增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法
【專利摘要】一種增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，包括如下步驟：步驟1：取一待沉積的襯底；步驟2：在襯底上生長聚對二甲苯薄膜；步驟3：采用氧反應離子刻蝕工藝，將聚對二甲苯薄膜的表面制備成絨毛狀納米結構；步驟4：在制備成絨毛狀納米結構的聚對二甲苯薄膜上沉積金屬，完成制備。本發(fā)明通過氧反應離子刻蝕工藝進行表面改性，在聚對二甲苯薄膜的表面形成絨毛狀的納米結構，提高聚對二甲苯薄膜的表面能，從而增強聚對二甲苯薄膜與金屬層之間的粘結強度。
【專利說明】增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微納加工【技術領域】，特別涉及一種增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法。

【背景技術】
[0002]近年來，印刷電子學研究成為目前的研究熱點之一。印刷電子學(英語printedelectronics)是利用印刷多在柔性襯底上制造電子器件的方法。聚對二甲苯(即Dichloro-[2.2]-paracyc lophane,簡寫為Parylene)作為一種常用的柔性基底材料，具有透明、絕緣性好等優(yōu)點，在聚對二甲苯基底上蒸發(fā)金屬層制備柔性器件是必不可少的環(huán)節(jié)。聚對二甲苯薄膜和金屬層之間的粘附性直接影響著器件的實用性和可靠性。
[0003]聚對二甲苯薄膜材料表面能低、化學惰性和粘接性能差，一般來說很難與金屬層形成可靠的粘接。隨著聚對二甲苯在印刷電子學、微流控、生物醫(yī)學微系統(tǒng)等領域應用的拓展和深入，特別是作為柔性電極襯底，研究人員迫切希望實現(xiàn)聚對二甲苯薄膜和金屬層之間超強的粘附能力。
[0004]目前，業(yè)界對聚對二甲苯薄膜和金屬層之間粘附性通常采用表面化學處理(surface chemical modificat1n)方法來增強聚對二甲苯薄膜與金屬層之間的粘附性。其一般步驟是(圖1):
[0005]步驟1:將聚對二甲苯預聚體，使用真空氣相沉積工藝，在襯底表面形成完全敷形的聚合物薄膜涂層101 ；
[0006]步驟2:對聚對二甲苯薄膜的表面進行硅烷化或等離子清凈處理102 ；
[0007]步驟3:在經過硅烷化或等離子清凈的聚對二甲苯薄膜的表面沉積金屬層103。
[0008]此種工藝制作主要是通過在聚對二甲苯和金屬之間增加一層硅烷偶聯(lián)劑、即前面提到的粘合層來實現(xiàn)兩者的結合的。這種過渡層與聚對二甲苯相比，容易受空氣或溶液的侵蝕發(fā)生變性，繼而出現(xiàn)聚對二甲苯薄膜和金屬層之間剝離脫落，直接影響制作工藝的成品率及可靠性。為此，本發(fā)明提出一種改進的工藝方法，不使用硅烷偶聯(lián)劑，而是通過對聚對二甲苯表面處理來增強聚對二甲苯薄膜和金屬層之間的粘附性。


【發(fā)明內容】

[0009]針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，通過氧反應離子刻蝕工藝進行表面改性，在聚對二甲苯薄膜的表面形成絨毛狀的納米結構，提高聚對二甲苯薄膜的表面能，從而增強聚對二甲苯薄膜與金屬層之間的粘結強度。
[0010]本發(fā)明提供一種增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，包括如下步驟:
[0011]步驟1:取一待沉積的襯底；
[0012]步驟2:在襯底上生長聚對二甲苯薄膜；
[0013]步驟3:采用氧反應離子刻蝕工藝，將聚對二甲苯薄膜的表面制備成絨毛狀納米結構；
[0014]步驟4:在制備成絨毛狀納米結構的聚對二甲苯薄膜上沉積金屬，完成制備。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:使用氧反應離子刻蝕工藝進行表面改性，使得聚對二甲苯薄膜與金屬層之間的粘附性得到很大提高，在后續(xù)的工藝工程中聚對二甲苯薄膜和金屬層之間不易剝離脫落，從而提高制作工藝的成品率及可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中:
[0017]圖1為傳統(tǒng)在聚對二甲苯薄膜上沉積金屬層的工藝方法；
[0018]圖2為增強聚對二甲苯薄膜和金屬層之間粘附性的工藝流程。

【具體實施方式】
[0019]請參閱圖2所示，本發(fā)明提供一種增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1:取一待沉積的襯底；
[0021]步驟2:在襯底上生長聚對二甲苯薄膜；
[0022]步驟3:采用氧反應離子刻蝕工藝，將聚對二甲苯薄膜的表面制備成絨毛狀納米結構；
[0023]步驟4:在制備成絨毛狀納米結構的聚對二甲苯薄膜上沉積金屬，完成制備。
[0024]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例所采用的真空氣相沉積設備是美國SCS公司的ros20i0型沉積設備；所用的聚對二甲苯聚合物預聚體購自scs公司；所使用的反應等離子刻蝕設備是北京創(chuàng)微納公司生產的RIE-1D型。
[0025]下面結合附圖2闡述本發(fā)明提供的增強聚對二甲苯薄膜和金屬層之間粘附性的工藝方法步驟。
[0026]步驟I (圖2a):準備一厚度為250微米的硅片21 ；
[0027]步驟2(圖2b):在硅片21上生長厚度為3微米的聚對二甲苯薄膜22 ；
[0028]步驟3(圖2c):控制氧反應離子刻蝕設備的工藝參數(shù)，利用氧氣，對聚對二甲苯薄膜的表面進行物理和化學處理，在聚對二甲苯薄膜表面形成絨毛狀的納米結構23 ；
[0029]進一步地，步驟3中所述氧反應離子刻蝕設備的工藝參數(shù)包括，壓強為IX 10_6Pa-lX 10_5Pa，氣體流量為20sccm，射頻功率為100-300W。工藝參數(shù)的控制的目的是在聚對二甲苯薄膜的表面形成一層絨毛狀的納米結構23。
[0030]進一步地,步驟3中所述使用氧氣，通入的時間為28分鐘。使用氧氣,可對聚對二甲苯固體表面同時進行物理和化學反應。其中，高能等離子體對聚對二甲苯表面進行物理處理；而該等離子體同樣會進行復雜的化學反應，在聚對二甲苯表面生成聚合物薄膜，從而實現(xiàn)化學處理。同時，使用氧等離子刻蝕的時間不宜過長，也不宜過短。時間過短，刻蝕效果達不到絨毛狀的納米結構；時間過長，聚對二甲苯薄膜可能被完全刻蝕。
[0031]進一步地，步驟3中所述的聚對二甲苯薄膜表面形成絨毛狀的納米結構23，通過工藝參數(shù)的控制，對聚對二甲苯薄膜22的表面進行深反應離子刻蝕I微米左右，形成絨毛狀的納米結構23，即可得到具有增強金屬粘附性的聚對二甲苯薄膜結構，其中絨毛狀納米結構23的單體高度為50nm?200nm。這種絨毛納米結構23在后續(xù)的沉積工藝過程中，會牢牢地吸附沉積的金屬層。
[0032]步驟4(圖2d):在形成絨毛狀納米結構23的聚對二甲苯薄膜22的表面用蒸發(fā)或濺射的方法沉積金屬層24，所制備的聚對二甲苯樣品具有極強的粘附性，且長期放置后粘附特性依然穩(wěn)定。
[0033]參照圖2，圖2為本發(fā)明的增強聚對二甲苯薄膜和金屬層之間粘附性的工藝流程圖。
[0034]以上對本發(fā)明實施例所提供的一種基于納米結構的增強聚對二甲苯薄膜和金屬層之間粘附性的工藝方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，包括如下步驟: 步驟1:取一待沉積的襯底； 步驟2:在襯底上生長聚對二甲苯薄膜； 步驟3:采用氧反應離子刻蝕工藝，將聚對二甲苯薄膜的表面制備成絨毛狀納米結構； 步驟4:在制備成絨毛狀納米結構的聚對二甲苯薄膜上沉積金屬，完成制備。
2.根據(jù)權利要求1所述的增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，其中步驟3的氧反應離子刻蝕工藝，將聚對二甲苯薄膜的表面制備成絨毛狀納米結構，不需要添加其它粘合材料，利用這種絨毛結構，在后續(xù)的沉積工藝過程中，牢牢地吸附沉積的金屬層。
3.根據(jù)權利要求1所述的增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，其中金屬是采用蒸發(fā)或濺射的工藝制備。
4.根據(jù)權利要求3所述的增強聚對二甲苯薄膜與金屬層粘附性的方法，其中所述的蒸發(fā)或濺射的工藝制備過程中作為基底的聚對二甲苯薄膜不加熱。
【文檔編號】C23C16/02GK104404475SQ201410541559
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權日:2014年10月14日
【發(fā)明者】裴為華, 國冬梅, 陳遠方, 張賀, 陳弘達 申請人:中國科學院半導體研究所