Si基GaN器件的通孔制备方法技术

本发明专利技术适用于半导体技术领域，提供了一种Si基GaN器件的通孔制备方法，该方法包括：分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔；其中，所述晶圆包括Si衬底、所述Si衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的AlGaN层；在所述晶圆的源电极区制作正面源电极，其中，所述源电极区包含所述第一通孔区；去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔；在所述Si衬底的下表面和所述第二通孔的顶壁和侧壁上均生长金属层，所述金属层与所述正面源电极相连。本发明专利技术能够解决Si基GaN器件难以制作通孔的问题。

Through hole preparation method for Si based GaN devices

The invention is applicable to the field of semiconductor technology, providing a method for making through holes for Si based GaN devices. The method includes: removing the corresponding part of the AlGaN layer on the upper surface of the wafer and the first through hole area and the part of the GaN epitaxial layer corresponding to the first pass hole area, exposing the Si substrate layer to form a first pass hole; The wafer consists of a Si substrate, a GaN epitaxial layer on the surface of the Si substrate and the AlGaN layer on the upper surface of the GaN epitaxial layer; a front source electrode is made in the source electrode region of the wafer, wherein the source electrode region includes the first through hole area, and a second through hole is formed by removing the part corresponding to the second through hole area. A metal layer is formed on the lower surface of the Si substrate and the top wall and the side wall of the second through-hole, and the metal layer is connected with the front source electrode. The invention can solve the problem that it is difficult for Si based GaN devices to make through-hole.

【技术实现步骤摘要】
Si基GaN器件的通孔制备方法
本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种的Si基GaN器件的通孔制备方法。
技术介绍
宽禁带半导体GaN具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度高等优点，在高温以及微波功率器件制造领域具有很大的潜力。Si基GaN(GaN-on-Si)半导体技术由于使用Si衬底材料，可在大直径硅晶圆上外延GaN且具有与传统Si工艺兼容等优势，成为未来微波功率半导体技术发展的理想选择。在微波功率及高速功率开关器件中，通孔的制作技术是影响器件对地电感和电容参数的关键因素。在传统的通孔制作技术中，通常采用从背面使用干法刻蚀技术刻蚀衬底与通孔区对应的部分，直到刻蚀到器件正面金属电极终止。但该方法在Si基GaN材料上并不适用，因为在刻蚀GaN材料时会同时对Si衬底进行刻蚀，并且CaN的刻蚀速率远小于Si，造成无法完成通孔制作工艺。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种Si基GaN器件的通孔制备方法，以解决现有技术中Si基GaN器件无法制作通孔的问题。本专利技术实施例的提供了一种Si基GaN器件的通孔制备方法，包括：分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔；其中，所述晶圆包括Si衬底、所述Si衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的AlGaN层；在所述晶圆的源电极区制作正面源电极，其中，所述源电极区包含所述第一通孔区；去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔；其中，所述第二通孔区包含所述第一通孔区，且所述第二通孔区与所述晶圆的栅电极区无重叠；在所述Si衬底的下表面和所述第二通孔的顶壁和侧壁上均生长金属层，所述金属层与所述正面源电极相连。可选的，所述分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔，包括：通过光刻工艺在所述AlGaN层的上表面与除第一通孔区以外的区域对应的部分涂覆第一光刻胶层；通过刻蚀工艺依次刻蚀所述AlGaN层与所述第一通孔区对应的部分和所述GaN外延层与所述第一通孔区对应的部分，露出Si衬底；刻蚀露出的所述Si衬底，刻蚀厚度为0.1微米至2微米；去除所述第一光刻胶层。可选的，所述去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分，包括：在所述Si衬底的下表面与除第二通孔区以外的区域对应的部分涂覆第二光刻胶层；通过刻蚀工艺刻蚀所述Si衬底与所述第二通孔区对应的部分，刻蚀至正面源电极；去除所述第二光刻胶层。可选的，所述在所述Si衬底的下表面和所述第二通孔的顶壁和侧壁上均生长金属层，包括：通过溅射工艺在所述述Si衬底的下表面和所述第二通孔的顶壁和侧壁上溅射种子层；通过电镀工艺在所述种子层的表面电镀第一金属层。进一步的，所述种子层包括TiW层和所述TiW层下表面的Au层。进一步的，所述第一金属层的材质为Au金属。进一步的，所述去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分之前，所述方法还包括：将所述Si衬底减薄至30微米至200微米。更进一步的，所述将所述Si衬底减薄至30微米至200微米之前，所述方法还包括：将所述晶圆固定在载体上，其中，所述AlGaN层的上表面与所述载体接触。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例通过首先去除晶圆正面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，形成一个第一通孔，然后去除晶圆背面的Si衬底与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔，最后在Si衬底的下表面和第二通孔的顶壁和侧壁上均生长金属层，完成通孔的制作。本专利技术实施例能够解决Si基GaN器件难以制作通孔的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的Si基GaN器件的通孔制备方法的实现流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的Si基GaN器件的通孔制备方法的实现流程示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。请参考图1，Si基GaN器件的通孔制备方法包括：步骤S101，分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔；其中，所述晶圆包括Si衬底、所述Si衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的AlGaN层。在本专利技术实施例中，请参考图2(1)，晶圆从下至上依次为Si衬底201、GaN外延层202和AlGaN层203。晶圆的上表面为AlGaN层203的上表面，即晶圆的正面，晶圆的下表面为Si衬底201的下表面，即晶圆的背面。第一通孔区即从晶圆正面形成的第一通孔所在的区域，第一通孔的尺寸即为器件的通孔的尺寸。可选的，步骤S101的具体实现方式为：通过光刻工艺在所述AlGaN层的上表面与除第一通孔区以外的区域对应的部分涂覆第一光刻胶层；通过刻蚀工艺依次刻蚀所述AlGaN层与所述第一通孔区对应的部分和所述GaN外延层与所述第一通孔区对应的部分，露出Si衬底；刻蚀露出的所述Si衬底，刻蚀厚度为0.1微米至2微米；去除所述第一光刻胶层。在本专利技术实施例中，请参考图2(2)至2(4)，首先在AlGaN层203的上表面涂覆一层厚度为1微米至10微米的光刻胶，经过曝光、显影、坚膜工艺露出AlGaN层203与第一通孔区对应的部分，形成第一光刻胶层204，然后通过干法刻蚀工艺进行刻蚀，刻蚀气氛为氯基气体，刻蚀掉露出的AlGaN层203和对应的GaN外延层202，再刻蚀露出的0.1微米至2微米的Si衬底201，最后去除第一光刻胶层204，形成第一通孔205。步骤S102，在所述晶圆的源电极区制作正面源电极，其中，所述源电极区包含所述第一通孔区。在本专利技术实施例中，请参考图2(5)，源电极区为器件的源电极所在的区域，在源电极区制备源电极。源电极区包含第一通孔区，一种实现方式中，源电极区与第一通孔区相同，另一种实现方式中，源电极区包括第一通孔区和第一通孔区向周边扩展的区域。在源电极区制作正面源电极206，且形成正面源电极206的金属层完全覆盖第一通孔205。作为优选的实施例，正面源电极206呈T型。可以理解的是，本专利技术实施例还包括其他的晶圆正面的工艺步骤，包括但不限于制作栅电极207、漏电极208和形成钝化保护层209，这些工艺均为常规半导体工艺，不作为本专利技术实施例的改进，在此不再赘述。步骤S103，去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔；其中，所述第二通孔区包含所述第一通孔区，且所述第二通孔区与所述晶圆的栅电极区无重叠。在本专利技术实施例中，该步骤为晶圆背面工艺，去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Si基GaN器件的通孔制备方法，其特征在于，包括：分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔；其中，所述晶圆包括Si衬底、所述Si衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的AlGaN层；在所述晶圆的源电极区制作正面源电极，其中，所述源电极区包含所述第一通孔区；去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔；其中，所述第二通孔区包含所述第一通孔区，且所述第二通孔区与所述晶圆的栅电极区无重叠；在所述Si衬底的下表面和所述第二通孔的顶壁和侧壁上均生长金属层，所述金属层与所述正面源电极相连。

【技术特征摘要】
1.一种Si基GaN器件的通孔制备方法，其特征在于，包括：分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔；其中，所述晶圆包括Si衬底、所述Si衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的AlGaN层；在所述晶圆的源电极区制作正面源电极，其中，所述源电极区包含所述第一通孔区；去除所述Si衬底与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔；其中，所述第二通孔区包含所述第一通孔区，且所述第二通孔区与所述晶圆的栅电极区无重叠；在所述Si衬底的下表面和所述第二通孔的顶壁和侧壁上均生长金属层，所述金属层与所述正面源电极相连。2.如权利要求1所述的Si基GaN器件的通孔制备方法，其特征在于，所述分别去除晶圆上表面的AlGaN层与第一通孔区对应的部分和GaN外延层与第一通孔区对应的部分，露出Si衬底层，形成一个第一通孔，包括：通过光刻工艺在所述AlGaN层的上表面与除第一通孔区以外的区域对应的部分涂覆第一光刻胶层；通过刻蚀工艺依次刻蚀所述AlGaN层与所述第一通孔区对应的部分和所述GaN外延层与所述第一通孔区对应的部分，露出Si衬底；刻蚀露出的所述Si衬底，刻蚀厚度为0.1微米至2微米；去除所述第一光刻胶层。3.如权利要求1所述的Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国，高渊，刘亚亮，杨志虎，刘相伍，张力江，崔玉兴，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13