低介电常数ＢＣＢ树脂的固化方法技术

一种低介电常数ＢＣＢ树脂的固化方法，具体步骤如下：步骤１：在半导体芯片表面涂覆一层粘附剂；步骤２：通过旋转方式在半导体芯片表面的粘附剂上涂覆一层液态ＢＣＢ树脂，接着将涂覆好ＢＣＢ树脂的半导体芯片放入固化炉中，并通入氮气保护；步骤３：加热固化炉，使涂覆ＢＣＢ树脂的半导体芯片达到一第一温度，稳定一段时间，使ＢＣＢ树脂中的溶剂分布均匀；步骤４：再将加热固化炉升高到一第二温度，稳定一段时间，使ＢＣＢ树脂中的溶剂充分挥发；步骤５：再将加热固化炉升高至一第三温度，稳定一段时间，在半导体芯片表面形成低介电常数的树脂薄膜；步骤６：将加热固化炉的温度降至一预定温度，关氮气，取出样品，完成固化工艺。

Method for curing low dielectric constant BCB resin

A low dielectric constant of BCB resin curing method, the specific steps are as follows: Step 1: in the semiconductor chip surface is coated with a layer of adhesive; step 2: adhesive through rotation on the surface of a semiconductor chip is coated with a layer of liquid BCB resin, then the semiconductor chip is coated with BCB resin solidified in the furnace. And adding nitrogen protection; step 3: heat curing furnace, the semiconductor chip BCB resin coating to a first temperature, stable for a period of time, the BCB resin in solvent distribution; step 4: the heat curing furnace increased to a second temperature stable for a period of time, the solvent is full of volatile BCB resin in; step 5: the heating curing furnace increased to a third temperature, stable for a period of time, the formation of low dielectric constant in the semiconductor chip surface Number of resin film; step 6: the temperature of the heat curing furnace is reduced to a predetermined temperature, nitrogen is removed, samples are taken out, and the curing process is completed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到应用于高速半导体光电子器件低介电常数BCB树脂的固 化方法，该方法与传统的光电子器件工艺兼容。BCB树脂可作为脊型光波 导器件(半导体激光器、电吸收调制器、探测器或放大器等)钝化隔离、平 坦化使用。
技术介绍
随着因特网技术、光纤通讯技术的迅猛发展，对通信的传输速度、传 输容量要求也越来越高。无论是长途通信的干线网、广域网，还是短途通 信的接入网、局域网等都需要大量的高速、低成本的光电子器件来支撑光 网络的功能。半导体激光器、电吸收调制器和光探测器等作为光通信的核 心器件，必需满足不断增长的光传输容量网络的要求。传统的脊波导器件结构如图1所示，这种脊波导结构的光电子器件的 3dB带宽受到RC常数(电阻-电容)限制，特别对于电吸收调制器和光探 测器，要实现大于10GHz的带宽，必需减小器件电容。该器件电容包括波 导下面的pn结结电容Cl和压焊电极下面的寄生电容C2，如图2所示(以 深脊型为例)，其中PN结结电容的大小由材料结构和性质决定，相比于寄 生电容C2要小得多，要实现高带宽必需减小寄生电容。半导体材料(InP、 GaAs等)的介电常数均很大，例如，InP材料的介电常数为12.5。常见的 压焊点电极下的填充材料有氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺(polyimide)等。 其中氧化硅的介电常数位于4-6之间，应力作用使得二氧化化硅在半导体 上不能沉积的太厚，而且二氧化硅吸水性差，电特性易变。氮化硅介电常 数为7.9，同样具有吸水性差、和半导体间应力大等缺点。当前，最为广 泛应用的互连介质材料是polyimide，它具有介电常数低(3. 2-3. 4)，和铝/铜金属化层的匹配性较好等优点，但它的致命缺点是吸水率过大，往往在 它与金属层之间还要加一层绝缘层或粘接层以防腐蚀或提高与金属层的 粘结能力，而且固化温度高(〉350度)，影响器件的可靠性和寿命。相对Polyimide而言，BCB的介电常数为2. 65，具有优良的性能(耐高温、好 的机械性能、更小的介电常数、更小的介电损耗、更低的吸湿性和固化温 度(〈300度)、优异的应力行为和良好的金属粘附性)，而且平整度(〉90%) 优于polyimicie。 BCB首先在电子电器领域获得了应用，特别是该新型材 料的操作工艺步骤少，降低了制造成本，并逐步取代了 polyimide广泛用 于多芯片模块(multi-chip modules, MCM)和超大规模集成电路制造。国内还未见到BCB树脂应用于光电子器件中。使用BCB树脂作为光电 子器件压焊点电极下的材料，能极大的减小电容。因此，摸索与传统光电 子制造工艺兼容的BCB树脂工艺及为重要。BCB树脂还可以作为脊型波导 的钝化层和平坦化使用，保护脊波导，减小表面态，能够获得极低的暗电 流。由于BCB常温下为流体状，只有通过充分固化后才能定形，才能发挥 BCB的优良性能。才能与p型电极的制作等后工艺兼容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种低介电常数BCB树脂的固化方法，通过 采用阶梯升温的固化方法，能够使BCB树脂充分固化，形成低介电常数的 BCB树脂薄膜。通过该方法固化后形成的BCB树脂薄膜不仅能广泛的应用 于多芯片模块(multi-chip modules, MCM)和超大规模集成电路制造中， 还能作为平坦化、电隔离钝化用树脂薄膜广泛应用与光电子器件中。特别 对于脊型波导结构的高速多功能集成光电子器件，BCB树脂薄膜能够显著 的减小寄生电容，并提高器件的可靠性。本专利技术提供一种低介电常数BCB树脂的固化方法，其是采用阶梯升温 的方式来固化BCB树脂，包括三种阶梯固化温度，其特征在于，具体步骤 如下步骤l:首先在半导体芯片表面涂覆一层粘附剂； 步骤2:通过旋转方式在半导体芯片表面的粘附剂上涂覆一层液态BCB 树脂，接着将涂覆好BCB树脂的半导体芯片放入固化炉中，并通入氮气保护；步骤3:加热固化炉，使涂覆BCB树脂的半导体芯片达到一第一温度， 稳定一段时间，使BCB树脂中的溶剂分布均匀；步骤4:再将加热固化炉升高到一第二温度，稳定一段时间，使BCB 树脂中的溶剂充分挥发；步骤5:再将加热固化炉升高至一第三温度，稳定一段时间，在半导 体芯片表面形成低介电常数的树脂薄膜；步骤6:将加热固化炉的温度降至一预定温度，关氮气，取出样品， 完成固化工艺。其中步骤1中的半导体芯片为InP、 GaAs或Si基的芯片。其中步骤3所述的第一温度为70度到100度之间，稳定时间为20分 钟到40分钟之间。其中步骤4所述的第二温度为140度到160度之间，稳定时间为50 分钟到90分钟之间。其中歩骤5所述的第三温度为250度到325度之间，稳定时间为30 分钟到90分钟之间。其中步骤6所述的预定温度为20度到150度之间。其中形成低介电常数的树脂薄膜的介电常数为2. 65。附图说明为进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说 明如后，其中图l(a)、图l(b)为现有的深脊型波导和浅脊型波导结构示意图2(a)、图2(b)为现有的普通脊型波导电容分布示意图和填充BCB薄膜脊型波导电容分布示意图； 图3为本专利技术的方法流程图。具体实施例方式请结合参阅图3所示，本专利技术一种低介电常数BCB树脂的固化方法， 其是采用阶梯升温的方式来固化BCB树脂，包括三种阶梯固化温度，具体步骤如下；步骤l:首先在半导体芯片表面涂覆一层粘附剂(步骤SIO)，所述的半导体芯片为InP、 GaAs或Si基的芯片，该粘附剂的作用是为了增强步 骤2中所涂覆的BCB树脂与半导体芯片的粘附能力。特别是当半导体芯片 表面为二氧化硅、氮化硅、铜或铝等物质时，涂覆BCB树脂前涂覆该粘附 剂效果明显，即使芯片经过超声波处理，所涂覆的BCB树脂仍和半导体芯 片粘附牢靠；步骤2:通过旋转方式在半导体芯片表面的粘附剂上涂覆一层液态BCB 树脂(步骤S20)，接着将涂覆好BCB树脂的半导体芯片放入固化炉中，并 通入氮气保护。通过改变旋转的转速能够控制BCB树脂的厚度，例如转速 为5000转/分时，所涂覆的BCB树脂厚度为3. 7微米，转速为4000转/分 时，所涂覆的BCB树脂厚度为4. 1微米，转速为1500转/分时，所涂覆的 BCB树脂厚度为6.9微米；步骤3:加热固化炉，使涂覆BCB树脂的半导体芯片达到一第一温度 (步骤S30)，稳定一段时间，使BCB树脂中的溶剂分布均匀，所述的第一 温度为70度到100度之间，稳定时间为20分钟到40分钟之间；步骤4:再将加热固化炉升高到一第二温度(步骤S40)，稳定一段时 间，使BCB树脂中的溶剂充分挥发，所述的第二温度为140度到160度之 间，稳定时间为50分钟到90分钟之间。步骤5:再将加热固化炉升高至一第三温度(步骤S50)，稳定一段时 间，使BCB树脂充分固化，在半导体芯片表面形成低介电常数的树脂薄膜， 其介电常数为2. 65，所述的第三温度为250度到325度之间，稳定时间为 30分钟到90分钟之间，当温度低于325度，稳定时间小于90分钟时，不 影响半导体芯片的可靠性；步骤6:将加热固化炉的温度降至一预定温度(步骤S60)，所述的预 定温度为20度到150度之间，关氮气，取出样品，完成固化工艺，按此 操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低介电常数ＢＣＢ树脂的固化方法，其是采用阶梯升温的方式来固化ＢＣＢ树脂，包括三种阶梯固化温度，其特征在于，具体步骤如下：　步骤１：首先在半导体芯片表面涂覆一层粘附剂；　步骤２：通过旋转方式在半导体芯片表面的粘附剂上涂覆一层液态ＢＣＢ树脂，接着将涂覆好ＢＣＢ树脂的半导体芯片放入固化炉中，并通入氮气保护；　步骤３：加热固化炉，使涂覆ＢＣＢ树脂的半导体芯片达到一第一温度，稳定一段时间，使ＢＣＢ树脂中的溶剂分布均匀；　步骤４：再将加热固化炉升高到一第二温度，稳定一段时间，使ＢＣＢ树脂中的溶剂充分挥发；　步骤５：再将加热固化炉升高至一第三温度，稳定一段时间，在半导体芯片表面形成低介电常数的树脂薄膜；　步骤６：将加热固化炉的温度降至一预定温度，关氮气，取出样品，完成固化工艺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程远兵，周帆，潘教青，陈娓兮，王圩，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]