GaN器件结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种GaN器件结构及其制备方法，制备方法包括：提供包括半导体衬底、GaN沟道层及势垒层的半导体基底，制备绝缘层、源极金属、漏极金属、栅极金属、源极互联柱、漏极互联柱，在切割道区制备引出沟槽，在引出沟槽的侧壁及底部形成连续的屏蔽引出金属层，制备源极互联金属及漏极互联金属。本发明专利技术在器件的切割道区内刻蚀出引出沟槽，引出沟槽底部露出半导体衬底，在引出沟槽的侧壁及底部形成屏蔽引出金属引出层，可以从正面引出半导体衬底接地电极，器件四周的引出沟槽侧壁上也形成金属侧壁，具有更强的屏蔽效果，增强了器件的抗干扰能力。屏蔽引出金属层可以在互联金属形成时一并形成，简化工艺。简化工艺。简化工艺。

【技术实现步骤摘要】
GaN器件结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体功率电子器件
，特别涉及一种GaN器件结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]宽禁带半导体GaN材料具有超高的临界击穿电场，比硅(Si)高近10倍，十分适合制作高电子迁移率晶体管(HEMT)，具有耐高电压、高频、高速、低导通电阻等优势。因此，GaN器件可以应用于航空航天、军用雷达、轨道交通、通信基站等特殊领域内。
[0003]然而，正是因为GaN器件应用领域的要求较高，所以对其抗干扰能力的要求也更高。在功率器件领域中，目前，提高器件抗干扰能力可以是在封装上改进，还可以是衬底接地。在传统功率器件中，衬底接地一般采用的是背面金属化工艺，然而对于具有特殊外延结构的GaN HEMT来说，需要用到衬底转移技术去除硅衬底然后再进行背面金属化，工艺复杂化难度大。还有一些方式比较浪费有源区面积且接地效率低抗干扰能力弱。
[0004]因此，如何提供一种GaN器件结构及其制备方法，以解决现有技术的上述问题实属必要。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种GaN器件结构及其制备方法，用于解决现有技术中GaN器件的抗干扰能力难以有效改善，器件面积浪费等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种GaN器件结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0007]提供半导体基底，所述半导体基底自下而上包括半导体衬底、GaN沟道层及势垒层，其中，所述半导体基底中定义有相邻的有源区和切割道区，且所述切割道区环绕所述有源区设置；
[0008]在所述有源区制备绝缘层及位于所述绝缘层中的源极金属、漏极金属、栅极金属、与所述源极金属电连接的源极互联柱以及与所述漏极金属电连接的漏极互联柱；
[0009]在所述切割道区形成贯穿所述绝缘层并延伸且显露所述半导体衬底的引出沟槽；
[0010]至少在所述引出沟槽的侧壁及底部形成连续的屏蔽引出金属层；以及
[0011]制备与所述源极互联柱、所述漏极互联柱分别连接的源极互联金属及漏极互联金属。
[0012]可选地，基于同一工艺形成所述屏蔽引出金属层、所述源极互联金属及所述漏极互联金属，具体形成步骤包括：
[0013]在所述引出沟槽的内壁及所述引出沟槽周围的所述绝缘层上形成连续的金属材料层；
[0014]刻蚀去除多余的所述金属材料层，以得到间隔的所述屏蔽引出金属、所述源极互联金属以及所述漏极互联金属。
[0015]可选地，采用溅射工艺形成所述金属材料层，溅射温度介于10
‑
800℃之间；所述金属材料层的厚度介于500
‑
5000埃。
[0016]可选地，所述引出沟槽宽度大于5μm。
[0017]可选地，所述屏蔽引出金属层的厚度介于所述引出沟槽宽度的1/10
‑
1/4之间；所述引出沟槽的侧壁与所述切割道区的侧壁之间预设间距，所述预设间距介于100～200um之间。
[0018]可选地，采用金属蒸镀的工艺形成所述源极金属、所述漏极金属及所述栅极金属，形成所述源极金属及所述漏极金属还包括进行550
‑
850℃温度退火的步骤；所述源极金属及所述漏极金属的结构均为自下而上设置的Ti/Al/Ti/TiN叠层结构，总厚度介于800
‑
6000埃之间；所述栅极金属结构为自下而上设置的Ti/TiN叠层结构，总厚度介于1000
‑
6000埃之间；所述绝缘层的厚度介于8000
‑
10000埃之间；所述源极互联柱及所述漏极互联柱均包括钨金属柱。
[0019]可选地，所述屏蔽引出金属层连续地形成在所述引出沟槽的内壁并延伸至所述绝缘层上预设距离，所述预设距离介于20～50um之间；所述屏蔽引出金属层与所述源极互联金属及所述漏极互联金属之间均具有间距，所述间距介于10～20um之间。
[0020]另外，本专利技术还提供一种GaN器件结构，其中，所述GaN器件结构优选采用本专利技术的GaN器件结构的制备方法制备，当然，也可以采用其他方式。所述GaN器件结构包括：
[0021]半导体基底，所述半导体基底自下而上包括半导体衬底、GaN沟道层及势垒层，其中，所述半导体基底中定义有相邻的有源区和切割道区，且所述切割道区环绕所述有源区设置；
[0022]绝缘层，形成在所述半导体基底上；
[0023]源极金属、漏极金属、栅极金属，形成在所述有源区且位于所绝缘层中；
[0024]源极互联柱及漏极互联柱，所述源极互联柱与所述源极金属电连接，所述漏极互联柱与所述漏极金属电连接，且所述源极互联柱及所述漏极互联柱位于所述绝缘层中；
[0025]引出沟槽，形成在所述切割道区，且贯穿所述绝缘层并延伸且显露所述半导体衬底；
[0026]屏蔽引出金属层，至少连续地形成在所述引出沟槽的侧壁及底部；以及
[0027]源极互联金属及漏极互联金属，所述源极互连金属与所述源极互联柱电连接，所述漏极互联金属与所述漏极互联柱电联接。
[0028]可选地，所述屏蔽引出金属、所述源极互联金属及所述漏极互联金属基于同一工艺制备。
[0029]可选地，所述屏蔽引出金属层的厚度介于所述引出沟槽宽度的1/10
‑
1/4之间；所述引出沟槽的侧壁与所述切割道区的侧壁之间预设间距，所述预设间距介于100～200um之间。
[0030]可选地，所述屏蔽引出金属层的厚度介于500
‑
5000埃之间；所所述源极金属及所述漏极金属的结构均为自下而上设置的Ti/Al/Ti/TiN叠层结构，总厚度介于800
‑
6000埃之间；所述栅极金属结构为自下而上设置的Ti/TiN叠层结构，总厚度介于1000
‑
6000埃之间；所述绝缘层的厚度介于8000
‑
10000埃之间；所述源极互联柱及所述漏极互联柱均包括钨金属柱。
[0031]可选地，所述屏蔽引出金属层连续地形成在所述引出沟槽的内壁并延伸至所述绝缘层上预设距离所述预设距离介于20～50um之间；所述屏蔽引出金属层与所述源极互联金属及所述漏极互联金属之间均具有间距，所述间距介于10～20um之间。
[0032]如上所述，本专利技术的GaN器件结构及其制备方法，在器件有源区边缘的切割道区内直接刻蚀出引出沟槽，引出沟槽底部露出半导体衬底，在引出沟槽的侧壁及底部形成屏蔽引出金属引出层，可以从正面引出半导体衬底接地电极，且器件四周的引出沟槽侧壁上也形成金属侧壁，形成金属场(BOX)效果，具有更强的屏蔽效果，增加了衬底接地的效率，增强了器件的抗干扰能力。此外，屏蔽引出金属层可以在互联金属形成时一并形成，简化工艺。
附图说明
[0033]图1显示为本专利技术的GaN器件结构制备的工艺流程图。
[0034]图2显示为本专利技术一示例GaN器件结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：提供半导体基底，所述半导体基底自下而上包括半导体衬底、GaN沟道层及势垒层，其中，所述半导体基底中定义有相邻的有源区和切割道区，且所述切割道区环绕所述有源区设置；在所述有源区制备绝缘层以及位于所述绝缘层中的源极金属、漏极金属、栅极金属、与所述源极金属电连接的源极互联柱和与所述漏极金属电连接的漏极互联柱；在所述切割道区制备贯穿所述绝缘层并延伸且显露所述半导体衬底的引出沟槽；至少在所述引出沟槽的侧壁及底部形成连续的屏蔽引出金属层；以及制备与所述源极互联柱连接的源极互联金属及与漏极互联柱连接的漏极互联金属。2.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，基于同一工艺形成所述屏蔽引出金属层、所述源极互联金属及所述漏极互联金属，具体形成步骤包括：在所述引出沟槽内壁及所述引出沟槽周围的所述绝缘层上形成连续的金属材料层；刻蚀并去除多余的所述金属材料层，以得到间隔的所述屏蔽引出金属、所述源极互联金属以及所述漏极互联金属。3.根据权利要求2所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，采用溅射工艺形成所述金属材料层，溅射温度介于10
‑
800℃之间；所述金属材料层的厚度介于500
‑
5000埃。4.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述屏蔽引出金属层的厚度介于所述引出沟槽宽度的1/10
‑
1/4之间；所述引出沟槽的侧壁与所述切割道区的侧壁之间预设间距，所述预设间距介于100～200um之间。5.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，采用金属蒸镀的工艺形成所述源极金属、所述漏极金属及所述栅极金属，形成所述源极金属及所述漏极金属还包括进行550
‑
850℃温度退火的步骤；所述源极金属及所述漏极金属的结构均为自下而上设置的Ti/Al/Ti/TiN叠层结构，总厚度介于800
‑
6000埃之间；所述栅极金属结构为自下而上设置的Ti/TiN叠层结构，总厚度介于1000
‑
6000埃之间；所述绝缘层的厚度介于8000
‑
10000埃之间；所述源极互联柱及所述漏极互联柱均包括钨金属柱。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述屏蔽引出金属层连续地形成在所述引出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，郑晨焱，肖霞，何雍春，张小辛，
申请(专利权)人：华润微电子重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：