CN105390440A - 一种用于软介质电路的刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于软介质电路的刻蚀方法，其包括步骤：s1提供一软介质基板，该软介质基板表面由内向外依次覆盖有铜导体层和金导体层，在金导体层上形成抗蚀剂图形；s2使用碘-碘化钾溶液刻蚀金导体层，直至刻蚀到金导体层与铜导体层界面为止；s3使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面浸泡处理；s4使用碘-碘化钾溶液和碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面进行交替处理，直至软介质基板上抗蚀剂未保护区域表面铜导体层全部露出为止；s5刻蚀铜导体层，去除抗蚀剂。本发明方法使用碘化钾水溶液可以快速有效地溶解碘-碘化钾溶液腐蚀金导体层与铜导体层界面处时生成的白色难溶沉淀物，高精度精细地处理软介质基板上的铜金电路和铜金电极层。
Description
技术领域
本发明属于微波毫米波集成电路制造技术领域，涉及一种用于软介质电路的刻蚀方法。
背景技术
在微波毫米波高频电路应用的材料中，软介质聚四氟乙烯及其复合基材由于具有极低的介电常数、很小的介质损耗和很低的吸湿率，使得它在超高频、超宽带(2～10个倍频程)的微波和毫米波电路中广泛应用，这就要求该种电路需具备更加完美的平面电路图形和高可靠的表面镀层，不仅能制造出更精细的线宽/线间距、更平整的焊盘，而且要求最后的表面镀层必须满足金丝键合、锡焊、芯片粘贴等装配要求。
针对微波毫米波集成电路中图形中孤立带线较多的特点，一种实用可行的制作方法是先在聚四氟乙烯覆铜层表面电镀金层，然后采用接近或接触曝光刻蚀(包括旋涂光刻胶、前烘、曝光、显影、后烘、刻蚀和去胶等步骤)的方法制备电路图形。
湿法刻蚀是一种成本低、刻蚀速率快的薄膜图形化方法。湿法刻蚀方面，研究人员一般使用碘-碘化钾水溶液刻蚀金层，但当使用碘-碘化钾溶液腐蚀金层到中间的金、铜界面处时，生成的一种白色难溶沉淀物粘附于表面，该沉淀几乎不溶于水，即使在盐酸的长达数小时浸泡下溶解性也很小，发生部分起皮脱落沉于烧杯等容器底部，以白色粉状存在。使用脱脂棉球的擦洗解决沉淀残留附着于铜层上面的问题同样有限，造成金层的刻蚀不完全，同时给接下来铜层的刻蚀带来严重困难，势必靠增加金层、铜层的刻蚀时间来实现电路图形制作。而抗蚀剂未掩膜保护区域金层和铜层湿法刻蚀时间的延长，加剧了抗蚀剂掩膜保护区域带线上金层、铜层的侧面腐蚀量，增加了电路图形上缺陷的数量，更是无法在软介质聚四氟乙烯基材上获得高精度精细的铜金电路和铜金电极层。
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软介质电路的刻蚀方法，其采用如下技术方案：
一种用于软介质电路的刻蚀方法，包括如下步骤：
s1提供一软介质基板，该软介质基板表面由内向外依次覆盖有铜导体层和金导体层，在金导体层上形成抗蚀剂图形；
s2使用碘-碘化钾溶液刻蚀金导体层，直至刻蚀到金导体层与铜导体层界面为止；
s3使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面浸泡处理；
s4使用碘-碘化钾溶液和碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面进行交替处理，直至软介质基板上抗蚀剂未保护区域表面铜导体层全部露出为止；
s5刻蚀铜导体层，去除抗蚀剂。
优选地，软介质基板的材质为聚四氟乙烯RT/duroid5880或5870。
优选地，抗蚀剂为紫外敏感正性光刻胶或负性光刻胶。
优选地，涂覆光刻胶的方法包括旋转涂覆法或喷雾式涂布法。
优选地，碘化钾水溶液碘化钾水溶液的浓度为：37.5％～60％。
优选地，在步骤s3中，使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面浸泡处理的时间为1～2分钟。
本发明具有如下优点：
本发明述及的用于软介质电路的刻蚀方法，使用高浓度的碘化钾水溶液作为碘-碘化钾溶液腐蚀金导体层与铜导体层界面处时生成的白色难溶沉淀物的去除剂，可以快速有效地溶解碘-碘化钾溶液腐蚀金导体层与铜导体层界面处时生成的白色沉淀，高精度精细地处理软介质基板上的铜金电路和铜金电极层，实现小到60μm的线宽/线间距的电路图形制作。此外，本发明方法工艺窗口宽，碘化钾水溶液因水解表现的碱性非常弱，稳定性强，并对操作者使用安全，兼容紫外正性和负性光刻胶电路图形工艺的生产。
附图说明
图1为本发明中一种用于软介质电路的刻蚀方法流程示意图；
图2为在金导体层上形成抗蚀剂图形的工艺步骤图；
图3为使用碘-碘化钾溶液刻蚀金导体层至金导体层与铜导体层界面处的工艺步骤图；
图4为使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面浸泡处理去除白色难溶沉淀物的工艺步骤图；
图5为使用碘-碘化钾溶液和碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面进行交替处理，直至软介质基板上抗蚀剂未保护区域表面铜导体层全部露出为止的工艺步骤图；
图6为刻蚀铜层及去除抗蚀剂的工艺步骤图；
其中，101-软介质基板，102-铜导体层，103-金导体层与铜导体层界面，104-金导体层，105-抗蚀剂，106-白色沉淀，107-背部接地面。
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：
实施例1
结合图1所示，一种用于软介质电路的刻蚀方法，包括如下步骤：
步骤1提供一软介质基板101，如图2所示。软介质基板101的材质为聚四氟乙烯RT/duroid5880，厚度为0.127mm。
介质基板101表面由内向外依次覆盖有铜导体层102和金导体层104，铜导体层102的厚度为17μm，金导体层104的厚度为2μm。
在金导体层104上形成抗蚀剂105图形，该抗蚀剂可以为紫外敏感正性光刻胶。
抗蚀剂105图形的形成过程如下：在金导体层104表面上旋转涂布一层BP-218型正性光刻胶，匀胶转速3000rpm，匀胶时间为30s，然后在90℃恒温干燥箱中前烘10min，采用紫外线接触式曝光，曝光时将掩膜版的胶膜面朝下，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40s，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，采用正胶光刻工艺在金导体层104上形成抗蚀剂105图形。当然，还可以采用喷雾式涂布法涂覆光刻胶。
步骤2保护背部接地面107，使用碘-碘化钾溶液在室温下腐蚀金导体层104，金导体层104不断地溶于碘-碘化钾溶液中。待碘-碘化钾溶液刻蚀到金导体层与铜导体层界面103时，生成一层白色沉淀106，白色沉淀106粘附于金导体层与铜导体层界面103处，如图3所示。
步骤3使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面103浸泡处理，在本发明实施例中，碘化钾水溶液碘化钾水溶液的浓度为：37.5％～60％。
利用碘化钾水溶液在室温下浸泡1～2分钟，可以快速溶解白色沉淀106，如图4所示。
步骤4由于软介质基板101表面铜、金材料的沉积工艺相同，片内、片间、批次间材料层的沉积厚度存在差异，尤其是金导体层通常是由电镀制备，不同位置的沉积厚度存在一定的差异性；另外，刻蚀工艺本身也存在不一致的问题，如刻蚀图形的尺寸、形状、分布密度不尽相同等，这些因素都会导致在金导体层与铜导体层界面103不同位置多种情况的存在。因此，本发明使用碘-碘化钾溶液和碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面103进行交替处理，直至软介质基板上抗蚀剂105未保护区域表面铜导体层102全部露出为止，如图5所示。
步骤5保护背部接地面107，使用三氯化铁溶液刻蚀铜导体层102，再使用丙酮去除正性掩膜抗蚀剂105，则完成了在软介质基板101上铜金电路的刻蚀制作，如图6所示。
实施例2
结合图1所示，一种用于软介质电路的刻蚀方法，包括如下步骤：
步骤1提供一软介质基板101，如图2所示。软介质基板101的材质为聚四氟乙烯RT/duroid5870，厚度为0.254mm。
介质基板101表面由内向外依次覆盖有铜导体层102和金导体层104，铜导体层102的厚度为17μm，金导体层104的厚度为2μm。
在金导体层104上形成抗蚀剂105图形，该抗蚀剂为紫外敏感负性光刻胶。
抗蚀剂105图形的形成过程如下：在金导体层104表面上旋转涂布一层BN308-150负性光刻胶，匀胶转速4000rpm，匀胶时间为30s，然后在90℃恒温干燥箱中前烘20min，采用紫外线接触式曝光，曝光时将掩膜版的胶膜面朝下，高压汞灯曝光，曝光量25-95mJ/cm2，使用BN负胶显影剂，室温浸入显影2～4min，使用BN负胶漂洗剂，室温浸入漂洗1～2min，用氮气吹干，再在130～140℃恒温干燥箱中后烘30分钟。经过涂覆光刻胶、前烘、曝光、显影和后烘一系列步骤，采用负胶光刻工艺在聚四氟乙烯表面铜/金导体层上形成抗蚀剂105图形。当然，还可以采用喷雾式涂布法涂覆光刻胶。
步骤2保护背部接地面107，使用碘-碘化钾溶液在室温下腐蚀金导体层104，金导体层104不断地溶于碘-碘化钾溶液中。待碘-碘化钾溶液刻蚀到金导体层与铜导体层界面103时，生成一层白色沉淀106，白色沉淀106粘附于金导体层与铜导体层界面103处，如图3所示。
步骤3使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面103浸泡处理，在本发明实施例中，碘化钾水溶液的浓度为：37.5％～60％。
利用碘化钾水溶液在室温下浸泡1～2分钟，可以快速溶解白色沉淀106，如图4所示。
步骤4由于软介质基板101表面铜、金材料的沉积工艺相同，片内、片间、批次间材料层的沉积厚度存在差异，尤其是金导体层通常是由电镀制备，不同位置的沉积厚度存在一定的差异性；另外，刻蚀工艺本身也存在不一致的问题，如刻蚀图形的尺寸、形状、分布密度不尽相同等，这些因素都会导致在金导体层与铜导体层界面103不同位置多种情况的存在。因此，本发明使用碘-碘化钾溶液和碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面103进行交替处理，直至软介质基板上抗蚀剂105未保护区域表面铜导体层102全部露出为止，如图5所示。
步骤5保护背部接地面107，使用三氯化铁溶液刻蚀铜导体层102，再使用BN负胶去膜剂，在90～110℃浸泡10～20min，去除负性掩膜抗蚀剂105，则完成了在软介质基板101上铜金电路的刻蚀制作，如图6所示。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (6)
1.一种用于软介质电路的刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1提供一软介质基板，该软介质基板表面由内向外依次覆盖有铜导体层和金导体层，在金导体层上形成抗蚀剂图形；
s2使用碘-碘化钾溶液刻蚀金导体层，直至刻蚀到金导体层与铜导体层界面为止；
s3使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面浸泡处理；
s4使用碘-碘化钾溶液和碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面进行交替处理，直至软介质基板上抗蚀剂未保护区域表面铜导体层全部露出为止；
s5刻蚀铜导体层，去除抗蚀剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于软介质电路的刻蚀方法，其特征在于，软介质基板的材质为聚四氟乙烯RT/duroid5880或5870。
3.根据权利要求1所述的一种用于软介质电路的刻蚀方法，其特征在于，抗蚀剂为紫外敏感正性光刻胶或负性光刻胶。
4.根据权利要求3所述的一种用于软介质电路的刻蚀方法，其特征在于，涂覆光刻胶的方法包括旋转涂覆法或喷雾式涂布法。
5.根据权利要求1所述的一种用于软介质电路的刻蚀方法，其特征在于，碘化钾水溶液的浓度为：37.5％～60％。
6.根据权利要求5所述的一种用于软介质电路的刻蚀方法，其特征在于，步骤s3中，使用碘化钾水溶液对金导体层与铜导体层界面浸泡处理的时间为1～2分钟。
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