[发明专利]电化学定向生长Al2O3超薄膜基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及Al₂O₃膜基板的制造方法。

背景技术

Al₂O₃是一种性能优越的陶瓷材料，具有较高的物理化学稳定性，耐高温、高绝缘、抗污染、强度高、晶形稳定。其性能强于目前的硅、石英、非晶态玻璃等材料，以此材料制成的Al₂O₃基板是各类电子元器件、传感器、集成电路等最常用的基板材料。传统的Al₂O₃基板是采取陶瓷工艺制作，厚度最薄只能达到0,5mm。对于一些比较特殊的温度、风速、气体传感器和特殊场合应用的电子元器件、集成电路等微电子产品而言，需要基片的厚度越薄越好，因为器件越薄，它的热容量越小，功耗越低，响应时间也就越快。在现代工业、武器装备等领域的特殊部位(如，狭缝、窄条、微空间等)需要检测微小的局部位置，而且要求功耗低、响应快。目前随着微机械加工技术在传感器与微电子领域的大量应用，传统厚度的Al₂O₃基板已经无法满足微机械加工需要。因此，超薄膜基板在传感器与微电子工程中是急需的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电化学定向生长Al₂O₃超薄膜基板的制造方法，以解决采取陶瓷工艺制作的Al₂O₃基板无法满足超薄要求的问题。本发明通过下述步骤实现：本实施方式通过下述步骤实现：一、取纯度为99.99％的铝箔进行表面清洗，先置于丙酮中浸泡，再置于氢氧化钠中在40～60℃下浸泡1～2h，去除铝箔表面油污，然后用水煮1～2h，接着用硝酸浸泡1～2h对铝箔抛光，然后依次分别置于乙醇和去离子水中用超声清洗10～30min，最后烘干；二、把铝箔置于电解槽中，电解液的温度控制在30～90℃，同时对电解液进行机械搅拌，分别给两个相对设置的铝箔夹上相反极性的电极，夹阳极的铝箔为生长极，夹阴极的铝箔为牺牲极，二者之间施加5～200V的直流电压电解20～30min，然后交换电压方向电解3～5min，再返回电压方向电解20～30min，然后再交换电压方向电解3～5min，反复交换电压方向直至电解完成，总电解时间1～5小时后在生长极的表面上生成Al₂O₃膜；三、把作为生长极的铝箔浸入氯化铜溶液，剥离Al₂O₃膜，从而完成膜的置换；四、将Al₂O₃膜置于多酸混合液在50～70℃温度下浸泡1～2h，所述多酸混合液为相同重量百分比的浓度为3～10％的磷酸、浓度为1～3％的盐酸和浓度为5～8％的铬酸组成的混合液；五、把Al₂O₃膜依次分别置于乙醇和去离子水中用超声清洗10～30min，最后烘干；六、对Al₂O₃膜进行500～1200℃进行热处理。用本发明方法制造的Al₂O₃膜，厚度在0.02～0.2毫米之间，精度是±0.005毫米，其厚度可根据需要通过控制工艺参数来实现。

本发明方法制造的Al₂O₃膜厚度超薄，解决了现有技术制造的Al₂O₃基板无法满足超薄要求的问题。Al₂O₃膜片具有许多优良的物理化学性能，晶形稳定，是理想的微机械加工材料。用其制作微型敏感器件和微电子器件的微结构体，具有广阔的应用前景。将推进传感器和微电子技术的发展和进步。超薄膜Al₂O₃膜片制作的微结构体可实现微型化、多功能化和集成化，具有低功耗，耐受恶劣环境能力强的优点，可为开发下一代新型传感器和微电子器件开辟新的途径。可为制造微传感器和微器件提供柔韧的、超薄的膜式基板。该发明的方法加工成本低廉，加工工艺简单，易于控制，在工程上极有应用推广价值

附图说明

图1是600倍的Al₂O₃膜断口处放大图；图2是图2中Al₂O₃膜断口4万倍放大图；图3是Al₂O₃膜表面的10万倍放大图。

具体实施方式