片上金属薄膜电阻的制备方法与流程

本发明属于半导体，具体涉及一种片上金属薄膜电阻的制备方法。

背景技术：

1、薄膜电阻的材料主要是根据电阻率、工艺的兼容性和阻值的温度系数来选定的，一般典型的薄膜电阻材料有nicr、tan、sicr等金属，在制作大电阻时，薄膜电阻的金属厚度一般很薄，在10nm～100nm之间，一般整面溅射薄膜电阻金属，然后经过光刻工艺露出需要刻蚀掉的金属区域，再使用干法或湿法刻蚀工艺去除掉非薄膜电阻区域，最后经过湿法去胶工艺去除掉薄膜电阻表面的光刻胶。

2、上述工艺中，由于薄膜电阻金属厚度很薄，干法刻蚀通过离子束物理轰击金属表面从而去除金属，工艺过程中会产生聚合物难以去除，且金属刻蚀容易污染工艺腔体；湿法刻蚀通过化学溶液与金属反应去除金属，工艺过程中容易侧向腐蚀，从而影响最终薄膜电阻金属形貌与线宽。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种片上金属薄膜电阻的制备方法，能够得到金属厚度均匀、线宽一致、边缘整齐干净的薄膜电阻图形。

2、本发明所采用的技术方案是，片上金属薄膜电阻的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1，选取半绝缘衬底，在半绝缘衬底上方沉积绝缘介质层；

4、步骤2，在绝缘介质层上方依次涂覆底胶和顶胶，并在完成底胶或顶胶涂覆后分别进行烘烤处理；

5、步骤3，对步骤2中涂覆底胶和顶胶的半绝缘衬底依次进行曝光、显影和坚膜处理，得到薄膜电阻图形区；

6、步骤4，对薄膜电阻图形区进行表面处理，然后溅射金属薄膜电阻；

7、步骤5，清除半绝缘衬底上非电阻金属区域的光刻胶与金属，得到片上金属薄膜电阻。

8、本发明的特征还在于，

9、步骤1中半绝缘衬底为硅衬底或砷化镓衬底。

10、步骤1中在半绝缘衬底上方沉积绝缘介质层采用cvd设备进行沉积处理，沉积处理时温度为290℃～320℃，绝缘介质层厚度不小于200nm。

11、绝缘介质层为氮化硅或氧化硅。

12、步骤2中底胶为lor光刻胶，底胶涂覆厚度为1μm～1.5μm，对底胶进行烘烤处理时，烘烤温度为150℃～170℃，烘烤时间为170s～190s；

13、步骤2中顶胶为正性光刻胶，顶胶涂覆厚度为1μm～1.2μm，对顶胶进行烘烤处理时，烘烤温度为80℃～95℃，烘烤时间为60s～70s。

14、步骤3中曝光处理具体为：将步骤2中涂覆底胶和顶胶的半绝缘衬底移动至光刻机的曝光位，在半绝缘衬底上方固定掩膜版，进行曝光，曝光能量范围为280mj/cm2～300mj/cm2；

15、显影处理具体为：对曝光后的半绝缘衬底进行烘烤处理，转动半绝缘衬底并在其表面涂覆显影液，维持半绝缘衬底转动进行显影处理，甩干半绝缘衬底表面显影液，重复涂覆显影液，再次进行显影操作，随后采用去离子水冲洗半绝缘衬底表面及背面残留显影液；

16、坚膜处理具体为：对显影后的半绝缘衬底进行烘烤，烘烤温度为90℃～100℃，烘烤时间为60s～80s。

17、转动半绝缘衬底及维持半绝缘衬底转动时半绝缘衬底转速为25rpm，显影处理时间为50s～60s；

18、甩干半绝缘衬底表面显影液时半绝缘衬底转速为2000rpm，采用去离子水冲洗半绝缘衬底表面及背面残留显影液时，半绝缘衬底转速为1500rpm～2000rpm。

19、步骤4中对薄膜电阻图形区进行清洁具体为，将步骤3处理后得到薄膜电阻图形区的半绝缘衬底放入磁控溅射设备内，通入氩气，利用氩气等离子体轰击半绝缘衬底的表面，清除半绝缘衬底表面的氧化层和残留的底胶和顶胶的底膜；

20、氩气等离子体轰击时，氩气流量为20sccm～30sccm，温度小于70℃。

21、步骤4中溅射金属薄膜电阻采用磁控溅射设备制备，磁控溅射工艺时腔内温度小于70℃，溅射速率小于溅射功率为550w～650w；

22、金属薄膜电阻为nicr、tan或sicr中任意一种。

23、步骤5中清除半绝缘衬底上非电阻金属区域的光刻胶与金属具体为将步骤4完成溅射金属薄膜电阻的半绝缘衬底先浸泡至有机溶剂a中8min～12min，然后转移至有机溶剂b中浸泡4min～6min，最后放入去离子水中冲洗6min～8min，冲洗后将去离子水甩干；

24、有机溶剂a为剥离液，温度为80℃～90℃，有机溶液b为异丙醇。

25、本发明的有益效果是，本发明片上金属薄膜电阻的制备方法采用双层胶工艺将掩膜版上的图形转移到晶圆上，再使用磁控溅射设备将薄膜电阻金属溅射到露出的区域，最后使用金属剥离工艺去除多余的光刻胶和金属，溅射之前对晶圆表面使用氩离子轰击，去除晶圆表面的自然氧化层以及表面残胶，使薄膜电阻金属与晶圆之间接触更好，最终得到厚度均匀、线宽一致、边缘整齐干净的薄膜电阻图形。

技术特征：

1.片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤1中所述半绝缘衬底(100)为硅衬底或砷化镓衬底。

3.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤1中所述在半绝缘衬底(100)上方沉积绝缘介质层(101)采用cvd设备进行沉积处理，所述沉积处理时温度为290℃～320℃，所述绝缘介质层(101)厚度不小于200nm。

4.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述绝缘介质层(101)为氮化硅或氧化硅。

5.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤2中所述底胶(102)为lor光刻胶，底胶(102)涂覆厚度为1μm～1.5μm，对所述底胶(102)进行烘烤处理时，烘烤温度为150℃～170℃，烘烤时间为170s～190s；

6.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤3中所述曝光处理具体为：将步骤2中涂覆底胶(102)和顶胶(103)的半绝缘衬底(100)移动至光刻机的曝光位，在半绝缘衬底(100)上方固定掩膜版(104)，进行曝光，所述曝光能量范围为280mj/cm2～300mj/cm2；

7.根据权利要求6所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，所述转动半绝缘衬底(100)及维持半绝缘衬底(100)转动时半绝缘衬底(100)转速为25rpm，显影处理时间为50s～60s；

8.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤4中所述对薄膜电阻图形区进行表面处理具体为，将步骤3处理后得到薄膜电阻图形区的半绝缘衬底(100)放入磁控溅射设备内，通入氩气，利用氩气等离子体轰击半绝缘衬底(100)的表面，清除半绝缘衬底(100)表面的氧化层和残留的底胶(102)和顶胶(103)的底膜；

9.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤4中所述溅射金属薄膜电阻(105)采用磁控溅射设备制备，磁控溅射工艺时腔内温度小于70℃，溅射速率小于溅射功率为550w～650w；

10.根据权利要求1所述的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，步骤5中所述清除半绝缘衬底(100)上非电阻金属区域的光刻胶与金属具体为将步骤4完成溅射金属薄膜电阻(105)的半绝缘衬底(100)先浸泡至有机溶剂a中8min～12min，然后转移至有机溶剂b中浸泡4min～6min，最后放入去离子水中冲洗6min～8min，冲洗后将去离子水甩干；

技术总结
本发明公开的片上金属薄膜电阻的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选取半绝缘衬底，在半绝缘衬底上方沉积绝缘介质层；步骤2，在绝缘介质层上方依次涂覆底胶和顶胶，并在完成底胶或顶胶涂覆后分别进行烘烤处理；步骤3，对步骤2中涂覆底胶和顶胶的半绝缘衬底依次进行曝光、显影和坚膜处理，得到薄膜电阻图形区；步骤4，对薄膜电阻图形区进行表面处理，然后溅射金属薄膜电阻；步骤5，清除半绝缘衬底上非电阻金属区域的光刻胶与金属，得到片上金属薄膜电阻。本发明能够得到金属厚度均匀、线宽一致、边缘整齐干净的薄膜电阻图形。

技术研发人员：杨女燕,李建婷,李蓉,颜士义,李东明
受保护的技术使用者：陕西光电子先导院科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17