[发明专利]三维微结构及其形成方法

说明书

政府利益

本发明依据DARPA授予的合约编号为W911QX-04-C-0097得到了美国政府的支持而作出。美国政府在本发明中具有一定的权利。

本申请依据美国法律第35篇第119(e)条(35U.S.C.§119(e))要求于2006年12月30日提交的临时申请No.60/878,278的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明一般涉及微制造技术以及三维微结构的形成。本发明特别适用于用来传输电磁能的微结构，例如同轴传输元件微结构，以及通过一顺序构造工艺形成这种微结构的方法。

背景技术

例如，在Sherrer等人的美国专利No.7,012,489中，已经描述了通过顺序构造工艺形成三维微结构。参照图1，该’489专利公开了一种通过一顺序构造工艺形成的同轴传输线微结构2。该微结构形成在一基底4上，并包括一外部导体6、一中心导体8以及一个或多个支撑该中心导体的介电支撑构件10。该外部导体包括形成底壁的一导电基层12、形成侧壁的导电层14、16和18、以及形成该外部导体的顶壁的导电层20。在内部和外部导体之间的空间(volume)22是空气或真空的，通过去除来自预先填充这个空间的结构的牺牲材料而形成。

例如，当制造不同材料的微结构时，如在该’489专利的微结构中的中心导体的悬浮的微结构，由于结构元件之间的附着力的不足，可能会发生问题，特别当由不同的材料形成元件时。例如，用于形成介电支撑构件的材料会对外部导体和中心导体的金属材料显示出弱的附着力。尽管该介电支撑构件在一个末端处嵌入在该外部导体的侧壁中，但是由于这种弱的附着力，该介电支撑构件可从该外部和中心导体中的任意一个处或从该外部和中心导体两者处分离。当装置在制造和制造之后的装置的正常操作中经受振动或其它力时，这种分离证明是特别成问题的。例如，如果在一高速度运载工具如飞机中使用时，该装置会经受极大的力。由于这种分离，同轴结构的传输性能会下降，并且该装置会变得不起作用。

因此，现有技术中需要改善的三维微结构及其形成方法，其能够处理与技术水平相关的问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了通过一顺序构造工艺形成的三维微结构。该微结构包括：一第一微结构元件，其由一介电材料构成，并具有至少部分贯穿延伸的孔；一第二微结构元件，其由一金属材料构成；在孔中的将该第一微结构元件固定在该第二微结构元件上的金属材料；以及一非固体空间，其暴露该第一微结构元件和/或该第二微结构元件。该微结构可以包括一基底，其上布置有该第一和第二微结构元件。在本发明的一个实施方式中，该微结构可以包括一同轴传输线，其具有一中心导体、一外部导体和用来支撑该中心导体的介电支撑构件，该介电支撑构件是该第一微结构元件，并且该内部导体和/或该外部导体是该第二微结构元件。

根据本发明的第二方面，提供了通过一顺序构造工艺形成三维微结构的方法。该方法包括在一基底上布置多个层。所述层包括一层介电材料、一层金属材料以及一层牺牲材料。形成一第一微结构元件，该第一微结构元件由该介电材料构成并具有至少部分贯穿延伸的孔。形成一第二微结构元件，该第二微结构元件由该金属材料构成。在孔中沉积一金属材料，将该第一微结构元件固定在该第二微结构元件上。去除该牺牲材料以形成一非固体空间，该第一微结构元件和/或该第二微结构元件暴露于该非固体空间。

在阅读了接下来的描述、权利要求书以及附图后，本发明的其它特征和优点对本领域技术人员来说将变得明显。

附图说明

将参照下面的附图讨论本发明，其中，相同的附图标记表示相同的特征，其中：

图1表示公知的同轴传输线微结构的截面图；

图2表示根据本发明的例举的三维微结构的截面图；

图3-15表示根据本发明的在不同形成阶段的图2中的该三维微结构的侧视-和俯视-截面图；

图16A-D表示根据本发明的例举的三维微结构的介电元件和孔的侧视-截面图；

图17表示根据本发明的另一个方面的例举的三维微结构的侧视-截面图；

图18表示根据本发明的另一个方面的例举的三维微结构的侧视-和俯视-截面图；

图19A-H表示根据本发明的例举的三维微结构的介电元件和孔的局部俯视-截面图；以及

图20A-B表示根据本发明的例举的三维微结构的截面图。

具体实施方式