钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的湿法刻蚀方法技术

一种钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的加工方法，其特征是①在ＢＳＴ＋ＢＺＮ复合薄膜样品表面制备光刻胶掩膜图形；②配制刻蚀溶液：Ａ为硝酸（ＨＮＯ３）、氢氟酸（ＨＦ）、柠檬酸溶液（ＣＡ）的水溶液，Ｂ为盐酸（ＨＣｌ）、氢氟酸（ＨＦ）的水溶液；③ＢＳＴ＋ＢＺＮ复合薄膜样品在刻蚀液Ａ、Ｂ中按一定顺序刻蚀，刻蚀时间由ＢＳＴ与ＢＺＮ分别的厚度决定；④用丙酮／乙醇去除光刻胶掩膜，重新制备光刻胶掩膜；⑤ＢＳＴ＋ＢＺＮ复合薄膜样品在刻蚀液Ａ中进行小功率超声处理；⑥用丙酮／乙醇去除光刻胶掩膜，清洗样品，用氮气（Ｎ２）吹干。本发明专利技术刻蚀过的地方表面无残留物，刻蚀完全，图形转化精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波介质的加工方法，尤其是一种钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的微图形化加工方法，具体地说是一种基于湿法化学刻蚀的钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜 的加工方法。
技术介绍
众所周知，高性能的微波介质材料是介质谐振器的核心，也是现代通信技术的关 键基础材料。具体的性能要求主要有如下两点高介电常数e、高品质因数Q。钛酸锶钡 (Ba0.5Sr。.sTi03，简称BST)薄膜具有高的介电常数e ，还能通过外加电场来调谐其介电常 数，铌酸锌铋(Bi^ZnNbu(V简称BZN)薄膜相比BST薄膜其介电常数与介电常数调谐率相 对较低，但其在高频下具有极低的介电损耗(高品质因数Q)。而钛酸锶钡和铌酸锌铋复合 薄膜同时具有两种薄膜的优点高介电常数e 、高品质因数Q及高的介电常数调谐率，为发 展微波移相器、可调谐滤波器、退藕电容器、压控振荡器及可调谐阵列天线等微波器件提供 了可能。在单片微波集成电路(匪IC)的制作过程中，BST+BZN薄膜的微图形化是不可缺少 的一个重要环节，并成为其关键技术之一。 常用的BST薄膜微图形化的方法包括干法刻蚀和湿法化学刻蚀，其中干法刻蚀又 包括感应耦合等离子体刻蚀(ICP)、电子回旋共振刻蚀(ECR)、螺旋波等离子体(HWP)、反应 离子刻蚀(RIE)及磁增强反应离子刻蚀(MERIE)技术等，干法刻蚀BST薄膜具有图形转化 精度高和几号的各向异性等特点，但所需的设备非常昂贵，刻蚀速率相对较低。湿法刻蚀是 一种成本低、刻蚀速率快的薄膜图形化方法。对于BST薄膜，研究人员一般使用一定体积比 的氢氟酸(HF)与去离子水溶液即可对其刻蚀。 对于BZN薄膜，目前还没有一个良好的干法刻蚀解决方案。湿法刻蚀方面，研究人 员一般使用氢氟酸(HF)、硝酸(hn03)与去离子水的溶液对其刻蚀，但是无法良好的解决刻 蚀后在衬底表面留下沉淀的问题。 对于BST+BZN复合薄膜，研究人员一般用氢氟酸(HF)、硝酸(hn03)与去离子水的 溶液对其刻蚀，但是无法良好的解决刻蚀后在衬底表面留下沉淀的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的湿法刻蚀难以解决衬底表面沉淀的问题，专利技术一种效 果好，速度快，无沉淀的。 本专利技术的技术方案是 —种，其特征是它包括以下步骤 首先，在钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的表面制备光刻胶掩膜图形； 其次，配制两种刻蚀溶液，第一种刻蚀溶液a由硝酸(hn03)、氢氟酸(hf)、柠檬酸 溶液(ca)和去离子水组成，它们的体积比为，硝酸(hn03):氢氟酸(hf):柠檬酸溶液(ca):去离子水溶液=1 : 1 3 : 18 22 : 18 22，其中的柠檬酸溶液(ca)由分析纯柠檬酸颗粒(C6H807)与去离子水按质量比2-4 : 100溶解而成；第二种刻蚀溶液B由盐 酸(HC1)、氢氟酸(HF)和去离子水组成，它们的体积比为盐酸(HC1):氢氟酸(HF):去 离子水=1 : 0.8 1.2 : 45 55;第三步，将钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜前后置于第一种刻蚀溶液(A)和第二种 刻蚀溶液(B)中分别刻蚀，刻蚀时间由钛酸锶钡和铌酸锌铋薄膜分别的厚度决定； 第四步，对经过第三步刻蚀后钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜分别用丙酮和乙醇经 小功率超声(功率范围0 200W)去除其表面的光刻胶掩膜； 第五步，重新制备光刻胶掩膜； 第六步，将经上述刻蚀并重新制备有光刻胶掩膜的钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜 置于第一种刻蚀溶液A后一起放入小功率超声装置(功率范围0 200W，功率为0表示可 以不经过超声处理，下同)中刻蚀10 15秒； 最后分别用丙酮和乙醇去除光刻胶掩膜，然后用清水冲洗，最后用氮气(N2)吹干 即可。 在去除光刻胶掩膜时是将经刻蚀的钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜置于小功率超 声装置(功率范围0 200W)中进行，超声处理时间不超过200秒。 本专利技术的有益效果本专利技术采用HF/HN03/CA/H20与HF/HC1/H20作为BST+BZN薄膜微图形化的基本刻 蚀溶液，最大特点在于加入了有机酸-柠檬酸(CA)作为溶解铌酸盐的主要成分，使BST+BZN 复合薄膜各组员的刻蚀速率趋于均衡，同时也提高了整体刻蚀速率，为匪IC集成工艺中 BST+BZN复合薄膜的图形化提供了一种有效的加工方法。 本专利技术还具有以下优点 ①设备简单，成本低； ②适用范围广，适合各种不同厚度比的BST+BZN薄膜； ③刻蚀速率快； 对光刻胶、Pt底电极的选择性好，且不会对这些材料造成损伤； ⑤该工艺过程不会对BST+BZN复合薄膜的可变介电常数、高品质因数等性能造成明显变化。 本专利技术与其他湿法化学刻蚀方法相比，刻蚀过的地方表面无残留物，刻蚀完全，图 形转化精度高。附图说明 图1为实施例中BZN+BST薄膜样品经刻蚀液A、 B刻蚀后残留物的SEM照片。 图2为实施例中BZN+BST薄膜样品经刻蚀液A、 B刻蚀后残留物的SEM能谱。 图3为实施例中BZN+BST薄膜样品刻蚀完成后的光学显微照片具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。 —种钛酸锶钡(BST)和铌酸锌铋(BZN)复合薄膜的制造方法，主要步骤有首先按 一定比例配制HF/HN03/CA/H20与HF/HC1/H20刻蚀溶液；然后将BST+BZN复合薄膜样品在两4种刻蚀溶液中分别刻蚀，刻蚀之后在下表面衬底及下电极金属与衬底的台阶处一定有难溶 的反应物残留，且光刻胶掩膜下的薄膜会出现一定刻蚀；接着用丙酮/乙醇去除光刻胶，重 新制备光刻胶掩膜；然后将bst+bzn薄膜样品在hf/hn03/ca/h20刻蚀溶液中进行小功率超 声处理，去除残留物质；最后用丙酮/乙醇去除光刻胶，清洗样品，用氮气(n2)吹干，得到干 就无残留的bst+bzn薄膜图形。具体方法如下 ①光刻胶掩膜图形的制作过程先清洗bst+bzn复合薄膜样品，烘干，然后制备光 刻胶层。采用常规的旋转涂覆方法。再用普通的半导体工艺方法在bst+bzn薄膜样品表面 制备光刻胶掩膜图形。 ②柠檬酸溶液(ca)的配制过程将分析纯柠檬酸颗粒(c6h807)与去离子水按质量 比2 4 : 100的比例混合，经搅拌或超声使其溶解而成，具体实施时可取2克纯柠檬酸颗 粒(c6h807)与100克去离子水进行溶解，也可取3克纯柠檬酸颗粒(c6h807)与100克去离子 水进行溶解，还可取4克纯柠檬酸颗粒(c6h807)与100克去离子水进行溶解。 ③第一种刻蚀溶液A(hf/hn(VCA/H20)的配制过程在常温下，将浓度为> 40 % 的分析纯氢氟酸(hf)溶液、浓度为65-68%的分析纯硝酸(hn03)溶液、ca溶液与去离子水按体积比hf : hno3 : ca : h2o = i 3 : i : 18 22 : 18 22(最佳配比为 1-3 : i : 20 : 20)按hf、 hno3、 CA顺序混合制成刻蚀溶液，以下是几个具体的第一种刻蚀溶液a的配比 a、取氢氟酸(hf)io 3 水180毫升在常温下混合即可 b、取氢氟酸(hf)30 3 水200毫升在常温下混合即可 c、取氢氟酸(hf)20 3 水200毫升在常温下混合即可 d、取氢氟酸(hf)io 3 水220毫升在常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的湿法刻蚀方法，其特征是它包括以下步骤：　　　　首先，在钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的表面制备光刻胶掩膜图形；　　　　其次，配制两种刻蚀溶液，第一种刻蚀溶液（Ａ）由硝酸（ＨＮＯ↓［３］）、氢氟酸（ＨＦ）、柠檬酸溶液（ＣＡ）和去离子水组成，它们的体积比为，硝酸（ＨＮＯ↓［３］）∶氢氟酸（ＨＦ）∶柠檬酸溶液（ＣＡ）∶去离子水溶液＝１∶１～３∶１８～２２∶１８～２２，其中的柠檬酸溶液（ＣＡ）由分析纯柠檬酸颗粒（Ｃ↓［６］Ｈ↓［８］Ｏ↓［７］）与去离子水按质量比２～４∶１００溶解而成；第二种刻蚀溶液（Ｂ）由盐酸（ＨＣｌ）、氢氟酸（ＨＦ）和去离子水组成，它们的体积比为：盐酸（ＨＣｌ）∶氢氟酸（ＨＦ）∶去离子水＝１∶０．８～１．２∶４５～５５；　　　　第三步，将钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜前后置于第一种刻蚀溶液（Ａ）和第二种刻蚀溶液（Ｂ）中分别刻蚀，刻蚀时间由钛酸锶钡和铌酸锌铋薄膜分别的厚度决定；　　　　第四步，对经过第三步刻蚀后钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜分别用丙酮和乙醇经小功率超声去除其表面的光刻胶掩膜；　　　　第五步，重新制备光刻胶掩膜；　　　　第六步，将经上述刻蚀并重新制备有光刻胶掩膜的钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜置于第一种刻蚀溶液（Ａ）后一起放入功率范围为０～２００Ｗ的小功率超声装置中刻蚀１０～１５秒；　　　　最后分别用丙酮和乙醇去除光刻胶掩膜，然后用清水冲洗，最后用氮气（Ｎ↓［２］）吹干即可。...

【技术特征摘要】
一种钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的湿法刻蚀方法，其特征是它包括以下步骤首先，在钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜的表面制备光刻胶掩膜图形；其次，配制两种刻蚀溶液，第一种刻蚀溶液(A)由硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)、柠檬酸溶液(CA)和去离子水组成，它们的体积比为，硝酸(HNO3)∶氢氟酸(HF)∶柠檬酸溶液(CA)∶去离子水溶液＝1∶1～3∶18～22∶18～22，其中的柠檬酸溶液(CA)由分析纯柠檬酸颗粒(C6H8O7)与去离子水按质量比2～4∶100溶解而成；第二种刻蚀溶液(B)由盐酸(HCl)、氢氟酸(HF)和去离子水组成，它们的体积比为盐酸(HCl)∶氢氟酸(HF)∶去离子水＝1∶0.8～1.2∶45～55；第三步，将钛酸锶钡和铌酸锌铋复合薄膜前后置于第一种刻蚀溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，孔岑，周建军，陈辰，张斌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：84[]