[发明专利]一种室温红外敏感薄膜的图案化方法

说明书

本发明公开了一种室温红外敏感薄膜的图案化方法，包括下列步骤：在衬底上依次旋涂聚甲基丙烯酸甲酯层、可溶性光刻胶层和正性光刻胶层，然后曝光显影，反应离子刻蚀，制作出三层胶结构。然后采用化学浴沉积法在衬底上沉积室温红外敏感薄膜，最后用丙酮去胶，剥离得到图案化的室温红外敏感薄膜。本发明采用聚甲基丙烯酸甲酯层，克服了光刻胶溶于碱性化学浴前驱体溶液的不足。采用丙酮剥离，避免了湿法腐蚀时强酸对衬底的腐蚀，以及干法刻蚀气体物理轰击对金属电极的刻蚀。本发明方法简便，尤其适用于碱性化学浴沉积室温红外敏感薄膜的图案化。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件领域，特别是涉及一种室温红外敏感薄膜的图案化方法。

背景技术

PbS、PbSe材料具有较小的禁带宽度和较大的激子波尔半径，其红外响应截止波长可至中波红外，常用于光电探测器的红外敏感材料。化学浴沉积法制备室温红外敏感薄膜是在非真空条件下进行，成本低，是近年来薄膜器件发展的重要方向。化学浴沉积法是一种利用溶液中金属络合物与还原性化合物缓慢反应并沉积在基底表面的化学过程，具有化学计量比可控、成膜均匀致密和低温工艺等优点。

PbS、PbSe室温红外敏感薄膜的图案化方法主要有湿法腐蚀法、干法刻蚀法和溶脱剥离法等。湿法腐蚀法是把有室温红外敏感薄膜的衬底浸入强酸中，去除裸露的薄膜，这种方法的缺点是PbS、PbSe薄膜必须用浓盐酸或者硝酸等强酸进行腐蚀，并且需要水浴加热，在浓热的强酸中读出电路衬底可能被腐蚀，对制作光电探测器带来风险。干法刻蚀法是在真空环境下用离子轰击薄膜，去除裸露的薄膜，这种方法的缺点是PbS、PbSe材料需要用氩气或者氯基气体刻蚀，氩离子或氯基气体容易对衬底上的金属层造成损伤，如损坏金属电极等。溶脱剥离法通常是在衬底上制作光刻胶图案，然后在光刻胶图案上溅射或沉积薄膜，然后在丙酮中去除剩余的胶，剥离得到图案化的薄膜。但是用化学浴沉积法制备PbS、PbSe室温红外敏感薄膜时，前驱体溶液呈碱性，由于可溶性光刻胶和正性光刻胶易溶解于碱性溶液，所以有光刻胶图案的衬底放入化学水浴前驱体溶液中就会溶解，无法实现溶脱剥离效果。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有技术对化学浴沉积的室温红外敏感物薄膜无法实现溶脱剥离的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明具体提供一种室温红外敏感薄膜的图案化方法，包括：在衬底上依次旋涂聚甲基丙烯酸甲酯层、可溶性光刻胶层和正性光刻胶层；采用掩模曝光，显影，反应离子刻蚀，在衬底上制作出三层胶结构；用化学浴沉积法在衬底上沉积室温红外敏感薄膜；用丙酮剥离剩余的胶，得到图案化的室温红外敏感薄膜。

所述衬底至少包括硅片、读出电路中的一种。

所述可溶性光刻胶层为不溶于丙酮，但易溶于碱性显影液的光刻胶层。

优选的，所述正性光刻胶层为AZ1500胶层、AZ3100胶层、S1805胶层中的一种及其组合。

所述采用掩模曝光，显影，反应离子刻蚀，在衬底上制作出三层胶结构，具体包括：采用掩模曝光，显影，得到可溶性光刻胶层和正性光刻胶层形成的双层结构，采用反应离子刻蚀去除裸露的聚甲基丙烯酸甲酯层，形成三层胶结构。

所述可溶性光刻胶层相对于所述正性光刻胶层在碱性显影液中具有更快的显影速率，在显影时，形成上宽下窄的倒梯形结构，以利于溶脱剥离。

优选的，在进行反应离子刻蚀操作时，反应离子刻蚀气体为氧气，功率为30-100W，刻蚀时间为0.5-2min。

所述室温红外敏感薄膜至少包括PbS薄膜、PbSe薄膜中的一种。

用化学浴沉积法在衬底上沉积室温红外敏感薄膜时，所述化学浴沉积法的前驱体溶液为碱性。

优选的，所述室温红外敏感薄膜的厚度小于1微米。