CN112322294B - 一种vcsel芯片金薄膜蚀刻液及其蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及芯片制造技术领域，公开了一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液及其蚀刻方法，所述蚀刻液的组分包括碘‑碘化钾‑水溶液和醇，所述VCSEL芯片金薄膜的蚀刻方法，使用到上述的刻蚀液，包括以下步骤，将醇加入到碘‑碘化钾‑水溶液中，搅拌均匀，得到刻蚀液；然后将VCSEL芯片制程完成电镀工艺后的晶圆放入到刻蚀液中，静置浸泡，待溅射金完全蚀刻干净后，用水冲洗烘干。本发明使得VCSEL芯片金薄膜蚀刻均匀形貌变好，有效地解决VCSEL芯片在通过湿法金薄膜蚀刻后剩余电镀金层形貌不规则，粗糙度大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及芯片制造技术领域，尤其涉及一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液及其蚀刻方法。
背景技术
金由于具有电导率高、热导率高、化学性质稳定性好和耐腐蚀性好等优点，常作为薄膜器件和半导体器件的导电层材料，用以完成电信号的传输。导电金层图形化可以通过蚀刻技术来实现，蚀刻技术包括湿法刻蚀和干法刻蚀，其中湿法刻蚀在溶液中完成，遵守各向同性的刻蚀机理，具有速度快、装置简易和操作简便等优点。
在VCSEL(垂直腔面发射激光器)芯片的生产过程中，金薄膜的湿法蚀刻是VCSEL芯片常用常见的一种生产工艺，其作用是通过刻蚀将我们需要的图形转移到金薄膜上。从理论上讲，凡能与金反应生成可溶性金盐的试剂，都可以用来刻蚀金薄膜，但权衡对抗蚀层的破坏情况、刻蚀速度、刻蚀均匀性，刻蚀稳定性，以及金的回收、环境保护及经济效果等方面，在半导体行业我们常用的是碘-碘化钾-水溶液刻蚀金薄膜。
现有的碘-碘化钾-水溶液刻蚀VCSEL芯片金薄膜虽然能满足对刻蚀速率均匀性、稳定性的要求，但是单纯使用碘-碘化钾-水系刻蚀液刻蚀完VCSEL芯片后，芯片剩余电镀金薄膜存在金层外观形貌严重不规则，电镀金层粗糙度大的问题，极大的影响VCSEL芯片外观形貌及辨识度，不利于市场化的应用推广及认可度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液及其蚀刻方法，使得VCSEL芯片金薄膜蚀刻均匀形貌变好，有效地解决VCSEL芯片在通过湿法金薄膜蚀刻后剩余电镀金层形貌严重不规则，粗糙度大的问题。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液，所述蚀刻液的组分包括碘-碘化钾-水溶液和醇。
在蚀刻液里面添加醇后，醇能够削弱碘-碘化钾-水蚀刻液的表面张力，因此，可以提高碘-碘化钾-水溶液对金和金合金薄膜的亲合力，产生高蚀刻精度，从而能够控制精准蚀刻，不至于某些地方蚀刻的快，某些地方蚀刻得慢而导致的刻蚀不均匀性，从而使得金薄膜蚀刻均匀形貌变好。
进一步，所述醇为异丙醇。异丙醇能溶于水，无色透明，使得碘-碘化钾-水蚀刻液与金薄膜的接触角降低，提高碘-碘化钾-水溶液对金和金合金薄膜的亲合力。
进一步，按质量比，所述碘-碘化钾-水溶液中碘：碘化钾：水＝1:4:40。
进一步，按体积比，所述异丙醇：碘-碘化钾-水溶液＝1～500:1000。
进一步，按体积比，所述异丙醇：碘-碘化钾-水溶液＝10～100:1000。
进一步，按体积比，所述异丙醇：碘-碘化钾-水溶液＝60:1000。
本发明还公开了一种VCSEL芯片金薄膜的蚀刻方法，使用到上述的刻蚀液，包括以下步骤，
将醇加入到碘-碘化钾-水溶液中，搅拌均匀，得到刻蚀液；然后将VCSEL芯片制程完成电镀工艺后的晶圆放入到刻蚀液中，静置浸泡，待溅射金完全蚀刻干净后，用水冲洗烘干。
进一步，所述静置浸泡的时间为30-90秒。
进一步，所述静置浸泡的时间为60秒。
进一步，将VCSEL晶圆芯片放入刻蚀液里，静置浸泡刻蚀，至出光区域及切割区域的溅射金层完全蚀刻干净后，取出晶圆冲水洗净旋转烘干。
本发明的有益效果：
本发明通过在目前使用的标准的碘-碘化钾-水溶液金蚀刻液里面添加异丙醇，异丙醇削弱碘-碘化钾-水蚀刻液的表面张力，提高碘-碘化钾-水溶液对金和金合金薄膜的亲合力，从而产生高蚀刻精度，不至于某些地方蚀刻的快，某些地方蚀刻得慢而导致的刻蚀不均匀性，从而使得金薄膜蚀刻均匀形貌变好，有效地解决VCSEL芯片在通过湿法金薄膜蚀刻后剩余电镀金层形貌不规则，粗糙度大的问题。
附图说明
图1是蚀刻前的VCSEL晶圆使用显微镜观察表观形态的显微镜图；
图2是使用碘-碘化钾-水溶液作为蚀刻液蚀刻后用显微镜观察表观形态的显微镜图；
图3是使用添加异丙醇后的碘-碘化钾-水溶液作为蚀刻液蚀刻后用显微镜观察表观形态的显微镜图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明：
下面以某VCSEL芯片制程完成电镀工艺后的晶圆为例，进行金薄膜的蚀刻，如图1所示，晶圆表面存在两种不同厚度的金薄膜，在图1中，有小黑点的是电极连接区域，其表面是电镀金薄膜，厚度约3.5um；其余区域是出光区和切割区，其表面是溅射金薄膜，厚度大约200nm。以下的实施例，将使用蚀刻液蚀刻去除200nm的金薄膜，即把出光区域和切割区的金薄膜完全蚀刻掉。
以下实施例中碘-碘化钾-水溶液中，每1L水中含有25g的碘和100g的碘化钾。
具体实施例1-实施例9中，每种蚀刻液的配方如下：
下面使用VCSEL芯片制程完成电镀工艺后的晶圆，利用上述实施例1-实施例9配制的蚀刻液进行金薄膜的蚀刻。
蚀刻方法具体为：按照实施例1-实施例9中的配比，准备好金蚀刻液，对混合的金刻蚀液充分搅拌均匀。
然后将VCSEL晶圆放入上述的刻蚀液里面，静置浸泡刻蚀60-90秒，本实施例1-实施例9均蚀刻1min，确认200nm的溅射金完全蚀刻干净，后拿出晶圆冲水洗净旋转烘干。
将上述实施例1-实施例9蚀刻的VCSEL晶圆通过3D测量仪测量各个金蚀刻液蚀刻后的电镀金薄膜粗糙度，主要为对每个VCSEL晶圆测量8个点，然后计算出其平均的粗糙度，具体数据如下表：
其中将蚀刻前的VCSEL晶圆使用显微镜观察表观形态的显微镜图如图1所示，实施例9中仅使用碘-碘化钾-水溶液作为蚀刻液蚀刻后用显微镜观察表观形态的显微镜图如图2所示，实施例3中使用添加异丙醇后的碘-碘化钾-水溶液作为蚀刻液蚀刻后用显微镜观察表观形态的显微镜图如图3所示。
从上述的对蚀刻后的VCSEL晶圆进行3D测量仪测量后粗糙度的表格，以及图1、图2和图3所示，可以看出：
1、从实施例1-实施例8，与实施例9的对比中，可以看出，本发明在碘-碘化钾-水溶液中加入醇类物质，可以使得晶圆蚀刻后的表面粗糙度增加更少，电镀金层表观形貌更加光亮光滑，外观形貌明显比用标准的碘-碘化钾-水溶液金刻蚀液刻蚀的形貌要好。
2、从实施例1-实施例6的对比中，可以看出，实施例6中在1000ml标准的碘-碘化钾-水溶液金刻蚀液中加入60ml的异丙醇，使得晶圆蚀刻后的表面粗糙度增加更少，仅从蚀刻前的10.3nm上升到28.5nm，粗糙度上升幅度最小。
3、从实施例1-实施例6，与实施例7-实施例8的对比中，可以看出，在标准的碘-碘化钾-水溶液金刻蚀液中加入异丙醇比其他醇类物质，更能减小晶圆蚀刻后的粗糙度上升幅度。
综上所述，本发明通过在目前使用的标准的碘-碘化钾-水溶液金蚀刻液里面添加异丙醇，能够有效地解决VCSEL芯片在通过湿法金薄膜蚀刻后剩余电镀金层形貌不规则，粗糙度大的问题。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (7)
1.一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液，包括碘-碘化钾-水溶液组分，其特征在于：所述蚀刻液组分中还包括异丙醇，按质量比，所述碘-碘化钾-水溶液中碘：碘化钾：水=1:4:40，按体积比，所述异丙醇：碘-碘化钾-水溶液=1~500:1000。
2.根据权利要求1所述的一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液，其特征在于：按体积比，所述异丙醇：碘-碘化钾-水溶液=10~100:1000。
3.根据权利要求2所述的一种VCSEL芯片金薄膜蚀刻液，其特征在于：按体积比，所述异丙醇：碘-碘化钾-水溶液=60:1000。
4.一种VCSEL芯片金薄膜的蚀刻方法，使用到如权利要求1-3任一权利要求所述的蚀刻液，包括以下步骤，
将异丙醇加入到碘-碘化钾-水溶液中，搅拌均匀，得到蚀刻液；然后将VCSEL芯片制程完成电镀工艺后的晶圆放入到蚀刻液中，静置浸泡，待溅射金完全蚀刻干净后，用水冲洗烘干。
5.根据权利要求4所述的一种VCSEL芯片金薄膜的蚀刻方法，其特征在于：所述静置浸泡的时间为30-90秒。
6.根据权利要求5所述的一种VCSEL芯片金薄膜的蚀刻方法，其特征在于：所述静置浸泡的时间为60秒。
7.根据权利要求6所述的一种VCSEL芯片金薄膜的蚀刻方法，其特征在于：将VCSEL晶圆芯片放入蚀刻液里，静置浸泡蚀刻，至出光区域及切割区域的溅射金层完全蚀刻干净后，取出晶圆冲水洗净旋转烘干。
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