一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，通过设置缓冲层堆叠结构，修正了氧化镓衬底在减薄抛光工艺过程中发生的尺寸形变，该缓冲层堆叠结构可以使得氧化镓衬底减薄抛光过程中累计的应力得到有效释放，避免了氧化镓衬底由于单斜晶形造成的机械损伤，进而可大幅度提高生产良率。并且，通过有效的减薄工艺，其厚度均匀性得到了大大的改善，结合抛光工艺优化了氧化镓衬底的表面粗糙度，使得金属掩膜的粘附性和形貌大大改善，提高了刻蚀的效果，进而使得散热金属层的可靠性得到显著提高。

A process improvement method of gallium oxide based FET

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法
本专利技术涉及半导体
，更具体地说，涉及一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法。
技术介绍
随着半导体材料领域的不断发展，宽禁带化合物材料凭借其诸多方面的优势已经替代了硅材料。氧化镓作为新型宽禁带半导体材料，其因带隙大(Eg＝4.9eV)等特性在国际上受到广泛关注。目前，氧化镓在光电子器件方面有着巨大的前景，虽然铝镓氧/氧化镓材料在高频率高功率方面的性能研究得到了很大的进展，但是，仍然存在很多工艺问题没有解决，大功率器件的散热和接地问题就是其中之一。现在常用的氧化镓晶体为β-Ga2O3，由于作为衬底材料的β-Ga2O3是单斜晶形，在衬底的减薄抛光工艺中，对厚度的均匀性TTV，表面粗糙度Ra要求很高。但是，在目前的减薄抛光工艺过程中，由于表面张力带来的微小形变会使外延层结构发生尺寸形变，进行影响其生产良率。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，技术方案如下：一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，所述工艺改进方法包括：在氧化镓衬底的正面形成缓冲层堆叠结构；对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求；去除所述缓冲层堆叠结构；对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理；在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层。优选的，在上述工艺改进方法中，在氧化镓衬底的正面形成所述缓冲层堆叠结构之前，所述工艺改进方法还包括：在所述氧化镓衬底的正面涂覆光刻胶保护层。优选的，在上述工艺改进方法中，所述缓冲层堆叠结构包括：依次设置在所述氧化镓衬底正面的高温粘附剂层、石英基板、低温粘附剂层和陶瓷基板。优选的，在上述工艺改进方法中，所述对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，包括：采用立方氮化硼溶液对所述氧化镓衬底进行减薄处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜90μm，表面粗糙度Ra＜50nm。优选的，在上述工艺改进方法中，所述立方氮化硼溶液的主要成分质量比为：立方氮化硼0.1％，硅酸乙酯和聚乙二醇混合物15％-20％，DI水80％。优选的，在上述工艺改进方法中，所述对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，包括：采用抛光液和聚氨基甲酸乙酯树脂作为抛光盘，对所述氧化镓衬底进行抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜60μm，表面粗糙度Ra＜1nm。优选的，在上述工艺改进方法中，所述抛光液的主要成分容积比为：SiO2和Al2O3的混合物1.2％-5％，分散剂0.3％-4％，PH调节剂0.4％-1％，润滑剂0.02％-0.1％，DI水90％-98％；所述抛光液的PH值为5-6。优选的，在上述工艺改进方法中，所述对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理，包括：采用磁控溅射的方式，在所述氧化镓衬底的抛光面上形成Ti/Ni合金的掩膜层；对所述掩膜层进行光刻刻蚀，形成刻蚀图形；基于所述刻蚀图形，采用ICP工艺对所述氧化镓衬底和所述外延层结构进行刻蚀处理，以暴露出位于所述氧化镓衬底正面的正面电路。优选的，在上述工艺改进方法中，所述掩膜层中Ti：Ni＝1:4；所述掩膜层的厚度为2μm。优选的，在上述工艺改进方法中，所述在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层，包括：在所述刻蚀凹槽中磁控溅射Ti/Au起镀层，其中，Ti金属层的厚度为300埃-450埃，Au金属层的厚度为600埃-1000埃；在所述起镀层上电镀Au金属层，所述Au金属层的厚度为3μm；采用超声剥离的方式，对所述Au金属层进行超声剥离处理以形成所述散热金属层。相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：本专利技术提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，通过设置缓冲层堆叠结构，修正了氧化镓衬底在减薄抛光工艺过程中发生的尺寸形变，该缓冲层堆叠结构可以使得氧化镓衬底减薄抛光过程中累计的应力得到有效释放，避免了氧化镓衬底由于单斜晶形造成的机械损伤，进而可大幅度提高生产良率。并且，通过有效的减薄工艺，其厚度均匀性得到了大大的改善，结合抛光工艺优化了氧化镓衬底的表面粗糙度，使得金属掩膜的粘附性和形貌大大改善，提高了刻蚀的效果，进而使得散热金属层的可靠性得到显著提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法的流程示意图；图2-图3为图1所示工艺改进方法相对应的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法的流程示意图。所述工艺改进方法包括：S101：在氧化镓衬底的正面形成缓冲层堆叠结构。在该步骤中，在氧化镓衬底的正面形成所述缓冲层堆叠结构之前，所述工艺改进方法还包括：在所述氧化镓衬底的正面涂覆光刻胶保护层。其中，所述光刻胶保护层用于保护位于所述氧化镓衬底正面的正面电路。之后，如图2所示，在所述氧化镓衬底11的正面依次设置高温粘附剂层12、石英基板13、低温粘附剂层14和陶瓷基板15。也就是说，使用高温、低温熔点不同的有机粘附剂将氧化镓衬底和石英基板以及陶瓷基板进行键合，形成缓冲层堆叠结构。对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，下面进行具体阐述：S102：采用立方氮化硼溶液对所述氧化镓衬底进行减薄处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜90μm，表面粗糙度Ra＜50nm，以及，采用抛光液和聚氨基甲酸乙酯树脂作为抛光盘，对所述氧化镓衬底进行抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜60μm，表面粗糙度Ra＜1nm。在该步骤中，所述立方氮化硼溶液的主要成分质量比为：立方氮化硼0.1％，硅酸乙酯和聚乙二醇混合物15％-20％，DI水80％。所述抛光液的主要成分容积比为：SiO2和Al2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，其特征在于，所述工艺改进方法包括：/n在氧化镓衬底的正面形成缓冲层堆叠结构；/n对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求；/n去除所述缓冲层堆叠结构；/n对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理；/n在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，其特征在于，所述工艺改进方法包括：
在氧化镓衬底的正面形成缓冲层堆叠结构；
对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求；
去除所述缓冲层堆叠结构；
对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理；
在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层。


2.根据权利要求1所述的工艺改进方法，其特征在于，在氧化镓衬底的正面形成所述缓冲层堆叠结构之前，所述工艺改进方法还包括：
在所述氧化镓衬底的正面涂覆光刻胶保护层。


3.根据权利要求1所述的工艺改进方法，其特征在于，所述缓冲层堆叠结构包括：
依次设置在所述氧化镓衬底正面的高温粘附剂层、石英基板、低温粘附剂层和陶瓷基板。


4.根据权利要求1所述的工艺改进方法，其特征在于，所述对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，包括：
采用立方氮化硼溶液对所述氧化镓衬底进行减薄处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜90μm，表面粗糙度Ra＜50nm。


5.根据权利要求4所述的工艺改进方法，其特征在于，所述立方氮化硼溶液的主要成分质量比为：
立方氮化硼0.1％，硅酸乙酯和聚乙二醇混合物15％-20％，DI水80％。


6.根据权利要求4所述的工艺改进方法，其特征在于，所述对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宁，苏永波，丁芃，王大海，金智，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11