专利名称：硅微通道板真空填蜡结构释放方法
技术领域：
本发明涉及一种硅微通道板真空填蜡结构释放方法，用于宏孔硅微通道阵列的加工，属于硅微细加工技术领域。
背景技术：
MCP (微通道板)是一种二维连续电子倍增电真空器件，由多个具有连续电子倍增能力的通道按某种几何图案排列构成，在微光夜视、航空航天探测、核探测及大型科学仪器领域有着广泛的应用。现有铅硅酸盐玻璃MCP由于材料组成与工艺的限制，存在使用寿命短、动态范围小、空间分辨能力有限、信噪比较低等难以克服的缺陷。为了提高MCP的性能，实现低噪声、长寿命、超小孔径、高输出、大面积、无离子反馈膜，现有技术从不同方面改进MCP。20世纪90年代初，美国Galileo电子-光学公司J.R.Horton等人提出采用单晶硅材料，利用先进的半导体器件制造工艺和微米/纳米加工技术制造硅微通道板。将基底材料与打拿极材料选择分开，将微孔阵列与连续打拿极形成工艺分开，彻底解决了玻璃微通道板多纤维拉制和氢还原处理相互牵制的问题，也给采用高纯材料和采用新工艺制作二次电子发射层提供了条件。分析表明，硅微通道板与玻璃微通道板比较具有通道孔径小、工作面积大、动态范围宽、几何保真度高、光谱响应范围宽、耐高温等优点。公开现有娃微通道加工技术的代表文献为Thurman Henderson et al, EtchingTechnologies in Support of the Development of a Coherent Porous Silicon Wickfor a Mems LHP, University of Cincinnat1.(2004)。其中的娃微通道结构释放工艺流程为:清洗经电化学腐蚀后的硅片，以腐蚀的方式进行背部减薄，使阵列宏孔硅微通道通透，但是，减薄后的硅片背部表面比较粗糙，并且，由于这种粗糙导致一些微通道没能彻底通透，另外，电化学腐蚀工序存在的丢孔现象也使得一些微通道在减薄工序中未能达到彻底通透。再次清洗硅片之后向微通道内填充石蜡，也就是将硅片正面朝下放置在融化的石蜡上面，石蜡借助毛细现象浸润微通道内壁，直到浸润到微通道顶部后完成填蜡，填充石蜡的作用在于防止在之后的抛光工序中发生微通道堵塞现象，这种堵塞通常难以疏通，严重降低硅微通道版的质量和成品率。最后抛光硅片背部，在使背部表面光洁的同时实现硅微通道阵列的良好通透，之后清除抛光废液和残物，同时用去蜡清洗剂去除所填充的石蜡，完成硅微通道板结构释放。不过，所述现有技术仍存在一些技术问题，如:1、工艺步骤较多，至少包括减薄、填蜡、抛光三个工序；2、背部减薄消耗大量药品，且容易带来二次污染；3、石蜡填充效果差，这是因为除了由于减薄后硅片背部比较粗糙而使一些微通道没能彻底通透夕卜，在电化学腐蚀工序会出现丢孔现象，也就是少数微通道未达到需要的深度，只是接近需要的深度，减薄后依然未能彻底通透，而微通道未能彻底通透直接导致石蜡很难彻底填充，表现为微通道的硅片背部一端往往未能有效填充石蜡，那么，这一端就会在抛光工序中被抛光液以及抛光残物堵塞，难以疏通，这些微通道成为盲孔，导致硅微通道板质量及成品率下降。
发明内容
本发明其目的在于，简化硅微通道板结构释放工艺，改善填蜡工序效果，提高硅微通道板质量及成品率，为此我们发明一种硅微通道板真空填蜡结构释放方法。本发明之硅微通道板真空填蜡结构释放方法在填蜡后抛光硅片背部，然后清洗并去蜡，其特征在于，所述填蜡工序是将经电化学腐蚀并清洗后的硅片与凝固状态的石蜡一同放入容器内，再将放置有所述硅片和石蜡的容器放入真空加热炉，抽真空后加热至所述石蜡熔化，熔化后的石蜡布满硅片正面，再将炉腔恢复常压，之后降温至室温。本发明之硅微通道板真空填蜡结构释放方法其技术效果在于，在填蜡工序中，当真空加热炉抽真空后，位于炉腔内的硅片上的阵列宏孔硅微通道内随之也被抽真空，之后在真空加热炉的加热下，凝固状态的石蜡融化，在容器内流淌，布满硅片正面，并呈现向阵列宏孔硅微通道涌入的趋势，当炉腔恢复常压后，在阵列宏孔硅微通道内出现负压，瞬间将融化状态的石蜡吸入，石蜡完全充满阵列宏孔硅微通道中的所有微通道。当真空加热炉降温至室温后，对填蜡后的硅片背部进行一次性大尺度的抛光加工，直至所有阵列宏孔硅微通道中的微通道全部良好通透，然后清洗硅片和去蜡。由于填蜡充分，微通道内各处没有任何遗漏，对于在电化学腐蚀工序出现的丢孔也是如此，所以，抛光废液和残物几乎不会进入到微通道内，采用去蜡清洗剂去蜡后，硅片的盲孔率仅为3.82X10_4%，与现有技术相比，盲孔率降低了三个数 量级，硅微通道板质量及成品率大幅提高。另外，本发明之方法实际上只有两个工序，与现有技术相比，去掉了硅片背部减薄工序，因此，不仅简化了硅微通道板结构释放工艺，而且，背部减薄工序存在的消耗大量药品、容易带来二次污染的问题一并解决。
图1是本发明之方法将放置有硅片和石蜡的容器放入真空加热炉环节立体示意图。图2是本发明之方法放置在容器中的硅片和石蜡放入真空加热炉、在真空加热炉抽真空后的情形主视剖视示意图。图3是本发明之方法放置在容器中的硅片和石蜡放入真空加热炉、在真空加热炉抽真空并加热后的情形主视剖视示意图。图4是本发明之方法放置在容器中的硅片和石蜡放入真空加热炉、在真空加热炉抽真空并加热后又恢复常压后的情形主视剖视示意图，该图同时作为摘要附图。
具体实施例方式清洗经电化学腐蚀后的硅片，如η型硅片，将清洗后的硅片I与凝固状态的石蜡2一同放入容器3内，硅片I正面朝上，再将放置有所述硅片I和石蜡2的容器3放入真空加热炉4炉腔5，如图1所示，将炉腔5抽真空至真空度为0.080 0.IOOPa,如0.094Pa,如图2所示，位于炉腔5内的硅片I上的阵列宏孔硅微通道6内随之也被抽真空；之后加热至5(Γ135° C，如130° C，高于135° C会引起石蜡挥发，所述石蜡2熔化成为石蜡熔体7，如图3所示，石蜡熔体7在容器3内流淌，布满硅片I正面，并呈现向阵列宏孔硅微通道6涌入的趋势；打开真空干燥炉4通气阀门向炉腔5内通入空气，将炉腔5恢复常压，如标准大气压lOOKPa，如图4所示，在阵列宏孔硅微通道6内出现负压，瞬间吸入石蜡熔体7，阵列宏孔硅微通道6中的所有微通道被完全填蜡；之后降温至室温，如20° C，取出硅片I。对填蜡后的硅片I背部进行一次性大尺度的抛光加工，直至所有阵列宏孔硅微通道6中的微通道全部良好通透，然后清洗硅片，清除抛光废液和残物；再去蜡，采用专用去蜡清洗剂去蜡，或者采用汽油、柴油、丙酮、氯仿、石油醚等有机溶剂之一种去蜡。完成硅微通道板结构释放工序。在本发明之方法中，由于填蜡充分，微通道内各处没有任何遗漏，对于在电化学腐蚀工序出现的丢孔也是如此，所以，抛光废液和残物几乎不会进入到微通道内，采用去蜡清洗剂去蜡后，硅片的盲孔率仅为3.82X10_4%，与现有技术相比，盲孔率降低了三个数量级，所获得的硅微通道板质量及成品率大幅提高。
权利要求
1.一种硅微通道板真空填蜡结构释放方法，在填蜡后抛光硅片背部，然后清洗并去蜡，其特征在于，所述填蜡工序是将经电化学腐蚀并清洗后的硅片与凝固状态的石蜡一同放入容器内，再将放置有所述硅片和石蜡的容器放入真空加热炉，抽真空后加热至所述石蜡熔化，熔化后的石蜡布满硅片正面，再将炉腔恢复常压，之后降温至室温。
2.根据权利要求所述的硅微通道板真空填蜡结构释放方法，其特征在于，将清洗后的硅片(I)与凝固状态的石蜡(2)—同放入容器(3)内时，硅片(I)正面朝上。
3.根据权利要求所述的硅微通道板真空填蜡结构释放方法，其特征在于，将炉腔(5)抽真空至真空度为0.080 0.1OOPa0
4.根据权利要求所述的硅微通道板真空填蜡结构释放方法，其特征在于，炉腔(5)加热至50 135° C。
5.根据权利要求所述的硅微通道板真空填蜡结构释放方法，其特征在于，打开真空干燥炉(4)通气阀门向炉腔(5 )内通入空气，将炉腔(5 )恢复常压。
全文摘要
硅微通道板真空填蜡结构释放方法属于硅微细加工技术领域。现有技术工艺步骤较多，背部减薄消耗大量药品，且容易带来二次污染，石蜡填充效果差，盲孔率高，硅微通道板质量及成品率低。本发明在填蜡后抛光硅片背部，然后清洗并去蜡，其特征在于，所述填蜡工序是将经电化学腐蚀并清洗后的硅片与凝固状态的石蜡一同放入容器内，再将放置有所述硅片和石蜡的容器放入真空加热炉，抽真空后加热至所述石蜡熔化，熔化后的石蜡布满硅片正面，再将炉腔恢复常压，之后降温至室温。本发明填蜡充分，最后硅片的盲孔率仅为3.82×10-4%，硅微通道板质量及成品率大幅提高。另外，本发明不含硅片背部减薄工序，这也避免了药品的大量消耗和带来的二次污染。
文档编号B81C1/00GK103165362SQ201310092179
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者梁永照, 柴进, 杨继凯, 王国政, 端木庆铎 申请人:长春理工大学