厚膜基板因其制備流程短、成膜工藝簡單及可靠性高等特點，在混合集成電路、射頻器件及功率器件等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但由于成膜漿料的特性及成膜方法的限制，使得基于印刷技術(shù)制作的厚膜基板不可避免地存在線條邊緣圖形精度較差、線條線寬/間距較大、大面積膜層厚度均勻性與致密性較差的情況，限制了其在高精度、高保真及低損耗信號特征的領(lǐng)域，如光電轉(zhuǎn)化、射頻（RF）與微波電路等領(lǐng)域的應(yīng)用。

相對于低頻電路，導(dǎo)體在高頻電路中多了作微帶傳輸線的作用，考慮導(dǎo)體的射頻電阻和趨膚深度的影響，對基板金屬導(dǎo)帶提出了高的電導(dǎo)率、良好的線條邊緣和線條精度、大于3～4倍趨膚深度的膜層厚度、良好的耐高溫性與附著力等要求。傳統(tǒng)的薄膜工藝制備線條電導(dǎo)率較好，精度和邊緣質(zhì)量較高，但存在膜層厚度增加困難(一般為1 μm)。雖可通過電鍍工藝實現(xiàn)膜層厚度增加，但不同膜層之間電阻率差異較大，膜層高溫下結(jié)合力較差，成本相對較高，限制了其在高頻信號等領(lǐng)域的應(yīng)用。使得基于傳統(tǒng)厚膜工藝探尋新膜層圖形化方法成為研究的熱點。

目前，具備微細(xì)線條的厚膜圖形化方法主要有精密印刷與激光刻線。通過調(diào)整絲網(wǎng)目數(shù)，輔助漿料黏度等參數(shù)調(diào)整，可以實現(xiàn)特征線寬/間距50 μm/50 μm的厚膜線條制作，但存在線條厚度均勻性較差，制作效率較低、線條容易斷條等缺陷， 限制其規(guī)模化應(yīng)用。激光刻線方法可快速實現(xiàn)厚膜微細(xì)線條制備，線條精度和邊緣質(zhì)量較高，但存在大面積膜層去除質(zhì)量較差，激光與基板（如AlN）反應(yīng)形成導(dǎo)電物質(zhì)導(dǎo)致線條間絕緣較差等缺陷，限制了其在線條密度較低的厚膜基板制作領(lǐng)域應(yīng)用。本文研究了基于薄膜光刻/腐蝕方法制作厚膜微細(xì)線條工藝技術(shù)，通過引入光刻方法實現(xiàn)膜層厚度方向高精度、高保真與特征線寬/間距45 μm/45 μm微細(xì)線條制作，成功解決膜層厚度與精度之間矛盾，實現(xiàn)高精度布線厚膜基板的制作.

1厚膜金導(dǎo)體光刻工藝原理及特點

厚膜光刻技術(shù)是將附加感光樹脂的材料或光刻膠直接涂覆在整面燒結(jié)金導(dǎo)體的基板表面，烘烤之后進(jìn)行曝光和顯影形成腐蝕掩膜，再通過濕法腐蝕方法將需要圖形區(qū)域金膜層去除形成微細(xì)布線。在該工藝流程中，腐蝕液和光刻膠的確定相互關(guān)聯(lián)。選定的腐蝕液對光刻膠不能產(chǎn)生傷害，使電路圖形能在光刻膠的保護(hù)下進(jìn)行選擇性地腐蝕，腐蝕要干凈，線條精度要滿足要求。選定的光刻膠感光性能要好，抗腐蝕能力要強(qiáng)，適合于深腐蝕加工要求， 不出現(xiàn)鉆蝕和浮膠。厚膜光刻相關(guān)技術(shù)路線如圖1 所示。

對清洗完成的裸基板：1）按照厚膜印刷方法在基板表面正面涂覆金漿料，再通過燒結(jié)工藝實現(xiàn)金膜層高可靠成膜；2）在成膜完成的基板表面涂覆光刻膠，實現(xiàn)光刻膠完全覆蓋金屬膜層，避免后續(xù)腐蝕過程中出現(xiàn)因覆蓋不完全導(dǎo)致的膜層針孔、微孔與脫落等缺陷，對涂覆光刻膠的厚膜基板按照薄膜光刻工藝對光刻膠進(jìn)行烘烤、曝光與顯影，實現(xiàn)厚膜基板表面光刻膠掩膜制作；3）通過濕法腐蝕方法實現(xiàn)厚膜膜層去除，去膠清洗之后形成具備微細(xì)布線的厚膜基板；4）對制備的厚膜基板進(jìn)行加工質(zhì)量和可靠性考核。相對于傳統(tǒng)漿料印刷成膜，厚膜光刻制備微細(xì)線條具備如下特點。

1.1 較高的厚膜布線精度

   由于光刻方法制備掩膜精度較高，使得光刻方法制備厚膜線條線寬/間距天然優(yōu)于絲網(wǎng)方法獲得的線條精度。由于金漿料燒結(jié)完成后進(jìn)行圖形化制作，有效避免了傳統(tǒng)漿料燒結(jié)過程中圖形收縮問題，提升了厚膜布線線條精度。

1.2 較好的膜層厚度均勻性和表面質(zhì)量

  在基于光刻方法制備厚膜微細(xì)線條技術(shù)中，金漿料整面涂覆在基板表面，避免了絲網(wǎng)印刷及印刷參數(shù)設(shè)置不合理對漿料觸變特性和流延的影響，大幅提升膜層厚度均勻性和表面質(zhì)量。

1.3 良好的厚膜線條邊緣質(zhì)量

基于腐蝕工藝制作線條，避免了印刷過程中因漿料黏網(wǎng)、塌陷等形成的線條邊緣毛刺，有效提升厚膜布線線條邊緣質(zhì)量。

2 厚膜金導(dǎo)體光刻關(guān)鍵技術(shù)

2.1 高質(zhì)量可腐蝕厚膜膜層制作技術(shù)

針對光刻/腐蝕的特殊需求，要求成膜厚膜膜層表面粗糙度較低，基板面積范圍內(nèi)膜層厚度均勻性較好。通過對絲網(wǎng)印刷參數(shù)對比研究，驗證發(fā)現(xiàn)金漿料流平時長對成膜膜層質(zhì)量影響較大。

2.1.1 流平時間對成膜厚度影響

在漿料型號，基板尺寸及印刷參數(shù)一定的前提下，研究了不同流平時長對基板不同位置漿料濕膜厚度影響規(guī)律，目標(biāo)厚膜濕膜厚度20 μm，相關(guān)結(jié)果如圖2所示。

可以看出，隨著流平時間的延長，同一基板不同位置漿料濕膜的厚度差值逐漸減小。同時，將不同流平時間的濕膜燒結(jié)成膜厚度均勻性具有類似規(guī)律，表明合適時間流平有助于提升印刷濕膜及燒結(jié)成膜的厚度均勻性，同樣有助于控制后續(xù)濕法腐蝕參數(shù)及線條側(cè)面鉆蝕量。

2.1.2 流平時間對成膜表面粗糙度影響

    在漿料型號、基板尺寸及印刷參數(shù)一定的前提下，研究了不同流平時長對基板濕膜表面粗糙度（凸起）的影響規(guī)律，目標(biāo)厚膜濕膜厚度20 μm。