CN108155092B - 一种bcb辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其步骤为：光刻形成空气桥下层胶；光刻形成空气桥上层胶；制作空气桥金属，连接阳极接触金属与阳极电极板；台面电隔离腐蚀；旋涂并固化BCB介质；光刻并刻蚀出BCB支撑结构，完成BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作。本发明采用BCB支撑结构，为空气桥与阳极电极板之间提供机械固定，降低了空气桥被拉扯变形的风险，提高器件成品率。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法。
背景技术
太赫兹(THz)科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，涉及电磁学、光电子学、光学、半导体物理学、材料科学、生物、医学等多门科学。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.3THz～3THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。在近乎所有的太赫兹技术应用系统中，太赫兹接收前端是系统的最核心技术，它完成太赫兹信号的频率变换。太赫兹分谐波混频器是太赫兹接收前端的关键部件。目前，在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，无需提供如液氦等以实现苛刻的低温环境。
为了提高二极管的频率特性，需要减小寄生电容。目前肖特基二极管阳极工艺中，常采用空气桥加台面沟道隔离的设计减小阴极阳极电极板之间的寄生电容，为提高器件工作频率至太赫兹频段，隔离沟道间距需要设计得尽量宽，空气桥需要设计得又细又长。这对空气桥的机械强度带来不利影响，导致在整个流片工艺中，极易发生空气桥被拉扯、断开，导致成品率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法。
实现本发明目的的技术方案为：一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，包括以下步骤：
步骤1，在外延层表面旋涂光刻胶并光刻，形成空气桥下层胶，空出阳极接触孔及阳极电极板区域；
步骤2，制作电镀种子层金属，在电镀种子层金属上旋涂空气桥上层胶并光刻，形成空气桥以及阳极电极板上层胶图形；
步骤3，电镀空气桥及阳极电极板金属，并用有机溶剂将空气桥上层胶去除，刻蚀裸露的电镀种子层金属，用有机溶剂将空气桥下层胶去除，完成阳极电极板以及连接电极板与阳极接触金属的空气桥结构的制作；
步骤4，光刻出台面电隔离腐蚀掩膜图形，并腐蚀外延层材料，去除光刻胶掩膜；
步骤5，旋涂BCB溶液，厚度包裹正面全部结构，包括空气桥与阴极阳极台面，并对BCB进行固化；
步骤6，光刻BCB支撑结构掩膜图形，通过干法刻蚀，去除裸露部位的BCB介质，仅留下光刻掩膜下方的BCB支撑结构，以及金属桥下方的BCB介质，完成BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作。
进一步的，步骤1中外延层表面旋涂的光刻胶厚度为0.2um～6um，且光刻胶厚度大于阳极金属总高度。
进一步的，阳极接触孔圆心与阳极接触金属圆心重合，阳极接触孔直径小于阳极接触金属上层圆盘直径。
进一步的，步骤2中电镀种子层金属厚度为50nm～1um，空气桥上层胶厚度为0.1um～10um。
进一步的，步骤3中电镀空气桥及阳极电极板金属总厚度为0.1um～10um。
进一步的，步骤3中有机溶剂为丙酮溶液。
进一步的，步骤4通过湿法腐蚀去除掩膜图形以外的外延层材料结构，直至半绝缘衬底表面，腐蚀深度为0.2um～10um，去除光刻胶掩膜。
进一步的，步骤5旋涂BCB溶液的厚度为0.2um～10um，厚度覆盖正面全部结构。
进一步的，所述BCB支撑结构距离阳极接触金属0.5um～30um。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：通过制作BCB支撑结构，为空气桥与阳极电极板之间提供机械固定，降低了空气桥被拉扯变形的风险，同时由于BCB的低介电常数，以及远离阳极接触点，对寄生电容的影响可以基本忽略，从而在基本不产生额外寄生电容的情况下增强空气桥机械强度，提升器件成品率；
附图说明
图1是光刻形成空气桥下层胶后的剖面图。
图2是在空气桥下层胶表面再次光刻形成空气桥上层胶后的剖面图。
图3是形成空气桥金属后的剖面图。
图4是完成台面电隔离腐蚀后的剖面图。
图5是完成BCB旋涂与固化后的剖面图。
图6是完成BCB支撑结构制作后的剖面图。
图7是完成BCB支撑结构制作后的俯视图。
具体实施方式
本发明的一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，包括以下步骤：
步骤1，在已完成阴极欧姆接触金属与阳极接触金属制作的外延层表面旋涂光刻胶并光刻，使阳极接触孔以及阳极电极板图形无光刻胶，而空气桥下方有光刻胶作为支撑；
步骤2，制作电镀种子层金属，在电镀种子层金属上旋涂空气桥上层胶并光刻，形成空气桥以及阳极电极板上层胶图形；
步骤3，电镀空气桥及阳极电极板金属，并用有机溶剂将空气桥上层胶去除，刻蚀裸露的电镀种子层金属，用有机溶剂将空气桥下层胶去除，完成阳极电极板以及连接电极板与阳极接触金属的空气桥结构的制作；
步骤4，光刻台面电隔离掩膜图形，遮盖阳极与阴极电极板台面区域，通过湿法腐蚀去除掩膜图形以外的外延层材料结构以及金属空气桥下方的外延层材料结构，去除光刻胶掩膜；
步骤5，旋涂BCB溶液，厚度包裹正面全部结构，包括空气桥与阴极阳极台面，并对BCB进行固化；
步骤6，光刻BCB支撑结构掩膜图形，通过干法刻蚀，去除裸露部位的BCB介质，仅留下光刻掩膜下方的BCB支撑结构，以及金属桥下方的BCB介质，完成BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作。
下面结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案。
实施例
一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，包括以下步骤：
1)旋涂厚度为0.2um～6um，并且大于阳极金属总高度的光刻胶，光刻出阳极接触孔，使其圆心与阳极接触金属圆心重合，直径小于阳极接触金属上层圆盘直径，同时光刻出阳极电极板图形，距离阳极接触金属1微米到50微米，此时沿阳极圆心的剖面图如图1所示。
2)制作电镀种子层金属，电镀种子层金属厚度为50nm～1um，在电镀种子层金属上旋涂第二层光刻胶并光刻，厚度在0.1um～10um，光刻出与第一层阳极电极板图形重合的上层阳极电极板图形、以及连接阳极电极板与阳极接触孔的连接区，宽度在0.1um～10um，此时沿阳极圆心的剖面图如图2所示。
3)电镀空气桥及阳极电极板金属，本实施例采用TiPtAu，金属总厚为0.1～10微米，用丙酮溶液浸泡，将空气桥上层胶去除，刻蚀裸露的电镀种子层金属，用丙酮溶液将空气桥下层胶去除，留下阳极电极板及跨接电极板与阳极接触金属的空气桥结构，此时沿阳极圆心的剖面图如图3所示。
4)旋涂厚度为0.2微米到10微米的光刻胶，光刻出台面电隔离腐蚀掩膜图形，使用腐蚀溶液对裸露的外延层材料进行腐蚀，直至半绝缘衬底表面，腐蚀深度为0.2微米到10微米之间。去除光刻胶掩膜，完成台面电隔离腐蚀工艺，此时沿阳极圆心的剖面图如图4所示。
5)旋涂厚度为0.2微米到10微米之间的BCB溶液，高度需覆盖正面全部结构，包括金属空气桥及阴极、阳极电极板。在烘箱中对BCB进行高温固化，形成BCB介质，此时沿阳极圆心的剖面图如图5所示。
6)在BCB介质表面上旋涂厚度为0.2微米到10微米的光刻胶，光刻出覆盖空气桥与阳极电极板连接区域，同时保持与阳极接触金属距离为0.5微米到30微米的BCB支撑结构图形，并通过干法刻蚀设备，对裸露在光刻胶掩膜以外的BCB介质刻蚀去除，使用有机溶剂去除光刻胶掩膜后，仅留下光刻掩膜下方的BCB支撑结构，以及金属桥下方的BCB介质，完成BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作。此时沿阳极圆心的剖面图如图6所示，俯视图如图7所示。
Claims (8)
1.一种BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在外延层表面旋涂光刻胶并光刻，形成空气桥下层胶，空出阳极接触孔及阳极电极板区域；
步骤2，制作电镀种子层金属，在电镀种子层金属上旋涂空气桥上层胶并光刻，形成空气桥以及阳极电极板上层胶图形；电镀种子层金属厚度为50nm～1μm，空气桥上层胶厚度为0.1μm～10μm；
步骤3，电镀空气桥及阳极电极板金属，并用有机溶剂将空气桥上层胶去除，刻蚀裸露的电镀种子层金属，使用有机溶剂将空气桥下层胶去除，完成阳极电极板以及连接阳极电极板与阳极接触金属的空气桥结构的制作；
步骤4，光刻出台面电隔离腐蚀掩膜图形，并腐蚀外延层材料，去除此步骤中的光刻胶掩膜；
步骤5，旋涂BCB溶液，厚度包裹正面全部结构，包括空气桥与阴极阳极台面，并对BCB进行固化；
步骤6，光刻BCB支撑结构掩膜图形，通过干法刻蚀，去除裸露部位的BCB介质，仅留下此步骤中的光刻掩膜下方的BCB支撑结构以及空气桥下方的BCB介质，完成BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作。
2.根据权利要求1所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，步骤1中外延层表面旋涂的光刻胶厚度为0.2μm～6μm，且光刻胶厚度大于阳极接触金属总高度。
3.根据权利要求1或2所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，阳极接触孔圆心与阳极接触金属圆心重合，阳极接触孔直径小于阳极接触金属上层圆盘直径。
4.根据权利要求1所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，步骤3中电镀空气桥及阳极电极板金属总厚度为0.1μm～10μm。
5.根据权利要求1所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，步骤3中有机溶剂为丙酮溶液。
6.根据权利要求1所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，步骤4通过湿法腐蚀去除掩膜图形以外的外延层材料结构直至露出半绝缘衬底表面，去除光刻胶掩膜。
7.根据权利要求1所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，步骤5旋涂BCB溶液的厚度为0.2μm～10μm，覆盖正面全部结构。
8.根据权利要求1所述的BCB辅助增强的肖特基二极管阳极空气桥制作方法，其特征在于，所述BCB支撑结构距离阳极接触金属0.5μm～30μm。
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