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薄膜蚀刻剂

说明
 
薄膜蚀刻剂在光刻法制微电子线路中用于选择蚀刻金膜、镍膜、铬膜和镍铬膜。这种蚀刻剂和光刻技术联合使用可以在铝基板上所敷的薄膜上制出电极和电阻图案。薄膜蚀刻剂是安全、无毒的溶液,可以在室温下进行操作。本蚀刻剂与阳性和阴性光刻材料都有很好的匹配性,能够很好刻出细线图。
 
薄膜蚀刻过程
 
用蒸发法或阴极溅镀法在铝基板上涂制一层薄膜。薄膜的厚度要很好适应线路参数的要求。典型数据如下:
 
元件
阴极溅镀过程
蒸发
铬电阻
-------------------------------------------------
200-1000Å
镍铬电阻
200 Å
200 Å
镍导线
1500 Å
5-50μ英寸
金导线
5000 Å
50-150μ英寸
 
金膜通常用电镀法镀制
镍膜可以用化学镀制
 
 
在整体金属化薄膜上显示出光刻图案。先选择蚀刻金膜,而后蚀刻镍膜得到导体元件。去除光刻胶,再绘制一个新的光刻图以蚀制电阻元件。通过蚀刻铬或镍铬层得到电阻元件。通过合适的绘制光刻图案和选择蚀刻程序可以得到带有导电终端的电阻值高达100K的电阻元件。光刻胶的选择和蚀刻过程细节已作个别说明。
 
薄膜蚀刻剂的性质
 
蚀刻剂
蚀刻速度/速率/秒
蚀刻能力GM/Gal
金›TFA
28 Å (25)
100
镍›TFB
30 Å (25)
270
化学镀镍›TFG
50 Å (40)
---
镍铬›TFC*
30 Å (25)
168
镍铬›TFN
50 Å (40)
---
铬›TFD
20 Å (40)
145
铬›1020
40 Å (40)
---
 
*要首先用1%硫酸水溶液,而后用净水冲洗。
 
说明
 
薄膜蚀刻剂›TFA型、TFB型、TFC型、TFD型
 
在微电子学中使用的电阻板通常有三种金属化薄膜:金导体膜、镍导体膜和铬或镍铬电阻膜。通过电镀、蒸发、阴极溅镀或化学镀的方法将这些膜镀制到三氧化二铝(Al2O3)陶瓷片上。薄膜厚度依金属化技术和应用的不同而变化。在涂上适当光刻胶并绘制好图案之后,用选择蚀刻电阻板膜的方法制出微型线路。对蚀刻剂的要求是其要具备在控制速度下的高选择蚀刻性并要与光刻胶有良好匹配性。而Transene公司的薄膜蚀刻剂正好能满足这种质量要求,非常适于应用。
 
金属化基板(电阻板)
 
镍铬
镍铬
氧化铝
氧化铝
 
薄膜厚度
 
薄膜
阴极溅镀过程
蒸发过程
镍铬电阻
200 Å
200 Å
铬电阻
--
200 Å-1000 Å
镍导体
1500 Å
5–50英寸
金导体
5000 Å
50–150英寸
 
 
薄膜工艺纲要
 
Ⅰ光刻法绘制导体元件图案的过程
1.    选择光刻胶
2.    清洗电阻板
3.    涂光刻胶
4.    烘烤
5.    暴光
6.    显影
7.    后烤
8.    蚀刻金膜
9.    蚀刻镍膜
10.去除光刻胶
 
Ⅱ光刻法绘制电阻图案的过程
1. 涂光刻胶
2. 烘烤
3. 暴光
4. 显影
5. 后烤
6. 蚀刻电阻膜
(A)            蚀刻镍铬膜
(B)            蚀刻铬膜
7. 去除光刻胶
 
Ⅲ光刻绘制导体图案的过程
1.    选择光刻胶
建议选用AZ-111,AZ-1350OH和KMER等型号光刻胶。当蚀刻化学镀的镍时,最好使用AZ-111或AZ-1350OH型光刻胶。
2.    清洗电阻板
把基板在煮沸的三氯乙烯(半导体级)中浸泡4分钟。用过滤空气或氮气吹干。然后在110℃下烘烤30分钟。
3.    涂光刻胶
用旋转涂敷法以适当的速率涂上光刻胶。
4.    烘烤
将光刻胶层在110℃下烘烤5分钟。
5.    光刻胶暴光
将导体元件图案蒙盖在光刻胶层上,在炭弧灯或汞蒸汽灯等紫外光源下暴光5-50秒钟。最佳暴光条件可以经试验得到。
6.    显示图案
将光刻胶层在适当显像器中放置适当时间。用流动水冲洗,并用过滤空气吹干。
7.    后烤
对于AZ-111和AZ-1350OH型光刻胶,可以在90℃-110℃下烘烤8分钟。KMER光刻胶在120℃下烘烤5-10分钟。
8.    蚀刻金
用金蚀刻剂TFA在25℃以28 Å/秒的速率进行蚀刻。可根据金膜具体厚度计算出最佳蚀刻时间。例如对于阴极溅镀金层,如其厚度为5000 Å,典型的蚀刻时间应当为3分钟。这样便可把线路板浸泡到蚀刻液中振荡适当时间,待蚀刻完全后,以流动的水冲洗之。
9. 蚀刻镍
当用蒸发法或阴极溅镀法将镍层沉积好之后,便可用蚀刻剂在室温下进行蚀刻。25℃时蚀   刻速率为30Å/秒。相对蚀刻的膜厚要求计算最佳蚀刻时间。典型蚀刻时间应为1分钟。如果镍膜系用化学法镀制,蚀刻最好在较高温度下,如40℃进行,而光刻胶建议用AZ-111或AZ-1350OH。在40℃蚀刻速率是53Å/秒,典型蚀刻时间为4分钟。蚀刻完毕后,将基板浸泡在镍蚀刻液TFB中,适当时间后取出,以流动的水冲洗之。
10.去除光刻胶
   用专利涂层消除剂去除光刻胶,用过滤空气将基板吹干。
11.电阻图案的光刻过程
① 再次涂加光刻胶
用旋转涂敷法以适当速率涂加光刻胶。
    ② 烘烤
110℃烘烤光刻胶层5分钟。
③ 暴光
在光刻胶层上覆盖电阻图案并在紫外光源下暴光。
④ 显影
同前。
⑤ 后烤
同前
⑥ 蚀刻电阻膜
A.蚀刻镍铬
用镍铬TFC蚀刻剂在室温下进行操作,蚀刻速率20 Å/秒,蚀刻时间为1/2分钟。总需根据镍铬膜的厚度计算最好的蚀刻时间长度。然后将基板在蚀刻液中浸泡适当时间。最后将其取出,以流动的水冲洗之。
B. 蚀刻铬(氧化铬)
相对于具体的铬膜厚度计算出必要的蚀刻时间。在较高温度下,40℃蚀刻速率为40 Å/秒,典型蚀刻时间为1分钟。蚀刻之后,基板以流动水冲洗之。
    除光刻胶层
用专利涂层消除剂去除光刻胶。
 
薄膜蚀刻剂的性能
 
薄膜
蚀刻剂
25℃时
蚀刻速率
40℃时
蚀刻速率
建议光刻胶
典型蚀刻时间
金蚀刻剂TFA
28 Å/sec
---
AZ-111 AZ-1350OH KMER
3 分
(蒸发法或阴极溅镀)
镍蚀刻剂TFB
30 Å/sec
---
AZ-111 AZ-1350OH KMER
1分
(化学镀)
镍蚀刻剂TFG
---
53 Å/秒
AZ-111 AZ-1350OH KMER
>4 分
Cr(Cr2O3
铬蚀刻剂TFD
---
40 Å/秒
AZ-111 AZ-1350OH KMER
1 分
镍铬
镍铬蚀刻剂TFC型
20Å/秒
---
AZ-111 AZ-1350OH KMER
1/2 分
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