CN101566799B - 一种制备镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于半导体器件制造的蒸发掩模漏版的制备方法。其工艺步骤如下：1、在双面抛光的硅片衬底上形成聚酰亚胺薄膜层；2、在聚酰亚胺薄膜层上形成光刻胶图形；3、在聚酰亚胺和光刻胶图形层上蒸发金属层；4、剥离形成金属阻挡层；5、在卡具保护下从背面对硅衬底进行腐蚀形成镂空的聚酰亚胺自支撑膜；6、在金属阻挡层的掩蔽下从正面进行反应离子刻蚀形成聚酰亚胺掩模图形；7、去除金属阻挡层，完成聚酰亚胺掩模漏版的制作。利用聚酰亚胺材料制作漏版，工艺难度小，图形尺寸精度高，制造成本低，适合于有机半导体器件制备领域的大面积图形化过程。
Description
技术领域
本发明属于半导体学中的微细加工领域，涉及一种用于半导体器件制备的蒸发掩模版的制备技术，特别是一种制备镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的方法。
背景技术
半导体器件制备中不可避免地要对各个功能材料层进行图形化。在传统硅工艺中常采用光刻的方法来进行图形定义。但在有机半导体器件制备中，由于有机材料对光刻胶以及显影液的敏感性，使得光刻定义图形的方法受到了极大的限制。因此采用掩模漏版(shadow mask)进行图形化获得了广泛地使用。目前使用最为广泛的是金属漏版，用金属材料制作掩模漏版时所使用的金属基片厚度较大，约数十乃至数百微米，这样要刻穿金属基片就不可避免的有较大的侧向腐蚀，给制作高精度、高分辨率的金属漏版带来不可逾越的障碍，漏版图形难以保证精确的尺寸和整齐的边缘。另外，金属漏版制作时间周期长，价格昂贵，并不适合于研究生产。因此，有必要开发新的漏版材料和制备工艺，以获得高精度，高整齐度和低成本的制造。
发明内容
针对上述现有漏版技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的制备方法。本发明方法工艺简单，成本低廉，十分适合于半导体器件制备中材料的图形化，尤其是有机半导体器件的制备图形化。
为达到上述目的，本发明提供了一种镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的制备方法，具体包括：
步骤1、在双面抛光的硅片衬底上形成聚酰亚胺薄膜层；
步骤2、在聚酰亚胺薄膜层上形成光刻胶图形；
步骤3、在聚酰亚胺和光刻胶图形层上蒸发金属层；
步骤4、去除光刻胶，形成金属阻挡层；
步骤5、在卡具的保护下，在氢氟酸刻蚀液中从背面对硅衬底进行刻蚀，形成镂空的聚酰亚胺自支撑膜；
步骤6、在金属阻挡层的掩蔽下，从正面进行反应离子刻蚀形成聚酰亚胺掩模图形；
步骤7、去除金属阻挡层，完成聚酰亚胺漏版的制作。
进一步，所述步骤1中聚酰亚胺膜层的形成是通过旋涂聚酰亚胺前驱液获得的；所述膜的厚度由旋转速度和溶液浓度决定。
进一步，所述步骤2中光刻胶图形的形成是通过光学曝光系统曝光、显影获得的。
进一步，所述步骤3中金属层的形成采用方向性好的热蒸发法或电子束蒸发法获得。
进一步，所述金属为金、或为镉、或为铝或为它们的组合。
进一步，所述步骤4中金属阻挡层的形成是通过丙酮去胶剥离形成。
进一步，所述步骤5中镂空的聚酰亚胺自支撑膜的形成是在卡具的保护下，用氢氟酸刻蚀液从背面对硅衬底进行各向同性刻蚀形成的。
进一步，所述步骤7中用于去金属阻挡层的去除液为去金液、或为去铬液或为去铝液。
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明的特点在于使用镂空的聚酰亚胺自支撑膜制备掩模漏版，工艺成本低，与传统硅工艺完全兼容，用于制作漏版的聚酰亚胺膜层厚度仅为几个微米，侧向刻蚀微小，形成的图形尺寸精确、边缘整齐，十分适合于半导体器件制备中的图形化，尤其适合于有机半导体器件制备中有机材料的大面积图形化。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图；
图2(a)到图2(g)是与图1对应的工艺流程示意图；
图3是所制备的聚酰亚胺漏版的使用示意图。
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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的制备一种镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：在双面抛光的硅片衬底1上形成聚酰亚胺薄膜层2；
在本步骤中，使用高电阻率，晶向(100)的双抛硅片作为衬底。聚酰亚胺膜层的形成是通过旋涂聚酰亚胺前驱液等低成本溶液处理方法获得的。膜的厚度通过旋转速度和溶液浓度来调节。旋涂后要对其进行两步烘烤：第一步，120℃预烘以助于溶剂的挥发；第二步，氮气气氛下250℃-300℃烘烤处理以使聚酰亚胺前驱体亚胺化形成性能稳定的聚酰亚胺膜。本发明中最终形成的聚酰亚胺膜厚为4μm。
步骤102：在聚酰亚胺薄膜层2上形成光刻胶图形3；
在本步骤中，光刻胶图形的形成是通过光学曝光系统曝光、显影获得的。具体条件：旋涂9918光刻胶，转速4000转/分钟，时间1min；热板烘烤85℃，4min 30s；佳能光刻机曝光13s，显影60min，去离子水中定影，气枪吹干即可。
步骤103：在聚酰亚胺层2和光刻胶图形层3上蒸发金属层4、5；
在本步骤中，金属层的形成采用方向性好的热蒸发法或电子束蒸发法获得。选择的金属要求在后续刻蚀时能够起到阻挡作用。本发明中选择的金属为Cr(100nm)/Au(100nm)的组合。使用这样的组合是因为金层具有良好的抗刻蚀性和抗氧化性，铬层的去除又比金层的去除相对更容易些。
步骤104：剥离光刻胶层3和金属层5，形成金属阻挡层4；
在本步骤中，金属阻挡层的形成是通过丙酮去胶剥离形成。
步骤105：在卡具6的保护下，从背面对硅衬底1进行各向同性刻蚀形成镂空的聚酰亚胺自支撑膜；
在本步骤中，镂空的聚酰亚胺自支撑膜的形成是在卡具的保护下，使用氢氟酸刻蚀液从背面对硅衬底进行各向同性刻蚀形成的。卡具要求具有良好的包覆性，防止非刻蚀硅与刻蚀液的接触。其中氢氟酸刻蚀液配比为HF(50％)∶HNO3∶CH3COOH＝12∶1∶2。
步骤106：在金属阻挡层4的掩蔽下，从正面进行反应离子刻蚀形成聚酰亚胺掩模图形：
在本步骤中，ICP-98A型高密度等离子体刻蚀的具体条件为：刻蚀气体：O2，气体流量：180sccm，刻蚀功率：200/400w，刻蚀时间：11min。控制刻蚀条件可以提高刻蚀图形的精度和边缘整齐度。
步骤107：去除金属阻挡层4，完成聚酰亚胺漏版的制作。
在本步骤中，用于去金属阻挡层的去除液不能与聚酰亚胺膜发生任何反应。本发明中使用的去金液(碘(Iodine)/碘化钾(Potassium Iodide)水溶液)和去铬液(70％高氯酸104mL、硝酸铈铵400g、1760mL水)均不会与亚胺化的聚酰亚胺发生任何反应。
图2(a)至图2(g)是图1的工艺流程图，具体包括以下步骤：
如图2(a)所示，在双面抛光的硅片衬底上形成4μm厚的聚酰亚胺薄膜层；
如图2(b)所示，在聚酰亚胺薄膜层上通过光刻形成光刻胶图形；
如图2(c)所示，在聚酰亚胺和光刻胶图形层上通过电子束蒸发Cr/Au(100/100nm)金属层；
如图2(d)所示，丙酮浸泡，剥离，形成金属阻挡层；
如图2(e)所示，在卡具的保护下，从背面对硅衬底进行刻蚀形成镂空的聚酰亚胺自支撑膜；
如图2(f)所示，在金属阻挡层的掩蔽下，从正面进行反应离子刻蚀形成聚酰亚胺掩模图形；
如图2(g)所示，分别浸泡去金液和去铬液，去除金属阻挡层，完成聚酰亚胺漏版的制作。
如图3所示，是所制备的聚酰亚胺漏版的使用示意图。将制作好的蒸发掩模漏版302聚酰亚胺一面与要沉积材料的衬底301相接触，进行蒸发沉积金属303和305，沉积结束后将漏版302与衬底301分离，则在衬底上形成要沉积的金属图形，达到了一步同时完成材料沉积和图形化的目的。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所公开的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1. 一种制备镂空的聚酰亚胺蒸发掩模漏版的方法，其特征在于，包括：
步骤1、在双面抛光的硅片衬底上形成聚酰亚胺薄膜层；
步骤2、在聚酰亚胺薄膜层上形成光刻胶图形；
步骤3、在聚酰亚胺和光刻胶图形层上蒸发金属层；
步骤4、去除光刻胶，形成金属阻挡层；
步骤5、在卡具的保护下，在氢氟酸刻蚀液中从背面对硅衬底进行刻蚀，形成镂空的聚酰亚胺自支撑膜；
步骤6、在金属阻挡层的掩蔽下，从正面进行反应离子刻蚀形成聚酰亚胺掩模图形；
步骤7、去除金属阻挡层，完成聚酰亚胺漏版的制作。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中聚酰亚胺膜层的形成是通过旋涂聚酰亚胺前驱液获得的；所述膜的厚度由旋转速度和溶液浓度决定。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中光刻胶图形的形成是通过光学曝光系统曝光、显影获得的。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中金属层的形成采用方向性好的热蒸发法或电子束蒸发法获得。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属为金、或为镉、或为铝或为它们的组合。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中金属阻挡层的形成是通过丙酮去胶剥离形成。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中镂空的聚酰亚胺自支撑膜的形成是在卡具的保护下，用氢氟酸刻蚀液从背面对硅衬底进行各向同性刻蚀形成的。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7中用于去金属阻挡层的去除液为去金液、或为去铬液或为去铝液。
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