图案化SiC和SiCN陶瓷微结构的制备.pdfVIP

中国科学 E 辑 技术科学 2006, 36(5): 515~524 515 图案化SiC 和SiCN 陶瓷微结构的制备* 王 浩 ** 宋胤江 李效东 金东杓 *** ( 国防科学技术大学CFC 重点实验室, 长沙 410073; 忠南大学精细化工与化学工程系, 韩国大田 305-764) 摘要 采用毛细管微模塑技术和转移微模塑技术, 以硅片为栽片, 以图案化聚 二甲基硅氧烷(PDMS) 弹性体为模板, 以聚碳硅烷(PCS)和聚硅氮烷(PSZ) 为先驱 体, 经过先驱体的渗入 先驱体的交联固化 弹性模板的去除以及图案化先驱体 的无机化, 制备了图案化SiC 和SiCN 陶瓷微结构. 研究结果表明, 所制备的陶瓷 微结构的尺寸和形状受模板的图案化尺寸和形状控制. 由于SiC 和 SiCN 非氧化 物陶瓷自身的优良性能将使得所制备的图案化SiC 和SiCN 陶瓷微结构在高温 高压等环境下具有非常广泛的应用前景. 关键词 微加工技术 软刻蚀 弹性模板 非氧化物陶瓷 图案化 随着科学技术的发展, 小型化或微型化结构器件(如流体纳米器件和微反应 [1] [2] [3,4] 器 微电子领域中的集成电路 芯片加工厂 等) 的重要性在微电子 光学 微分析 微机械和细胞生物学等领域得到越来越充分的体现. 相应地, 这些小型 结构器件的制备方法( 即微加工技术) 也成为世界关注的热点, 其中光刻技术 (photolithography)作为最成功的一种微加工技术一直主宰着整个半导体工业的发 [5] 展 . 但该技术不适合非平面小型器件的图案化, 很难产生三维结构, 且受镜头 材料和光掩模(photomask)材料透明度及光学衍射的限制, 使该技术在制备亚微 米尤其是纳米级器件上显得无能为力. 另外, 一些微加工技术是基于电子束 离 子束及原子束等的非光刻技术, 如 SXL (soft X-ray lithography) 技术 EBW (electron-beam writing)技术 FIBW (focused ion beam writing)技术及AL (atomic [6~9] lithography)技术等 , 但是这些技术的制备成本非常昂贵, 很大程度上限制了 收稿日期: 2005-06-01; 接受日期: 2005-09-22 * 国家自然科学基金(批准号: 韩国国家重点实验室项目(批准号: M 1040000006-04J0000- 06110)和国防科学技术大学博士创新基金(2001~2004 年)资助项目 ** E-mail: whlucky2002@ *** E-mail: dpkim@cnu.ac.kr SCIENCE IN CHINA Ser. E Technological Sciences 516 中国科学 E 辑 技术科学 第36 卷 其进一步发展. 因此, 科研人员开始寻求一些新的非传统的图案刻蚀技术. 20 世纪90 年代末 出现的软刻蚀技术(soft lithography)是最有发展前途的一种. 它是一系列刻蚀方 法的总称, 包括自组装单层膜(SAM