一種降低GaAs背孔工藝中等離子體刻蝕機(jī)腔體污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及GaAs微波器件的背孔加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低GaAs背孔工藝中等離子體刻蝕機(jī)腔體污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著GaAs微波電路工作頻率的提高，要求有更低的接地電感、更小的器件熱阻、更短的接地距離。低頻時，常采用鍵合線接地，產(chǎn)生的寄生電感不足以影響電路性能。但達(dá)到微波、毫米波頻段工作時，這種方法將產(chǎn)生相當(dāng)大的接地電感和器件熱阻，對電路高頻特性造成不良影響。通過對GaAs晶片厚度減薄、刻蝕GaAs晶片的背孔、電鍍晶片背面散熱用大面積金屬薄膜等工藝能夠解決這個問題，從而有效地提高器件和電路在高頻下的工作特性。
[0003]現(xiàn)有的減薄工藝中，在進(jìn)行高溫蠟粘片過程時，將涂有電子束光刻膠的襯底粘附在預(yù)先涂滿高溫蠟的石英托上，使除襯底片外其余地方的高溫蠟暴露在外之后再進(jìn)行等離子體刻蝕工藝(現(xiàn)有常規(guī)粘片工藝的流程如圖1?7所示，圖8?9為現(xiàn)有常規(guī)背孔工藝中在襯底背面濺射或蒸發(fā)金屬并涂覆光刻膠，對光刻膠進(jìn)行光刻形成光刻膠圖案，按照光刻膠圖案對金屬進(jìn)行腐蝕形成金屬掩膜的示意圖，圖10為現(xiàn)有常規(guī)背孔工藝中在等離子體刻蝕機(jī)中利用形成的金屬掩膜對GaAs背面進(jìn)行刻蝕形成背孔的示意圖，圖11為現(xiàn)有常規(guī)背孔工藝中利用金屬掩膜對GaAs背面進(jìn)行刻蝕形成背孔的過程中高溫蠟和金屬被濺射下來淀積在等離子體刻蝕機(jī)腔體內(nèi)壁的示意圖)。這種工藝存在以下不足:首先，電子束光刻膠和高溫蠟接觸部位會產(chǎn)生部分互溶，生成極難以去除的有機(jī)物的問題，這種物質(zhì)極難溶于去蠟液和去膠液，導(dǎo)致去膠或去蠟工藝時間非常長，通常需要幾天或者幾周的時間，工藝效率極低。其次，即使去膠或者去蠟完成，在襯底表面也會殘留很多難以去除的有機(jī)物殘渣，這會對襯底正面的器件和電路的性能造成非常不利的影響，如器件和電路性能退化、器件和電路成品率降低等。再者，由于等離子體轟擊高溫蠟，使高溫蠟濺射在等離子體刻蝕機(jī)腔體中產(chǎn)生污染。最后，在刻蝕工藝中如果采用金屬作為刻蝕掩膜層，由于等離子體對金屬掩膜的轟擊使金屬濺射，從而對等離子體刻蝕機(jī)內(nèi)壁產(chǎn)生污染，導(dǎo)致后續(xù)對等離子體刻蝕機(jī)腔體內(nèi)壁的處理異常復(fù)雜，難以去除粘附在等離子體刻蝕機(jī)腔體內(nèi)壁上的高溫蠟和金屬，通常必須采用拆除等離子體刻蝕機(jī)腔體，高溫去蠟液和酸性溶液浸泡來處理費(fèi)時費(fèi)力，直接影響設(shè)備的使用率和器件及電路的成品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種降低GaAs背孔工藝中等離子體刻蝕機(jī)腔體污染的方法。該方法采用特殊配方組成的液態(tài)蠟替代傳統(tǒng)的高溫蠟，在使用過程中液態(tài)蠟與電子束光刻膠之間不會產(chǎn)生互溶問題，在保證襯底和石英托之間具備優(yōu)良的粘附性的同時，還可以有效解決由于等離子體轟擊而濺射的高溫蠟和金屬污染等離子體刻蝕機(jī)內(nèi)壁的問題，提高等離子體刻蝕機(jī)的使用效率。
[0005]本發(fā)明所述的降低GaAs背孔工藝中等離子體刻蝕機(jī)腔體污染的方法，包括以下步驟:
[0006]I)在襯底正面勻涂電子束光刻膠；
[0007]2)用液態(tài)蠟將襯底正面粘貼在石英托上；
[0008]3)用低溫蠟將粘有襯底的石英托粘貼在減薄玻璃片上；
[0009]4)對襯底背面進(jìn)行減薄工藝；
[0010]5)去低溫蠟，將石英托連同襯底從減薄玻璃片上取下；
[0011]6)在襯底背面勻涂光刻膠并烘片；
[0012]7)對光刻膠進(jìn)行光刻形成背孔圖形并烘片堅膜；
[0013]8)在等離子體刻蝕機(jī)中利用形成的背孔圖形對襯底背面進(jìn)行刻蝕，形成背孔；
[0014]9)完成后續(xù)背面金屬濺射和電鍍工藝后將石英托連同襯底浸泡于丙酮中，去光刻膠和液態(tài)蠟，使襯底片和石英托分離；
[0015]其中，所述的液態(tài)錯是由一定量的Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑以及能夠溶解所述Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑用量的丙酮組成。
[0016]本發(fā)明所述技術(shù)方案中，所述的Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑為TedpellaCrystalbond 509強(qiáng)力粘合劑(美國生產(chǎn)，上海桑戈生物科技有限公司或海德創(chuàng)業(yè)(北京)生物科技有限公司銷售)，它是一種粘附力很強(qiáng)的粘合劑。所述丙酮作為溶劑使用，其量的大小可根據(jù)需要進(jìn)行確定，以能夠溶解Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑的用量為宜。
[0017]本發(fā)明所述液態(tài)錯的制備方法為:按配比稱取Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑和丙酮，置于器皿中，密閉器皿，加熱直至Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑溶解，即得。在制備時，通常是在水浴中加熱使Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑溶解。優(yōu)選是在50?70°C水浴條件下溶解。
[0018]本發(fā)明所述技術(shù)方案中，優(yōu)選液態(tài)錯是由Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑和丙酮按10?50g:40?10ml的配比組成。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選液態(tài)錯是由Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑和丙酮按10?50g:40?80ml的配比組成。
[0020]更優(yōu)選液態(tài)錯是由Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑和丙酮按10?30g:40?60ml的配比組成。
[0021]更進(jìn)一步優(yōu)選液態(tài)錯是由Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑和丙酮按20?30g:50?60ml的配比組成。
[0022]所述液態(tài)錯最好是由Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑和丙酮按20g:50ml的配比組成，這樣可以獲得更好的粘附力。
[0023]上述方法的步驟I)中，所述的電子束光刻膠優(yōu)選為PMMA-AlI光刻膠，勻膠臺轉(zhuǎn)速優(yōu)選為1500?1800轉(zhuǎn)/min，時間優(yōu)選為50?60sec，勻涂次數(shù)優(yōu)選為3?4次，勻涂厚度優(yōu)選為5?6 μ m，烘膠條件優(yōu)選為180?190°C熱板加熱3?4min。
[0024]上述方法的步驟2)中，用液態(tài)蠟將襯底正面粘貼在石英托上的步驟具體是:先在襯底正面上的電子束光刻膠上勻涂液態(tài)蠟，然后將石英托置于加熱臺上并加熱至相應(yīng)溫度(通常為100?120°C )，之后將襯底正面倒扣在石英托上(此時液態(tài)蠟與石英托接觸)，并在襯底背面墊上濾紙，用金屬塊(重量通常為0.5?Ikg)壓住襯底背面(時間通常為3?4min)，使液態(tài)蠟與石英托充分接觸并擠壓出空氣，使得襯底與石英托粘的更牢固，然后將加熱臺降溫至室溫，取下金屬塊。在電子束光刻膠之上勻涂液態(tài)蠟時，勻膠臺轉(zhuǎn)速優(yōu)選為1500?1800轉(zhuǎn)/min，時間優(yōu)選為15?20sec，勻涂次數(shù)優(yōu)選為5?6次，勻涂厚度優(yōu)選為5 ?6 μ m0
[0025]上述方法的步驟3)中，用低溫蠟將粘有襯底的石英托粘貼在減薄玻璃片上的步驟中，工藝條件通常為70?80°C。所述的低溫蠟為現(xiàn)有技術(shù)中常用的低溫蠟。
[0026]上述方法的步驟5)中，所述去低溫蠟，將石英托連同襯底從減薄玻璃片上取下的步驟中，是將減薄玻璃片、石英托連同襯底整體浸泡于去蠟液中，將石英托連同襯底從減薄玻璃片上取下。所用的去蠟液與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0027]上述方法的步驟6)中，所述的光刻膠優(yōu)選為AZ4620光刻膠，在勻涂光刻膠時勻膠臺轉(zhuǎn)速優(yōu)選為1800?2000轉(zhuǎn)/min，時間優(yōu)選為50?60s，勻涂次數(shù)優(yōu)選為I?2次，勻涂厚度優(yōu)選為9?10 μm，烘片條件優(yōu)選為100?110°C熱板加熱50?60s。
[0028]上述方法的步驟7)中，所述烘片堅膜的條件為在110?115°C熱板加熱15?18min0
[0029]上述方法的步驟8)中，優(yōu)選采用德國SENTECH公司生產(chǎn)的型號為S1500的電感耦合等離子體ICP干法刻蝕機(jī)，具體工藝參數(shù)優(yōu)選如下:Cl2/BCl3:20/5sccm，ICP功率:450?500W，射頻功率:100?110W，腔體內(nèi)大氣壓強(qiáng):0.3?0.4Pa，刻蝕速率:2?3um/min。
[0030]上述方法的步驟9)中，去光刻膠和液態(tài)蠟的工藝條件為:在丙酮中浸泡30?40min(50?70°C水浴條件下)，使襯底和石英片托分離，然后將襯底用去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈伞?br>[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于:
[0032]1、本發(fā)明所述方法用Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑溶于丙酮中所得的液態(tài)錯代替?zhèn)鹘y(tǒng)粘片工藝中使用的高溫蠟，首先，液態(tài)蠟和光刻膠接觸部分不會產(chǎn)生互溶問題，有效地避免了傳統(tǒng)工藝中因光刻膠和高溫蠟的互溶而產(chǎn)生的較難去除的有機(jī)物，因此不會對襯底正面的器件和電路產(chǎn)生不利影響；其次，由于液態(tài)蠟和光刻膠(PMMA-All)均易溶于丙酮，分離時只需要采用丙酮溶液浸泡即可，解決了傳統(tǒng)工藝中用高溫蠟粘片時去膠慢去膠難的問題，提高了減薄工藝效率和工藝成品率；再者，將Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑溶于丙酮中，可以使本身為固態(tài)的Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑能夠更好地懸涂，而且懸涂平整，在懸涂完成及相應(yīng)的工序完成之后的烘片過程中，丙酮全部揮發(fā)只剩余Crystalbond509強(qiáng)力粘合劑，因Crystalbond 509強(qiáng)力粘合劑本身具有極強(qiáng)的粘附性，因而使襯底和石英托之間具有優(yōu)良的粘附性，有效地解決了后續(xù)拋光和減薄過程中的碎片問題，提高了工藝成品率。
[0033]2、在保證原有工藝以及保持原有刻蝕速率的情況下，實(shí)現(xiàn)了對背孔的有效刻蝕，由于采用的液態(tài)蠟粘附性極強(qiáng)，只需要將其懸涂于GaAs襯底片上，無需對減薄用的石英托進(jìn)行勻涂，有效解決了傳統(tǒng)工藝中采用高溫蠟勻涂至石英托上，導(dǎo)致除襯底片以外其余區(qū)域的高溫蠟暴露，在