專利名稱：硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法，用于宏孔硅微通道陣列的加工，屬于硅微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
MCP (微通道板)是一種二維連續(xù)電子倍增電真空器件，由多個(gè)具有連續(xù)電子倍增能力的通道按某種幾何圖案排列構(gòu)成，在微光夜視、航空航天探測(cè)、核探測(cè)及大型科學(xué)儀器領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有鉛硅酸鹽玻璃MCP由于材料組成與工藝的限制，存在使用壽命短、動(dòng)態(tài)范圍小、空間分辨能力有限、信噪比較低等難以克服的缺陷。為了提高M(jìn)CP的性能，實(shí)現(xiàn)低噪聲、長(zhǎng)壽命、超小孔徑、高輸出、大面積、無(wú)離子反饋膜，現(xiàn)有技術(shù)從不同方面改進(jìn)MCP。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)Galileo電子-光學(xué)公司J.R.Horton等人提出采用單晶硅材料，利用先進(jìn)的半導(dǎo)體器件制造工藝和微米/納米加工技術(shù)制造硅微通道板。將基底材料與打拿極材料選擇分開(kāi)，將微孔陣列與連續(xù)打拿極形成工藝分開(kāi)，徹底解決了玻璃微通道板多纖維拉制和氫還原處理相互牽制的問(wèn)題，也給采用高純材料和采用新工藝制作二次電子發(fā)射層提供了條件。分析表明，硅微通道板與玻璃微通道板比較具有通道孔徑小、工作面積大、動(dòng)態(tài)范圍寬、幾何保真度高、光譜響應(yīng)范圍寬、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。公開(kāi)現(xiàn)有娃微通道加工技術(shù)的代表文獻(xiàn)為T(mén)hurman Henderson et al, EtchingTechnologies in Support of the Development of a Coherent Porous Silicon Wickfor a Mems LHP, University of Cincinnat1.(2004)。其中的娃微通道結(jié)構(gòu)釋放工藝流程為:清洗經(jīng)電化學(xué)腐蝕后的硅片，以腐蝕的方式進(jìn)行背部減薄，使陣列宏孔硅微通道通透，但是，減薄后的硅片背部表面比較粗糙，并且，由于這種粗糙導(dǎo)致一些微通道沒(méi)能徹底通透，另外，電化學(xué)腐蝕工序存在的丟孔現(xiàn)象也使得一些微通道在減薄工序中未能達(dá)到徹底通透。再次清洗硅片之后向微通道內(nèi)填充石蠟，也就是將硅片正面朝下放置在融化的石蠟上面，石蠟借助毛細(xì)現(xiàn)象浸潤(rùn)微通道內(nèi)壁，直到浸潤(rùn)到微通道頂部后完成填蠟，填充石蠟的作用在于防止在之后的拋光工序中發(fā)生微通道堵塞現(xiàn)象，這種堵塞通常難以疏通，嚴(yán)重降低硅微通道版的質(zhì)量和成品率。最后拋光硅片背部，在使背部表面光潔的同時(shí)實(shí)現(xiàn)硅微通道陣列的良好通透，之后清除拋光廢液和殘物，同時(shí)用去蠟清洗劑去除所填充的石蠟，完成硅微通道板結(jié)構(gòu)釋放。不過(guò)，所述現(xiàn)有技術(shù)仍存在一些技術(shù)問(wèn)題，如:1、工藝步驟較多，至少包括減薄、填蠟、拋光三個(gè)工序；2、背部減薄消耗大量藥品，且容易帶來(lái)二次污染；3、石蠟填充效果差，這是因?yàn)槌擞捎跍p薄后硅片背部比較粗糙而使一些微通道沒(méi)能徹底通透夕卜，在電化學(xué)腐蝕工序會(huì)出現(xiàn)丟孔現(xiàn)象，也就是少數(shù)微通道未達(dá)到需要的深度，只是接近需要的深度，減薄后依然未能徹底通透，而微通道未能徹底通透直接導(dǎo)致石蠟很難徹底填充，表現(xiàn)為微通道的硅片背部一端往往未能有效填充石蠟，那么，這一端就會(huì)在拋光工序中被拋光液以及拋光殘物堵塞，難以疏通，這些微通道成為盲孔，導(dǎo)致硅微通道板質(zhì)量及成品率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的在于，簡(jiǎn)化硅微通道板結(jié)構(gòu)釋放工藝，改善填蠟工序效果，提高硅微通道板質(zhì)量及成品率，為此我們發(fā)明一種硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法。本發(fā)明之硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法在填蠟后拋光硅片背部，然后清洗并去蠟，其特征在于，所述填蠟工序是將經(jīng)電化學(xué)腐蝕并清洗后的硅片與凝固狀態(tài)的石蠟一同放入容器內(nèi)，再將放置有所述硅片和石蠟的容器放入真空加熱爐，抽真空后加熱至所述石蠟熔化，熔化后的石蠟布滿硅片正面，再將爐腔恢復(fù)常壓，之后降溫至室溫。本發(fā)明之硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法其技術(shù)效果在于，在填蠟工序中，當(dāng)真空加熱爐抽真空后，位于爐腔內(nèi)的硅片上的陣列宏孔硅微通道內(nèi)隨之也被抽真空，之后在真空加熱爐的加熱下，凝固狀態(tài)的石蠟融化，在容器內(nèi)流淌，布滿硅片正面，并呈現(xiàn)向陣列宏孔硅微通道涌入的趨勢(shì)，當(dāng)爐腔恢復(fù)常壓后，在陣列宏孔硅微通道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，瞬間將融化狀態(tài)的石蠟吸入，石蠟完全充滿陣列宏孔硅微通道中的所有微通道。當(dāng)真空加熱爐降溫至室溫后，對(duì)填蠟后的硅片背部進(jìn)行一次性大尺度的拋光加工，直至所有陣列宏孔硅微通道中的微通道全部良好通透，然后清洗硅片和去蠟。由于填蠟充分，微通道內(nèi)各處沒(méi)有任何遺漏，對(duì)于在電化學(xué)腐蝕工序出現(xiàn)的丟孔也是如此，所以，拋光廢液和殘物幾乎不會(huì)進(jìn)入到微通道內(nèi)，采用去蠟清洗劑去蠟后，硅片的盲孔率僅為3.82X10_4%，與現(xiàn)有技術(shù)相比，盲孔率降低了三個(gè)數(shù) 量級(jí)，硅微通道板質(zhì)量及成品率大幅提高。另外，本發(fā)明之方法實(shí)際上只有兩個(gè)工序，與現(xiàn)有技術(shù)相比，去掉了硅片背部減薄工序，因此，不僅簡(jiǎn)化了硅微通道板結(jié)構(gòu)釋放工藝，而且，背部減薄工序存在的消耗大量藥品、容易帶來(lái)二次污染的問(wèn)題一并解決。


圖1是本發(fā)明之方法將放置有硅片和石蠟的容器放入真空加熱爐環(huán)節(jié)立體示意圖。圖2是本發(fā)明之方法放置在容器中的硅片和石蠟放入真空加熱爐、在真空加熱爐抽真空后的情形主視剖視示意圖。圖3是本發(fā)明之方法放置在容器中的硅片和石蠟放入真空加熱爐、在真空加熱爐抽真空并加熱后的情形主視剖視示意圖。圖4是本發(fā)明之方法放置在容器中的硅片和石蠟放入真空加熱爐、在真空加熱爐抽真空并加熱后又恢復(fù)常壓后的情形主視剖視示意圖，該圖同時(shí)作為摘要附圖。
具體實(shí)施例方式清洗經(jīng)電化學(xué)腐蝕后的硅片，如η型硅片，將清洗后的硅片I與凝固狀態(tài)的石蠟2一同放入容器3內(nèi)，硅片I正面朝上，再將放置有所述硅片I和石蠟2的容器3放入真空加熱爐4爐腔5，如圖1所示，將爐腔5抽真空至真空度為0.080 0.IOOPa,如0.094Pa,如圖2所示，位于爐腔5內(nèi)的硅片I上的陣列宏孔硅微通道6內(nèi)隨之也被抽真空；之后加熱至5(Γ135° C，如130° C，高于135° C會(huì)引起石蠟揮發(fā)，所述石蠟2熔化成為石蠟熔體7，如圖3所示，石蠟熔體7在容器3內(nèi)流淌，布滿硅片I正面，并呈現(xiàn)向陣列宏孔硅微通道6涌入的趨勢(shì)；打開(kāi)真空干燥爐4通氣閥門(mén)向爐腔5內(nèi)通入空氣，將爐腔5恢復(fù)常壓，如標(biāo)準(zhǔn)大氣壓lOOKPa，如圖4所示，在陣列宏孔硅微通道6內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，瞬間吸入石蠟熔體7，陣列宏孔硅微通道6中的所有微通道被完全填蠟；之后降溫至室溫，如20° C，取出硅片I。對(duì)填蠟后的硅片I背部進(jìn)行一次性大尺度的拋光加工，直至所有陣列宏孔硅微通道6中的微通道全部良好通透，然后清洗硅片，清除拋光廢液和殘物；再去蠟，采用專用去蠟清洗劑去蠟，或者采用汽油、柴油、丙酮、氯仿、石油醚等有機(jī)溶劑之一種去蠟。完成硅微通道板結(jié)構(gòu)釋放工序。在本發(fā)明之方法中，由于填蠟充分，微通道內(nèi)各處沒(méi)有任何遺漏，對(duì)于在電化學(xué)腐蝕工序出現(xiàn)的丟孔也是如此，所以，拋光廢液和殘物幾乎不會(huì)進(jìn)入到微通道內(nèi)，采用去蠟清洗劑去蠟后，硅片的盲孔率僅為3.82X10_4%，與現(xiàn)有技術(shù)相比，盲孔率降低了三個(gè)數(shù)量級(jí)，所獲得的硅微通道板質(zhì)量及成品率大幅提高。
權(quán)利要求
1.一種硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法，在填蠟后拋光硅片背部，然后清洗并去蠟，其特征在于，所述填蠟工序是將經(jīng)電化學(xué)腐蝕并清洗后的硅片與凝固狀態(tài)的石蠟一同放入容器內(nèi)，再將放置有所述硅片和石蠟的容器放入真空加熱爐，抽真空后加熱至所述石蠟熔化，熔化后的石蠟布滿硅片正面，再將爐腔恢復(fù)常壓，之后降溫至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法，其特征在于，將清洗后的硅片(I)與凝固狀態(tài)的石蠟(2)—同放入容器(3)內(nèi)時(shí)，硅片(I)正面朝上。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法，其特征在于，將爐腔(5)抽真空至真空度為0.080 0.1OOPa0
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法，其特征在于，爐腔(5)加熱至50 135° C。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法，其特征在于，打開(kāi)真空干燥爐(4)通氣閥門(mén)向爐腔(5 )內(nèi)通入空氣，將爐腔(5 )恢復(fù)常壓。
全文摘要
硅微通道板真空填蠟結(jié)構(gòu)釋放方法屬于硅微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)工藝步驟較多，背部減薄消耗大量藥品，且容易帶來(lái)二次污染，石蠟填充效果差，盲孔率高，硅微通道板質(zhì)量及成品率低。本發(fā)明在填蠟后拋光硅片背部，然后清洗并去蠟，其特征在于，所述填蠟工序是將經(jīng)電化學(xué)腐蝕并清洗后的硅片與凝固狀態(tài)的石蠟一同放入容器內(nèi)，再將放置有所述硅片和石蠟的容器放入真空加熱爐，抽真空后加熱至所述石蠟熔化，熔化后的石蠟布滿硅片正面，再將爐腔恢復(fù)常壓，之后降溫至室溫。本發(fā)明填蠟充分，最后硅片的盲孔率僅為3.82×10-4%，硅微通道板質(zhì)量及成品率大幅提高。另外，本發(fā)明不含硅片背部減薄工序，這也避免了藥品的大量消耗和帶來(lái)的二次污染。
文檔編號(hào)B81C1/00GK103165362SQ201310092179
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者梁永照, 柴進(jìn), 楊繼凱, 王國(guó)政, 端木慶鐸 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)