[發(fā)明專利]一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710481424.8
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107342221B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 王珺楠
• 申請（專利權）人: 成都海威華芯科技有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213;H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

本發(fā)明公開了一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，主要包括刻蝕前處理、刻出預刻孔，對SiC襯底層在第一刻蝕參數(shù)下進行第一干法刻蝕，對GaN基層在第二刻蝕參數(shù)下進行第二干法刻蝕，經(jīng)刻蝕后最終形成背孔，此刻蝕方法在大尺寸特別是六英寸SiC基GaN晶體上刻蝕時，實現(xiàn)了對SiC襯底層刻蝕時，SiC對GaN的選擇比大于30:1、對Ni選擇比大于30:1、側(cè)壁角度85°?87°，對GaN基層刻蝕時，GaN對SiC選擇比大于3:1、側(cè)壁角度大于85°，最終刻蝕出的背孔顆粒玷污少、金屬侵蝕弱，孔內(nèi)刻蝕均勻，器件本身的翹曲度得到了有效控制。

技術領域

本發(fā)明涉及場效應晶體管(FET)領域和化合物半導體工藝領域，特別是涉及SiC基GaN晶體的SiC背孔刻蝕方法。

背景技術

作為第三代寬禁帶化合物半導體器件的AlGaN/GaN HEMT在功率輸出、頻率特性等方面具有優(yōu)良的特性，使其在高溫、高頻、大功率器件方面有著很好的應用前景，目前在國內(nèi)外得到了廣泛的研究目前，選用SiC作為AlGaN/GaNHEMT的首選襯底材料從而制造出SiC基AlGaN/GaN HEMT器件。

對于SiC基AlGaN/GaN HEMT器件而言，需要通孔接地，以改善器件的頻率特性和可靠性，方便微波單片集成電路的設計制作，目前SiC基AlGaN/GaNHEMT器件的通孔是選擇對SiC基AlGaN/GaN晶圓進行干法刻蝕。干法刻蝕的選擇性差、存在離子輻射損傷等問題，對大尺寸的SiC基AlGaN/GaN HEMT器件進行刻蝕，特別是對6英寸的SiC基AlGaN/GaN HEMT器件進行刻蝕時，這些問題進而也被放大，因此在刻蝕速率、孔的均勻性、SiC和GaN選擇比、GaN和金屬選擇上很難達到工藝要求，另外在大尺寸的SiC基AlGaN/GaN HEMT器件上進行刻孔時，很難對器件本身的翹曲度進行有效控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術問題采用了一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，該方法采用更為細致的工藝步驟和更為優(yōu)化的工藝參數(shù)，實現(xiàn)對SiC基GaN晶體，特別是6英寸SiC基GaN晶體的通孔刻蝕，具體技術方案是：

一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，所述SiC基GaN晶體從下至上依次為SiC襯底層、GaN層、源金屬層，其特征在于，包括以下步驟：

S1：刻蝕前處理，對所述SiC襯底層進行機械研磨將其減薄至90um-110μm，在所述SiC襯底層背面光刻出背孔圖形并沉積Ti，形成Ti種子層，在所述Ti種子層上電鍍金屬Ni掩膜直至金屬Ni掩膜的厚度為8μm-11μm；

S2：去除背孔圖形處的金屬Ni掩膜、Ti種子層，形成底部平整的預刻孔；

S3：沿所述預刻孔對SiC襯底層在第一刻蝕參數(shù)下進行第一干法刻蝕，所述第一干法刻蝕包括順次進行的主刻蝕工序、過刻蝕工序及打底層處理工序，所述主刻蝕工序刻蝕SiC襯底層直至刻蝕的孔深度達到85-90μm，所述過刻蝕工序延續(xù)主刻蝕工序刻通SiC襯底層并停留在GaN層，所述打底層處理工序除去因過刻蝕工序而在GaN層上形成的聚合物；

S4：沿SiC襯底層上的孔對GaN層在第二干法刻蝕參數(shù)下進行第二干法刻蝕，所述第二干法刻蝕包括順次進行的主刻蝕工序、過刻蝕工序及打底層處理工序，所述主刻蝕工序刻通GaN層，所述過刻蝕工序刻到源金屬層的背面，所述打底層處理工序除去因過刻蝕工序而形成的鎵聚合物。

進一步，所述干法刻蝕選用感應耦合等離子體刻蝕機。

進一步，所述第一干法刻蝕采用含六氟化硫氣體、氬氣、氧氣的混合氣體生成的等離子體進行刻蝕，所述第一刻蝕參數(shù)為：六氟化硫氣體體積流量為4-135sccm，氬氣體積流量為10-135sccm，氧氣體積流量為0-5sccm，所述感應耦合等離子體刻蝕機的線圈功率為1000～1800W，板極功率為180～450W，刻蝕壓力為10mTorr-20mTorr，刻蝕時間為180min-206min。