利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法
【专利摘要】一种利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，包括以下步骤：1)在衬底上通过蒸发或溅射工艺生长一层易腐蚀金属；2)在易腐蚀金属的表面旋涂光刻胶，采用常规光刻工艺进行光刻，制作图形；3)采用ICP刻蚀技术刻蚀易腐蚀金属，在易腐蚀金属上形成沟槽，通过调整工艺参数来增大刻蚀沟槽的横向钻蚀；4)通过蒸发或溅射工艺，在残余光刻胶表面和沟槽中暴露的衬底上生长待剥离的金属，形成样片；5)将样片放入易腐蚀金属的腐蚀液中，将易腐蚀金属腐蚀掉，得到了衬底上的金属图形；6)用去离子水清洗，完成制备。本发明具有工艺简单、可重复性好、对光刻工艺要求低的优势，易于形成断口，易于剥离的优点。
【专利说明】利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子工艺领域，特别涉及一种利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法。
【背景技术】
[0002]传统的金属剥离工艺通常采用光刻胶作掩膜层和牺牲层，通过采用丙酮等有机溶剂腐蚀光刻胶实现金属的剥离。该种方法在工艺上操作简单，但在实现“上窄下宽”的沟槽上不容易控制，造成在下一步生长金属薄膜时光刻胶沟槽上下面上的金属膜连在一起，导致有机溶剂难以接触到光刻胶，剥离失败。造成金属膜剥离失败的主要原因有两个:1)由于在显影过程中很容易发生显影不足或过显影，该两种情况均会造成侧壁的陡直度降低，侧壁出现一定的外倾角，即光刻胶沟槽呈“上宽下窄”，生长的金属膜会完全覆盖在倾斜的侧壁上，致使金属薄膜剥离失败。2)在显影后的坚膜工艺和部分生长金属膜的工艺中，由于温度较高(通常大于100°C )，造成光刻胶图形发生变形，沟槽顶角处的光刻胶会发生圆弧化，即由原来的90 □棱角变为圆弧状。该种变形也会造成金属膜沉积在光刻胶沟槽侧壁上，沟槽上下面生长的金属膜经由光刻胶侧壁上的金属膜连接成一体，导致剥离失败。
[0003]针对金属剥离工艺，除了上面提到的常规剥离方法外，还出现了其他的剥离工艺。具体工艺方法如下，I)采用双层或多层光刻胶作掩膜，利用不同的光刻胶在同种显影液中的显影速度的差异来实现“上窄下宽”形光刻胶沟槽。2)采用单层光刻胶，合理配比显影液的浓度，得到特定的显影液，通过控制显影过程实现“上窄下宽”形光刻胶沟槽。3)采用单层光刻胶作掩膜，对曝光后的光刻胶做化学有机处理，得到表面硬化的光刻胶，通过光刻胶表面和内部显影速率的差异实现“上窄下宽”形光刻胶沟槽。
[0004]综合考虑各个工艺方法，其共同点均是把光刻胶作为了牺牲层，通过有机溶剂腐蚀光刻胶实现的金属剥离；其得到“上窄下宽”的沟槽的方法均是围绕光刻胶做了不同的处理。本发明以相对易腐蚀的金属11作为掩膜层和牺牲层，采用ICP刻蚀技术对金属11进行刻蚀，通过调整刻蚀工艺条件增大沟槽的横向钻蚀，得到“上窄下宽”的沟槽，再用腐蚀液腐蚀金属11，实现对金属14的剥离。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，在制备“上窄下宽”型沟槽方面具有工艺简单、可重复性好、对光刻工艺要求低的优势，易于形成断口，易于剥离。在清洗方面可直接用去离子水清洗，省去了复杂的有机清洗步骤，清洗工艺简单。牺牲层为金属层，相比于光刻胶，金属层可承受更高的温度，增大了对后续工艺的兼容性。
[0006]本发明提供一种利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，包括以下步骤:
[0007]I)在衬底上通过蒸发或溅射工艺生长一层易腐蚀金属；
[0008]2)在易腐蚀金属的表面旋涂光刻胶，采用常规光刻工艺进行光刻，制作图形；
[0009]3)采用ICP刻蚀技术刻蚀易腐蚀金属，在易腐蚀金属上形成沟槽，通过调整工艺参数来增大刻蚀沟槽的横向钻蚀；
[0010]4)通过蒸发或溅射工艺，在残余光刻胶表面和沟槽中暴露的衬底上生长待剥离的金属，形成样片；
[0011]5)将样片放入易腐蚀金属的腐蚀液中，将易腐蚀金属腐蚀掉，得到了衬底上的金属图形；
[0012]6)用去离子水清洗，完成制备。
[0013]本发明的有益效果是:1)采用ICP刻蚀技术刻蚀金属11，充分利用刻蚀中的横向钻蚀，易于得到“上窄下宽”的刻蚀沟槽，省去了如其他工艺中对光刻胶的一系列处理，操作简单，且该步工艺可重复性好，成功率高。2)生长待剥离金属14时，相当于以金属11和光刻胶12整体作为掩膜，其中金属11兼作牺牲层，该种结构不受光刻胶侧壁倾角的影响，因而对光刻胶的种类、层数、曝光、显影、坚膜等无特殊要求，常规光刻工艺即可。3)以金属11的腐蚀液腐蚀金属11，成功剥离之后用去离子水清洗即可。而通常的剥离工艺中一般以光刻胶为牺牲层，用丙酮腐蚀光刻胶实现剥离，清洗则需要先用乙醇清洗去掉残余的丙酮，再用去离子水清洗去掉残余的乙醇，因此本发明的优势在于省去了常规剥离中的多步清洗工艺。4)金属层11作为牺牲层，相比于光刻胶可承受更高的温度，对后续的高温工艺具有更高的兼容性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中:
[0015]图1为本发明的制备方法流程图；
[0016]图2-图4为本发明制备过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]请参阅图1及图2-图4所示，本发明提供一种利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，包括以下步骤:
[0018]I)在衬底10上通过蒸发或溅射工艺生长一层易腐蚀金属11，该易腐蚀金属11的材料为铁、锌或钥；金属11可承受200°c以上温度，对后续工艺的温度兼容性高于光刻胶。
[0019]2)在易腐蚀金属11的表面旋涂光刻胶12，采用常规光刻工艺进行光刻，制作图形；
[0020]3)采用ICP刻蚀技术刻蚀易腐蚀金属11，在易腐蚀金属11上形成沟槽13，通过调整工艺参数来增大刻蚀沟槽13的横向钻蚀，所述沟槽13为“上窄下宽”的沟槽，该沟槽13的宽度为0.1-1OOOOym ；
[0021]4)通过蒸发或溅射工艺，在残余光刻胶12表面和沟槽13中暴露的衬底10上生长待剥离的金属14，形成样片，该金属14的材料为铝、铬或镍；其中步骤I)中生长的易腐蚀金属11的厚度大于待剥离金属14的厚度；
[0022]5)将样片放入易腐蚀金属11的腐蚀液中,加入超声振荡以加速易腐蚀金属11的腐蚀过程；将易腐蚀金属11腐蚀掉,保留衬底10上的金属14，该腐蚀液为盐酸、磷酸、醋酸、硫酸、氨水、氢氧化钠或氢氧化钾腐蚀液，或是氯化铁具有氧化性的金属盐溶液，或是双氧水与氨水的具有强氧化性的混合溶液，或者上述溶液的混合溶液；
[0023]6)用去离子水清洗，完成制备。
[0024]本发明第一实施例:腐蚀金属钥(Mo)，实现对金属镍(Ni)的剥离。采用本发明的工艺方法，用NH40H/H202的混合溶液腐蚀Mo，该腐蚀液的配比NH4OH: H2O2体积比在1:1-1: 9之间。腐蚀金属Mo实现对金属Ni的剥离。
[0025]本发明的第二实施例:腐蚀金属镍(Ni)，实现对金属铬(Cr)的剥离工艺。采用本发明的工艺方法，用FeCl3溶液腐蚀Ni，该腐蚀液的质量浓度为10% -30%之间。
【权利要求】
1.一种利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，包括以下步骤: 1)在衬底上通过蒸发或溅射工艺生长一层易腐蚀金属； 2)在易腐蚀金属的表面旋涂光刻胶，采用常规光刻工艺进行光刻，制作图形； 3)采用ICP刻蚀技术刻蚀易腐蚀金属，在易腐蚀金属上形成沟槽，通过调整工艺参数来增大刻蚀沟槽的横向钻蚀； 4)通过蒸发或溅射工艺，在残余光刻胶表面和沟槽中暴露的衬底上生长待剥离的金属，形成样片； 5)将样片放入易腐蚀金属的腐蚀液中，将易腐蚀金属腐蚀掉，得到了衬底上的金属图形； 6)用去离子水清洗，完成制备。
2.如权利要求1所述的利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，其中步骤I中生长的易腐蚀金属的厚度大于待剥离金属的厚度。
3.如权利要求1所述的利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，其中步骤3中所述沟槽为“上窄下宽”的沟槽，该沟槽的宽度为0.1-10000 μ m。
4.如权利要求1所述的利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，其中步骤5中样片放入易腐蚀金属的腐蚀液中，加入超声振荡以加速易腐蚀金属的腐蚀过程。
5.如权利要求1所述的利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，其中易腐蚀金属的材料为铁、锌或钥。
6.如权利要求1所述的利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，其中金属的材料为铝、铬或镍。
7.如权利要求1所述的利用相对易腐蚀的金属制备另一种金属图形的剥离方法，其中腐蚀液为盐酸、磷酸、醋酸、硫酸、氨水、氢氧化钠或氢氧化钾腐蚀液，或是氯化铁具有氧化性的金属盐溶液，或是双氧水与氨水的具有强氧化性的混合溶液，或者上述溶液的混合溶液。
【文档编号】H01L21/02GK104377117SQ201410500353
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】杨健, 司朝伟, 韩国威, 宁瑾, 赵永梅, 梁秀琴 申请人:中国科学院半导体研究所