FORMATION OF VIA HOLES IN GALLIUM ARSENIDE MMIC
П.С. Васильев, М.В. Драгуть, Мишарин Д.М., Лукин В.А.
*
АО «ОКБ-Планета», Россия, 173004, г. Великий Новгород,
ул. Большая Московская, дом13а, пом. 1н, e-mail: vasilevps@okbplaneta.ru
FORMATION OF VIA HOLES IN GALLIUM ARSENIDE MMIC
*
P.S. Vasilev, M.V. Dragut, Misharin D.M., Lukin V.A.
OKB-Planeta Russia, 173000, V. Novgorod, Bol’shaya Moskovkaya, 13a premise 1n,
e-mail: asilevps@okbplaneta.ru
The proposed work describes and optimizes the process of chemical
plasma-etching of GaAs, which is a key operation of the via hole formation
technology. The main dependences of the etching rates of GaAs and
photoresist on the most important parameters of the process are given.
Формирование сквозных металлизированных отверстий в подложке
является одним из оптимальных способов создания областей
заземлений элементов СВЧ монолитных интегральных схем (МИС). В
данной работе было произведено изучение и оптимизация плазмохимического травления (ПХТ) GaAs, поскольку это ключевой процесс
этой технологии.
ПХТ производилось в индуктивно-связанной плазме (ICP-RIE) на
установке SI-500I, ф. Sentech Instruments. GaAs пластины, диаметром
76 мм, были утонены до 100 мкм. В качестве маскирующего материала
была применена двухслойная фоторезистивная (ФР) маска на основе
фоторезиста ФП-2550, толщиной (10-11) мкм, которая наносилась на
пластины методом центрифугирования [1]. Травление производилось в
реакционной среде Cl2/BCl3/Ar с соотношением расходов газов –
(40:20:5) sccm [2]. Результат ПХТ, особенно производимого на большую
глубину (более (10-20)мкм), зависит от большого количества
параметров, что делает отработку и оптимизацию этого процесса
длительным и затратным мероприятием. Поэтому, принимая в расчёт
результаты [2], были выделены важнейшие технологические параметры,
значения которых оптимизировались, это рабочее давление p и
мощность ICP источника PICP. В ходе работы определялись скорости
травления GaAs и профиль получаемых отверстий. Дополнительно,
производилось исследование ФР маски. Определялась скорость
травления ФР для определения максимальной возможной глубины
локального травления и расчёта селективности GaAs / ФР. На рис. 1
приведены зависимости скорости травления GaAs и ФР при
установленном оптимальном значении PICP = 850 Вт в диапазоне
давлений от 1,5 до 4 Па.
Рис. 1. Зависимость средней скорости ПХТ GaAs (а) и ФР маски (б) от давления
Так же, в работе отмечается сильное влияние на результат ПХТ GaAs и
плазмостойкость ФР маски температуры подложки. Для получения
наименее выраженной морфологии боковых стенок и дна
вытравливаемых структур, обрабатываемую пластину необходимо
охлаждать гелием. В случае отсутствия такой технической
возможности, ПХТ следует производить с перерывами, циклично.
Полученные результаты с
успехом были использованы
при разработке технологии
формирования
обратной
стороны СВЧ МИС, которая
включает в себя следующие
основные процессы: ПХТ
GaAs, напыление системы
металлов, и гальваническое
осаждение
слоя
золота,
толщиной (2-3) мкм. Для
Рис. 2. Лицевая (а) и обратная сторона (б)
иллюстрации, на рис. 2
рНЕМТ транзистора
показаны лицевая и обратная
стороны изготовленного СВЧ рНЕМТ транзистора с заземлением
истоков при помощи сформированных металлизированных отверстий.
Литература
1 Разработка технологии плазмо-химического травления сквозных отверстий в
арсениде галлия / П.С. Васильев, М.В. Драгуть, Д.М. Мишарин // Твердотельная
электроника. Сложные функциональные блоки РЭА. г. Дубна (2017).
2 Разработка технологии формирования сквозных отверстий в GaAs при помощи
плазмохимического травления / П.С. Васильев, М.В. Драгуть, Е.В. Кузьмин, Д.А. Усик //
Мокеровские чтения. (2019).