[发明专利]基于PS小球纳米掩模的聚酰亚胺纳米结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于PS小球纳米掩模的聚酰亚胺纳米结构的制备方法，属于微纳结构制备领域。该方法将PS小球和含硅聚酰亚胺薄膜结合起来，将单层PS小球与聚酰亚胺薄膜复合，通过RIE刻蚀调整PS小球之间的尺寸，再以PS小球为掩膜版，使用四氟化碳气体对含硅的聚酰亚胺进行RIE刻蚀，利用四氟化碳气体对硅的刻蚀速率远远大于对PS胶体球的刻蚀速率，实现聚酰亚胺薄膜纳米结构制备。本发明首次提出了一种基于PS小球为掩模的聚酰亚胺纳米结构全参数可控制备方法，尤其是在聚酰亚胺薄膜的纳米结构全尺寸可控制备，这对基于聚酰亚胺薄膜的柔性微器件加工有重要的指导作用。

技术领域

本发明属于微纳结构制备领域，涉及一种基于PS小球为掩模的聚酰亚胺纳米结构制备的方法。

背景技术

聚酰亚胺是目前已经实现工业化的特殊高分子材料，由于具有优越的物理机械综合性能、优良的电气与化学稳定性，可以制成薄膜、涂料、复合材料、泡沫塑料、纤维、分离膜等，倍受研究者的青睐，广泛应用在航天、航空和微电子领域，聚酰亚胺薄膜是其中用量最大的一种，也是聚酰亚胺最早的商品之一。这种新型耐高温有机聚合物薄膜，广泛应用于航空航天、微电子、原子能、电气绝缘、液晶显示、膜分离技术等各个领域。目前，在微机电领域，聚酰亚胺因具有优良的综合性能，有着广泛的应用。

在微电子器件应用中，聚酰亚胺可作为介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力，提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对a粒子起到屏蔽作用，减少或消除期间的软误差。在微纳加工过程中，光敏性聚酰亚胺可以作为光刻胶进行曝光显影，可在基材上直接形成膜状图案。普通聚酰亚胺可以作为牺牲曾用来成型三维结构，基于这些加工工艺，已经获得多种MEMS器件。

近年来，聚酰亚胺在电子学和光电子学领域的应用正在快速拓展，被广泛应用于层间绝缘、器件封装、器件抗辐射加固、器件表面钝化、集成光学波导等等，然而，在这些应用中，聚酰亚胺仍然作为辅助材料的角色在起作用，并没有成为器件的核心部分，因此，作为功能材料，其应用的深度和广度仍然有限，尤其是在典型微小型电子器件中的应用潜力仍有待被发展。

制约聚酰亚胺在微小型器件中应用的主要障碍是聚酰亚胺薄膜的微加工技术以及难以实现在微小型器件局部区域的保形涂覆，此外，目前多以旋涂固化液态聚酰亚胺为主进行MEMS器件加工，直接以聚酰亚胺膜为结构材料的微结构加工研究较少。本发明从利用聚酰亚胺作为基底材料，结合胶体软刻蚀的方法，先通过自组装将纳米微球组装成单层致密纳米掩膜。然后将单层致密纳米掩膜与聚酰亚胺基底结合，通过 RIE(氧等离子刻蚀)，对纳米小球进行软刻蚀，调节纳米微球直径和间距，再通过干法刻蚀聚酰亚胺基底，除去纳米微球就制备出了聚酰亚胺纳米结构。

发明内容

本发明属于微纳结构制备领域，涉及一种基于PS小球为掩模的聚酰亚胺纳米结构制备的方法。通过该方法可在聚酰亚胺薄膜上获得纳米结构的制备。

本发明的关键点在于将纳米掩膜与聚酰亚胺薄膜的复合及纳米结构的全参数可控制备。

本发明的技术方案如下：

基于PS小球为掩模的含硅聚酰亚胺纳米结构制备，是将PS小球和含硅聚酰亚胺薄膜结合起来，将单层PS小球与聚酰亚胺薄膜复合，通过RIE刻蚀调整PS小球之间的尺寸，再以PS小球为掩膜版，使用四氟化碳气体对含硅的聚酰亚胺进行RIE刻蚀，利用四氟化碳气体对硅的刻蚀速率远远大于对PS胶体球的刻蚀速率，实现聚酰亚胺薄膜纳米结构制备。

基于PS小球为掩模的含硅聚酰亚胺纳米结构制备的方法,其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：利用酸碱表面处理法对含硅聚酰亚胺薄膜表面进行改性，提高表面粘接性能；