[发明专利]一种热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法

权利要求书

1.一种热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，包括紫外光刻、热解碳化、掩膜制作、金属电极沉积、剥离浮脱和电性能表征，利用光刻胶的感光性能，通过紫外光刻工艺、半导体加工工艺、惰性气氛下的热解碳化工艺以制作图案化的热解碳微结构；然后通过掩膜制作、金属电极沉积、剥离浮脱工艺，使拟制作电极的部位精确得到电极，制作成与碳微结构相集成的金属电极；通过四探针法，对其电性能进行表征。

2.根据权利要求1所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述图案化的热解碳微结构的制作过程具体包括以下步骤：

1)用典型RCA清洗流程清洗硅/二氧化硅基板；

2)待基板表面洗净后，将其置于115℃的烘箱中烘烤30分钟；

3)将步骤2)所得样品，采用匀胶机，自旋涂布一层光刻胶；

4)将步骤3)所得样品置于100℃的烘箱中烘烤15分钟；

5)对步骤4)所得样品进行紫外光刻，并进行显影、润洗、氧气等离子体洗净，以得到带有光刻胶微结构图案的样品；

6)将步骤5)所得样品置于115℃的烘箱中烘烤30～120分钟；

7)对所得样品放入真空管式炉中，在氮气气氛下，以2～5℃/min的速率从室温加热到400℃，并恒温30分钟；再以2～5℃/min的速率从400℃加热到所需温度600～900℃，并在该温度下保温60分钟。

3.根据权利要求2所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述基板带有二氧化硅氧化层，单面或双面抛光，N型或P型。

4.根据权利要求2所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述自旋涂布过程中光刻胶所形成的薄膜厚度为：6.8～7.2μm；具体技术参数为：第一步：5秒，转速为500rpm；第二步：30～40秒，转速为2500～5000rpm。

5.根据权利要求2所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述步骤5)中显影、润洗过程包括：显影，80～90秒；1号去离子水，40秒；2号去离子水，30～40秒。

6.根据权利要求1所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述与碳微结构相集成的金属电极的制作过程具体包括以下步骤：

1)将所述图案化的热解碳微结构置于旋涂机上，自旋涂布一层光刻胶；

2)对步骤1)所得的样品进行紫外光刻，然后进行显影、润洗、氧气等离子体洗净，以在拟制作电极的部位精确得到电极图案的微型沟槽；

3)通过物理气相沉积的方法，在步骤2)所得样品上先蒸镀一层5nm厚度的Cr金属膜，然后蒸镀一层100nm厚度的Au金属膜；

4)采用剥离浮脱的方法，将光刻胶及其上层金属膜除去，这样就在拟制作电极的部位精确得到了金属电极结构。

7.根据权利要求6所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述自旋涂布光刻胶所形成的薄膜厚度为：3.8～4.2μm；具体技术参数为，第一步：5秒，转速为500rpm；第二步：40秒，转速为5000rpm。

8.根据权利要求6所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述显影和润洗时间为，显影，13秒；1号去离子水，7秒；2号去离子水，6秒。

9.根据权利要求6所述的热解碳微结构电极的制作工艺及其电性能表征方法，其特征在于，所述步骤4)中金属膜除去的方法是在丙酮中浸泡10分钟。