易坊好文馆

  1. 首页 > 奇闻 >

在王水中通过湿法蚀刻对铂薄膜进行图案化

AR 等离子体 纳米


在王水中通过湿法蚀刻对铂薄膜进行图案化


文章图片


本文提出了基于溅射Ti/Pt/Cr和Cr/Pt/Cr金属多层膜在热王水中湿法腐蚀Pt薄膜的简单制备方案 ， 铬(Cr)或钛(Ti)用作铂的粘附层 ， Cr在Pt蚀刻过程中被用作硬掩模层 ， 因为它可以容易且精确地用光致抗蚀剂图案化 ， 并且能够承受图案被转移到Pt中 ， 然后去除Cr掩模 ， 只需要标准化学品和洁净室设备/工具 ， 在王水蚀刻之前 ， 铂上的任何表面钝化都需要去除 ， 这通常通过在稀氢氟酸(HF)中快速浸泡来实现 ， HF通常也用于湿法蚀刻钛粘附层 ， 通过用氩(Ar)等离子体处理代替HF-dip并用基于过氧化氢(H2O2)的蚀刻剂蚀刻Ti层来避免在这两个步骤中使用HF 。
我们华林科纳提出了一种更简单的铂薄膜图案化方案 ， 该方案基于Cr硬掩模层的使用 ， 显示出优异的特征分辨率 ， 由于铬不易被王水溶解 ， 使用传统的光刻技术将铬掩模图案化 ， 用作铂蚀刻的掩模 ， 然后去除粘附层(Cr或Ti )电隔离Pt电极 ， 最后的Cr蚀刻步骤去除掩模层 。 该方法快速、可重复 ， 并且不需要任何专门的设备 。 具有Ti或Cr作为永久粘附层、功能性Pt层和Cr作为临时掩蔽层的多层被溅射到各种晶片衬底上 ， 例如硼浮法玻璃(PlanOptik ， 德国)、具有天然氧化物的Si和具有200 nm SiO2的Si(SiMat ， 德国) 。
在装载之前 ， 玻璃晶片在Piranha浴中清洗 ， 硅晶片直接从密封的晶片盒中取出 ， 在沉积之前 ， 在压力为4×103毫巴的氩(Ar)等离子体中 ， 在200 W的Nordiko RFG 2500平行板RF溅射镀膜机的室中 ， 对所有晶片进行溅射清洗5分钟 。 溅射清洗后 ， 在不破坏真空的情况下 ， 立即在相同的诺德科RFG 2500平行板RF溅射镀膜机中沉积Cr/Pt/Cr多层膜(见图1(a)) ， 沉积72纳米的铬粘附层 ， 接着沉积410纳米的铂层和72纳米厚的铬掩蔽层 。
【在王水中通过湿法蚀刻对铂薄膜进行图案化】
Ti/Pt/Cr层在两次单独的运行中沉积 ， 因为该机器仅支持两种不同的靶材料 ， 首先沉积一层30纳米的钛 ， 然后沉积410纳米的铂 ， 在第二次运行中 ， 在改变靶 ， 再次抽真空至基础真空 ， 并在先前沉积的Pt层上进行短暂的样品溅射清洗之后 ， 沉积72 nm的Cr层 ， 一次装载一个晶片以提高厚度均匀性 ， 如通过胶带和划痕试验所证实的 ， 所得金属夹层显示出对基底的优异粘附性 ， 将800纳米厚的Shipley S-1813 (Chestech ， UK)抗蚀剂层旋涂到晶片上(见图1(b))并软烤 ， 将晶片在掩模版中暴露于铬掩模 ， 然后在未稀释的micro spot MF-319(Chestech ， UK)中显影 ， 在硬烤抗蚀剂之前 ， 在等离子体RIE中用短时间O2等离子体去渣步骤去除显影区域中的抗蚀剂残留物(见图1(c)) ， 通过将干晶片浸入新制备的CR-14等效蚀刻剂(22%硝酸铈铵、9%乙酸和69%去离子水 ， 按重量计) ， 对Cr顶层进行湿法蚀刻(见图1(d)) ， 将晶片在丙酮中浸泡过夜 ， 以剥离抗蚀剂掩模 ， 在O2等离子体中清除任何残留的抗蚀剂 ， 必须去除由O2等离子体抗蚀剂剥离引起的Pt表面钝化 ， 这是通过在开始铂蚀刻之前立即将晶片/铂表面暴露于纯氩等离子体来实现的(见图1(e)) 。
为了获得可重现的结果 ， 应在使用前不久制备王水(HCl和HNO3的3:1混合物) ， 在整个蚀刻过程中 ， 将混合物保持在约60℃的加热板上 ， 混合后不久 ， 王水开始冒泡并呈现深橙色 ， 闲置时 ， 用盖子来防止烧杯中的水分蒸发 ， 对于蚀刻 ， 将晶片从Ar等离子体中取出 ， 并立即浸入混合物中 。 在没有搅动的情况下 ， 将暴露的Pt层蚀刻185秒(见图1(f)) ， 最初 ， 与Cr掩模层的较冷的银金属色相比 ， 暴露的Pt层将具有较暖的金色 ， 随着蚀刻的进行 ， 铂层变得粗糙 ， 而铬层保持其镜面光洁度 ， 在使用Ti粘附层的样品中 ， 蚀刻终点在视觉上是明显的 ， 因为无光泽的浅灰色Pt在蚀刻区域中消失 ， 并露出较暗的碳灰色Ti粘附层 ， 在使用Cr粘附层的样品中 ， 当层之间不再有任何视觉对比时 ， 达到终点 ， 这些差异可以通过王水蚀刻溶液观察到 。
重要的是不要过早取出样品检查 ， 因为这将导致Pt钝化 ， 并导致再次浸入蚀刻剂时蚀刻速率严重降低 。 从蚀刻剂中取出后 ， 样品用去离子水洗涤并用压缩空气干燥 ， 最后一步是去除暴露的Ti粘附层和顶部Cr掩蔽层 ， 以便暴露和电隔离Pt图案 ， 通过在氨(NH4OH)和过氧化氢(H2O2 ， 30%)的1:2溶液中浸泡25秒来移除Ti粘附层 ， 使用先前描述的CR14类似物蚀刻来移除Cr掩蔽层 ， 由于不可能出现底切 ， 因此将样品放在蚀刻剂中超过2分钟(见图1(g)) ， 对于Cr/Pt/Cr膜 ， Cr粘附层被选择为与Cr掩模层具有相同的厚度 ， 使得两者都可以在一个步骤中以最小的底切被蚀刻掉 ， 经过70秒后 ， 终点明显可见 。

推荐阅读


上一篇：马斯克喜欢探索宇宙，名下公司深耕太空领域，如今或成行业龙头

下一篇：员工举报公司违法用工，被单独监控找理由开除