本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法。

背景技術(shù)：

ganhemt器件作為第三代化合物半導(dǎo)體的代表器件，以其高電子遷移率、高擊穿電壓、高電流密度、高可靠性，廣泛應(yīng)用于微波功率放大領(lǐng)域，是現(xiàn)代軍民通信系統(tǒng)、航空航天的首選器件。ganhemt器件在高頻、大功率應(yīng)用層面，需要輸出高的電流密度，而sic材料的晶格常數(shù)與gan材料的晶格常數(shù)接近，因此一般在sic襯底上外延生長(zhǎng)高質(zhì)量的ganhemt異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，具備較大的電流密度，同時(shí)sic材料的熱導(dǎo)率較高，能夠保證大功率散熱的要求，因此sic基ganhemt器件廣泛應(yīng)用于微波功率放大。

為了提高sic基ganhemt器件在高頻、高功率應(yīng)用時(shí)性能，提高基底散熱能力、降低寄生效應(yīng)，常采用的方法：

在厚度約為500um的sic襯底上外延生長(zhǎng)ganhemt結(jié)構(gòu)，然后對(duì)其正面進(jìn)行工藝制備。在正面工藝完成后，使用粘附劑和同尺寸玻璃等材料作為載片把正面保護(hù)，然后在進(jìn)行背面的sic研磨，研磨至200um以下，再進(jìn)行背孔工藝。因?yàn)閟ic材料較硬，研磨速率較慢，研磨厚度較厚，長(zhǎng)時(shí)間研磨過(guò)程會(huì)引起以下問(wèn)題：1.研磨過(guò)程所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，會(huì)對(duì)基于極化效應(yīng)的ganhemt器件可靠性造成不可逆的影響。2.研磨后的sic的表面較大的粗糙度會(huì)影響后續(xù)背孔工藝穩(wěn)定性，從而影響器件的高頻性能。3.在sic襯底的減薄過(guò)程中，研磨速率的不均勻性會(huì)影響整個(gè)晶圓翹曲度，影響氮化鎵材料內(nèi)部的極化效應(yīng)，影響器件的輸出電流密度；嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致晶圓與載片脫離，導(dǎo)致工藝失敗。4.研磨過(guò)程中的副產(chǎn)物，也會(huì)對(duì)正面器件造成污染，引起一系列器件可靠性問(wèn)題。因此，以上方法雖廣泛應(yīng)用于sic基ganhemt器件制備中，但仍然存在很大的問(wèn)題，直接影響器件性能以及良品率。

在器件制備過(guò)程中，在完成正面工藝之后都要對(duì)厚度達(dá)到500um的sic襯底進(jìn)行減薄和背孔工藝，是將500um左右的sic襯底通過(guò)機(jī)械研磨減薄到200um以下，再進(jìn)行接地背孔工藝，此工藝的目的一是為了ganhemt器件的散熱，二是進(jìn)行接地背孔工藝，以減小器件內(nèi)部的寄生效應(yīng)，是器件應(yīng)用于高頻領(lǐng)域必不可少的工藝步驟。因?yàn)閟ic襯底中的si-c鍵能較大，sic材料非常堅(jiān)硬，機(jī)械研磨過(guò)程中不可避免的會(huì)對(duì)正面器件造成不可逆的損傷，會(huì)使后續(xù)背孔工藝難度增加；且sic基ganhemt外延片為透明，在全自動(dòng)機(jī)臺(tái)上進(jìn)行工藝制備，會(huì)受到一系列光學(xué)傳感器檢測(cè)失效所引起的機(jī)臺(tái)兼容性影響?；谝陨侠碛赏庋印⒐に嚰夹g(shù)需要革新，來(lái)提高sic基ganhemt器件的性能和降低工業(yè)化生產(chǎn)的難度。

因此，現(xiàn)有在制備sic基ganhemt器件時(shí)采用的方法，存在影響器件性能的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有在制備sic基ganhemt器件時(shí)采用的方法，存在影響器件性能的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而提供基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法，能夠有效提高器件的性能，提高了良品率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案：提供基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法，包括如下步驟：

在si襯底上生長(zhǎng)sic層；

在所述sic層上生長(zhǎng)ganhemt器件；

在所述ganhemt器件上涂抹光刻膠保護(hù)層，并以預(yù)設(shè)溫度烘烤預(yù)設(shè)時(shí)間，在所述光刻膠保護(hù)層上采用粘附劑黏貼載片；

采用濕法或干法方式對(duì)所述ganhemt器件背面的si襯底進(jìn)行腐蝕移除；

在移除si襯底的sic層上進(jìn)行背面通孔工藝，使得ganhemt器件正面接地區(qū)域與反面連通；

在所述ganhemt器件背面即sic層面上，沉積金屬ti或au；

采用加熱以及有機(jī)或無(wú)機(jī)溶液濕法腐蝕光刻膠保護(hù)層和載片、粘附劑。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：

由于在si基ganhemt中插入薄層sic層，最顯著的特點(diǎn)是可以提高ganhemt結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)質(zhì)量，提高器件在大功率應(yīng)用時(shí)的散熱，直接提高ganhemt器件的性能；

另外sic層可以直接降低生長(zhǎng)厚sic層的能量和材料消耗。在工藝實(shí)現(xiàn)上，一是將透明的常規(guī)sic基ganhemt外延片轉(zhuǎn)化為非透明的晶圓，在工藝機(jī)臺(tái)兼容性上，特別是在涉及光學(xué)檢測(cè)、識(shí)別的步驟上，提供了較大的便利；其次在背面工藝上，用si襯底作為整個(gè)外延結(jié)構(gòu)的載體，易于完全移除。在移除后可以省去sic的機(jī)械研磨，避免對(duì)正面器件的造成不可逆損傷；可以直接對(duì)薄層sic進(jìn)行背面通孔工藝，較大程度降低了ganhemt微波功率器件的制備工藝難度，器件性能和良率大幅度提升。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法的步驟流程示意圖；

圖2-圖9是本發(fā)明實(shí)施例中基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在制備sic基ganhemt器件時(shí)采用的方法，存在影響器件性能的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于si襯底外延sic基ganhemt的工藝方法，如圖1所示，包括如下步驟：s101，在si襯底上生長(zhǎng)sic層；s102，在該sic層上生長(zhǎng)ganhemt器件；s103，在ganhemt器件上采用勻膠機(jī)涂抹光刻膠保護(hù)層，并以預(yù)設(shè)溫度烘烤預(yù)設(shè)時(shí)間，在所述光刻膠保護(hù)層上采用粘附劑黏貼載片；s104，采用濕法或干法方式對(duì)所述ganhemt器件背面的si襯底進(jìn)行腐蝕移除；s105，在移除si襯底的sic層上進(jìn)行背面通孔工藝，使得ganhemt器件正面接地區(qū)域與反面連通；s106，在所述ganhemt器件背面即sic層面上，沉積金屬ti或au；s107，采用加熱以及有機(jī)或無(wú)機(jī)溶液濕法腐蝕光刻膠保護(hù)層和載片、粘附劑。

在具體的實(shí)施方式中，如圖2所示，在si襯底上生長(zhǎng)sic層，si襯底的厚度具體為200-600μm，si襯底的阻值具體為5000ω.mm，該si襯底摻雜類型具體為n型或p型，si襯底上生長(zhǎng)晶向具體為001或者111。

具體地，該si襯底上生長(zhǎng)sic層具體為采用mocvd，pecvd，icpcvd中任一種方式進(jìn)行生長(zhǎng)。si襯底上生長(zhǎng)的sic層具體可以是單晶或多晶，sic層厚度具體為1-200μm。具體地，通過(guò)pecvd在厚度為678μm的六吋si片上外延生長(zhǎng)薄層sic層，生長(zhǎng)沿si襯底的111方向，生長(zhǎng)溫度為300攝氏度，反應(yīng)氣體為硅烷sih4和甲烷ch4，氬氣ar為稀有氣體。

接著，執(zhí)行s102，在sic層上生長(zhǎng)ganhemt器件。如圖3、圖4所示，具體地，先制作外延片，然后再制作源、柵、漏極。因此，先在sic層上依次生長(zhǎng)aln成核層、gan緩沖層、aln插入層、algan勢(shì)壘層、gan帽層，形成ganhemt外延片，具體地；成核層的厚度為1nm，gan緩沖層具體為鐵摻雜，厚度為1.8μm，aln插入層的厚度為1nm，algan勢(shì)壘層為非故意摻雜，厚度為20nm，其中，al組分為25％，gan帽層的厚度為2nm。

然后，在該ganhemt外延片上依次進(jìn)行器件有源區(qū)隔離、源漏歐姆接觸、柵極接觸、電極加厚、金屬互聯(lián)的工藝，完成ganhemt器件的制備。具體地，在ganhemt外延片上采用氟離子注入形成器件有源區(qū)隔離，采用電子束蒸發(fā)金屬ti、al、ni、au中的任意一種，具體如果是采用ti，那么金屬ti的厚度為20nm，如果采用al,那么金屬al的厚度為150nm，如果采用ni，那么金屬ni的厚度為50nm，如果是采用au，那么金屬au的厚度為100nm，接著在850攝氏度氮?dú)鈿夥罩型嘶?0s形成源漏歐姆接觸和柵極接觸，采用電子束蒸發(fā)金屬ni或au形成柵極接觸，如果采用ni,金屬ni的厚度為50nm，如果采用au,金屬au的厚度為200nm，采用電子束蒸發(fā)金屬ni或au作為電極加厚,如果采用ni,金屬ni的厚度為50nm，如果采用au，金屬au的厚度為500nm，采用電子束蒸發(fā)金屬ni或au，形成正面金屬互聯(lián)，如果采用ni,金屬ni的厚度為50nm，如果采用au,金屬au的厚度為500nm，完成ganhemt器件的制備。

在上述制備完成的ganhemt器件之后，如圖5所示，執(zhí)行s103，在ganhemt器件上涂抹光刻膠保護(hù)層，具體是az4620光刻膠，可以采用勻膠機(jī)，并以預(yù)設(shè)溫度烘烤預(yù)設(shè)時(shí)間，在該光刻膠保護(hù)層上采用粘附劑黏貼載片。為了對(duì)該ganhemt器件制備的外延片正面區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)的具體方式就是采用耐酸、堿腐蝕的光刻膠、有機(jī)或無(wú)機(jī)薄膜，以覆蓋方式的旋轉(zhuǎn)式、噴射式等物理或化學(xué)沉積方法或者直接黏貼，使得形成的光刻膠保護(hù)層厚度為1μm-100μm，然后，在該光刻膠保護(hù)層上使用粘附劑將載片黏貼在一起。該載片與ganhemt外延片尺寸相近。具體地，該勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)每分鐘，時(shí)間為30s，膠厚為6μm，120°烘烤120s。

接著，進(jìn)行背面硅襯底移除，如圖6所示，執(zhí)行s104，采用濕法或干法方式對(duì)ganhemt器件背面的si襯底進(jìn)行腐蝕移除；具體是采用酸、堿濕法腐蝕，等離子體刻蝕，從而有效將si襯底腐蝕掉。具體實(shí)施方式中可以使用飽和koh溶液，在80攝氏度水浴環(huán)境中，腐蝕晶圓120分鐘，從而完全移除背面硅襯底。

然后，進(jìn)行背面通孔工藝，如圖7所示，執(zhí)行s105，在移除si襯底的sic層上進(jìn)行背面通孔工藝，使得ganhemt器件正面接地區(qū)域與反面連通。具體地，使用氟基作為等離子體刻蝕氣體，以金屬ni為刻蝕掩膜，刻蝕sic層，去除ni再用氯基作為等離子體刻蝕氣體，以sic為刻蝕掩膜，刻蝕該氮化物薄層至正面金屬層。更具體一些，采用光刻負(fù)膠，通過(guò)雙面光刻對(duì)準(zhǔn)和電鍍的方式在ganhemt器件正面接地區(qū)域，形成金屬ni刻蝕掩膜厚度為5μm；采用等離子體刻蝕方法刻蝕sic層以上區(qū)域至正面器件區(qū)域，即采用刻蝕氣體為sf6，稀釋氣體為ar的等離子體刻蝕方法刻蝕sic層以上一部分；接著采用刻蝕氣體為cl2和稀釋氣體為bcl3的等離子體刻蝕方法刻蝕另一部分至ganhemt器件正面接地區(qū)域，使得ganhemt器件正面接地區(qū)域與反面連通。

在完整背面通孔工藝之后，進(jìn)行背面金屬工藝，如圖8所示，具體地，執(zhí)行s106，在ganhemt器件背面即sic層面上，沉積金屬ti或au，100μm或者1000μm；具體地，沉積低電阻率金屬將正面器件的“地”線連接到背面，目的是為了減小器件工作在高頻下的寄生效應(yīng)，金屬沉積方式可以采用電子束蒸發(fā)、磁控濺射，電鍍等方式，在本發(fā)明實(shí)施例中就不再詳細(xì)贅述了，采用的低電阻率金屬不限于金、鉑等，這樣，完成了背面工藝。

最后，如圖9所示，執(zhí)行s107，采用加熱以及有機(jī)或無(wú)機(jī)溶液濕法腐蝕光刻膠保護(hù)層和載片、粘附劑。具體地，采用加熱方式移去載片，通過(guò)濕法腐蝕方式，采用丙酮去除正面光刻保護(hù)膠和粘附劑，從而完成整個(gè)工藝過(guò)程。

通過(guò)上述的技術(shù)方案，用si襯底作為整個(gè)外延結(jié)構(gòu)的載體，易于完全移除。在移除后可以省去sic的機(jī)械研磨，避免對(duì)正面器件的造成不可逆損傷；可以直接對(duì)薄層sic進(jìn)行背面通孔工藝，較大程度降低了ganhemt微波功率器件的制備工藝難度，器件性能和良率大幅度提升。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。