[发明专利]氮化镓基半导体器件及其制作方法

说明书

一种氮化镓基半导体器件及其制作方法，涉及半导体器件技术领域。该氮化镓基半导体器件包括衬底、依次形成于衬底上的氮化镓基外延层和介质层。其中，介质层上形成有沉积孔，沉积孔内填充有正面金属层，衬底上形成有背面通孔，背面通孔贯穿氮化镓基外延层；衬底远离氮化镓基外延层的一侧及背面通孔内沉积有背面金属层，背面通孔内的背面金属分别与正面金属层和介质层接触连接。该氮化镓基半导体器件能够改善背面金属的粘附性，从而提高器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种氮化镓基半导体器件及其制作方法。

背景技术

半导体材料发展至今已历经三代：硅(Si)和锗(Ge)属于第一代半导体材料；砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)为第二代半导体材料的主要代表；氮化镓(GaN)与碳化硅(SiC)则属于第三代半导体材料。其中，作为第三代半导体材料的GaN，具有比传统半导体材料更强的击穿电场(1×10¹⁰～3×10¹⁰V/cm)、更快的饱和电子漂移速度(2×10⁷cm/s)、更高的电子迁移率、更宽的禁带宽度(3.4eV)等优异特性，使其比Si基和GaAs基器件更适合工作在高温、高压和高频等极端条件下。氮化镓器件由于上述特性也一跃成为电力电子、无线通信和雷达等领域的核心器件，获得了行业内的极大关注，具有广阔的应用前景。

GaN基HEMT(High electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管)应用于微波单片集成电路时，需要将正面器件的源极或其它需要接地的元器件通过背面通孔引出接地。具体来讲就是在器件正面电路制作完成之后，在其背面刻蚀盲孔(或称背孔)，并在孔内通过溅射的方式制作导电金属层来实现与正面电路的连接。然而，现有技术受材料生长质量、制备加工技术和/或器件结构等诸多因素的限制，在对背孔溅射导电金属层后，背孔周围边缘经常会出现导电金属层鼓泡甚至脱落等粘附性不佳的缺陷，从而影响接地电阻，以使接地效果不理想，进而影响器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化镓背孔结构及其制作方法，该氮化镓基半导体器件及其制作方法均能够改善背面金属的粘附性，从而提高器件的可靠性。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，提供一种氮化镓基半导体器件，该氮化镓基半导体器件包括衬底、依次形成于衬底上的氮化镓基外延层和介质层。其中，介质层上形成有沉积孔，沉积孔内填充有正面金属层，衬底上形成有背面通孔，背面通孔贯穿氮化镓基外延层；衬底远离氮化镓基外延层的一侧及背面通孔内沉积有背面金属层，背面通孔内的背面金属分别与正面金属层和介质层接触连接，沉积孔在衬底上的投影位于背面通孔在衬底上的投影范围内且投影边缘不相交。该氮化镓基半导体器件能够改善背面金属的粘附性，从而提高器件的可靠性。

在一种实施例中，氮化镓基半导体器件还包括形成于介质层上的保护介质层，保护介质层覆盖正面金属层。

在一种实施例中，正面金属层覆盖沉积孔的边缘。

在一种实施例中，衬底的材料为碳化硅。

在一种实施例中，衬底的厚度在50μm至100μm之间。

在一种实施例中，介质层与背面金属层的交叠区域呈圆环状，圆环的环宽在3μm至20μm之间。

本发明的另一方面，提供一种氮化镓基半导体器件的制作方法，该方法包括以下步骤：

在完成栅工艺后的氮化镓基半导体器件的氮化镓基外延层上沉积介质层；

在介质层上通过刻蚀工艺形成沉积孔；

在介质层远离氮化镓基外延层的一侧和沉积孔内蒸镀金属，并通过刻蚀剥离工艺形成覆盖沉积孔的正面金属层；