CN103594772A - 一种图形化氧化物介质薄膜的方法 - Google Patents

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李玲霞
许丹
于仕辉
董和磊
金雨馨
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Abstract

本发明公开了一种图形化氧化物介质薄膜的方法，（1）清洗基片及光刻显影；（2）将附有图形化的光刻胶基片用氮气吹干并放入磁控溅射仪的真空室中；（3）当磁控溅射的真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的直流电源，通入工作气体，进行金电极溅射；（4）步骤（3）停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的电极；（5）重复步骤（1）的光刻、显影，将图形化的电极放入真空室中，当真空度<9×10-6Pa时，开启射频源，通入工作气体，进行介质膜溅射；（6）步骤（5）停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的介质膜。本方法介电性能优良，具有良好的应用前景。

Description

一种图形化氧化物介质薄膜的方法
技术领域
本发明涉及电子信息材料与元器件领域，特别涉及一种用于微波调谐元器件的铋基介质薄膜的图形化方法。
背景技术
随着微波通信系统的快速发展，人们对微波器件，尤其是微波调谐器件提出了更高的要求。具有快响应速度、小尺寸、宽频带、高灵敏度及低工作电压的微波调谐器件是目前和下一代通信系统必不可少的的组成部分。这些要求给目前的电子材料与元器件带来了巨大的挑战。
微波介电可调材料在微波可调元器件上有着广泛的应用，例如：相控阵天线上的移相器、谐振器和滤波器等。近几年来，铋基结构材料因具有优良的介电调谐性能，适中的介电常数，极低的介电损耗等受到了广泛的关注，这些特点使其在微波领域具有很好的应用前景。但是在器件的加工过程中发现，这类薄膜材料的图形化非常困难。
介质薄膜的图形化一般包括干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀的设备昂贵且工艺复杂，湿法刻蚀工艺简单，操作简便，但刻蚀速率对影响因素特别敏感，极易造成在同向上刻蚀速率的不相同，得到的介质薄膜的图形化精度不高。
因此，开发一种新的铋基结构薄膜图形化方法已成为当前压控微波材料与器件领域的迫切需求。
发明内容
本发明提供了一种图形化氧化物介质薄膜的方法，本发明降低了工艺的复杂度，且提高了图形化介质薄膜的精度，详见下文描述：
一种图形化氧化物介质薄膜的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）清洗基片及光刻显影；
（2）将附有图形化的光刻胶基片用氮气吹干并放入磁控溅射仪的真空室中；
（3）当磁控溅射的真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的直流电源，通入工作气体，进行金电极溅射；
（4）步骤（3）停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的电极；
（5）重复步骤（1）的光刻、显影步骤，将图形化的电极放入真空室中，当真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的射频源，通入工作气体，进行介质膜溅射；
（6）步骤（5）停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的介质膜。
所述清洗基片及光刻显影的操作具体为：
(a)将基片放入丙酮中超声清洗一定时间，用去离子水冲洗后烘干；
(b)将烘干后的基片放入酒精中清洗一定时间，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
(c)将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um-4um，烘干后使用掩膜版做曝光处理；
(d)使用显影液将光刻胶的图形显影出来；
其中，光刻胶的图形与掩膜版的图形相适应。
在步骤（d）之后，所述方法还包括：采用台阶仪对光刻胶的图形进行检测，用于保证光刻胶显影充分。
步骤（1）中的所述基片为：硅片、导电玻璃或氧化铝衬底。
本发明提供的技术方案的有益效果是：通过本方法得到的图形化的铋基介质膜，图形精度高，厚度为100nm-200nm，且在高温退火后，器件具有良好的调谐性能和介电性能。本发明提供的介质膜图形化方法，流程简单、介电性能优良，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为一种图形化氧化物介质薄膜的方法的流程图；
图2为现有技术提供的图形化氧化物介质膜的效果图；
图3为本方法提供的图形化氧化物介质膜的效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了降低工艺的复杂度，且提高图形化介质薄膜的精度，本发明实施例提供了一种图形化氧化物介质薄膜的方法，参见图1，本发明以图形化的光刻胶作为牺牲层，采用在有机溶剂中剥离的方法使铋基薄膜图形化，详见下文描述：
101：清洗基片及光刻显影；
(a)将基片放入丙酮中超声清洗一定时间，用去离子水冲洗后烘干；
其中，基片可以为硅片、导电玻璃、氧化铝衬底等。本发明实施例中的基片以硅片为例进行说明，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
(b)将烘干后的基片放入酒精中清洗一定时间，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
(c)将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um-4um，烘干后使用掩膜版做曝光处理；
(d)使用显影液将光刻胶的图形显影出来。
其中，光刻胶的图形与掩膜版的图形相适应。
102：将附有图形化的光刻胶基片用氮气吹干并放入磁控溅射仪的真空室中；
103：当磁控溅射的真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的直流电源，通入工作气体，进行金电极溅射；
实际应用中根据磁控溅射仪的速率确定金电极溅射的时间，本发明实施例以金电极溅射10分钟为例进行说明，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
104：步骤103停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的电极；
105：重复步骤101的光刻、显影步骤（即步骤（c）和步骤（d）），将图形化的电极放入真空室中，当真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的射频源，通入工作气体，进行介质膜溅射；
本发明实施例中的介质膜以铋基膜为例进行说明，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
实际应用中根据磁控溅射仪的速率确定介质模溅射的时间，本发明实施例以铋基膜溅射30分钟为例进行说明，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。
106：步骤105停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的介质膜。
下面通过具体实例对本方法进一步说明，实例中所用的丙酮及酒精料均为市售分析纯原料。溅射用的Au靶材是纯度为99.99%的金属靶材，溅射用介质靶材为采用传统固相反应法合成的具有立方焦绿石相的纯相铋基调谐材料，其相对密度大于96%。具体实施方案如下：
1.清洗基片及光刻显影；
(a)将基片放入丙酮中超声清洗20分钟，用去离子水冲洗后烘干；
(b)将烘干后的基片放入酒精中清洗20分钟，用去离子水冲洗后用氮气干燥；
(c)将光刻胶旋涂在基片上，前烘后使用掩膜版做曝光处理；
(d)使用显影液将电极图形显影出来；
(e)使用台阶仪进行检测，保证光刻胶显影完全。
2.将显影后的基片放入磁控溅射仪的真空室中，在相应的直流靶上装置Au靶材；
3.当磁控溅射的本底真空度<9.0×10-6Pa，开启直流电源，进行金属电极的溅射沉积；
4.步骤3停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的金属电极；
5.重复光刻、显影步骤，将沉积有Au电极的基片放入真空室中，当真空度<9×10-6Pa时，开启射频源，通入工作气体，进行介质膜溅射；
6.步骤5停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行超声剥离，剥离后得到图形化的介质膜。
通过台阶仪对介质薄膜的成型情况进行检测，参见图2，参见图3，黑色背景为衬底，正方形框为介质膜，十字形标记为对准图形，剩下图形为电极。通过图2和图3的检测结果可以看出，通过本方法得到的图形化介质膜成型较好，边缘形状完整且精度较高，可以用于图形化器件的制作。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种图形化氧化物介质薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）清洗基片及光刻显影；
（2）将附有图形化的光刻胶基片用氮气吹干并放入磁控溅射仪的真空室中；
（3）当磁控溅射的真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的直流电源，通入工作气体，进行金电极溅射；
（4）步骤（3）停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的电极；
（5）重复步骤（1）的光刻、显影步骤，将图形化的电极放入真空室中，当真空度<9×10-6Pa时，开启磁控溅射仪的射频源，通入工作气体，进行介质膜溅射；
（6）步骤（5）停止后，取出基片，在丙酮或酒精中对基片进行剥离，剥离后得到图形化的介质膜。
2.根据权利要求1所述的一种图形化氧化物介质薄膜的方法，其特征在于，所述清洗基片及光刻显影的操作具体为：
(a)将基片放入丙酮中超声清洗一定时间，用去离子水冲洗后烘干；
(b)将烘干后的基片放入酒精中清洗一定时间，用去离子水冲洗后用氮气吹干；
(c)将光刻胶旋涂在基片上，厚度1um-4um，烘干后使用掩膜版做曝光处理；
(d)使用显影液将光刻胶的图形显影出来；
其中，光刻胶的图形与掩膜版的图形相适应。
3.根据权利要求2所述的一种图形化氧化物介质薄膜的方法，其特征在于，在步骤（d）之后，所述方法还包括：采用台阶仪对光刻胶的图形进行检测，用于保证光刻胶显影充分。
4.根据权利要求1所述的一种图形化氧化物介质薄膜的方法，其特征在于，步骤（1）中的所述基片为：硅片、导电玻璃或氧化铝衬底。
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