一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法技术

本发明专利技术提供了一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，属于非制冷红外辐射热计的加工技术领域。包括步骤：s1，在半导体晶圆衬底上均匀涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜；s2，在所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行曝光、显影，使所述光刻胶上形成预定图形；s3，进行等离子体刻蚀，使得所述预定图形转移至所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上；s4，对所述光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层；s5，采用有机溶液湿法剥离所述光刻胶；s6，清洗残留的胶体。本发明专利技术提供的一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，通过打胶工艺去除的表面变性光刻胶，以用于非制冷红外辐射热计的牺牲层制备。

A method of dry etching of polyimide sacrificial layer

The invention provides a dry etching method for polyimide sacrificial layer, belonging to the processing technical field of uncooled infrared radiometer. Including the steps: S1, evenly coating the polyimide sacrificial layer film on the semiconductor wafer substrate; S2, coating the photoresist on the polyimide sacrificial layer film, exposing and developing the photoresist to make the photoresist form a predetermined figure; S3, plasma etching, so that the predetermined figure is transferred to a predetermined figure. On the polyimide sacrificial layer film, S4, preprocessing the surface of the photoresist, removing the hardened adhesive layer; S5, stripping the photoresist with an organic solution wet method; S6, cleaning the residual colloid. The present invention provides a method of dry etching of the polyimide sacrificial layer, which is used to prepare the sacrificial layer of the uncooled infrared radiation thermeter by the surface denatured photoresist removed by the glue making process.

【技术实现步骤摘要】
一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法
本专利技术涉及非制冷红外辐射热计的加工
，特别是涉及一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法。
技术介绍
聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）材料是一种综合性能优异的有机高分子材料，主要表现为：1、具有较高的耐高温性，耐温度可达450℃以上；2、热绝缘性好，热传导系数很小，达到2.5E-4cal/cmsec℃,非常适合作为一些微型结构的绝热垫层；3、电绝缘，是一种不导电的材料；4、使用干法氧气等离子体就可以进行刻蚀、灰化去除等。基于以上优势，常作为一种非制冷红外辐射热计的牺牲层材料来使用。干法刻蚀聚酰亚胺PI容易控制刻蚀速率、形貌、关键尺寸等，但是，传统工艺较为复杂，为了能够顺利去除光刻胶，一般需要沉积诸如介质层SiNx和SiO2、金属层Al等作为硬掩膜层作为中间媒介，仍然会有底部钻刻的风险，从而影响了器件的稳固性、导电性能，进而降低了整个器件的良品率。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，通过打胶工艺（即对光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层）去除的表面变性、硬化光刻胶，以用于非制冷红外辐射热计的牺牲层制备。特别地，本专利技术提供了一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，包括以下步骤：s1，在半导体晶圆衬底上均匀涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜；s2，在所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行曝光、显影，使所述光刻胶上形成预定图形；s3，进行含氧原子的等离子体刻蚀，使得所述预定图形转移至所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上；s4，对所述光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层；s5，采用有机溶液湿法剥离所述光刻胶；s6，清洗残留的胶体。可选地，在s1中，所述聚酰亚胺牺牲层薄膜的厚度为：0.8~2.5µm。可选地，在s2中，所述光刻胶的厚度为所述聚酰亚胺牺牲层薄膜厚度的1.5~3倍。可选地，在s3中，所述等离子体刻蚀时采用的气体是氧气、氟基气体、溴基气体。可选地，在s4中，对光刻胶表面进行打胶，去除的表面变性光刻胶厚度是800~2500Å。可选地，所述有机溶液为能够与所述光刻胶发生反应的去胶溶液。本专利技术提供的一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，通过直接在聚酰亚胺表面涂覆光刻胶，省略了传统的硬掩膜层，而且可以解决聚酰亚胺的刻蚀去胶、形貌控制等问题，工艺稳定，重复性好，适用于大批量的生产。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1为根据本专利技术的一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法的流程示意图；图2为图2所示的半导体晶圆上涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜的示意图；图3为图2所示的聚酰亚胺牺牲层薄膜上涂覆光刻胶的示意图；图4为图2所示的聚酰亚胺牺牲层薄膜刻蚀示意图；图5为图2所示的聚酰亚胺牺牲层薄膜刻蚀后的切片图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。图1为根据本专利技术的一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法的流程示意图；图2为图2所示的半导体晶圆上涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜的示意图；图3为图2所示的聚酰亚胺牺牲层薄膜上涂覆光刻胶的示意图；图4为图2所示的聚酰亚胺牺牲层薄膜刻蚀示意图；图5为图2所示的聚酰亚胺牺牲层薄膜刻蚀后的切片图。结合图1-图5对本专利技术的一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法进行说明，如图1所示，本专利技术的一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，基本上可以包括以下步骤：s1，在半导体晶圆衬底101上均匀涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜102；s2，在聚酰亚胺牺牲层薄膜102上涂覆光刻胶103，并对光刻胶103进行曝光、显影，使光刻胶103上形成预定图形104；s3，进行等离子体刻蚀，使得预定图形104转移至聚酰亚胺牺牲层薄膜102上；s4，对光刻胶103表面进行预处理，清除硬化的胶层。也即是对光刻胶103表面进行打胶；s5，采用有机溶液湿法剥离光刻胶103；s6，清洗半导体晶圆101上残留的胶体。具体地，在步骤s1中，聚酰亚胺牺牲层薄膜101的厚度为：0.8~2.5µm。在步骤s2中，光刻胶103的厚度为聚酰亚胺牺牲层薄膜102厚度的1.5~3倍。在步骤s3中，等离子体刻蚀时采用的气体是氧气、氟基气体、溴基气体。等离子体刻蚀后，预定图形104被转移至聚酰亚胺牺牲层薄膜102上，使得聚酰亚胺牺牲层薄膜102上形成与预定图形104相似的图形105。此时，由于光刻胶103在等离子体刻蚀的作用下，使得光刻胶103的表面形成一层变质的硬化层，使得光刻胶103本身难以被通常的湿法溶液去除。再采用后续打胶（即对光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层），以为了容易去除光刻胶103表面那层薄薄的硬化层。在s4中，对光刻胶103表面进行打胶，去除的表面变性光刻胶厚度是800~2500Å。其中有机溶液为能够与所述光刻胶发生反应的去胶溶液。在实际的干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的工艺中，如图2所示，首先准备半导体6寸晶圆上101，并清洗表面，然后在涂覆设备上均匀涂覆聚酰亚胺PI牺牲层薄膜102，在一个具体的实施方式中PI型号为杜邦PI2610。将涂覆均匀的聚酰亚胺牺牲层薄膜102放置在高温炉管中进行退火固化。在一个具体的实施方式中炉管型号为青岛赛瑞达，退火条件为N2氛围内350℃退火1个小时，并且量测固化后厚度。一般地，用作非制冷红外辐射热计的固化后聚酰亚胺牺牲层薄膜101厚度在0.8~2.5µm之间，本实施案例中为1.25µm。如图3所示，在固化后的聚酰亚胺牺牲层薄膜102上涂覆光刻胶103，本实施案例中涂覆机台型号为TELMarkVZ，光刻胶103为陶氏光刻胶，厚度为2µm。本实施案例中上之所以厚度比PI厚，是因为刻蚀光刻胶和聚酰亚胺的速率基本一致，为了让光刻胶保留足够的厚度来保护非图形区的聚酰亚胺薄膜，选用较厚于聚酰亚胺的光刻胶。在光刻机机台，在一个具体的实施方式中为NikonI9机台曝光图形，在TELMarkV机台上做显影出图形104。在P5000机台上刻蚀聚酰亚胺薄膜，气体为氧气O2、含氟气体、含溴气体；本实施案例中为100sccmCF4、200sccmO2，刻蚀时间为70s。刻蚀完毕后，会在光刻胶103的表面形成一层变质的硬化层，使得光刻胶103本身难以被通常的湿法溶液去除。为了容易去除光刻胶表面那层薄薄的硬化层，本专利技术采用了对光刻胶表面进行打胶（打胶也叫作descum，即对光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层）的工艺步骤。在一个具体的实施方式中打胶机台型号为Lam9600的去胶腔，先将去胶腔降温到120℃，通入1300sccmO2、施加900W的功率，打胶厚度大约800~2500Å之间。本实施案例中打胶1.2KÅ，对应打胶时间为26s。打胶光刻胶表面的变质层后，在去胶溶液中进行光刻胶103的剥离。去胶溶液种类较多，本实施案例中为NMP溶液。NMP去胶10min，在EKC270溶液中50°的温度条件下，浸泡20min清洗残留的胶体，在IPA过滤EKC溶液，再浸入纯水中清洗，最后在VERTEQ滚筒机台里面甩干，如图4所示形成聚酰亚胺的刻蚀图形105。如图5所示，去除光刻胶103后，切片看聚酰亚胺图形的形貌。可以在聚酰亚胺图形里面沉积3000Å本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，在半导体晶圆衬底上均匀涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜；s2，在所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行曝光、显影，使所述光刻胶上形成预定图形；s3，进行含氧原子的等离子体刻蚀，使得所述预定图形转移至所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上；s4，对所述光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层；s5，采用有机溶液湿法剥离所述光刻胶；s6，清洗残留的胶体。

【技术特征摘要】
1.一种干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，在半导体晶圆衬底上均匀涂覆聚酰亚胺牺牲层薄膜；s2，在所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上涂覆光刻胶，并对光刻胶进行曝光、显影，使所述光刻胶上形成预定图形；s3，进行含氧原子的等离子体刻蚀，使得所述预定图形转移至所述聚酰亚胺牺牲层薄膜上；s4，对所述光刻胶表面进行预处理，清除硬化的胶层；s5，采用有机溶液湿法剥离所述光刻胶；s6，清洗残留的胶体。2.根据权利要求1所述的干法刻蚀聚酰亚胺牺牲层的方法，其特征在于，在s1中，所述聚酰亚胺牺牲层薄膜的厚度为：0.8~2.5µ...

【专利技术属性】
技术研发人员：周龙飞，王大甲，许勇，
申请(专利权)人：无锡元创华芯微机电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32