[发明专利]一种制作磷化铟单片微波集成电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷化铟(InP)材料技术领域，尤其是一种制作磷化铟单片微波集成电路(InP MMIC)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。凭借其优良的频率特性，III-V族化合物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，所以不论高电子迁移率晶体管(HEMT)结构或者异质结双极型晶体管(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，极其脆弱，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，因此在InP材料上制作MMIC电路就面临很多工艺上的难题。

对于超高频率、大功率的InP MMIC而言，其散热问题一直难以很好的解决，比较成熟的解决方法是在InP晶圆衬底背面制作大面积的散热金属，将正面MMIC电路和背面散热金属通过金属联通，实现热量的有效释放。基于此解决方案，InP晶圆衬底厚度减薄，以及背面刻蚀深通孔和晶圆正面电路贯通就成了攻关的关键工艺技术。针对InP材料的脆弱物理性能，本发明提供了一种制作InP MMIC的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为达到上述目的，本发明的主要目的在于提供一种制作InP MMIC的方法，以解决在MMIC电路制造工艺中经常出现的因为InP的脆弱物理性质导致碎裂得的问题，达到了可靠性高，可重复性高，晶片制作过程中整体结构保存完整，同时制作过程损伤低，无污染的目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作InP MMIC的方法，该方法包括：

步骤1：在InP衬底正面的外延层上制作MMIC电路；

步骤2：在InP衬底正面的外延层及该MMIC电路之上涂敷光刻胶层保护该MMIC电路，形成InP基片；

步骤3：将该InP基片、蓝宝石双面抛光片和磨花玻璃基板采用石蜡黏合，形成5层叠层结构；其中，该蓝宝石双面抛光片与该InP基片正面之间采用高温石蜡黏合，该蓝宝石双面抛光片与该磨花玻璃基板之间采用低温石蜡黏合；

步骤4：对该5层叠层结构中InP基片的背面进行研磨减薄；

步骤5：使用化学机械抛光对减薄后的该InP基片背面进行抛光；

步骤6：融化低温石蜡，分离该5层叠层结构中的磨花玻璃基板；

步骤7：采用溅射工艺，在该InP基片背面的抛光面上制作Ni掩膜层；

步骤8：在该Ni掩膜层上涂敷光刻胶，并对该光刻胶进行光刻得到刻蚀图形；

步骤9：以该刻蚀图形为掩模，采用HF酸腐蚀去除部分Ni掩膜层；

步骤10：去除未腐蚀Ni掩膜层上的光刻胶，并采用ICP工艺，以未腐蚀Ni掩膜层为掩模，用HBr气体从该InP基片背面进行刻蚀，刻穿InP衬底及衬底正面的外延层，直至外延层上的MMIC电路；

步骤11：在该Ni掩膜层上溅射Ti/Au起镀层；

步骤12：在该Ti/Au起镀层上光刻电镀用图形；

步骤13：在该Ti/Au起镀层上电镀Au；

步骤14：超声剥离该Ti/Au起镀层之外的Au，得到背面金属结构；

步骤15：融化高温石蜡，分离该5层叠层结构中的蓝宝石双面抛光片。

(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：

1、本发明提供的这种制作InP MMIC的方法，采用了叠层结构来减缓加工中对InP衬底的应力，有效的降低了碎片的几率。在减薄中使用极细的氧化铝浆液而没有采用其他化学品，避免了以前采用的浆液对InP材料的腐蚀缺陷。抛光中创新的采用了钛白粉(纳米二氧化钛)对InP衬底进行抛光，相对于以往采用硅胶的抛光方法，不仅控制精度高，而且抛光效果好，没有表面划痕，达到高镜面效果。