[发明专利]具有加强环的硅微通道板基体加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有加强环的硅微通道板基体加工方法，属于光电成像器件制造技术领域。

背景技术

MCP（微通道板，Microchannel Plates）具有高增益、低噪声、高分辨率、低功耗、长寿命及自饱和效应等优点，被广泛用在微光像管、高速光电倍增管、阴极射线管、摄像管、存储管以及电子、离子、紫外辐射和X-射线探测器等领域。与通常的MCP相比，Si-MCP具有很多优点，包括材料纯度高、衬底和打拿极材料可以任意选择、易于制作小孔径微通道阵列、MCP分辨率高、MCP整体性能提高以及与集成电路工艺之间具有更好的兼容性等。采用硅材料制作MCP，需要制作出表面平整、光滑的圆形分布硅微通道阵列，要求微通道通透、结构完整、通道内清洁无污染，具有大长径比。

1999年美国纳米科学公司的C. P. Beetz提出一种新的Si基MCP制备工艺，见Silicon Etching Process For Making Microchannel Plates. US Patent, 5997713[P], 1999-12-07，该工艺采用电化学和光电化学腐蚀方法制备大长径比微通道阵列，采用低压化学气相沉积(LPCVD)技术制备打拿极薄膜，所制造的MCP即为Si-MCP。然而，该方法在电化学腐蚀形成通道之后，通过研磨抛光、等离子体刻蚀或化学腐蚀完成背部减薄形成通透通道。其中的直接研磨抛光不仅速度过低，耗时太长，在研磨抛光过程中，会堵塞通道且难于清洗；而等离子体刻蚀设备昂贵、成本高，加工耗时长，刻蚀后表面不平整，也需要抛光处理，同样会堵塞通道，虽经反复清洗，微通道内仍然存在大量抛光污物，见图1所示；化学腐蚀其腐蚀停止时间不易控制，通道通透时会腐蚀通道内壁，破坏结构。该方法所制作的Si-MCP周边无加强环，也就是形成的微通道阵列周边没有实体边，机械强度差，极易破碎，不利于后续加工处理，特别是后续的装管。

发明内容

为了提高硅微通道板基体硅片背面减薄效率，确保在减薄过程中微通道不被破坏，在硅片正面、背面的抛光工艺中避免微通道的堵塞，所制作的硅微通道板基体具有加强环，我们提出一种具有加强环的硅微通道板基体加工方法。

本发明之方法采用电化学腐蚀方法制作微通道阵列，其特征在于：

在电化学腐蚀制作微通道阵列工序中，在硅片1背面同时附着遮光环带2，遮光环带2与微通道腐蚀起点阵列圆形区域3同心，见图2所示，遮光环带2的环内区域就是微通道腐蚀起点阵列圆形区域3，遮光环带2与接触面电极4之间的环带形区域为切圆腐蚀区域5，在腐蚀阵列微通道6的同时在切圆腐蚀区域5腐蚀不规则分布微通道7，见图3所示；

在通过硅片背面减薄使微通道通透的工序中，先采用干氧氧化工艺在微通道平滑内壁表面形成的SiO₂层，作为微通道内壁的保护层，再进行硅片1背面化学腐蚀减薄，直至全部的微通道通透，见图3所示；

在切圆形成硅微通道板基体加强环工序中，先去除切圆腐蚀区域5中的不规则分布微通道7内壁SiO₂层，再腐蚀该微通道，使之彼此连通，最终使硅片分布微通道阵列部分与硅片周边部分分离，完成切圆工序，在获得的圆片状硅微通道板基体8周围有一圈加强环9，见图4所示；

在硅微通道板基体正面、背面抛光工序中，先对圆片状硅微通道板基体8进行氧化，在阵列微通道6内壁表面形成SiO₂层，再在真空条件下将石蜡填充到阵列微通道6的硅片正面、背面端口10内，然后抛光硅片正面、背面，最后去除阵列微通道6内的抛光污物和石蜡，完成硅微通道板基体8正面、背面抛光。

本发明其技术效果在于，由于采用化学腐蚀减薄硅片背面，相比于直接研磨抛光效率提高，而化学腐蚀相对于等离子体刻蚀成本非常低，同时，由于先行采用氧化工艺在微通道平滑内壁形成SiO₂层，所以，不会因化学腐蚀直至微通道通透后破坏微通道。所获得的圆片状硅微通道板基体周围有一圈加强环，使得经后续工艺制作完成的Si-MCP机械强度提高，不易破碎，利于后续加工处理，特别是后续的装管。由于在硅片正面、背面抛光工序中采取填充石蜡的措施，并且易于清除，因此，消除了微通道堵塞现象，见图5所示。

附图说明