形成贵金属薄膜构图的方法技术

本发明专利技术公开了一种形成贵金属薄膜的方法。在该方法中，在一衬底上形成一牺牲膜，并在该牺牲膜上形成一掩蔽层。经过该掩蔽层形成具有预定构图的开口。去除该开口中显露的牺牲膜，以形成比衬底上的开口宽的腔。在整个衬底表面上沉积贵金属薄膜。溶解并去除该牺牲膜以形成贵金属薄膜构图。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形成诸如铂的贵金属薄膜构图的方法。
技术介绍
使用铂薄膜电阻的温度传感器通过将铂薄膜沉积在衬底上，并将其构图成细丝形状以形成电阻而形成。探测铂电阻的电阻值变化以测量温度。铂薄膜的温度特性是重要的特性。铂薄膜的温度特性取决于膜的质量，例如铂薄膜的晶粒直径。晶粒直径受薄膜形成条件影响。具有覆盖氧化物膜等的铂电阻的薄隔膜结构传感器已经引起人们注意，因为它具有小热容和良好的响应。绝缘膜形成在硅衬底上，且铂电阻形成在绝缘膜上。在铂电阻覆盖有绝缘膜后，铂电阻下方的硅衬底被刻蚀并除去。通过去除硅衬底的热导和热容，可以获得高灵敏性和高响应的温度传感器。要求这种隔膜结构的温度传感器具有隔膜结构自身的高机械强度。需要用于加工和抛光铂薄膜构图的满足此要求的标准。例如，需要防止粘附在铂薄膜构图上的灰尘和外界物质，并防止下面的氧化物膜形成得过薄或在构图该铂薄膜的过程中损坏。如果铂薄膜构图的侧壁垂直于衬底的表面层，则将沉积在铂薄膜构图上的诸如氧化物膜的绝缘膜的质量可能降低。隔膜结构的机械强度因此降低。需要使铂薄膜构图具有带倾斜或斜面侧壁的梯形截面。采用以下两种方法来形成铂薄膜构图。利用第一种方法，如图3A所示，绝缘膜7形成在衬底1的整个上表面上，铂薄膜2通过溅射等沉积在绝缘膜7上。抗蚀剂涂覆在铂薄膜2上，被曝光并显影以在需要的区域留下抗蚀剂构图3。抗蚀剂构图3被加热到150至200℃，以使其液化并形成锥形侧壁。如图3B所示，铂薄膜2在铣削系统中铣削。抗蚀剂构图3的锥形侧壁过传递到铂薄膜上。在铂薄膜2构图后，抗蚀剂构图3通过灰化等去除。如图3C所示，绝缘膜8形成在衬底上，覆盖了图案化的铂薄膜2。如图3D所示，铂薄膜2下方的衬底1被蚀刻并除去。利用此第一方法，因为铣削是利用具有高能量的离子冲击的物理加工，所以研磨后硬化的抗蚀剂和研磨所特有的溅射侧壁残余4(所谓的兔耳)被留下并且难以除去。为了进行铣削，需要用夹子将衬底1固定。夹持可能损坏产品，并且产量会降低。衬底表面层也被铣削。取决于铣削条件，绝缘膜7被过度铣削，形成如图3C所示的槽形凹陷5。产品质量会降低，例如下降的机械强度。铂薄膜构图侧壁的锥度或倾斜度取决于抗蚀剂构图侧壁的锥度或倾斜度。随着抗蚀剂构图宽度变窄，抗蚀剂构图的斜度不能做大。如果迅速烘烤抗蚀剂构图的温度被提高以增加抗蚀剂构图侧壁的倾斜度，则变得难以去除抗蚀剂构图。利用第二种方法，如图4A所示，在形成在衬底1上的绝缘膜7上，涂覆抗蚀剂膜3。去除将要形成铂薄膜构图的区域内的抗蚀剂构图3。在此情形下，抗蚀剂膜3做得足够厚，使得在下一个工序中沉积的铂薄膜具有阶梯式切口。此外，抗蚀剂曝光的聚点故意偏移，以拓宽抗蚀剂膜沿厚度方向下的开口。因此，在抗蚀剂膜中形成的开口具有向上递减的宽度，或向内倾斜的侧壁。如图4B所示，铂薄膜2沉积在整个表面上。抗蚀剂膜3上的铂薄膜2和绝缘膜7上的铂薄膜2具有阶梯式切口。绝缘膜7上的铂薄膜2具有向上逐渐变薄的外周。抗蚀剂膜3被去除，以去除抗蚀剂膜3上不需要的铂薄膜2。如图4C所示，铂薄膜构图2得以留下。利用此第二种方法，难以通过良好的可控性设置铂薄膜构图的侧壁的锥度或倾斜度。虽然通过采用两层抗蚀剂膜3结构可以提高可控性，但是工序数增加。如果使用诸如抗蚀剂的有机材料，则在铂薄膜2沉积时，从抗蚀剂膜3产生水成分、未反应成分、未溶解成分。这些成分对铂薄膜质量起副作用。因为铂具有结晶性，所以如果混合了杂质，则晶体生长变得不充分，且温度特性下降。难以形成具有良好质量的铂薄膜2。如果抗蚀剂膜3在高温下得以加工，以提前去除这些成分，则难以去除抗蚀剂膜3。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种形成一贵金属薄膜构图的方法，该贵金属薄膜构图具有良好的质量，且易于用绝缘膜覆盖其表面。本专利技术的另一个目的是提供一种，该方法能以良好的再现性控制贵金属薄膜构图的侧壁的锥度或倾斜度、更少地被产生自抗蚀剂的气体影响、不过度蚀刻基底的表面层、且较少地降低机械强度。根据本专利技术的一个方面，提供一种形成贵金属薄膜的方法，包括步骤(a)在一衬底上形成一牺牲膜，并在该牺牲膜上叠放具有不同蚀刻特性的掩蔽层；(b)穿过所述掩蔽层形成具有预定构图的开口；(c)蚀刻暴露在所述开口中的所述牺牲膜，并侧蚀刻所述牺牲膜而越过所述掩蔽层的该开口的边界一预定的量；(d)在所述衬底的整个表面上沉积贵金属薄膜；以及(e)溶解并去除所述牺牲膜。贵金属薄膜构图由具有预定形状(构图)的贵金属薄膜制造，并用以形成目标电路、电阻等。根据上述贵金属薄膜构图形成方法，贵金属薄膜构图的侧壁的锥度或倾斜度可以具有良好再现性地得以控制。在沉积贵金属薄膜的同时，诸如抗蚀剂的有机材料不存在，使得沉积的贵金属薄膜不被有机材料产生的气体等污染。所有工序可以通过半导体生产线的标准设备来进行。没有必要来准备特殊的设备。附图说明图1A至1H是示意性横截面视图，示出了的一系列工序的示例，图1I和1J是温度传感器的示意性横截面视图和示意性平面图；图2A和2B是示意性横截面视图，示出了在衬底上形成贵金属薄膜晶粒的颗粒的入射角和完成的贵金属薄膜构图的侧壁的锥度角或倾斜角之间的关系；图3A至3D是示意性横截面视图，示出了根据现有技术的的一系列工序的示例；图4A和4C是示意性横截面视图，示出了根据现有技术的形成贵金属薄膜构图的一系列工序的示例；以及图5是示出磁控溅射的示意性横截面视图。具体实施例方式将参照附图对本专利技术的优选实施例进行说明。图1A至1G示出了根据本专利技术一实施例的贵金属薄膜构图形成方法的工序的一示例。如图1A所示，在玻璃、石英、陶瓷、硅等制造的衬底11的表面上形成绝缘膜，例如氧化物膜或氮化物膜。以下，将对一示例进行说明，该示例使用形成有绝缘膜7的硅衬底，该绝缘膜例如为氧化硅膜。牺牲膜12通过溅射或化学气相沉积(CVD)沉积在衬底11上。牺牲膜12的材料是一种材料，该材料可通过酸或碱液控制湿法蚀刻的侧蚀刻量、或可控制等离子体蚀刻的侧蚀刻量，可被酸或碱液有效溶解和去除，且不污染其最终产品和生产线。例如，牺牲膜12由除了贵金属外的金属制造，例如钛、铝、铬或铜。接着，在此牺牲膜12的整个表面上，沉积掩蔽层13。掩蔽层13由一种材料制成，该材料具有抵抗蚀刻牺牲膜12的抵抗力，并可用作硬掩膜。例如，掩蔽层13具有300至500nm的厚度，且是分别由CVD等形成的诸如氧化硅膜的氧化物膜或者诸如氮化硅膜的氮化物膜、由大气压CVD形成的磷硅酸盐玻璃(PSG)膜或者硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)膜、由涂覆法形成的旋涂玻璃(SOG)膜、由溅射形成的绝缘膜或金属膜。如图1B所示，抗蚀剂构图14形成在掩蔽层13上，该抗蚀剂构图具有将在该处形成贵金属薄膜构图的开口。抗蚀剂构图14由常规光刻形成。如图1C所示，通过将抗蚀剂构图14用作掩膜，干法蚀刻掩蔽层13以形成开口15。干法蚀刻可以是利用诸如CHF3和CF4的气体的反应离子蚀刻。如图1D所示，暴露在开口15中的牺牲膜12被蚀刻和侧蚀刻，以在衬底11上形成比开口15宽的腔16。此蚀刻可以利用诸如稀氢氟酸和硫酸+过氧化氢的化学品、或通过利用CF4的气体的等离子体蚀刻进行。牺牲膜12的侧蚀刻量设置为1至5μm。如果牺牲膜12由钛制造且5％的HF用作刻蚀剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成贵金属薄膜的方法，包括步骤：（ａ）在一衬底上形成一牺牲膜，并在该牺牲膜上叠置具有不同蚀刻特性的掩蔽层；（ｂ）经过所述掩蔽层形成具有预定构图的一开口；（ｃ）蚀刻所述开口中显露的所述牺牲膜，并侧蚀刻所述牺牲膜而越过所述掩蔽层 的该开口的边界一预定的量；（ｄ）在所述衬底的整个表面上沉积贵金属薄膜；以及（ｅ）溶解并去除所述的牺牲膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏目洁，内藤宽，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]