[发明专利]GaN芯片的烧结方法及待烧结的GaN芯片

说明书

本发明适用于半导体技术领域，提供了一种GaN芯片的烧结方法及待烧结的GaN芯片，该方法包括：在GaN芯片的背面生长第一金属；在所述第一金属层的表面生长Au金属层；在所述Au金属层与待烧结区域对应的区域的表面生长Au/Sn合金层；通过Au/Sn烧结工艺进行烧结。本发明能够减少烧结过程中产生的空洞，降低器件的整体热阻和工艺成本，简化工艺步骤，提高生产效率和产品的一致性。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种GaN芯片的烧结方法及待烧结的GaN芯片。

背景技术

GaN器件由于具有高击穿电压、高功率密度、高电子迁移率、高电子饱和漂移速度等优点，在雷达、航空航天、通讯、汽车电子等军用和民用领域都具有广阔的应用前景。

GaN器件在工作时具有功率密度高、工作电压高等特点，决定了其工作时有源区温度很高，结温可能高达200℃以上，结温高往往造成器件性能不稳定。虽然GaN材料通常生长在热导率很高的SiC衬底上，但芯片与管壳或热沉的烧结界面和焊料种类也直接影响着芯片散热，进而影响器件整体工作的结温和器件性能。

目前大功率GaN芯片常用的烧结方式为Au/Sn焊料自动烧结，烧结时先将管壳在烧结台上预热，然后机械手将加工成需要形状的Au/Sn焊片放置在管壳指定位置，最后机械手吸取GaN管芯进行烧结。这种烧结方式由于采用焊片烧结工艺，焊片与热沉、管壳都存在空气，焊片融化后表面不平整，烧结时导致空洞率高，影响烧结质量。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种GaN芯片的烧结方法及待烧结的GaN芯片，以解决现有技术中GaN芯片的烧结方法导致空洞率高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种GaN芯片的烧结方法，包括：

在GaN芯片的背面生长第一金属；

在所述第一金属层的表面生长Au金属层；

在所述Au金属层与待烧结区域对应的区域的表面生长Au/Sn合金层；

通过Au/Sn烧结工艺对生长Au/Sn合金层后的GaN芯片进行烧结。

可选的，所述在GaN芯片的背面生长第一金属之前，所述方法还包括：

将所述GaN芯片键合在载体上，其中，所述GaN芯片的正面与所述载体接触。

进一步的，所述通过Au/Sn烧结工艺对生长Au/Sn合金层后的GaN芯片进行烧结，包括：

将所述GaN芯片与所述载体分离并进行切割；

使用自动烧结台将切割后的所述GaN芯片烧结在热沉载体上，其中，烧结温度为315℃至325℃。

可选的，所述在GaN芯片的背面生长第一金属，包括：

通过溅射工艺在所述GaN芯片的背面溅射第一金属层。

可选的，所述在所述第一金属层的表面生长Au金属层，包括:

通过电镀工艺在所述第一金属层的表面电镀Au金属层。

可选的，所述在所述Au金属层的表面与待烧结区域对应的区域生长Au/Sn合金层，包括：

通过光刻工艺在所述Au金属层的表面与第一区域对应的区域覆盖光刻胶层，其中，所述第一区域为除所述烧结区域以外的区域；

通过电镀工艺在覆盖光刻胶层后的所述Au金属层的表面电镀Au/Sn合金层；

去除所述光刻胶层。

可选的，所述第一金属层包括Ti/Au层、TiW/Au层或Ti/Ni/Au。