[发明专利]GaN基半导体器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种GaN基半导体器件及其制备方法，所述制备方法依次包括下列步骤：步骤1)，提供一个GaN基半导体外延片，其从下至上依次包括非金属衬底，GaN基半导体外延层；步骤2)，在所述GaN基半导体外延层上表面制备多组电极，将所述多组电极中相邻两组电极之间的GaN基半导体外延层去除，以使得所述相邻两组电极之间具有刻蚀间道；步骤3)，将过渡基板粘附在所述多组电极的表面上；步骤4)，移除所述非金属衬底；步骤5)，在所述GaN基半导体外延层的下表面上制备与所述多组电极相对应的多组金属基板组件；步骤6)，移除所述过渡基板。本发明的制备方法避免了划片机对GaN基半导体器件结构带来的损伤和性能的降低，且便于分片，提高了成品率。

技术领域

本发明涉及半导体器件，具体涉及一种GaN基半导体器件及其制备方法。

背景技术

由于GaN体系的AlGaN/GaN异质结存在非常强的压电极化和自发极化效应，会在靠近GaN一侧形成很高的二维电子气(2DEG)浓度，因此特别适合制备新一代高频大功率器件和高速低损耗电力电子器件。但是单晶态的GaN制备工艺复杂，且价格昂贵，故GaN基外延材料生长的衬底多采用异质衬底。其中Si材料作为AlGaN/GaN异质结生长衬底已初步实现商品化。

而作为大功率GaN基半导体器件(例如GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT))随着功率密度的提高，器件的自热效应明显，器件的自热效应将导致结温有一个明显的上升，如无法快速有效将这部分热量散发出去，将严重影响器件的电学和热学性能，甚至影响器件的安全可靠性。而器件的散热主要通过传导的方式经由外延层、半导体衬底以及键合层、封装外壳向外传递。由于发热的有源区面积很小，与有源层相近的外延层及半导体衬底的散热能力成为影响器件散热能力的主要因素。而Si衬底GaN基HEMT的散热能力很差，严重影响了器件微波性能的发挥。散热问题已成为GaN大功率器件制备过程中亟待解决的问题。

为了解决GaN基半导体器件的散热问题，目前多采用转移衬底技术，即将散热性差的衬底转移到散热性良好的衬底上，研究较多的是金属扩散键合的方式，即在移除原衬底的GaN基半导体器件的底部和用于散热衬底的表面上都沉积相同或不同金属薄膜，在一定温度和压力下，使得相同或不同金属薄膜相互扩散形成金属间化合物，实现了GaN基半导体外延片与散热衬底的键合。

金属键合对外延片的洁净度、弯曲度、平坦度等要求很高，外延片的翘曲或者表面颗粒物残留都会造成外延层的破碎。同时要保证对外延片均匀施加压力，且确保接触面上任何地方都接触，非常高的工艺要求导致成品率较低。

功率器件日益向小型化发展，在同一片衬底上制备的器件数目越来越多，对于划片提出新的挑战，无论砂轮划片还是激光划片，其伴随产生的应力冲击，热效应，回焊现象，以及粉尘等异物会对芯片产生不良影响，直接影响器件性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种GaN基半导体器件的制备方法，所述制备方法依次包括下列步骤：

步骤1)，提供一个GaN基半导体外延片，其从下至上依次包括非金属衬底，GaN基半导体外延层；

步骤2)，在所述GaN基半导体外延层上表面制备多组电极，将所述多组电极中相邻两组电极之间的GaN基半导体外延层去除，以使得所述相邻两组电极之间具有刻蚀间道；

步骤3)，将过渡基板粘附在所述多组电极的表面上；

步骤4)，移除所述非金属衬底；

步骤5)，在所述GaN基半导体外延层的下表面上制备与所述多组电极相对应的多组金属基板组件，所述多组金属基板组件中相邻的金属基板组件之间具有隔离墙；

步骤6)，移除所述过渡基板并清洗，以使得相邻的金属基板组件之间具有分离槽；

步骤7)，沿所述分离槽进行分片。