得所述第一蒸镀图案和所述第二蒸镀图案在所述衬底(60)的所述底壁(40)上间隔开。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括调节所述第一方向和/或所述第二方向，以调节所述第一蒸镀图案和所述第二蒸镀图案在所述衬底￠0)的所述底壁(40)上间隔开的距离。
【文档编号】H01G4/33GK104319098SQ201410475485
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】薛光明, 邓辉, 田野, 刘伟洋, 徐晖凯, 郑东宁, 赵士平 申请人:中国科学院物理研究所