用于半導體背面通孔金屬化種子層的化學鍍鈀方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體背面工藝技術領域，具體涉及一種用于半導體背面通孔金屬化種子層的化學鍍鈀方法。
【背景技術】
[0002]背孔接地已經成為GaAs MMIC的標準工藝設計，它不僅降低了正面布線的壓力，降低了電路損耗，還能為有源區散熱提供幫助。目前世界主流GaAs MMIC工藝在背孔制備后，基本采用先濺射金屬種子層后電鍍金的金屬化工藝模塊設計，該技術經過多年的發展，已趨于成熟。濺射金屬種子層技術是利用濺射臺各項同性的金屬化效果，將GaAs背面和通孔側壁濺射上種子層金屬。
[0003]但是在實際應用中，濺射金屬的覆蓋效果并不太理想，特別在深孔濺射方面，濺射金屬覆蓋性隨背孔深度的增加而變差;此外在毛刺較多的孔壁上，金屬層厚度很不均勻，被毛刺阻擋的區域金屬常出現微斷甚至斷層，在后續的電鍍過程中這些區域容易形成封泡或孔洞，電鍍效果差，嚴重影響芯片質量以及可靠性。且采用濺射金屬種子層技術靶材利用率低，工藝成本高。上述缺陷限制了濺射金屬種子層技術的發展，使其難以得到進一步推廣與應用。
[0004]化學鍍技術是在無外加電源的作用下，利用同一溶液內的金屬離子及還原劑，在具有催化活性的基體表面發生氧化還原反應，從而在基體表面化學沉積得到金屬或合金鍍層的一種表面處理技術。因為其不需要外加電源，操作方便、工藝簡單、鍍層均勻、孔隙率低和外觀良好，在任何復雜表面均可獲得均勻的鍍層，使用范圍廣。
[0005]金屬鈀位于元素周期表的第五周期，具有優良的耐腐蝕性、低的接觸電阻、可焊性、催化活性強、性能穩定等特性，價格相對低廉，鍍液使用率高，工藝成本低。因此化學鍍Pd技術用作背面通孔電鍍種子與濺射金屬金屬種子層相比具有工藝質量好，成品率高、成本低等優勢，越來越受業界人士的歡迎。
【發明內容】
[0006]發明目的:為解決現有技術中存在的技術問題，本發明提出一種工藝質量可靠、工藝操作簡單、使用范圍廣、成品率高、成本低，適合批量生產的用于半導體背面通孔金屬化種子層的化學鍍鈀方法。
[0007]技術手段:為實現上述技術目的，本發明提出了半導體背面通孔金屬化種子層的化學鍍鈀方法，包括:
[0008]S1、備片:將半導體圓片與載體片鍵合后進行背面工藝步驟從而形成通孔，所述背面工藝依次包括減薄、拋光、背孔刻蝕及去膠；
[0009]S2、清洗:將步驟SI中得到的半導體圓片通過等離子體去膠、清洗，確保工藝前半導體圓片背面、孔底金屬表面以及孔內半導體表面的干凈；
[0010]S3、活化:將步驟S2得到的已清洗的半導體圓片浸泡鈀活化液中活化，通過氧化還原反應在半導體材料和孔底金屬表面置換出一層鈀晶種；
[0011]S4、化學鍍鈀:將已活化的半導體圓片浸泡在鈀化學鍍液中進行化學鍍，通過鍍液的自激發在鈀晶種上持續沉淀鈀金屬至目標厚度，完成電鍍種子層的制作；
[0012]S5、背面通孔金屬化:將已化學鍍鈀的半導體片進行背面電鍍，利用孔底金屬完成背面通孔金屬化。
[0013]其中，所述化學鍍鈀使用的活化液為EEJA生產的MICROFABAC-2;所述化學鍍鈀使用的化學鍍液為EEJA生產的MICROFAB PD2000s。
[0014]優選地，所述半導體圓片的材料為砷化鎵、硅、磷化銦中的任意一種;所述孔底金屬為金、鉑、鈦、鎳、銀、鋁、銅中的任意一種。
[0015]具體地，步驟S2中，等離子體去膠的條件為在氧氣200?500scCm、氮氣50?lOOsccm、功率200?400w的等離子體環境中去除殘留膠膜去除殘留膠膜;清洗的條件為通過酸堿清洗液去除半導體材料及金屬表面氧化層。
[0016]優選地，所述酸液、堿液、雙氧水溶液均為工業用EL級；所述酸液位質量分數36%?38 %的濃鹽酸、質量分數85 %?87 %的濃磷酸、質量分數96 %?98 %的濃硫酸、質量分數64%?66%濃硝酸的任意一種；所述堿液為質量分數26%濃氨水;所述雙氧水質量分數26%?28%。
[0017]優選的半導體材料為砷化鎵時，酸堿液優選氨水;半導體材料為硅時，酸堿液優選鹽酸;半導體材料為磷化銦時，酸堿液優選磷酸。
[0018]優選地，所述酸堿清洗液的體積比為酸或堿液10%，雙氧水5%，水85%;在上述酸堿清洗液中浸泡并超聲清洗5min。
[0019]具體，所述步驟S3中活化的條件為:浸泡鈀含量為30?50mg/L的強酸性活化液中反復提拉30-600S生長鈀晶種，其中pH值為1.0?2.0、溫度為20?30°C、溶液比重為1.1?1.7°Be0
[0020]步驟S4中，所述化學鍍的條件為:在所述鈀化學鍍液中反復提拉至鈀沉淀到目標厚度，其中鈀含量0.8?1.2g/L、pH值為7.3?7.9、溫度為50?54°C、溶液比重為5.0?8.0° B
6、還原劑含量1.5?10g/L。
[0021]優選地，步驟S2、S3、S4中在處理時均需加入超聲，超聲頻率100?200KHz。
[0022]有益效果:與現有技術相比，本發明的方法工藝簡單、工藝質量好、成品率高、使用范圍廣、成本低，適合批量生產，具有廣大的市場前景。
【附圖說明】
[0023]附圖是用來提供對本發明的進一步解釋，并構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0024]圖1為半導體圓片背孔刻蝕去膠后的背孔結構示意圖；
[0025]圖2為半導體圓片活化后的背孔結構示意圖；
[0026]圖3為半導體圓片化學鍍后的背孔結構示意圖；
[0027]圖4為半導體圓片背面通孔金屬化完成后的結構示意圖；
[0028]如圖所示:1、載體片；2半導體圓片;3、背面通孔;4、鈀晶種層;5、鈀金屬化學鍍層；
6、背面電鍍金屬層。
【具體實施方式】
[0029]本發明提出了一種用于半導體背面通孔金屬化種子層的化學鍍鈀方法，通過強酸環境中鈀離子及還原劑與半導體材料和金屬表面發生強氧化還原反應在半導體材料和金屬表面置換出一層鈀晶種，其后在鈀化學鍍液中通過鍍液的自激發在鈀晶種上持續沉淀鈀金屬，從而在半導體材料和金屬表面獲得一定厚度的鈀金屬層形成背面通孔金屬化種子層，然后將已化學鍍鈀的半導體片進行背面電鍍，利用孔底金屬完成背面通孔金屬化。其中，本實施例中使用的化學鍍鈀使用的活化液為日本Electroplating Enginee