[发明专利]场效应晶体管制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及场效应晶体管制作技术，特别涉及氮化镓基微波功率场效应器件衬底减薄的方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体材料，以其禁带宽度大(3.4eV)、击穿电压高(3.3MV/cm)、二维电子气浓度高(＞10¹³cm²)、饱和电子速度大(2.8×10⁷cm/s)等特性，在国际上受到广泛关注。目前，AlGaN/GaN HEMT(氮化镓基高电子迁移率晶体管)器件的高频、高压、高温以及大功率特性使之在微波功率器件方面有着巨大的前景。

在半导体场效应晶体管结构中，背面减薄工艺对半导体场效应晶体管的性能以及后续的背面工艺稳定性都具有重要影响，特别是对氮化镓基功率场效应管的散热具有重要影响。目前，高性能的氮化镓基功率场效应管一般采用碳化硅(SiC)或蓝宝石(Al₂O₃)衬底，这些材料具有优良的理化指标和符合要求的微波电性能参数。他们的硬度指标都非常高，特别是碳化硅衬底硬度高，减薄难度大。而功率场效应管衬底减薄质量将直接影响背面工艺的稳定性和功率器件的散热。

现有技术对这类衬底材料的常规减薄工艺方法为机械物理磨片方法，通常的工艺步骤为：

步骤1、制作AlGaN/GaN HEMT管芯，完成器件；

步骤2、匀胶保护正面管芯，将正面倒扣在衬托上粘片。

步骤3、采用物理机械抛光方法，分别采用直径为40微米的粗磨料、10微米中等粗细的磨料和3.5微米细磨料切削减薄；

步骤4、去蜡，将晶圆从衬托上取下；

步骤5、采用背金技术，形成AlGaN/GaN HEMT管芯的背金结构；

现有技术工艺步骤中采用物理机械磨片的方法，为了达到减薄的目的，需要对晶圆施加很大的机械压力，在大的机械压力情况下，容易导致衬底晶圆出现裂纹，使2英寸晶圆裂开或碎裂。另一方面，物理机械磨片对设备要求非常高，要求磨盘和磨头的平整度好，精度高。通常采用物理机械磨片将使2英寸晶圆出现10～20μm左右的厚度差，导致衬底的厚度不一致，背面光亮度和光洁度的一致性很差。磨料中含有很多粉尘，对于光亮度差、粗糙度高的区域容易吸附大量磨料中的小尘埃，这些附着在衬底的小尘埃很难清洗，从而降低衬底与背金金属的粘附性，导致背金金属的稳定性和可靠性下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术的场效应晶体管制造方法中衬底减薄技术的缺点，提供一种场效应晶体管制造方法，改进其衬底减薄技术，以适应高硬度衬底材料的减薄，提高衬底加工工艺质量，改进衬底质量，提高器件整体性能。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，场效应晶体管制造方法，包括以下步骤：

步骤A、制作管芯完成器件；

步骤B、涂覆保护层保护晶圆正面和管芯，将晶圆正面倒扣粘贴在衬托上；

步骤C、将扣上晶圆的衬托放入等离子体刻蚀机腔体内，利用等离子体对衬底进行刻蚀减薄；

步骤D、将晶圆从衬托上取下；

步骤E、采用背金技术，衬底上形成管芯的背金结构；

所述管芯为AlGaN/GaN HEMT管芯，所述衬底材料为碳化硅或蓝宝石。

具体的：步骤B所述保护层为正性光刻胶；

具体的：所述正性光刻胶厚度4μm；

进一步的：涂覆保护层后在100℃左右热板上烘烤5分钟；

具体的：步骤B中将晶圆粘贴在衬托上采用石蜡作为粘贴剂；

具体的：步骤C所述的等离子体为SF₆等离子体；

进一步的：步骤C中刻蚀减薄速率控制在300～600nm/min；

具体的：步骤C中刻蚀减薄至衬底厚度为150μm；

进一步的：步骤E所述的背金结构为Ti/W/Au三层结构，背金结构厚度为3～4μm；

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用的等离子体刻蚀减薄技术，特别适用于基于碳化硅衬底的氮化镓基场效应晶体管制造工艺。

2、本发明在衬底减薄过程中，晶圆不需要施加机械压力，降低晶圆裂开或碎裂的可能性，保证减薄工艺的稳定性和可靠性。

3、本发明在衬底减薄过程中速率均匀，减薄后衬底厚度一致性高，衬底不会附着尘埃等污染物，提高了衬底表面的附着能力，增强了背金结构在衬底的粘附性，使背金结构与衬底粘附更加牢固和稳定。

附图说明

图1为氮化镓基场效应晶体管分层结构示意图；