本发明专利技术提出一种具有深蚀刻制程方式将常关型或常开型氮化镓高电子移导率晶体管的电极金属连接背金属的制程整合方法，可以将源极、闸极或汲极这三个电极，单一个或多个电极，连接到背金属的位置。方法为：将想要连接到背金属的电极，利用多一道深蚀刻的制程技术，利用金属接线到背金属。如此上层不需要再有电极打线区(PAD)位置，可以减少组件布局的面积，并利用背金属连接封装框架基岛，减少打线寄生效应。本发明专利技术提出的新结构是将常关型或常开型氮化镓高电子移导率晶体管的电极金属与背金属相连接的设计。此项制程整合的技术，不但可以降低布局的面积，也可以减少组件封装上的寄生效应，更可以让组件在封装打在线更为简略。更可以让组件在封装打在线更为简略。更可以让组件在封装打在线更为简略。
【技术实现步骤摘要】
氮化镓高电子移导率晶体管的结构及其制程方法
[0001]本专利技术涉及氮化镓晶体管制程有关的
，特别是一种氮化镓高电子移导率晶体管的结构及其制程方法。
技术介绍
[0002]常关型或常开型氮化镓(GaN)高电子移导率晶体管(HEMT)有三个电极：源极、汲极和栅极。由于目前元件操作方式是利用二维电子云(2DEG)当通道，晶体管是平面式的结构。
[0003]在一般的氮化镓高电子移导率晶体管(GaN HEMTs)的布局中，若没有使用厚保护层让打线区(PAD)在厚保护层上面的布局方式，也就是无器件布局在PAD之下的布局方式，会如图1所示，习知的氮化镓高电子移导率晶体管(GaN HEMTs)的布局100中，黑色细实线所围区域11是栅极布局，黑色粗实线所围区域13是源极布局，黑色虚线所围区域15是汲极布局。栅极的宽度(Lg)可以利用布局调整，可以利用增加重复的交错方式，增加Lg。此布局方式，除了需要器件的主动区域之外，也需要封装的打线区域(PAD)。
[0004]习知的氮化镓高电子移导率晶体管(GaN HEMTs)的布局200中，若使用有器件布局在打线区域(PAD)17之下的布局方式(Circuitry Under Pad,CUP)，会如图2所示。布局虽然可以降低组件尺寸，但是会需要多一道金属拉线到最上层的保护层，PAD会镀金属在最上层的保护层之上。此种方式有两个缺点是：(a)需要额外一道的保护层制程和金属拉线。(b)CUP会有打线时将组件主动区域打裂或受损。
[0005]图3所显示的结构，是依照目前制作p型GaN栅极结构增强式高电子移导率晶体管(p
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GaN gate HEMT)的技术所形成的结构，也是所称之常关式氮化镓高电子移导率晶体管。此方法主要是利用栅极金属(107a、107b)下方多一层p型GaN(101a、101b)，该技术主要通过P型GaN层(101a、101b)与n型GaN缓冲层(103a、103b)形成一个PN结，使沟道中的2
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DEG耗尽，从而实现增强型AlGaN/GaN HFET。此制程方式与图1的布局是对应的。图3的结构中，组件符号如下：基板104a、104b；背金属电极113a、113b；n型GaN缓冲层103a、103b；AlGaN层102a、102b；p型GaN栅极层101a、101b；栅极金属107a、107b；保护层115a、115b；汲极金属105a、105b；源极金属106a、106b；汲极以及源极接触通孔108a、108b；栅极接触通孔109a、109b；汲极接触金属111a、111b；源极接触金属112a、112b；栅极接触金属110a、110b；晶圆切割方向114。器件的制程(process)完成后，会做背基板研磨和背金属制程。
[0006]在图4的结构中是将背基板「完全研磨掉或利用其他激光方式完全去除基板」之后，在做背金属制程的结构剖面图。在图3和图4最后都需要做晶圆的切割，在去做封装成品制作。图4的结构中，组件符号如下：背金属电极213a、213b；n型GaN层203a、203b；AlGaN层202a、202b；p型GaN栅极层101a、101b；n型GaN缓冲层203a、203b；保护层115a、115b；汲极金属205a、205b；源极金属206a、206b；栅极金属207a、207b；汲极以及源极接触通孔208a、208b；栅极接触通孔209a、209b；汲极接触金属211a、211b；源极接触金属212a、212b；栅极接触金属210a、210b；晶圆切割方向214。
[0007]如图5和图6的结构中，若为常开式氮化镓高电子移导率晶体管，则无p
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GaN栅极那
层(长晶)外延结构，栅极金属直接放置在AlGaN之上，其布局方式和制程方式也与图1的布局是对应的。
[0008]图5的结构中，组件符号如下：基板304a、304b；背金属电极313a、313b；n型GaN层303a、303b；AlGaN层302a、302b；保护层315a、315b；汲极金属305a、305b；源极金属306a、306b；栅极金属307a、307b；汲极以及源极接触通孔308a、308b；栅极接触通孔309a、309b；汲极接触金属311a、311b；源极接触金属312a、312b；栅极接触金属310a、310b；晶圆切割方向314。
[0009]图6的结构中，组件符号如下：背金属电极413a、413b；n型GaN层403a、403b；AlGaN层402a、402b；保护层415a、415b；汲极金属405a、405b；源极金属406a、406b；栅极金属407a、407b；汲极以及源极接触通孔408a、408b；栅极接触通孔409a、409b；汲极接触金属411a、411b；源极接触金属412a、412b；栅极接触金属410a、410b；晶圆切割方向414。
[0010]习知的常关型或常开型氮化镓高电子移导率晶体管，三个电极在封装上都需要用打线的方式做封装。
[0011]为了解决上述问题，提出一种新颖的氮化镓高电子移导率晶体管的结构及其制程方法是有必要的。
技术实现思路
[0012]基于所述目的，根据本专利技术的一个观点，提出一种氮化镓高电子移导率晶体管的结构，所述的结构包括：基板；于该基板的一侧，由下至上设置n型氮化镓层、氮化铝镓层及p型氮化镓层，该n型氮化镓层用于在其中生成二维电子气并用做沟道层，该p型氮化镓层与该n型氮化镓层形成一pn结，使该沟道层中的该二维电子气耗尽；背金属电极，设置于该基板的另一侧；源极电极，被设置于该氮化铝镓层上并与该氮化铝镓层形成欧姆接触，汲极电极，被设置于该氮化铝镓层上，不重叠该源极电极并与该氮化铝镓层形成欧姆接触，以及栅极电极，被设置于该p型氮化镓层上，不重叠该源极电极以及该汲极电极；保护层，被设置于该氮化铝镓层、该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极上，多个连通通孔个别设置于该保护层，以分别通过金属连接该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极至该保护层外部；以及深蚀刻接触通孔，设置于该保护层外部与该背金属电极之间，贯穿该保护层、该氮化铝镓层、该n型氮化镓层以及该基板，以将该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极的一个或多个电极电连接到该背金属电极。
[0013]以一实施例而言，所述基板的材料包括氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、硅基板(Si)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(Al
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Ga1‑
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N)、氮化铟镓(In
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Ga1‑
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N)及氮化铝铟镓(In
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Al
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Ga1‑
x
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N)，所组成的群组，其中x、y为含量(0≤x≤1,0≤y≤1)。
[0014]以一实施例而言，所述的氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法包括：制备一具有多层的磊晶层结构，该磊晶层结构包含由上至下依次设置的该p本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，所述的结构包括：基板；于该基板的一侧，由下至上设置n型氮化镓层、氮化铝镓层及p型氮化镓层，该n型氮化镓层用于在其中生成二维电子气并用做沟道层，该p型氮化镓层与该n型氮化镓层形成一pn结，使该沟道层中的该二维电子气耗尽；背金属电极，设置于该基板的另一侧；源极电极，被设置于该氮化铝镓层上并与该氮化铝镓层形成欧姆接触，汲极电极，被设置于该氮化铝镓层上，不重叠该源极电极并与该氮化铝镓层形成欧姆接触，以及栅极电极，被设置于该p型氮化镓层上，不重叠该源极电极以及该汲极电极；保护层，被设置于该氮化铝镓层、该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极上，多个连通通孔个别设置于该保护层，以分别通过金属连接该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极至该保护层外部；以及深蚀刻接触通孔，设置于该保护层外部与该背金属电极之间，贯穿该保护层、该氮化铝镓层、该n型氮化镓层以及该基板，以将该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极的一个或多个电极电连接到该背金属电极。2.根据权利要求1所述的氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，所述基板的材料包括氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、硅基板(Si)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(Al
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N)、氮化铟镓(In
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N)及氮化铝铟镓(In
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Al
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Ga1‑
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N)，所组成的群组，其中x、y为含量(0≤x≤1,0≤y≤1)。3.一种根据权利要求1所述的氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，所述的制程方法包括：制备一具有多层的磊晶层结构，该磊晶层结构包含由上至下依次设置的该p型氮化镓栅极层、该氮化铝镓层、该n型氮化镓层以及该基板；于该磊晶层结构定义出器件区域，并移除该器件区域外的该p型氮化镓栅极层、该氮化铝镓层以及该n型氮化镓层；于该p型氮化镓栅极层定义出栅极区域并移除该栅极区域以外的该p型氮化镓栅极层至该氮化铝镓层，形成该栅极区域；于该栅极区域外的该氮化铝镓层上形成该汲极电极以及该源极电极；于该栅极区域上形成该栅极电极；于该氮化铝镓层、该汲极电极、该源极电极以及该栅极电极之上，形成该保护层；形成该多个连通通孔，以分别连接该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极至该保护层外部；形成该深蚀刻接触通孔，使得该深蚀刻接触通孔将该源极电极、该汲极电极以及该栅极电极的一个或多个电极电连接到该背金属电极。4.根据权利要求3所述的氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，其中所述深蚀刻接触通孔穿透该保护层、该氮化铝镓层、该n型氮化镓层并且深入至该基板。5.根据权利要求3所述的氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛光博，
申请(专利权)人：南京绿芯集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：
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