CN112864798A - 一种vcsel芯片金属薄膜电极的制备方法 - Google Patents

一种vcsel芯片金属薄膜电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，涉及多晶合成技术领域。本发明的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，所述方法是利用涂胶机经过上胶、匀胶、烘烤先后在清洗干净的晶圆表面涂覆上LOR和正光刻胶，经过曝光将图形转移到正光刻胶上，再进行显影处理在正光刻胶下方的LOR上形成剥离凹槽，最后经过镀金属层、剥离步骤得到金属薄膜电极。本发明公开了一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，采用LOR+正光刻胶制作光阻，大大的改善了金属沉积后剥离金属的难度，能够在一定程度上保证做出的金属图形保真度好，电极环不变形。

Description

一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法
技术领域
本发明涉及多晶合成技术领域，尤其涉及一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法。
背景
金属电极制备是光电芯片制备的重要步骤，几乎所有的光电芯片都需要制备不同的金属电极，一种好的电极制备方法，能提高整个芯片制程的效率。而芯片电极通常使用黄光上胶光刻显影做光阻图形，然后交由薄膜工段沉积金属，最后通过剥离将不需要的金属薄膜剥离掉，留下金属电极。
现有电极制备方法为了方便金属后期剥离多余的金属薄膜，经常采用使用负胶(负光阻)做光刻图形。然而负胶由于其天然性能不及正胶，在光刻图形转移到薄膜金属电极图形失真相对正胶严重，且由于负胶倒角有限，在后期的剥离难度系数也较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于公开一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，采用LOR+正光刻胶制作光阻，大大的改善了金属沉积后剥离金属的难度，能够在一定程度上保证做出的金属图形保真度好，电极环不变形。
具体的，本发明的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，所述方法是利用涂胶机经过上胶、匀胶、烘烤先后在清洗干净的晶圆表面涂覆上LOR和正光刻胶，经过曝光将图形转移到正光刻胶上，再进行显影处理在正光刻胶下方的LOR上形成剥离凹槽，最后经过镀金属层、剥离步骤得到金属薄膜电极。
LOR为剥离工艺光刻胶，是一种对紫外光曝光不敏感的非光敏胶，但是其能够被显影液溶解，本发明利用该特性，采用LOR+正光敏胶的方式，先利用正光刻胶灵敏度高，形成图形稳定性好的优点，将图形转移到正光刻胶上，然后在进行显影的过程中，光刻胶在显影液中显影后，显影液能够继续溶解没有光刻胶遮挡的LOR，从而使得光刻胶上的图形进一步转移到LOR上，在LOR上形成剥离凹槽，从而克服了现有的光刻正胶曝光显影后形成类似直角形状，不易被抬离的问题，大大改善了金属沉寂后剥离金属的难度，能够轻松剥离干净多余金属，且能够保证做出的金属图形保真度好，电极环不变形。
进一步，所述剥离凹槽的深度为450-550nm。
进一步，所述显影步骤利用显影机进行显影，显影时间为2.8-3.2min。
通过对显影时间的控制能够进一步控制显影液溶解LOR的程度，即控制剥离凹槽的深度，如果时间太短会导致沉积在光刻胶侧壁和顶部的金属和电极环上的金属连接为一个整体，导致剥离步骤金属剥离时十分困难，达不到方便剥离的技术效果，如果时间太长，会导致光刻胶上的形状失真加剧，导致最后得到的电极环图形变形，电极变宽，电极边缘金属层特别薄。
进一步，所述制备方法具体为：
涂胶：在黄光通过涂胶机将将LOR旋涂在清洗干净的晶圆表面，于175-185℃温度下烘烤5min后，利用涂胶机将正光刻胶涂覆在LOR的表面，烘干后涂胶完成；
曝光：将光刻板置于正光刻胶上，使用光刻机在曝光能量为80mj/cm2条件下进行曝光，将图形转移到正光刻胶上；
显影：利用显影机旋涂显影液进行显影处理，控制显影时间，在LOR上形成剥离凹槽；
镀金属层：将显影完成后的晶圆，送入电子束蒸镀机进行电子束蒸镀金属，从内到外依次蒸镀上钛、铂、金金属层；
剥离：蒸镀结束后，将晶圆放入lift-off机台，利用有机溶剂清洗去除光刻胶和LOR，完成金属剥离。
进一步，所述涂胶步骤中，LOR匀胶转速为3000-4000r/min，时间为30s，正光刻胶的匀胶转速为1000-1100r/min，时间为30s。
进一步，所述显影步骤中，显影液旋涂转速为1000r/min。
进一步，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮。
本发明的有益效果：
本发明公开了一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，采用LOR+正光刻胶制作光阻，然后沉积金属电极，正胶的引入，使得金属电极保真形貌好，LOR的引入使得倒角控制容易，大大的改善了金属沉积后剥离金属的难度，能够在一定程度上保证做出的金属图形保真度好，电极环不变形。
附图说明
图1是本发明实施例一曝光后正光刻胶的俯视图；
图2是本发明实施例一显影后单个电极环的俯视图；
图3是本发明实施例一显影后单个电极环的主视图；
其中，晶圆1、LOR 2、正光刻胶3、电极环4、剥离凹槽5。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，利用涂胶机经过上胶、匀胶、烘烤先后在清洗干净的晶圆1表面涂覆上LOR 2和正光刻胶3，经过曝光将图形转移到正光刻胶3上，再进行显影处理在正光刻胶3下方的LOR 2上形成剥离凹槽，最后经过镀金属层、剥离步骤得到金属薄膜电极。具体如下：
实施例一
涂胶：在黄光通过涂胶机将将LOR 2旋涂在清洗干净的晶圆1表面，匀胶转速为3500r/min，时间为30s，于180℃温度下烘烤5min后，利用涂胶机在匀胶转速为1050r/min，时间为30s条件下将正光刻胶3涂覆在LOR 2的表面，于100℃温度下烘烤60s，涂胶完成；
曝光：将光刻板置于正光刻胶3上，使用光刻机在曝光能量为80mj/cm2条件下进行曝光，将图形转移到正光刻胶3上，如图1所示，圆环为想要沉积的电极环4；
显影：利用显影机以1000r/min的转速旋涂显影液进行显影处理，控制显影时间为3min，如图3所示，在正光刻胶3下方的LOR 2上形成剥离凹槽5，剥离凹槽5的深度为500nm；
镀金属层：将显影完成后的晶圆，送入电子束蒸镀机进行电子束蒸镀金属，从内到外依次蒸镀上400A的钛金属层、400A的铂金属层、2000A的金金属层；钛金属层作为连接层，使得金属和半导体形成良好的欧姆接触，铂金属层作为阻挡层，放置后续金属和半导体材料以及钛之间相互扩散，金金属层作为最外层，能够保护电极、防止氧化，方便后续做金属增厚。
剥离：蒸镀结束后，将晶圆放入lift-off机台，利用N-甲基吡咯烷酮清洗去除光刻胶和LOR 2，剥离除电极环以外多余金属薄膜，完成金属剥离。
实施例二
涂胶：在黄光通过涂胶机将将LOR旋涂在清洗干净的晶圆表面，匀胶转速为4000r/min，时间为30s，于185℃温度下烘烤5min后，利用涂胶机在匀胶转速为1100r/min，时间为30s条件下将正光刻胶涂覆在LOR的表面，于105℃温度下烘烤60s，涂胶完成；
曝光：将光刻板置于正光刻胶上，使用光刻机在曝光能量为80mj/cm2条件下进行曝光，将图形转移到正光刻胶上，如图1所示，圆环为想要沉积的电极环；
显影：利用显影机以1000r/min的转速旋涂显影液进行显影处理，控制显影时间为3.2min，在正光刻胶下方的LOR上形成剥离凹槽，剥离凹槽的深度为550nm；
镀金属层：将显影完成后的晶圆，送入电子束蒸镀机进行电子束蒸镀金属，从内到外依次蒸镀上380A的钛金属层、380A的铂金属层、1900A的金金属层；钛金属层作为连接层，使得金属和半导体形成良好的欧姆接触，铂金属层作为阻挡层，放置后续金属和半导体材料以及钛之间相互扩散，金金属层作为最外层，能够保护电极、防止氧化，方便后续做金属增厚。
剥离：蒸镀结束后，将晶圆放入lift-off机台，利用N-甲基吡咯烷酮清洗去除光刻胶和LOR，剥离除电极环以外多余金属薄膜，完成金属剥离。
实施例三
涂胶：在黄光通过涂胶机将将LOR旋涂在清洗干净的晶圆表面，匀胶转速为3000r/min，时间为30s，于175℃温度下烘烤5min后，利用涂胶机在匀胶转速为1000r/min，时间为30s条件下将正光刻胶涂覆在LOR的表面，于95℃温度下烘烤60s，涂胶完成；
曝光：将光刻板置于正光刻胶3上，使用光刻机在曝光能量为80mj/cm2条件下进行曝光，将图形转移到正光刻胶上，如图1所示，圆环为想要沉积的电极环；
显影：利用显影机以1000r/min的转速旋涂显影液进行显影处理，控制显影时间为2.8min，在正光刻胶下方的LOR上形成剥离凹槽，剥离凹槽的深度为450nm；
镀金属层：将显影完成后的晶圆，送入电子束蒸镀机进行电子束蒸镀金属，从内到外依次蒸镀上420A的钛金属层、420A的铂金属层、2100A的金金属层；钛金属层作为连接层，使得金属和半导体形成良好的欧姆接触，铂金属层作为阻挡层，放置后续金属和半导体材料以及钛之间相互扩散，金金属层作为最外层，能够保护电极、防止氧化，方便后续做金属增厚。
剥离：蒸镀结束后，将晶圆放入lift-off机台，利用N-甲基吡咯烷酮清洗去除光刻胶和LOR，剥离除电极环以外多余金属薄膜，完成金属剥离。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述方法是利用涂胶机经过上胶、匀胶、烘烤先后在清洗干净的晶圆表面涂覆上LOR和正光刻胶，经过曝光将图形转移到正光刻胶上，再进行显影处理在正光刻胶下方的LOR上形成剥离凹槽，最后经过镀金属层、剥离步骤得到金属薄膜电极。
2.根据权利要求1所述的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述剥离凹槽的深度为450-550nm。
3.根据权利要求2所述的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述显影步骤利用显影机进行显影处理，显影时间为2.8-3.2min。
4.根据权利要求3所述的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：
涂胶：在黄光通过涂胶机将将LOR旋涂在清洗干净的晶圆表面，于175-185℃温度下烘烤5min后，利用涂胶机将正光刻胶涂覆在LOR的表面，烘干后涂胶完成；
曝光：将光刻板置于正光刻胶上，使用光刻机在曝光能量为80mj/cm2条件下进行曝光，将图形转移到正光刻胶上；
显影：利用显影机旋涂显影液进行显影处理，控制显影时间，在LOR上形成剥离凹槽；
镀金属层：将显影完成后的晶圆，送入电子束蒸镀机进行电子束蒸镀金属，从内到外依次蒸镀上钛、铂、金金属层；
剥离：蒸镀结束后，将晶圆放入lift-off机台，利用有机溶剂清洗去除光刻胶和LOR，完成金属剥离。
5.根据权利要求4所述的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述涂胶步骤中，LOR匀胶转速为3000-4000r/min，时间为30s，正光刻胶的匀胶转速为1000-1100r/min，时间为30s。
6.根据权利要求5所述的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述显影步骤中，显影液旋涂转速为1000r/min。
7.根据权利要求6所述的一种VCSEL芯片金属薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或丙酮。
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