專利名稱：一種制作聚酰亞胺有機(jī)鏤空薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子、微機(jī)械和x射線光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一
種制作聚酰亞胺有機(jī)鏤空薄膜的方法，具體是指可以在微電子工藝、
多種微電子機(jī)械系統(tǒng)和X射線光學(xué)元件中得到廣泛應(yīng)用的一種基于聚
酰亞胺的新型鏤空薄膜的制備方法，這直接影響著微電子、微機(jī)械、 微光學(xué)等器件上的微米/納米結(jié)構(gòu)的精度以及這些器件的性能。
背景技術(shù)：
自支撐鏤空薄膜是微電子技術(shù)中的x射線光刻、電子束投影光刻
的掩模結(jié)構(gòu),許多微電子機(jī)械系統(tǒng)如非制冷型紅外探測(cè)器和聲表面波換
能器等也是由自支撐鏤空薄膜結(jié)構(gòu)組成，尤其是x射線和極紫外波段
的透射光學(xué)元件，其光學(xué)微結(jié)構(gòu)更是全部需要在鏤空薄膜上制作。常 用的鏤空薄膜有硅、氮化硅、碳化硅、金剛石和有機(jī)薄膜幾種。 無(wú)機(jī)鏤空薄膜的制備過(guò)程比較復(fù)雜而且成本比較高。以使用比較
多的是氮化硅鏤空薄膜， 一般采用低壓化學(xué)氣相沉積在(100)硅片雙
面生長(zhǎng)低應(yīng)力氮化硅，通過(guò)光刻、反應(yīng)離子刻蝕在背面形成氮化硅圖 形窗口，利用各項(xiàng)異性腐蝕將硅腐蝕透，最后得到鏤空氮化硅薄膜。
其中，低壓化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)氮化硅的過(guò)程比較復(fù)雜，較難控制；在 各項(xiàng)異性腐蝕硅的過(guò)程中形成的氣泡容易使鏤空的氮化硅薄膜破裂而 導(dǎo)致整個(gè)制作過(guò)程功虧一簣。
相對(duì)于氮化硅和碳化硅等無(wú)機(jī)薄膜，有機(jī)薄膜具有制作過(guò)程簡(jiǎn)單、 成本低等突出的優(yōu)點(diǎn)。人們通常直接購(gòu)買制備好的有機(jī)薄膜，然后再 固定在不銹鋼、硅或者石英的卡具上。
在有機(jī)薄膜當(dāng)中，聚酰亞胺有機(jī)薄膜可以耐高溫、強(qiáng)酸和弱堿， 使得后續(xù)工藝過(guò)程具有最大的工藝寬容度。但是，市場(chǎng)能夠買得到的 進(jìn)口 KAPTON聚酰亞胺膜的厚度是固定的，在微電子加工工藝和器件應(yīng)用中使用起來(lái)非常不方便。
例如，在許多X射線衍射光學(xué)元件中，要求聚酰亞胺支撐薄膜的 厚度為1微米左右，這種類型的薄膜不能通過(guò)商業(yè)手段得到的。購(gòu)買 的聚酰亞胺薄膜在器件制備和集成的過(guò)程中帶來(lái)了許多不便，因而自 支撐鏤空薄膜的制備方法對(duì)于多個(gè)領(lǐng)域都具基礎(chǔ)性和實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制作聚酰亞胺有機(jī)鏤 空薄膜的方法，以簡(jiǎn)化制作工藝，降低制作成本。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方 法，該方法包括
將襯底清洗，烘干；
在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠； 對(duì)襯底進(jìn)行熱處理；
冷卻后，將襯底裝入密封良好的卡具，放入酸性腐蝕液中腐蝕；
腐蝕完畢，取出鏤空的襯底，清洗，烘干。
上述方案中，所述將襯底清洗，烘干的步驟包括將襯底清洗， 在120。C體積比為7 : 3的濃硫酸和雙氧水中煮20分鐘，然后用大量去 離子水反復(fù)清洗，用氮?dú)獯蹈珊?，放?5(TC烘箱中烘烤30分鐘。
上述方案中，所述在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠的步驟 包括在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠，旋涂得的厚度根據(jù)需 要而定， 一般在l至幾十微米之間。
上述方案中，所述對(duì)襯底進(jìn)行熱處理的步驟包括將襯底放在熱
板上，分別在90至IO(TC和250至30(TC下烘烤一個(gè)小時(shí)。
上述方案中，所述將襯底放入酸性腐蝕液中腐蝕的步驟中，需要 根據(jù)襯底材料不同選用不同的腐蝕液，腐蝕硅選用氫氟酸、硝酸和醋
酸的混合液，該混合液的體積比為l:i: 2，腐蝕石英選用氫氟酸。上述方案中，所述腐蝕完畢，取出鏤空的襯底，清洗，烘干的步 驟包括腐蝕完畢，從腐蝕液中取出卡具，用去離子水大量沖洗后， 取出鏤空襯底，先后在丙酮、乙醇和去離子水中浸泡1分鐘，最后在 熱板上90至ll(TC烘烤20分鐘。
上述方案中，所述的襯底為硅片或熔融石英。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 利用本發(fā)明，可以以較低的成本完成鏤空薄膜襯底的制作，聚 酰亞胺膠和所使用的化學(xué)試劑價(jià)格便宜。
2、 利用本發(fā)明，可以以較快的速度完成硅的腐蝕，并可以通過(guò)調(diào) 節(jié)腐蝕液配比的方法來(lái)調(diào)節(jié)腐蝕速率。
3、 利用本發(fā)明，可以通過(guò)調(diào)節(jié)旋涂的速度方便地調(diào)整聚酰亞胺薄
膜的厚度。
4、 利用本發(fā)明，不需要價(jià)格比較高的光刻、刻蝕和薄膜沉積和設(shè)備。
5、 利用本發(fā)明，不需要工藝相對(duì)復(fù)雜的光刻、刻蝕和薄膜沉積工藝。
6、 利用本發(fā)明，該方法本身穩(wěn)定可靠，成品率高，整個(gè)制作過(guò)程 的成品率可以達(dá)到95%以上。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明
圖1是本發(fā)明提供的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法流程圖2是本發(fā)明制備的聚酰亞胺有機(jī)鏤空薄膜襯底的剖面示意圖3是采用本發(fā)明所述方法制備的聚酰亞胺有機(jī)鏤空襯底的照片。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法 流程圖，該方法包括
步驟101:將襯底清洗，烘干；所述襯底包括各種類型的硅片和熔 融石英。
步驟102:在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠；. 步驟103:對(duì)襯底進(jìn)行熱處理；
步驟104:冷卻后，將襯底裝入密封良好的卡具，放入酸性腐蝕液 中腐蝕；
步驟105:腐蝕完畢，取出鏤空的襯底，清洗，烘干。
上述步驟103中，所述對(duì)襯底進(jìn)行熱處理的條件包括熱處理的
工具一般采用熱板，熱處理溫度為90至IO(TC和250至300°C，熱處 理的時(shí)間為在90至IO(TC和250至30(TC各熱處理一個(gè)小時(shí)。
上述步驟104中，所述酸性腐蝕液，包括硅的各向同性腐蝕液(氫 氟酸、硝酸和醋酸)，石英的腐蝕液(氫氟酸)。
上述步驟105中，所述鏤空襯底的清洗，包括把襯底依次放入丙 酮、乙醇和去離子水中浸泡1分鐘。
上述步驟105中，所述鏤空襯底的烘干，包括烘干工具一般采用 熱板，烘干溫度為90至110。C，烘干時(shí)間為20分鐘。
圖2示出了本發(fā)明制備的聚酰亞胺有機(jī)鏤空薄膜襯底的剖面示意
圖3示出了采用本發(fā)明所述方法制備的聚酰亞胺有機(jī)鏤空襯底的 照片。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果 進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體 實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征在于，該方法包括將襯底清洗，烘干；在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠；對(duì)襯底進(jìn)行熱處理；冷卻后，將襯底裝入密封良好的卡具，放入酸性腐蝕液中腐蝕；腐蝕完畢，取出鏤空的襯底，清洗，烘干。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征 在于，所述將襯底清洗，烘干的步驟包括將襯底清洗，在12(TC體積比為7 : 3的濃硫酸和雙氧水中煮20 分鐘，然后用大量去離子水反復(fù)清洗，用氮?dú)獯蹈珊螅湃?5(TC烘箱 中烘烤30分鐘。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征 在于，所述在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠的步驟包括在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠，旋涂得的厚度根據(jù)需要 而定， 一般在l至幾十微米之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征 在于，所述對(duì)襯底進(jìn)行熱處理的步驟包括將襯底放在熱板上，分別在90至IO(TC和250至30(TC下烘烤一 個(gè)小時(shí)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征 在于，所述將襯底放入酸性腐蝕液中腐蝕的步驟中，需要根據(jù)襯底材 料不同選用不同的腐蝕液，腐蝕硅選用氫氟酸、硝酸和醋酸的混合液， 該混合液的體積比為1:1:2，腐蝕石英選用氫氟酸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征 在于，所述腐蝕完畢，取出鏤空的襯底，清洗，烘干的步驟包括腐蝕完畢，從腐蝕液中取出卡具，用去離子水大量沖洗后，取出 鏤空襯底，先后在丙酮、乙醇和去離子水中浸泡1分鐘，最后在熱板 上90至11(TC烘烤20分鐘。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，其特征 在于，所述的襯底為硅片或熔融石英。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，該方法包括將襯底清洗，烘干；在襯底表面旋涂一定厚度的聚酰亞胺膠；對(duì)襯底進(jìn)行熱處理；冷卻后，將襯底裝入密封良好的卡具，放入酸性腐蝕液中腐蝕；腐蝕完畢，取出鏤空的襯底，清洗，烘干。本發(fā)明提供的制備聚酰亞胺鏤空薄膜的方法，具有成本低、成品率高、效率高等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08J5/18GK101445614SQ20071017831
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者明 劉, 葉甜春, 朱效立, 謝常青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所