一种硅基晶圆双层光刻胶的金属剥离制备方法

技术领域：

本发明涉及MEMS工艺技术领域，具体地说就是一种硅基晶圆双层光刻胶的金属剥离制备方法。

背景技术：

微机电系统（MEMS）广泛应用于传感器领域，是一种集力学、电学、光学等为一体的综合性学科。当今世界对传感器的需求逐渐旺盛，对工艺的要求也随之越来越高，金属图形化便成为MEMS工艺的重要研究对象。

目前，金属图形化较为普遍的做法是采用单层负性光刻胶光刻形成倒梯形的剖面，在金属蒸镀时不会使金属在侧壁上形成连条，随后将蒸镀后的晶圆浸泡到有机溶剂中剥离，由于金属薄膜未将胶膜完全覆盖，有机溶剂可以将光刻胶由侧壁向内部溶解，胶膜上的金属膜层也随之脱落，冲水甩干后得到需要的图形。

然而以上方案的问题在于：（1）不能与金属溅射工艺相匹配，因金属溅射后的覆盖性太强，而单层负胶又无法形成较厚的胶膜，导致金属薄膜剥离效果不理想，图形化边缘有光刻胶和金属残留；（2）根据工艺需求，为了增加蒸镀金属薄膜的厚度，通过调整单层负胶的厚度，进行光刻曝光验证，发现线宽均匀性较差，不能满足工艺需求。

发明内容：

本发明就是为克服现有技术中的不足，提供一种硅基晶圆双层光刻胶的金属剥离制备方法。

本申请提供以下技术方案：

一种硅基晶圆双层光刻胶的金属剥离制备方法，其特征在于：它包括以下步骤a）晶圆的选择和清洗：选取硅晶圆，通过化学清洗去除表面污垢；b）光刻：在晶圆表面旋涂正、负双层光刻胶，而后在晶圆表面制备需要的图形；c）金属膜层：采用磁控溅射或蒸镀工艺，在晶圆上形成金属膜层；4）剥离：将晶圆浸泡到有机溶剂中溶解光刻胶，剥离一部分金属膜层，得到图形化的金属膜层。

在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：

步骤a）中选取的晶圆为N(100)电阻率为4-6Ω.cm的硅晶圆，所述化学清洗包括依次进行硫酸清洗、去离子水冲洗以及离心干燥。

在步骤b）中将晶圆放入亲和机中使用HMDS亲和，然后再旋涂一层正胶，而后将晶圆放入烘箱进行第一次烘烤，取出后再利用i线光刻机对晶圆进行泛曝光，该曝光无需使用掩模板；对晶圆再次亲和，而后在晶圆上旋涂负胶，而后将晶圆放入烘箱进行第二次烘烤，取出后再利用i线光刻机对晶圆曝光，此曝光需要掩模板；而后将其浸入显影液中显影120s。

所述烘箱烘烤的时间为25 min -80min，烘烤温度为105℃-120℃。

晶圆亲和的温度为110-125℃，亲和时间：10-30min。

在步骤c中得到的金属膜层的厚度为1-5um。

在步骤4）中所述有机溶剂为丙酮，浸泡时间：45-70min，溶液温度：30-70℃，所述剥离一部分金属膜层中的金属膜层位于负胶曝光区域；在剥离时通入超声波超声功率：1000W。

发明优点：

本发明适合用于金属溅射工艺中，更适合用在金属蒸镀工艺，能有效保证金属薄膜剥离效果，确保线宽均匀性等优点。

附图说明：

图1是完成步骤a）后的圆晶示意图；

图2是步骤b)中旋涂了正胶后的圆晶示意图；

图3是步骤b)中泛曝光后的圆晶示意图；

图4是步骤b)中旋涂了负胶后的圆晶示意图；

图5是步骤b)中对晶圆第二次曝光后的圆晶示意图；

图6是完成步骤c)后的圆晶示意图；

图7是完成步骤d)后的圆晶示意图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1-7所示，一种硅基晶圆双层光刻胶的金属剥离制备方法，其特征在于：它包括以下步骤a）晶圆的选择和清洗：选取选择N(100)电阻率为4-6Ω.cm，厚度为540um的6寸硅晶圆1，通过化学清洗去除表面污垢，所述化学清洗包括依次进行硫酸清洗、去离子水冲洗以及离心干燥，从而去除晶圆表面的污垢防止对后续工序造成影响。

b）光刻：中将晶圆1放入亲和机中使用HMDS亲和，增强光刻胶与基底的粘附性，然后再旋涂一层正胶2，胶厚约4um，

而后将晶圆放1入烘箱进行第一次烘烤，使溶剂充分挥发，防止第二次匀胶时的溶剂将其溶解。烘箱内的温度为110℃，烘烤时间为70 min。

完成第一烘烤后取出晶圆1，再利用i线光刻机对晶圆1进行泛曝光，该曝光时无需掩模板4，曝光剂量约700mj/cm

而后对晶圆1再次亲和，而后在晶圆1上旋涂1.5um负胶3，而后将晶圆1放入烘箱进行第二次烘烤箱内的温度为110℃，烘烤时间为30 min。前、后两次的晶圆1亲和的温度均为120℃，亲和时间为20min。

完成第二烘烤后取出后的晶圆1再利用i线光刻机对晶圆1第二次曝光，此曝光时，在负胶3上方放置一组掩模板4，相邻的掩模板4之间留有一定间隙，从而对部分负胶3进行遮挡，曝光剂量约500 mj/cm

将完成第二次曝光后的晶圆浸入显影液中显影120s。由于底层的正胶已经泛曝光，而顶层的负胶仅仅曝出了一部分图形，因此在显影时顶部的负胶首先显现出图形，随着显影时间的延长，显影液会继续对底部的正胶显影，通过严格控制显影时间来调整正胶的显影程度，最终在负胶下形成悬空结构。

c）金属膜层：在高真空环境下对显影后的晶圆溅射2um厚的金属膜层5，溅射时间：10分钟，溅射电压：0.5kv，溅射电流：0.5A。

4）剥离：将完成步骤c）的晶圆浸泡到丙酮溶液中溶解正、负胶，同时在溶液内通入超声波，浸泡时间：50min，溶液温度：50℃，超声功率：1000W，剥离附着在负胶上的金属膜层5，从而在圆晶1上得到图形化的金属膜层5。

实施例2和实施例3与实施例1的区别仅在于：实施例2中：步骤b) 第一次烘烤时烘箱内的温度为120℃，烘烤时间为30 min。第二次烘烤箱内的温度为105℃，烘烤时间为75min。前、后两次的晶圆亲和的温度均为118℃，亲和时间为20min。

步骤c）中得到的金属膜层的厚度为5um。步骤d)中圆晶在丙酮，浸泡时间：45min，溶液温度： 70℃。

实施例3中：

步骤b) 第一次烘烤时烘箱内的温度为105℃，烘烤时间为75min。第二次烘烤箱内的温度为120℃，烘烤时间为25 min。前、后两次的晶圆亲和的温度均为122℃，亲和时间为20min。

步骤c）中得到的金属膜层的厚度为1.5um。步骤d)中圆晶在丙酮，浸泡时间：70min，溶液温度： 30℃。