专利名称:制造薄膜线条的工艺的制作方法
本发明涉及利用光刻厚的光致抗蚀剂，并继而电化选择生产金属的技术来制造薄膜线条的工艺。
大家知道，以现有技术可得到高厚度(5-7微米)的薄膜线条。其最小宽度有40-50微米，宽度的公差是5-8微米。
当前，微波领域的趋势是在越来越高的频率(20-30GHZ)，同时具有高的特性阻抗(200-300欧姆)和集总电路情况下采用薄膜线条。因而必须采用高厚度(5-7微米)的宽度约4-10微米，高分辨率的，并具有几乎是垂直的侧壁面，公差小到约1微米的薄膜线条。
大家也已知道，高分辨率的线条可以用真空溅射金的技术来获得，但是这种技术的生长速度是非常低的，所以实际上不能应用在大规模生产上。另外，由于这种工艺必须首先在整个绝缘基片上溅射上金后再制造线条，因而金的浪费是极大的。用这种工艺还存在着线条侧向钻蚀的缺点，其侧向钻蚀的宽度至少等于其厚度，所以线条的侧壁面产生凹陷。
进一步说，大家已经知道，使用电化选择生产技术可以获得好的生长速度，金也只是加在传导电路上。但是，以现在这样的技术不可能获得所要求的线条分辨率和精度。实际上，需要生长金的凹座是在厚的光致抗蚀剂的基底上制得的。为了要使凹座的壁面符合机械强度的要求，须进行热处理过程。然而热处理使壁面遭损变园，因此生长金后所得到的线条变成了很不规则的蘑菇形。
本发明的一个目的是要克服上述的弊端，提出了一种用光刻厚的光致抗蚀剂，并继而电化选择生长金属的技术制得具有高分辨率，几乎垂直的侧壁面和最大宽度公差大约1微米的薄漠线条的工艺。
为了达到上述的目的，本发明涉及利用光刻厚的光致抗蚀剂，并继而电化选择生长金属以制道薄漠线条的工艺。其特点为，这种厚的光致抗蚀剂的制造是先在绝缘基片上涂复一层聚酰亚胺，进行第一次固化，再第二次涂复一层聚酰亚胺，并进行第二次固化。
本发明的进一步的目的和优点，从下面最佳实施方案详细描述和附图中可以清楚地看出。但这只是举例说明，本发明的内容不仅限于此。这里图1到图11表示了按本发明用光刻厚的光致抗蚀剂的方法制造薄膜线条一个周期的各步骤。
参照附图，制造线条的工艺按下面的步骤(工序)进行
图1在基片1，即氧化铝、玻璃、兰宝石、氧化铍基片上用真空阴极溅射法敷金属，所敷金属实际含有一个氮化钽电阻层，一个钛粘结层和一个钯防扩散层，它们构成一个三重层(2)，总厚度为4000-5000埃。
图2离心涂复第一个厚度2-5微米的聚酰亚胺层3a，在反射炉中进行第一次固化，温度范围为120～150℃，时间约2小时，接着温度在170～220℃范围为内，时间2小时。然后，离心涂复第二个厚度为2～5微米的聚酰亚胺层3b，第二次固化仍是在反射炉中进行，温度范围150～170℃，约2小时，温度范围为170～220℃时也是2小时。聚酰亚胺3a和3b二层完全贴合，形成一均匀的聚酰亚胺层3，总厚度为4～10微米。
图3在聚酰亚胺层3上用真空阴极溅射法沉积氧化钛层4，厚度为1000埃。
图4在氧化钛层4上离心涂复光敏漆层5，厚度为0.8微米。
图5该光敏漆层5，通过一金属掩膜，进分紫外爆光，显影后形成10微米宽的凹座6。这些凸座的宽度决定于所要求的线条宽度。按本发明的加工目标，可形成宽度为2微米的线条。
图6用氢氟酸蚀刻氧化钛金属层4，在氧化钛金属层4处也形成凹座6。
图7将中间制品沉浸在由生产光敏漆厂家推荐的溶液中，除去光敏漆层5。
图8在具有高压力(4-8毫巴)和射频13.56兆赫的低密度激发能(2-7瓦/厘米2)的氧气等离子体中对聚酰亚胺进行干蚀刻5-10分钟，借此在聚酰亚胺层3中也同样得到了具有几乎垂直的侧壁面7的凹座6。
图9在聚酰亚胺层3中所形成的凹座6内，选择性地电化沉积金属。例如，金、银、铜。结果在凹座6内得到了导线8，其厚度为3-7微米，侧壁面9几乎是垂直的。
图10用氢氟酸溶液除去氧化钛金属层4。
图11在具有高压力(4-8毫巴)和射频13.56兆赫的低密度激发能(2-7瓦/厘米2)，的氧气等离子体中进行干性蚀刻5-10分钟，完全去除聚酰亚胺。在不撤除真空下，吸去氧气等离子体，引入氩气，在低压力(2-4×104毫巴)和高密度的激发能(9-15瓦/厘米2)下，继续干蚀刻5-10分钟，其时三重金属层也完全除去。
整个工艺可以制得线段8，其宽变为2-10微米，厚度3-7微米，其壁面9几乎是垂直的，宽度公差为±0.5微米。能得到这这样的结果是由于采用了聚酰亚胺这样的材料来产生凹座6，并对聚酰亚胺进行固化，以及选择了合适的干蚀刻的参数。实际上，使用了聚酰亚胺，特别是特殊的初始固化周期，保证了聚酰亚胺层3的优良的机械强度，而蚀刻的方法和合适的参数的选择。使制得的凹座6能保证其壁7有优良的分辨率。
本发明的制造薄膜线条的工艺，其优点是显而易见的。特别是从下面的事实中可以看出，该工艺制造的线条，宽度在2-10微米，厚度3-7微米，其公差仅为0.5微米。跟先有技术相比，得到了明显的改善，线条宽度减小20倍，而宽度的公差减小了10倍。这些线条具有非常好的理论设计价值，可望制造出相互靠得很近的线段。就金属的用量来说，本发明只消耗按精确计算所必须的用量，尤其对金来说，本发明在经济上的节约是非常可观的。此外，因工作时间缩短，从而进一步降低了生产成本。
本领域的技术人员知道，在不脱离本发明范围的情况下，本工艺可有很多改良形式。
权利要求
1、利用光刻厚的光致抗蚀剂，并继而电化选择生长金属的技术制造薄膜线条的工艺。其特征在于厚光致抗蚀剂的制备是在一绝缘基片(1)上涂复第一层聚酰亚胺(3a)，接着进行第一次固化，再继以涂复第二层聚酰亚胺(3b)，并接着进行第二次固化。
2、按权利要求
1所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于该第一层聚酰亚胺(3a)和第二层聚酰亚胺(3b)形成一均均单一的聚酰亚胺层(3)。
3、按权利要求
1所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所述的第一层(3a)和第二层(3b)聚酰亚胺的厚度各为2-5微米，所述的第一次和第二次固化各分为两个阶段，第一阶段为2小时，其中第一层(3a)和第二层(3b)聚酰亚胺的固化温度分别为120℃-150℃，第二阶段为2小时，其中第一层(3a)和第二层(3b)聚酰亚胺的固化温度分别为170-220℃。
4、按权利要求
2所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于该聚酰亚胺层(3)的厚度在4至10微米之间。
5、按权利要求
2所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于在该聚酰亚胺层(3)上敷盖一金属层(4)，在金属层(4)上涂复一层光敏漆(5)，该光敏漆层(5)通过使用金属掩膜被紫外光曝光，显影后，出现一些凹座(6)，金属层(4)中也得到一些凹座(6)。
6、按权利要求
5制造薄膜线条的工艺，其特征在于该凹座(6)的宽度在2至10微米之间。
7、按权利要求
5所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于在特定的时间内用氧气等离子体对聚酰亚胺层(3)进行第一次蚀刻。
8、按权利要求
7所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的氧气等离子体蚀刻要求在高压和低密度激发能下进行。
9、按权利要求
8所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的氧气等离子体的压力在4到8毫巴之间，激发能的密度在2和7瓦/厘米2之间。
10、按权利要求
7所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于其中所述的第一次蚀刻时间在5-10分钟之间。
11、按权利要求
7所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的对聚酰亚胺层(3)进行干蚀刻所得的那些凹座(6)，其壁面(7)几乎是垂直的，并能得到一个在±0.5和±1.0微米之间的公差。
12、按权利要求
11所述制造薄膜线条的工艺，其特征在于在该凹座(6)中，电化选择沉积金属线条(8)，其壁面(9)几乎是垂直的，所达到的公差仅在
0.5和
1.0微米之间。
13、按权利要求
12所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的线条(8)宽度在2和10微米之间，厚度在3到7微米之间。
14、按权利要求
12所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的金属是金。
15、按权利要求
12所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的金属是银。
16、按权利要求
12所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的金属是铜。
17、按权利要求
5或12所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的金属层(4)被除去，并且，聚酰亚胺层(3)在特定的时间内用氧气等离子体进行第二次蚀刻。
18、按权利要求
17所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的氧气等离子体蚀刻在高压和低密度激发能下进行。
19、按权利要求
18所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的氧气等离子体的压力在4和8毫巴之间，激发能密度在2和7瓦/厘米2之间。
20、按权利要求
17所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的第二次蚀刻时间为5至10分钟。
21、按权利要求
17所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于在所说的第二次蚀刻以后，继续在一段特定的时间内进行第三次蚀刻，但是要用氩气代替所说的氧气等离子体。
22、按权利要求
21所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于氩气替换氧气等离子体是在不撤除真空的条件下进行的。
23、按权利要求
21所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于所说的氩气进行的第三次蚀刻，在低压力和高密度的激发能下进行。
24、按权利要求
23所述的制造薄膜线条的工艺，其特征在于氩气的压力在2×10-4至4×10-4毫巴之间，氩气的激发能密度在9至15瓦/厘米2之间。
25、按权利要求
21所述的制造薄膜线条的工艺，其特征为所说的第三蚀刻时间为5至10分钟。
26、高厚度薄膜金属线条，其特征在于其侧壁面(9)几乎的垂直的。
27、按权利要求
26所述的高厚度薄膜金属线条，其特征在于该侧壁面(9)的宽度公差在
0.5和
1微米之间。
28、按权利要求
26所述的高厚薄膜金属线条，其特征在于该线条的宽度在2和10微米之间，厚度在3和7微米之间。
29、按权利要求
26所述的高厚度薄膜金属线条，其特征在于使用的金属是金。
30、按权利要求
26所述的高厚度薄膜金属线条，其特征在于使用的金属是银。
31、按权利要求
26所述的高厚度薄膜金属线条，其特征在于使用的金属是铜。
专利摘要
本发明叙述了一种利用光刻厚的光致抗蚀剂，并继而电化选择生长金的技术制造薄膜线条的工艺。本发明的工艺可以制得具有高分辨率的非常细(2-10微米)的线条(8)，即侧壁面(9)几乎是垂直的，宽度的公差仅约一微米。这种结果是采取了下列措施取得的，即采用聚酰亚胺作厚的光致抗蚀剂(3)，让其经历特殊的固化期，采用特殊的干蚀刻工艺在聚酰亚胺层上制得凹座(6)，其后，在凹座(6)内制备线条(8)。
文档编号H05K1/03GK86102448SQ86102448
公开日1986年10月29日 申请日期1986年4月19日
发明者吉亚姆比罗·弗拉里斯, 安东尼奥·特萨尔维 申请人:格特电信公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan