贵金属/二维材料电极lift-off工艺：别让图形化环节拖慢工艺验证

在二维材料器件、贵金属电极或复合电极的制备中，很多团队会选择lift-off来避开难刻蚀材料和刻蚀损伤。但真正做起来，卡点往往不在剥离液，而在前道光刻图形化：版图改一版，掩模要等一轮；undercut窗口要反复试；小批量、多版次的工艺验证，节奏很容易被拖慢。

托托科技无掩模紫外光刻设备把图形化变成可快速迭代的加工流程，帮助缩短从版图设计到lift-off验证的周期。本文结合lift-off的工艺边界，说明无掩模光刻适合哪些电极图案化场景，以及设备能提供哪些具体能力。

lift-off工艺

在微纳器件与电路制备中，金属薄膜图形化通常有两条路线：一是“沉积—光刻—刻蚀”，适合厚膜、大面积和低精度加工需求；二是“光刻—沉积—剥离”，也就是lift-off，常用于二维材料电极、贵金属电极，以及不能承受刻蚀损伤的衬底。

lift-off的核心几何条件，是胶顶金属与衬底金属必须在图形边缘断开。若侧壁被镀上，两层膜连成一体，剥离液扩散慢、断裂随机，边缘形貌不可控。因此胶层需要做成上宽下窄的倒梯形，也就是undercut或overhang结构。

正梯形（顶切）与倒梯形（底切）沉积金属后的剖面对比

目前lift-off主流路线包括负性剥离胶、图像反转胶和双层胶。其中双层胶对undercut形貌、开口尺寸和胶层厚度的调控自由度较高，是常用路线。

双层胶undercut窗口，需要快速迭代

双层胶的基本原理是：底层采用非光敏性光刻胶，顶层采用光敏性光刻胶；两者在同一显影液中的溶解速率不同，顶层曝光显影后开出窗口，底层继续横向溶解，从而形成底切结构。

托托科技无掩模紫外光刻设备完成曝光双层胶Lift-off剖面SEM：（左）底层LOR 3A/顶层S1805；（右）底层SF9/顶层S1813。显影后顶层胶开出窗口，底层胶横向溶解形成undercut结构

问题在于，窗口不是一次曝光就能定下来的。它涉及胶厚、开口尺寸、显影条件和金属膜厚。对研发和小批量多版次实验来说，每改一次版图就等一轮掩模，验证节奏会被明显拖慢。这正是无掩模光刻可以切入的环节。

无掩模光刻的价值在于：版图修改后可直接曝光，不必等待掩模制作，适合小批量、多版次工艺实验。托托科技的无掩模紫外光刻设备线宽精度最（高）可达300 nm，可覆盖波导、光栅等高精度微纳结构的图形化需求。

基于托托科技无掩模紫外光刻设备完成曝光图形化的二维材料器件电极图案示例（图示为多种微纳电极版图设计）

托托科技无掩模紫外光刻设备：快速迭代，高精度高质量完成制造

加工精度：线宽精度最（高）可达300 nm，满足波导、光栅等高精度微纳结构的高分辨率要求。

加工速度：高速型号可达1200 mm²/min，兼顾精细度与产出效率。

灰度光刻功能：支持4096阶灰度与亚纳米级粗糙度控制，直接加工微透镜阵列、菲涅尔透镜等三维微光学结构。

多种基底适应性：不仅兼容常规的硅片、氧化硅片、玻璃片、石英片、蓝宝石片，还可直接加工砷化镓、氮化镓等第二代/第三代半导体衬底，乃至各类柔性衬底与新型功能材料，实现在不同材质上自由书写微纳图案。

随着微纳器件与电路制备从单元验证走向阵列化、集成化，以及贵金属电极、化合物半导体和特殊衬底器件需求的持续增长，lift-off 工艺面临的挑战已不只是“能不能剥”，而是能否在更小特征尺寸、更复杂多层结构和更低热预算下保持稳定重复。胶体系的低热预算化、undercut 的精确调控、沉积方向性与温升控制，以及光刻图形化环节的快速迭代，正在成为这一领域持续演进的方向。

托托科技无掩模版紫外光刻设备致（力）于为微纳加工领域研究者提供灵活、精（准）的图形化工具，帮助客户缩短从版图设计到验证的工艺周期，降低对掩模版的依赖，让更多精力回到材料与器件本身。

如果您正在做二维材料电极、贵金属电极或复合电极lift-off，欢迎带基底和版图联系我们，我们将详细介绍功能技术参数并安排演示。