一种剥离方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种剥离方法。


背景技术：

2.半导体加工工艺中常涉及导电层图形加工，即在基片上制作导电层图形。利用剥离技术制作微细的导电层图形，在微米、亚微米范围内是一种非常有价值的技术。剥离技术的基本顺序是首先在洁净的基片表面涂上一层光刻胶，进行前烘、曝光、后烘、显影等不同工艺处理后，在基片表面得到图形化的光刻胶层，然后通过蒸发或者溅射的方法，在基片表面沉积导电层，最后剥离掉光刻胶及其上的导电层，而与基片紧密接触的导电层保留下来。
3.在采用lift-off(即剥离工艺)进行带金剥离时，一般采用丙酮试剂在超声仪中去除光刻胶和光刻胶上的导电层，在进行lift-off剥离时，由于光刻胶上方有导电层阻挡，丙酮很难透过导电层将光刻胶溶解，光刻胶剥离效果较差，一般都是通过增加丙酮超声时间以及超声功率来提高提高光刻胶剥离效果，但是从目前了解到的情况，增加超声功率以及超声的时间，lift-off的剥离效果也只能有60％左右的去除效果，并且超声时间过长，会使得导电层和半导体器件表面分离，从而影响半导体激光器芯片的正常工作。
4.还有一种常用方法是利用蓝膜辅助，该方法是将lift-off分为两步，首先使用光刻胶在晶圆上制备出结构图形，其次溅射导电层，然后在上面覆盖带有粘性的蓝膜，将蓝膜揭下，此时导电层随蓝膜一起被揭下，再利用丙酮溶液在超声环境中将光刻胶剥离，从而达到优化lift-off剥离效果，较上一种方法，该方法是利用蓝膜上面涂覆的胶的粘性将光刻胶上的导电层粘住带起，再进行去除光刻胶，虽然能够快速去除光刻胶，但是蓝膜粘性的均一性无法保证，并且在溅射时，导电层是一个整体的金属膜层，在使用蓝膜撕除光刻胶上的导电层时，会将晶圆上的导电层一起撕下来，造成“撕金”的问题，影响器件良率。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于如何同时提高剥离效率和良率的问题。
6.本发明提供一种剥离方法，包括步骤如下：提供初始器件，所述初始器件包括第一区和与第一区邻接的第二区；在所述初始器件上形成图形化的第一光刻胶层，所述第一光刻胶层位于第一区上且暴露出第二区；在所述第一光刻胶层的表面和初始器件的第二区上形成导电层；在第二区上的导电层上形成第二光刻胶层，且所述第二光刻胶层暴露出第一区上的导电层；以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀去除第一区上的导电层；以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀去除第一区上的导电层之后，去除所述第二光刻胶层和第一光刻胶层。
7.可选的，所述导电层包括自下至上垂直层叠的第一子导电层、第二子导电层和第三子导电层；以所述第二光刻胶层为掩膜刻蚀去除第一区上的导电层的步骤包括：采用湿法刻蚀工艺去除第一区上的第三子导电层和第二子导电层；采用湿法刻蚀工艺去除第一区上的第三子导电层和第二子导电层之后，采用等离子体表面处理工艺去除第一区上的第一子导电层。
8.可选的，所述第一子导电层的材料为镍；所述第二子导电层的材料为金锗合金；所述第三子导电层的材料为金；采用湿法刻蚀工艺去除第一区上的第三子导电层和第二子导电层的参数包括：采用的刻蚀溶液为碘化钾、碘和水的混合液；碘化钾的浓度为230mg/ml～240mg/ml，碘的浓度为410mg/ml～420mg/ml；刻蚀时间为5s～8s；所述等离子体表面处理工艺的参数包括：射频功率为60w～80w；采用的刻蚀气体包括氩气；氩气的流量为30sccm～35sccm；腔室压强为3.0*10-3
pa～5.0*10-3
pa；时间为5min～6min。
9.可选的，还包括：在采用等离子体表面处理工艺刻蚀去除第一区上的第一子导电层之前，对第一区上的第一子导电层进行去离子水清洗处理。
10.可选的，所述第一子导电层的厚度为5nm～10nm，所述第二子导电层的厚度为40nm～60nm，所述第三子导电层的厚度为200nm～300nm。
11.可选的，去除所述第二光刻胶层和第一光刻胶层的工艺包括超声波清洗工艺。
12.可选的，超声波清洗工艺的参数包括：超声波功率为70w～90w，超声波频率为80khz～100khz；温度为50℃～60℃。
13.可选的，超声波清洗工艺采用丙酮清洗剂和乙醇清洗剂交替清洗。
14.可选的，所述第一光刻胶层为负性光刻胶层，所述第二光刻胶层为正性光刻胶层。
15.可选的，所述初始器件包括半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的半导体单元层；去除所述第二光刻胶层和第一光刻胶层之后，第二区的导电层形成位于半导体单元层上的测试电极，测试电极包括间隔的正极测试电极和负极测试电极。
16.本发明的技术方案具有以下有益效果：
17.本发明提供的剥离方法，通过以第二光刻胶层为掩膜刻蚀去除第一区上的导电层；再去除第二光刻胶层和第一光刻胶层。由于在去除第一区上的导电层的过程中采用第二光刻胶层作为掩膜，因此能完全去除第一区上的导电层，且不会对第二区上的导电层进行撕扯，使得较好的保留第二区上的导电层的同时实现完全去除第一光刻胶层表面上的导电层。由于不会对第二区上的导电层进行撕扯，因此使得良率得到提高。由于刻蚀去除第一区上的导电层，因此能在较短的时间内完全去除第一光刻胶层表面的导电层，这样使得工艺效率提高，且不会对第二区的导电层和初始器件之间的界面有影响，对良率的提高有帮助。综上，使得剥离效率和良率均得到提高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例的剥离方法的流程图；
20.图2至图8为本技术实施例剥离方法实施过程的结构示意图。
21.附图标记：
22.1，初始器件；2，第一光刻胶层；3，第一子导电层；4，第二子导电层；5，第三子导电层；6，第二光刻胶层；10，第一区；20，第二区；30，导电层。
具体实施方式
23.下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
24.本发明实施例提供了一种剥离方法，如图1所示，包括步骤如下：
25.s1：提供初始器件1，所述初始器件包括第一区10和与第一区10邻接的第二区20；
26.s2：在所述初始器件1上形成图形化的第一光刻胶层2，所述第一光刻胶层2位于第一区上10且暴露出第二区20；
27.s3：在所述第一光刻胶层2的表面和初始器件的第二区20上形成导电层30；
28.s4：在第二区20上的导电层30上形成第二光刻胶层6，且所述第二光刻胶层6暴露出第一区10上的导电层30；
29.s5：以所述第二光刻胶层6为掩膜刻蚀去除第一区10上的导电层30；
30.s6：以所述第二光刻胶层6为掩膜刻蚀去除第一区10上的导电层30之后，去除所述第二光刻胶层6和第一光刻胶层2。
31.本实施例中，通过以第二光刻胶层6为掩膜刻蚀去除第一区10上的导电层30；再去除第二光刻胶层6和第一光刻胶层2。由于在去除第一区10上的导电层30的过程中采用第二光刻胶层6作为掩膜，因此能完全去除第一区10上的导电层，且不会对第二区20上的导电层进行撕扯，使得较好的保留第二区20上的导电层30的同时实现完全去除第一光刻胶层2表面上的导电层30。由于不会对第二区20上的导电层30进行撕扯，因此使得良率得到提高。由于刻蚀去除第一区10上的导电层30，因此能在较短的时间内完全去除第一光刻胶层2表面的导电层30，这样使得工艺效率提高，且不会对第二区20的导电层30和初始器件1之间的界面有影响，对良率的提高有帮助。综上，使得剥离效率和良率均得到提高。
32.参考图2，提供初始器件1，所述初始器件1包括第一区10和与第一区邻接的第二区20。
33.本实施例中，所述初始器件1包括半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的半导体单元层。
34.在一个实施例中，所述半导体单元层包括：位于所述半导体衬底上的下波导层；位于所述下波导层背离所述半导体衬底层一侧的下限制层；位于下限制层背离下波导层一侧的有源层；位于所述有源层背离下波导层的上波导层；位于上波导层背离所述有源层一侧的上限制层；位于所述上限制层背离上波导层一侧的接触层。所述剥离方法用于在接触层的表面形成图形化的测试电极。
35.在一个实施例中，所述半导体单元层包括：位于所述半导体衬底上第一布格拉反射镜；位于第一布拉格反射镜上的有源层；位于所述有源层背离第一布拉格反射镜一侧的第二布拉格反射镜。所述剥离方法用于在第二布拉格反射镜的表面形成图形化的测试电极。
36.在其他实施例中，半导体单元层包括单层或者多层的半导体材料层。
37.在其他实施例中，初始器件1为半导体基板。
38.参考图3，在所述初始器件1上形成图形化的第一光刻胶层2，所述第一光刻胶层2位于第一区10上且暴露出第二区20。
39.形成图形化的第一光刻胶层2的步骤包括：在初始器件1的第一区和第二区上形成第一光刻胶膜；对第一光刻胶膜依次进行曝光和显影，形成图形化的第一光刻胶层2。
40.第一光刻胶膜为负性光刻胶时，对第一光刻胶膜进行显影的步骤中，曝光区域的负光刻胶由于不溶于显影液而被保留，而未曝光区域的负光刻胶由于溶于显影液而被去除。
41.采用匀胶机涂覆第一光刻胶膜，在一个实施例中，匀胶机转速为4000rpm，时间为30s，获得的胶厚为2.5μm。
42.本实施例，所述第一光刻胶层2为负性光刻胶层。第一光刻胶层采用负光刻胶，图形化后的第一光刻胶层在初始器件的纵剖面上呈倒梯形，在第一光刻胶层的表面和初始器件的第二区上形成导电层，导电层在图形化后的第一光刻胶层边缘易产生应力集中，有利于后续第一光刻胶层的表面上的导电层的去除。
43.需要说明的是，在其他实施例中，第一光刻胶层2也可以选择正性光刻胶层。
44.参考图4，在所述第一光刻胶层2的表面和初始器件1的第二区20上形成导电层30。
45.本实施例中，所述导电层30包括自下至上垂直层叠的第一子导电层3、第二子导电层4和第三子导电层5。
46.在一个实施例中，所述第一子导电层3的材料为镍；所述第二子导电层4的材料为金锗合金；所述第三子导电层5的材料为金；镍在初始器件界面聚集可以改善金锗合金在初始器件上的润湿作用，从而使接触更均匀，最终使得导电层的接触电阻小，同时金锗合金和金易于淀积，粘附性好，导电性能好，是制作导电层的优良材料。
47.导电层30的形成工艺包括磁控溅射工艺。
48.在一实施例中，所述第一子导电层的厚度为5nm～10nm，例如5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm；所述第二子导电层的厚度为40nm～60nm，例如40nm、50nm或60nm；所述第三子导电层的厚度为200nm～300nm，例如200nm、250nm或300nm。第一子导电层的主要作用是为了改善第二子导电层与初始器件的接触效果，通常采用普通金属材料，例如镍，若第一子导电层的厚度小于5nm，形成第一子导电层工艺控制难度增加，若第一子导电层的厚度大于10nm，在初始器件长期使用过程中可起残余的冶金反应，使初始器件的可靠性降低；第二子导电层的主要作用是增加导电层的粘附强度，通常采用贵金属合金材料，例如金合金，若第二子导电层的厚度小于40nm，将减弱导电层的粘附强度，若第二子导电层的厚度大于60nm，将增大导电层与初始器件的接触电阻；第三子导电层的主要作用是减小导电层与初始器件的接触电阻，通常采用导电性能优良的贵金属材料，例如金，若第三子导电层的厚度小于200nm，由于第三子导电层自身的结构强度较低，容易在后续的使用过程中造成破损，若第三子导电层的厚度大于300nm，则会造成成本的增加。
49.参考图5，在第二区20上的导电层30上形成第二光刻胶层6，且所述第二光刻胶层6暴露出第一区10上的导电层30。
50.所述第二光刻胶层6为正性光刻胶层。第二光刻胶层6采用正光刻胶，正光刻胶的分辨率高，可以获得更高精度的微细图形，为后续刻蚀工艺的刻蚀精度提供保障。
51.第二光刻胶层6为正性光刻胶层时，第二光刻胶层6在纵剖面形状为正梯形。这样
纵剖面形状为正梯形的第二光刻胶层6与纵剖面形状为倒梯形的第一光刻胶层2相互匹配。
52.形成图形化的第二光刻胶层6的步骤包括：在第二区20上的导电层30上以及的第一区上的导电层30上形成第二光刻胶膜；对第二光刻胶膜依次进行曝光和显影，形成图形化的第二光刻胶层6。
53.当第二光刻胶膜为正性光刻胶时，对第二光刻胶膜进行显影的步骤中，被曝光的区域溶于显影液，未曝光的区域不溶于显影液，将第一区上的第二光刻胶膜去除，第二区上的导电层30依然被第二光刻胶膜遮挡，从而在第二区上的导电层上形成第二光刻胶层6，且第二光刻胶层6暴露出第一区上的导电层。
54.参考图6和图7，以所述第二光刻胶层6为掩膜刻蚀去除第一区10上的导电层30。
55.以所述第二光刻胶层6为掩膜刻蚀去除第一区10上的导电层30的步骤包括：采用湿法刻蚀工艺去除第一区10上的第三子导电层5和第二子导电层4；采用湿法刻蚀工艺去除第一区10上的第三子导电层5和第二子导电层4之后，采用等离子体表面处理工艺去除第一区10上的第一子导电层3。采用湿法刻蚀工艺的设备简单，刻蚀速率高，选择性高，但是湿法刻蚀通常是各向同性的，易导致刻蚀剂腐蚀去除部分第二光刻胶层下方的导电层，所以采用湿法刻蚀工艺去除第一区上的第三子导电层和第二子导电层之后，采用等离子体表面处理工艺去除第一区上的第一子导电层；采用等离子体表面处理工艺的设备自动化程度高，仅对导电层的垂直方向进行刻蚀，更加适用于只需要去除以第二光刻胶层为掩膜的第一子导电层。
56.本实施例，采用湿法刻蚀工艺去除第一区10上的第三子导电层3和第二子导电层4，采用的刻蚀溶液为碘化钾、碘和水的混合液；在保证刻蚀速率高的前提下，避免了采用传统的王水、盐酸、氯酸钠、双氧水等物质在酸浸溶解金或金锗合金过程中生成腐蚀性气体的危险。
57.在一实施例中，采用湿法刻蚀工艺去除第一区上的第三子导电层和第二子导电层的参数包括：碘化钾的浓度为230mg/ml～240mg/ml，例如230mg/ml或240mg/ml；碘的浓度为410mg/ml～420mg/ml，例如410mg/ml～420mg/ml；刻蚀时间为5s～8s，例如5s、6s、7s或8s。
58.在另一实施例中，配置刻蚀溶液，刻蚀溶液为碘化钾、碘和水的混合液，配置比例为ki：i2：h2o＝65g：115g：100ml，搅拌均匀，然后将初始器件在配置好的刻蚀溶液中浸没5s，第三子导电层和第二子导电层中的au和i2反应生成溶于ki水溶液的络合物，去离子水清洗处理3遍，去除第二区上的第三子导电层和第二子导电层。
59.本实施例，采用等离子体表面处理工艺，利用带有高能量的氩离子将镍原子击飞从而达到去除第一子导电层的目的。
60.在一实施例中，等离子体表面处理工艺的参数包括：射频功率为60w～80w，例如60w、70w或80w；采用的刻蚀气体包括氩气；氩气的流量为30sccm～35sccm，例如30sccm或35sccm；腔室压强为3.0*10-3
pa～5.0*10-3
pa，例如3.0*10-3
pa或5.0*10-3
pa；时间为5min～6min，例如5min或6min。
61.在另一实施例中，采用等离子体表面处理工艺去除第一区上的第一子导电层，设定等离子体表面处理工艺的参数，射频功率为80w；采用的刻蚀气体包括氩气；氩气的流量为35sccm；腔室压强为4.0*10-3
pa；时间为5min。
62.本实施例，还包括：在采用等离子体表面处理工艺刻蚀去除第一区10上的第一子
导电层3之前，对第一区10上的第一子导电层3进行去离子水清洗处理。
63.本实施例中，在采用等离子体表面处理工艺刻蚀去除第一区上的第一子导电层之前，第二子导电层和第三子导电层中的金和碘反应生成碘化钾水溶液的络合物，由于第二子导电层中的锗和金是一种掺杂状态，当金被反应去除后，锗在去离子水清洗处理的过程中被清洗掉，从而获得干净的第一区上的第一子导电层表面。
64.参考图8，以所述第二光刻胶层6为掩膜刻蚀去除第一区10上的导电层30之后，去除所述第二光刻胶层6和第一光刻胶层2。
65.本实施例，去除所述第二光刻胶层6和第一光刻胶层2的工艺包括超声波清洗工艺。超声波清洗工艺可以批量清洗，可以无死角清洗，清洗速度快，清洗效果好，清洁度高；采用超声波清洗工艺可以彻底去除第二光刻胶层和第一光刻胶层。
66.在一实施例中，超声波清洗工艺的参数包括：超声波功率为70w～90w，例如70w、80w或90w；超声波频率为80khz～100khz，例如80khz、90khz或100khz；温度为50℃～60℃，例如50℃或60℃；超声波清洗工艺采用丙酮清洗剂和乙醇清洗剂交替清洗。若丙酮和乙醇的温度小于50℃，则第一光刻胶层和第二光刻胶层在丙酮和乙醇中的溶解速率下降，延长了去除第一光刻胶层和第二光刻胶层的工艺时间；若丙酮和乙醇的温度大于60℃，丙酮和乙醇的挥发速率上升，丙酮和乙醇的利用率下降，去除第一光刻胶层和第二光刻胶层的成本增大。
67.在另一实施例中，采用超声波清洗工艺去除第二光刻胶层和第一光刻胶层，设定参数，超声波清洗设备的功率为80w，超声频率为80khz，水浴温度60℃，在上述水浴温度以及超声环境中交替使用丙酮10min、乙醇5min浸泡初始器件3遍，第二光刻胶层和第一光刻胶层通过溶于丙酮和乙醇而被去除掉。
68.本实施例，所述初始器件包括半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的半导体单元层；去除所述第二光刻胶层和第一光刻胶层之后，第二区的导电层形成位于半导体单元层上的测试电极，测试电极包括间隔的正极测试电极和负极测试电极。
69.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。