用于半导体衬底的表面处理的方法技术

本公开涉及用于半导体衬底的表面处理的方法。具体地，描述了一种用于将抗浸润涂层施加到半导体材料衬底的方法。所述方法包括向支撑体施加包括至少一个不饱和键和可选的至少一个杂原子的碳氢化合物溶液，用于获得在所述支撑体上的碳氢化合物层。所述方法还包括用酸对所述半导体材料衬底的至少一个表面进行处理。所述碳氢化合物层从所述支撑体转移到所述半导体材料衬底的表面。所述碳氢化合物层化学耦合到所述半导体材料衬底的表面。所述方法可以应用到具有喷嘴面板的集成喷墨打印头，其中喷嘴面板用作半导体材料衬底。

Method for surface treatment of semiconductor substrate

The invention relates to a method for surface treatment of a semiconductor substrate. In particular, a method for applying an anti wetting coating to a semiconductor material substrate is described. The method includes applying a hydrocarbon solution comprising at least one unsaturated bond and optionally at least one heteroatom to the support for obtaining a hydrocarbon layer on the support. The method also includes treating at least one surface of the semiconductor material substrate with an acid. The hydrocarbon layer is transferred from the support to the surface of the semiconductor material substrate. The hydrocarbon layer is chemically coupled to the surface of the semiconductor material substrate. The method can be applied to an integrated inkjet printhead having a nozzle panel, wherein the nozzle panel is used as a substrate for a semiconductor material.

【技术实现步骤摘要】
在先申请和交叉引用本申请要求对提交于2014年12月22日的意大利专利申请No.TO2014A001089的优先权，该申请的内容通过全文引用而以法律允许的最大范围引入本申请。
本专利技术涉及一种用于半导体材料衬底(特别是用于喷墨打印机的喷嘴面板)的表面处理的方法，更具体地，涉及一种用于施加化学上稳定且限于该喷嘴表面上的抗浸润涂层的方法。
技术介绍
在各种应用中，有必要在暴露于液体中的表面上施加拒水和/或拒油涂层。例如，在喷墨打印头的示例中，有必要在打印头喷嘴面板上施加抗浸润涂层(AWC)从而防止墨水在喷墨打印期间或者之后形成残留。事实上，在墨滴所排出的喷嘴的孔口周围的残留累积可能导致液滴方向的改变，由此导致打印图像质量的降级。抗浸润处理必须进一步仅被应用在喷嘴孔口的外侧从而防止打印解析度被影响并且当其置于与例如很多可能会在短期内破坏AWC的水基墨水的酸性或碱性溶液相接触时必须为化学上稳定的。对诸如硅、玻璃、或其他无机或有机衬底的表面的抗浸润处理可以通过利用层压、旋涂或者化学气相沉积(CVD)将抗浸润聚合物层进行沉积而获得。上述的处理可以带来良好的表面特性以及卓越的化学稳定性，但是经常不够稳固并且当被放置为与液体进行接触时可能遭受与衬底的剥离。这种现象是由于将沉积的层和衬底进行键合的物理类型的微弱相互作用力所致。这种物理相互作用力通常由于氢键或范德华力所致。进一步，沉积技术可能导致将抗浸润涂层同时施加到喷嘴的孔口之内，由此导致打印工艺的改变。可代替地，抗浸润处理可以通过借助于较之物理键合而言更强的化学键合的化学类型的涂层来获得。典型地，这种涂层利用诸如烷基硅烷或全氟烃基硅烷、氯硅烷或烷氧基硅烷的分子来获得。例如，在硅表面上，烷基硅烷形成通过Si-O-Si键化学地键合到硅表面的均匀的单层(具有范围从数埃到数百纳米的厚度)。上述的涂层不会遭受剥离并且允许通过对烷基尾的适当选择来获得所希望的表面属性。然而，这种类型的涂层已知为当暴露于液体环境中，例如在许多水基墨水的情况下，其不稳定。特别地，如果pH非中性，则Si-O-Si锚定键合在上面所有的液体环境中均不稳定。
技术实现思路
这里所描述的一个目的在于提供一种施加抗浸润涂层的方法，所述涂层免于已知的缺陷，特别地始终不会经受物理以及/或化学降级，包括当其被放置为与酸性或碱性水性溶液相接触时，并且将实现将所描述的抗浸润涂层施加到诸如喷墨打印机的喷嘴面板的限制区域。这里所描述的方法包括一种用于将抗浸润涂层施加到半导体材料衬底的方法。同时还描述了集成喷墨打印头。该集成喷墨打印头可以包括容纳有墨水腔室的半导体材料主体、入口通道、出口通道以及延伸在所述主体上方的喷嘴面板，其中所述喷嘴面板由覆盖有本文所描述的抗浸润涂层的半导体材料支撑体构成。在实施例中，一种用于向半导体材料衬底施加抗浸润涂层的方法包括以下步骤：向支撑体施加包括至少一个不饱和键以及可选的至少一个杂原子的碳氢化合物的溶液，用于获得在支撑体上的碳氢化合物层；用酸对半导体材料的衬底的至少一个表面进行处理；将所述碳氢化合物层从支撑体转移到半导体材料的衬底的至少一个表面；并且将碳氢化合物层化学耦合到半导体材料的衬底的至少一个表面，当被化学耦合时该碳氢化合物层形成抗浸润涂层。在实施例中，一种集成喷墨打印头包括：容纳墨水腔室的主体；入口通道；出口通道；以及在主体的至少一部分之上延伸的喷嘴面板，其中喷嘴面板具有包括覆盖有抗浸润涂层的半导体材料的表面，抗浸润涂层提供为具有倾斜且有序取向的碳氢化合物单层，碳氢化合物单层包括具有从具有八个到二十个碳原子的一个或多个烯烃和炔烃中选择的主链的不饱和碳氢化合物，该碳氢化合物单层键合到半导体材料，键被化学地固定到半导体材料，提供为稳定的Si-C键，抗浸润涂层限制于喷嘴面板而没有与出口通道或集成到主体的电气连接相干涉。附图说明下面将参照附图中的图示进行详细描述，其中：图1A-图1F为所描述的方法的一个实施例的示意性描述；图2A-图2C描述了半导体材料衬底和不饱和碳氢化合物之间发生的化学反应；图3A-图3H为所描述的方法的另一个实施例的示意性描述；并且图4示出了贯通着所描述的方法可以应用的喷墨打印头的横截面。具体实施方式接下来的描述包括一种用于将抗浸润涂层施加到半导体材料的衬底的方法，该方法包括以下步骤：向支撑体施加包括至少一个不饱和键以及可选的至少一个杂原子的碳氢化合物的溶液，用于获得碳氢化合物不饱和层；用酸对半导体材料衬底的至少一个表面进行处理；将所述碳氢化合物不饱和层从支撑体转移到半导体材料衬底的表面；并且将碳氢化合物不饱和层化学耦合到半导体材料衬底的表面。本方法基于被称为“硅氢化作用”的工艺，其包括使得不饱和碳氢化合物(例如，1-烯烃或1-炔烃)的分子与硅表面进行反应，暴露氢原子。特别地，通过所描述的方法可以创建碳氢化合物单层，该单层特征在于在单层中的碳原子和半导体衬底表面上的硅原子之间的强Si-C键。由此获得的单层为紧密包装的，具有在相对于衬底表面而倾斜且有序的定向上的碳氢化合物链。该单层防止了衬底的氧化并且对于酸性溶液和碱性溶液来说为稳定的。该单层为抗浸润单层。本方法进一步实现了以受限的方式来施加具有适当的化学稳定性的抗浸润单层。例如，在对喷墨打印头进行施加的示例中，与现有技术中已知的方法不同的是，所提出的方法实现了仅仅在喷嘴的孔口处的抗浸润层施加的受限性，而不会涉及通过其排出墨水的开口。进一步可以仅在半导体衬底的特定部分上施加作为涂层的抗浸润单层，而留下设计用于电气接触的定位的其他部分为原封不动。最终，本方法实现了利用辊-辊(roll-to-roll)技术进行批量制造的简单适应性。例如，半导体材料衬底为硅衬底并且可以呈现根据图案而布置的开口。特别地，半导体材料衬底可以是用于喷墨打印的喷嘴面板，如参照图4所描述的。碳氢化合物包括从包括烯烃和炔烃及其混合物的群组中选择出的至少一个不饱和键。特别地，碳氢化合物可以包含八个碳原子到二十个碳原子。例如，不饱和碳氢化合物可以从包括1-烯烃和1-炔烃及其各种混合物的群组中选择。在一些实施例中，在烯烃溶液或炔烃溶液或者包含烯烃和炔烃的溶液共混中的每个碳氢化合物为相同长度(相同数目的碳原子)。在烯烃溶液或炔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将抗浸润涂层施加到半导体材料的衬底的方法，包括以下步骤：向支撑体施加包括至少一个不饱和键以及可选的至少一个杂原子的碳氢化合物的溶液，用于获得在所述支撑体上的碳氢化合物层；用酸对所述半导体材料的所述衬底的至少一个表面进行处理；将所述碳氢化合物层从所述支撑体转移到所述半导体材料的所述衬底的所述至少一个表面；并且将所述碳氢化合物层化学耦合到所述半导体材料的所述衬底的所述至少一个表面以形成所述抗浸润涂层。

【技术特征摘要】
2014.12.22 IT TO2014A0010891.一种用于将抗浸润涂层施加到半导体材料的衬底的方法，包
括以下步骤：
向支撑体施加包括至少一个不饱和键以及可选的至少一个杂原
子的碳氢化合物的溶液，用于获得在所述支撑体上的碳氢化合物层；
用酸对所述半导体材料的所述衬底的至少一个表面进行处理；
将所述碳氢化合物层从所述支撑体转移到所述半导体材料的所
述衬底的所述至少一个表面；并且
将所述碳氢化合物层化学耦合到所述半导体材料的所述衬底的
所述至少一个表面以形成所述抗浸润涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳氢化合物从包括烯
烃和炔烃的群组中进行选择。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳氢化合物包括从8
个碳原子到20个碳原子。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳氢化合物从包括1-
烯烃、1-炔烃及其组合的群组中进行选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其中向所述支撑体施加所述碳
氢化合物的溶液包括将所述支撑体浸泡在所述碳氢化合物的所述溶
液中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑体为具有包括在
100kPa到5Gpa之间的杨氏模量的材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸从包括氢氟酸、氟
化铵及其混合物的群组中进行选择。
8.根据权利要求1所述的方法，其中转移所述碳氢化合物层包
括将所述支撑体放置为与所述半导体材料的所述衬底的所述至少一
个表面相接触。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑体为模具并且转
移所述碳氢化合物层是通过利用所述模具来执行的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料的所述
衬底为硅衬底。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料的所述
衬底具有布置为第一图案的第一开口。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述半导体材料的所述
衬底为用于喷墨打印的喷嘴面板。

【专利技术属性】
技术研发人员：V·迪帕尔玛，F·波罗，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT