[发明专利]采用光刻胶剥离制备斜坡状边缘金属膜的工艺方法

说明书

技术领域

本发明采用光刻胶剥离制备斜坡状边缘金属膜的工艺方法，属于集成电路、微机电系统（MEMS）中多层薄膜制备等技术领域。

背景技术

微电子领域中，传统剥离工艺用于制备微米级薄膜时，涂敷的剥离胶层厚度极薄，薄膜图形的边缘呈现陡直台阶状，该方法使用简单，操作方便，图形转移简洁且成本低廉，适用性强，广泛应用于集成电路、微机械电子系统等领域，对于较难湿法腐蚀或干法刻蚀的薄膜、厚膜材料图形化起到了不可替代的作用。随着复合多层功能性金属膜器件的研究与开发，对微加工工艺的要求也越来越高，特别是多层金属膜结构边缘的结合强度对于整个产品性能与可靠性的影响也越发重要，而常规剥离工艺制备的图形边缘或陡直，或产生尖锐毛刺等不良结构，不利于和其他复合薄膜形成良好粘接与过渡。

为此，利用金属粒子的电子束流在穿过上窄下宽的镀膜窗口时，因上层胶的开口尺寸为微米量级，与粒子尺寸相近，导致衍射和散射效应产生，致使粒子能够以不同的角度和速率沉积，最终在薄膜边缘呈现一定坡度的斜坡状，而非陡直状，这种效果既提高薄膜与基板的连接面积，又减小了多层薄膜之间的应力，在斜坡上再次制备薄膜，可消除陡直状边缘所带来的应力集中，或多层图形断裂、不连续，提高多层薄膜的结合强度，减少薄膜边缘处开裂或分层脱落的可能性。尤其适用于后续沉积高质量薄膜，或要求良好的晶格匹配型薄膜，或超薄薄膜，该方法均具有突出的优势。目前，利用多层胶掩膜制备沉积薄膜边缘的斜坡状图形的方法尚未见相关报道。

相关沉积带有斜坡边缘的方法国外有报道，采用干法刻蚀工艺制备。首先圆片上镀膜，薄膜上涂敷光刻胶，通过曝光、烘焙等手段实现光刻胶图形边缘的斜坡状，并可实现斜坡角度的调整；然后调整干法刻蚀气体的工艺参数，满足胶与薄膜的刻蚀选择比为1:1的条件下，同时刻蚀胶与薄膜，才能实现镀膜结构边缘的斜坡状。当镀膜的薄膜种类改变时，工艺参数也随之调整。该方法对工艺方法要求较高，不同薄膜需要不同的刻蚀工艺参数，不能在多种薄膜之间通用，需要大量工艺摸索。

发明内容

本发明提出的是采用光刻胶剥离制备斜坡状边缘金属膜的工艺方法，旨在控制多层胶膜结构的开口形状及胶膜与基板间的高度，沉积时形成带有斜坡边缘的图形，从而提高该沉积薄膜与后续沉积薄膜的结合强度，避免陡直边缘所产生的应力集中、图形断裂、不连续等，满足多层金属膜结构制备要求。

本发明的技术解决方案：采用光刻胶剥离制备斜坡状边缘金属膜的工艺方法，至少包括采用多层光刻胶的胶膜结构作为镀膜的牺牲层材料，图形化后上层胶比下层胶要多伸出一段距离悬空，悬空高度即为下层胶的厚度，然后带胶镀膜，剥离成膜，具体步骤包括如下：

1）基板涂覆下层胶，固化；

2）继续涂覆上层胶，固化；

3）与基板原有图形对准，图形化，形成上窄下宽式镀膜窗口；

4）利用物理气相淀积、蒸发、溅射、电镀镀膜方式，基板上可淀积厚度小于1μm的薄膜结构；

5）剥离去掉胶牺牲层，留在基板上的镀膜图形带有斜坡状边缘。

本发明具有以下优点：1）由本发明方法制备的薄膜边缘斜坡状，薄膜上沿平缓顺滑地降至基板，其间高度不会有非连续性突变。在本方法制备的图形化薄膜上继续生长多层膜时，能够提高后续成膜的质量，且膜层边缘结合力好，避免断裂或剥离分层。2）本发明方法适用于后续沉积高质量薄膜，或要求良好的晶格匹配型薄膜，或超薄薄膜，具有突出的优势。3）采用本发明方法，结合光刻机的精确对准系统，实现薄膜与基板上原有图形的对准，以及每层薄膜结构的精确对准，确保精确、高质量的器件性能。4）薄膜边缘的斜坡坡度通过调整下层胶的厚度来控制，下层胶的厚度能够做到精确地可测可控，根据不同用途来制备不同形貌、不同坡度边缘的薄膜。5）本发明无需其他辅助的设备或工艺，多层胶掩蔽结构可重复使用，成本低廉，适合大规模批量生产。6）本发明适合于微电子、半导体化合物、微机电系统等领域，具有普遍适用性。

附图说明

图1是胶镀膜牺牲层薄膜沉积方法原理图。

图2-a是胶掩模层的制备流程中涂覆下层胶B的示意图。

图2-b是胶掩模层的制备流程中涂覆上层胶C的示意图。

图2-c是胶掩模层的制备流程中在一次光刻显影后，胶层剖面图形示意图。

图2-d是胶掩模层的制备流程中在上层胶C和基板A上淀积薄膜D示意图。图2-e是胶掩模层的制备流程中实现图形边缘为斜坡状示意图。

具体实施方式