[發(fā)明專利]一種金剛石襯底GaN器件背孔制備的方法

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• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113808948A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳立樞;孔月嬋;陳堂勝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/335;H01L21/329;H01L29/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 孫昱

1.一種金剛石襯底GaN器件背孔制備的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1）完成金剛石襯底GaN器件的制備；

2）在臨時載片的正面涂敷粘合材料作為鍵合材料；

3）將金剛石襯底GaN器件和臨時載片正面相對放入鍵合機(jī)進(jìn)行鍵合；

4）通過光刻顯影工藝在金剛石襯底表面沉積金屬掩膜，并通過剝離金屬的方式得到背孔圖形；

5）采用脈沖激光器按照背孔圖形對金剛石襯底進(jìn)行激光刻蝕，激光刻蝕后金剛石襯底背孔深度70-80μm；

6）對金剛石襯底背孔內(nèi)剩余的金剛石進(jìn)行等離子體干法刻蝕，直至背孔內(nèi)金剛石襯底完全刻蝕干凈；

7）對背孔內(nèi)的GaN外延層進(jìn)行等離子體干法刻蝕，刻蝕到正面金屬停止；

8）通過拋光的方法將金剛石襯底表面的掩膜完全去除干凈；

9）在金剛石襯底背面及背孔內(nèi)沉積種子層金屬，然后在種子層金屬上電鍍沉積背金；

10）將臨時載片分離并使用清洗劑將粘合材料清洗干凈。

2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1）所述GaN器件是高電子遷移率晶體管、場效應(yīng)晶體管或肖特基二極管，且金剛石襯底厚度為100 -150μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2）使用涂覆機(jī)在臨時載片的正面涂敷粘合材料作為鍵合材料，其中涂覆機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000-3000rpm，時間為30-60s，所述粘合材料至少包括樹脂材料、膠類材料、液態(tài)蠟其中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3）中鍵合的溫度為250-350℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4）所述金屬掩膜至少包括Al、Au、Ni其中的一種，厚度是1-5μm；所述背孔圖形是直徑為50-80μm的圓形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5）所述脈沖激光器為包含紫外到紅外波段的脈沖激光器。

7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟6）所述等離子體干法刻蝕采用的等離子體氣體是至少包含氧氣、氬氣和三氟甲烷的混合氣體；刻蝕時刻蝕功率500 -2000W，混合氣體流量為50-150 sccm。

8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟7）所述等離子體干法刻蝕采用的等離子體氣體是至少包含氯氣、氬氣和三氯化硼的混合氣體；刻蝕時刻蝕功率300 -2000W，混合氣體流量為20-80 sccm，刻蝕GaN外延層厚度為1-3μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟9）所述種子層金屬包含W、Ti、Ni、Au其中兩種至四種金屬；所述種子層金屬厚度為200-500nm；電鍍沉積的背金厚度為2-5μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟10）臨時載片分離的方法是機(jī)械分離或者熱解分離。