CN105140155A - 一种用于GaAs MMIC减薄工艺的粘片方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于GaAs？MMIC减薄工艺的粘片方法，包括在衬底正面匀涂电子束光刻胶的步骤、用液态蜡将衬底正面粘贴在石英托上的步骤，其中：所述的液态蜡是由一定量的Crystalbond？509强力粘合剂以及能够溶解所述Crystalbond？509强力粘合剂用量的丙酮组成。本发明采用特殊配方组成的液态蜡代替传统的高温蜡，在使用过程中不需要增加其它阻隔层即可避免因光刻胶和高温蜡的互溶而产生的较难去除的有机物；其次，由于液态蜡和光刻胶均易溶于丙酮，解决了传统工艺中用高温蜡粘片时去胶慢去胶难的问题；再者，还能使衬底和石英托之间具有优良的粘附性，有效地解决了后续抛光和减薄过程中的碎片问题。

Description

一种用于GaAs MMIC减薄工艺的粘片方法
技术领域
本发明涉及一种在衬底减薄工艺中的粘片方法，具体涉及一种用于GaAsMMIC减薄工艺的粘片方法。
背景技术
在GaAs(砷化镓)集成电路的可靠性实验当中，大多数样品均出现一段时间内器件热阻随时间减小的现象，这是由于较高的试验温度使芯片与管壳之间的接触应力有所改善导致。对于功率场效应晶体管(FET)，热阻是一个重要的参数，当器件处于同一功耗和外部环境时，热阻小，就可以减小沟道温度，提高器件正常使用状态的可靠性。通过GaAs晶片厚度减薄、刻蚀贯穿GaAs晶片的通孔、电镀晶片背面散热用大面积金属薄膜等工艺，可以减小GaAs器件热阻，从而有效地提高功率器件与电路的可靠性。
在传统的GaAsMMIC(砷化镓单片微波集成电路)减薄工艺中，需要将衬底倒扣在石英托上，它们之间通常以高温蜡进行粘附；再将粘有衬底的石英托粘贴在有足够强度的玻璃片上，石英托和玻璃片之间通常以低温蜡进行粘附；然后将玻璃片吸附在减薄设备的磨头上，对衬底背面进行减薄处理。在减薄步骤完成之后，一般情况下通过将其浸泡于去蜡液中以将低温蜡溶解，使石英托和玻璃片分离；在完成后续其它背面工艺之后，再置于高温去蜡液浸泡以将高温蜡溶解，使衬底和石英托分离，从而完成整个减薄工艺。
在GaAs晶片背面加工工艺中，减薄和抛光是最关键的半导体工艺。但是由于GaAs的硬度很低(只有摩氏硬度4.5)，如果粘片不牢固，在后续减薄和抛光工艺中极易导致GaAs晶片的碎裂，因此，要求提供的高温蜡或其替代品需要具有优良的粘附性。
随着GaAs基微波功率器件和电路的发展，器件和电路对后道工艺的效率和成品率的要求也越来越高，而粘片和减薄后衬底与石英托的分离工艺直接影响器件和电路的成品率。然而传统的减薄工艺中，在进行高温蜡粘片过程以及在之后的减薄工艺过程中，电子束光刻胶和高温蜡接触部位会产生部分互溶，生成极难以去除的有机物。这种物质极难溶于去蜡液和去胶液，导致去胶或去蜡工艺时间非常长，通常需要几天或者几周的时间，工艺效率极低。再者，即使去胶或者去蜡完成，在衬底表面也会残留很多难以去除的有机物残渣，这会对衬底正面的器件和电路的性能造成非常不利的影响，如器件和电路性能退化、器件和电路成品率降低等。
为解决光刻胶和高温蜡的互融问题，公开号为CN103489755A的发明专利公开了一种在衬底减薄工艺中的粘片方法，该方法包括：在衬底正面涂覆电子束光刻胶；在电子束光刻胶上涂覆PMGI层；采用高温蜡将衬底正面粘贴在减薄片托上；采用低温蜡将减薄片托粘贴在减薄玻璃片上；对衬底背面进行减薄工艺；去低温蜡，将减薄片托连同衬底从减薄玻璃片上取下；以及完成后续其它背面工艺之后的去胶，使衬底和减薄片托分离。该发明通过在PMMA950-A11光刻胶与高温蜡之间插入PMGI层，使PMMA950-A11光刻胶与高温蜡这两种有机物完全隔离，以解决光刻胶和高温蜡的互融问题。但是，这种方法不仅需要增加原材料，相应地还需要增加工艺步骤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于GaAsMMIC减薄工艺的粘片方法。该方法采用特殊配方组成的液态蜡替代传统的高温蜡，在使用过程中不需要增加其它阻隔层即可避免传统高温蜡与光刻胶产生的互溶问题，而且还能使衬底和石英托之间具有优良的粘附性。
本发明所述的用于GaAsMMIC减薄工艺的粘片方法，包括在衬底正面匀涂电子束光刻胶的步骤、用液态蜡将衬底正面粘贴在石英托上的步骤，与现有技术不同的是：所述的液态蜡是由一定量的Crystalbond509强力粘合剂以及能够溶解所述Crystalbond509强力粘合剂用量的丙酮组成。
本发明所述技术方案中，所述的Crystalbond509强力粘合剂为TedpellaCrystalbond509强力粘合剂(美国生产，上海桑戈生物科技有限公司或海德创业(北京)生物科技有限公司销售)，它是一种粘附力很强的粘合剂。所述丙酮作为溶剂使用，其量的大小可根据需要进行确定，以能够溶解Crystalbond509强力粘合剂的用量为宜。本发明用Crystalbond509强力粘合剂溶于丙酮中所得的液态蜡代替传统粘片工艺中使用的高温蜡，首先，液态蜡和光刻胶接触部分不会产生互溶问题，有效地避免了传统工艺中因光刻胶和高温蜡的互溶而产生的较难去除的有机物，因此不会对衬底正面的器件和电路产生不利影响；其次，由于液态蜡和光刻胶(PMMA-A11)均易溶于丙酮，分离时只需要采用丙酮溶液浸泡即可，解决了传统工艺中用高温蜡粘片时去胶慢去胶难的问题，提高了减薄工艺效率和工艺成品率；再者，将Crystalbond509强力粘合剂溶于丙酮中，可以使本身为固态的Crystalbond509强力粘合剂能够更好地悬涂，而且悬涂平整，在悬涂完成及相应的工序完成之后的烘片过程中，丙酮全部挥发只剩余Crystalbond509强力粘合剂，因Crystalbond509强力粘合剂本身具有极强的粘附性，因而使衬底和石英托之间具有优良的粘附性，有效地解决了后续抛光和减薄过程中的碎片问题，提高了工艺成品率。
更为具体的用于GaAsMMIC减薄工艺的粘片方法，包括以下步骤：
1)在衬底正面匀涂电子束光刻胶；
2)用液态蜡将衬底正面粘贴在石英托上；
3)用低温蜡将粘有衬底的石英托粘贴在减薄玻璃片上；
4)对衬底背面进行减薄工艺；
5)去低温蜡，将石英托连同衬底从减薄玻璃片上取下；
6)完成后续其它背面工艺之后将石英托连同衬底浸泡于丙酮溶液中，去除光刻胶和液态蜡，使衬底和石英托分离。
本发明所述技术方案中，优选液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按10～50g：40～100ml的配比组成。
进一步优选液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按10～50g：40～80ml的配比组成。
更优选液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按10～30g：40～60ml的配比组成。
更进一步优选液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按20～30g：50～60ml的配比组成。
所述液态蜡最好是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按20g：50ml的配比组成，这样可以获得更好的粘附力。
上述粘片方法的步骤1)中，所述的电子束光刻胶优选为PMMA-A11光刻胶，匀胶台转速优选为1500～1800转/min，时间优选为50～60sec，匀涂次数优选为3～4次，匀涂厚度优选为5～6μm，烘胶条件优选为180～190℃热板加热3～4min。
上述粘片方法的步骤2)中，用液态蜡将衬底正面粘贴在石英托上的步骤具体是：先在衬底正面上的电子束光刻胶上匀涂液态蜡，然后将石英托置于加热台上并加热至相应温度(通常为100～120℃)，之后将衬底正面倒扣在石英托上(此时液态蜡与石英托接触)，并在衬底背面垫上滤纸，用金属块(重量通常为0.5～1kg)压住衬底背面(时间通常为3～4min)，使液态蜡与石英托充分接触并挤压出空气，使得衬底与石英托粘的更牢固，然后将加热台降温至室温，取下金属块和滤纸。在电子束光刻胶之上匀涂液态蜡时，匀胶台转速优选为1500～1800转/min，时间优选为15～20sec，匀涂次数优选为5～6次，匀涂厚度优选为5～6μm。
上述粘片方法的步骤3)中，用低温蜡将粘有衬底的石英托粘贴在减薄玻璃片上的步骤中，工艺条件通常为70～80℃。所述的低温蜡为现有技术中常用的低温蜡。
上述粘片方法的步骤5)中，所述去低温蜡，将石英托连同衬底从减薄玻璃片上取下的步骤中，是将减薄玻璃片、石英托连同衬底整体浸泡去蜡液中，将石英托连同衬底从减薄玻璃片上取下。所用的去蜡液与现有技术相同。
上述粘片方法的步骤6)中，去光刻胶和液态蜡的工艺条件为：在丙酮中浸泡30～40min(50～70℃水浴条件下)，使衬底和石英片托分离，然后将衬底用去离子水清洗，用氮气吹干。
本发明所述液态蜡的制备方法为：按配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，置于器皿中，密闭器皿，加热直至Crystalbond509强力粘合剂溶解，即得。在制备时，通常是在水浴中加热使Crystalbond509强力粘合剂溶解。优选是在50～70℃水浴条件下溶解。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
1、本发明所述方法用Crystalbond509强力粘合剂溶于丙酮中所得的液态蜡代替传统粘片工艺中使用的高温蜡，首先，液态蜡和光刻胶接触部分不会产生互溶问题，有效地避免了传统工艺中因光刻胶和高温蜡的互溶而产生的较难去除的有机物，因此不会对衬底正面的器件和电路产生不利影响；其次，由于液态蜡和光刻胶(PMMA-A11)均易溶于丙酮，分离时只需要采用丙酮溶液浸泡即可，解决了传统工艺中用高温蜡粘片时去胶慢去胶难的问题，提高了减薄工艺效率和工艺成品率；再者，将Crystalbond509强力粘合剂溶于丙酮中，可以使本身为固态的Crystalbond509强力粘合剂能够更好地悬涂，而且悬涂平整，在悬涂完成及相应的工序完成之后的烘片过程中，丙酮全部挥发只剩余Crystalbond509强力粘合剂，因Crystalbond509强力粘合剂本身具有极强的粘附性，因而使衬底和石英托之间具有优良的粘附性，有效地解决了后续抛光和减薄过程中的碎片问题，提高了工艺成品率。
2、相对于公开号为CN103489755A的发明专利公开的在PMMA-A11电子束光刻胶和高温蜡之间插入PMGI层来阻止两种有机物互溶而产生较难去除有机物的方法而言，在保证不产生难溶有机物的前提条件下，不仅节省了原材料，还不需要增加工艺步骤，有效提高了工艺效率及工艺成品率。
附图说明
图1至图8为依照本发明实施例1的粘片和使衬底与片托分离的工艺流程图，各图中出现的PMMA为PMMA-A11光刻胶；
图9为本发明实施例1所述粘片方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1)在GaAs衬底的正面匀涂电子束光刻胶，如图1所示。所述电子束光刻胶为PMMA-A11光刻胶，匀胶台转速为1500转/min，时间为1min，匀涂次数为3次，匀涂厚度约为5um，烘胶条件为180℃热板加热3min。
2)在电子束光刻胶上匀涂液态蜡，如图2所示；其中：所述液态蜡按以下方法进行制备：按20g：50ml的配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，将它们置于器皿中，密闭器皿，在60℃水浴条件下直至Crystalbond509强力粘合剂全部溶解，即得。在匀涂液态蜡时，匀胶台转速为1500转/min，时间为15sec，匀涂次数为5次，匀涂厚度约为5um。
3)将需要粘片的石英托放置到加热台上并加热至120℃，如图3所示。
4)将匀涂有光刻胶和液态蜡的衬底正面倒扣在石英托(液态蜡层与石英托相接触)上，并在衬底背面垫上滤纸，用金属块(约1kg)压住衬底背面(如图4所示)3min，使液态蜡与石英托充分接触，并挤压出空气，使得衬底与石英托粘的更牢固，然后将加热台降温至室温，取下金属块和滤纸。
5)采用低温蜡将粘有衬底的石英托粘贴在减薄玻璃片上，如图5所示，工艺条件为70℃。
6)对衬底背面进行常规磨片抛光减薄，如图6所示。
7)用去蜡液(与现有常规技术相同)将石英托连同衬底从减薄玻璃片上取下,如图7所示。
8)完成后续其它背面工艺之后将石英托连同衬底置于丙酮中浸泡30min(60℃水浴条件下)，去掉光刻胶和液态蜡，使衬底和石英托分离(如图8所示)，然后将衬底用去离子水清洗，用氮气吹干。图9为本实施例所述粘片方法的流程图。
实施例2
重复实施例1，不同的是，液态蜡按以下方法制备：按10g：40ml的配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，将它们置于器皿中，密闭器皿，在50℃水浴条件下直至Crystalbond509强力粘合剂全部溶解，即得。
实施例3
重复实施例1，不同的是，液态蜡按以下方法制备：按30g：60ml的配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，将它们置于器皿中，密闭器皿，在50℃水浴条件下直至Crystalbond509强力粘合剂全部溶解，即得。
实施例4
重复实施例1，不同的是，液态蜡按以下方法制备：按50g：50ml的配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，将它们置于器皿中，密闭器皿，在70℃水浴条件下直至Crystalbond509强力粘合剂全部溶解，即得。
实施例5
重复实施例1，不同的是，液态蜡按以下方法制备：按50g：90ml的配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，将它们置于器皿中，密闭器皿，在65℃水浴条件下直至Crystalbond509强力粘合剂全部溶解，即得。
实施例6
重复实施例1，不同的是，液态蜡按以下方法制备：按35g：80ml的配比称取Crystalbond509强力粘合剂和丙酮，将它们置于器皿中，密闭器皿，在60℃水浴条件下直至Crystalbond509强力粘合剂全部溶解，即得。

Claims (7)

1.一种用于GaAsMMIC减薄工艺的粘片方法，包括在衬底正面匀涂电子束光刻胶的步骤、用液态蜡将衬底正面粘贴在石英托上的步骤，其特征在于：所述的液态蜡是由一定量的Crystalbond509强力粘合剂以及能够溶解所述Crystalbond509强力粘合剂用量的丙酮组成。
2.根据权利要求1所述的粘片方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1)在衬底正面匀涂电子束光刻胶；
2)用液态蜡将衬底正面粘贴在石英托上；
3)用低温蜡将粘有衬底的石英托粘贴在减薄玻璃片上；
4)对衬底背面进行减薄工艺；
5)去低温蜡，将石英托连同衬底从减薄玻璃片上取下；
6)完成后续其它背面工艺之后将石英托连同衬底浸泡于丙酮溶液中，去除光刻胶和液态蜡，使衬底和石英托分离。
3.根据权利要求1或2所述的粘片方法，其特征在于：所述液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按10～50g：40～100ml的配比组成。
4.根据权利要求1或2所述的粘片方法，其特征在于：所述液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按10～50g：40～80ml的配比组成。
5.根据权利要求1或2所述的粘片方法，其特征在于：所述液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按10～30g：40～60ml的配比组成。
6.根据权利要求1或2所述的粘片方法，其特征在于：所述液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按20～30g：50～60ml的配比组成。
7.根据权利要求1或2所述的粘片方法，其特征在于：所述液态蜡是由Crystalbond509强力粘合剂和丙酮按20g：50ml的配比组成。
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