用剥离技术制备mems金属电极

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1、第28卷第1期集：成路：遁：讯≥Vo1．28No．12010年3月JICHENGDlANLUTONGXUNMar．20l0用剥离技术制备MEMS金属电极余飞(中国兵器工业第214研究所蚌埠233042)摘要研究了用剥离技术制备MEMS金属电极的工艺技术。结果表明，用剥离技术可以制备IOI．Lm以上线宽的金属电极，且图形完整均匀、无损伤。这是目前制作MEMS金属电极的一种较好方法。关键词剥离技术MEMS金属电极图像反转法抽、法制作金属电极技术，解决MEMS器件制备工艺‘～中的一个突出难题，同时作为光刻工艺的重

2、要补微电子机械系统(MEMS)技术作为一项新兴充，应用在其他工艺场合。极的制备是辇生变产’M已E开MS器曼件曼的基本工序之一属2剥离技术．现在比较普遍的制备工艺是匀胶光刻保护，然后采常规光刻制作金属图形的方法是：首先在洁用刻蚀的方法腐蚀掉金属沉积层上不需要的部净的基片上溅射金属薄膜，然后采用匀胶、曝光、分。这种方法容易产生腐蚀不净或者钻蚀问题，显影、腐蚀以及去胶等工艺步骤完成。而剥离技金属图形不均匀、不完整，同时腐蚀液对晶片也有术却正好相反，其原理如图1所示。首先在基片影响，难以制备高精度的金属电极。采用剥

3、离技上涂覆一层较厚的光刻胶作为掩膜层，并通过曝术便可以解决以上问题。该技术是通过光刻胶显光显影形成图形，产生光刻胶断面。接着溅射金影后形成的图形作掩膜，然后溅射形成所需要的属，掩膜断开处金属就会淀积到基片上。最后用金属图形。这种方法不用对金属直接进行刻蚀，不侵蚀溅射金属的剥离液剥离掉光刻胶，沉积其而是把刻蚀对象变为光刻胶，使得金属图形无损上的金属将随着光刻胶的溶解而脱离，而沉积在伤、均匀完整、表面无污染，是目前制作MEMS金基片上的金属则被保留。属电极的较好方法。通过工艺研究，掌握用剥离从图1可以看出，为了

4、能有效的进行剥离，——：金曩善片图1剥离技术示意图必须满足以下要求：一般前者是后者的3倍以上，否则会产生金属连条。(】)光刻胶掩膜层厚度要远大于金属层厚度，(2)显影后掩膜层剖面断开处(以下简称剖集成路通第28卷第1期断面)容易形成上窄下宽的“八”字形，这样淀积膜曝光)产生潜在的正性图像(以下简称潜影)。到基片上的金属才会和胶上的金属完全断开，否反转烘烤时，潜影区域发生交链反应，然后在无水则会产生侧壁连条。条件下进行充分的泛曝光使还未曝光的光刻胶能(3)选用的光刻胶掩膜必须容易剥离掉，不够快速溶于显影液，而

5、交链区域则难溶于显影液。能有残留。由于光的原因，潜影区域上面的交链反应要强于实现剥离技术的方法很多，我们结合实际工下面，显影时底部会缓慢的溶解，适当的过显影便艺要求和条件，选择了图像反转法。图像反转法产生了适合剥离技术工艺的“八”字剖断面。这是一种利用正性光刻胶来实现剥离技术的方法。与一般正胶光刻工艺(掩膜曝光区域溶于显影如图2所示，掩膜层通过掩膜版曝光(以下称掩液)形成的图形相反，故称图像反转法。掩腹曝光区域鲁片，潜影区域交键反应过显影后．／‘片图2图像反转法示意图图像反转法所需要的光刻胶除了以上特性极的

6、厚度在l以内，理论上胶厚大于3m即外，还必须具有高的分辨率、小的热膨胀率、热稳可，而且胶越厚越容易剥离。但考虑到胶过厚会定性好、形变小，易于剥离。Az系列正性光刻胶影响分辨率和图形的精度，所以选择4lzm的胶厚便能很好的满足以上的要求，为了能更容易的剥来进行工艺试验，匀胶转数为2000rpm。离，选择较厚的AZ5200NJ胶，其粘度为85CP，最大匀胶厚度能达到61xm。鼙3关键工艺参数测试和分析3．1胶厚测试在使用AZ5200NJ胶之前，必须先测量其厚10002000300040005000度，通过五次匀

7、胶工艺试验得出了转数与胶厚的匀胶转数(rpa)关系曲线图，其结果如图3所示。MEMS金属电图3匀胶转数与厚度关系曲线第28卷第l期集憾电：路通讯3．2曝光量的确定胶，使显影不干净，另一方面会使潜影区域底部曝从图像反转法的原理和示意图可以看出，能光量不足，难以溶解于显影液，无法形成“八”字否形成“八”字形的剖断面，掩膜曝光量和泛曝光形的剖断面。量是两个关键因素。如果掩膜曝光量偏小，潜影而最佳的掩膜曝光量要根据胶厚而定。试验区域中下部交链反应就偏弱，显影时溶解速度偏用曝光机为SUSS光刻机，其光强是18mW／c

8、m。快，使掩膜底部过细，在溅射金属的时候掩膜承受通过显影试验验证，对于41．~m的胶厚，l8秒泛曝不了应力，容易造成掩膜塌陷；如果掩膜曝光量偏光就已经足够，曝光量约320mJ／cm。为了确定大，潜影区域上下交链反应都很充分，在显影时整最佳的掩膜曝光量，做了三组工艺试验，掩膜曝光个区域都难以溶解，产生的剖断面呈“口”子形，时间分别为0．5秒、1秒和1．8秒，胶厚均为无法进行剥离。泛曝光量偏大不会对工艺产生大4m，其