[發明專利]化合物半導體微波大功率器件中的空氣橋制作方法

無效

• 申請號: 200710018147.3
• 申請日: 2007-06-28
• 公開（公告）號: CN101097860A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 郝躍;林若兵;馮倩;王沖
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/768
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及化合物半導體微波大功率器件制作工藝，具體地說是一種化合物半導體微波大功率器件中的空氣橋制作方法。

背景技術

以碳化硅SiC、氮化鎵GaN為代表的第三代寬禁帶半導體具有大禁帶寬度、高臨界場強、高熱導率、高載流子飽和速率、異質結界面二維電子氣濃度高等優良特性，使其倍受人們的關注。在理論上，利用這些材料制作的金屬肖特基場效應管MESFET、高電子遷移率晶體管HEMT、異質結雙極晶體管HBT等器件在微波大功率方面有著無法比擬的優異性能。特別是進入90年代以來，由于緩沖層技術的采用和p型摻雜技術的突破，對第三代寬禁帶半導體為基礎的微波大功率器件研究熱潮在全世界蓬勃發展起來。

在第三代寬禁帶半導體材料上制造的微波大功率器件，考慮器件高頻特性，必須采用空氣橋技術把大功率器件中懸空端口連接起來。以GaN?HEMT為例，GaN?HEMTs大功率微波器件柵必須分成多個平行的短柵，以減少柵的電阻和柵上相位的不同。參見ChuK?K，Design?and?Fabrication?of?AlGaN/GaN?Based?HFETs?for?Microwave?applications，UMINO.9967478。多柵結構要求采用空氣橋(air-bridge)、芯片反裝(flip-chip)或者是通孔(via-hole)等技術把懸空的源端或者漏端連接起來。當AlGaN/GaN?HEMTs制作在SiC或者藍寶石(sapphrie)基片上時，因襯底減薄和刻蝕困難，而很難采用通孔互連技術。芯片反裝技術雖然在器件散熱方面有優勢，但也不是一種適合于大規模生產的互連技術。而空氣橋技術，其工藝簡單、適應于大規模生產而被廣泛的運用于微波大功率器件的互連。

2002年，中科院的劉訓春等人，提出一種在襯底上制備空氣橋的方法(公開號CN1466189A)。該方法通過多次的甩膠，顯影，用等離子體刻蝕和氯苯浸泡制作梯形犧牲層，再涂兩層膠，光刻上層光刻膠，蒸發淀積金屬，剝離形成空氣橋。其特點是能夠形成與設計版圖大小相等的略帶拱形空氣橋。但在制造過程中采用等離子體刻蝕和氯苯浸泡制作制造犧牲層增加了工藝的復雜度，而且采用蒸發橋金屬的方法，淀積速度慢，金屬利用率極低，不利于大規模的生產。

2004年，中科院的邵剛等人，提出一種復合膠電鍍制作空氣橋的方法(公開號CN1641837A)。該方法通過涂一層很薄的PMMA再加適當厚度9981膠的，經過高溫烘烤圓邊，再加電鍍的技術制作空氣橋。其特點工藝簡單，適合于大規模生產，且采用一層薄的PMMA膠，該方法雖然可很好的解決工藝過程中光刻膠的起皺問題。但是在高溫烘膠使復合膠邊緣光滑時，會出現光刻膠橫向收縮很嚴重的問題，使得所制作的空氣橋跨度遠小于版圖設計參數。同時由于縱向垂直面突出量小，造成在制作橋面高的空氣橋時，必須增大光刻膠的厚度，給光刻增加了一定的難度。

隨著第三代寬禁帶半導體微波大功率器件的特征頻率快速提高和功率不斷增大，對高速互連線的要求的不斷提高，要求研究發展一種寄生電容小，電阻小，工藝簡單的空氣橋互連技術來把電路或器件的各個部分連接到一起。這些器件經常運用在某些極端環境下，比如飛機、通信衛星中。同時，其工作溫度也可以達到很高，如GaN?HEMT其最高工作溫度可以達到700℃。這就要求空氣橋要有很好的拱形結構，確保器件在各種情況下都能可靠工作。因而，必須發展一種新的空氣橋技術來滿足器件發展的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種化合物半導體微波大功率器件中的空氣橋制作方法，實現在旋涂犧牲層高度一定的情況下，制出比現有技術橋拱形高、縱向收縮量小的空氣橋結構，以滿足各種基于第三代寬禁帶半導體微波大功率器件的性能要求。

實現本發明的技術方案是：在制作決定空氣橋形狀的犧牲層時，在犧牲層的底層先涂前烘溫度高的剝離膠，然后涂前烘溫度低的光刻膠，最后進行短時間的低溫烘烤，形成拱形空氣橋。具體過程如下：

技術方案1

在Si或者GaN基片上涂前烘溫度為160℃的高溫剝離膠，再涂前烘溫度為85℃的光刻膠，并在其中間位置光刻出橋區，及橋區兩邊的電極的區域，使該橋區形成犧牲層；

將涂有所述兩種膠的基片放在烘箱中進行烘烤，使橋區的犧牲層成為表面光滑整齊的完整拱形結構，烘烤溫度：135℃—145℃的低溫，烘烤時間：15—25min；

在犧牲層上淀積一層80nm-100nm起鍍層；

在起鍍層上涂光刻膠并光刻出橋區及電極區域；