一种对InP基RFIC晶圆进行电化学减薄抛光的方法

摘要

本发明公开了一种对InP基RFIC晶圆进行电化学减薄抛光的方法，包括：对InP基RFIC晶圆进行清洗；在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶；对InP基RFIC晶圆进行电极图形光刻；对InP基RFIC晶圆制作金属电极；对InP基RFIC晶圆进行清洗；对InP基RFIC晶圆进行快速合金；在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶；对InP基RFIC晶圆进行引线图形光刻；对InP基RFIC晶圆制作引线金属；将InP基RFIC晶圆连入导线；对InP基RFIC晶圆进行电化学抛光；对InP基RFIC晶圆进行剥离，完成减薄抛光。本发明有效的避免了机械减薄造成的损伤，实现了减薄抛光过程中的应力释放，实现了衬底抛光面的镜面效果，为解决InP超薄厚度的减薄抛光工艺难题提供了新的解决手段。

说明书

技术领域

本发明涉及InP RFIC制备技术领域，尤其涉及一种对InP基射频集成 电路(Radio Frequency Integrated Circuit，RFIC)晶圆进行电化学减薄抛 光的方法。

背景技术

随着高新技术不断应用于军事领域，射频微波信号频率越来越高，频 段越来越宽，数字芯片的处理能力越来越强，现代战争逐渐进入了信息化 时代和数字化时代。电子器件的快速发展使信号的传输速率越来越快， III-V族化合物凭借其优良的频率特性，其半导体器件和相关的超高速数字 /数模混合电路正在成为军事通讯、雷达、制导、空间防御、高速智能化武 器及电子对抗等现代化国防装备的核心部件之一。

特别是在太赫兹研究领域，InP材料的使用方兴未艾。在众多的III-V 族化合物半导体器件中，InP材料具有独特的优势，这主要得益于其优良 的材料特性，例如InGaAs和InP之间很小的晶格失配，以及很高的电子 饱和速率等等，所以不论HEMT结构或者HBT结构，都有非常优异的高 频、大功率性能。

但是InP材料的物理性能却很差，非常易碎，很小的碰撞或振动都会 导致晶圆碎裂而前功尽弃，因此InP材料额制造加工就面临很多工艺上的 难题。超高频率、大功率的InP RFIC制造工艺中，有一项是必须要面对和 解决的难题，就是其减薄抛光工艺，这主要是由于两项原因决定的。其一， 大功率RFIC在工作时产生的热量很大，由于发热使得RFIC的温度升高 而导致噪声增大，信号失真，严重的情况下会导致RFIC烧穿失效的结果。 其二，因为超高频，特别是在太赫兹波段工作的RFIC要求很低的寄生的 电阻和电容，InP基材料衬底必须达到很纤薄的厚度和很高的光洁度，近 似镜面效果。

对于以上两点，比较成熟的解决方法对InP基RFIC晶圆衬底进行减 薄抛光，使InP基RFIC晶圆达到很薄的厚度，并且减薄抛光的表面要实 现镜面效果以满足背面金属的强力粘附。在减薄抛光工艺完成之后在InP 基RFIC晶圆衬底抛光面制作大面积的散热金属，将正面RFIC电路和背 面散热金属通过金属联通，实现热量的有效释放，降低寄生效应。

基于此解决方案，针对InP材料脆弱的物理性能，本发明开发了一种 对InP基RFIC晶圆进行电化学减薄抛光的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对InP基RFIC晶圆进行 电化学减薄抛光的方法，以解决减薄抛光过程中的机械损伤带来的应力问 题，达到减薄过程的应力有效释放，达到实现InP的低应力超薄厚度减薄 抛光目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对InP基RFIC晶圆进行电化学 减薄抛光的方法，包括：步骤1：对InP基RFIC晶圆进行清洗；步骤2： 在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶；步骤3：对InP基RFIC晶圆进行电 极图形光刻；步骤4：对InP基RFIC晶圆制作金属电极；步骤5：对InP 基RFIC晶圆进行清洗；步骤6：对InP基RFIC晶圆进行快速合金；步骤 7：在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶；步骤8：对InP基RFIC晶圆进 行引线图形光刻；步骤9：对InP基RFIC晶圆制作引线金属；步骤10： 将InP基RFIC晶圆连入导线；步骤11：对InP基RFIC晶圆进行电化学 抛光；步骤12：对InP基RFIC晶圆进行剥离，完成减薄抛光。

上述方案中，步骤1中所述对InP基RFIC晶圆进行清洗，包括：将 InP基RFIC晶圆浸入去离子水进行超声清洗，清洗时间20分钟，之后取 出用热N₂吹干。

上述方案中，步骤2中所述在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶，包 括：先在InP基RFIC晶圆表面喷涂HMDS，在180℃真空烘箱中烘烤10 分钟，之后涂覆S9920光刻胶，胶厚3μm，之后在100℃热板上烘烤100 秒。

上述方案中，步骤3中所述对InP基RFIC晶圆进行电极图形光刻， 包括：对InP基RFIC晶圆进行电极图形光刻，显影后，形成电化学抛光 用的电极图形。

上述方案中，步骤4中所述对InP基RFIC晶圆制作金属电极，包括： 针对InP基RFIC晶圆的电极图形，通过电子束蒸发台制作金属电极，电 极金属成分为Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其厚度分别为 Ni3nm/Ge3nm/Au45nm/Ge4nm/Ni6nm/Au200nm。

上述方案中，步骤5中所述对InP基RFIC晶圆进行清洗，包括：对 InP基RFIC晶圆进行清洗，采用丙酮超声10分钟，乙醇超声10分钟， 去离子水超声10分钟，最后用热N₂吹干。

上述方案中，步骤6中所述对InP基RFIC晶圆进行快速合金，包括： 将InP基RFIC晶圆进行快速合金，N₂气氛，合金温度370～385℃，时间 30～50秒。

上述方案中，步骤7中所述在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶，包 括：在InP基RFIC晶圆表面先喷涂HMDS，在180℃真空烘箱中烘烤10 分钟，之后涂覆S9920光刻胶，胶厚4μm，之后在100℃热板上烘烤100 秒。

上述方案中，步骤8中所述对InP基RFIC晶圆进行引线图形光刻， 包括：对InP基RFIC晶圆进行引线图形光刻，显影后形成电化学抛光用 的电极引线图形。

上述方案中，步骤9中所述对InP基RFIC晶圆制作引线金属，包括： 对InP基RFIC晶圆上覆盖遮掩片，进行溅射工艺，制作引线金属，引线 金属厚度为Ti50nm，Au80nm。

上述方案中，步骤10中所述将InP基RFIC晶圆连入导线，包括：将 InP基RFIC晶圆用导电银浆粘附在真空聚四氟乙烯夹具上，并将导线连 接上导电银浆。

上述方案中，步骤11中所述对InP基RFIC晶圆进行电化学抛光，包 括：将InP基RFIC晶圆浸入电化学腐蚀槽内进行电化学抛光，电化学腐 蚀液主要成分为mo1·L^-1NaCl水溶液1L，加入200ml聚乙二醇200 (PEG200)，HCl30ml，加入聚酰亚胺颗粒，颗粒直径500nm，电解槽加 热温度65～85℃，外加直流电流6V～8V，采用磁搅拌器进行搅拌。

上述方案中，步骤12中所述对InP基RFIC晶圆进行剥离，完成减薄 抛光，包括：将步骤11的InP基RFIC晶圆取出，使用去离子水进行冲洗， 而后放入丙酮中进行超声剥离，去除步骤7的光刻胶，剥离出InP基RFIC 晶圆，完成减薄抛光工艺。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种对InP基RFIC晶圆进行电化学减薄抛光的方法， 采用了电化学原理，与常用的机械或CMP不同，它的优势是有效的避免 了机械减薄造成的损伤，采用了柔软的聚酰亚胺颗粒作为抛光用材质，不 会形成切割划痕，配合磁搅拌形成的液体运动，配合电化学液进行减薄抛 光，以上所有优势的结果是获得了平整的晶圆表面，很好的实现了减薄抛 光过程中的应力释放，实现了衬底抛光面的镜面效果，为解决InP超薄厚 度的减薄抛光需求提供了新的工艺手段。

附图说明

图1是依照本发明实施例的对InP基RFIC晶圆进行电化学减薄抛光 的方法流程图；

图2是依据本发明实施例的采用的光刻胶结构的示意图；

图3是依据本发明实施例的采用的电极光刻结构的示意图；

图4是依据本发明实施例的采用的蒸发形成的Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au金 属电极的示意图；

图5是依据本发明实施例的采用的电极引线光刻结构的示意图；

图6是依据本发明实施例的采用的溅射形成的引线Ti/Au金属的示意 图；

图7是依据本发明实施例的采用的电化学减薄抛光工艺设计的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的对InP基RFIC晶圆进行电化学减薄抛光 的方法，包括以下步骤：

步骤1：对InP基RFIC晶圆进行清洗；

在本步骤中，将InP基RFIC晶圆浸入去离子水进行超声清洗，清洗 时间20分钟，之后取出用热N₂吹干；

步骤2：在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶；

在本步骤中，先在InP基RFIC晶圆表面喷涂HMDS，在180℃真空 烘箱中烘烤10分钟，之后涂覆S9920光刻胶，胶厚3μm，之后在100℃ 热板上烘烤100秒，如图2所示；

步骤3：对InP基RFIC晶圆进行电极图形光刻；

在本步骤中，对InP基RFIC晶圆进行电极图形光刻，显影后，形成 电化学抛光用的电极图形，如图3所示；

步骤4：对InP基RFIC晶圆制作金属电极；

在本步骤中，针对InP基RFIC晶圆的电极图形，通过电子束蒸发台 制作金属电极，电极金属成分为Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其厚度分别为 Ni3nm/Ge3nm/Au45nm/Ge4nm/Ni6nm/Au200nm如图4所示；

步骤5：对InP基RFIC晶圆进行清洗；

在本步骤中，对InP基RFIC晶圆进行清洗，采用丙酮超声10分钟， 乙醇超声10分钟，去离子水超声10分钟，最后用热N₂吹干；

步骤6：对InP基RFIC晶圆进行快速合金；

在本步骤中，将InP基RFIC晶圆进行快速合金，N₂气氛，合金温度 370～385℃，时间30～50秒；

步骤7：在InP基RFIC晶圆表面涂覆光刻胶；

在本步骤中，在InP基RFIC晶圆表面先喷涂HMDS，在180℃真空 烘箱中烘烤10分钟，之后涂覆S9920光刻胶，胶厚4μm，之后在100℃ 热板上烘烤100秒；

步骤8：对InP基RFIC晶圆进行引线图形光刻；

在本步骤中，对InP基RFIC晶圆进行引线图形光刻，显影后形成电 化学抛光用的电极引线图形，如图5所示；

步骤9：对InP基RFIC晶圆制作引线金属；

在本步骤中，对InP基RFIC晶圆上覆盖遮掩片，进行溅射工艺，制 作引线金属，引线金属厚度为Ti(50nm)，Au(80nm)，如图6所示；

步骤10：将InP基RFIC晶圆连入导线；

在本步骤中，将InP基RFIC晶圆用导电银浆粘附在真空聚四氟乙烯 夹具上，并将导线连接上导电银浆；

步骤11：对InP基RFIC晶圆进行电化学抛光；

在本步骤中，将InP基RFIC晶圆浸入电化学腐蚀槽内进行电化学抛 光，电化学腐蚀液主要成分为mo1·L^-1NaCl水溶液1L，加入200ml聚乙二 醇200(PEG200)，HCl30ml，加入聚酰亚胺颗粒，颗粒直径500nm，电 解槽加热温度65～85℃，外加直流电流6V～8V，采用磁搅拌器进行搅拌；

步骤12：对InP基RFIC晶圆进行剥离，完成减薄抛光；

将步骤11的InP基RFIC晶圆取出，使用去离子水进行冲洗，而后放 入丙酮中进行超声剥离，去除步骤7的光刻胶，剥离出InP基RFIC晶圆， 完成减薄抛光工艺，如图7所示。

从上述实施例可以看出，本发明提供的对InP基RFIC晶圆进行电化 学减薄抛光的方法，采用了电化学原理，与常用的物理减薄或CMP不同， 它的优势是有效的避免了机械减薄造成的损伤，采用了柔软的聚酰亚胺颗 粒作为抛光用材质，不会形成切割划痕，配合磁搅拌形成的液体运动，配 合电化学液进行减薄抛光，以上所有优势的结果是获得了平整的晶圆表面， 很好的实现了减薄抛光过程中的应力释放，实现了衬底抛光面的镜面效果， 为解决InP超薄厚度的减薄抛光工艺难题提供了新的解决手段。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。