Parylene聚合物微加工工艺是基于Parylene气相沉积工艺基础上开发的聚合物微加工工艺。Parylene作为MEMS材料的优势:台阶覆盖能力强;与IC工艺兼容;内应力小,通常为20-40Mpa。Parylene具有良好的生物相容性。
一、 设备情况
Parylene 气相沉积系统:
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美国 SCS 公司PD2010
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主要沉积Parylene C、N、D 等材料;
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沉积速率:1微米/小时;
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容量:3英寸硅片、4英寸硅片
厚胶甩胶台:
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德国Karl Suss公司RC8
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可进行厚光刻胶的制备,具有程控功能
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可用最大工作尺寸:3", 最大转速: 5000rpm
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时间范围: 0-999s
双面光刻机:
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德国Karl Suss公司 MA6
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可进行正面和反面对准曝光,
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最小线宽:2μm,对准精度:1μm
反应离子刻蚀机:
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法国Alcatel 公司Nextral 100
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可实现硅、氧化硅、PMMA、玻璃等材料的刻蚀,用于Parylene 刻蚀;
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刻蚀速率:50nm/min
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可选用SF6、CHF3、O2等作为刻蚀气体
测量显微镜:
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日本OLYMPUS公司 STM-MJS2
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可进行微结构形貌观察和三维长度测试;
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测量精度: 1μm
表面轮廓仪:
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美国Veeco公司Dektak 6M
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可进行微结构表面轮廓和结构厚度的测试;
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垂直测量距离:1 mm,精度:0.1 nm/6.5μm, 1 nm/65μm, 16nm/1mm
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扫描长度:50μm-30mm
扫描电镜:
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日本Hitachi公司SP2600
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可进行微结构形貌观察和拍照;
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最大加速电压:25kV,最大放大倍数:20万倍,分辨率5nm
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附带ADDA,数模转换器,模拟信号可转化为数字信号进行处理
二、 工艺流程
1. 聚合沉积工艺
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1) 对硅片或玻璃片进行清洗,并在180℃烘4个小时以上以去除表面水分子;
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2) 开启冷却电源,等待45分钟,使温度降至零下100度;
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3) 放置PARYLENE原料到腔体内。
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4) 开启机台电源。
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5) 放置样片,开启蒸发台,测试转盘旋转时硅片或玻璃片是否会撞到蒸发管。
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6) 盖上腔体,将冷却棒放入腔体中,抽真空。(等待约5-10分钟使腔体压力至100以下)
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7) 按下启动蒸发系统,将真空规加热至135℃约15分钟,裂解室温度加热至690℃约1.5小时。
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8) 蒸发室温度等待至170℃约20分钟,温度到170℃后,再等约15分钟沉积时间。
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9) 冷却器电源关闭。炉管温度降至100℃以下,需等待约2小时。
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10) 取出样片。
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11) 测试蒸发薄膜厚度和均匀性。
2. 刻蚀工艺
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1) 在沉积Parylene硅片表面旋涂光刻胶,光刻胶厚度大于Parylene沉积厚度;
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2)利用烘箱或者热板对光刻胶进行前烘处理。
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3)利用光学掩膜版,在SUSS MA6紫外光刻机上进行接触式曝光;
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4)对曝光后的光刻胶显影,得到光刻胶图形并进行后烘,后烘温度小于100度;
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5)采用等离子刻蚀机对带有图形化光刻胶的Parylene进行氧等离子体刻蚀;
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6)刻蚀参数氧气流量为40sccm,工作压力为60mTorr,刻蚀功率为60W。
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7)采用IPA等去除剩余的光刻胶,得到图形化的Parylene结构。