本發(fā)明涉及GaN HEMT芯片生產制造領域，特別是涉及一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法。

背景技術：

GaN HEMT芯片，即氮化鎵高電子遷移率場效應管，在設計器件結構時，需要將正面的源電極與背面金屬Au通過背面的通孔進行連接，從而降低器件的寄生電容。這種設計，需要在100μm～150μm厚SiC襯底的背面刻蝕30～50μm直徑，100～150μm深的圓形通孔至正面的源電極，并在通孔內填充金屬Au，將正面源電極與背面的金屬連接。

常見的GaN通孔刻蝕技術，采用ICP刻蝕機臺，使用Cl2/H2/Ar的混合氣體作為刻蝕氣體，可以獲得0.75μm/min的刻蝕速率，需要的刻蝕時間大約為130～200min。同時，由于GaN通孔的深寬比較高，等離子體刻蝕時，其物理轟擊作用要強于其化學反應作用。常見光刻膠作為刻蝕阻擋層的流程，主要是在光刻膠上光刻出通孔圖形，使用等離子體刻蝕通孔，最終去除光刻膠。使用Cl2/H2/Ar作為刻蝕氣體，光刻膠作為阻擋層的工藝，刻蝕選擇比通常在3:1至5:1，GaN通孔刻蝕需要30～60μm厚的光刻膠作為阻擋層，經過130～200min的高強度等離子體刻蝕轟擊，光刻膠的有機溶劑會變性碳化，難以去除。同時，長時間的等離子體轟擊，會使得SiC襯底持續(xù)高溫，進而導致正面GaN HEMT芯片性能變差，甚至芯片損毀。

現有技術中，美國專利申請201280027471.0具有連接至源極的背柵的GaN HEMT公開了一種GaN HEMT器件及其制造方法，其提出了在所述高電子遷移率場效應管上形成與所述源極連接并且與所述背柵金屬層連接的源極場板，但并未提出或公開具體的通孔的形成方法。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于：

1、提供一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法，以解決傳統(tǒng)的刻蝕技術中，刻蝕選擇過低、光刻膠厚度過大、光刻膠變性難以去除、芯片性能變差等問題；

2、提供一種用所述方法制造的GaN HEMT芯片，以克服現有技術中芯片性能不穩(wěn)定、使用壽命較短、成品率較低等問題。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)在SiC襯底背面，濺射或者蒸發(fā)第一層易腐蝕金屬；

(2)在SiC襯底背面進行通孔圖形光刻，采用腐蝕液浸泡晶圓，去除通孔中的第一層易腐蝕金屬，隨后去除晶圓表面的光刻膠；

(3)在第一層易腐蝕金屬的正面，電鍍第二層易腐蝕金屬，將整個金屬層加厚；

(4)使用等離子刻蝕通孔，直到刻蝕完SiC襯底，露出正面源電極；

(5)使用腐蝕液將所述第一層易腐蝕金屬和第二層易腐蝕金屬腐蝕掉。

進一步的，在所述步驟(1)中，所述SiC襯底的厚度為100μm～150μm。

進一步的，在所述步驟(1)中，所述第一層易腐蝕金屬的厚度不小于

進一步的，所述易腐蝕金屬為鈦或鎳。

進一步的，當所述易腐蝕金屬為鈦時，所述腐蝕液為氟化氫溶液；

當所述易腐蝕金屬為鎳時，所述腐蝕液為硝酸溶液。

進一步的，在所述步驟(2)中，所述通孔的直徑為30～50μm。

進一步的，在所述步驟(3)中，所述電鍍的第二層易腐蝕金屬與SiC襯底的厚度之比為1:15～1:10。

進一步的，所述第一層易腐蝕金屬和第二層易腐蝕金屬為同一種金屬。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明采用金屬作為刻蝕的阻擋層，金屬較光刻膠硬度大很多，刻蝕選擇比高很多，可以有效地阻擋等離子體的轟擊刻蝕，從而穩(wěn)定的形成深寬比較大的通孔，為GaN HEMT器件結構設計提供更多可能性。

2、本發(fā)明采用的金屬鈦具有良好的熱傳導性能，可以有效的控制SiC襯底溫度，從而確保整個刻蝕工藝的完成，提高了工藝穩(wěn)定性和成品率，降低了工藝成本。

附圖說明

圖1是在SiC襯底背面濺射或者蒸發(fā)第一層易腐蝕金屬后的結構示意圖；

圖2是在SiC背面去除通孔中的第一層易腐蝕金屬后的結構示意圖；

圖3是在正面電鍍第二層易腐蝕金屬后的結構示意圖；

圖4是使用等離子刻蝕通孔后的結構示意圖；

圖5是使用腐蝕液將金屬腐蝕掉后的結構示意圖。

圖中，1-SiC襯底，2-正面源電極，3-第一層易腐蝕金屬，4-第二層易腐蝕金屬。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方案作詳細的闡述。

本發(fā)明提供一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在SiC襯底背面，濺射或者蒸發(fā)第一層易腐蝕金屬，結構如附圖1所示。

所述第一層易腐蝕金屬為鈦、鎳中的任一種。只要該金屬滿足易電沉積，易腐蝕液去除，耐等離子體的轟擊能力強，均可以作為阻擋層使用。

蒸發(fā)或者濺射工藝的金屬致密，均勻性好，但是生長速率太慢，速率為級別，生長厚度僅可達到1μm左右。

所述第一層易腐蝕金屬的厚度不小于作為步驟(3)中電鍍第二層易腐蝕金屬的導電介質。

所述SiC襯底的厚度為100μm～150μm。

(2)在SiC襯底背面進行通孔圖形光刻，采用腐蝕液浸泡晶圓，去除通孔中的第一層易腐蝕金屬，隨后去除晶圓表面的光刻膠，結構如附圖2所示。

所述通孔的直徑為30～50μm。

所述腐蝕液為本領域的常規(guī)腐蝕液。例如，當所述易腐蝕金屬為鈦時，所述腐蝕液選用1～20mol/L的氟化氫溶液，優(yōu)選5.5mol/L的氟化氫溶液；當所述易腐蝕金屬為鎳時，所述腐蝕液選用硝酸溶液。

(3)在第一層易腐蝕金屬的正面，電鍍第二層易腐蝕金屬，將第一層易腐蝕金屬加厚，結構如附圖3所示。

所述第一層易腐蝕金屬和第二層易腐蝕金屬為同一種金屬。

所述電鍍的第二層易腐蝕金屬與SiC襯底的厚度之比為1:15～1:10。

電鍍工藝速率快，成本低，但是金屬致密性差，均勻性差，特別是需要第一層易腐蝕金屬作為導電介質。

(4)使用等離子刻蝕通孔，直到刻蝕完SiC襯底，露出正面源電極，結構如附圖4所示。

(5)使用腐蝕液將所述第一層易腐蝕金屬和第二層易腐蝕金屬腐蝕掉，結構如附圖5所示。

所述腐蝕液為本領域的常規(guī)腐蝕液。例如，當所述易腐蝕金屬為鈦時，所述腐蝕液選用1～20mol/L的氟化氫溶液，優(yōu)選5.5mol/L的氟化氫溶液；當所述易腐蝕金屬為鎳時，所述腐蝕液選用硝酸溶液。

為了便于對本發(fā)明的進一步了解，下面提供的實施例對其做了更詳細的說明。這些實施例僅供敘述而并非用來限定本發(fā)明的范圍或實施原則，本發(fā)明的保護范圍仍以權利要求為準，包括在此基礎上所作出的顯而易見的變化或變動等。

實施例1：

一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在厚度為100μm的SiC襯底背面，濺射第一層易腐蝕金屬鈦，第一層易腐蝕金屬的厚度為

(2)在SiC襯底背面進行通孔圖形光刻，通孔的直徑為40μm，采用5.5mol/L的氟化氫溶液浸泡晶圓，去除通孔中的第一層易腐蝕金屬鈦，隨后去除晶圓表面的光刻膠。

(3)在第一層易腐蝕金屬鈦的正面，電鍍第二層易腐蝕金屬鈦，將整個金屬層加厚，第二層易腐蝕金屬與SiC襯底的厚度之比為1:10。

(4)使用等離子刻蝕通孔，直到刻蝕完SiC襯底，露出正面源電極。

(5)使用5.5mol/L的氟化氫溶液將第一層易腐蝕金屬鈦和第二層易腐蝕金屬鈦腐蝕掉。

實施例2：

一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在厚度為150μm的SiC襯底背面，蒸發(fā)第一層易腐蝕金屬鈦，第一層易腐蝕金屬的厚度為

(2)在SiC襯底背面進行通孔圖形光刻，通孔的直徑為50μm，采用18mol/L的氟化氫溶液浸泡晶圓，去除通孔中的第一層易腐蝕金屬鈦，隨后去除晶圓表面的光刻膠。

(3)在第一層易腐蝕金屬鈦的正面，電鍍第二層易腐蝕金屬鈦，將整個金屬層加厚，第二層易腐蝕金屬與SiC襯底的厚度之比為1:13。

(4)使用等離子刻蝕通孔，直到刻蝕完SiC襯底，露出正面源電極。

(5)使用18mol/L的氟化氫溶液將第一層易腐蝕金屬鈦和第二層易腐蝕金屬鈦腐蝕掉。

實施例3：

一種用于GaN HEMT芯片生產中通孔的刻蝕方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在厚度為130μm的SiC襯底背面，濺射第一層易腐蝕金屬鎳，第一層易腐蝕金屬鎳的厚度為

(2)在SiC襯底背面進行通孔圖形光刻，通孔的直徑為30μm，采用5.5mol/L的硝酸溶液泡晶圓，去除通孔中的第一層易腐蝕金屬鎳，隨后去除晶圓表面的光刻膠。

(3)在第一層易腐蝕金屬鎳的正面，電鍍第二層易腐蝕金屬鎳，將整個金屬層加厚，第二層易腐蝕金屬與SiC襯底的厚度之比為1:15。

(4)使用等離子刻蝕通孔，直到刻蝕完SiC襯底，露出正面源電極。

(5)使用5.5mol/L的硝酸溶液將第一層易腐蝕金屬鎳和第二層易腐蝕金屬鎳腐蝕掉。