[发明专利]一种用于雪崩二极管的微结构金属引脚制备方法

说明书

本发明提供一种用于雪崩二极管的微结构金属引脚的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：1）基片选择，2）基片清洗，3）蒸发，4）光刻，5）第一次湿法腐蚀，6）电镀，7）去胶，8）第二次湿法腐蚀，9）金属引脚的释放。本发明操作简单，使用方便，实施成本较低提高了引脚制备工艺后的线条控制精度，提高微结构制备的合格率及器件的产能，提高了企业经济效益。

技术领域：

本发明属于微波射频工艺技术领域，具体地说就是一种用于雪崩二极管的微结构金属引脚制备方法。

背景技术：

雪崩二极管是六十代中期开始发展起来的一种新型的微波半导体功率器件，全名是碰撞电离雪崩渡越时间二极管，即“Impact ionization avalanche transit time”（IMPATT），通常称为IMPATT管或IMPATT二极管，它是雪崩倍增效应和渡越时间效应两个物理过程所形成的相位延迟的负阻有源器件。IMPATT二极管的工作原理是利用半导体器件结构中的载流子（电子与空穴）碰撞电离和渡越时间两种物理效应之间的相互作用，使二极管在很高的频率下产生较大的微波功率输出。IMPATT二极管在高于60GHz直至400GHz的频率其功率电平比其它类型二极管高，如硅基微波三极管、砷化镓及磷化铟Gunn体效应二极管、硅基CMOS器件及化合半导体HEMT器件等。当前硅基雪崩二极管的振荡频率能覆盖30～300GHz的整个毫米波波段，其最高振荡频率目前超过400GHz。

根据雪崩功率管非线性等效电路模型可知，负阻抗振荡器在稳态振荡时，器件的负阻必须和电路的电阻相等。在稳态振荡时，器件电抗和电路电抗数值相等而符号相反。即：其中之一为感抗时，另一个必须为容抗。因此，雪崩功率管金属引脚电极存在另一种作用，即调节雪崩功率管封装时的内匹配。这样就需要进行雪崩功率管的引线电极结构形式设计，在毫米波频段下，金属引线结构等效为电感和电阻的串联，在不同频率时，其感值就会有相应的变化。因此，其金属引线结构就需要作相应的调整，以达到与外电路匹配的效果，满足雪崩功率管振荡条件的要求。

目前，引脚制备存在的问题是：（1）引脚尺寸较小，难于进行物理加工；（2）采用湿法腐蚀进行引脚图形化工艺，溶液腐蚀速率较慢，均匀性不可控，腐蚀完成后线条形貌不佳，线宽精度难以控制；（3）如果采用湿法腐蚀的方法，即使线条形貌及线宽精度都能满足技术要求，但无法释放独立微结构，严重导致器件后续组装工艺无法生产。

发明内容：

本发明就是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于雪崩二极管的微结构金属引脚制备方法。

本申请提供以下技术方案：

一种用于雪崩二极管的微结构金属引脚的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：1）基片选择：选择一块N型6寸硅晶圆片作为基片；

2）基片清洗：对基片进行化学清洗，而后采用氢氟酸腐蚀，高纯去离子水冲洗，氮气保护离心干燥；

3）蒸发：在高真空环境下，再利用电子束蒸发，蒸发出金属原子于基片上形成依次叠加的底部Cr金属膜层、中部Cu金属膜层、表层Cr金属膜层；

4）光刻：先在基片表面用HMDS进行增粘处理，然后旋转涂光刻胶层，然后将涂覆好光刻胶的基片放入热板中进行前置烘干，而后用光刻掩模版在光刻机上进行图形套准曝光，从而在光刻胶层上形成图形缺口，再后将基片浸泡入显影液中一段时间，取出基片用去离子水冲洗，再进行离心干燥，最后将硅片放入烘箱中进行后置烘干；

5）第一次湿法腐蚀，使用盐酸HCL配比水H₂O稀释为10％溶液，按照（1:4）的比例配比Cr腐蚀溶液，加热至50℃，在图形缺口内将表层Cr金属膜层腐蚀掉，漏出中部Cu金属膜层；

6）电镀：采用金电镀工艺，按照金电镀线性生长速率，在中部Cu金属膜层上形成金属引脚；