一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，包括步骤：1)在GaAs或GaN基片上旋涂第一层正性光刻胶；2)在第一层正性光刻胶上光刻出具有倒梯形结构的桥墩图形；3)磁控溅射形成桥墩及桥面起镀层；4)旋涂第二层光刻胶，光刻形成桥面保护图形；5)湿法腐蚀去除多余金属；6)干法刻蚀去除桥面保护光刻胶；7)电镀加厚桥面金属；8)使用有机溶剂去除牺牲层，即第一层正性光刻胶，得到所需的空气桥。本发明方法的制作工艺简单，并不使用高温烘烤，且制得的空气桥结构坚固，在高温、震动等恶劣环境中不会轻易倒塌。
【专利说明】
一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体器件及集成电路制造工艺技术领域，尤其是指一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法。
【背景技术】
[0002]以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强、化学稳定性好等特点，在高频、大功率器件领域有广阔的应用前景。
[0003]随着微波大功率器件特征频率的不断提高和功率的不断增大，金属互连变得越来越重要。PHEMT等微波器件为了提高器件的最大震荡频率和功率，常把器件做成多栅结构，多栅结构的多个源端或漏端在形成统一的源端或漏端的互连过程会产生金属连线交叠。由电容理论可知，金属线相互交叉或重叠会产生寄生电容，寄生电容大小与填充介质的介电常数成正比，由于空气的介电常数最小，选其作为介质寄生电容最小，以空气为填充介质的连接方式就是空气桥。
[0004]制作空气桥的关键是要保证空气桥结构坚固，在高温、震动等恶劣环境中不能倒塌导致器件失效。目前常用制作空气桥的方法是:I)在基片上涂复合光刻胶，光刻桥墩;2)高温烘烤使复合胶收缩成拱形;3)在复合胶上溅射种子层;4)在种子层上涂二次光刻胶，光刻桥面;5)光刻桥面后在种子层上电镀金属;6)剥离去除光刻胶以下的种子层;7)有机溶剂去除牺牲层，形成空气桥。这种方法的不足之处是高温烘烤复合胶使其收缩成拱形的工艺较难控制，烘烤温度过低难以形成拱形，烘烤温度过高则难以去胶。而且高温烘烤会对一些利用二维电子气作为导通沟道的异质结构器件(如AlGaN/GaN微波器件)产生影响，降低器件二维电子气的导电特性，进而影响器件的功率和频率特性。然而不采用高温烘烤形成拱形结构，桥面承重能力较差，当空气桥较厚或跨度较大时容易倒塌。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，该方法的制作工艺简单，并不使用高温烘烤，且制得的空气桥结构坚固，在高温、震动等恶劣环境中不会轻易倒塌。
[0006]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，包括以下步骤:
[0007]I)在GaAs或GaN基片上旋涂第一层正性光刻胶；
[0008]2)在第一层正性光刻胶上光刻出具有倒梯形结构的桥墩图形；
[0009]3)磁控溅射形成桥墩及桥面起镀层；
[0010]4)旋涂第二层光刻胶，光刻形成桥面保护图形；
[0011]5)湿法腐蚀去除多余金属；
[0012]6)干法刻蚀去除桥面保护光刻胶；
[0013]7)电镀加厚桥面金属；
[0014]8)使用有机溶剂去除牺牲层，即第一层正性光刻胶，得到所需的空气桥。
[0015]在步骤I)中，所述的第一层正性光刻胶为EPG518正性光刻胶，胶厚3?6μπι，调节胶厚即可调节桥墩高度。
[0016]在步骤2)中，所述光刻的步骤包括软烘、对准和曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜烘焙，其中，软烘温度90 °C?100 °C，烘烤时间90?120s;曝光光源为I线，曝光剂量200?300mJ ；曝光后烘焙温度100°C?110°C，烘烤时间60?90s ；显影时间60?10s ；坚膜烘焙温度110?130 °C，烘焙时间1?20min。
[0017]在步骤3)中，所述派射的金属为附、六11，先派射500111]1祖，再派射411，填孔深度3?64m；
[0018]在步骤4)中，所述第二层光刻胶为正胶或负胶，厚度2?3μπι，作为后续腐蚀的阻挡层。
[0019]在步骤5)中，进行湿法腐蚀时，选用K1:1: H2O = 4:2:1的配方溶液腐蚀Au，选用HF:HNO3= 1:1的配方溶液腐蚀Ni。
[0020]在步骤8)中，所述的有机溶剂为丙酮及去胶液，使用时，先用45°C丙酮浸泡lOmin，再用常温去胶液浸泡5min。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0022]1、本发明制作的空气桥的桥墩具有倒梯形结构，桥墩与桥面接触面积大，桥面更坚固不易倒塌。
[0023]2、本发明制作的空气桥可通过控制光刻胶的厚度调节桥墩的高度，工艺灵活性大。
[0024]3、本发明制作的空气桥不采用高温烘烤，不影响器件电学性能，工艺重复性、可控性好。
[0025]4、本发明采用干法刻蚀去除桥面保护光刻胶，去胶干净无残留，有利于后续电镀工艺顺利进行。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的空气桥制作方法流程图。
[0027]图2a为在GaAs或GaN基片上旋涂出第一层正性光刻胶的结构示意图。
[0028]图2b为光刻出具有倒梯形结构的桥墩图形的结构示意图。
[0029]图2c为磁控溅射形成桥墩及桥面起镀层的结构示意图。
[0030]图2d为旋涂上第二层光刻胶并光刻形成桥面保护图形的结构示意图。
[0031]图2e为湿法腐蚀去除多余金属的结构示意图。
[0032]图2f为干法刻蚀去除桥面保护光刻胶的结构示意图。
[0033]图2g为电镀加厚桥面金属的结构示意图。
[0034]图2h为有机溶剂去除牺牲层后的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0036]如图1所示，本实施例所述的具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，包括以下步骤:
[0037]I)在GaAs或GaN基片上旋涂第一层正性光刻胶；
[0038]2)在第一层正性光刻胶上光刻出具有倒梯形结构的桥墩图形；
[0039]3)磁控溅射形成桥墩及桥面起镀层；
[0040]4)旋涂第二层光刻胶，光刻形成桥面保护图形；
[0041]5)湿法腐蚀去除多余金属；
[0042]6)干法刻蚀去除桥面保护光刻胶；
[0043]7)电镀加厚桥面金属；
[0044]8)使用有机溶剂去除牺牲层，即第一层正性光刻胶，得到所需的空气桥。
[0045]在步骤I)中，所述的第一层正性光刻胶为EPG518正性光刻胶，胶厚3?6μπι。
[0046]在步骤2)中，所述光刻的步骤包括软烘、对准和曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜烘焙，其中软烘温度90 °C?100 °C，烘烤时间90?120s;曝光光源为I线，曝光剂量200?300mJ;曝光后烘焙温度100°C?110°C，烘烤时间60?90s;显影时间60?100s;坚膜烘焙温度110?130 °C,烘焙时间10?20min。正性光刻胶由三部分组成:基质树脂、有机溶剂和光敏化合物。光敏化合物PAC能抑制树脂在显影液中的溶解，但当用紫外线曝光后其化学性质发生变化在显影液中变得可溶，因此正性光刻胶曝光部分在显影液中溶解，未曝光部分在显影液中不可溶。基片上的光刻胶具有一定厚度，由于光的衍射作用表面的受光区域略大于底部，且表面光照强度高于底部，显影掉的部分具有倒梯形结构，通过调节软烘温度、曝光剂量和显影时间可调节倒梯形上下边宽度。
[0047]在步骤3)中，所述派射的金属为附、六11，先派射500111]1祖，再派射411，填孔深度3?64m，经磁控溅射填孔后的桥墩具有倒梯形结构。
[0048]在步骤4)中，所述第二层光刻胶为正胶或负胶，厚度2?3μπι，作为后续腐蚀的阻挡层。
[0049]在步骤5)中，进行湿法腐蚀时，选用K1:1:Η20(4: 2:1)溶液腐蚀Au，用HF: ΗΝ03(1:1)溶液腐蚀Ni。
[0050]在步骤6)中，干法刻蚀工艺气体为02，刻蚀深度2?3μπι。
[0051 ]在步骤7)中，进行电镀时电流为5mA，电镀溶液采用60°C水浴加热。
[0052]在步骤8)中，所述的有机溶剂为丙酮及去胶液，使用时，先用45°C丙酮浸泡lOmin，再用常温去胶液浸泡5min，浸泡过程轻微晃动基片可加速去胶。
[0053]图2a?2h为上述制作空气桥过程的结构变化示意图，下面结合具体的工艺过程结构变化示意图进一步说明发明的详细工艺步骤。
[0054]如图2a所示，为在基片上旋涂第一层正性光刻胶，具体为EPG518正性光刻胶，胶厚度选为4μηι。
[0055]如图2b所示，光刻出具有倒梯形结构的桥墩图形，具体工艺为:软烘温度90°C，时间120s ；曝光光源为I线，曝光剂量280mJ;曝光后烘焙温度100°C，时间70s ；显影时间75s ；坚膜烘焙温度120 °C，时间15min。
[0056]如图2c所示，磁控溅射形成桥墩及桥面起镀层，所述溅射的金属为N1、Au，先溅射500nmNi，再溅射Au，填孔深度4μπι，经磁控溅射填孔后的桥墩具有倒梯形结构。
[0057]如图2d所示，旋涂第二层光刻胶，光刻形成桥面保护图形，第二层光刻胶可以是正胶或负胶，本实施例选用和第一层一样的正性光刻胶EPG518，厚度2μπι。
[0058]如图2e所示，湿法腐蚀去除多余金属，进行湿法腐蚀时，选用K1:1: H20(4: 2:1)溶液腐蚀Au，用HF: HN03 (1:1)溶液腐蚀Ni。
[0059]如图2f所示，采用干法刻蚀去除桥面保护胶，刻蚀深度2μπι。
[0060]如图2g所示，采用电镀的方法给桥面加厚，电镀时电流为5mA，电镀溶液采用60°C水浴加热。
[0061]如图2h所示，使用有机溶剂去除牺牲层，即第一层正性光刻胶。先用45°C丙酮浸泡10min，再用常温去胶液浸泡5min。去胶后得到所需的空气桥结构。
[0062]以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在GaAs或GaN基片上旋涂第一层正性光刻胶； 2)在第一层正性光刻胶上光刻出具有倒梯形结构的桥墩图形； 3)磁控溅射形成桥墩及桥面起镀层； 4)旋涂第二层光刻胶，光刻形成桥面保护图形； 5)湿法腐蚀去除多余金属； 6)干法刻蚀去除桥面保护光刻胶； 7)电镀加厚桥面金属； 8)使用有机溶剂去除牺牲层，即第一层正性光刻胶，得到所需的空气桥。2.根据权利要求1所述的一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，其特征在于:在步骤1)中，所述的第一层正性光刻胶为EPG518正性光刻胶，胶厚3?6μπι。3.根据权利要求1所述的一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，其特征在于:在步骤2)中，所述光刻的步骤包括软烘、对准和曝光、曝光后烘焙、显影、坚膜烘焙，其中，软烘温度90°C?100°C，烘烤时间90?120s;曝光光源为I线，曝光剂量200?300mJ;曝光后烘焙温度100°C?110°C，烘烤时间60?90s ；显影时间60?10s;坚膜烘焙温度110?130°C，烘焙时间10?20mino4.根据权利要求1所述的一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，其特征在于:在步骤3)中，所述派射的金属为N1、Au，先派射500nmNi，再派射Au，填孔深度3?6μηι； 在步骤5)中，进行湿法腐蚀时，选用K1:1: H2O = 4: 2:1的配方溶液腐蚀Au，选用HF: HNO3= 1:1的配方溶液腐蚀Ni。5.根据权利要求1所述的一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，其特征在于:在步骤4)中，所述第二层光刻胶为正胶或负胶，厚度2?3μπι，作为后续腐蚀的阻挡层。6.根据权利要求1所述的一种具有倒梯形桥墩的空气桥制作方法，其特征在于:在步骤8)中，所述的有机溶剂为丙酮及去胶液，使用时，先用45 °C丙酮浸泡1min，再用常温去胶液浸泡5min。
【文档编号】H01L21/764GK106024702SQ201610461149
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】黄鸿, 张杨, 毛明明, 王青, 马涤非, 郑贵忠, 蔡仙清, 杨翠柏
【申请人】中山德华芯片技术有限公司