GaN HEMT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GaN HEMT器件的通孔制备方法，该方法包括：在晶圆的势垒层的上表面生长介质层；其中，所述晶圆包括SiC衬底、所述SiC衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的势垒层；去除所述介质层与第一通孔区对应的部分，露出势垒层，形成一个第一通孔；在形成第一通孔后的所述晶圆的源电极区制作正面源电极；依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层与第二通孔区对应的部分，形成一个第二通孔；在所述SiC衬底的下表面和所述第二通孔的侧壁和顶壁上均生长第一金属层，所述第一金属层与所述正面源电极相连本发明专利技术能够精确控制通孔尺寸，提高通孔刻蚀工艺的一致性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
GaNHEMT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GaNHEMT器件的通孔制备方法。
技术介绍
GaNHEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)具备优异的功率及频率特性，高击穿和低噪声等特性，广泛应用于移动通信、雷达、高速电力电子开关等领域。在GaNHEMT器件的制作过程中，通孔刻蚀工艺十分关键。SiC衬底GaNHEMT器件的通孔刻蚀通常采用背面刻蚀工艺，即首先刻蚀数十微米的SiC，然后继续刻蚀GaN外延层和势垒层，刻蚀至正面金属层终止。由于SiC键能大，并且需要刻蚀数十微米，导致从背面刻蚀至正面金属时通孔尺寸难以精确控制，使器件的一致性和稳定性难以达到更高的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种的GaNHEMT器件的通孔制备方法，以解决现有技术中通孔尺寸难以精确控制的问题。本专利技术实施例的提供了一种GaNHEMT器件的通孔制备方法，包括：在晶圆的势垒层的上表面生长介质层；其中，所述晶圆包括SiC衬底、所述SiC衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的势垒层；去除所述介质层与第一通孔区对应的部分，露出势垒层，形成一个第一通孔；在形成第一通孔后的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；依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层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；在所述SiC衬底的下表面和所述第二通孔的侧壁和顶壁上均生长第一金属层，所述第一金属层与所述正面源电极相连。可选的，所述依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层与第二通孔区对应的部分，包括：通过溅射工艺在所述SiC衬底的下表面溅射第一种子层；通过电镀工艺在所述第一种子层的下表面与第一区域对应的部分电镀Ni金属层，所述第一区域为所述晶圆除所述第二通孔区以外的区域；通过刻蚀工艺依次刻蚀所述第一种子层与所述第二通孔区对应的部分和所述SiC衬底与所述第二通孔区对应的部分；通过湿法腐蚀工艺去除所述Ni金属层和剩余的所述第一种子层；通过干法刻蚀工艺或湿法腐蚀工艺分别去除所述GaN外延层与第二通孔区对应部分和所述势垒层与所述第二通孔区对应的部分。进一步的，所述在所述SiC衬底的下表面和所述第二通孔的侧壁和顶壁上均生长第一金属层，包括：通过溅射工艺在所述SiC衬底的下表面和所述第二通孔的侧壁和顶壁溅射第二种子层；通过电镀工艺在所述第二种子层的表面电镀Au金属层。更进一步的，所述第一种子层和所述第二种子层均包括TiW层和所述TiW层下表面的Au层。可选的，所述依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层与第二通孔区对应的部分之前，所述方法还包括：将所述SiC衬底的厚度减薄至50微米至100微米。进一步的，所述将所述SiC衬底的厚度减薄至50微米至100微米之前，所述方法还包括：将所述晶圆固定在载体上，其中，所述晶圆的正面与所述载体接触。进一步的，所述Ni金属层的厚度为3微米至10微米。可选的，所述介质层为氮化硅层、二氧化硅层、氮氧化硅层或其中两种以上的组合形成的复合层。可选的，所介质层的厚度为100纳米至300纳米。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在晶圆的势垒层的上表面生长介质层，并刻蚀介质层形成一个第一通孔，第一通孔的尺寸作为HEMT器件的通孔尺寸，然后再减薄SiC衬底，从晶圆背面刻蚀SiC衬底、GaN外延层和势垒层形成一个第二通孔，最后在SiC衬底的下表面和第二通孔的侧壁和顶壁上均生长第一金属层，第一金属层与正面源电极相连，从而制备出HEMT器件的通孔。本专利技术实施例从晶圆正面定义通孔尺寸，避免从背面刻蚀通孔导致通孔尺寸难以控制，能够精确控制通孔尺寸，提高通孔刻蚀工艺的一致性和稳定性。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GaNHEMT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GaNHEMT器件的通孔制备方法的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的GaNHEMT器件的通孔制备方法中步骤S104的实现方法结构示意图。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，GaNHEMT器件的通孔制备方法包括：步骤S101，在晶圆的势垒层的上表面生长介质层；其中，所述晶圆包括SiC衬底、所述SiC衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的势垒层。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SiC衬底201、GaN外延层202和势垒层203。晶圆的上表面为势垒层203的上表面，即晶圆的正面，晶圆的下表面为SiC衬底201的下表面，即晶圆的背面。势垒层203与GaN外延层之间形成二维电子气，势垒层203包括AlN外延层和AlN外延层上表面的AlGaN外延层，通常情况下，AlN外延层很薄。势垒层203的材质还可以为能够与GaN外延层之间形成二维电子气的其他材质，在此不做限定。另外，晶圆为半导体领域中常规的GaN晶圆，除了包括SiC衬底201、GaN外延层202和势垒层203之外，还可以包括SiC衬底201和GaN外延层202之间的AlN缓冲层。请参考图2(2)，通过化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition,CVD)工艺在势垒层203的上表面淀积一层介质层204，介质层204为氮化硅层、二氧化硅层、氮氧化硅层或其中两种以上的组合形成的复合层，优选的，介质层204采用单层氮化硅层，简单实用。介质层的厚度为100纳米至300纳米。通过介质层204能够精确定义通孔的尺寸，并能够实现GaNHEMT器件的表面钝化，提高器件的稳定性及可靠性。步骤S102，去除所述介质层与第一通孔区对应的部分，露出势垒层，形成一个第一通孔。在本专利技术实施例中，请参考图2(3)，通过第一通孔205定义器件的通孔的尺寸。通过光刻和刻蚀工艺刻蚀介质层204与第一通孔区对应的部分，露出势垒层203，形成第一通孔205。步骤S103，在形成第一通孔后的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(4)，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。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN HEMT器件的通孔制备方法，其特征在于，包括：在晶圆的势垒层的上表面生长介质层；其中，所述晶圆包括SiC衬底、所述SiC衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的势垒层；去除所述介质层与第一通孔区对应的部分，露出势垒层，形成一个第一通孔；在形成第一通孔后的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；依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层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；在所述SiC衬底的下表面和所述第二通孔的侧壁和顶壁上均生长第一金属层，所述第一金属层与所述正面源电极相连。

【技术特征摘要】
1.一种GaNHEMT器件的通孔制备方法，其特征在于，包括：在晶圆的势垒层的上表面生长介质层；其中，所述晶圆包括SiC衬底、所述SiC衬底上表面的GaN外延层和所述GaN外延层上表面的势垒层；去除所述介质层与第一通孔区对应的部分，露出势垒层，形成一个第一通孔；在形成第一通孔后的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；依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层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；在所述SiC衬底的下表面和所述第二通孔的侧壁和顶壁上均生长第一金属层，所述第一金属层与所述正面源电极相连。2.如权利要求1所述的GaNHEMT器件的通孔制备方法，其特征在于，所述依次去除所述SiC衬底与第二通孔区对应的部分、所述GaN外延层与第二通孔区对应的部分和所述势垒层与第二通孔区对应的部分，包括：通过溅射工艺在所述SiC衬底的下表面溅射第一种子层；通过电镀工艺在所述第一种子层的下表面与第一区域对应的部分电镀Ni金属层，所述第一区域为所述晶圆除所述第二通孔区以外的区域；通过刻蚀工艺依次刻蚀所述第一种子层与所述第二通孔区对应的部分和所述SiC衬底与所述第二通孔区对应的部分；通过湿法腐蚀工艺去除所述Ni金属层和剩余的所述第一种子层；通过干法刻蚀工艺或湿法腐蚀工艺分别去除所述GaN外延层与第二通孔区对应部分和所述势垒层与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洁晶，谭永亮，胡多凯，李飞，周国，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