一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，包括步驟：1)在GaAs或GaN基片上旋涂第一層正性光刻膠；2)在第一層正性光刻膠上光刻出具有倒梯形結(jié)構(gòu)的橋墩?qǐng)D形；3)磁控濺射形成橋墩及橋面起鍍層；4)旋涂第二層光刻膠，光刻形成橋面保護(hù)圖形；5)濕法腐蝕去除多余金屬；6)干法刻蝕去除橋面保護(hù)光刻膠；7)電鍍加厚橋面金屬；8)使用有機(jī)溶劑去除犧牲層，即第一層正性光刻膠，得到所需的空氣橋。本發(fā)明方法的制作工藝簡(jiǎn)單，并不使用高溫烘烤，且制得的空氣橋結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，在高溫、震動(dòng)等惡劣環(huán)境中不會(huì)輕易倒塌。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在高頻、大功率器件領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]隨著微波大功率器件特征頻率的不斷提高和功率的不斷增大，金屬互連變得越來(lái)越重要。PHEMT等微波器件為了提高器件的最大震蕩頻率和功率，常把器件做成多柵結(jié)構(gòu)，多柵結(jié)構(gòu)的多個(gè)源端或漏端在形成統(tǒng)一的源端或漏端的互連過(guò)程會(huì)產(chǎn)生金屬連線(xiàn)交疊。由電容理論可知，金屬線(xiàn)相互交叉或重疊會(huì)產(chǎn)生寄生電容，寄生電容大小與填充介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，由于空氣的介電常數(shù)最小，選其作為介質(zhì)寄生電容最小，以空氣為填充介質(zhì)的連接方式就是空氣橋。
[0004]制作空氣橋的關(guān)鍵是要保證空氣橋結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，在高溫、震動(dòng)等惡劣環(huán)境中不能倒塌導(dǎo)致器件失效。目前常用制作空氣橋的方法是:I)在基片上涂復(fù)合光刻膠，光刻橋墩;2)高溫烘烤使復(fù)合膠收縮成拱形;3)在復(fù)合膠上濺射種子層;4)在種子層上涂二次光刻膠，光刻橋面;5)光刻橋面后在種子層上電鍍金屬;6)剝離去除光刻膠以下的種子層;7)有機(jī)溶劑去除犧牲層，形成空氣橋。這種方法的不足之處是高溫烘烤復(fù)合膠使其收縮成拱形的工藝較難控制，烘烤溫度過(guò)低難以形成拱形，烘烤溫度過(guò)高則難以去膠。而且高溫烘烤會(huì)對(duì)一些利用二維電子氣作為導(dǎo)通溝道的異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件(如AlGaN/GaN微波器件)產(chǎn)生影響，降低器件二維電子氣的導(dǎo)電特性，進(jìn)而影響器件的功率和頻率特性。然而不采用高溫烘烤形成拱形結(jié)構(gòu)，橋面承重能力較差，當(dāng)空氣橋較厚或跨度較大時(shí)容易倒塌。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，該方法的制作工藝簡(jiǎn)單，并不使用高溫烘烤，且制得的空氣橋結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，在高溫、震動(dòng)等惡劣環(huán)境中不會(huì)輕易倒塌。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，包括以下步驟:
[0007]I)在GaAs或GaN基片上旋涂第一層正性光刻膠；
[0008]2)在第一層正性光刻膠上光刻出具有倒梯形結(jié)構(gòu)的橋墩?qǐng)D形；
[0009]3)磁控濺射形成橋墩及橋面起鍍層；
[0010]4)旋涂第二層光刻膠，光刻形成橋面保護(hù)圖形；
[0011]5)濕法腐蝕去除多余金屬；
[0012]6)干法刻蝕去除橋面保護(hù)光刻膠；
[0013]7)電鍍加厚橋面金屬；
[0014]8)使用有機(jī)溶劑去除犧牲層，即第一層正性光刻膠，得到所需的空氣橋。
[0015]在步驟I)中，所述的第一層正性光刻膠為EPG518正性光刻膠，膠厚3?6μπι，調(diào)節(jié)膠厚即可調(diào)節(jié)橋墩高度。
[0016]在步驟2)中，所述光刻的步驟包括軟烘、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后烘焙、顯影、堅(jiān)膜烘焙，其中，軟烘溫度90 °C?100 °C，烘烤時(shí)間90?120s;曝光光源為I線(xiàn)，曝光劑量200?300mJ ；曝光后烘焙溫度100°C?110°C，烘烤時(shí)間60?90s ；顯影時(shí)間60?10s ；堅(jiān)膜烘焙溫度110?130 °C，烘焙時(shí)間1?20min。
[0017]在步驟3)中，所述派射的金屬為附、六11，先派射500111]1祖，再派射411，填孔深度3?64m；
[0018]在步驟4)中，所述第二層光刻膠為正膠或負(fù)膠，厚度2?3μπι，作為后續(xù)腐蝕的阻擋層。
[0019]在步驟5)中，進(jìn)行濕法腐蝕時(shí)，選用K1:1: H2O = 4:2:1的配方溶液腐蝕Au，選用HF:HNO3= 1:1的配方溶液腐蝕Ni。
[0020]在步驟8)中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮及去膠液，使用時(shí)，先用45°C丙酮浸泡lOmin，再用常溫去膠液浸泡5min。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0022]1、本發(fā)明制作的空氣橋的橋墩具有倒梯形結(jié)構(gòu)，橋墩與橋面接觸面積大，橋面更堅(jiān)固不易倒塌。
[0023]2、本發(fā)明制作的空氣橋可通過(guò)控制光刻膠的厚度調(diào)節(jié)橋墩的高度，工藝靈活性大。
[0024]3、本發(fā)明制作的空氣橋不采用高溫烘烤，不影響器件電學(xué)性能，工藝重復(fù)性、可控性好。
[0025]4、本發(fā)明采用干法刻蝕去除橋面保護(hù)光刻膠，去膠干凈無(wú)殘留，有利于后續(xù)電鍍工藝順利進(jìn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的空氣橋制作方法流程圖。
[0027]圖2a為在GaAs或GaN基片上旋涂出第一層正性光刻膠的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2b為光刻出具有倒梯形結(jié)構(gòu)的橋墩?qǐng)D形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2c為磁控濺射形成橋墩及橋面起鍍層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2d為旋涂上第二層光刻膠并光刻形成橋面保護(hù)圖形的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2e為濕法腐蝕去除多余金屬的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2f為干法刻蝕去除橋面保護(hù)光刻膠的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2g為電鍍加厚橋面金屬的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2h為有機(jī)溶劑去除犧牲層后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0036]如圖1所示，本實(shí)施例所述的具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，包括以下步驟:
[0037]I)在GaAs或GaN基片上旋涂第一層正性光刻膠；
[0038]2)在第一層正性光刻膠上光刻出具有倒梯形結(jié)構(gòu)的橋墩?qǐng)D形；
[0039]3)磁控濺射形成橋墩及橋面起鍍層；
[0040]4)旋涂第二層光刻膠，光刻形成橋面保護(hù)圖形；
[0041]5)濕法腐蝕去除多余金屬；
[0042]6)干法刻蝕去除橋面保護(hù)光刻膠；
[0043]7)電鍍加厚橋面金屬；
[0044]8)使用有機(jī)溶劑去除犧牲層，即第一層正性光刻膠，得到所需的空氣橋。
[0045]在步驟I)中，所述的第一層正性光刻膠為EPG518正性光刻膠，膠厚3?6μπι。
[0046]在步驟2)中，所述光刻的步驟包括軟烘、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后烘焙、顯影、堅(jiān)膜烘焙，其中軟烘溫度90 °C?100 °C，烘烤時(shí)間90?120s;曝光光源為I線(xiàn)，曝光劑量200?300mJ;曝光后烘焙溫度100°C?110°C，烘烤時(shí)間60?90s;顯影時(shí)間60?100s;堅(jiān)膜烘焙溫度110?130 °C,烘焙時(shí)間10?20min。正性光刻膠由三部分組成:基質(zhì)樹(shù)脂、有機(jī)溶劑和光敏化合物。光敏化合物PAC能抑制樹(shù)脂在顯影液中的溶解，但當(dāng)用紫外線(xiàn)曝光后其化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化在顯影液中變得可溶，因此正性光刻膠曝光部分在顯影液中溶解，未曝光部分在顯影液中不可溶?；系墓饪棠z具有一定厚度，由于光的衍射作用表面的受光區(qū)域略大于底部，且表面光照強(qiáng)度高于底部，顯影掉的部分具有倒梯形結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)軟烘溫度、曝光劑量和顯影時(shí)間可調(diào)節(jié)倒梯形上下邊寬度。
[0047]在步驟3)中，所述派射的金屬為附、六11，先派射500111]1祖，再派射411，填孔深度3?64m，經(jīng)磁控濺射填孔后的橋墩具有倒梯形結(jié)構(gòu)。
[0048]在步驟4)中，所述第二層光刻膠為正膠或負(fù)膠，厚度2?3μπι，作為后續(xù)腐蝕的阻擋層。
[0049]在步驟5)中，進(jìn)行濕法腐蝕時(shí)，選用K1:1:Η20(4: 2:1)溶液腐蝕Au，用HF: ΗΝ03(1:1)溶液腐蝕Ni。
[0050]在步驟6)中，干法刻蝕工藝氣體為02，刻蝕深度2?3μπι。
[0051 ]在步驟7)中，進(jìn)行電鍍時(shí)電流為5mA，電鍍?nèi)芤翰捎?0°C水浴加熱。
[0052]在步驟8)中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮及去膠液，使用時(shí)，先用45°C丙酮浸泡lOmin，再用常溫去膠液浸泡5min，浸泡過(guò)程輕微晃動(dòng)基片可加速去膠。
[0053]圖2a?2h為上述制作空氣橋過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化示意圖，下面結(jié)合具體的工藝過(guò)程結(jié)構(gòu)變化示意圖進(jìn)一步說(shuō)明發(fā)明的詳細(xì)工藝步驟。
[0054]如圖2a所示，為在基片上旋涂第一層正性光刻膠，具體為EPG518正性光刻膠，膠厚度選為4μηι。
[0055]如圖2b所示，光刻出具有倒梯形結(jié)構(gòu)的橋墩?qǐng)D形，具體工藝為:軟烘溫度90°C，時(shí)間120s ；曝光光源為I線(xiàn)，曝光劑量280mJ;曝光后烘焙溫度100°C，時(shí)間70s ；顯影時(shí)間75s ；堅(jiān)膜烘焙溫度120 °C，時(shí)間15min。
[0056]如圖2c所示，磁控濺射形成橋墩及橋面起鍍層，所述濺射的金屬為N1、Au，先濺射500nmNi，再濺射Au，填孔深度4μπι，經(jīng)磁控濺射填孔后的橋墩具有倒梯形結(jié)構(gòu)。
[0057]如圖2d所示，旋涂第二層光刻膠，光刻形成橋面保護(hù)圖形，第二層光刻膠可以是正膠或負(fù)膠，本實(shí)施例選用和第一層一樣的正性光刻膠EPG518，厚度2μπι。
[0058]如圖2e所示，濕法腐蝕去除多余金屬，進(jìn)行濕法腐蝕時(shí)，選用K1:1: H20(4: 2:1)溶液腐蝕Au，用HF: HN03 (1:1)溶液腐蝕Ni。
[0059]如圖2f所示，采用干法刻蝕去除橋面保護(hù)膠，刻蝕深度2μπι。
[0060]如圖2g所示，采用電鍍的方法給橋面加厚，電鍍時(shí)電流為5mA，電鍍?nèi)芤翰捎?0°C水浴加熱。
[0061]如圖2h所示，使用有機(jī)溶劑去除犧牲層，即第一層正性光刻膠。先用45°C丙酮浸泡10min，再用常溫去膠液浸泡5min。去膠后得到所需的空氣橋結(jié)構(gòu)。
[0062]以上所述實(shí)施例只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在GaAs或GaN基片上旋涂第一層正性光刻膠； 2)在第一層正性光刻膠上光刻出具有倒梯形結(jié)構(gòu)的橋墩?qǐng)D形； 3)磁控濺射形成橋墩及橋面起鍍層； 4)旋涂第二層光刻膠，光刻形成橋面保護(hù)圖形； 5)濕法腐蝕去除多余金屬； 6)干法刻蝕去除橋面保護(hù)光刻膠； 7)電鍍加厚橋面金屬； 8)使用有機(jī)溶劑去除犧牲層，即第一層正性光刻膠，得到所需的空氣橋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，其特征在于:在步驟1)中，所述的第一層正性光刻膠為EPG518正性光刻膠，膠厚3?6μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，其特征在于:在步驟2)中，所述光刻的步驟包括軟烘、對(duì)準(zhǔn)和曝光、曝光后烘焙、顯影、堅(jiān)膜烘焙，其中，軟烘溫度90°C?100°C，烘烤時(shí)間90?120s;曝光光源為I線(xiàn)，曝光劑量200?300mJ;曝光后烘焙溫度100°C?110°C，烘烤時(shí)間60?90s ；顯影時(shí)間60?10s;堅(jiān)膜烘焙溫度110?130°C，烘焙時(shí)間10?20mino4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，其特征在于:在步驟3)中，所述派射的金屬為N1、Au，先派射500nmNi，再派射Au，填孔深度3?6μηι； 在步驟5)中，進(jìn)行濕法腐蝕時(shí)，選用K1:1: H2O = 4: 2:1的配方溶液腐蝕Au，選用HF: HNO3= 1:1的配方溶液腐蝕Ni。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，其特征在于:在步驟4)中，所述第二層光刻膠為正膠或負(fù)膠，厚度2?3μπι，作為后續(xù)腐蝕的阻擋層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有倒梯形橋墩的空氣橋制作方法，其特征在于:在步驟8)中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮及去膠液，使用時(shí)，先用45 °C丙酮浸泡1min，再用常溫去膠液浸泡5min。
【文檔編號(hào)】H01L21/764GK106024702SQ201610461149
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】黃鴻, 張楊, 毛明明, 王青, 馬滌非, 鄭貴忠, 蔡仙清, 楊翠柏
【申請(qǐng)人】中山德華芯片技術(shù)有限公司