Pt层通常需要薄的粘附层 , 例如Cr、Ti、Ta、Ti/W , 对于Cr/Pt/Cr膜 , 两个Cr层应该选择为具有相同的厚度 , 以在去除Cr掩蔽层期间最小化Cr粘附层的任何欠蚀刻 , 选择相同的Cr厚度还有一个额外的优点 , 即当顶部Cr掩蔽层被去除时 , 更容易检测 , 如果衬底是玻璃晶片 , 这是特别容易的 , 因为薄Cr层和纯玻璃晶片之间的对比是容易检测的 , 如果在随后的深硅蚀刻中需要的话 , Cr粘附层也可以承受KOH蚀刻 , 用Ti粘附层代替Cr粘附层具有其他优点 , Ti是高温应用(高达600°C)的更好选择 。
Ti充当扩散阻挡层并防止向例如硅衬底的相互扩散 , 反之亦然 , 在最终去除顶部Cr掩蔽层的过程中 , Ti粘附层不会受到侵蚀 , 因此可以独立于Cr厚度来选择其厚度 , 在这种情况下 , 应该选择具有大约30 nm的典型粘附层厚度的Ti , 这再次导致Ti的较低欠蚀刻 , 从而允许蚀刻更精细的Pt特征 , 图2显示了Ti/Pt/Cr夹层结构的典型蚀刻结果 , 具有清晰、明确的结构 , EDX图与SEM相匹配 , 并确认Cr硬掩模已被完全移除 , 从而露出了Pt表面 , Pt结构具有极好的表面质量 , 没有凹坑或针孔 , 虽然铬会溶解在稀HCl中 , 但它适合作为在浓王水中湿法蚀刻铂的掩蔽材料 , 因为铬表面会被强无机酸钝化 , 而铂会被过程中产生的新生氯蚀刻 。
无论在样品上使用多短时间的O2等离子体清洗 , 都会导致Pt表面钝化 , 如果没有随后的Ar等离子体步骤 , 样品就不能在王水中蚀刻 , 即使在王水中放置相当长的时间 , 如果放置很长时间 , 将导致蚀刻逆转(在80分钟或更长时间后观察到)因为Crmasking层将最终被去除 , 并且下面的未钝化Pt将被蚀刻 。 在这种情况下 , 铬蚀刻的开始可能与王水的分解有关 , 王水的分解导致氯、亚硝酰氯和一氧化氮的释放 , 随着时间的推移有效地稀释了酸 , 然而很难去除抵抗残留获得一个真正干净的表面没有使用O2等离子体步骤 , 这反过来会钝化整个样品 , 在蚀刻过程中 , 蚀刻以实现最小的掩模抬升 , 从而实现最小的欠蚀刻 , 用于图案化顶部Cr层的抗蚀剂掩模在铂蚀刻之前在氧化硅中被去除 , 人们发现 , 当被留在硅片上时 , 硅片通常会很快被热王水腐蚀并剥离 , 漂浮的抗蚀剂残余物会随机掩盖区域 , 并留下不可预测的、不干净的蚀刻结果 , 因此最好在铂蚀刻步骤之前将其完全剥离 。
Ti/Pt/Cr夹层方法产生良好的特征清晰度 , 边缘清晰 , 在晶片上可靠蚀刻的最小特征尺寸是5 微米 , 然而 , 我们还没有进一步研究用本工艺可达到的最小特征尺寸 。
与较小结构相比 , 较大结构的欠蚀刻较小 , 这可能是由于蚀刻剂耗尽 , 有更多的铂可用于蚀刻 , 这也可以解释在弯曲Pt轨迹的内侧和外侧边缘看到的不同蚀刻 , 更容易在图2(a)中看到 。 使用Cr/Pt/Cr成功蚀刻的最小特征明显更大(大约 。 25微米) , 测量了72纳米厚的Cr粘附层中高达8微米(任一侧)的底切 , 如前所述 , Cr掩模层和Cr粘附层被同时去除 , 因此 , 通过完全去除顶部Cr掩模层来确定蚀刻时间 , 这与铂和铬之间的原电池效应相结合 , 可以解释观察到的大的铬粘附层底切 , 没有对协议进行进一步的优化 。
所获得的特征尺寸对于MEMS以及芯片实验室设备是有用的 , 尤其是对于原型工作 , 持续蚀刻较小的特征尺寸将需要更严格的工艺控制 , 从产量角度来看 , 干法蚀刻较小的特征可能是最好的 , 为了获得良好的湿法蚀刻结果 , 尤其是小特征 , 晶片上的厚度分布应尽可能小的变化 , 当一次溅射一个晶片的Pt多层时 , 获得了最好的结果 , 该晶片位于衬底支架的中心 , 而不是一次溅射多个晶片 。
提出了一种用于Pt湿法蚀刻的简化方法 , 该方法不需要使用除了基本MEMS实验室中可用的设备之外的任何设备 , 该技术仅需要沉积一层额外的铬层 , 该铬层通过光刻形成图案 , 并用作氧化铂蚀刻的硬掩模 。
研究了Cr/Pt/Cr和Ti/Pt/Cr多层膜 , 使用72 nm厚的Cr硬掩模在410 nm Pt中图案化各种特征尺寸 , 低至10微米线(掩模尺寸) , 因此 , 在较薄的Pt层中也应该能够蚀刻低至10微米特征(掩模尺寸) , 各种工艺参数和各种层厚度的优化可进一步提高可实现的最小特征尺寸 , 72 nm厚的Cr层能够承受王水约80分钟 , 而410 nm的Pt层的蚀刻时间约为3分钟 , 因此 , 这种厚度的Cr硬掩模可能允许较厚的Pt层的图案化 , 反之亦然 , 较薄的Cr掩模层可以成功地用于图案化高达400nm的Pt层 。
推荐阅读
- 光速陷阱,平行宇宙,真空衰变,人类已知最可怕的理论是什么?
- 世界首次:科学家发现高速移动的聚变等离子体湍流
- 38张罕见的对比图,带给你一个全新的视角。
- 用光敏纳米生物材料治疗癌症
- 《AFM》具有光适应性等离子体响应的 DNA 工程水凝胶!
- 婴儿与蛇被放到了一起!科学家为了弄清楚:为什么有人天生怕蛇?
- 不止一颗!27日和28日将有巨大的小行星飞掠地球
- 宇宙中是否存在所谓的修仙文明?未来可能遇到的几种超级文明
- 1954年出现古代海市蜃楼,地球上没有原型,仔细回想令人害怕