聚合物Parylene C薄膜的反应离子刻蚀研究

作者:王亚军;刘景全;沈修成;杨春生;郭中元;芮岳峰 刊名:微细加工技术 上传者:薛晓鹤

【摘要】首先简要介绍了聚合物Parylene,并以Parylene C薄膜为原料,进行反应离子刻蚀,着重研究了功率和工作气压对刻蚀速率的影响,并给出了优化的刻蚀工艺参数。结果表明,刻蚀速率随功率增加而增大,当功率为80 W时,刻蚀速率达到0.44μm/min,适当增大功率有利于各向异性刻蚀。刻蚀速率在一定范围内随气压增大而增大,工作压力为10.67 Pa时,刻蚀速率达到0.47μm/min;当气压超过10.67 Pa后,刻蚀速率基本保持不变。

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  收稿日期 :200806212   基金项目 :国家自然科学基金资助项目(60876082) ;上海市科委纳米专项基金资助项目(0852nm06600)   作者简介 :王亚军(1984 - ) ,男 ,四川省绵阳市人 ,硕士 ,主要研究方向为可植入微系统技术 ;刘景全(1971 - ) ,男 ,吉林省长春市人 ,研究员 ,硕士生导师 ,博士生副导师 ,主要研究方为可植入微系统、微能源技术、生物芯片技术 ;沈修成(1982 - ) ,男 , 江苏省徐州市人 ,硕士 ,主要研究方向为微能源技术、生物芯片技术。 文章编号 :100328213(2008) 060019203 聚合物 Parylene C 薄膜的反应离子刻蚀研究 王亚军 ,刘景全 ,沈修成 ,杨春生 ,郭中元 ,芮岳峰 (上海交通大学微纳科学技术研究院 ,微米/ 纳米加工技术国家重点实验室 , 薄膜与微细加工教育部重点实验室 ,上海 200240) 摘要 :首先简要介绍了聚合物 Parylene ,并以 Parylene C 薄膜为原料 ,进行反应离子刻蚀 ,着重研究了功率和工作气压对刻蚀速率的影响 ,并给出了优化的刻蚀工艺参数。结果表明 ,刻蚀速率随功率增加而增大 ,当功率为 80 W 时 , 刻蚀速率达到 044μm/ min ,适当增大功率有利于各向异性刻蚀。刻蚀速率在一定范围内随气压增大而增大 ,工 作压力为 10167 Pa 时 ,刻蚀速率达到 0147μm/ min ;当气压超过 10167 Pa 后 ,刻蚀速率基本保持不变。 关  键  词 :生物 MEMS;微流体系统 ;反应离子刻蚀 ;Parylene C 中图分类号 :TN305    文献标识码 :A 1  引言 Parylene C 在各种 MEMS微器件的应用中主要是作为结构材料。对于 Parylene C 的图形化而言 ,为了与标准的表面微加工和体微加工工艺兼容 ,一般都采用干法刻蚀。对于Parylene C 的刻蚀机制 ,现在还没有一个统一的理论。大部分认为 ,聚合物以及聚合体光刻胶等的刻蚀 ,一般有夺氢反应、氧原子和氧分子吸收以及聚合物降解反应等过程。Calla2han [1]等报道了用微波等离子体刻蚀 Parylene N 的一个可能的机制 ,这个机制主要通过苯环的打开、聚合物降解来实现的。同样 ,Parylene C 的刻蚀机制也应该类似。Callahan[2]也报道了 Parylene C 的刻蚀速率是 Parylene N 刻蚀速率的 0186 倍 ,这可能是由于 Parylene C 苯链侧环上氯原子的存在 ,阻碍了苯环的打开 ,从而降低了刻蚀速率。 Ratier[3]等采用反应离子束(RIEB)刻蚀 Parylene ,能够得到较好的表面形貌 ,但是其刻蚀速率非常低 (~115 nm/ min~ 515 nm/ min) 。Ellis Meng[4]等通过应用不同掩模材料 ,DRIE获得 深宽比为 3∶ 1 的微结构。S1Selvarasah[5] 采用低温 (5 ℃) DRIEParylene C, 深宽比达到 8∶ 1。本文采用反应离子刻蚀(RIE) Pary2lene C, 通过选择合适的工艺参数获得较高刻蚀速率和较好的刻蚀形貌 ,着重讨论了刻蚀功率、工作气压对刻蚀速率的影响。 2  实验过程 在实验中 ,采用的 Parylene C 薄膜采用美国 SCS 公司 Parylene 特殊涂敷系统 PDS2010 沉积而成 , 沉积厚度为10μm。在 Parylene C 薄膜上旋涂光刻

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