CN106298626B - 一种用于微带电路的图形电镀方法 - Google Patents

一种用于微带电路的图形电镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于微带电路的图形电镀方法，属于微波毫米波薄膜混合集成电路技术领域。本发明将孤立导体图形较多的微带电路，由原来的基片正面图形电镀与背部接地面整体电镀相结合的方法改为双面图形电镀工艺，使切割道位置处的介质层暴露在外面，有效地减少了划切微带电路时膜层脱落现象的发生，提高了微带电路的划切质量和成品率，解决了使用现有工艺方法制作时切割道上电镀保护层的加载和释放两个过程对微带电路电镀功能层因应力影响而发生膜层起翘脱落的问题；本发明仅使阵列电路正反面导体图形区域得到功能层的电镀沉积，避免了阵列图形之外的切割道、工艺边等其它区域的金等贵金属涂覆，减少了电镀涂覆面积，节约了成本。

Description

一种用于微带电路的图形电镀方法
技术领域
本发明属于微波毫米波薄膜混合集成电路技术领域，具体涉及一种用于微带电路的图形电镀方法。
背景技术
图形电镀，又叫带胶电镀或光刻胶掩膜电镀，具备导体图形侧生长小、线条边缘陡直、图形分辨率高等优点，广泛应用于微带电路制作。现行的微带电路图形电镀方法，通常方法是先将正面电路用图形电镀方法，即在真空镀膜的基础上先用反版做出光刻胶掩膜，除所需要的图形暴露外，其余的全用光刻胶掩膜掩蔽，然后依靠光刻胶下面的金属种子层做图形的电连接进行电镀制备功能层和保护层，作为接地面的基片反面种子层也同时整体电镀功能层和保护层，然后去胶，刻蚀掉正面暴露出的金属种子层，再将正反面电路图形电镀保护层同时去除，至此完成微带电路的图形电镀制作。
因为电镀层本身有一定的应力，再加上背面整板电镀功能层和保护层，保护层的加载和释放两个过程对电镀功能层的应力带来重大影响，造成划切电路时尤其是沿基片背面切割道两侧时常存在电镀功能层起翘、脱落等现象的发生，给电路膜层附着力控制带来困难，同时也造成背面非图形区域功能层的电镀沉积。该方法不但影响薄膜电路的性能和成品率，而且造成了一定的贵金属浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于微带电路的图形电镀方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的推广效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于微带电路的图形电镀方法，按照如下步骤进行：
步骤1：将电路上的正面导体图形、切割道划切标记和正面对准标记作为第一信息层制作第一掩膜版，将电路上的反面导体图形和反面对准标记作为第二信息层制作第二掩膜版，并完成在基片正反面上金属种子层薄膜的制作；
步骤2：在基片正反面形成光刻胶掩膜套刻对准图形，具体包括：
步骤2.1：在基片的正反面上涂覆光刻胶；
步骤2.2：将正反面上涂覆有光刻胶的基片进行前烘；
步骤2.3：采用紫外线对第一掩膜版和第二掩膜版与基片正反面进行接触式曝光；
步骤2.4：曝光后使用显影液显影；
步骤2.5：显影后进行后烘；
步骤2.6：在基片上形成正反面套刻对准图形。
步骤3：在基片正反面套刻对准图形上电镀导体层和保护层；
步骤4：剥离光刻胶，将基片正反面未电镀加厚区域的金属种子层薄膜刻蚀干净；
步骤5：去除保护层，判断微带电路的正面电路图形是否包含薄膜电阻；
若：判断结果是正面电路图形包含薄膜电阻，则套刻薄膜电阻；
或判断结果是正面电路图形不包含薄膜电阻，则执行步骤6；
步骤6：完成微带电路图形电镀操作。
优选地，在步骤1中，其中，第一掩膜版和第二掩膜版的设计版图以选择相同类型的光刻胶在正反面导体图形处光刻后均暴露出金属种子层为满足设计要求。
优选地，在步骤1中，其中，正面金属种子层薄膜包括粘附层薄膜和导体层薄膜或包括电阻层薄膜、粘附层薄膜和导体层薄膜，反面金属种子层薄膜包括粘附层薄膜和导体层薄膜，正反面金属种子层薄膜的制备方式可为溅射方式或电子束蒸发。
优选地，电阻层薄膜选用厚度为30nm～50nm的TaN薄膜；粘附层薄膜选用厚度为30nm～50nm的包括TiW、Ti、NiCr在内的任意一种薄膜；导体层薄膜选用厚度为200nm～250nm的Au薄膜；正面金属种子层薄膜结构可为TiW/Au薄膜、或TaN/TiW/Au薄膜、或Ti/Au薄膜、或TaN/Ti/Au薄膜、或TaN/NiCr/Au薄膜、或NiCr/Au薄膜，反面金属种子层薄膜结构可为TiW/Au薄膜、或Ti/Au薄膜、或NiCr/Au薄膜，正反面金属种子层的结构可相同或不同。
优选地，在步骤1中，第一掩膜版上的相邻切割道划切标记的宽度小于实际划切切缝的宽度。
优选地，在步骤1中，基片选用纯度为99.6％-100％的氧化铝基片，或选用纯度为98％的氮化铝基片，或选用蓝宝石基片；基片包括含接地孔基片和无接地孔基片，其中，接地孔基片的通孔深径比范围为0.8～1；基片的形状为圆形或正方形，厚度在0.127mm-0.508mm范围内。
优选地，在步骤2.3中，曝光为同时曝光或分步曝光。
优选地，在步骤3中，电镀的导体层为金，厚度范围为3～5μm，电镀的保护层为铜或镍。
优选地，在步骤4中，具体包括
步骤4.1：将在基片正反面形成的图形化光刻胶区剥离干净；
步骤4.2：刻蚀溅射的正面导体层薄膜和反面导体层薄膜；
步骤4.3：刻蚀溅射的正面粘附层薄膜和反面粘附层薄膜。
本发明具有以下有益的技术效果：
1、通过第一掩膜版和第二掩膜版光刻形成精确的正反面光刻胶掩膜套刻对准图形，使得阵列的各个微带电路导体图形在正反面有序排列；再在基片正反面套刻对准图形上电镀导体层和保护层，然后剥离光刻胶，将基片正反面未电镀加厚区域的金属种子层薄膜刻蚀干净，完成上述操作使得正反面的切割道位置处的介质层均暴露在外面，并实现了高精度的正反面切割道对准。
2、将孤立导体图形较多的微带电路，由原来的基片正面图形电镀与背部接地面整体电镀相结合的方法改为双面图形电镀工艺，使切割道位置处的介质层暴露在外面，有效地减少了划切微带电路时膜层脱落现象的发生，提高了微带电路的划切质量和成品率，解决了使用现有工艺方法制作时切割道上电镀保护层的加载和释放两个过程对微带电路电镀功能层因应力影响而发生膜层起翘脱落的问题。
3、本发明仅使阵列电路正反面导体图形区域得到功能层的电镀沉积，避免了阵列图形之外的切割道、工艺边等其它区域的金等贵金属涂覆，减少了电镀涂覆面积，节约了成本。
4、本发明的微带电路双面导体图形电镀工艺，不影响正面电路图形上薄膜电阻套刻等其它后续操作。
附图说明
图1为本发明一种用于微带电路的图形电镀的方法的流程框图。
图2a为第一掩膜版的示意图。
图2b为第二掩膜版的示意图。
图3a为正反面沉积有金属种子层薄膜的基片结构示意图。
图3b为基片正反面图形套刻对准示意图。
图3c为在基片正反面套刻对准图形上电镀导体层和保护层的示意图。
图3d为剥离光刻胶并将基片正反面未电镀加厚区域的金属种子层刻蚀干净的示意图。
图3e去除保护层后的示意图。
其中，401-介质基片；402-正面粘附层薄膜；403-正面导体层薄膜；404-反面粘附层薄膜；405-反面导体层薄膜；406-图形化光刻胶区；407-电镀导体层；408-保护层；409-正面导体图形；410-切割道划切标记；411-正面对准标记；412-反面导体图形；413-反面对准标记。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
一种用于微带电路的图形电镀的方法(如图1所示)，按照如下步骤进行：
步骤101：将电路上的正面导体图形、切割道划切标记和正面对准标记作为第一信息层制作第一掩膜版，将电路上的反面导体图形和反面对准标记作为第二信息层制作第二掩膜版，并完成在基片正反面上金属种子层薄膜的制作。
具体为：将电路正面导体图形409、切割道划切标记410和正面对准标记411作为第一信息层制作第一掩膜版(如图2a所示)，将反面导体图形412和反面对准标记413作为第二信息层制作第二掩膜版(如图2b所示)。接下来提供一介质基片401(如图3a所示)。介质基片401选用为纯度99.6％-100％的氧化铝基片，厚度为0.254mm，单面抛光，粗糙度≤1μin。将介质基片401清洗干净后，在介质基片401的正面依次溅射正面粘附层薄膜402和正面导体层薄膜403，在介质基片401的反面依次溅射反面粘附层薄膜404和反面导体层薄膜405，其中，正面粘附层薄膜402和反面粘附层薄膜404均为30nm的TiW薄膜，正面导体层薄膜403和反面导体层薄膜405均为200nm的Au薄膜。
步骤102：通过在基片正反面上涂覆光刻胶、前烘、曝光、显影、后烘，形成正反面光刻胶掩膜套刻对准图形。
具体为：在介质基片401的正面导体层薄膜403上旋转涂布一层BP-218型光刻胶，匀胶转速3000rpm，匀胶时间为30s，然后在90℃恒温干燥箱中前烘10min；然后在反面导体层薄膜405上旋转涂布一层BP-218型光刻胶，匀胶转速3000rpm，匀胶时间为30s，然后在90℃恒温干燥箱中前烘10min。采用紫外线进行同时曝光或分步曝光，同时曝光时是将第一掩膜版的膜面朝下，第二掩膜版的膜面朝上，并同时与基片的正反面光刻胶膜面接触曝光；分步曝光时将第一掩膜版和第二掩膜版的膜面都朝下，依次与基片的正反面光刻胶膜面接触曝光；将正面对准标记411和反面对准标记413对准，曝光光强6mW/cm2，曝光时间15s；曝光完后使用显影液显影，室温下显影20s，经过去离子水漂洗15s后，用氮气吹干，再在120℃恒温干燥箱中后烘20分钟。经过涂覆光刻胶、前烘、曝光、显影和后烘一系列步骤，就在该介质基片401的正面导体层薄膜403和反面导体层薄膜405的表面上得到图形化光刻胶区406，形成正反面套刻对准图形，如图3b所示。
步骤103：在基片正反面套刻对准图形上电镀导体层和保护层。
具体为：在基片正反面套刻对准图形上电镀的导体层为金薄膜，保护层为镍薄膜。将正反面形成图形化光刻胶区406的介质基片401浸入25℃除油剂中处理60s，用去离子水快速冲洗30s，接着放入盐酸中微蚀60s，用去离子水快速冲洗30s；然后接通电源，将电流密度设置为6mA/cm2，预镀导体层10s；再将电流密度和电镀时间分别设置为4mA/cm2和15min，制备电镀导体层407，使其厚度为3μm；电镀导体层后，再接着电镀保护层408，使其厚度为1μm。依次经过除油、酸洗、挂镀方式电镀金、电镀镍一系列步骤，则在该介质基片401正反面形成的图形化光刻胶区406的之外区域实现了电镀导体层407和保护层408的制作，如图3c所示。
步骤104：剥离光刻胶，将基片正反面未电镀加厚区域的金属种子层薄膜刻蚀干净。
使用丙酮在室温下清洗30s，将该介质基片401正反面形成的图形化光刻胶区406剥离干净。然后用碘-碘化钾溶液刻蚀溅射的正面导体层薄膜403和反面导体层薄膜405，刻蚀干净后，再使用双氧水在室温下完成正面粘附层薄膜402和反面粘附层薄膜404的刻蚀，如图3d所示。
步骤105：去除所述保护层，完成正面电路图形其它操作。
最后使用三氯化铁溶液将介质基片401正反面的保护层408刻蚀干净，正面电路图形不含薄膜电阻，则就完成了在介质基片401上微带电路的图形电镀制作，如图3e所示。
若正面电路图形含薄膜电阻，则还需套刻薄膜电阻。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：按照如下步骤进行：
步骤1：将电路上的正面导体图形、切割道划切标记和正面对准标记作为第一信息层制作第一掩膜版，将电路上的反面导体图形和反面对准标记作为第二信息层制作第二掩膜版，并完成在基片的正反面上金属种子层薄膜的制作；
步骤2：在基片的正反面形成光刻胶掩膜套刻对准图形，具体包括：
步骤2.1：在基片的正反面上涂覆光刻胶；
步骤2.2：将正反面上涂覆有光刻胶的基片进行前烘；
步骤2.3：采用紫外线对第一掩膜版和第二掩膜版与基片的正反面进行接触式曝光；
步骤2.4：曝光后使用显影液显影；
步骤2.5：显影后进行后烘；
步骤2.6：在基片的正反面形成光刻胶掩膜套刻对准图形；
步骤3：在基片正反面套刻对准图形上电镀导体层和保护层；
步骤4：剥离光刻胶，将基片正反面未电镀加厚区域的金属种子层薄膜刻蚀干净；
步骤5：去除保护层，判断微带电路的正面电路图形是否包含薄膜电阻；
若：判断结果是正面电路图形包含薄膜电阻，则套刻薄膜电阻；
或判断结果是正面电路图形不包含薄膜电阻，则执行步骤6；
步骤6：完成微带电路图形电镀操作。
2.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤1中，其中，第一掩膜版和第二掩膜版的设计版图以选择相同类型的光刻胶在正反面导体图形处光刻后均露出金属种子层为满足设计要求。
3.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤1中，其中，正面金属种子层薄膜包括粘附层薄膜和导体层薄膜或包括电阻层薄膜、粘附层薄膜和导体层薄膜，反面金属种子层薄膜包括粘附层薄膜和导体层薄膜，正反面金属种子层薄膜的制备方式为溅射方式或电子束蒸发方式。
4.根据权利要求3所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：电阻层薄膜选用厚度为30nm～50nm的TaN薄膜；粘附层薄膜选用厚度为30nm～50nm的包括TiW、Ti、NiCr在内的任意一种薄膜；导体层薄膜选用厚度为200nm～250nm的Au薄膜。
5.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤1中，第一掩膜版上的相邻切割道划切标记的宽度小于实际划切切缝的宽度。
6.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤1中，基片选用纯度为99.6％-100％的氧化铝基片，或选用纯度为98％的氮化铝基片，或选用蓝宝石基片；基片包括含接地孔基片和无接地孔基片，其中，接地孔基片的通孔深径比范围为0.8～1；基片的形状为圆形或正方形，厚度在0.127mm-0.508mm范围内。
7.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤2.3中，曝光为同时曝光或分步曝光。
8.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤3中，电镀的导体层为金，厚度范围为3～5μm，电镀的保护层为铜或镍。
9.根据权利要求1所述的用于微带电路的图形电镀方法，其特征在于：在步骤4中，具体包括：
步骤4.1：将在基片正反面形成的图形化光刻胶区剥离干净；
步骤4.2：刻蚀溅射的正面导体层薄膜和反面导体层薄膜；
步骤4.3：刻蚀溅射的正面粘附层薄膜和反面粘附层薄膜。
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