电化学制造结构的多步释放方法

专利名称：电化学制造结构的多步释放方法
技术领域：
本发明通常涉及电化学制造和关联的通过一层覆盖一层地构筑沉 积材料而形成三维结构的领域。具体而言，其涉及埋入在牺牲材料中 的微结构的形成，和经由两个或多个独特的蚀刻操作从牺牲材料中释 放这些微结构。
背景技术：
AdamL Cohen发明了一种从多个粘结层形成三维结构(例如部件， 元件，器件等)的技术，该技术是公知的电化学制造技术。该技术由 California的Burbank的微制造公司(以前为MEMGer^公司)商业化 推广，命名为EFABTM。在2000年2月22日公开的美国专利第6,027,630 号中描述了此项技术。此项电化学沉积技术允许使用一种独特的掩模 技术选择地沉积一种材料，该掩模技术包括使用掩模，该掩模包括位 于支承结构上的图形化的适形材料，该支承结构独立于将在上面进行 电镀的衬底。当希望使用掩模执行电沉积时，在电镀液存在的同时使 掩模的适形部分与衬底相接触，因此掩模的适形部分与衬底的接触禁 止在选定的位置沉积。为了方便，这些掩模一般称为适形接触掩模； 该掩模技术一般称为适形接触掩模电镀工艺。更具体而言，在微制造 公司的术语中，这些掩模通常称为INSTANT MASK 以及此工艺称为INSTANT MASKING 或INSTANT MASK 电镀。使用适形接触掩 模电镀的选择性沉积可用于形成单层材料或可用于形成多层结构。专 利6,027,630的教导中所提及的全部内容以参考的方式合并于此。由于 递交了产生上述专利的专利申请，所以公开了各种有关适形接触掩模 电镀(即，INSTANT MASK)和电化学制造的文献
1. A. Cohen、 G. Zhang、 F. Tseng、 F. Mansfeld、 U. Frodis 禾口P. Will, "EFAB: Batch production of functional, fhlly-dense metal parts with micro-scale features", Proc. 她Solid Freeform Fabrication, The University of Texas at Austin ， p 161 ， Aug. 1998 。
2. A. Cohen、 G. Zhang、 F. Tseng、 F. Mansfeld、 U. Frodis 禾口 P. Will, "EFAB: Rapid, Low-Cost Desktop Micromachining of High Aspect Ratio True 3-D MEMS"， Proc. 12th IEEE Micro Electro Mechanical Systems Workshop, IEEE， p244， Jan 1999。
3 . A . Cohen ， "3-D Micromachining by Electrochemical Fabrication", Micromachine Devices, March 1999。
4. G. Zhang、 A. Cohen、 U. Frodis、 F. Tseng、 F. Mansfeld 和P. Will, "EFAB: Rapid Desktop Manufacturing of True 3-D Microstructures " ， Proc . 2nd International Conference on Integrated MicroNanotechnology for Space Applications, The Aerospace Co.， Apr. 1999。
5. F. Tseng、 U. Frodis、 G. Zhang、 A. Cohen、 F. Mansfeld 禾口 P. Will ， " EFAB : High Aspect Ratio ， Arbitrary 3-D Metal Microstructures using a Low-Cost Automated Batch Process" ， 3rd international Workshop on High Aspect Ratio MicroStructure Technology
(HARMST， 99)， June 1999。
6. A. Cohen、 U. Frodis、 F. Tseng、 G. Zhang、 F. Mansfeld 禾口 P. Will， "EFAB: Low-Cost， Automated Electrochemical Batch Fabrication of Arbitrary 3-D Microstructures ，， ， Micromachining and Microfabrication Process Technology ， SPIE 1999 Symposium on Micromachining and Microfabrication， September 1999。
7. F. Tseng、 G. Zhang、 U. Frodis、 A. Cohen、 F. Mansfeld禾卩P. Will ， " EFAB : High Aspect Ratio ， Arbitrary 3-D Metal Micros加ctures using a Low-Cost Automated Batch Process", MEMS Symposium, ASME 1999 international Mechanical Engineering Congress and Exposition, November, 1999。
8. A. Cohen， "Electrochemical Fabrication (EFABTM)"， Chapter 19 of The MEMS Handbook, edited by Mohamed Gad-EL-Hak, CRC Press, 2002。
9. "Microfabrication-Rapid Prototyping's Killer Application", pages 1-5 of the Rapid Prototyping Report, CAD/CAM Publishing, Inc., June 1999。
这九个文献的公开文件中所提及的全部内容以参考的方式合并于此。
可以按照如在上述专利和公开文件中所提及的多种不同方式执行 电化学沉积工艺。在一种方式中，此工艺包括在形成将要形成的每层 结构期间执行的三个分离的操作
1. 在衬底的一个或多个期望的区域上通过电沉积选择地沉积至少 一种材料。
2. 然后，通过电沉积覆盖沉积至少一种另外的材料，以使增加的 沉积覆盖先前选择地沉积的区域和衬底的没有接收到任何先前施加选 择性沉积的区域。
3. 最后，平坦化这些在第一和第二操作期间沉积的材料，以制造
期望厚度的第一层光滑表面，其具有至少一个含有该至少一种材料的 区域和至少一个含有至少另一种材料的区域。
在形成第一层之后，紧贴着先前处理的层并粘附在该先前处理层 的平滑表面形成一个或多个附加层。通过一次或多次重复第一至第三 操作形成这些附加层，其中每个连续层的形成过程将先前形成的层和 原始衬底视为新的增厚的衬底。
一旦完成了形成所有层的过程，通常通过蚀刻工艺去除沉积的多 种材料的至少一种的至少一部分，以暴露或释放希望形成的三维结构。
执行包含在第一操作中的选择性电沉积的优选方法是利用适形接
触掩模电镀。在此类电镀中，首先形成一个或多个适形接触(CC)掩
9模。CC掩模包括在其上粘结或形成图形化的适形介电材料的支承结 构。按照将要电镀的材料的特定截面形成每一掩模的适形材料。对于 将要被电镀的每个独特的横截面图形来说，需要至少一个CC掩模。
CC掩模的支承一般为由金属形成的类似盘形的结构，其将被选择 性地电镀并且其中要电镀的材料将被溶解。在此类典型方法中，该支 承用作电镀工艺中的阳极。在另一可选的方法中，该支承可用多孔的 或别的有孔材料替代，在电镀操作期间，在沉积材料从阳极末梢到沉
积表面的路径上沉积材料穿过该多孔材料。在另一个方法中，cc掩模
能共用公用支承，gp，用于电镀多层材料的适形介电材料的多个图形 可位于单个支承结构的不同区域。当单个支承结构包含多个电镀图形
时，整个结构称为cc掩模，而单个电镀掩模称作"子掩模"。在目前
的应用中，只在涉及一个特定点时，才进行这样的区分。
在执行第一操作的可选择的沉积的准备过程中，将该CC掩模的适
形部分放置为对准并压靠在衬底的选定的、在其上将进行沉积的部分(或在先前形成的层上或在一层的先前沉积部分上)。CC掩模和衬底
之间的压靠是以这样的方式进行的CC掩模的适形部分中的所有孔穴
容纳电镀液。接触衬底的cc掩模的适形材料用作电沉积的屏障，而 CC掩模中的填充电镀液的孔穴是用作当加载合适的电势和/或电流时， 从阳极(例如，cc掩模的支承)将材料传送到衬底的非接触部分(其
在电镀操作期间用作阴极)的路径。
在图1 (a)至1 (c)中示出了 CC掩模和CC掩模电镀的一个例 子。图1 (a)示出了 CC掩模8的侧视图，CC掩模8由在支承12上 图形化的适形或可变形的(例如，弹性体的)绝缘体10组成。该支承 具有两个作用。 一个作用是作为用于图形化的绝缘体10的支承材料， 以维持其整体性和排列，由于该图形可能具有拓扑的复杂性(即，包 括绝缘体材料的隔离"岛")。另一个作用是作为电镀操作的阳极。图l (a)也描述了与掩模8分离的衬底6。在图l (b)中示出了CC掩模 电镀通过简单地将绝缘体压到衬底上，然后在绝缘体中穿过孔隙26a 和26b电沉积材料而可选择地将材料22沉积在衬底6上。在沉积之后， 将CC掩模与衬底6分离，最好是不破坏它，如图l (c)所示。CC掩 模电镀处理与"贯穿-掩模"电镀处理相区别，由于在贯穿-掩模电镀(through-maskplating)工艺中，会发生掩模材料从衬底上破坏性地分 离。由于对于贯穿-掩模电镀，CC掩模电镀可选择地和同时地在整个 层上沉积材料。电镀区域可由一个或多个分离的电镀区域组成，这些 分离的电镀区域可属于正在形成的单个结构或属于正在同时形成的多 个结构。在CC掩模电镀中由于各个掩模在去除工艺中没有被有意地破 坏，所以可在多个电镀操作中使用。
在图1 (d)至1 (f)中示出了 CC掩模和CC掩模电镀的另一个 例子。图1 (d)示出了与掩模8'分离开的阳极12'，掩模8'包括 图形化的适形材料10'和支承结构20。图l (d)也描述了与掩模8' 分离的衬底6。图l (e)给出了与衬底6相接触的掩模8'。图l (f) 给出了由电流从阳极12'流到衬底6所产生的沉积22'。图1 (g)给 出了在与掩模8'分离之后的衬底6上的沉积22'。在此例中，将一 种合适的电解液定位在衬底6和阳极12'之间，来自溶液或阳极中的 一个或来自两者的离子流从掩模中的开口流到沉积材料的衬底。此类 掩模可称为非阳极(anodeless) INSTANT MASK (AIM)或非阳极 适形接触(ACC)掩模。
不像贯穿-掩模电镀，CC掩模电镀允许将要形成的CC掩模完全与 在其上将要发生电镀的衬底的制造过程分离(例如，与正在被形成的 三维(3D)结构分离)。可以用各种方式形成CC掩模，例如，可以使 用光刻工艺。在结构制造前而不是在结构制造过程中，可同时制造出 所有掩模。此分离使得能形成简单的、低成本的、自动的、独立的、 和内部-干净的"超小型工具机厂(DesktopFactory)。"，该"超小型工 具机厂"能设置在任何地方以制造3D结构，不用任何所需的清洁房间 的过程，如通过服务工作部等可执行光刻。
在图2 (a)至2 (f)中给出了上面讨论的电化学制造工艺的例子。 这些图显示了包含了沉积第一材料2和第二材料4的工艺，第一材料2 是要牺牲材料，第二材料4是结构材料。在此例中，CC掩模8包括图 形化的适形材料(例如， 一种弹性介电材料)10和由沉积材料2制成 的支承12。 CC掩模的适形部分压靠在衬底6上，电镀液14位于适形 材料10中的孔穴16中。然后，来自电源18的电流经由(a)成双作 为阳极的支承12和(b)成双作为阴极的衬底6而穿过电镀液14。图2 (a)给出了电流的流动使电镀液中的材料2和来自支承12的材料2 可选择地传输到并电镀到衬底6上。在用CC掩模8将第一沉积材料2 电镀到衬底6上之后，如图2 (b)所示去除CC掩模8。图2 (c)描 述了作为已经覆盖沉积(即，非选择地沉积)在先前沉积的第一沉积 材料2上以及衬底6的其它部分上的第二沉积材料4。通过穿过一种合 适的电镀液(未示出)的从由第二材料组成的阳极(未示出)到阴极/ 衬底6的电镀产生覆盖沉积。然后平坦化整个两-材料层以获得如图2
(d)所示的精确厚度和平坦度。如图2 (e)所示，在重复所有层的工 艺之后，由第二材料4 (即，结构材料)形成的多层结构20嵌入在第 一材料2 (即，牺牲材料)中。蚀刻该嵌入结构以获得所期望的器件， 即，结构20，如图2 (f)所示。
在图3 (a)至3 (c)中示出了示范性的人工电化学制造系统32 的各个部件。系统32由几个子系统34、 36、 38和40组成。在图3 (a) 到3 (c)的每个图的上部描述了衬底支持子系统34，且其包括几个部 件(1)托架48， (2)在其上沉积多个层的金属衬底6，和(3)线性 滑块42，线性滑块42能响应来自致动器44的驱动力相对于托架48 上下移动衬底6。子系统34也包括指示器46，用于测量衬底垂直位置 的差，其可用于设置或确定层的厚度和/或沉积厚度。子系统34还包括 可精确地安装在子系统36上的托架48的脚68。
在图3 (a)的下部示出的CC掩模子系统36包括几个部件(1) CC掩模8，其实际上是由共用公用支承/阳极12的多个CC掩模(即， 子掩模)制成，(2)精密X-台54， (3)精密Y-台56， (4)在其上可 安装子系统34的脚68的框架72，和(5)用于容纳电解液16的槽58。 子系统34和36也包括合适的电连接(未示出)，电连接用于连接到驱 动CC掩模处理的合适的电源(未示出)。
在图3 (b)的下部示出了覆盖沉积子系统38，且其包括几个部件
(1)阳极62， (2)用于容纳电镀液66的电解液槽64，禾Q (3)在其 上可安装子系统34的脚68的框架74。子系统38也包括合适的电连接
(未示出)，电连接用于将阳极连接到用于驱动覆盖沉积处理的合适电 源(未示出)上。
在图3 (c)的下部示出了平坦化子系统40，其包括研磨盘52和用于平坦化该沉积的相关联动作与控制系统(未示出)。
除了上述教导，6,027,630专利表示电镀方法可用于结合绝缘材料。
特别地，其表示尽管关于两种金属、多种材料，例如多聚物、陶瓷 和半导体材料，描述了电镀方法，然而或者可以通过描述的电镀方法 沉积任意数目的金属，或者是在贯穿电镀方法而发生的分离工艺中沉 积任意数目的金属。其还表示可以在不明显导电的沉积(例如，一 个绝缘层)上沉积薄的电镀基，例如通过溅射，以使能继续电镀。其 甚至还表示在允许选择性地去除支承材料的电镀元件中可以包括多 种支承材料。
在Henry Guckel的标题为"通过多级深X光光刻使用牺牲金属层 形成微结构(Formation of Microstructures by Multiple Level Deep X-ray Lithography w他Sacrificial Metal Layers)"的美国专利第5，190,637号 中教导了另一种用于从电镀金属形成微结构(即使用电化学制造技术) 的方法。此专利教导利用掩模暴露形成金属结构。在一个暴露的电镀 基上电镀第一层的第一金属，以填充光刻胶的空隙，然后去除光刻胶， 在第一层和电镀基上电镀第二金属。然后将第二金属暴露的表面车削 到一个高度，其暴露第一金属以制造出延伸跨过第一和第二金属的均 匀平面。然后，可通过将光刻胶层加到第一层上及而后重复用于制造 第一层的工艺来开始形成第二层。然后重复该工艺直到形成完整的结 构，且通过蚀刻去除第二金属。通过浇注在电镀基或先前层上形成光 刻胶，及通过由x-射线或uv辐射穿过图形化的掩模使光刻胶曝光以
形成光刻胶中的空隙。
甚至考虑到这些教导，在电化学制造领域的技术中仍然需要改进 产品的可靠性，增强后层制造工艺操作的控制，使后层制造处理变得 容易，且甚至克服可能导致产品缺陷的工艺缺陷。

发明内容
本发明的多个方面的一些实施例的一个目的是改进电化学制造产 品的可靠性。
本发明的多个方面的一些实施例的一个目的是改进后层制造工艺 操作的控制，克服可能导致产品缺陷的工艺缺陷。本发明的多个方面的一个目的是使后层制造处理变得容易。
本发明的多个方面的一些实施例的一个目的是克服可能导致产品 缺陷的工艺缺陷。
在回顾了在此的教导之后，本领域普通技术人员将容易理解本发明 的各个方面的其它目的和优点。在此所清楚地提及的或另外从在此的 教导中确定的本发明的各个方面，可以单独描述上述目的的任意一个 或组合地描述，或可选地不描述上述目的的任意一个，但替代地描述 从在此的教导中确定的一些其它目的。并非希望通过本发明的任何单 个方面描述所有这些目的，即使在关于一些方面的情况下。
本发明的第一方面提供一种用于从多个粘结层制造多层三维结构 的电化学制造工艺，该工艺包括(A)通过在衬底上沉积至少一种牺 牲材料和至少一种结构材料而形成一层，其中衬底可以包括先前沉积 的层，且其中沉积多种材料的至少一种包括电沉积操作；(B)重复(A) 一次或多次，以形成多个层，且使连续的层紧邻和粘结先前形成的层
而形成；(C)执行第一蚀刻操作以从多个层或从衬底去除至少一种材 料的至少第一部分；及(D)执行与第一蚀刻操作不同的第二蚀刻操作， 以从多个层或从衬底去除至少一种材料的至少一部分。
本发明的第二方面提供一种用于从多个粘结层制造三维结构的电 化学制造工艺，该工艺包括(A)通过在衬底上沉积至少一种牺牲材 料和至少一种结构材料而形成一层，其中衬底可以包括先前沉积的层， 且其中沉积多种材料的至少一种包括电沉积操作；(B)重复(A) — 次或多次，以形成多个层，且使连续的层紧邻和粘结先前形成的层而 形成；(C)执行第一蚀刻操作以从多个层或从衬底去除至少一种材料 的至少第一部分；(D)在执行第一蚀刻操作之后，执行插入操作；及 (E)在插入操作之后，执行第二蚀刻操作，以从多个层或从衬底去除 至少一种材料的至少一部分。
基于回顾在此的教导，本领域普通技术人员将理解本发明的其它 方面。本发明的其它方面可以包括能在实施上面的本发明的一个或多 个方法方面使用的装置。本发明的其它方面可以包括上述多个方面的 组合， 一个或多个实施例的多个方面的增加，以及提供在上面没有特 别提及的配置、结构、功能关系和工艺。
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图1 (a)至1 (c)示意性地描述了 CC掩模电镀工艺的各个阶段 的侧视图，而图1 (d)至1 (g)示意性地描述了使用不同类型的CC 掩模的CC掩模电镀工艺的各个阶段的侧视图2 (a)至2 (f)示意性地描述了一种电化学制造工艺的各个阶 段的侧视图，其应用于形成一个特别的结构，其中选择地去除一种牺 牲材料，而覆盖沉积一种结构材料；
图3 (a)至3 (c)示意性地描述了多个示范性子部件的侧视图， 其可以用在手动实施图2 (a)至2 (f)所述的电化学制造方法的过程 中；
图4 (a)至4 (f)示意性地描述了使用粘结掩模电镀形成结构的 第一层，其中覆盖沉积第二材料覆盖了位于第一材料的沉积位置与第 一材料本身之间的开口；
图4 (g)描述了将沉积的材料平坦化到预定水平而获得的完成的 第一层；
在图4 (h)和4 (i)分别示出了在形成该结构的多层之后以及在
从牺牲材料释放该结构之后的工艺状态；
图5 (a)描述了第一组实施例的基本步骤的方块图5 (b)至5 (d)描述了扩展到图5 (a)的操作2的可选样例的
方块图6 (a)描述了第二组实施例的方块图； 图6 (b)描述了第三组实施例的方块图7 (a)至7 (d)示意性地提供了侧视图，描述了应用于多个层 的特定组的、图6 (b)的实施例的各个阶段；
图8 (a)至8 (c)示意性地提供了侧视图，描述了应用于多个层 的特定组的、图6 (a)至6 (d)的实施例的各个阶段；
图9 (a)至9 (c)示意性地提供了侧视图，描述了应用于多个层 的特定组的和应用于能被校正的一类结构缺陷的、图6 (a)至6 (d) 的实施例的各个阶段；
图10 (a)和10 (b)描述了第四和第五组实施例的方块图11描述简化的RF滤波器的透视图，该RF滤波器可以被电化学制造成，且能从结构材料的后处理多阶段或多步骤释放中获益。
图12 (a)至12 (e)示意性地描述了蚀刻和渗透工艺的各个阶段， 被看作在水平面(与衬底的平面平行的面)中路上穿过类似于图11的 RF滤波器元件的四个分支的一个的同轴传输线，在此可以看到中心导 体以及在外部导体每一侧上的蚀刻孔；
图13描述了图11的RF滤波器的透视图，其具有附加的屏蔽结构， 其形成为围绕结构的中心部分的"烟囱"；
图14 (a)和14 (b)描述了图13的结构，其另外具有临时蚀刻 停止层(在图14 (a)中示出为透明的，在图14 (b)中示出为不透明 的)，屏蔽该结构的多个臂的末梢区域，末梢区域位于"烟囱"区域的 外部；
图15描述了与图11至14的RF滤波器器件相同的RF滤波器的 透视图，但具有不同形式的蚀刻屏障，其有助于提供多阶段蚀刻效应；
图16描述了图15的RF滤波器的透视图，此处臂的内侧部分连同 蚀刻屏障没有完全延伸到衬底的事实更加清晰可见；
图17 (a)描述了图15和16的滤波器的多个同轴臂的一个臂和蚀 刻屏障的端部视图，而17 (b)描述了相同结构的但具有双蚀刻屏障的 端部视图18 (a)和18 (b)描述了与第六和第七组实施例相关的工艺操 作的方块图-，
图19 (a)至19 (e)示意性地描述了实施图18 (a)的工艺的各 种状态的侧视图。
具体实施例方式
图1 (a)至1 (g)， 2 (a)至2 (f)和3 (a)至3 (c)描述了一 种形式的电化学制造的各个特征。在上面参考的6,027,630专利中、在 各个先前合并的出版物中和在此以参考方式合并的各个其它专利与专 利申请中提及了其它的电化学制造技术。还可从在这些出版物、专利 和应用中描述的各个方法的组合中得到其它方法，或者其它方法可由 本领域普通技术人员从在此所提及的教导中以其它方式知晓或发现。 所有的这些技术可与本发明的各个方面的各个实施例结合，以获得改
16进的实施例，还有其它的实施例可从在此明确提及的各个实施例的组 合中得到。
图4 (a)至4 (i)描述了一种多层制造工艺的单层的形成过程的
各个阶段，其中在第一金属上以及在第一金属的开口中沉积第二金属，
使得第一和第二金属形成该层的一部分。在图4 (a)中，示出了衬底 82的侧视图，如图4 (b)所示在其上浇注可图形化的光刻胶84。在图 4 (c)中示出了由固化、曝光和显影该光刻胶而得到的光刻胶图形。 光刻胶84的图形化产生了开口或孔隙92 (a)至92 (c)，它们从光刻 胶的表面86穿过光刻胶的厚度延伸到衬底82的表面88。在图4 (d) 中，示出了已经电镀进开口 92 (a)至92 (c)中的金属94 (例如，镍)。 在图4 (e)中，已经从衬底上去除(即，化学剥除)了光刻胶以暴露 衬底82的没有用第一金属94覆盖的区域。在图4 (f)中示出了在衬 底82的完全暴露部分(其是导电的)上和在第一金属94 (其也是导电 的)上覆盖电镀的第二金属96 (例如，银)。图4 (g)描述了完成的 此结构的第一层，其是将第一和第二金属平坦化到暴露第一层及设定 第一层的厚度这样的高度而得到的。在图4 (h)中示出了几次重复图 4 (b)至4 (g)中示出的工艺步骤以形成多层结构而得到的结果，其 中每层由两种材料组成。在大多数的应用中，如图4 (i)所示，去除 这些材料中的一种以得到所期望的3-D结构98 (例如，部件或器件)。 与使用了不同类型的图形化掩模和掩模技术的电化学制造技术相 结合，可使用在此公开的各个实施例、可选的方式和技术。例如，可 使用适形接触掩模和掩模操作，可使用接近掩模和掩模操作(即，使 用通过接近衬底即使没有接触至少选择地屏蔽衬底的掩模的操作)，可 使用非适形掩模和掩模操作(即，基于掩模接触面不非常符合的掩模 和操作)和可使用粘结掩模和掩模操作(与只和其接触相反，使用粘 结到衬底上的掩模，在衬底上发生选择性的沉积或者蚀刻的掩模和操 作)。
图5 (a)描述了第一组实施例的操作的基本单元的方块图。方块 102表示在第一操作(即，操作l)中形成了多个层(例如，通过电化 学制造)，该多个层包括(1)所期望的结构，其由至少一种结构材料 形成；和(2)牺牲的支承结构，其由至少一种牺牲材料形成。方块104表示第二操作(即，操作2)将包括为了去除该至少一种牺牲材料的期 望部分而执行多个蚀刻操作，其中使用期望的蚀刻剂和期望的工艺执 行每个蚀刻操作。在目前的应用中， 一些实施例包括使用两个或多个 蚀刻操作，每个蚀刻操作固定或基本固定的蚀刻结束点或蚀刻停止而 与其他蚀刻操作分离。
图5 (b)至5 (d)描述了扩展到图5的操作2的各个可选实施例 的例子上的方块图。在图5 (b)中，其表示操作2包括至少两个单元: (1)使用第一种蚀刻剂的第一蚀刻112;和(2)使用第二种蚀刻剂的
第二蚀刻114，且第二蚀刻剂与第一蚀刻剂不同。在图5 (c)中，其
表示操作2包括至少两个单元(1)使用蚀刻剂和第一工艺的第一蚀
刻122;和(2)使用蚀刻剂和第二工艺的第二蚀刻124，且第二工艺
与第一工艺不同。在图5 (d)中，其表示操作2包括至少两个单元(1)使用第一种蚀刻剂和第一工艺的第一蚀刻132;和(2)使用第二 种蚀刻剂和第二工艺的第二蚀刻134，其中第二蚀刻剂与第一蚀刻剂不
同，且第二工艺与第一工艺不同。为了目前应用的目的，不考虑变化 蚀刻的时间以构成不同的蚀刻工艺，但变化温度，变化搅拌的类型或 缺少激励或所使用的流动，明显的变化蚀刻剂的浓度，或变化其它参 数可构成不同的工艺。
在图6 (a)中，其表示操作2包括至少三个单元(1)第一蚀刻 142， (2)在第一蚀刻后保留的多个层的至少一部分上执行后处理步骤
(即，后层形成处理步骤)144，禾n (3)第二蚀刻146。图6 (a)还 提供了可包括在第二任务144中执行的五个例子(A)执行中间蚀刻 154， (B)用一种材料渗透第一蚀刻留下的空隙的至少一部分164，
(C)将各个部分切开以将它们彼此分离174， (D)沉积另外的材料 184，和(E)通过不是蚀刻操作的操作，如平坦化操作，去除一些材 料194。
在图6 (b)中，其表示操作2包括至少三个单元(1)第一蚀刻 142， (2)执行插入操作148，和(3)第二蚀刻146。图6 (b)还提供 了可包括在插入任务148中执行的三个例子(A)更换正在使用的蚀 刻剂158， (B)清洁衬底以从局部化的区域去除饱和的蚀刻剂168，和 (C)关于蚀刻剂重新定位该结构，例如，通过根据重力旋转以改善效率，通过将该结构的不同部分沉浸到蚀刻剂中或从蚀刻剂中提出该结 构的一部分等178。在(B)中提及的清洁可采用在蒸馏水或其它可有 利于去除饱和的蚀刻剂的物质中漂洗的方式。其可包括该结构的搅拌 或清洗液的定向流动。
在图7 (a)至7 (d)、 8 (a)至8 (c)和9 (a)至9 (c)中描述 了实际执行上述实施例的各种情况的例子。
图7 (a)至7 (d)描述了一个例子，在其中与单个牺牲材料208 结合使用了单个结构材料。在此实施例中，所期望的多层结构202被 三级材料包围。该多层结构被牺牲材料204的第一区域包围(除了该 结构与衬底210接触的地方)。牺牲材料204的第一区域被结构材料的 屏障材料206(例如，薄的屏障)包围(除了其与衬底210接触的地方)。 屏障材料206依次被牺牲材料208的第二区域包围(除了其与衬底210 接触的地方)。牺牲材料204和208的第一和第二区域可以是用于构建 该多层(例如，不管所期望的结构的侧向尺寸如何，可固定侧向构建 尺寸，且同样地不是所期望的结构的部分通常由牺牲材料形成)的工 艺处理的结果。在目前的实施例中，形成屏障材料206，以便允许在蚀 刻牺牲材料208时存在受控的蚀刻停止。在此工艺中，优选地是使用 不侵蚀结构材料的蚀刻剂执行牺牲材料208的蚀刻，尽管其可用一种 对于屏障材料206的材料比对于牺牲材料208具有较慢(例如，慢的 超过大约IO倍和甚至优选地慢的超过大约100倍)蚀刻率的蚀刻剂进 行。 一旦到达了屏障材料206，停止蚀刻，能够进行一些其它的后面的 层制造行为。然后可使用选择的、不侵蚀(或侵蚀其速度很低)牺牲 材料204的蚀刻剂蚀刻屏障材料206。如果希望，在此点(g卩，在蚀刻 了屏障材料206之后)可进行另外的后面的层制造行为，然后当准备 时进行对牺牲材料204的最后去除以暴露或释放所期望的多层结构 202。在一个实施例中，牺牲材料可以是铜，结构材料可以是镍，可恰 当地选择蚀刻剂以蚀刻掉一个而不蚀刻掉另外一个。在图7 (b)至7 (d)中以实例解释了多步骤蚀刻工艺的各个阶段。图7 (b)描述了去 除外部的牺牲材料208之后的阶段，图7 (c)描述了去除屏障材料206 之后的阶段，和图7 (d)描述了从牺牲材料204释放所期望的结构的 最后阶段。图8 (a)至8 (c)描述了与结构材料一起使用两种不同的牺牲材 料的例子。在此工艺中，在蚀刻处理期间仍然实现停止点，蚀刻操作 的数目减少到两个而代替图7 (a)至7 (d)中描述的使用三个的实施 例。有可能第二牺牲材料212可以与形成多层结构202的结构材料相 同。在图8 (a)中，所期望的多层结构202完全被第一牺牲材料204 包围(除了与衬底210接触的区域)，其依次完全被第二牺牲材料212 包围(除了与衬底210接触的区域)。第一蚀刻用于去除第二牺牲材料 212，而第二蚀刻用于去除第一牺牲材料204。在这两个蚀刻之间可进 行任意的所期望的后面的层制造操作。
图9 (a)至9 (c)描述了用缺陷203形成所期望的多层结构202。 这些缺陷示出为很窄的"细流"，由与结构202的材料相同的材料形成。 这些缺陷可由在坏的固定CC掩模下电镀的结构材料形成(此现象可称 为"辉瘤")，可由在平坦化处理期间涂抹进牺牲材料中的结构材料形 成(此现象称为"涂抹")，或可由电镀进牺牲材料中的裂缝中的结构 材料形成(此现象称为"带"，且一般导致垂直延伸和在一个侧向尺寸 上延伸但另一个侧向尺寸很窄的结构)。第一蚀刻操作导致去除牺牲材 料204，如图9 (b)所示，但在后面留下缺陷。由于缺陷很窄，于是 可用结构材料蚀刻剂去除缺陷，而对如图9 (c)所示的结构的所期望 的部分的破坏很小。由于用于侵蚀缺陷的蚀刻剂也侵蚀结构202，于是 控制蚀刻时间就很重要。为了改进控制，可在稀释的形式或在低于正 常温度下使用选择的蚀刻剂。
图10 (a)描述了第四组实施例的方块图。在此组实施例中，如图 7 (a)至7 (d)的例子，蚀刻屏障可由屏障材料形成，该屏障材料可 与结构材料的一种相同或不同。基于这样的事实选择屏障材料，可以 蚀刻掉牺牲材料，而不蚀穿屏障材料，甚至在一些实施例中如果屏障 材料被蚀刻剂破坏了也是可以接受的。在此组的实施例中，蚀刻屏障 可以形成为结构部件的一个永久部分，即使其结构不是想要的设计的 一部分。在这些实施例中，屏障材料的结构不对想要的结构的使用产 生不利影响。在这些实施例的一些中，屏障材料可以包括可去除的部 分以及将成为该结构的一个永久部分的部分。在这些实施例的一些中， 屏障的可去除部分可由例如蚀刻操作、平坦化操作或其它加工操作来去除。在一些实施例中，不像图7 (a)至7 (d)的例子，蚀刻屏障可
构建为允许蚀刻进入到该结构的一个部分而禁止蚀刻剂到达该结构的 不同部分。
图10 (a)的工艺开始于操作1，标记为附图标记242。操作1要 求形成多个层，以使实现三个结果(1)由至少一种结构材料形成的 所期望的结构；(2)由至少一种牺牲材料形成的牺牲的支承结构；和
(3)由屏障材料形成的蚀刻屏障，其中蚀刻屏障包括可去除的部件， 且也可包括永久的结构部件。
在执行操作1之后，工艺前进到操作2 (单元244)，其可选择地 要求增加任意的另外所期望的蚀刻屏障部件。这些屏障部件可被定位 在期望的位置，且以任意适当的方式保持在适当位置，例如，通过粘 结或压靠。这些另外的屏障部件可以是导电材料或介电材料，刚性材 料或适形材料。
在完成操作2之后，工艺前进到操作3 (单元246)，其要求执行 一个或多个可以或不可以与各个所期望的中间操作混合在一起蚀刻操 作。工艺从操作3前进到操作4 (单元248)，其要求去除至少一个蚀 刻屏障。
在完成操作4之后，工艺前进到操作5 (单元250)，其要求执行 一个或多个可以或不可以与各个其它操作混合在一起蚀刻操作。操作5 的完成可导致从牺牲材料中完全释放所期望的结构或释放可以是非完 全的，工艺可以返回到单元244 (操作2)或返回到单元248 (操作4)。
图10 (b)描述了第五组实施例的方块图，在其中又使用了蚀刻屏 障，其中蚀刻屏障或者不粘结到结构材料或衬底上，或者以容易去除 的方式粘结到结构材料或衬底上。此种粘结通常是有最小的特性，希 望直到可安全地去除的时刻到来为止，都禁止偶然地去除屏障材料。 另一选择为，最小的粘结结构能保证蚀刻屏障的移动不对另外的蚀刻 操作产生不利影响。几例最小粘结结构可以是很薄的水平或垂直延伸 的类似柱或网的结构。通过夹住该材料和猛折类似柱或网的部分能去 除屏障材料。通过给它们通电流可能会破坏该薄的部分，或通过受控 的蚀刻操作可能会将它们去除，该受控的蚀刻操作在侵蚀粘结部分的 同时也侵蚀所期望的结构，但是如果粘结的部分足够脆弱，就能在对该结构产生不可接受的破坏量之前去除它们。
图10 (b)的工艺开始于操作1，单元262。操作1要求形成多个 层，以使(1)形成所期望的结构，其包括至少一种结构材料；(2) 形成牺牲的支承结构，其包括至少一种牺牲材料；(3)由屏障材料形
成至少一个蚀刻屏障，其中蚀刻屏障或者不粘结到结构材料上，或者 以容易去除的方式粘结到结构材料上。
工艺从操作1前进到操作2，然后到操作3，这些操作与在图10 (a)中所要求的相同，并给出为相同的附图标记。
然后工艺前进到操作4，单元264，其要求在停止操作3的蚀刻或 不停止的情况下去除至少一个蚀刻屏障。对蚀刻屏障的去除明显地改 进了在先前被屏障保护的区域中的蚀刻处理。操作4的完成可以表示 从牺牲材料中完全释放了所期望的结构，或者其可以表示到达了从此 工艺可返回到操作2或另外以不同的方式继续的过渡状态。在一些实 施例中，停止操作3，执行不同的操作(例如，用介电材料填充蚀刻的 区域)。
图10 (a)和10 (b)的工艺的实施例可在各种环境下使用。 一些 这样的环境可以包括期望将介电材料或其它材料定位在选择的位置 处，而适当地仍保留至少一些牺牲材料以防止结构的不同部分在被一 种渗透材料锁定在适当的位置之前彼此相对移动。
可被电化学制造的某些器件和结构需要用作该结构一部分的介电 或其它材料，或从其中受益，或它们可以需要它们的部件彼此之间保 持特定的几何关系(例如，如设计的那样)，而不是通过应力、惯性力、 热效应等破坏它们。在一些情况下，可期望用另一种结构材料限制由 主要结构材料构成的部件的移动。尽管有这些益处，但不希望在制造 期间基于层重叠层结合第二或第三种结构材料。
使用电化学制造制成的RF同轴部件(如在上面引用的美国临时专 利申请第60/392,531号中所公开的那样)，表示多个器件的例子，其可 从部分蚀刻、渗透、完全蚀刻和潜在的更进一步的渗透的组合中获益。 由于薄的、较差支承的中心导体与屏蔽接触导致它们以某种方式短路， 这将使该器件无效，因此这些同轴器件可在性能或操作特性方面从填 充在中心导体和屏蔽之间的间隔中的介电(或其它)材料中获益。事实上，即使没有这样的接触，如果中心导体和屏蔽之间的间隔不是如 设计的那样，性能也可能会打折扣。
图11示出了与如在申请60/392,531中所提及的RF滤波器类似的 在底座308上的结构300，但为了解释的目的而进行了简化。在通过去 除牺牲材料释放了图11中的结构之后， 一般地可引入介电材料(例如， 通过使其经由将其从该结构的开口或穿过蚀刻孔314引入而进入到中 心导体320和屏蔽302之间的间隔)。然而，如果中心导体已经从其所 期望的位置移开，则引入介电材料不能产生预期的操作特性。
图10 (a)的工艺可应用于保证适当地制造该结构。通过在两个蚀 刻阶段中蚀刻图11的此种结构，能在第一蚀刻阶段期间，在持续到第 二蚀刻阶段之前，将新材料(例如，介电材料)引入到蚀刻区域的至 少一部分中。具体而言，在RF滤波器的情况下，可从其希望的位置明 显获益的中心导体320的一部分是处于四臂交错区域的区域中，此处 侧面通道中心导体相交(meet)。因此在此例中，通过在最后蚀刻之前， 在中心导体和屏蔽之间的期望区域中引入介电材料，可期望将该结构 的一部分的位置相对于该结构的另一部分的位置(例如，中心导体320 的位置相对于屏蔽302的位置)而固定，接下来，蚀刻掉保留的牺牲 材料，如果希望，则可将介电材料引入到该结构的其余部分中。
在图12 (a)至12 (e)中示意性地给出了该方法的实例。在图12 (a)中，该视图示出了同轴元件的一部分的平面，其中选择该平面以 横截中心导体332以及蚀刻和渗透孔326。还显示了填充中心导体332 和外部导体屏蔽338之间间隔的牺牲材料334。在一些实施例中，牺牲 材料可位于屏蔽的外面。在图12 (b)中，示出了已经蚀刻掉的同轴元 件内部的一个区域342，而留下一些牺牲材料334以固定中心导体332， 因此防止其从该位置移开。接下来，如图12 (c)所示，用介电材料 344填充蚀刻区域342。使用正在固定中心导体332的介电材料344， 现在可能蚀刻掉剩余的牺牲材料334，留下开口内部区域346和348， 如图12 (d)所示。最后，如果需要，能够使用与介电材料344相同或 不同的材料填充得到的开口内部的空间，如图12 (e)所示。
可以用不同的方式实现图12 (a)至12 (e)中给出示例的蚀刻和 渗透方法。例如，此种方法可以包括以两个或多个阶段中执行的蚀刻。
23在图13、 14 (a)与14 (b)的帮助下解释了蚀刻和渗透实施例的
第一个例子。在此例中，首先设置不被蚀刻的基本上完全屏蔽的区域 (除了该结构自身的内部)，以使仅在选择的区域发生蚀刻。该工艺包
括以下步骤(1)发生蚀刻，(2)在执行最初的蚀刻之后，进行渗透，
其给所期望的区域提供介电支承，(3)至少部分地去除屏蔽，(4)蚀 刻原始屏蔽的区域，和(5)如果需要，则对最初屏蔽的区域进行介电 渗透。在目前的例子中更具体为，屏蔽包括作为所期望结构的一部分 的永久结构，不是所期望的(或需要的)设计功能的一部分的但增加 其会增加处理的便利性永久结构，和在使用之后去除的临时屏蔽结构。 首先，要被优先蚀刻的选定区域(例如，交叉区域)350是被由结 构材料制成的"烟囱"结构348包围。烟囱区域另外由一片形成在临 时层356或在形成层之后加到该结构上的结构材料界定，其中该片具 有位于优先要被蚀刻的区域350上的开口，该片屏蔽其它处的牺牲材 料，并作为蚀刻停止。图14 (a)示出了位于图13的结构上的临时层 356，整个结构包括显示为部分透明的牺牲材料。该临时层356被像任. 意其它层一样制造，并且直到其被后面的操作平坦化掉为止，其都被 连接到烟囱的侧壁上。
接下来，在图14 (a)的结构上执行受时间控制的蚀刻，其去除位 于中心"烟囱"区域中的牺牲材料，包括位于中心导体和屏蔽之间的 牺牲材料，结果是蚀刻剂进入了屏蔽354的侧部的蚀刻孔352中。如 果一旦到达中心导体就停止蚀刻，则适当地保留稍微位于蚀刻屏蔽外 部的蚀刻材料，以适当地保持内部的导体。在图14 (b)中示出了该工 艺的状态，其中的临时层356示出为不透明的。
接下来，在中心导体和屏蔽之间穿过蚀刻孔引入介电材料。该介电 材料最好可选地填充作为阱的烟囱区域。可在电化学制造装置中通 过包括适当的蚀刻站和渗透站而执行这些蚀刻和渗透步骤。
接下来，通过平坦化，例如研磨，去除或擦除先前形成的临时层， 以保存该结构，使其除了 "交叉"区域和潜在地被介电材料填充的烟 囱区域之外，其开口配置与图13的结构类似。
接下来，蚀刻剩余的牺牲材料。将在从EFAB机器去除该结构之 后进行此蚀刻，或在该机器中执行。如果期望如此，可执行另外的渗透。
在图15、 16与17 (a)的帮助下解释了蚀刻和渗透实施例的第二
个例子。在此例中，设置不完整的屏蔽(即，不能完全阻止蚀刻剂进 入的屏蔽)，以放慢在这些区域中的蚀刻，以使在屏蔽的和未屏蔽的区 域之间实现不同的蚀刻率。在此例中更具体为，用作屏蔽的屏障不粘 结到作为结构的一部分而保留的结构材料上，且它们也不粘结到衬底 上。在此例中，屏障被牺牲材料包围，以使一旦蚀刻所有包围的牺牲 材料，可从该结构去除屏障或屏障可离开该结构(例如，从上到下地 蚀刻该结构)，因此与未屏蔽区域相比允许或使位于最初的屏蔽区域中 的蚀刻产生不同的速率。作为屏蔽延迟的结构，优选地是在一些区域 完成蚀刻，而在其它区域没有完成。然后可中断最初的蚀刻，清洗该 结构，在选择的区域(例如，进行了完全蚀刻的区域)执行渗透。然 后能够重新开始蚀刻并进行蚀刻直到在所有区域完成蚀刻为止，且如 果期望如此就执行接下来的渗透。在其它实施例中，可形成多于两个 蚀刻阶段的蚀刻，同时执行多于两个的渗透。
在一些实施例中，构造屏蔽以形成延伸的蚀刻路径，蚀刻剂必须 经过该路径到达期望的蚀刻位置(即，通过延伸的路径长度延迟了蚀 刻)。在其它实施例中，并非基于延长路径的长度，而是代替地基于縮 小蚀刻剂到达所期望的蚀刻位置所必须穿过的开口的尺寸，实现了延 迟蚀刻(即，基于縮小的蚀刻流动路径的横截面而延迟了蚀刻)。依然 是在另外其它实施例中，可基于这两个可选方式的更平衡的组合而延 迟蚀刻。在一些实施例中，蚀刻屏障可具有基本上固体的壁，其只允 许蚀刻剂通过围绕其周界去除屏蔽。在其它实施例中，壁是有孔的， 以使蚀刻剂能以较短路径的导向方式去除屏障。
在第二种方法的示例中，随同滤波器一起制造了蚀刻屏障。与"交 叉"区域中的蚀刻速率相比，这些屏障极大地放慢了在远离"交叉" 的滤波器区域中的蚀刻。最后，这些屏障完全被释放，且从该器件(即， 此示例中的滤波器)中被去除(或从其中离开)。第二种方法的优点是 不需要第一种方法中所需的去除临时层的平坦化步骤。结果，易于在
EFAB机器的外部执行完整的释放和渗透处理。
图15、 16和17 (a)示出了图11的RF部件，但代替在图12、 13
25和14 (a)所示的烟囱结构，设计蚀刻屏障362以使基本上但并非完全 包围该部件的四"臂"的每一臂，而将四壁的交汇部分打开或更直接 地暴露给蚀刻剂。在存在屏障的地方，在蚀刻剂能进入外部导体的侧 部中的孔中之前，必须首先蚀刻掉屏障和屏蔽的外表面之间的材料， 由此开始向中心导体内部行进。在第一阶段的蚀刻之后，第一阶段的 蚀刻计时为去除中心导体和屏蔽之间的交汇或交叉区域中的材料，能 将介电材料导入到该器件的此中心区域，在此之后，能继续蚀刻直到 去除了所有牺牲材料。在蚀刻期间的一些点上，屏障将被释放和能被 允许离开(假设以一种从上到下的方式进行蚀刻)，或可以其它方式被 去除。由于在此区域中，仅有蚀刻孔位于侧壁或过滤器中，可删除蚀 刻屏障的顶部，以使仅需要两个垂直的壁，尽管这将加速它们与该器 件的分离。
图17 (a)描述了一个臂的端面视图，其中可看到中心导体370的 端部，其被位于衬底378上的同轴线的外部导体372包围。该外部导 体包括蚀刻孔374，直到去除了沿着路径376定位的牺牲材料384，并 且直到去除了屏障382和外部导体372之间的所有牺牲材料384和屏 障382才能进入蚀刻孔374。
图17 (b)描述了同轴元件，其包括中心导体3卯和与包围屏障 394和398 —起都被填充了牺牲材料388的外部导体392。结合在一起 的屏障产生了到达开口 382的蚀刻路径396，与图17 (a)所示的相比 相当大延长了路径。在一些实施例中，此种附加的延迟是必要的或是 希望的，以保证从交汇区域中完全蚀刻牺牲材料。
图18 (a)和18 (b)描述了两个不同组的实施例，它们使用了用 于从多层结构蚀刻牺牲材料的多阶段蚀刻操作，该结构也从衬底形成， 该衬底包括牺牲材料(例如，位于通道等)和/或粘结到多层结构上的 包括牺牲材料(例如，位于通道等)的部件。这些实施例在各种环境 下都是可以使用的。例如，当从衬底或其它部件上去除牺牲材料所需 要的时间比从多层结构去除牺牲材料的时间多时，与图18 (a)的工艺 相关联的实施例可以有利于使多层结构暴露给蚀刻剂的时间量最小。 对于与图18 (b)相关的实施实际上相反。
图18 (a)的工艺开始于操作1，单元402，其要求从多个层形成该结构，其中该结构是在具有要被蚀刻的材料的衬底上形成的，或粘 结到含有要被蚀刻的材料的部件上。多个层包括由至少一种结构材料 形成的所期望的构造的结构，且它们包括由至少一种牺牲材料形成的 牺牲的支承结构。
在形成该结构之后，工艺前进到操作2，单元404。操作2要求形
成屏障元件，或者与操作l结合，或者在完成操作l之后。
工艺从操作2前进到操作3，单元406。操作3要求执行一个或多 个蚀刻操作，这些操作或者被中间操作分离或者不被分离，其中蚀刻 操作从衬底或部件上去除牺牲材料的至少一部分。
在操作3之后，工艺前进到操作4，其要求去除保护性的至少一个 蚀刻屏障，至少部分地去除制成该多层结构的材料。
工艺从操作4前进到操作5，单元410。操作5要求执行一个或多 个从多层结构的多个层去除牺牲材料的另外的蚀刻操作，其中蚀刻操 作可被执行中间操作分离开或不被分离开。
图18 (b)的工艺与图18 (a)的类似，只有一些微小的改变。尽 管图18 (a)的工艺的操作2形成或要求保护多层结构的材料的蚀刻屏 障，而图18 (b)的操作2要求防止衬底或部件最初被蚀刻剂侵蚀的蚀 刻屏障。
图18 (b)的工艺的操作3与图18 (a)的工艺的操作5类似，其 中执行蚀刻操作以从制成多层结构的多个层去除牺牲材料。
图18 (a)和18 (b)的每个工艺的操作4类似，它们要求去除蚀 刻屏障。
图18 (b)的工艺的操作5与图18 (a)的工艺的操作3类似，其 要求执行一个或多个从衬底或部件上去除牺牲材料的蚀刻操作。
在这些组实施例中，第五操作可完成从牺牲材料释放该结构、衬 底或部件，或另一选择为，接着这些操作可执行将完成该工艺的另外 操作。
还应该知道图18 (a)的操作5不仅包括从多个层蚀刻牺牲材料， 并且也可以包括从衬底或部件蚀刻牺牲材料。类似地，图18 (b)的操 作5并不局限于从衬底或部件去除牺牲材料，并且也可以包括从制成 该结构的多个层去除另外的牺牲材料。在图19 (a)至19 (e)中描述了接着图18 (a)的工艺的一例实 施例。
图19 (a)描述了位于衬底454上的多层结构452，其中衬底包括 被牺牲材料462填充的通道456。多层结构452包括牺牲材料462的区 域和结构材料464的区域。尽管用单个操作在图19 (a)的牺牲材料上 执行蚀刻以获得图19 (e)的结构是很好的，但是这是不可能的。如果 从通道456去除牺牲材料462需要很长的蚀刻时间，则如果在蚀刻出 整个通道456所需要的整个时段期间将多层结构暴露给蚀刻剂，可能 会对结构材料464或内层界面产生明显的破坏。同样地，在一些环境 下，不希望在单个操作中从图19 (a)所示的状态跳到图19 (e)所示 的状态。同样地，在此实施例中，将执行多个操作以到达图19 (e)所 描述的最后目标。
在图19 (b)中，将作为屏障层的另外的层472加到多层结构上。 该屏障层可由结构材料形成或由不同的材料形成。希望此屏障层阻止 用于从通道456去除牺牲材料的蚀刻剂到达结构材料464。如表示的那 样，可与结构的最后一层相邻地形成此屏障层，或另一选择为，除了 与结构材料的外环连接之外，该屏障层可被一层或多层牺牲材料与所 期望的结构间隔开。在恰当地放置了屏障层472之后，将蚀刻剂加到 该合并的多层结构、衬底和屏障层上，其中通过蚀刻侵蚀位于通道456 中的牺牲材料。使蚀刻进行一段时间，以使相信恰当地使通道很大程 度上摆脱了牺牲材料或完全摆脱了牺牲材料。
如图19 (c)所示，在多层结构的第一层附近的通道中保留了少量 的牺牲材料。在基本上清洁了通道456的最初蚀刻之后，如图19 (d) 所示去除屏障层472。可以经由平坦化操作或蚀刻操作去除屏障层，假 设在蚀刻操作中使用优先去除屏障层而不破坏结构材料的合适的蚀刻 剂。
接下来，重新加蚀刻剂，因此蚀刻剂能从多层结构去除牺牲材料， 其从顶层开始而向下进行，而同时蚀刻剂能穿过衬底继续清洁通道， 因此在将结构材料464对于蚀刻剂的暴露维持为最小的同时，通道和 多层结构都被清除了牺牲材料。
在图19 (e)中示出了得到的蚀刻结构、部分和部件或器件。可希望或不希望与最后的结构一起保留侧壁474，且如果期望其可以被去 除，例如通过在最后蚀刻操作之前或之后的切割来去除。
本领域普通技术人员可以知晓在此描述的方法不局限于描述的 具体几何形状或器件，而可以应用到希望执行多阶段蚀刻的多个宽泛 变化的情形，或者为了结合另外的材料(例如，稳定结构的同时)或 不是为了结合的目的，或者为了这样的目的，与为了实现所希望的目 的相比，其防止将特定的材料或几何尺寸不适当地暴露给蚀刻剂。类 似地，本领域普通技术人员可以知晓上述工艺的许多变化可能包括 操作数目的变化、与操作相关的参数的变化、蚀刻剂的变化和形成给 定的多层结构和多层结构的给定部分而选择的实际工艺的变化。
可能会有多个可选的实施例，例如，位于两种牺牲材料之间的屏 障可粗略地与所期望的结构的形状一致，或其可采用被认为是有益的 一些其它复杂形状。在其它可选方式中，并非所有的蚀刻屏障完全包 围所期望的多层结构，因此使某些蚀刻剂接触所期望的多层结构的某 些区域，当不使其接触该结构的存在有不同结构材料的其它区域。可 以包括多于三个的蚀刻操作。可包括多层结构材料。在另外的可选的 实施例中，并非所需要的所有材料都与衬底接触，并非所需要的所有 材料完全包围其它材料。在一些实施例中，可以用化学蚀刻剂完全执 行蚀刻操作而在其它实施例中，可执行在其它实施例中，可以执行电 化学蚀刻操作。
由于多个原因可执行实施例的各个实施例的各种多阶段操作。例 如，这样的原因可包括但不局限于(1)在将如一个很脆的多层结构的 多层结构暴露到潜在的危害之前，允许分离该多层结构，该多层结构 是同时形成在共用的衬底上的；(2)允许快速反应的蚀刻剂去除大部 分的牺牲材料(该蚀刻剂与该结构材料起负反应)，然后在暴露所期望
的多层结构之前切换为不同的蚀刻剂；(3)当将所期望的三维结构暴 露给蚀刻剂时，允许更统一的蚀刻时间；及(4)允许一种蚀刻剂接触 所期望的多层结构的某一部分，以去除一种牺牲材料，但不接触所期 望的多层结构的另一部分，由于其可能破坏位于该位置的第二结构材 料。
下面所叙述的专利申请所提及的全部内容在此以参考的方式合并于此。包含每个专利申请的主旨，以有助于读者找到教导的具体类型。 无意将主旨的合并限制到那些具体指明的主旨中，但是代替地，将合 并包括到在这些申请中发现的所有主旨中。在这些合并的申请中的教 导可以多种方式与即时的申请相结合例如，可从教导的结合中得到 改进的生产结构的方法，可得到改进的装置等。
在2000年1月20日提交的、题目为"An Apparatus for Electrochemical Fabrication Comprising a Conformable Mask"的美国专 利申请第09/488,142号是产生上述6，027,630专利的申请的一个分案。 此申请描述了适形接触掩模电镀和电化学制造的基础，包括各种可选 的可用于实施EFAB的方法和装置，以及用于构筑适形接触掩模的各 种方法和装置。
在2002年10月1日提交的、题目为"Monolithic Structure Including Alignment and/or Retention Fixtures for Accepting Components "的美国专 利申请第60/415,374号，通常关于永久的或临时的用于接收多个部件 的对准和/或保持结构。优选地经由多个沉积操作(例如，电沉积操作) 以单片集成电路的形式形成该结构。该结构一般包括两个或多个定位 固定装置，其控制或帮助部件彼此之间的相对定位，这些特征包括 (1)定位向导或停止件，其在一个或多个方位或方向固定或至少部分 地限制部件的定位，(2)保持元件，其将已定位的元件保持在所期望 的方位或位置，及(3)定位和/或保持元件，其接收和保持调整模型， 在调整模型中可固定部件，其从而能用于精确调整部件的位置和/或方 位。
在2003年4月21日提交的、题目为"Methods of Reducing Discontinuities Between Layers of Electrochemically Fabricated Structures"的美国专利申请60/464,504，通常用于指导多个提供用于从 多个材料粘结层制造出三维结构的电化学制造的方法和装置的实施 例，该方法和装置包括用于减少相邻层之间的转换的不连续性的操作 和结构。 一些实施例改进了生产的结构(特别是在与具有偏移边缘的 层相关联的转换区域中)与从表示三维结构的原始数据中得到的结构 的意料尺寸之间的一致性。 一些实施例利用了选择的和/或覆盖化学的 和/或电化学蚀刻工艺，或它们的组合工艺。 一些实施例在形成单层期间利用了多步沉积或蚀刻操作。
在2003年5月7日提交的、题目为"EFAB With Selective Transfer VialnstantMask"的美国专利申请60/468,979，通常关于三维结构，该 三维结构是通过在先前沉积的材料上穿过图形化掩模中的空隙沉积第
一材料而用电化学方式制造成的，其中该图形化掩模至少临时粘结到 衬底或材料的先前形成层上，并经由传送工具而形成和图形化到该衬 底上，该传送工具图形化为能传送先前掩模材料的所期望的图形。在 一些实施例中，在传送到衬底之后，将先前的材料传送进掩模材料， 而在其它实施例中，在传送期间或之前传送前先前的材料。在一些实 施例中，多层是在另一层的顶上形成一层以构建多层结构。在一些实 施例中，掩模材料用作一种建造材料，而在其它实施例中，掩模材料 被代替，每一层被一种不同的例如导电或介电材料所代替。
在2003年5月7日提交的、题目为"Three-Dimensional Object Formation Via Selective Inkjet Printing & Electrodeposition"的美国专禾lj 申请60/469,053，通常关于三维结构，该三维结构是通过在先前沉积的 材料上穿过图形化掩模中的空隙沉积第一材料而用电化学方式制造成 的，其中该图形化掩模至少临时粘结到衬底或材料的先前形成层上， 并直接从由计算机控制的分配设备(例如，喷墨嘴或阵列或喷出设备) 选择地分配的材料形成和图形化。在一些实施例中，多层是在另一层 的顶上形成一层以构建多层结构。在一些实施例中，掩模材料用作建 造材料，而在其它实施例中，掩模材料被代替，每一层被一种不同的 例如导电或介电材料所代替。
在2002年10月15日提交的、题目为"Methodsofand Apparatus for Making High Aspect Ratio Microelectromechanical Structures"的美国专 利申请第10/271,574号，通常关于用于经由电化学喷出(ELEX )工 艺形成结构(例如，HARMS-类结构)的多个实施例。优选实施例经 由穿过无阳极的适形接触掩模的沉积执行该喷出工艺，该接触掩模最 初被压靠在衬底上，当沉积变厚时该衬底然后被逐步推掉或分离。通 过在掩模和衬底元件之间弓1入相对复杂的动作，沉积的图形会在沉积 的过程中变化。通过组合ELEXTM工艺、选择的沉积、覆盖沉积、平 坦化、蚀刻和EFABTM的多层操作，可以形成更复杂的结构。在2002年12月20日提交的、题目为"EFAB Methods of and Apparatus Including Spray Metal or Powder Coating Processes"的美国专 利申请第60/435,324号，通常关于用于经由组合合并的电化学制造工 艺和热喷射工艺形成结构的技术。在第一组实施例中，经由适形接触 掩模处理进行选择地沉积，且在覆盖沉积中使用热喷射以填充由选择 的沉积处理留下的空隙。在第二组实施例中，使用经由适形接触掩模 处理的选择性沉积，以在图形中放置第一材料，该图形与被金属热喷 射占用的网络图形相似。在这些实施例中，覆盖沉积第二材料，以填 充在第一图形中留下的空隙，将两个沉积平坦化到稍微高过所期望的 层厚度的共同水平面，去除第一材料(例如，通过蚀刻)，且将第三材 料喷射进由蚀刻材料留下的空隙。将在第一和第二组实施例中得到的 沉积平坦化到制备中所期望的层厚度，用于增加附加层以从多个粘结 层形成三维结构。在其它实施例中，可以使用附加的材料和不同的工 艺处理。
在—2002年11月26日提交的、题目为"Multi-cell Masks and Methods and Apparatus for Using Such Masks to Form Three-dimensional Structures"的美国专利申请第60/429,483号，通常关于经由在多个重 叠层和粘结层中沉积一种或多种材料而用电化学方式制造成的多层结 构。经由多元可控掩模获得了选择性沉积。另一选择为，经由覆盖沉 积和经由多元掩模的选择性去除材料，获得网络选择性沉积。掩模的 各个单元可包括含有可沉积的材料的电极或能从衬底接收蚀刻掉的材 料的电极。另一选择为，各个单元可包括允许或禁止离子在衬底和外 部电极之间流动的通道，且其包括能用于选择地允许或禁止离子流动 和由此禁止明显的沉积或蚀刻的电极或控制元件。
在2002年11月26日提交的、题目为"Non-Conformable Masks and Methods and Apparatus for Forming Three-dimensional Structures"的美国 专利申请第60/429,484号，通常关于从多个重叠层和粘结层形成多层 结构(例如，器件)的电化学制造。通常使用独立于在其上操作的衬 底的掩模以实现选择性图形化。这些掩模允许在衬底上选择地沉积材 料或它们允许选择地蚀刻衬底，此后可用一种选定的材料填充产生的 空隙，将其平坦化以有效地获得对选定的材料的选择性沉积。可以用
32一种接触的方式或接近的方式使用掩模。在接触的方式中，掩模和衬 底物理地相配以形成基本独立的处理穴(pocket)。在接近的方式中， 掩模和衬底充分靠近以允许形成适当独立的处理穴(pocket)。在一些
实施例中，掩模可具有适形接触表面(即，具有足够的变形的面，该 变形能与衬底的表面基本一致以用其形成密封)或它们可具有半刚性 或甚至刚性表面。可执行后沉积蚀刻操作以去除快速沉积物(薄的不 需要的沉积物)。
在2002年12月3日提交的、题目为"Miniature RF and Microwave Components and Methods for Fabricating Such Components"的美国专禾U 申请第10/309,521号，通常关于指挥或控制部件的RP和微波辐射，这 些部件设置为单片集成电路，可由多个电沉积操作和/或多个材料沉积 层形成，可以包括开关、电感、天线、传输线、滤波器和/或其它有源 或无源部件。部件可包括非辐射入口和非辐射出口通道，其对从结构 材料上分离牺牲材料是有用的。优选的形成处理使用电化学制造技术 (例如，包括选择性沉积，整块沉积、蚀刻操作和平坦化操作)和后 沉积工艺(例如，选择性蚀刻操作和/或后填充操作)。
在2003年5月7日提交的、题目为"Methods for Fabricating Three-Dimensional Structures Including Surface Treatment of a First Material in Preparation for Deposition of a Second Material"的美国专禾ll 申请60/468,977，通常关于一种由至少第一和第二材料的多个粘结层制 造三维结构的方法，其中第一材料是导电材料，且其中多个层的每一 层包括在沉积第二材料之前处理第一材料的表面。对第一材料的表面 的处理或者(1)降低了将第二材料沉积到第一材料上的敏感性，或者 (2)易于或迅速去除沉积在已处理的第一材料的表面上任意第二材 料。在一些实施例中，对第一表面的处理包括在通过电沉积工艺(例 如，电镀或电泳工艺)进行沉积第二材料的同时在表面上形成介电覆 盖物。
在2003年3月13日提交的、题目为"Electrochemical Fabrication Method And Apparatus for Producing Three-Dimensional Structures Having Improved Surface Finish"的美国专利申请第10/387,958号，通
常关于由多个沉积材料层制造三维结构(例如，部件或器件)的电化学制造工艺，其中通过去除材料或规定沉积材料的选定表面的操作产 生形成一些层的至少一些部分。在一些实施例中，去除或规定操作在 各层或在一层的不同部分之间变化，以得到不同的表面质量。在其它 实施例中，可以不用变化去除或规定操作而获得变化的表面质量，但 通过依靠去除或规定操作和由这些操作所使用的不同材料之间的不同 交叉而代替。
在2003年5月7日提交的、题目为"Methods and Apparatus for Monitoring Deposition Quality During Conformable Contact Mask Plating Operations"的美国专利申请10/434,494)，通常关于一种电化学制造(例 如，EFAB)工艺和装置，其公开为在选择性沉积期间设置监测至少一 个电参数(例如，电压)，其中用监测的参数帮助确定形成的沉积质量。 如果监测参数表示在沉积中发生了问题，可执行多个补救操作，以成 功地完全形成该结构。
在2003年5月7日提交的、题目为"Conformable Contract Masking Methods with and Apparatus Utilizing in Situ Cathodic Activation of a Substrate"的美国专利申请10/434,289，通常关于一种电镀工艺(例如， 适形接触掩模电镀和电化学制造工艺)，该工艺包括在将进行沉积的表 面上的在位反应(situ activation)。至少一种要被沉积的材料具有高于 开电路电压的有效沉积电压，且其中能将沉积控制参数设置为这样的 值能将电压控制为处于有效沉积电压和开电路电压之间的值，以使 没有明显的沉积发生，但能发生衬底的至少一部分的表面反应。在经 由电镀液在包括该至少一种材料的阳极和衬底之间建立电接触之后， 加载电压或电流以激活表面而没有明显的沉积发生，且此后不切断电 接触，使沉积发生。
在2003年5月7日提交的、题目为"Electrochemical Fabrication Methods with Enhanced Post Deposition Processing"的美国专禾U申请 10/434,294，通常关于一种由多个粘结层制造三维结构的方法，该多个 粘结层设置为每层包括至少一种结构材料(例如，镍)和至少一种牺 牲材料(例如，铜)，在完全形成所有的层之后，将从结构材料上蚀刻 掉该牺牲材料。包含亚氯酸盐(例如，EthoneC—38)的铜蚀刻剂与侵 蚀抑制剂(例如，硝酸钠)相结合，以防止在去除牺牲材料期间使结构材料起凹点。 一种简单的用于烘干蚀刻结构而不会引起表面粘在一 起的烘干工艺，包括在蚀刻后在水中浸润该结构，然后在酒精中浸润， 然后将该结构放进烘干炉中烘干。
在2003年5月7日提交的、题目为"Methods of and Apparatus for Forming Three隱Dimensional Structures Integral with Semiconductor Base circuitry"的美国专利申请10/434,295，通常关于一种改进的能使用作 为衬底的半导体基底电路形成三维结构的电化学制造工艺。该结构的 电功能部分由粘结到电路的接触焊盘上的结构材料(例如，镍)形成。 通过利用适当的屏障层保护铝接触焊盘和硅结构不受到铜扩散的破 坏。在一些实施例中，经由使用无电的镍电镀的焊接剂块形成技术而 将镍加到铝接触焊盘上。在其它实施例中，使用选择的无电的铜电镀 或直接金属化直接在介电无源层上电镀牺牲材料。在其它实施例中， 屏蔽结构材料的沉积位置，然后沉积牺牲材料，去除屏蔽罩，然后沉 积结构材料。
在2003年5月7日提交的、题目为"Methods of and Apparatus for Molding Structures Using Sacrificial Metal Patterns"的美国专利申i青 10/434,315，通常关于模型结构，用于生产模型结构的方法和装置。模 型的至少一部分表面特征是从多层电化学制造结构(例如，SEFABTM 形成工艺制造)形成的， 一般包括具有位于1微米至100微米范围内 的分辨率的特征。如有必要，分层结构与其它模型部件结合，将模型 材料注射进该模型并硬化。该分层结构与任意的其它模型部件一起被 去除(例如，通过蚀刻)，以获得模型制品。在一些实施例中，分层结 构的多个部分保持在模型制品中，且在其它实施例中，在部分或完全 去除分层结构之后，附加了另外一种模型材料。
在2003年5月7日提交的、题目为"Electrochemically Fabricated Structures Having Dielectric or Active Bases and Methods of and Apparatus for Producing Such Structures"的美国专利申请10/434,493， 通常关于多层结构，该分层结构是在临时(例如，导电)衬底上以电 化学方式制造的，此后与永久(例如，介电的、图形化的、多材料的 或其它功能的)衬底结合，并去除临时衬底。在一些实施例中，从顶 层到底层形成结构，以使结构的底层粘结到永久衬底上，而在其它实
35施例中，从底层到顶层形成结构，然后进行双衬底交换。永久衬底可 以是与分层结构结合(例如，通过粘结)的固体，或者其可如可流动 的材料一样起动，该可流动的材料与结构的一部分相邻或部分围绕结 构的一部分而凝固，在凝固期间进行结合。在粘结到永久衬底之前可 以从牺牲材料上释放多层结构，或可在粘结之后将其去除。
在2003年5月7日提交的、题目为"Multistep Release Method for Electrochemically Fabricated Structures"的美国专利申请10/434,497，通
常关于多层结构，该多层结构是由至少一种结构材料(例如，镍)和 至少一种牺牲材料(例如，铜)以电化学方式制成的，该至少一种结 构材料用于定义所期望的结构并可以连接到衬底，该至少一种牺牲材 料包围所期望的结构，所期望的结构至少部分地和紧挨着被牺牲材料 包围，牺牲材料依次几乎全部被结构材料包围。包围的结构材料包括 位于表面中的开口，蚀刻剂穿过开口能侵蚀和去除在其中发现的陷获 的牺牲材料。密封材料位于开口附近。在去除了牺牲材料之后，该盒 被排空或用所期望的气体或液体来填充。因此，使密封材料流动，密 封开口，并重新凝固。在其它实施例中，加上后层形成的盖子或其它 屏蔽。
在2003年5月7日提交的、题目为"Methods of and Apparatus for Electrochemically Fabricated Structures Via Interlaced Layers or Via Selective Etching and Filling of Viods"的美国专利申请10/434,519，通
常关于多层结构，该多层结构是这样以电化学的方式制造出来的通 过沉积第一材料、选择地蚀刻第一材料(例如，经过掩模)、沉积第二 材料以填充由蚀刻产生的空隙、然后平坦化该沉积物以使结合正在生 成的层，且此后将另外的层加到先前形成的层上。第一和第二沉积可 以是覆盖或可选择的类型。可有变化(例如，变化为图形；与沉积、 蚀刻、和/或平坦化操作相关联的参数的数目或存在；操作的顺序，或 沉积的材料)或没有变化地重复用于形成连续层的形成工艺。其它实 施例使用与一些层相关联的沉积材料和与其它层相关联的沉积材料相 交织的操作而形成了多层结构。
本发明还有多个其它实施例。这些实施例中的一些可基于在此以 参考方式合并于此的多个教导的教导组合。 一些实施例可以没有使用任何覆盖沉积工艺和/或它们没有使用平坦化工艺。 一些实施例可包括 在单个层或不同层上选择地沉积多种不同的材料。 一些实施例可以使 用不是电沉积工艺的覆盖沉积工艺。 一些实施例可以使用不是接触掩 模工艺的、且甚至不是电沉积工艺的选择性沉积工艺。 一些实施例可 以使用镍作为结构材料而其它实施例可以使用不同的材料，如金、银、 或其它任意的能与铜和/或一些其它牺牲材料分离开的可电沉积的材 料。 一些实施例可以使用铜作为牺牲材料，而其它实施例可以使用银 或其它材料。 一些使用镍作为结构材料和使用铜作为牺牲材料的实施
例，可以被使用一种氯酸钠和氢氧化铵基蚀刻剂，如由NEW Haven CT 的Entone-OMI出售的EnstipC-38，选择地蚀刻。这种蚀刻剂能以稀释 的形式使用或甚至具有加入的如腐蚀抑制剂(例如，硝酸钠)的成分， 以进一步改进该工艺的可选择性。
总而言之，本发明其中的教导、另外的很多实施例、设计和使用 的可选方式对于本领域普通技术人员来说是易于理解的。因此，并非 将本发明局限于上述特别解释的实施例、可选方式和使用方法，而替 代地，本发明由此后所显示的权利要求来限制。
权利要求
1、一种用于从多个粘结层制造三维结构的电化学制造工艺，该工艺包括(A)通过在衬底或先前形成的层上沉积至少一种牺牲材料和至少一种结构材料而形成一层，其中沉积多种材料的至少一种包括电沉积操作；(B)重复(A)一次或多次，以形成多个层，且使连续的层紧邻和粘结先前形成的层而形成，其中从(A)和(B)中沉积的至少一种结构材料的至少一部分形成三维结构；(C)执行第一蚀刻操作以从该多个层的多层去除至少第一材料的至少第一部分，其中该第一材料至少是该至少一种牺牲材料的其中一种；(D)在执行第一蚀刻操作之后，执行第二蚀刻操作，以从该多个层的多层去除至少第二材料的至少一部分，该第二材料与第一材料不同，其中该第二材料选自于由该至少一种牺牲材料和该至少一种结构材料组成的组；(E)执行第三蚀刻操作，以去除在第二材料去除之前由该第二材料保护没有去除的另外数量的第一材料，其中从该至少一种牺牲材料释放三维结构。
2、 如权利要求1所述的工艺，其中至少一种牺牲材料和至少一种 结构材料的沉积包括至少一种选择性的沉积操作，以及其中使用多种 选择性的沉积操作形成该多个层，该工艺另外包括提供多个执行掩模，其中每个掩模包括图形化的介电材料，其包 括至少一个开口，在形成一层的至少一部分期间穿过该开口能进行沉 积，且其中每个掩模还包括支承该图形化介电材料的支承结构；其中多种选择性的沉积操作至少包括(1) 接触衬底或先前形成的层和选择的执行掩模的介电材料；(2) 提供电镀液，通过引导电流穿过位于阳极和衬底或先前形成 的层之间的选择的掩模中的至少一个开口来执行电沉积操作，由此在 衬底上或在先前形成的层上沉积一沉积材料，以形成一层的该至少一部分，其中沉积材料选自于由该至少一种牺牲材料和该至少一种结构 材料组成的组；及(3)从衬底或先前形成的层分离该选择的执行掩模。
3、 如权利要求1所述的工艺，其中至少一种牺牲材料和至少一种 结构材料的沉积还包括至少一种选择性的沉积操作，以及其中使用多种选择性的沉积操作形成该多个层，该工艺另外包括(1) 在衬底或先前形成的层的表面上设置粘结的图形化掩模，其 中该掩模包括至少一个开口 ；(2) 提供电镀液，通过引导电流穿过位于阳极和衬底或先前形成的层之间的粘结掩模中的至少一个开口来执行电沉积操作，由此在衬底或先前形成的层上沉积一沉积材料，其中沉积材料选自于由该至少 一种牺牲材料和该至少一种结构材料组成的组；及(3) 从衬底或先前形成的层去除该掩模。
4、 如权利要求3所述的工艺，其中第一蚀刻操作包括使用至少第 一蚀刻剂和第一组蚀刻参数，且其中第二蚀刻操作包括使用至少第二 蚀刻剂和第二组蚀刻参数。
5、 如权利要求4所述的工艺，其中第一和第二蚀刻剂彼此不同。
6、 如权利要求1所述的工艺，其中执行第一蚀刻操作包括使用第 一蚀刻剂，第一蚀刻剂选择性地侵蚀第一材料，并且与第二材料不发 生反应。
7、 如权利要求6所述的工艺，其中第二材料包括镍，第一材料包 括铜。
8、 如权利要求1所述的工艺，其中插入操作是从被第一蚀刻操作 蚀刻的至少一个表面去除蚀刻剂的操作。
9、 如权利要求8所述的工艺，其中第二蚀刻操作所使用的蚀刻剂 与第一蚀刻操作所使用的相同，且其中第二蚀刻操作继续在被第一蚀 刻操作蚀刻的至少一个表面的至少一部分上操作。
10、 如权利要求9所述的工艺，其中该工艺另外包括(F) 至少一个在第二蚀刻操作之后执行的第二插入操作；及(G) 至少一个在第二插入操作之后执行的第三蚀刻操作。
11、 如权利要求1所述的工艺，其中插入操作包括根据蚀刻剂的 流动或重力的方向重新适应该结构。
12、 一种用于从多个粘结层制造多层三维结构的电化学制造工艺， 该工艺包括(A) 通过在衬底或先前形成的层上沉积至少一种牺牲材料和至少 一种结构材料而形成一层，且其中沉积多种材料的至少一种包括电沉 积操作；(B) 重复(A) —次或多次，以形成多个层，且使连续的层紧邻 和粘结先前形成的层而形成，其中该多个层包含三维结构，该三维结 构由至少一种结构材料形成，并且由至少一种牺牲材料至少部分地包 围；(C) 执行第一蚀刻操作以从该多个层的多层去除至少第一牺牲材 料的至少第一部分，该第一牺牲材料是至少一种牺牲材料的其中一种；(D) 在执行第一蚀刻操作之后，执行插入操作；(E) 在执行插入操作之后，执行第二蚀刻操作，以从该多个层的 多层去除另外数量的第一牺牲材料；其中在形成该三维结构期间或之后，至少提供一种蚀刻屏障，以 限制在第一蚀刻操作期间从该三维结构的至少一部分去除该第一牺牲 材料的第二部分，以及其中插入操作去除该蚀刻屏障的至少一部分。
13、 如权利要求12所述的工艺，其中第二蚀刻操作用于去除位于 先前保护的表面周围的材料。
14、 如权利要求12所述的工艺，其中形成多个层包括形成所期望 的结构和形成至少一个临时蚀刻屏障，其中该至少一个临时蚀刻屏障 被粘结到衬底上或粘结到位于至少一层上的结构材料上。
15、 如权利要求12所述的工艺，其中形成多个层包括形成所期望的结构和形成至少一个临时蚀刻屏障，其中该至少一个临时蚀刻屏障 仅粘结到牺牲材料上。
16、 如权利要求15所述的工艺，其中在已经去除了包围数量的牺牲材料之后，临时的屏障离开三维结构。
17、 一种用于从多个粘结层制造多层三维结构的电化学制造工艺，该工艺包括(A) 通过在衬底或先前形成的层上沉积至少一种牺牲材料和至少一种结构材料而形成一层，且其中沉积多种材料的至少一种包括电沉积操作；(B) 重复(A) —次或多次，以形成多个层，且使连续的层紧邻 和粘结先前形成的层而形成，其中该多个层包含三维结构，该三维结 构由至少一种结构材料形成，并且由至少一种牺牲材料至少部分地包 围；(C) 执行第一蚀刻操作以从该多个层的多层去除至少第一材料的 至少第一部分，该第一材料选自于由该至少一种牺牲材料和该至少一 种结构材料组成的组；(D) 在执行第一蚀刻操作之后，执行插入操作；(E) 在执行插入操作之后，执行第二蚀刻操作，以从该多个层的 多层去除至少第二材料的至少一部分，该第二材料选自于由该至少一 种牺牲材料和该至少一种结构材料组成的组；其中在形成该三维结构期间或之后，至少提供一种蚀刻屏障，以 保护该三维结构的至少一部分，以及其中该插入操作包括平坦化操作， 用于去除该蚀刻屏障的至少一部分。
18、 一种用于从多个粘结层制造多层三维结构的电化学制造工艺， 该工艺包括(A) 通过在衬底或先前形成的层上沉积至少一种牺牲材料和至少 一种结构材料而形成一层，且其中沉积多种材料的至少一种包括电沉 积操作；(B) 重复(A) —次或多次，以形成多个层，且使连续的层紧邻和粘结先前形成的层而形成，其中该多个层包含三维结构，该三维结 构由至少一种结构材料形成，并且由至少一种牺牲材料至少部分地包围；(c)执行第一蚀刻操作以从该多个层的多层去除至少第一材料的至少第一部分，该第一材料选自于由该至少一种牺牲材料和该至少一种结构材料组成的组；(D) 在执行第一蚀刻操作之后，执行插入操作；(E) 在执行插入操作之后，执行第二蚀刻操作，以从该多个层的多层去除至少第二材料的至少一部分，该部分包括该至少一种牺牲材 料的至少一部分；其中在形成该三维结构期间或之后，至少提供一种蚀刻屏障，以 保护该三维结构的至少一部分，其中该至少第一材料的第一部分至少部分地位于衬底内的通道中，其中该插入操作包括至少部分地去除该蚀刻屏障，以及 其中该蚀刻屏障保护该第二材料的至少一部分。
19、如权利要求18所述的工艺，其中第二蚀刻操作侵蚀第二材料， 该第二材料是形成多个层的一部分的牺牲材料。
全文摘要
本发明提供一种电化学制造结构的多步释放方法。多层结构是由至少一种结构材料(例如，铜)和至少一种牺牲材料(例如，铜)电化学制造而成的，该至少一种结构材料构造为定义所期望的结构，且粘结到衬底上，该至少一种牺牲材料包围该所期望的结构。在形成该结构之后，通过多阶段蚀刻操作去除牺牲材料。在一些实施例中，要被去除的牺牲材料可以位于通道等中，或位于衬底上或位于附加的部件中。多阶段蚀刻操作可被清洁操作或屏障材料去除操作等分离开。通过与结构材料或衬底相接触可适当地固定多个屏障，或通过牺牲材料适当地单独固定它们，因此在去除了所有剩余的牺牲材料之后能自由地去除它们。
文档编号C25D1/00GK101445945SQ20081018074
公开日2009年6月3日 申请日期2003年5月7日 优先权日2002年5月7日
发明者A·L·科恩, D·S·麦克弗森, M·S·洛卡德 申请人:微制造公司