CN102559192B

CN102559192B - 用于刻蚀微波介质薄膜的刻蚀液及制备方法

Info

Publication number: CN102559192B
Application number: CN2011104559980A
Authority: CN
Inventors: 杨传仁; 张巧真; 张继华; 陈宏伟; 赵强
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: CN102559192A

Abstract

用于刻蚀微波介质薄膜的刻蚀液及制备方法，涉及微电子技术领域。本发明的刻蚀液以质量比计算，其组分为：HBF₄∶HNO₃∶H₂O＝1∶x∶5，其中0.5≤x≤3；其中，HBF₄的浓度为3.2％～9.6％，HNO₃的浓度为65％～68％。本发明的有益效果是，采用本发明刻蚀的含稀土氧化物微波介质薄膜，边缘清晰，侧蚀比小。

Description

用于刻蚀微波介质薄膜的刻蚀液及制备方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及电子薄膜制备技术。

背景技术

应用于微波集成电路的电介质薄膜，必须要有较高的介电常数ε_r、高的品质因素Q和低的谐振频率温度系数τ_f。微波器件的尺寸与微波材料的介电常数ε_r的平方根成反比，所以ε_r越大，越有可能减小微波设备的体积。任何电介质薄膜都存在损耗，在电导损耗和辐射损耗可以忽略的情况下，Q等于1/tanδ，tanδ为介电损耗。τ_f定义为温度变化1℃时，谐振频率的变化量，一般微波设备都要求尽可能低的τ_f。含稀土氧化物的微波介质作为块材时有良好的性能表现，如果能制备出与陶瓷体材料性能相近的微波介质薄膜，将其应用于微波集成电路中将对实现微波电路的集成化和薄膜化具有重要的作用。

微图形化是含稀土氧化物的微波薄膜应用的关键技术之一，常用的含稀土氧化物的微波介质薄膜微图形化方法为刻蚀。干法刻蚀含稀土氧化物的介质薄膜具有图形转化精度高和大面积刻蚀均匀性好等特点，但所需设备昂贵、刻蚀速率低，对底电极Pt选择性差且易导致光刻胶掩膜的炭化而难以去除。湿法刻蚀是一种成本低，刻蚀速率快的薄膜图形化方法，对于特征尺寸大于3μm的图形，湿法刻蚀不失为一种经济和实用的薄膜图形化方法。

关于介质薄膜的刻蚀，中国专利ZL200810045321.8报道的湿法刻蚀液使用氢氟酸、水和HNO₃的混合溶液，这种刻蚀液只能刻蚀不含稀土氧化物的介质薄膜，极大地限制了含稀土氧化物介质薄膜的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于刻蚀含稀土氧化物的微波介质薄膜的刻蚀液及制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，用于刻蚀微波介质薄膜的刻蚀液，其特征在于，以质量比计算，其组分为：

HBF₄∶HNO₃∶H₂O＝1∶x∶5，其中0.5≤x≤3。

本发明还提供一种用于刻蚀微波介质薄膜的刻蚀液的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步配制质量比为5％～20％的氢氟酸溶液HF∶H₂O＝1∶a(1≤a≤7)；

第二步配制质量比为5.4％～12.9％的H₃BO₃溶液，H₃BO₃∶H₂O＝3∶b(20≤b≤52.2)；

第三步将步骤一、步骤二中所配置HF溶液和H₃BO₃溶液按质量比1∶c(1.2≤c≤2.8)的比例混合，搅拌均匀，充分冷却后，密封放置2小时，得到浓度为3.2％～9.6％的氟硼酸溶液；

第四步向步骤三配制好的氟硼酸溶液中加入一定量的HNO₃并搅拌均匀，得到薄膜刻蚀液，组分为(质量比)：HBF₄∶HNO₃∶H₂O＝1∶x∶5，其中0.5≤x≤3。

本发明的有益效果是，采用本发明刻蚀的含稀土氧化物微波介质薄膜，边缘清晰，侧蚀比小。

附图说明

图1为采用本发明的BNST刻蚀效果图。

图2为刻蚀液中HNO₃含量与刻蚀速率的关系曲线图。

图3为刻蚀前BNST薄膜EDS图。

图4为刻蚀后BNST薄膜EDS图。

具体实施方式

采用本发明刻蚀BaO-Nd₂O₃-Sm₂O₃-TiO₂系(简称BNST)微波介质薄膜材料。刻蚀液原材料为：氢氟酸(HF)；硼酸(H₃BO₃)；硝酸(HNO₃)；水(H₂O)。

配制比例及步骤：

第一步配制质量比为20％的HF溶液，HF∶H₂O＝1∶1。

第二步配制质量比为12.9％H₃BO₃溶液，H₃BO₃∶H₂O＝3∶20(需60℃的水浴加热)。

第三步配制氟硼酸溶液(HBF₄)，20％HF∶12.9％H₃BO₃＝1∶1.2。把12.9％H₃BO₃的溶液倒入盛有20％的HF溶液的塑料容器中，边倒边用塑料棒搅拌，这一反应过程中会放出大量的热，塑料容器需放在冷水中。配好的溶液冷却后，将塑料容器从冷水中取出，密封后放置两个小时。

第四步配制HNO₃质量比范围为0.5～3的含稀土氧化物微波介质薄膜刻蚀液，组分为：HBF₄∶HNO₃∶H₂O＝1∶x∶5，其中0.5≤x≤3，向配制好的氟硼酸溶液中加入一定量的HNO₃并用塑料棒搅匀。刻蚀液中HNO₃含量与刻蚀速率的关系如图2。

图3为刻蚀前BNST薄膜EDS图像，由图可知BNST薄膜各个组分均存在且没有杂质元素。图4为采用本发明刻蚀后的BNST薄膜EDS图像，由图可知BNST薄膜各个组分均被刻蚀干净。

Claims

1.用于刻蚀微波介质薄膜的刻蚀液的制备方法，其特征在于，以质量比计算，刻蚀液组分为：

HBF₄：HNO₃：H₂O=1：x：5，其中0.5≤x≤3；

其中，HBF₄的浓度为3.2%～9.6%，HNO₃的浓度为65%～68%；

制备方法包括下述步骤：

步骤一配制质量比为5％～20％的氢氟酸溶液，即HF：H₂O=1：a，1≤a≤7；

步骤二配制质量比为5.4%～12.9%的H₃BO₃溶液，即H₃BO₃：H₂O=3：b，20≤b≤52.2；

步骤三将步骤一、步骤二中所配制HF溶液和H₃BO₃溶液按质量比1：c的比例混合，1.2≤c≤2.8，搅拌均匀，充分冷却后，密封放置，即得到浓度为3.2%～9.6%的氟硼酸溶液；

步骤四向步骤三配制好的氟硼酸溶液中加入一定量的HNO₃并搅拌均匀，得到薄膜刻蚀液，按质量比，组分为：HBF₄：HNO₃：H₂O=1：x：5。