本發明專利技術提供了一種制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，屬于微納加工和薄膜技術領域。本發明專利技術通過磁控濺射法制備Ni膜，通過調控磁控濺射過程中Ar/H<subgt;2</subgt;氣體流量比、濺射氣壓、基底加熱溫度、濺射功率等關鍵工藝參數，調控Ni薄膜的質量和性能。采用本發明專利技術的方法，制備得到了無柱狀結構、表面光滑、耐腐蝕性好、刻蝕選擇比高、且沉積速率快的Ni膜。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微納加工和薄膜，尤其涉及一種制備耐刻蝕ni硬質掩膜層的方法。
技術介紹
1、微納米加工技術是現代微電子芯片、光電子芯片、生物及化學微流控芯片、微機電系統、多功能微納結構表面等領域的關鍵制備技術，其中等離子體刻蝕是微納加工技術的核心工藝，是把掩模圖形轉移到目標基底材料的表面上，從而最終實現微納器件及微納圖形的制備。目前常用的掩模包括：軟掩模，如光刻膠掩模、pmma等高分子掩模；硬掩模，常用al、cr、ti、ni等金屬材料，sio2、si3n4、al2o3等無機非金屬材料。但這些掩模材料主要用作si、ge等常規半導體材料及其化合物的刻蝕掩模，用于氟基氣體等離子體的刻蝕工藝，相對比較成熟。隨著微納結構表面的應用領域不斷拓展、在不同基底材料上刻蝕微納結構的研究及應用愈來愈多，如尖晶石、ii-vi族化合物、iii-v族化合物等基底的刻蝕。然而氟基氣體由于化學活性較低、對這些材料的刻蝕產物的揮發性小，所以顯得無能為力，需要采用活性更高的氯基刻蝕氣體。但是，上述軟掩模，al、cr、ti金屬掩模以及sio2、si3n4、al2o3等無機非金屬掩模材料，對氯基等離子體的耐刻蝕性差、與基底材料的刻蝕選擇比較小，不能滿足耐氯基等離子體刻蝕的需求。因此，開發新的掩模材料或掩模制備工藝顯得尤為重要。
2、相對來說，ni金屬膜的耐刻蝕性能較好、與基底結合牢固，是常用的刻蝕掩模材料。此外，由于ni具有優良的耐腐蝕性、延展性及耐磨性，在防腐及抗磨損領域也得到廣泛應用。文獻“磁控濺射制備鎳基復合薄膜的組織及耐蝕性研究”(孫康，山東科技大學碩士學位論文，2019年)中，以ar為濺射氣體，采用磁控濺射法制備了ni-zr、ni-cr-zr等ni基合金薄膜，具有較好的耐腐蝕性；文獻“變電流波形電沉積鎳薄膜試驗研究”(張華錦，河南理工大學碩士學位論文，2023年)、文獻“應用于導體互連的金屬鎳鍍層的防腐蝕性能研究”(王月荃，上海交通大學碩士學位論文，2017年)和文獻“金屬鎳電沉積工藝及鍍層結構研究”(李富斌，蘭州大學碩士學位論文，2015年)中采用電沉積技術制備了ni金屬膜，研究了其耐腐蝕性能；文獻“激光輔助制備微納結構柔性導電薄膜的應用基礎研究”(高亮，蘭州大學碩士學位論文，2020年)中采用電沉積技術制備了ni金屬網柵膜，研究了其透明導電性能；文獻“直流磁控濺射法在玻璃上沉積金屬鎳膜的研究”(韓麗.表面技術，2012年，第41卷第6期66頁)中以高純ar為濺射氣體，采用直流磁控濺射法制備了ni金屬膜；文獻“熱型ald技術制備鎳薄膜及其金屬硅化物”(烏李瑛,瞿敏妮,沈贄靚,王英,程秀蘭.微納電子技術，2019年，第56卷第6期486頁)及文獻“plasma-enhancedatomic?layer?deposition?of?ni”(han-bo-ram?lee,sung-hwan?bang,woo-hee?kim,gil?ho?gu,young?kuk?lee,taek-mo?chung,chang?gyoun?kim,chan?gyung?park,and?hyungjun?kim.japanese?journalofappliedphysics,2010,49(5):05fa11-1-05fa11-4)中采用原子層沉積技術在250℃反應溫度窗口制備了純度高、保形性好、連續、平滑的ni金屬膜；文獻“surface?engineeringfor?sic?etching?with?ni?electroplating?masks”(nour?beydoun,mihai?lazar,xaviergassmann.international?semiconductor?conference(cas),oct.2022,poiana?brasov,romania.pp.119-122,10.1109/cas56377.2022.9934701.hal-03856454)中用電沉積技術制備了ni掩模，用于sic基底的氟基等離子體刻蝕，ni膜沉積速率快、厚度大；文獻“fabrication?of?nickel?plasma?etching?mask?by?nano-imprint?lithography?andelectroless?plating”(shingo?shimizu,hideki?tanabe,masaaki?yasuda,yoshihikohirai.journal?ofphotopolymer?science?and?technology,2020,33(5):551-556)中以pd為催化劑采用液相化學沉積技術制備了ni掩模，用于si基底的刻蝕；文獻“金屬掩膜的碳化硅及介質的干法刻蝕研究”(陳剛,王泉慧,李理,劉海琪,柏松.第十七屆全國化合物半導體、微波器體和光電器件學術會議,開封，2012年10月13-14日)中采用電子束蒸發制備了ni掩模，用于sic基底及si薄膜的氟基等離子體刻蝕，獲得了較大的刻蝕選擇比；文獻“etching?selectivity?and?surface?profile?ofgan?in?the?ni,sio2?and?photoresistmasks?using?an?inductively?coupled?plasma”(liann-be?chang,su-sir?liu?andming-jer?jeng.jpn.j.appl.phys.,part?1,2001,40(3a):1242-1243)中采用電子束蒸發技術制備了ni膜，用作gan薄膜的的氯基等離子體刻蝕掩模，獲得較大刻蝕選擇比；文獻“usingni?masks?in?inductively?coupled?plasma?etching?of?high?density?holepatterns?in?gan”(david?s.y.hsu；chul?soo?kim；charles?r.eddy,jr.；ronald?t.holm；richard?l.henry；j.a.casey；v.a.shamamian；a.rosenberg.j.vac.sci.technol.b,2005,23:1611–1614)中采用離子束濺射制備了ni掩模，用作gan薄膜的氯基等離子體刻蝕掩模，ni膜沉積速率為7.4nm/min、結構致密、表面光滑平整。
3、上述ni薄膜及ni掩模或薄膜制備及應用中，電沉積技術應用最為廣泛、沉積速率快、ni膜厚度大，但所沉積ni膜附著強度小、結構疏松、孔隙多、表面粗糙度大，所以耐腐蝕性及抗刻蝕性能較差；原子層沉積ni膜結構致密、表面平整光滑、粗糙度很小，但沉積速率非常低，且用到金屬有機化合物前驅體，所以效率低、成本高；液相沉積技術工藝簡單、效率高，但由于涉及到化學反應、需要用貴金屬pd作為催化劑，且液相沉積工藝對器件制備前序及后續工藝均會產生不利影響；電子束蒸發ni膜，由于蒸發原子能量低的固有特性，使得ni膜致密性差、附著強度較低、刻蝕過程中會發生二次濺射等現象；離子束濺射沉積ni膜結構致密、附著強度大、表面光滑，但濺射速率慢、薄膜厚度小，且需要用到技術難本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述基底加熱溫度為100℃～250℃。
3.根據權利要求1所述的制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述真空室內的濺射氣壓為0.15～0.5Pa。
4.根據權利要求1～3任意一項所述的制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述Ar氣流量為25～40sccm，H2氣流量為2.5～5.6sccm。
5.根據權利要求4所述的制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述Ar氣和H2氣的流量比為7:1～10:1。
6.根據權利要求1所述的制備耐刻蝕Ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述濺射功率為100～250W。
【技術特征摘要】
1.一種制備耐刻蝕ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備耐刻蝕ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述基底加熱溫度為100℃～250℃。
3.根據權利要求1所述的制備耐刻蝕ni硬質掩膜層的方法，其特征在于，所述真空室內的濺射氣壓為0.15～0.5pa。
4.根據權利要求1～3任意一項所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李陽平，李佳隆，劉愛蓉，苗宇欣，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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