基于剥离衬底的半导体功率分立器件制造技术

本申请公开基于剥离衬底的半导体功率分立器件，包括外延层、栅极层和功能层，其中栅极层被设置于所述外延层的第一表面，包括栅极结构、第一钝化层结构和金属基板，其中所述栅极结构靠近所述第一表面，所述第一钝化层结构相对的设置在所述栅极结构的两侧，并在远离所述外延层的端部凸出所述栅极结构，所述金属基板位于所述栅极结构和所述第一钝化层结构的另一端；功能层被设置于所述外延层的第二表面，包括并列设置在所述第二表面的第二钝化层结构、源极结构和漏极结构，其中所述第二钝化层结构介于所述源极结构和所述漏极结构之间，以隔绝所述源极结构和所述漏极结构。本申请提供的器件焊线数量少，散热效果好，性能强。性能强。性能强。

【技术实现步骤摘要】
基于剥离衬底的半导体功率分立器件


[0001]本技术涉及半导体功率分立器件
，尤其涉及基于剥离衬底的半导体功率分立器件。

技术介绍

[0002]现有半导体器件大部分以正装形势制造，在其封装过程中需要进行单独的打线，以此来连接芯片各个电极和封装引脚，存在一定的虚焊的可能性；
[0003]此外，正装结构的半导体功率分立器件在制造过程中为了承载等大的电流，各个金属电极相对会有较厚的厚度，存在金属使用量过多而造成成本过大的问题，同时无形中也浪费较多的资源；
[0004]另外，正装结构的半导体功率分立器件存在不同芯片在封装支架的设计不同的问题，因此需要进行单独的开模，模具的费用会很高，造成其成本过大，同时比较难实现支架的标准化；
[0005]另外，正装结构的半导体功率分立器件也存在芯片散热效率低的问题，极大的影响了器件的性能。

技术实现思路

[0006]本技术的一个优势在于提供一种基于剥离衬底的半导体功率分立器件，其中器件的一面可以通过源极结构和漏极结构两个电极贴片设置在支架上，仅在另外一面的金属基板电极端进行打线连接，极大的减少了焊线的数量，进而极大的减小了打线虚焊的可能性。
[0007]本技术的一个优势在于提供一种基于剥离衬底的半导体功率分立器件，由于源极结构和漏极结构在器件的一面，而栅极结构在器件的另一面，同等电流下源极结构和漏极结构之间的距离可以缩短，使整个器件的面积减小，相同晶圆范围内器件的数量就可以相应的增加，进而能够有效降低成本，此外，由于面积减小，尤其在一些使用空间受限的地方同样能够使用，适用范围更加广泛。
[0008]本技术的一个优势在于提供一种基于剥离衬底的半导体功率分立器件，其中源极结构和漏极结构可以直接贴片到封装支架上，进而可以大大降低另一面的金属基板的厚度，不仅能够减少贵金属的使用量，节约资源，同时还可以降低器件的制造成本，同时还可以减少器件整体的电阻，降低电阻内耗，从整体上提升器件的性能。
[0009]本技术的一个优势在于提供一种基于剥离衬底的半导体功率分立器件，该器件可以实现统一标准化设计，不用再为不同形式的器件或者芯片单独设计支架模具，极大的减少了封装的成本。
[0010]本技术的一个优势在于提供一种基于剥离衬底的半导体功率分立器件，其中不管是将金属基板贴片到封装支架上，还是将另外一面的源极结构和漏极结构贴片到封装支架上，相对于原有的衬底结构，均能够极大的提高器件的散热性能。
[0011]为达到本技术以上至少一个优势，第一方面，本技术提供一种基于剥离衬底的半导体功率分立器件，包括：
[0012]外延层，其中所述外延层具有相对设置的第一表面和第二表面；
[0013]栅极层，被设置于所述外延层的所述第一表面，其中所述栅极层包括栅极结构、第一钝化层结构和金属基板，其中所述栅极结构靠近所述第一表面，所述第一钝化层结构相对的设置在所述栅极结构的两侧，并在远离所述外延层的端部凸出所述栅极结构，所述金属基板位于所述栅极结构和所述第一钝化层结构的另一端；
[0014]功能层，被设置于所述外延层的所述第二表面，其中所述功能层包括并列设置在所述第二表面的第二钝化层结构、源极结构和漏极结构，其中所述第二钝化层结构介于所述源极结构和所述漏极结构之间，以隔绝所述源极结构和所述漏极结构。
[0015]根据本技术一实施例，所述第一钝化层结构的厚度为0.8um～1.5um。
[0016]根据本技术一实施例，所述栅极结构的厚度为0.05um～0.2um。
[0017]根据本技术一实施例，所述第二钝化层结构的厚度为0.8um～1um。
[0018]根据本技术一实施例，所述源极结构和所述漏极结构的厚度相等，并均大于或者等于2um。
[0019]根据本技术一实施例，所述外延层包括U
‑
GaN层和AlGaN层，其中所述U
‑
GaN层靠近所述栅极层，所述AlGaN层靠近所述功能层。
[0020]第二方面，本技术还提供了一种用于制造前述基于剥离衬底的半导体功率分立器件的方法，包括首先在所述外延层的所述第一表面成型所述栅极层，然后在所述外延层的所述第二表面成型所述功能层，其中，成型所述栅极层的方法包括以下步骤：
[0021]S110，在所述外延层的所述第一表面生长或者沉积钝化层，其中所述钝化层的厚度为0.8um～1.5um；
[0022]S120，采用湿法HF方式腐蚀或者干法ICP工艺刻蚀靠近中间位置的钝化层至所述外延层，去除光刻胶，并进行清洗处理，在去除光刻胶部分的两侧形成所述第一钝化层结构；
[0023]S130，在已去除光刻胶的部分利用PVD工艺制作栅极电极，然后进行大气环境下的RTA 550℃～650℃快速退火处理，最后进行p
‑
ohmic接触工艺形成所述栅极结构，其中所述栅极结构的厚度为0.05um～0.2um；
[0024]S140，利用绑定工艺绑定所述金属基板，最终形成所述栅极层；
[0025]其中，成型所述功能层的方法包括以下步骤：
[0026]S210，剥离带有衬底的半导体功率器件的衬底；
[0027]S220，采用ICP刻蚀工艺刻蚀所述半导体功率器件的缓冲层，至显露出所述外延层；
[0028]S230，在所述外延层的表面进行S&D光刻，并进行处理，形成所述源极结构和所述漏极结构；
[0029]S240，生长或者沉积钝化层，刻蚀所述源极结构和所述漏极结构处的钝化层，然后去除光刻胶，进行清洗处理，形成隔绝在所述源极结构和所述漏极结构之间的所述第二钝化层结构。
[0030]根据本技术一实施例，在步骤S110中，通过PECVD法生长SiO2、SiONx或者
SiONx形成所述钝化层，或者通过Sputter、PVD或者TEOS沉积形成所述钝化层。
[0031]根据本技术一实施例，在步骤S210中，采用激光剥离工艺剥离所述衬底，或者采用湿法腐蚀工艺腐蚀去除所述衬底，其中湿法腐蚀溶液为按预定比例混合的HNO3、CH3COOH和HF混合液。
[0032]根据本技术一实施例，在步骤S230中，所述处理包括：先采用ICP进行CL2刻蚀，然后再用PVD工艺依次蒸镀电极Ni/Au/Ni/Au，然后进行left
‑
off工艺，最后进行有机清洗后置于N2中进行1～5L/min的RTA退火，其中退火时间为4.5min～5.5min。
[0033]本技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。
附图说明
[0034]图1示出了本申请一较佳实施例基于剥离衬底的半导体功率分立器件的主视结构示意图。
[0035]图2示出了本申请中步骤S210和步骤S220的变化示意图。
[0036]附图标记：10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于剥离衬底的半导体功率分立器件，其特征在于，包括：外延层，其中所述外延层具有相对设置的第一表面和第二表面；栅极层，被设置于所述外延层的所述第一表面，其中所述栅极层包括栅极结构、第一钝化层结构和金属基板，其中所述栅极结构靠近所述第一表面，所述第一钝化层结构相对的设置在所述栅极结构的两侧，并在远离所述外延层的端部凸出所述栅极结构，所述金属基板位于所述栅极结构和所述第一钝化层结构的另一端；功能层，被设置于所述外延层的所述第二表面，其中所述功能层包括并列设置在所述第二表面的第二钝化层结构、源极结构和漏极结构，其中所述第二钝化层结构介于所述源极结构和所述漏极结构之间，以隔绝所述源极结构和所述漏极结构。2.如权利要求1所述基于剥离衬底的半导体功率分立器件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，
申请(专利权)人：远山新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：