[发明专利]一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法

说明书

本发明属于SBD技术领域，提供一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法，包括如下步骤：制作AlGaN/GaN异质结外延层‑制作图形化的AlGaN层‑形成欧姆电极‑形成肖特基电极‑制作AlN绝缘介质层‑制作焊盘电极；本发明的SBD倒装芯片采用蓝宝石衬底，可降低芯片的制作成本，采用高热导率的AlN薄膜层作为绝缘层，大幅度改善了因蓝宝石衬底导热系数较低导致倒装SBD芯片的系统热阻过高的问题，满足大功率的应用需求。

技术领域

本发明涉及一种倒装芯片的制备方法，尤其是一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法，属于SBD技术领域。

背景技术

GaN材料的超高禁带宽度、超高响应频率的特性，作为第三代半导体的核心被广泛关注，GaN生长在蓝宝石衬底上的工艺随LED技术的发展日益成熟，成本也已做到非常低廉，但作为电力电子器件的应用，在硅基衬底的生产成本是蓝宝石基的几十倍至上百倍之多，严重制约了其应用的发展。

硅基衬底具有优良的热导系数，但因GaN异质外延的缺陷匹配大，很难在硅基衬底上获取高质量的GaN异质外延结构，而在蓝宝石衬底上生长GaN异质外延技术已非常成熟，可以获得高质量的GaN异质外延结构，但蓝宝石衬底热导系数较低，导致散热差，尤其是在倒装芯片上，蓝宝石衬底位于上方，散热差严重影响芯片的性能，在电力电子器件上很难满足大功率的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种GaN基SBD倒装芯片结构及制备方法，SBD倒装芯片采用蓝宝石衬底，可降低芯片的制作成本，采用高热导率的AlN薄膜层作为绝缘层，大幅度改善了因蓝宝石衬底导热系数较低导致倒装SBD芯片的系统热阻过高的问题，满足大功率的应用需求。

为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一. 提供蓝宝石衬底，并在蓝宝石衬底上依次生长GaN层、AlGaN层；

步骤二. 利用正性光刻胶掩膜技术，制作掩膜图形，再通过ICP刻蚀技术，对AlGaN层进行刻蚀，得到图形化的AlGaN层；

步骤三. 利用负性光刻胶掩膜技术，制作用于得到欧姆电极的掩膜图形，并通过电子束蒸发，在AlGaN层和GaN层上淀积金属层，所述金属层分别与GaN层、AlGaN层欧姆接触，得到欧姆电极；

步骤四. 利用负性光刻胶掩膜技术，制作用于得到肖特基电极的掩膜图形，并通过电子束蒸发，在AlGaN层上淀积金属层，所述金属层与AlGaN层肖特基接触，得到肖特基电极；

步骤五. 利用PVD溅射技术，在器件表面淀积高热导AlN绝缘介质层，并通过正性光刻胶掩膜技术和ICP刻蚀技术，对高热导AlN绝缘介质层进行刻蚀，用于引出欧姆电极和肖特基电极的接触孔；

步骤六. 利用负性光刻胶掩膜技术，制作负焊盘电极层图形和正焊盘电极层的掩膜图形，并通过电子束蒸发和热阻蒸发技术，在接触孔内制作得到用于引出欧姆电极的负焊盘电极层和用于引出肖特基电极的正焊盘电极层；

步骤七. 利用减薄、研磨设备，对蓝宝石衬底的背面进行减薄，使晶圆减薄到100~200um，完成GaN基SBD倒装芯片的制作。

进一步地，所述步骤三中，制作欧姆电极的金属层结构为Ti/Al/Ti/Au；

进一步地，所述步骤三中，淀积金属层后，在N2氛围下，再经过高温800℃~950℃快速退火处理，退火的时间为5~10min，使欧姆电极分别与GaN层、AlGaN层获得良好的欧姆接触。

进一步地，所述步骤四中，制作肖特基电极的金属层结构为Ni/Au。

进一步地，所述步骤四中，淀积金属层后，在N2氛围下，再经过500℃ ~600℃的快速退火处理，退火时间为 3~5min。