[發明專利]一種金黑圖形化的方法

有效

• 申請號: 202010153880.1
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111392689B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 張金英;李德芳;李卓;王欣;楊蘇輝;郝燕
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明涉及一種金黑圖形化的方法，屬于微納加工領域和紅外探測領域。本方法在清潔干凈的襯底上濺射一層金黑薄膜。再在金黑薄膜上旋涂聚酰亞胺溶液后，置于烘箱中烘干并自然降至室溫。在聚酰亞胺薄膜層上制備光刻膠層。使用紫外曝光、顯影工藝制作出光刻膠掩膜層。去除未被光刻膠覆蓋的區域?？涛g結束后，去除光刻膠，完成金黑圖形化工藝。本發明使用聚酰亞胺薄膜層和金黑薄膜層結合的方法，可以有效地提高金黑薄膜的機械穩定性，使金黑薄膜能夠經受溶液浸泡、氮氣吹拂和超聲震蕩等操作；通過本發明所述的方法可以制作出圖形化精度更高、機械性能更穩定、可兼容其他微納加工工藝的金黑薄膜。

技術領域

本發明涉及一種金黑圖形化的方法，屬于微納加工領域和紅外探測領域。

背景技術

金黑薄膜由金納米顆粒組成，是一種具有多孔結構的納米晶體材料，它在可見光到紅外區域都具有很高的吸收率，常用作吸收材料并廣泛應用于各類紅外探測器中。測輻射熱計、熱電堆和熱釋電等MEMS紅外探測陣列都需要使用金黑材料去提高器件整體的吸收率，但是紅外探測陣列在使用過程中又需要避免相鄰單元的熱電串擾，因此金黑圖形化在MEMS紅外探測陣列的制備中十分關鍵。

金黑薄膜可以通過傳統的熱蒸發工藝制備，也可以通過磁控濺射工藝加入惰性氣體制備。制備成功的金黑薄膜由于具有疏松多孔、密度低的特質，其機械穩定性較差，平常的硬接觸、液體浸泡和氣體流動都會導致表面的金黑顆粒大幅度脫落，因此金黑制備工藝通常放在微納加工工藝的最后一步，直接對金黑薄膜進行圖形化的難度較高。

目前有些團隊正在嘗試使用一些方法對金黑材料進行圖形化，如：在金黑薄膜表面上制備一層氧化硅保護層，隨后再利用光刻工藝和剝離工藝對金黑進行圖形化(DeepPanjwani,Mehmet Yesiltas,D.E.Janardan Nath,Imen Rezadad Maukonen,EvanM.Smith,R.E.Peale,Carol Hirschmugl,Julia Sedlmair,Ralf Wehlitz,Miriam Unger,Glenn Boreman,Patterning of oxide-hardened gold black by photolithography andmetal lift-off,Infrared Phys.Technol.62(2014)94–99.)，這種方法雖然能夠實現最高10μm精度的金黑圖形化，但是部分金黑仍然會因為浸泡在丙酮溶液中而產生塌陷和脫離，并且金黑層無法承受超聲振蕩，否則將會逐漸脫落導致吸收率降低；使用激光微加工也可以去除相鄰單元間的金黑鍍層(N.Nelms,J.Dowson,N.Rizvi,T.Rohr,Lasermicromachining of goldblack coatings,Appl.Opt.45(2006)6977–6981.)，但這一方法成本昂貴且十分耗時，不適用于大規模生產。

上述的幾種方法雖然可以在一定程度上對金黑材料進行圖形化，但是可以實現的圖形化精度較小，并且多數金黑在圖形化后的機械穩定性仍然較差，不能承受進一步的溶液浸泡、氮氣吹拂、超聲震蕩和其他微納加工工藝。因此，本發明旨在提出一種圖形化精度更高、機械性能更穩定、可兼容其他微納加工工藝的金黑圖形化方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術對金黑材料進行圖形化中存在的圖形化精度低、圖形穩定性差的問題，提供一種金黑圖形化的方法，通過本發明所述的方法可以制作出圖形化精度更高、機械性能更穩定、可兼容其他微納加工工藝的金黑薄膜。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種金黑圖形化的方法，在清潔干凈的襯底上濺射一層金黑薄膜；再在金黑薄膜上旋涂聚酰亞胺溶液后，置于烘箱中烘干并自然降至室溫；在聚酰亞胺薄膜層上制備光刻膠層。使用紫外曝光、顯影工藝制作出光刻膠掩膜層。去除未被光刻膠覆蓋的區域?？涛g結束后，去除光刻膠，完成金黑圖形化工藝。

所述聚酰亞胺參數為：黏度低于500cp,固含量低于20％。