聚對二甲苯(parylene)和氫氟酸

WaterOff

2022-08-10 09:23:59

聚對二甲苯是化學(xué)惰性的保形涂料[1] 。它具有完善的化學(xué)氣相沉積工藝和圖案化方法。由于其機(jī)械，物理，光學(xué)和化學(xué)特性，它是在各種應(yīng)用領(lǐng)域（健康，航空，石油和天然氣，微電子等）中使用的理想選擇。聚對二甲苯已知能承受高度腐蝕性的環(huán)境，并且可以用作不同工藝中各種蝕刻劑的阻擋材料（例如，氫氟酸（HF），硝酸和乙酸；氫氧化鉀；和四甲基氫氧化銨）。

腐蝕性腐蝕劑會妨礙通過濕化學(xué)方法進(jìn)行生產(chǎn)，并且在必須屏蔽材料并保護(hù)其不受腐蝕性液體和/或氣體影響的情況下，禁止使用零件。其中，氫氟酸在MEMS器件和醫(yī)療植入物的加工中具有廣泛的用途。

已經(jīng)提出了可旋轉(zhuǎn)/噴涂或可刷涂的聚合物，例如環(huán)氧樹脂，氨基甲酸酯，并在工業(yè)中用于防止氫氟酸的保護(hù)，但是聚對二甲苯可以保形地涂覆在各種幾何形狀上，并具有精確控制的厚度，并提供優(yōu)異的保護(hù)。因此，與所有其他建議的方法相比，它是一種有吸引力的保護(hù)性保形涂層。

聚對二甲苯與常見的蝕刻劑（例如氫氟酸）之間沒有已知或報告的化學(xué)反應(yīng)，并且可以假定聚對二甲苯在蝕刻過程中不會被損壞。幾個實驗已經(jīng)證實了這一主張[2] 。

大多數(shù)研究都集中在回答以下問題：

聚對二甲苯的厚度應(yīng)提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和
相對于要在氫氟酸中蝕刻的目標(biāo)材料的蝕刻選擇性是多少？

例如，在任何濃度的氫氟酸中都會發(fā)生多晶硅晶片表面氧化物的腐蝕，這會導(dǎo)致晶片表面形態(tài)的變化以及由于電極從電子設(shè)備上脫離而引起的設(shè)備故障。另外，緩沖氫氟酸（BHF）用于去除電極的表面氧化物以改善接觸（氧化鋁，氧化銅，氧化鈦等），以使其對產(chǎn)品的其余部分具有良好的保護(hù)作用。在這種情況下，聚對二甲苯保護(hù)涂層可以防止被掩蓋零件的腐蝕。

聚對二甲苯的厚度起重要作用，因為它在較低的厚度下也易于膨脹。在對表面微機(jī)械加工的多晶硅膜的聚對二甲苯保護(hù)的研究中，發(fā)現(xiàn)0.5-2μm的聚對二甲苯保形涂層可以承受40％的HF暴露40分鐘（圖1） [2] 。在研究中，對C型聚對二甲苯（Parylene）進(jìn)行了CVD涂層，并使用O 2對其進(jìn)行了圖案化在等離子系統(tǒng)中，在沉積過程之前應(yīng)用了A174粘合促進(jìn)劑。對于此類過程，40％的HF是很高的濃度水平，暴露40分鐘是相對較長的時間。結(jié)論是，聚對二甲苯越厚，其提供的蝕刻掩膜能力越好。一些研究表明，在聚對二甲苯保形涂層的真空或惰性環(huán)境中，在350°C的高溫下退火幾個小時，同樣也可以改善其在氫氟酸中的穩(wěn)定性[1] 。