CN115424950B - 检验金属薄膜应力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检验金属薄膜应力的方法，其特征在于，包括A：选择至少两种金属叠层结构的金属沉积层；B：准备与金属叠层结构数量相同的衬底，衬底上匀光刻胶；C：根据对应的金属叠层结构分别在衬底上沉积出对应的金属沉积层；D：在沉积完金属的衬底经过撕蓝膜工艺，撕掉蓝膜及与蓝膜粘合的金属沉积层，分离出与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底；E：将与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底之间相互对比，衬底上的残胶越多，则对应该衬底对应的金属沉积层应力越小。本发明的检验方法简单，能够便捷判断新电极结构应力的相对大小，并以其为依据对电极结构进行优化。

Description

检验金属薄膜应力的方法
技术领域
本发明属于针对不同沉积方法形成的金属薄膜应力比较技术，具体涉及一种检验金属薄膜应力的方法。
背景技术
在半导体制备金属电极的过程中采用蒸镀的方法制备不同的金属叠层结构，在镀膜过程中。金属薄膜与衬底，不同金属与不同金属在接触面都会产生晶格错配以及缺陷，这样就会产生不同的生长应力以及界面应力，并且随着材料的不同而不同。同时在沉积金属薄膜的过程中，金属和衬底温度升高，在镀膜结束时温度下降，由于不同的金属薄膜以及衬底热膨胀系数不同，叠在一起会产生不同大小的热应力，因此会导致金属薄膜与衬底之间产生不同大小的应力，这种应力导致金属薄膜发生弯曲进而会导致金属薄膜从衬底脱落导致金属电极失效，如附图1所示薄膜受压应力导致金属翘曲，附图2所示薄膜受拉应力导致金属翘曲。因此，新的电极结构设计需要通过判断薄膜应力来表征薄膜与沉积之间的附着力，不论是压应力还是压应力都会对薄膜的附着力产生影响，现有的测试薄膜应力的方法都需要专门的设备去测量，会增加一定的成本，因此本发明通过一种简便的方法来判断薄膜应力相对大小，为进一步设计优化金属的组合以及厚度降低薄膜应力提供参考依据。
现有的测试薄膜应力的设备原理如附图3所示，通过测量沉积薄膜前后θ角度的变化换算出应力大小。该方法需要额外购买相应的设备来测试，该设备为（名称型号kSA MOSUltrA ScAn），价格16万美金。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，设计了一种检验金属薄膜应力的方法，本发明的检验方法简单，能够便捷判断新电极结构应力的相对大小，并以其为依据对电极结构进行优化，节约大量设备成本。
本发明公开的技术方案如下：一种检验金属薄膜应力的方法，包括，
A：选择至少两种金属叠层结构的金属沉积层；
B：准备与金属叠层结构数量相同的衬底，衬底上匀光刻胶；
C：根据对应的金属叠层结构分别在衬底上沉积出对应的金属沉积层；
D：在沉积完金属的衬底经过撕蓝膜工艺，撕掉蓝膜及与蓝膜粘合的金属沉积层，分离出与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底；
E：将与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底之间相互对比，衬底上的残胶越多，则对应该衬底对应的金属沉积层应力越小。
在上述方案的基础上，作为优选，光刻胶的厚度为3-10 um。
在上述方案的基础上，作为优选，叠层结构A：
Ag(1000Å)/Ti(1000Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Au(8000Å)/Ti(1000Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)；
叠层结构B：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(500Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)。
在上述方案的基础上，作为优选，叠层结构C：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Ni(500Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)；
叠层结构D：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Ti(600Å)/Pt(600Å)/Ti(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)。
在上述方案的基础上，作为优选，衬底为蓝宝石或者硅片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的检验方法简单，能够便捷判断新电极结构应力的相对大小，并以其为依据对电极结构进行优化。
附图说明
图1是薄膜受压应力导致金属翘曲的示意图；
图2是薄膜受拉应力导致金属翘曲的示意图；
图3是现有的测试薄膜应力的设备原理图；
图4是叠层结构Å的残胶衬底示意图；
图5是叠层结构B的残胶衬底示意图；
图6是叠层结构C的残胶衬底示意图；
图7是叠层结构D的残胶衬底示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
一种检验金属薄膜应力的方法，包括，
A：选择至少两种金属叠层结构的金属沉积层；
B：准备与金属叠层结构数量相同的衬底，衬底上匀光刻胶；
C：根据对应的金属叠层结构分别在衬底上沉积出对应的金属沉积层；
D：在沉积完金属的衬底经过撕蓝膜工艺，撕掉蓝膜及与蓝膜粘合的金属沉积层，分离出与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底；
E：将与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底之间相互对比，衬底上的残胶越多，则对应该衬底对应的金属沉积层应力越小。
上述的金属薄膜也即金属沉积层应力的检验方法，用于检测沉积不同叠层结构的的金属薄膜的应力大小，通过对比不同的金属薄膜（电极结构）被撕掉后衬底上剩余的胶量就可以得到不同金属薄膜的应力相对大小，不需要得到每种金属薄膜确切的应力值，即可进行电极优化设计，减小薄膜应力。本测试方法适用于电子束沉积和溅射沉积获得金属结构，检测方法简单，成本低，无需购入高昂的设备进行检测。
其中，光刻胶的厚度为3-10 um。
更具体的，以两种金属叠层结构为例，
叠层结构A：
Ag(1000Å)/Ti(1000Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Au(8000Å)/Ti(1000Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)
叠层结构B:
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(500Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)
其中，叠层结构Å撕掉蓝膜后的衬底上残胶图如图4所示，叠层结构B撕掉蓝膜后的衬底上残胶图如图5所示，比较图4和图5，图4中残胶量明显远大于图5中残胶量，即可判断出叠层结构A形成的金属沉积层应力小，该结构应力更小更适合作为电极结构。叠层结构B不理想，Cr等较硬金属过多导致，因此可以采用降低硬质金属厚度和层数来降低薄膜应力。也可以其为参照进行沉积方法优化，具体如：
叠层结构C：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Ni(500Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)，减少Cr 的层数。
叠层结构D：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Ti(600Å)/Pt(600Å)/Ti(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)，
减少Cr的层数和厚度。
其中，叠层结构C撕掉蓝膜后的衬底上残胶图如图6所示，叠层结构D撕掉蓝膜后的衬底上残胶图如图7所示其中，比较图4、5、6、7，可看出，其中的叠层结构C对应的衬底残胶量少于沉积结构A，沉积结构C的优化方式不合适，而叠层结构D对应的残胶量与沉积结构A的残胶量相似，叠层结构D也可作为叠层结构A的替代，同时，该两种沉积结构均对金属的应力均较小。通过应力减小说明减少Cr等金属的用量和层数可以减少薄膜应力。因此，根据该方法我们可以通过优化电极的组成结构来验证新结构的应力是否满足我们的需求。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种检验金属薄膜应力的方法，其特征在于，包括，
A：选择至少两种金属叠层结构的金属沉积层；
B：准备与金属叠层结构数量相同的衬底，衬底上匀光刻胶；
C：根据对应的金属叠层结构分别在衬底上沉积出对应的金属沉积层；
D：在沉积完金属的衬底经过撕蓝膜工艺，撕掉蓝膜及与蓝膜粘合的金属沉积层，分离出与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底；
E：将与每个金属叠层结构相对应的带有残胶的衬底之间相互对比，衬底上的残胶越多，则对应该衬底对应的金属沉积层应力越小。
2.如权利要求1所述的检验金属薄膜应力的方法，其特征在于，光刻胶的厚度为3-10um。
3.如权利要求1所述的检验金属薄膜应力的方法，其特征在于，
叠层结构A：
Ag(1000Å)/Ti(1000Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Au(8000Å)/Ti(1000Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)；
叠层结构B：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(500Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)。
4.如权利要求1所述的检验金属薄膜应力的方法，其特征在于，
叠层结构C：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(500Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(1000Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Ni(500Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)；
叠层结构D：
Ag(1000Å)/Ni(600Å)/Ti(600Å)/Pt(600Å)/Ti(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(600Å)/Ni(600Å)/Cr(20Å)/Al(4000Å)/Cr(20Å)/Ni(600Å)/Pt(2000Å)/Ti(50Å)。
5.如权利要求1所述的检验金属薄膜应力的方法，其特征在于，衬底为蓝宝石或者硅片。
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