SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種SiC基GaN器件的襯底通孔制作 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體材料發(fā)展至今已歷經(jīng)=代:娃（Si)和錯(Ge)屬于第一代半導(dǎo)體材料;第二 代半導(dǎo)體材料的主要代表為神化嫁(GaAs)和憐化銅（InP);氮化嫁(GaN)與碳化娃(SiCWJ 屬于第S代半導(dǎo)體材料。其中，GaN是半導(dǎo)體與微電子產(chǎn)業(yè)的新星，其高電子能量的特性使 其擁有極高的電能轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)秀的高頻特性。業(yè)界已經(jīng)公認(rèn)GaN器件產(chǎn)品將統(tǒng)治微波放 大和電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，市場規(guī)模大于150億美元。
[0003] 由于GaN同質(zhì)外延技術(shù)尚難W大規(guī)模商用，異質(zhì)外延是目前的主流技術(shù)。SiC材料 具有散熱性能好、與GaN晶格匹配度高等優(yōu)勢，因此成為目前GaN外延生長的首選襯底。GaN 器件在高頻應(yīng)用中，其背面需要大面積接地，因此，背孔接地技術(shù)便成為GaN器件走向?qū)嵱?的必由之途，而背孔接地技術(shù)的首要前提便是SiC襯底背孔的刻蝕。
[0004] 目前，SiC襯底通孔的常規(guī)刻蝕方法為:運用電鍛設(shè)備在SiC襯底背面電鍛上厚度 高達數(shù)微米乃至十微米的金屬掩膜層，接下來在金屬表面涂敷光刻膠，光刻出需要刻蝕通 孔的區(qū)域，再通過酸液腐蝕金屬掩膜層及其下面的起鍛層，最后去掉光刻膠，采用ICP-RIE (InductivelyCoupledPlasma-ReactiveIon!Etching，感應(yīng)禪合等離子體刻蝕-反應(yīng)離 子刻蝕)設(shè)備對SiC襯底進行刻蝕。但是，該常規(guī)刻蝕方法主要有W下不足之處：
[0005] 1、為確保實現(xiàn)掩膜保護之效果，金屬掩膜層的厚度須達到數(shù)個微米乃至十個微 米，然而厚度過大會帶來較大應(yīng)力，存在很大的裂片風(fēng)險；
[0006] 2、過厚的金屬掩膜層會帶來更大的物料成本及時間成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，能夠 在減小金屬掩膜層厚度的情況下為通孔刻蝕提供有效的掩膜保護。
[000引為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種SiC基GaN器件的 襯底通孔制作方法，包括:將SiC基GaN器件遠離SiC襯底的表面鍵合到藍寶石載托上;在所 述SiC襯底表面瓣射金屬形成起鍛層;在所述起鍛層上電鍛金屬掩膜層;在所述金屬掩膜層 上涂敷PBO纖維，并對所述PBO纖維進行烘烤形成光刻掩膜層;對所述光刻掩膜層進行光刻 W在所述光刻掩膜層上形成光刻孔，其中，所述金屬掩膜層露出在所述光刻孔中；依次對所 述光刻孔中的金屬掩膜層和起鍛層進行腐蝕W露出所述SiC襯底;對所述光刻孔中的SiC襯 底進行干法刻蝕W在所述SiC襯底上形成通孔。
[0009]優(yōu)選地，所述在所述SiC襯底表面瓣射金屬形成起鍛層的步驟之前，還包括:對所 述SiC襯底進行減薄。
[0010]優(yōu)選地，所述起鍛層的金屬為Ti/Au，所述起鍛層的厚度為500/10Q0A。
[0011 ]優(yōu)選地，所述金屬掩膜層的金屬為Ni，所述金屬掩膜層的厚度為2-3]im。
[0012] 優(yōu)選地，所述PBO纖維的涂敷厚度為15皿。
[0013] 優(yōu)選地，所述PBO纖維的烘烤溫度為120°C，烘烤環(huán)境為真空，烘烤時間為4分鐘。
[0014] 優(yōu)選地，所述金屬掩膜層采用濃硫酸、雙氧水、去離子水的混合溶液進行腐蝕。
[0015] 優(yōu)選地，所述起鍛層中的Au采用KI和12的混合溶液進行腐蝕，所述起鍛層中的Ti 采用氨氣酸進行腐蝕。
[0016] 優(yōu)選地，對所述光刻孔中的SiC襯底進行干法刻蝕時采用F基等離子體進行刻蝕， 并利用化清除刻蝕副產(chǎn)物。
[0017] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 1、采用PBO替代傳統(tǒng)光刻膠，具有更好的耐刻蝕性，更易去除刻蝕副產(chǎn)物，可減小 金屬掩膜層厚度；
[0019] 2、可用光刻掩膜層和金屬掩膜層進行應(yīng)力對沖，降低裂片風(fēng)險；
[0020] 3、與常規(guī)刻蝕方法相比，不引入額外工藝步驟，在具備良好可行性的同時，可節(jié)約 成本、提升產(chǎn)能。
【附圖說明】
[0021] 圖1-7是采用本發(fā)明實施例SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法制作襯底通孔的流 程圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023] 請結(jié)合參見圖1至圖7,本發(fā)明實施例提供一種SiC基GaN器件的襯底通孔制作方 法，該制作方法包括：
[0024] Sl:將SiC基GaN器件遠離SiC襯底11的表面鍵合到藍寶石載托2上。
[0025] 其中，如圖1所示，SiC基GaN器件具有SiC襯底11和GaN器件結(jié)構(gòu)12。SiC基GaN器件 遠離SiC襯底11的表面即為GaN器件結(jié)構(gòu)12的表面，GaN器件結(jié)構(gòu)12的表面鍵合到藍寶石襯 托2上。
[00%] S2:在SiC襯底11表面瓣射金屬形成起鍛層3。
[0027] 其中，如圖2所示，SiC襯底11表面形成有起鍛層3?？蛇x地，起鍛層3的金屬為Ti/ Au,起鍛層3的厚度為500/1000.A。
[0028] 在本實施例中，在步驟S2之前，該制作方法還包括:對SiC襯底11進行減薄。
[00巧]S3:在起鍛層3上電鍛金屬掩膜層4。
[0030] 其中，如圖3所示，金屬掩膜層4電鍛在起鍛層3的表面。可選地，金屬掩膜層4的金 屬為Ni,金屬掩膜層4的厚度為2-3WI1。
[0031] S4:在金屬掩膜層4上涂敷PBO纖維，并對PBO纖維進行烘烤形成光刻掩膜層5。
[0032] 其中，如圖4所示，光刻掩膜層5形成在金屬掩膜層4表面?？蛇x地，PBO纖維的涂敷 厚度為15皿，PBO纖維的烘烤溫度為120°C，烘烤環(huán)境為真空，烘烤時間為4分鐘。在具體應(yīng)用 時，可W采用型號為CRC-8000的PBO設(shè)備進行涂敷。PBO為聚苯并嗯挫，是一種新型復(fù)合纖維 材料，具有很高的強度，比傳統(tǒng)光刻膠耐刻蝕性好，并且可W像光刻膠一樣直接光刻、顯影。
[0033]S5:對光刻掩膜層5進行光刻W在光刻掩膜層5上形成光刻孔51，其中，金屬掩膜層 4露出在光刻孔51中。
[0034] 其中，如圖5所示，光刻掩膜層5進行光刻后，經(jīng)過顯影等形成光刻孔51，光刻孔51 貫通光刻掩膜層5,使金屬掩膜層4露出在光刻孔51中。
[0035]S6:依次對光刻孔51中的金屬掩膜層4和起鍛層3進行腐蝕W露出SiC襯底11。
[0036] 其中，如圖6所示，光刻孔51中的金屬掩膜層4和起鍛層3被刻蝕掉后，露出SiC襯底 11。在本實施例中，金屬掩膜層4可W采用濃硫酸、雙氧水、去離子水的混合溶液進行腐蝕， 起鍛層3中的Au可W采用KI和12的混合溶液進行腐蝕，起鍛層3中的Ti可W采用氨氣酸進行 腐蝕。
[0037]S7:對光刻孔51中的SiC襯底11進行干法刻蝕W在SiC襯底11上形成通孔111。
[0038] 其中，如圖7所示，經(jīng)過干法刻蝕后，SiC襯底11上形成通孔111。在本實施例中，對 光刻孔51中的SiC襯底11進行干法刻蝕時，可W使用ICP-RIE設(shè)備，采用F基等離子體進行刻 蝕，刻蝕過程中產(chǎn)生刻蝕副產(chǎn)物可W利用化清除。
[0039] 通過上述方式，本發(fā)明實施例的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法通過采用金屬 掩膜層和光刻掩膜層的組合掩膜結(jié)構(gòu)，金屬掩膜層的厚度可W做到很小，從而能夠在減小 金屬掩膜層厚度的情況下為通孔刻蝕提供有效的掩膜保護，在提高生產(chǎn)效率的同時可W節(jié) 省一部分成本。
[0040]W上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(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)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，包括： 將SiC基GaN器件遠離SiC襯底的表面鍵合到藍寶石載托上； 在所述SiC襯底表面濺射金屬形成起鍍層； 在所述起鍍層上電鍍金屬掩膜層； 在所述金屬掩膜層上涂敷PBO纖維，并對所述PBO纖維進行烘烤形成光刻掩膜層； 對所述光刻掩膜層進行光刻以在所述光刻掩膜層上形成光刻孔，其中，所述金屬掩膜 層露出在所述光刻孔中； 依次對所述光刻孔中的金屬掩膜層和起鍍層進行腐蝕以露出所述SiC襯底； 對所述光刻孔中的SiC襯底進行干法刻蝕以在所述SiC襯底上形成通孔。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述在所述 SiC襯底表面濺射金屬形成起鍍層的步驟之前，還包括:對所述SiC襯底進行減薄。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述起鍍層 的金屬為Ti/Au，所述起鍍層的厚度為500/? 000 A。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述金屬掩 膜層的金屬為Ni，所述金屬掩膜層的厚度為2-3μηι。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述PBO纖 維的涂敷厚度為15Μ1。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述PBO纖 維的烘烤溫度為120°C，烘烤環(huán)境為真空，烘烤時間為4分鐘。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述金屬掩 膜層采用濃硫酸、雙氧水、去離子水的混合溶液進行腐蝕。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，所述起鍍層 中的Au采用KI和12的混合溶液進行腐蝕，所述起鍍層中的Ti采用氫氟酸進行腐蝕。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其特征在于，對所述光刻 孔中的SiC襯底進行干法刻蝕時采用F基等離子體進行刻蝕，并利用O 2清除刻蝕副產(chǎn)物。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種SiC基GaN器件的襯底通孔制作方法，其包括：將SiC基GaN器件遠離SiC襯底的表面鍵合到藍寶石載托上；在SiC襯底表面濺射金屬形成起鍍層；在起鍍層上電鍍金屬掩膜層；在金屬掩膜層上涂敷PBO纖維，并對PBO纖維進行烘烤形成光刻掩膜層；對光刻掩膜層進行光刻以在光刻掩膜層上形成光刻孔，其中，金屬掩膜層露出在光刻孔中；依次對光刻孔中的金屬掩膜層和起鍍層進行腐蝕以露出SiC襯底；對光刻孔中的SiC襯底進行干法刻蝕以在SiC襯底上形成通孔。通過上述方式，本發(fā)明能夠在減小金屬掩膜層厚度的情況下為通孔刻蝕提供有效的掩膜保護。
【IPC分類】H01L21/027, H01L21/3065, H01L21/768
【公開號】CN105428222
【申請?zhí)枴緾N201510998037
【發(fā)明人】孔欣, 陳一峰
【申請人】成都嘉石科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月25日