本发明涉及图案化的薄硅微模具及其增强平整性和稳定性的设计和制造方法，和使用薄硅微模具制造微结构或作为微结构本身的技术。
背景技术：
1、成型是指使用称为模具的刚性框架将液体或柔性材料塑形的制造过程。模具通常是有中空图案的块体，液体或柔性材料在模具内硬化或凝固，形成与模具相同的形状。传统的成型类型包括粉末冶金加烧结、压缩、挤出、注塑、层压、旋铸和热成型等。微成型指生产微米、纳米级部件结构的方法流程。随着尺寸减小、几何特征复杂化和高深宽比的需求，利用硅微加工技术来制造微模具变得尤为重要。微模具有微米、纳米级的中空图案，因此本身也可以用作微型光学元件。
2、美国专利us7124994和us6861339(由morales于2006年发布)中公开了一种电镀硅微模具的制造方法，该方法通过在具有贯穿硅片的通道或形状的硅基板上沉积导电薄金属层来实现。该方法通过在硅片表面图案化之前，在其上沉积导电表面作为电镀种子层来产生微结构，而通道和形状则定义了要通过电镀形成的微结构。在电镀完成之后，去除硅模具(例如通过刻蚀)以获得由电镀金属制成的微结构和/或部件。然而，该方法涉及对行业标准硅片的贯穿刻蚀，通常为300微米或更厚。贯穿刻蚀如此厚的硅片是一个困难且耗时的过程，尤其是对于小横向特征。并且，沉积的金属可能与用于硅微加工的刻蚀化学品不完全兼容。此外，由于金属种子层沉积在硅微模具上，电镀只能在种子层上进行，因此该方法不能用于将微结构直接电镀到另一物体(如独立晶圆)上。
3、美国专利us6242163b1(由stampfl等人于2001年发布)中公开了一种使用多层硅模具堆叠来制造微型陶瓷和金属部件的方法，每个硅片都有特定的图案，通过刻蚀形成图案层，然后将硅片对齐，并使用晶圆键合器键合在一起。该方法适用于厚度高达300微米的标准硅片，但当厚度降至300微米以下，特别是几十微米以下时，硅片变得非常柔软和脆弱，无法使用标准光刻技术进行图案化和刻蚀过程。例如，在薄硅片上旋涂光刻胶时，由于需要施加真空将其固定在晶圆块上，薄硅片会破裂。即使在薄硅片上成功生成了贯穿硅片的图案，由于薄硅片的低刚性，也难以进一步将多个薄硅片表面均匀接触地堆叠在一起。厚度小于100微米的薄硅模具的刚性不足很容易导致粘合过程中出现问题，例如键合时产生空隙区域、表面接触不均匀导致的凸起区域，以及可能出现裂纹或其他物理损坏。
技术实现思路
1、本发明提供了一种具有刚性加固件的薄硅微模具装置和制造方法，能够显著提高薄硅微模具的机械强度和表面平整性，从而提高微结构成型工艺的精度和产率，拓宽其在多层微结构成型中的应用范围，并克服现有薄硅片加工中的技术难题。
2、本发明涉及的薄硅微模具制造方法，通过引入刚性加固结构，大幅度提升了薄硅片的机械稳定性和加工可行性。现有技术中的薄硅片由于厚度较小，在进行微加工时易发生翘曲、破裂等问题，影响最终微结构的成型精度和一致性。本发明提供的加固结构能够有效地减少薄硅片在加工过程中的变形，确保薄硅微模具在高精度要求的制造环境下具备良好的加工表现。
3、本发明通过将薄硅微模具与厚实、刚性的加固件连接，使得薄硅片能够在减少厚度的同时，保持良好的机械强度和表面平整。例如，在一种制造方法中，通过晶圆键合技术将刻蚀后的硅片与厚实的支撑基片结合，然后进行硅片的减薄处理以形成模具图案。此后，在薄硅片的另一侧进行光刻和刻蚀处理，形成刚性加固结构。
4、在另一种制造方法中，无需使用晶圆键合技术，而是通过双面刻蚀单片硅片来制造具有加固件的薄硅微模具，对硅片的两侧分别进行光刻以形成表面图案，接着在一侧刻蚀以形成加固件，再刻蚀另一侧以获得贯穿硅片的模具图案。
5、在另一种制造方法中，采用绝缘体上硅(soi)基板，首先对soi基板的两侧依次进行光刻处理，接着在一侧刻蚀出模具开口以形成加固件，再在另一侧刻蚀出模具图案；其中，soi基板的埋氧化层作为刻蚀停止层，起到限制刻蚀深度的作用。
6、在另一种制造方法中，将具有图案的薄硅片连接到厚实且刚性的框架上，生成稳固的薄硅微模具。首先在薄硅片上进行光刻和刻蚀处理形成模具图案，然后使用多种连接方法，例如通过机械夹紧或胶带粘贴，将加固件连接到薄硅边缘，该方法适用于厚度大于100微米的硅片。
7、本发明的薄硅微模具组件可以用于生产微结构。例如，微模具组件可以为机械连接的方形图案网络，进而将金属柱阵列电镀到功能接收基板上。如果功能接收基板没有导电性，则需要涂覆一层金属种子层。电镀完成后，通过刻蚀工艺将薄硅微模具去除。本发明的薄硅微模具也可以为六边形微窗口阵列，用作光学窗口、滤波器或衍射光栅。
8、本发明的薄硅微模具还可以通过多层堆叠的方式应用于复杂三维微结构的制造，其中贯穿硅片的图案相叠形成自由空间区域，然后填充材料以形成具有多种几何设计的微结构。在堆叠过程中，通过每个微模具加固件的支持，薄硅微模具层之间能够保持良好的平整接触，确保微结构的精确成型。例如，在制作高精度光学器件时，薄硅微模具的多层堆叠可以用于生成复杂的光学表面轮廓，从而优化光学性能。
9、本发明的薄硅微模具制造方法适用于高精度微结构的成型，通过引入刚性加固结构，本发明解决了现有薄硅微模具脆弱、机械强度不足、难以加工、无法堆叠等技术问题，提高了薄硅微模具及其堆叠的机械强度、加工性能和制造良率，并且能够方便地在接收基板上进行微结构的电镀成型，使其在微电子器件、光学器件以及其他高精度和高平整度要求的应用领域中具有广泛的应用前景。
1.一种薄硅微模具，用于成型微结构或其自身作为微结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的薄硅微模具，其特征在于：所述加固件由金属材料构成；
3.根据权利要求1所述的薄硅微模具，其特征在于，所述加固件为硅加固件，且：所述硅加固件与所述薄硅模具层一体地由单片硅基板制成；
4.根据权利要求1所述的薄硅微模具，其特征在于：所述加固件包括与所述薄硅模具层相连的部分和至少一个未与所述薄硅模具层接触的部分；所述加固件沿着所述薄硅模具层边缘与其相连；所述加固件在偏离所述薄硅模具层边缘的位置与其相连。
5.一种薄硅微模具的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种薄硅微模具的制造方法，其中s1和s2使用同一个硅基板，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的一种薄硅微模具的制造方法，其中s1和s2使用同一个绝缘体上硅（soi）基板 ，其特征在于：
8.根据权利要求5所述的一种薄硅微模具的制造方法，其中s1和s2分别使用两个独立的基板，其特征在于：
9.一种微结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种微结构的制造方法，其特征在于：
11.根据权利要求9所述的一种微结构的制造方法，其特征在于，其中，步骤s3包括以下方法：将所述薄硅微模具与所述接收基板机械夹紧；
12.一种具有复杂三维结构的微结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
