背面漏极引出的HEMT器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种背面漏极引出的HEMT器件及其制备方法，该器件包括：由下向上依次层叠的漏极电极、衬底、沟道层及势垒层；位于元胞区的源极、栅极及漏极；位于源极及栅极上方的源极电极及栅极电极；漏极互连金属柱，贯穿元胞区外的终端隔离区，一端与漏极电连接，另一端与漏极电极接触连接。通过漏极互连金属柱将漏极电极引到器件背面，形成源极电极及栅极电极形成在器件正面，漏极电极形成在器件背面的结构，该结构可形成芯片正反两面的散热通道，大大提高电极利用率；同时背面漏极电极的实现可以兼容已有的封装方式，更有利于HEMT器件的封装设计；再者，将漏极互连金属柱设置于元胞区外的终端隔离区不会在工艺过程中对元胞区产生损伤。生损伤。生损伤。

【技术实现步骤摘要】
背面漏极引出的HEMT器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体功率电子器件领域，特别是涉及一种背面漏极引出的HEMT器件及其 制备方法。

技术介绍

[0002]如今，人类的生产生活离不开电力，而随着人们节能意识的提高，高转换效率的功率半 导体器件已经成为国内外研究的热点。功率半导体器件应用广泛，如家用电器、电源变换器 和工业控制等，不同的额定电压和电流下采用不同的功率半导体器件。高电子迁移率晶体管 (HEMT，High Electron Mobility Transistor)是国内外发展热点，且已经在诸多领域取得突 破，尤其在高温、高功率以及高频等方面具有广阔应用前景。
[0003]HEMT具有异质结构，在该异质结构的界面处可以形成导电沟道，特别是二维电子气 (2DEG)沟道。例如，HEMT由于其高击穿阈值以及在其导电沟道中的高电子迁移率和高电 荷载流子密度而被用作高频开关和功率开关；另外，HEMT的导电沟道中的高电流密度提供 导电沟道的低导通状态电阻(或简单地RON)，因而HEMT受到人们的广泛赏识。
[0004]HEMT器件与传统硅基器件工作原理有所区别，这就决定了常见的HEMT器件结构源 极、栅极、漏极电极(PAD)均在芯片正面一侧，相当于只有芯片正面提供了散热通道，这 极大地限制了电极利用率，不利于器件的散热；其次，封装时会造成芯片在封装框架上的固 晶困难，增大HEMT器件的封装难度。

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背面漏极引出的HEMT器件 及其制备方法，用于解决现有技术中的HEMT器件散热效率低且封装难度较大等的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种背面漏极引出的HEMT器件，所述所 述HEMT器件包括：
[0007]由下向上依次层叠的漏极电极、衬底、沟道层及势垒层；
[0008]位于元胞区的源极、栅极及漏极；
[0009]位于所述源极及所述栅极上方的源极电极及栅极电极，并通过正面互连金属柱及正面 互连金属层分别与所述源极及所述栅极电连接；
[0010]漏极互连金属柱，贯穿所述元胞区外的终端隔离区，且所述漏极互连金属柱的一端通过 所述正面互连金属层及所述正面互连金属柱与所述漏极电连接，另一端与所述漏极电极接触 连接。
[0011]可选地，所述势垒层上形成有绝缘介质层，所述源极、栅极、漏极、正面互连金属柱、 正面互连金属层及漏极互连金属柱均形成于所述绝缘介质层中。
[0012]可选地，所述终端隔离区与所述元胞区最边缘的所述漏极之间的最小间距大于5μm；所 述漏极互连金属柱与所述终端隔离区靠近所述漏极一侧的边缘之间的最小间距大于
10μm； 所述漏极互连金属柱与划片道之间的最小间距大于10μm。
[0013]可选地，所述漏极互连金属柱的宽度不小于20μm，高度不小于300μm。
[0014]可选地，所述源极电极及所述栅极电极的材料为铜铝合金；所述漏极电极为钛层、镍层 及银层中的一层单层或两层以上的叠层；所述漏极互连金属柱的材料为钨。
[0015]可选地，所述沟道层的材料包括GaN，所述势垒层的材料包括AlGaN。
[0016]本专利技术还提供一种背面漏极引出的HEMT器件的制备方法，所述制备方法包括：
[0017]完成器件正面基本结构的制备，包括：由下向上依次层叠的衬底、沟道层及势垒层，位 于元胞区的源极、栅极及漏极，以及位于元胞区外的终端隔离区；
[0018]于上述结构表面形成第一绝缘介质层，并于所述第一绝缘介质层中分别形成所述源极、 栅极及漏极的正面互连通孔；
[0019]采用深槽刻蚀方法在所述终端隔离区从上往下形成预设深度的漏极互连金属深槽，并进 行金属回填，形成所述源极、栅极及漏极的正面互连金属柱，及漏极互连金属柱；
[0020]于上述结构表面形成金属层，并对该金属层进行图形化，形成所述源极、栅极及漏极的 正面互连金属层；
[0021]于上述结构表面形成第二绝缘介质层，并于所述第二绝缘介质层上形成源极电极及栅极 电极；减薄所述衬底直至露出所述漏极互连金属柱，并于所述衬底背面形成漏极电极。
[0022]可选地，所述第二绝缘介质层上形成有表面钝化层。
[0023]可选地，采用氟离子注入工艺形成所述终端隔离区；所述深槽刻蚀方法包括干法刻蚀或 激光深槽刻蚀。
[0024]可选地，所述第一绝缘介质层及所述第二绝缘介质层的材料为氮化硅。
[0025]如上所述，本专利技术的背面漏极引出的HEMT器件及其制备方法，通过漏极互连金属柱将 漏极电极引到器件背面，形成源极电极及栅极电极形成在器件正面，漏极电极形成在器件背 面的结构，该结构可以形成芯片正反两面的散热通道，大大提高电极利用率；同时背面漏极 电极的实现可以完美兼容已有的封装方式，更有利于HEMT器件的封装设计；再者，将漏极 互连金属柱设置于元胞区外的终端隔离区不会在工艺过程中对元胞区产生损伤，提高产品良 率。
附图说明
[0026]图1至图10显示为本专利技术一实施例的背面漏极引出的HEMT器件的制备方法中各步骤 所呈现的截面结构示意图；其中，图10还显示为本专利技术另一实施例的背面漏极引出的HEMT 器件的截面结构示意图。
[0027][0028]元件标号说明
[0029]10
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元胞区
[0030]20
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终端隔离区
[0031]30
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划片道
[0032]100
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衬底
[0033]101
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沟道层
[0034]102
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势垒层
[0035]103
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源极
[0036]104
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栅极
[0037]105
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漏极
[0038]106
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第一绝缘介质层
[0039]107
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正面互连通孔
[0040]108
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漏极互连金属深槽
[0041]109
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正面互连金属柱
[0042]110
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背面漏极引出的HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件包括：由下向上依次层叠的漏极电极、衬底、沟道层及势垒层；位于元胞区的源极、栅极及漏极；位于所述源极及所述栅极上方的源极电极及栅极电极，并通过正面互连金属柱及正面互连金属层分别与所述源极及所述栅极电连接；漏极互连金属柱，贯穿所述元胞区外的终端隔离区，且所述漏极互连金属柱的一端通过所述正面互连金属层及所述正面互连金属柱与所述漏极电连接，另一端与所述漏极电极接触连接。2.根据权利要求1所述的背面漏极引出的HEMT器件，其特征在于：所述势垒层上形成有绝缘介质层，所述源极、栅极、漏极、正面互连金属柱、正面互连金属层及漏极互连金属柱均形成于所述绝缘介质层中。3.根据权利要求1所述的背面漏极引出的HEMT器件，其特征在于：所述终端隔离区与所述元胞区最边缘的所述漏极之间的最小间距大于5μm；所述漏极互连金属柱与所述终端隔离区靠近所述漏极一侧的边缘之间的最小间距大于10μm；所述漏极互连金属柱与划片道之间的最小间距大于10μm。4.根据权利要求1所述的背面漏极引出的HEMT器件，其特征在于：所述漏极互连金属柱的宽度不小于20μm，高度不小于300μm。5.根据权利要求1所述的背面漏极引出的HEMT器件，其特征在于：所述源极电极及所述栅极电极的材料为铜铝合金；所述漏极电极为钛层、镍层及银层中的一层单层或两层以上的叠层；所述漏极互连金属柱的材料为钨。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，
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：