專利名稱：一種制備鏤空的聚酰亞胺蒸發(fā)掩模漏版的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體學(xué)中的微細(xì)加工領(lǐng)域，涉及一種用于半導(dǎo)體器件制 備的蒸發(fā)掩模版的制備技術(shù)，特別是一種制備鏤空的聚酰亞胺蒸發(fā)掩模漏 版的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制備中不可避免地要對(duì)各個(gè)功能材料層進(jìn)行圖形化。在傳 統(tǒng)硅工藝中常采用光刻的方法來進(jìn)行圖形定義。但在有機(jī)半導(dǎo)體器件制備 中，由于有機(jī)材料對(duì)光刻膠以及顯影液的敏感性，使得光刻定義圖形的方
法受到了極大的限制。因此采用掩模漏版(shadow mask)進(jìn)行圖形化獲得 了廣泛地使用。目前使用最為廣泛的是金屬漏版，用金屬材料制作掩模漏 版時(shí)所使用的金屬基片厚度較大，約數(shù)十乃至數(shù)百微米，這樣要刻穿金屬 基片就不可避免的有較大的側(cè)向腐蝕，給制作高精度、高分辨率的金屬漏 版帶來不可逾越的障礙，漏版圖形難以保證精確的尺寸和整齊的邊緣。另 外，金屬漏版制作時(shí)間周期長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，并不適合于研究生產(chǎn)。因此， 有必要開發(fā)新的漏版材料和制備工藝，以獲得高精度，高整齊度和低成本 的制造。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有漏版技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鏤空 的聚酰亞胺蒸發(fā)掩模漏版的制備方法。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉， 十分適合于半導(dǎo)體器件制備中材料的圖形化，尤其是有機(jī)半導(dǎo)體器件的制 備圖形化。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種鏤空的聚酰亞胺蒸發(fā)掩模漏版的 制備方法，具體包括
步驟l、在雙面拋光的硅片襯底上形成聚酰亞胺薄膜層；步驟2、在聚酰亞胺薄膜層上形成光刻膠圖形； 步驟3、在聚酰亞胺和光刻膠圖形層上蒸發(fā)金屬層； 步驟4、去除光刻膠，形成金屬阻擋層；
步驟5、在卡具的保護(hù)下，在氫氟酸刻蝕液中從背面對(duì)硅襯底進(jìn)行刻 蝕，形成鏤空的聚酰亞胺自支撐膜；
步驟6、在金屬阻擋層的掩蔽下，從正面進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕形成聚酰 亞胺掩模圖形；
步驟7、去除金屬阻擋層，完成聚酰亞胺漏版的制作。
進(jìn)一步，所述步驟l中聚酰亞胺膜層的形成是通過旋涂聚酰亞胺前驅(qū) 液獲得的；所述膜的厚度由旋轉(zhuǎn)速度和溶液濃度決定。
進(jìn)一步，所述步驟2中光刻膠圖形的形成是通過光學(xué)曝光系統(tǒng)曝光、 顯影獲得的。
進(jìn)一步，所述步驟3中金屬層的形成采用方向性好的熱蒸發(fā)法或電子 束蒸發(fā)法獲得。
進(jìn)一步，所述金屬為金、或?yàn)殒k、或?yàn)殇X或?yàn)樗鼈兊慕M合。 進(jìn)一步，所述步驟4中金屬阻擋層的形成是通過丙酮去膠剝離形成。 進(jìn)一步，所述步驟5中鏤空的聚酰亞胺自支撐膜的形成是在卡具的保
護(hù)下，用氫氟酸刻蝕液從背面對(duì)硅襯底進(jìn)行各向同性刻蝕形成的。
進(jìn)一步，所述步驟7中用于去金屬阻擋層的去除液為去金液、或?yàn)槿?br>
鉻液或?yàn)槿ヤX液。
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 本發(fā)明的特點(diǎn)在于使用鏤空的聚酰亞胺自支撐膜制備掩模漏版，工藝 成本低，與傳統(tǒng)硅工藝完全兼容，用于制作漏版的聚酰亞胺膜層厚度僅為 幾個(gè)微米，側(cè)向刻蝕微小，形成的圖形尺寸精確、邊緣整齊，十分適合于 半導(dǎo)體器件制備中的圖形化，尤其適合于有機(jī)半導(dǎo)體器件制備中有機(jī)材料 的大面積圖形化。
圖l是本發(fā)明的方法流程示意圖；圖2 (a)到圖2 (g)是與圖l對(duì)應(yīng)的工藝流程示意圖3是所制備的聚酰亞胺漏版的使用示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備一種鏤空的聚酰亞胺蒸發(fā)掩模
漏版的方法流程圖，該方法包括以下步驟
步驟101:在雙面拋光的硅片襯底1上形成聚酰亞胺薄膜層2;
在本步驟中，使用高電阻率，晶向(100)的雙拋硅片作為襯底。聚酰 亞胺膜層的形成是通過旋涂聚酰亞胺前驅(qū)液等低成本溶液處理方法獲得 的。膜的厚度通過旋轉(zhuǎn)速度和溶液濃度來調(diào)節(jié)。旋涂后要對(duì)其進(jìn)行兩步烘
烤第一步，12(TC預(yù)烘以助于溶劑的揮發(fā)；第二步，氮?dú)鈿夥障?50°C-300
'c烘烤處理以使聚酰亞胺前驅(qū)體亞胺化形成性能穩(wěn)定的聚酰亞胺膜。本發(fā)
明中最終形成的聚酰亞胺膜厚為4um。
步驟102:在聚酰亞胺薄膜層2上形成光刻膠圖形3;
在本步驟中，光刻膠圖形的形成是通過光學(xué)曝光系統(tǒng)曝光、顯影獲得
的。具體條件旋涂9918光刻膠，轉(zhuǎn)速4 kr/m，時(shí)間1 min;熱板烘烤 85 。C， 4 min 30 s;佳能光刻機(jī)曝光13 s，顯影60 min，去離子水中定
影，氣槍吹干即可。
步驟103:在聚酰亞胺層2和光刻膠圖形層3上蒸發(fā)金屬層4、 5;
在本步驟中，金屬層的形成采用方向性好的熱蒸發(fā)法或電子束蒸發(fā)法 獲得。選擇的金屬要求在后續(xù)刻蝕時(shí)能夠起到阻擋作用。本發(fā)明中選擇的 金屬為Cr(lOO nm)/Au(100 nm)的組合。使用這樣的組合是因?yàn)榻饘泳哂?br>
良好的抗刻蝕性和抗氧化性，鉻層的去除又比金層的去除相對(duì)更容易些。 步驟104:剝離光刻膠層3和金屬層5，形成金屬阻擋層4; 在本步驟中，金屬阻擋層的形成是通過丙酮去膠剝離形成。 步驟105:在卡具6的保護(hù)下，從背面對(duì)硅襯底1進(jìn)行各向同性刻蝕
形成鏤空的聚酰亞胺自支撐膜；
在本步驟中，鏤空的聚酰亞胺自支撐膜的形成是在卡具的保護(hù)下，使用氫氟酸刻蝕液從背面對(duì)硅襯底進(jìn)行各向同性刻蝕形成的。卡具要求具有 良好的包覆性，防止非刻蝕硅與刻蝕液的接觸。其中氫氟酸刻蝕液配比為
HF(50%) :HN03:CH3C00H=12:1:2。
步驟106:在金屬阻擋層4的掩蔽下，從正面進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕形成
聚酰亞胺掩模圖形
在本步驟中，ICP-98A型高密度等離子體刻蝕的具體條件為刻蝕氣 體02，氣體流量180sscm，刻蝕功率200/400 w，刻蝕時(shí)間llmins。 控制刻蝕條件可以提高刻蝕圖形的精度和邊緣整齊度。
步驟107:去除金屬阻擋層4，完成聚酰亞胺漏版的制作。
在本步驟中，用于去金屬阻擋層的去除液不能與聚酰亞胺膜發(fā)生任何
反應(yīng)。本發(fā)明中使用的去金液(碘(Iodine)/碘化鉀(Potassium Iodide)水
溶液)和去鉻液(70y。高氯酸104mL、硝酸鈰銨400g、 1760mL水)均不會(huì)與亞
胺化的聚酰亞胺發(fā)生任何反應(yīng)。
圖2 (a)至圖2 (g)是圖l的工藝流程圖，具體包括以下步驟 如圖2 (a)所示，在雙面拋光的硅片襯底上形成4um厚的聚酰亞胺
薄膜層；
如圖2 (b)所示，在聚酰亞胺薄膜層上通過光刻形成光刻膠圖形；
如圖2 (c)所示，在聚酰亞胺和光刻膠圖形層上通過電子束蒸發(fā) Cr/Au (100/100 nm)金屬層；
如圖2 (d)所示，丙酮浸泡，剝離，形成金屬阻擋層；
如圖2 (e)所示，在卡具的保護(hù)下，從背面對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕形成鏤 空的聚酰亞胺自支撐膜；
如圖2 (f)所示，在金屬阻擋層的掩蔽下，從正面進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕 形成聚酰亞胺掩模圖形；
如圖2 (g)所示，分別浸泡去金液和去鉻液，去除金屬阻擋層，完成 聚酰亞胺漏版的制作。
如圖3所示，是所制備的聚酰亞胺漏版的使用示意圖。將制作好的蒸 發(fā)掩模漏版302聚酰亞胺一面與要沉積材料的襯底301相接觸，進(jìn)行蒸發(fā) 沉積金屬303和305，沉積結(jié)束后將漏版302與襯底301分離，則在襯底 上形成要沉積的金屬圖形，達(dá)到了一步同時(shí)完成材料沉積和圖形化的目的。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想 到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種制備鏤空的聚酰亞胺蒸發(fā)掩模漏版的方法，其特征在于，包括步驟1、在雙面拋光的硅片襯底上形成聚酰亞胺薄膜層；步驟2、在聚酰亞胺薄膜層上形成光刻膠圖形；步驟3、在聚酰亞胺和光刻膠圖形層上蒸發(fā)金屬層；步驟4、去除光刻膠，形成金屬阻擋層；步驟5、在卡具的保護(hù)下，在氫氟酸刻蝕液中從背面對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕，形成鏤空的聚酰亞胺自支撐膜；步驟6、在金屬阻擋層的掩蔽下，從正面進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕形成聚酰亞胺掩模圖形；步驟7、去除金屬阻擋層，完成聚酰亞胺漏版的制作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中聚酰亞 胺膜層的形成是通過旋涂聚酰亞胺前驅(qū)液獲得的；所述膜的厚度由旋轉(zhuǎn)速 度和溶液濃度決定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中光刻膠 圖形的形成是通過光學(xué)曝光系統(tǒng)曝光、顯影獲得的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中金屬層 的形成采用方向性好的熱蒸發(fā)法或電子束蒸發(fā)法獲得。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬為金、或?yàn)?鎘、或?yàn)殇X或?yàn)樗鼈兊慕M合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中金屬阻 擋層的形成是通過丙酮去膠剝離形成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中鏤空的 聚酰亞胺自支撐膜的形成是在卡具的保護(hù)下，用氫氟酸刻蝕液從背面對(duì)硅 襯底進(jìn)行各向同性刻蝕形成的。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟7中用于去 金屬阻擋層的去除液為去金液、或?yàn)槿ャt液或?yàn)槿ヤX液。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于半導(dǎo)體器件制造的蒸發(fā)掩模漏版的制備方法。其工藝步驟如下1.在雙面拋光的硅片襯底上形成聚酰亞胺薄膜層；2.在聚酰亞胺薄膜層上形成光刻膠圖形；3.在聚酰亞胺和光刻膠圖形層上蒸發(fā)金屬層；4.剝離形成金屬阻擋層；5.在卡具保護(hù)下從背面對(duì)硅襯底進(jìn)行腐蝕形成鏤空的聚酰亞胺自支撐膜；6.在金屬阻擋層的掩蔽下從正面進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕形成聚酰亞胺掩模圖形；7.去除金屬阻擋層，完成聚酰亞胺掩模漏版的制作。利用聚酰亞胺材料制作漏版，工藝難度小，圖形尺寸精度高，制造成本低，適合于有機(jī)半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域的大面積圖形化過程。
文檔編號(hào)G03F7/12GK101566799SQ200810104760
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者明 劉, 舸 劉, 劉興華, 商立偉, 涂德鈺, 甄麗娟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所