一种半导体晶圆电镀夹持装置、夹持方法及其电镀工艺的制作方法_4

文档序号:9839075阅读:来源:国知局
离子水中充分洗净,去除夹具和晶圆表面上残留的电镀液。然后,把晶圆I从绝缘衬板9上取下,放入去胶溶剂中进行去胶处理,去胶溶液选用光刻专用去胶液或20%K0H水溶液、或丙酮。优选20%K0H溶液。经过去胶处理后,晶圆I表面的光刻胶4全部被去除,结合附图8,晶圆表面露出导电金属层3和电镀形成的芯片焊盘2,最后再去除导电金属层3,所述导电金属层3的去除可以采用等离子轰击法或化学腐蚀法,采用化学腐蚀法时化学腐蚀溶液依据导电金属层的性质而定。优选的导电金属层3采用薄层Au导电层时,化学腐蚀剂为10%KI水溶液,100AAu层腐蚀时间为室温下30-40秒钟,同时由于金属层腐蚀是均匀进行的,在对附图8所示的导电金属层3进行腐蚀的同时,电镀形成的芯片焊盘2上的金属也将被腐蚀掉同等厚度(1000A左右),但由于电镀形成的芯片焊盘的厚度较厚(3-4微米厚度),而导电金属层3的厚度很薄(1000A左右),因此在芯片焊盘上腐蚀与导电金属层3同等厚度的金属层不会对其整体造成大的影响,厚度影响一般也只占
0.3%左右,对芯片焊盘的影响基本可以忽略。金属层腐蚀完成后,将半导体晶圆用去尚子水进行清洗,此时各芯片焊盘都已独立分开了,彼此没有导电连接,且芯片焊盘底部通过导电金属层连接于半导体晶圆上形成的激光器芯片的电极,独立的芯片焊盘作为了激光器芯片的电极连接结构。至此完成了半导体晶圆芯片焊盘的制作,所述产品可直接焊接电源形成半导体激光器。
[0023]综上,本发明所述半导体晶圆芯片焊盘的电镀方法包括以下步骤:
步骤一、在半导体晶圆上制作激光器芯片,每个激光器芯片的电极上都预留有芯片焊盘形成位置;优选采用II1-V族化合物单晶作为半导体晶圆,单晶里掺有N-型杂质S或Si,杂质浓度>lxl018/cm3,衬底晶面为(100)方向,表面抛光;
步骤二、采用溅射或蒸镀方法在半导体晶圆上覆盖一薄层导电金属层,所述导电金属层同时覆盖于各激光器芯片上,用于把激光器芯片的焊盘位置连接起来,便于一次性电镀沉积焊盘金属;优选的所述导电金属层3是单层金属Au或Cu,或双层金属Cr(络)/Au、Ti(钛)/Au、或Cr/Cu,Ti/Cu,所述导电金属层的厚度为lOO-lOOOA,优选500A;
步骤三、采用光刻技术,在导电金属层上形成一层光刻胶,在晶圆表面上覆盖整个导电金属层;优选的所述光刻胶为AZ5214正光刻胶或LOR-A光刻胶,所述光刻胶4的厚度优选为5-10微米;
步骤四、用带有焊盘图案的光刻板对步骤三形成的光刻胶4进行曝光显影,将焊盘图案从光刻板转移到光刻胶上,使得导电金属层上对应于芯片焊盘形成位置的光刻胶被去除,进而光刻胶层仅在各芯片焊盘形成位置处露出导电金属层,以便电镀时所有芯片焊盘都与电镀液接触,而不需电镀的地方则被光刻胶覆盖。其中所述焊盘图案是与晶圆上芯片焊盘的形成位置相对应的图案,晶圆上芯片焊盘的形成位置根据晶圆上激光器芯片的电极位置确定。
[0024]步骤五、采用本发明所述的电镀夹持装置将半导体晶圆夹持固定;具体的:先将绝缘衬板9水平放置,用毛刷蘸上光刻胶在绝缘衬板表面或晶圆背面涂上一层光刻胶以防止晶圆背面与电镀液接触,然后将所述半导体晶圆I放进绝缘衬板的安装凹槽里,并紧贴安装凹槽下沿放置,然后采用化学或机械的方法,将晶圆上部没有芯片的边缘处的部分光刻胶去除形成导电区5,接着将导电金属丝的一端固定在电极板和绝缘衬板之间,另一端压在晶圆的导电区5上将晶圆压紧,然后将绝缘衬板逐步向上倾斜直至保持竖直,同时在晶圆下落至绝缘衬板凹槽下边缘的同时,调整导电金属丝,使其下端的圆弧触点始终压紧在晶圆的导电区上。导电金属丝提前做好端头导电和弯折处理。
[0025]步骤六、把电镀液倒入电镀槽或电镀杯中,加热电镀液到一定温度,并使电镀液以一定速度流动。当温度和流速稳定后,把步骤五夹持固定好的晶圆连同绝缘衬板垂直放入电镀液中,保证电镀液浸没晶圆,并在电镀液中垂直放入阳极网,最后将阳极网固定夹和电极板用导线分别连到电镀电源的阳极和阴极上。开启电源依据预先设定的电流和时间进行电镀电镀过程中控制电镀液的温度在40-50°C,电镀液优选采用磁转子搅拌,磁转子的转速为300-400转/分钟,电镀电源采用直流或脉冲直流电源,输出电压12伏,电流ImA?2A可调,待芯片焊盘的沉积厚度处于3-4微米时停止电镀。优选的所述电镀液为镀金液,电镀过程中控制电镀电流为0.5-1A电流,电镀时间为5-15分钟。
[0026]步骤七、电镀结束后关闭电源,并利用电镀夹持装置将所述半导体晶圆从电镀液中垂直取出,并在去离子水中充分洗净,去除夹具和晶圆表面上残留的电镀液,然后将半导体晶圆从绝缘衬板9上取下,放入去胶溶剂中进行去胶处理,经过去胶处理后,半导体晶圆表面的光刻胶全部被去除,晶圆表面露出导电金属层3和电镀形成的芯片焊盘2;去胶溶液选用光刻专用去胶液或20%K0H水溶液、或丙酮。
[0027]步骤八、去除半导体晶圆表面的导电金属层3,采用等离子轰击法或化学腐蚀法。优选的采用化学腐蚀法,将半导体晶圆放入导电金属去除溶液中去除晶圆表面的薄层金属,然后将半导体晶圆取出、清洗,各芯片焊盘彼此分离,完成半导体晶圆的芯片焊盘制作。优选的导电金属层3采用薄层Au导电层时,化学腐蚀剂为10%ΚΙ水溶液,I OOOAAu层腐蚀时间为室温下30-40秒钟。
[0028]实施例1
下面进一步给出采用本发明所述方法进行半导体晶圆芯片焊盘制作的具体实施例,包括以下步骤:
步骤1、选用2英寸磷化铟(InP)单晶衬底外延片,按照常规的半导体芯片制作工艺,如光刻、化学腐蚀、去离子水或溶剂清洗、化学气相沉积、干法刻蚀、快速退火等,在InP晶圆上制成脊型激光器芯片基本结构。
[0029]步骤2、在InP晶圆上溅射一层500A厚的Au层。为了确保Au层对InP衬底的附着性,晶圆溅射前在20%HC1水溶液中漂洗5秒,然后用等离子水充分清洗,并N2气吹干后,立即放入溅射腔体中进行Au层的溅射。
[0030]步骤3、选用AZ5214正光刻胶,采用光刻工艺-甩胶、曝光,在InP晶圆的Au层上形成8微米厚的光刻胶层,并通过光刻板曝光显影将芯片焊盘分布图案转移到InP晶圆的光刻胶上,去除芯片焊盘位置上的光刻胶,使晶圆上的薄导电层曝露出来,以便在曝露的位置上电镀沉积一定厚度的焊盘金属。
[0031]步骤4、然后将晶圆的光刻胶层在120°C烘烤后,正面朝下放置在一块干净的石英板上,用毛刷蘸上少许AZ5214光胶,在晶圆的背面上涂上一薄层光刻胶,避免晶圆背面在电镀过程中与电镀液接触。
[0032]步骤5、准备晶圆电镀用夹具并把晶圆I夹持在绝缘衬板9上。具体的选用90mm长、60mm宽、3mm厚的聚四氟乙烯板作为电镀绝缘衬板9,在绝缘衬板底部开有直径50.8mm、深
0.3mm的圆形安装凹槽。绝缘衬板上端钻2个孔,并攻3mm螺纹。选用Imm直径W丝作为导电金属丝,丝长60mm,丝一端(金属外漏)弯成3mm直径左右的园环,另一端在垂直90°方向上弯成Imm直径左右的半圆环。整个导电金属丝弯成40-50mm直径左右的弧形。二根如此制成的导电W丝用3_的螺钉7与铜电极板一道固定在绝缘衬板的螺纹孔上,并与铜电极板电性连接。所述铜电极板的尺寸30x60mm、厚度3mm,其上开有4个3mm的孔,便于同绝缘衬板9和电镀电源连接。最后把2英寸InP晶圆I放入绝缘衬板9的圆形凹槽里,并贴紧绝缘衬板9下沿。整个绝缘衬板平放在桌面上,然后用细小棉签蘸上少许丙酮在晶圆I上部没有芯片的位置处,用棉签尖擦除晶圆上的光胶,直到露出黄色的薄金导电层为止,露出金的大小为3mm直径的孔,作为晶圆导电区。同样用蘸丙酮的棉签擦洗W丝半圆环端,然后使用手术刀片,轻轻对晶圆导电区和W导电丝半圆端进行刮擦,露出新金属层。之后,将绝缘衬板竖直扶直,并调整W导电丝的弧度和角度,把二个W导电丝压紧在晶圆导电区上。如此完成了晶圆I在电镀绝缘衬板上的夹持固定与电性连接。
[0033]步骤6、预先在100ml玻璃烧杯中装入800ml的金电镀液,烧杯放置在磁力加热板上,把电镀液加热到50 °C左右,磁转子转速300转/分钟,然后把50x10mm的铂阳极网垂直放入烧杯的一端,并连接到电镀电源的阳极上;然后把装有晶圆I的电镀绝缘衬板垂直放入烧杯另一端,并与铂阳极网相对,并连接到电镀电源的阴极上。设定电镀电流950mA,打开电镀开关,电镀时间410秒后关闭电镀开关。拆下接到电极的连线,把绝缘衬板9从电镀液中取出,用等离子水充分清洗。然后把绝缘衬板放在清洗台面上,小心取下InP晶圆I。
[0034]步骤7、去除晶圆上的光刻胶层和薄导电层3。电镀完后的InP晶圆首先浸入到20%KOH水溶液中30-50秒,去除表面上的光刻胶,用等离子水冲洗充分;然后放入10%KI (碘化钾)水溶液中,漂洗15秒,晶圆I表面上的500Α薄金导电层就能充分去除。最后晶圆I经等离子水充分清洗,并Ν2气吹干,就完成了芯片焊盘的制作,可以放入干燥柜中备用。
[0035]本发明所述激光半导体晶圆电镀夹持方法与工艺,能
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