[發明專利]氮化鎵基半導體器件及其制作方法

在審

• 申請號: 202010767638.3
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111883590A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 蔡文必;孫希國;劉勝厚
• 申請（專利權）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L23/58
• 代理公司: 北京超成律師事務所 11646
• 代理人: 許書音

一種氮化鎵基半導體器件及其制作方法，涉及半導體器件技術領域。該氮化鎵基半導體器件包括襯底、依次形成于襯底上的氮化鎵基外延層和介質層。其中，介質層上形成有沉積孔，沉積孔內填充有正面金屬層，襯底上形成有背面通孔，背面通孔貫穿氮化鎵基外延層；襯底遠離氮化鎵基外延層的一側及背面通孔內沉積有背面金屬層，背面通孔內的背面金屬分別與正面金屬層和介質層接觸連接。該氮化鎵基半導體器件能夠改善背面金屬的粘附性，從而提高器件的可靠性。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，具體而言，涉及一種氮化鎵基半導體器件及其制作方法。

背景技術

半導體材料發展至今已歷經三代：硅(Si)和鍺(Ge)屬于第一代半導體材料；砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)為第二代半導體材料的主要代表；氮化鎵(GaN)與碳化硅(SiC)則屬于第三代半導體材料。其中，作為第三代半導體材料的GaN，具有比傳統半導體材料更強的擊穿電場(1×10¹⁰～3×10¹⁰V/cm)、更快的飽和電子漂移速度(2×10⁷cm/s)、更高的電子遷移率、更寬的禁帶寬度(3.4eV)等優異特性，使其比Si基和GaAs基器件更適合工作在高溫、高壓和高頻等極端條件下。氮化鎵器件由于上述特性也一躍成為電力電子、無線通信和雷達等領域的核心器件，獲得了行業內的極大關注，具有廣闊的應用前景。

GaN基HEMT(High electron mobility transistor，高電子遷移率晶體管)應用于微波單片集成電路時，需要將正面器件的源極或其它需要接地的元器件通過背面通孔引出接地。具體來講就是在器件正面電路制作完成之后，在其背面刻蝕盲孔(或稱背孔)，并在孔內通過濺射的方式制作導電金屬層來實現與正面電路的連接。然而，現有技術受材料生長質量、制備加工技術和/或器件結構等諸多因素的限制，在對背孔濺射導電金屬層后，背孔周圍邊緣經常會出現導電金屬層鼓泡甚至脫落等粘附性不佳的缺陷，從而影響接地電阻，以使接地效果不理想，進而影響器件的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氮化鎵背孔結構及其制作方法，該氮化鎵基半導體器件及其制作方法均能夠改善背面金屬的粘附性，從而提高器件的可靠性。

本發明的實施例是這樣實現的：

本發明的一方面，提供一種氮化鎵基半導體器件，該氮化鎵基半導體器件包括襯底、依次形成于襯底上的氮化鎵基外延層和介質層。其中，介質層上形成有沉積孔，沉積孔內填充有正面金屬層，襯底上形成有背面通孔，背面通孔貫穿氮化鎵基外延層；襯底遠離氮化鎵基外延層的一側及背面通孔內沉積有背面金屬層，背面通孔內的背面金屬分別與正面金屬層和介質層接觸連接，沉積孔在襯底上的投影位于背面通孔在襯底上的投影范圍內且投影邊緣不相交。該氮化鎵基半導體器件能夠改善背面金屬的粘附性，從而提高器件的可靠性。

在一種實施例中，氮化鎵基半導體器件還包括形成于介質層上的保護介質層，保護介質層覆蓋正面金屬層。

在一種實施例中，正面金屬層覆蓋沉積孔的邊緣。

在一種實施例中，襯底的材料為碳化硅。

在一種實施例中，襯底的厚度在50μm至100μm之間。

在一種實施例中，介質層與背面金屬層的交疊區域呈圓環狀，圓環的環寬在3μm至20μm之間。

本發明的另一方面，提供一種氮化鎵基半導體器件的制作方法，該方法包括以下步驟：

在完成柵工藝后的氮化鎵基半導體器件的氮化鎵基外延層上沉積介質層；

在介質層上通過刻蝕工藝形成沉積孔；

在介質層遠離氮化鎵基外延層的一側和沉積孔內蒸鍍金屬，并通過刻蝕剝離工藝形成覆蓋沉積孔的正面金屬層；