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利用电子脉冲电镀技术改善GaAs晶圆背侧深孔镀膜-建国科技大学
利用電子脈衝電鍍技術改善GaAs晶圓背側深孔鍍膜均勻度
中文摘要 目前高頻微波通訊常用的異質接面雙極電晶體(HBT)及假型通道高速電子移動電晶體(pHEMT)其晶片背面皆施加鍍金薄膜,做為接地及散熱之用。深孔鍍金為GaAs半導體較具競爭力的一種製程技術,其利用乾式蝕刻形成晶圓背面孔洞,因為陰極層必須有高密度及較好的均勻度,故先用成本高均勻度佳之濺鍍方式形成金種層,再使用低成本但均勻度較差之溼式電鍍沈積出厚膜,因此改善鍍膜均勻度將會是一項重要的課題。
本實驗利用電子脈衝時間來控制成膜速率,因深孔電鍍會造成孔內外之金溶液濃度不同,影響金沈積厚度不均勻導致薄膜電阻率飄升,因此必須精確的控制孔內外金溶液濃度、溫度、pH值、比重、流動速率及所使用的電流密度,以達到最佳化的電鍍條件:時間短、良率高、成本低。孔洞深100μm寬50μm,深寬比為2:1, 1:1:1μm鍍金薄膜。
關鍵字:GaAs、電鍍、電子脈衝、均勻度
Uniformity Improvement of GaAs Wafer Backside Via Plating by Using Electron Pulse Plating Technique
Abstract
The deep-hole plating is one of the competitive techniques in manufacturing GaAs HBT and pHEMT’s devices for grounding and heat dissipation. In common practice, holes are formed on the wafer backside, then a gold seed-layer is coated uniformly by sputtering followed by a low cost thick film deposited by electrical plating with the expense of poor uniformity. Therefore, how to improve the quality of the plating film becomes a critical issue in developing modern advanced devices.
It is noted that the film uniformity of deep-hole plating will be influenced majorly by the concentration of the solution and current density inside and outside of the hole, causing the contact resistivity fluctuation. Therefore, the purpose of this work is to precise control the deposition rate by pulse time and current density, in other words, to control solution concentration, temperature, pH value, flow rate and current density for optimizing plating conditions to achieve high yield and low cost. Under controlled operation parameters, on effective plating area 1.65Dm2, via depth 100μm with width 50μm, aspect ratio 2:1, an ideal uniformity of 4μm thickness was obtained on wafer surface, via sidewall and bottom layer approaching 1:1:1 design contour.
Keyword: GaAs, electroplating, electron pulse, uniformity
一、前言
III-V族半導體因元件日益趨小且電路複雜度提升,晶圓厚度己達50 μm-200 μm導致熱量無法充分散逸,因此需要於晶圓背部蝕刻出連接正面元件的孔洞,並將導線金屬均勻的覆蓋於孔洞內外,以求最低電阻及最大散熱。其主要製程乃在晶圓正面元件製作完成後,於晶背(ackside)蝕刻孔洞(ia),利用孔洞與正面元件連接來製作金屬導線,將
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