[发明专利]一种介质膜厚度可控的MEMS超级电容器的制备方法

摘要

本发明属于微能源制造技术领域，具体为一种介质膜厚度可控的MEMS超级电容器的制备方法。本发明首先采用湿法刻蚀在硅基底上刻蚀三维凹槽阵列结构作为电极的载体，一方面显著增加了电极的比表面积，改善了超级电容器的电容特性，另一方面易于集成制造。阳极氧化法可以直接在电极薄膜的基础上形成厚度可控的Al2O3薄膜作为电容器的介质层，该方法工艺简单、厚度可控且不受基底形貌的限制。硅片的湿法刻蚀技术可控制凹槽深宽比，通过设计合适的凹槽宽度和高度，大大增加了电极的比表面积，与传统的静电式电容器相比，基于阳极氧化法和刻蚀有凹槽阵列衬底制备的静电式超级电容器在工艺成本和性能方面均具有很大的优势。

主权项

1.一种介质膜厚度可控的MEMS超级电容器的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 1、选取硅片（1）作为基底并进行硅片清洗，去除掉硅片（1）上的有机油、无机油，去除氧化膜和金属离子；2、将清洗好的硅片（1）放进氧化炉进行氧化，在表面氧化出一层SiO2层（2），SiO2层（2）作为腐蚀硅的掩模层；3、采用旋涂的方法在步骤2中带有氧化层（2）的硅片（1）上均匀的涂上一层光刻胶（3），然后使用方形阵列掩膜板经前烘、曝光、后烘、显影和坚膜工艺，得到带有窗口阵列的光刻胶掩膜层；4、将步骤3中光刻后的硅片放入氟化铵/氢氟酸/水溶液中，定域腐蚀SiO2层（2），去除光刻胶后得到带有窗口阵列的SiO2掩膜层；5、将步骤4中已定域腐蚀SiO2层的硅片放入已配好的氢氧化钾/异丙醇/水的硅腐蚀液中，在硅片上窗口位置处腐蚀出凹槽，硅片上得到三维凹槽阵列结构（4）；6、将步骤5刻蚀硅完成后的硅片放入氟化铵/氢氟酸/水溶液中，将硅片表面的SiO2层完全腐蚀掉，重复步骤1对硅片进行清洗；7、将步骤6中清洗好具有三维凹槽阵列结构的硅片放进磁控溅射系统，在其的表面溅射一层金属铝层，金属铝层作为下电极层（5）；8、在下电极层表面涂上一层AZ光刻胶，依次进行光刻、腐蚀，下电极层一侧端部保留AZ光刻胶（6）；9、配置癸二酸铵溶液作为阳极氧化铝的电解液；10、将步骤8中溅射金属Al的硅片使用阳极氧化装置并利用步骤9配好的电解液进行通电处理，使铝表面形成一层致密的Al2O3介质薄膜层（7）；11、将步骤10中形成Al2O3介质薄膜层的硅片放进真空溅射系统，在硅片的介质薄膜层上溅射一层金属金层，金属金层作为上电层（8）；12、利用深槽微孔隙填充技术在凹槽结构的凹槽中填充铜导电浆料，最后形成全固态MEMS静电式超级电容器；13、使用丙酮去除下电极表面的AZ光刻胶，方便引出下电极。