CN103715070B - 一种带胶磁控溅射厚膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种器件制作工艺，具体涉及一种带胶磁控溅射厚膜的方法。该方法包括依次进行的基片清洗、基片光刻、基片打底胶、周期性沉积厚膜和剥离步骤，所述周期性沉积厚膜指的是一个周期内进行高功率快速磁控溅射薄膜和低功率慢速沉积薄膜，在进行周期性沉积厚膜时通过交替控制磁控溅射的功率，获得带胶磁控溅射厚膜的基片。本发明改变了以往只采用同一功率磁控溅射厚膜的工艺，从而有效的解决了光刻胶因受热碳化或变形的问题，该方法可以有效高速便捷的获得高质量带胶磁控溅射厚膜的基片。解决电镀法环境污染严重和热蒸发沉积薄膜质量差的问题，实现宽工艺窗口的工艺技术，且该方法便捷快速，经济可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种器件制作工艺，具体涉及一种带胶磁控溅射厚膜的方法。
背景技术
磁控溅射既是半导体薄膜沉积的一种方法，也是半导体器件制备工艺中很重要的金属电极制备手段。
在SiC高压器件的制备中，SiC器件在封装前都要对电极进行加厚，以提高器件的电接触可靠性，同时改善器件的热导性能，常使用剥离工艺实现加厚电极图形转移，故需要带胶沉积厚金属膜层。常规的电极加厚工艺有热蒸发或电镀，电镀一方面这种电化学方法需要用到很多化学药液，对环境污染较严重，另一方面，电镀无法实现铝的电镀，而铝加厚电极又是SiC高压器件中很常用的；热蒸发由于沉积速度快无法监控，一方面厚度均匀性很难保证，同时薄膜的粘附性也不是很好，而且薄膜表面形貌也很粗糙。在SiC高压器件中，粗糙的电极相会极大的影响器件的性能，如击穿电压降低、反向电流增加等。另外粘附性差的电极也将使器件的可靠性大大降低，因此光滑均匀粘附性好的加厚电极是器件制备成功的基本保证。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种带胶磁控溅射厚膜的方法，解决电镀法环境污染严重和热蒸发沉积薄膜质量差的问题，实现宽工艺窗口的工艺技术，且该方法便捷快速，经济可靠。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种带胶磁控溅射厚膜的方法，所述方法包括依次进行的基片清洗、基片光刻、基片打底胶、周期性沉积厚膜和剥离步骤，所述周期性沉积厚膜指的是一个周期内进行高功率快速磁控溅射薄膜和低功率慢速沉积薄膜，其改进之处在于，在进行周期性沉积厚膜时通过交替控制磁控溅射的功率，获得带胶磁控溅射厚膜的基片。
进一步地，其中基片包括半导体材料和非半导体材料；所述半导体材料包括Si、SiC、GaN和GaAs，用于器件制备；所述非半导体材料包括陶瓷片、玻璃和金属片，用于微电机系统MEMS或生物芯片制备。
进一步地，所述基片光刻包括接触式光刻、分步投影光刻和电子束光刻。
进一步地，所述厚膜包括金属厚膜或非金属厚膜。
进一步地，所述磁控溅射包括直流溅射和脉冲溅射；制备金属厚膜采用直流溅射；制备非金属厚膜采用脉冲溅射。
进一步地，其中基片清洗包括有机沾污去除和无机沾污去除；基片光刻包括涂胶、前烘、曝光、后烘、显影和坚膜工艺步骤；基片打底胶包括底膜去除和底膜检查；周期性沉积厚膜包括高功率快速沉积和低功率慢速沉积工艺步骤；剥离包括厚膜剥离和残胶去除。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明改变了以往只采用同一功率磁控溅射厚膜的工艺，从而有效的解决了光刻胶因受热碳化或变形的问题，该方法可以有效高速便捷的获得高质量带胶磁控溅射厚膜的基片。
2、本发明规避了以往通过电镀方法制备厚金属膜带来的环境污染问题，以及解决了传统热蒸发厚膜的品质差的顽疾，该方法工艺窗口很宽，且经济易行。
附图说明
图1是本发明提供的实施例一的进行光刻后的基片结构示意图；
图2是本发明提供的实施例一的进行高功率快速磁控溅射薄膜的基片结构示意图；
图3是本发明提供的实施例一的进行低功率慢速磁控溅射薄膜的基片结构示意图；
图4是本发明提供的实施例一的进行周期性沉积厚膜的基片结构示意图；
图5是本发明提供的实施例一的进行剥离的基片结构示意图；
图6是本发明提供的实施例二的进行光刻后的基片结构示意图；
图7是本发明提供的实施例二的进行高功率快速磁控溅射薄膜的基片结构示意图；
图8是本发明提供的实施例二的进行低功率慢速磁控溅射薄膜的基片结构示意图；
图9是本发明提供的实施例二的进行周期性沉积厚膜的基片结构示意图；
图10是本发明提供的实施例二的进行剥离的基片结构示意图；
图11是本发明提供的带胶磁控溅射厚膜的方法的流程图；
其中：1-待沉积的基片（待刻蚀的SiC材料）；2-光刻胶；3-高功率薄膜层；4-低功率薄膜层；LOR-剥离胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供一种带胶磁控溅射厚膜的方法，应用在半导体的加工工艺中，其流程图如图11所示，该方法包括基片清洗、基片光刻、基片打底胶、周期性沉积厚膜（一个周期包括高功率快速磁控溅射薄膜、低功率慢速沉积薄膜）和剥离等步骤，关键的工艺改进是在沉积厚膜过程中增加了低功率慢速沉积薄膜。
其中基片清洗、基片光刻、基片打底胶、周期性沉积厚膜和剥离中，基片清洗包括有机沾污去除和无机沾污去除；基片光刻包括涂胶、前烘、曝光、后烘、显影和坚膜工艺步骤；基片打底胶包括底膜去除和底膜检查；周期性沉积厚膜包括高功率快速沉积和低功率慢速沉积工艺步骤；剥离包括厚膜剥离和残胶去除。
本发明改变了以往只采用同一功率磁控溅射厚膜的工艺，从而有效的解决了光刻胶因受热碳化或变形的问题，该方法可以有效高速便捷的获得高质量带胶磁控溅射厚膜的基片。
基片可以是半导体材料，如Si、SiC、GaN或GaAs等，用于器件制备；也可以是非半导体材料，如陶瓷片、玻璃或金属片等，用于MEMS或生物芯片制备。基片光刻方法刻蚀是接触式光刻、分步投影光刻和电子束光刻等，根据加工要求，选择不同光刻系统，获得所需的特征线宽。厚膜可以为金属厚膜或非金属厚膜，在目标器件中作为电极或钝化层等。磁控溅射方法包括直流溅射、脉冲溅射等方法，一般制备金属厚膜使用直流溅射，制备非金属厚膜使用脉冲溅射，可以快速便捷的获得高质量带胶磁控溅射厚膜基片。
实施例一
1）清洗基片（SiC材料）：
对待刻蚀的SiC材料1依次进行如下清洗步骤：
有机沾污去除：1#清洗液（氨水：双氧水：纯水=1:1:5），温度70°时间5分；无机沾污去除2#清洗液（盐酸：双氧水：纯水=1:1:5），温度70°时间5分；BOE清洗液（氢氟酸：氟化铵=1:20），常温，时间30秒；丙酮超声5分；异丙醇超声5分；DI水冲洗5分，烘干，待用。
2）基片光刻，工艺流程如下：
涂胶：气相涂增粘剂；旋涂LOR20B型号的剥离胶，转速3000转/min，厚度约2um，烘烤170°，时间为120s。旋涂光刻胶2，胶型为5214，厚度1.6um；前烘95摄氏度90秒；SUSS MA6型光刻机接触曝光7秒；3038显影液显影45s；110°，时间为60s坚膜，如图1所示。
3）基片打底胶：底膜去除：M4L等离子体去胶机打底胶，工艺参数如下：
氧气O2流量150sccm，RF溅射功率200W，打胶时间1分，底膜检查。
4）高功率快速磁控溅射薄膜：
FHR磁控溅射机台沉积Al，直流溅射，功率3000W，稀有气体氩Ar流量20sccm（标准毫升/分钟），沉积速率6.33nm/s。沉积时间30秒，得到高功率薄膜层3，如图2所示。
5）低功率慢速磁控溅射薄膜：
FHR磁控溅射机台沉积Al，直流溅射，功率200W，稀有气体氩Ar流量10sccm，沉积速率0.2nm/s。沉积时间3分，得到低功率薄膜层4，如图3所示。
6）周期性沉积厚膜：
重复步骤4和5各15次，如图4所示。
7）剥离：
厚膜剥离：样品放置于丙酮溶液中超声，约5分钟，金属剥离；残胶去除：再使用显影液3038对LOR进行去除。DI漂移，烘干，如图5所示。
实施例二
1）清洗基片（玻璃）：
对待刻蚀的SiC材料1依次进行如下清洗步骤：
丙酮超声5分；异丙醇超声5分；DI水冲洗5分，烘干，待用。
2）基片光刻，工艺流程如下：
涂胶：气相涂增粘剂；旋涂光刻胶2，胶型为4620，厚度7um；前烘100摄氏度180秒；SUSS MA6型光刻机接触曝光18秒；后烘95摄氏度20秒；3038显影液显影45s；110°，时间为120s坚膜，如图6所示。
3）基片打底胶：M4L等离子体去胶机打底胶，工艺参数如下：
氧气O2流量150sccm，RF功率200W，打胶时间2分，底膜检查。
4）高功率快速磁控溅射薄膜：
FHR磁控溅射机台沉积Al，直流溅射，功率2000W，Ar流量15sccm，沉积速率4nm/s。沉积时间40秒，得到高功率薄膜层3，如图7所示。
5）低功率慢速磁控溅射薄膜：
FHR磁控溅射机台沉积Al，直流溅射，功率0W，Ar流量30sccm，沉积速率0nm/s。沉积时间2分，得到低功率薄膜层4，如图8所示。
6）周期性沉积厚膜
重复步骤4和5各15次，如图9所示。
7）剥离：
厚膜剥离：样品放置于丙酮溶液中超声，约5分钟，金属剥离，异丙醇超声，约5分钟，残胶去除：DI漂移，烘干，如图10所示。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种带胶磁控溅射厚膜的方法，所述方法包括依次进行的基片清洗、基片光刻、基片打底胶、周期性沉积厚膜和剥离步骤，所述周期性沉积厚膜指的是一个周期内进行高功率快速磁控溅射薄膜和低功率慢速沉积薄膜，其特征在于，在进行周期性沉积厚膜时通过交替控制磁控溅射的功率，获得带胶磁控溅射厚膜的基片；
其中基片包括半导体材料和非半导体材料；所述半导体材料包括Si、SiC、GaN和GaAs，用于器件制备；所述非半导体材料包括陶瓷片、玻璃和金属片，用于微电机系统MEMS或生物芯片制备；
所述基片光刻包括接触式光刻、分步投影光刻和电子束光刻；
所述厚膜包括金属厚膜或非金属厚膜；
所述磁控溅射包括直流溅射和脉冲溅射；制备金属厚膜采用直流溅射；制备非金属厚膜采用脉冲溅射；
其中基片清洗包括有机沾污去除和无机沾污去除；基片光刻包括涂胶、前烘、曝光、后烘、显影和坚膜工艺步骤；基片打底胶包括底膜去除和底膜检查；周期性沉积厚膜包括高功率快速沉积和低功率慢速沉积工艺步骤；剥离包括厚膜剥离和残胶去除；
所述基片清洗包括：
1)清洗基片SiC材料：
对待刻蚀的SiC材料(1)依次进行如下清洗步骤：
有机沾污去除：1#清洗液：氨水：双氧水：纯水＝1:1:5，温度70℃时间5分；无机沾污去除2#清洗液：盐酸：双氧水：纯水＝1:1:5，温度70℃时间5分；BOE清洗液：氢氟酸：氟化铵＝1:20，常温，时间30秒；丙酮超声5分；异丙醇超声5分；去离子水冲洗5分，烘干，待用；
2)基片光刻，工艺流程如下：
涂胶：气相涂增粘剂；旋涂LOR20B型号的剥离胶，转速3000转/min，厚度约2μm，烘烤170℃，时间为120s；旋涂光刻胶(2)，胶型为5214，厚度1.6μm；前烘95℃90秒；SUSS MA6型光刻机接触曝光7秒；3038显影液显影45s；110℃，时间为60s坚膜；
3)基片打底胶包括：底膜去除：M4L等离子体去胶机打底胶，工艺参数如下：
氧气O2流量150sccm，RF溅射功率200W，打胶时间1分，底膜检查；
4)高功率快速磁控溅射薄膜包括：
FHR磁控溅射机台沉积Al，直流溅射，功率3000W，稀有气体氩Ar流量20sccm，sccm为标准毫升/分钟，沉积速率6.33nm/s；沉积时间30秒，得到高功率薄膜层(3)；
5)低功率慢速磁控溅射薄膜包括：
FHR磁控溅射机台沉积Al，直流溅射，功率200W，稀有气体氩Ar流量10sccm，沉积速率0.2nm/s；沉积时间3分，得到低功率薄膜层(4)；
6)周期性沉积厚膜包括：
重复步骤4)和5)各15次；
7)剥离包括：
厚膜剥离：样品放置于丙酮溶液中超声，放置时间为5分钟，金属剥离；残胶去除：再使用显影液3038对LOR进行去除；去离子水漂移，烘干。
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