一种半导体材料的表面钝化工艺制造技术

本发明专利技术属于半导体材料加工领域，具体公开了一种半导体材料的表面钝化工艺，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层PbI2钝化层、第二层SiO2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑TTA钝化层、第四层SiO2钝化层和第五层PI钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成PbI2‑

【技术实现步骤摘要】
一种半导体材料的表面钝化工艺


[0001]本专利技术属于半导体材料加工领域，具体公开了一种半导体材料的表面钝化工艺。

技术介绍

[0002]半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。在集成电路中，在一块单晶基片上需要组装很多器件，这些器件之间需要互相布线连接，而且随着集成度的提高和特征尺寸的减小，布线密度必须增加，所以用于器件之间以及布线之间电气隔离的绝缘钝化膜是非常重要的。此外，由于半导体表面与内部结构的差异(表面晶格原子终止而存在悬挂键，即未饱和的键)，导致表面与内部性质的不同，而其表面状况对器件的性能有重要作用。表面只要有微量的沾污(如有害的杂质离子、水汽、尘埃等)，就会影响器件表面的电学性质，如表面电导及表面态等。为提高器件性能的稳定性和可靠性，必须把器件与周围环境气氛隔离开来，以增强器件对外来离子沾污的阻挡能力，控制和稳定半导体表面的特征，保护器件内部的互连以及防止器件受到机械和化学损伤。为此就提出了半导体器件表面钝化的要求
[0003]表面钝化工艺就是在半导体器件表面覆盖保护介质膜，以防止表面污染的工艺。现有的表面钝化工艺大多针对硅基半导体材料所涉及，目前第三代半导体材料正越来越显示其优越性，比如氮化镓等，还缺乏针对氮化镓这类半导体的钝化工艺优化，因此急需一种新的半导体材料的表面钝化工艺。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，本专利技术公开了一种半导体材料的表面钝化工艺，针对氮化镓这类半导体的钝化工艺优化。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种半导体材料的表面钝化工艺，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：
[0007]在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层PbI2钝化层、第二层SiO2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑TTA钝化层、第四层SiO2钝化层和第五层PI钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成PbI2‑
SiO2‑
TTA
‑
SiO2‑
PI复合结构。
[0008]优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述所述第一层PbI2钝化层的厚度范围值为：500
‑
700nm，且采用LPCVD工艺进行制备。
[0009]优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第二层SiO2钝化层的厚度范围值为：200
‑
300nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
[0010]优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第三层甲基苯并三氮唑TTA钝化层采用浸渍工艺进行制备，所述浸渍液中的甲基苯并三氮唑TTA浓度为1
‑
2g/L,温度30
‑
40℃，浸渍时间2
‑
4h。
[0011]优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第四层SiO2钝化层的厚度范围值为：100
‑
200nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
[0012]优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第五层PI钝化层的厚度范围值为：400
‑
700nm，且采用LPCVD工艺进行制备。
[0013]进一步的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，进行钝化之前还包括预处理步骤：
[0014]S1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
[0015]所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为10
‑
20％，浸泡温度为50
‑
70℃，时间20
‑
40min；
[0016]S2、对氮化镓衬底表面进行清洗：
[0017]将所述表面在去离子水中清洗5
‑
15min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
[0018]S3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
[0019]所述表面在强碱溶液中浸泡，所述强碱溶液浓度为30
‑
50％，浸泡温度为80
‑
90℃，时间5
‑
10min；
[0020]S4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗：
[0021]将所述表面在去离子水中清洗5
‑
15min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
[0022]优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述步骤S3中的碱为强氧化钾。
[0023]优选的，上述预处理步骤包括以下具体步骤：
[0024]S1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
[0025]所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为15％，浸泡温度为60℃，时间30min；
[0026]S2、对氮化镓衬底表面进行清洗；
[0027]将所述表面在去离子水中清洗10min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
[0028]S3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
[0029]所述表面在氢氧化钾碱溶液中浸泡，所述氢氧化钾碱溶液浓度为40％，浸泡温度为85℃，时间7.5min；
[0030]S4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗；
[0031]将所述表面在去离子水中清洗10min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0033]本专利技术公开了一种半导体材料的表面钝化工艺，针对第三代半导体材料氮化镓进行优化设计，本专利技术所公开的钝化工艺步骤少，成本低，并且钝化后的氮化镓表面具有良好的绝缘性、抗蚀性、热稳定性，是理想的钝化保护结构，可以有效降低氮化镓半导体芯片的
反向漏电流问题，具有显著的优势。
具体实施方式
[0034]下面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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术实施例中使用的试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场渠道购获得的常规试剂产品。
[0036]实施例1
[0037]一种半导体材料的表面钝化工艺，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层PbI2钝化层、第二层SiO2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑TTA钝化层、第四层SiO2钝化层和第五层PI钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成PbI2‑ꢀ
SiO2‑
TTA
‑ꢀ
SiO2‑
PI复合结构。2.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，所述所述第一层PbI2钝化层的厚度范围值为：500
‑
700nm，且采用LPCVD工艺进行制备。3.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，所述第二层SiO2钝化层的厚度范围值为：200
‑
300nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。4.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，所述第三层甲基苯并三氮唑TTA钝化层采用浸渍工艺进行制备，所述浸渍液中的甲基苯并三氮唑TTA浓度为1
‑
2g/L,温度30
‑
40℃，浸渍时间2
‑
4h。5.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，所述第四层SiO2钝化层的厚度范围值为：100
‑
200nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。6.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，所述第五层PI钝化层的厚度范围值为：400
‑
700nm，且采用LPCVD工艺进行制备。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的半导体材料的表面钝化工艺，其特征在于，进行钝化之前还包括预处理步骤： S1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：所述表面在盐酸溶液中浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴龙军，
申请(专利权)人：徐州领测半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：