一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，包括以下内容：GaN HEMT器件正面工艺制备；GaN HEMT正面器件区保护；图形化载片制备：将背面接地孔图形投影到载片的相应位置，再移除该位置的载片材料以形成散热孔；GaN HEMT晶圆与载片对准黏贴；SiC衬底减薄；背面通孔工艺；背面接地金属工艺；载片和正面保护层移除。本发明专利技术在载片上先移除或减薄需要刻蚀SiC背孔区域的载片材料，形成具有背孔图形的载片，再将其与GaN HEMT工艺晶圆进行对准，在刻蚀SiC时能够有效的提高整个晶圆的热传导能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺
本专利技术涉及化合物半导体制造
，特别是涉及一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺。
技术介绍
GaNHEMT器件作为第三代化合物半导体的代表器件，以其高电子迁移率、高击穿电压、高电流密度、高可靠性，广泛应用于微波功率放大领域。SiC材料的晶格常数与GaN材料的晶格常数接近，因此一般在SiC衬底上外延生长高质量的GaNHEMT异质结结构，具备较大的电流密度，同时SiC材料的热导率较高，能够保证大功率散热的要求。器件制备过程中，在完成正面工艺之后都要对厚度达到500um的SiC衬底进行减薄和背孔工艺，是将500um左右的SiC衬底通过机械研磨减薄到200um以下，再进行接地背孔工艺，此工艺的目的一是为了GaNHEMT器件的散热，二是进行接地背孔工艺，以减小器件内部的寄生效应，是器件应用于高频领域必不可少的工艺步骤。在进行背孔刻蚀工艺中，因为SiC衬底中的Si-C键能较大，SiC材料非常坚硬，大功率、长时间等离子体刻蚀产生的热量巨大，散热问题会严重影响刻蚀速率和刻蚀副产物的移除，直接导致良率下降，甚至影响正面器件性能。因此，背面工艺技术需要革新，来提高SiC基GaNHEMT器件的性能和降低工业化生产的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，从根本上改善SiC刻蚀中的散热问题，以及热传导差导致的速率下降问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，包括以下内容：GaNHEMT器件正面工艺制备：在SiC基GaNHEMT结构的外延片上，进行GaNHEMT器件正面工艺制备；GaNHEMT正面器件区保护：对上述已经完成GaNHEMT器件制备的晶圆进行正面区域进行覆盖保护；图形化载片制备：将背面接地孔图形投影到载片的相应位置，再移除该位置的载片材料以形成散热孔，完成图形化载片制备；GaNHEMT晶圆与载片对准黏贴：将上述完成正面保护的GaNHEMT晶圆与图形化载片进行套刻对准并黏贴；SiC衬底减薄：对上述完成载片黏贴的GaNHEMT晶圆的SiC衬底进行减薄；背面通孔工艺：在上述经过SiC衬底减薄的晶圆上，进行背面通孔工艺，在SiC衬底上刻蚀通孔至正面金属层；背面接地金属工艺：在上述完成背面通孔工艺的晶圆背面，淀积低电阻率金属，完成背面接地金属工艺；载片和正面保护层移除：在上述完成背面金属工艺的晶圆上，移除载片及载片黏贴剂和正面保护层光刻胶，完成整套工艺。其中，图形化载片制备中，载片材料包括SiC、蓝宝石、硼硅玻璃，载片厚度为200-700um，载片的宽度大于或等于正面GaNHEMT晶圆的宽度；载片图形化方式包括光刻、湿法或干法腐蚀。进一步地，图形化载片制备包括以下内容：将背面接地孔图形通过光刻显影方式直接投影到载片的相应位置，再通过干法刻蚀方法移除该位置的载片材料以形成散热孔，完成图形化载片制备。使用具有背面接地孔图形的载片，与已经完成正面GaNHEMT工艺的晶圆进行黏贴，黏贴时使用对准工艺，确保GaNHEMT晶圆的背孔区域与图形化载片上的背孔图形对准，然后再对上述晶圆再依次进行常规GaNHEMT背孔工艺。在SiC基GaNHEMT的背面工艺中，在载片上先移除或减薄需要刻蚀SiC背孔区域的载片材料，形成具有背孔图形的载片，再将其与GaNHEMT工艺晶圆进行对准，在刻蚀SiC时能够有效的提高整个晶圆的热传导能力。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术使用具有背孔的载片，背面冷却气体能够更加接近刻蚀反应界面，能够使大功率、长时间等离子体刻蚀SiC产生的热量及时排出；提高晶圆的热传导能力，使得SiC刻蚀速率不会因为热量积累而下降，刻蚀时间大幅度下降；降低热积累导致的侧向刻蚀性，能够准确控制背孔的尺寸；生成的副产物减少，所刻蚀背孔内部更加平整，有利于后续背面金属工艺。该工艺方法较大程度降低了GaNHEMT微波功率器件的制备工艺难度，利于器件性能和良率大幅度提升。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术的流程框图；图2为本专利技术的完成GaNHEMT器件正面工艺制备实施例结构示意图；图3为本专利技术的完成GaNHEMT正面器件区保护实施例结构示意图；图4为本专利技术的完成图形化载片制备实施例结构示意图；图5为本专利技术的完成GaNHEMT晶圆与载片对准黏贴实施例结构示意图；图6为本专利技术的完成SiC衬底减薄实施例结构示意图；图7为本专利技术的完成背面通孔工艺实施例结构示意图；图8为本专利技术的完成背面接地金属工艺实施例结构示意图；图9为本专利技术的完成载片和正面保护层移除实施例结构示意图；图中，101为GaN帽层，102为AlGaN势垒层，103为AlN插入层，104为GaN缓冲层，105为AlN成核层，106为SiC衬底，1为保护层，2为载片，3为散热孔，4为背面通孔，5为背面接地金属层。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例如图1-9所示，本专利技术的一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺的实施例及相应的结构示意图，具体步骤如下：步骤一，GaNHEMT器件正面工艺制备：在SiC基GaNHEMT结构的外延片上，进行GaNHEMT器件正面工艺制备。在SiC基GaNHEMT结构的外延片上，进行GaNHEMT器件正面工艺制备，制备步骤包含但不限于，有源区隔离，源极、漏极金属制备，栅极金属制备，电容、电感制备，电极加厚，金属互联等相关工艺。在一实施例中，在SiC基GaNHEMT结构的外延片上，通过氟离子注入形成器件有源区隔离；电子束蒸发叠层金属Ti/Al/Ni/Au20/150/50/100nm，在850摄氏度氮气气氛中退火30s形成源极(S)漏极(D)欧姆接触；电子束蒸发金属Ni/Au50/200nm形成栅极(G)接触；电子束蒸发金属Ni/Au50/500nm作为电极加厚；电子束蒸发金属Ni/Au50/500nm形成正面金属互联，至此完成正面GaNHEMT器件制备。参见图2。步骤二，GaNHEMT正面器件区保护：对上述已经完成GaNHEMT器件制备的晶圆进行正面区域进行覆盖保护。对已经完成GaNHEMT器件制备的外延片正面区域进行保护，保护方式包含但不限于，耐酸、碱腐蚀的光刻胶、有机或无机薄膜，覆盖方式包含但不限定于旋转式，喷射式等物理或化学沉积方法，厚度包含但不限于1um到100um。在一实施例中，对已经完成GaNHEMT器件制备的晶圆进行正面区域保护，通过匀胶机在制备有GaNHEMT器件的一面涂抹AZ4620光刻胶作为保护层1，匀胶机转速为4000转每分钟，时间为30s，胶厚为6um，120摄氏度烘烤120s。参见图3。步骤三，图形化载片制备：将背面接地孔图形投影到载片的相应位置，再移除该位置的载片材料以形成散热孔，完成图形化载片制备。其中，此步骤可置于步骤一和/或步骤二之前。载片材料的选择包含但不限定于SiC，蓝宝石，硼硅玻璃，厚度包含但不限定于200-700um，载片图形化方式包含但不限定于光刻、湿法或干法腐蚀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，其特征在于，包括以下内容：GaN HEMT器件正面工艺制备：在SiC基GaN HEMT结构的外延片上，进行GaN HEMT器件正面工艺制备；GaN HEMT正面器件区保护：对上述已经完成GaN HEMT器件制备的晶圆进行正面区域进行覆盖保护；图形化载片制备：将背面接地孔图形投影到载片的相应位置，再移除该位置的载片材料以形成散热孔，完成图形化载片制备；GaN HEMT晶圆与载片对准黏贴：将上述完成正面保护的GaN HEMT晶圆与图形化载片进行套刻对准并黏贴；SiC衬底减薄：对上述完成载片黏贴的GaN HEMT晶圆的SiC衬底进行减薄；背面通孔工艺：在上述经过SiC衬底减薄的晶圆上，进行背面通孔工艺，在SiC衬底上刻蚀通孔至正面金属层；背面接地金属工艺：在上述完成背面通孔工艺的晶圆背面，淀积低电阻率金属，完成背面接地金属工艺；载片和正面保护层移除：在上述完成背面金属工艺的晶圆上，移除载片及载片黏贴剂和正面保护层光刻胶，完成整套工艺。

【技术特征摘要】
1.一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，其特征在于，包括以下内容：GaNHEMT器件正面工艺制备：在SiC基GaNHEMT结构的外延片上，进行GaNHEMT器件正面工艺制备；GaNHEMT正面器件区保护：对上述已经完成GaNHEMT器件制备的晶圆进行正面区域进行覆盖保护；图形化载片制备：将背面接地孔图形投影到载片的相应位置，再移除该位置的载片材料以形成散热孔，完成图形化载片制备；GaNHEMT晶圆与载片对准黏贴：将上述完成正面保护的GaNHEMT晶圆与图形化载片进行套刻对准并黏贴；SiC衬底减薄：对上述完成载片黏贴的GaNHEMT晶圆的SiC衬底进行减薄；背面通孔工艺：在上述经过SiC衬底减薄的晶圆上，进行背面通孔工艺，在SiC衬底上刻蚀通孔至正面金属层；背面接地金属工艺：在上述完成背面通孔工艺的晶圆背面，淀积低电阻率金属，完成背面接地金属工艺；载片和正面保护层移除：在上述完成背面金属工艺的晶圆上，移除载片及载片黏贴剂和正面保护层光刻胶，完成整套工艺。2.根据权利要求1所述一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，其特征在于，所述GaNHEMT器件正面工艺制备包括以下内容：在SiC基GaNHEMT结构的外延片上，通过氟离子注入形成器件有源区隔离；电子束蒸发叠层金属Ti/Al/Ni/Au20/150/50/100nm，在850摄氏度氮气气氛中退火30s形成源漏欧姆接触；电子束蒸发金属Ni/Au50/200nm形成栅极接触；电子束蒸发金属Ni/Au50/500nm作为电极加厚；电子束蒸发金属Ni/Au50/500nm形成正面金属互联，完成正面GaNHEMT器件制备。3.根据权利要求1所述一种基于图形化载片的SiC基GaN_HEMT背面工艺，其特征在于，所述GaNHEMT正面器件区保护包括以下内容：通过匀胶机在制备有GaNHEMT器件的一面涂抹光刻胶，匀胶机转速为4000转每分钟，涂抹时间为30s，形成胶厚为6um保护层，并在120摄氏度烘烤120s，完成正面器件区保护。4.根据权利要求1所述一种基于图形化...

【专利技术属性】
技术研发人员：林书勋，
申请(专利权)人：成都海威华芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51