[发明专利]叉指电容的制备方法及形成相邻的蒸镀图案的方法

说明书

技术领域

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

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。

电容主要分为平行板电容器和叉指电容器。

1)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。

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。

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能过大。

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：

C＝(ε_r+1)l[(N-3)A1+A2]           (1)

其中，ε_r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。l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，A1和A2近似为常数，A1＝4.409×10^-6pF/μm，A2＝9.92×10^-6pF/μm。由此式计算对于W’为100微米，l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。

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(100kV)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1微米以下。

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

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。

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：