刻蝕后殘留物的去除方法

引言

化合物半導(dǎo)體處理通常使用高密度等離子體蝕刻來建立通孔金屬接觸，該通孔金屬接觸通常在諸如金(Au)的惰性金屬上停止。蝕刻工藝可以從正面或背面穿過襯底和/或有機(jī)電介質(zhì)，例如聚酰亞胺或雙苯并環(huán)丁烯(BCB)。蝕刻工藝的固有副產(chǎn)物是形成蝕刻后殘留物，該殘留物包含來自等離子體離子、抗蝕劑圖案、蝕刻區(qū)域的物質(zhì)混合物，以及最后來自浸漬和涂覆殘留物的蝕刻停止層(Au)的材料。普通剝離劑對浸金的蝕刻后殘留物無效，需要在去除殘留物之前對金屬進(jìn)行單獨(dú)的KI浸出。本文描述了一種使用普通fab制造工具在單一工藝中同時去除蝕刻后殘留物的簡單快速的技術(shù)。

介紹

小通孔技術(shù)的發(fā)展?jié)M足了許多器件對熱傳導(dǎo)和接觸的需求。其中包括用于軍事和衛(wèi)星通信的30-75微米功率GaAs MMIC，以及用于低成本MESFET的高功率、高頻GaAs pa，用于手機(jī)和VSAT應(yīng)用的HBT和pHEMT。[3]雖然這些過孔中的大多數(shù)都是“鉆”穿晶圓襯底，但它們也存在于電介質(zhì)中，如BCB [4]或聚酰亞胺[5]，器件性能處于較低頻段，因此可以使用非晶材料，而不會產(chǎn)生諧振頻率效應(yīng)。此外，將正面電介質(zhì)層與背面鍍金相結(jié)合增加了襯底強(qiáng)度，這有利于減薄< 75um，背面處理，以及從切割帶中拾取和放置非常薄的芯片。

為了有效的蝕刻速率和可接受的各向異性控制，可以通過使用包含Ar和BCl3/Cl2的氣體混合物的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或電感耦合等離子體(ICP ),在GaAs介質(zhì)中“鉆孔”。在蝕刻過程中有四個主要的變化參數(shù):室壓、RF功率、BCl3/Cl2比率和Ar流速，并且已經(jīng)公開。[6，7]對于蝕刻成有機(jī)層，如BCB，CF4/O2/N2混合物通過分別富集O2或N2，提供了高通量和各向異性蝕刻之間的平衡。[8]在N2富集的情況下，有機(jī)碳的再沉積和石墨化將有助于將活性物質(zhì)集中到基質(zhì)介質(zhì)中并提高分辨率。

大多數(shù)情況下，蝕刻停止層是惰性金屬，例如金。盡管金層可以濺射或電化學(xué)沉積(ECD ),但出于經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量的考慮，主要的做法是ECD金。濺射和ECD Au的定義從光滑到不規(guī)則的地形變化，如圖1中蝕刻后的SEM照片所示。

殘留物分析

在具有侵蝕性氣體的等離子體蝕刻工具中執(zhí)行通孔鉆孔和槽切割以產(chǎn)生孔和線。制備蝕刻步驟通常使用高溫烘烤來去除抗蝕劑中的氣體，提高其Tg以改善粘附，并無意中促進(jìn)交聯(lián)。等離子體蝕刻會在整個晶片上從抗蝕劑和襯底上再沉積副產(chǎn)物。這一直持續(xù)到檢測到不同的材料或金屬(蝕刻停止)，從而終止蝕刻。該殘留物主要由來自抗蝕劑、襯底以及在該表面上的蝕刻停止材料的物質(zhì)組成。在圖2中，背面GaAs蝕刻過孔的側(cè)壁EDS結(jié)果顯示了襯底(GaAs)、碳/氧(抗蝕劑)和Au(蝕刻停止層)的存在。

結(jié)論

在III-V族晶片制造的正面和背面工藝中進(jìn)行通孔蝕刻。清洗是可能的用一種或兩種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的單一過程?；瘜W(xué)成分的變化取決于殘留物的組成，進(jìn)而取決于被蝕刻的襯底。對于BCB蝕刻通孔，需要兩種化學(xué)物質(zhì)來溶解和去除被認(rèn)為是BCB相關(guān)的物質(zhì)。對于GaAs蝕刻通孔，單一化學(xué)物質(zhì)是可能的。與任何清洗過程一樣，用超聲波或噴嘴攪動是主要的好處。進(jìn)一步的工作應(yīng)該探索與多工藝KI蝕刻相比的鍍液壽命。

審核編輯：符乾江