一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法。

背景技术：

随着半导体材料领域的不断发展，宽禁带化合物材料凭借其诸多方面的优势已经替代了硅材料。氧化镓作为新型宽禁带半导体材料，其因带隙大(eg＝4.9ev)等特性在国际上受到广泛关注。

目前，氧化镓在光电子器件方面有着巨大的前景，虽然铝镓氧/氧化镓材料在高频率高功率方面的性能研究得到了很大的进展，但是，仍然存在很多工艺问题没有解决，大功率器件的散热和接地问题就是其中之一。

现在常用的氧化镓晶体为β-ga2o3，由于作为衬底材料的β-ga2o3是单斜晶形，在衬底的减薄抛光工艺中，对厚度的均匀性ttv，表面粗糙度ra要求很高。

但是，在目前的减薄抛光工艺过程中，由于表面张力带来的微小形变会使外延层结构发生尺寸形变，进行影响其生产良率。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，技术方案如下：

一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，所述工艺改进方法包括：

在氧化镓衬底的正面形成缓冲层堆叠结构；

对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求；

去除所述缓冲层堆叠结构；

对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理；

在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层。

优选的，在上述工艺改进方法中，在氧化镓衬底的正面形成所述缓冲层堆叠结构之前，所述工艺改进方法还包括：

在所述氧化镓衬底的正面涂覆光刻胶保护层。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述缓冲层堆叠结构包括：

依次设置在所述氧化镓衬底正面的高温粘附剂层、石英基板、低温粘附剂层和陶瓷基板。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，包括：

采用立方氮化硼溶液对所述氧化镓衬底进行减薄处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜90μm，表面粗糙度ra＜50nm。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述立方氮化硼溶液的主要成分质量比为：

立方氮化硼0.1％，硅酸乙酯和聚乙二醇混合物15％-20％，di水80％。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，包括：

采用抛光液和聚氨基甲酸乙酯树脂作为抛光盘，对所述氧化镓衬底进行抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜60μm，表面粗糙度ra＜1nm。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述抛光液的主要成分容积比为：

sio2和al2o3的混合物1.2％-5％，分散剂0.3％-4％，ph调节剂0.4％-1％，润滑剂0.02％-0.1％，di水90％-98％；

所述抛光液的ph值为5-6。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理，包括：

采用磁控溅射的方式，在所述氧化镓衬底的抛光面上形成ti/ni合金的掩膜层；

对所述掩膜层进行光刻刻蚀，形成刻蚀图形；

基于所述刻蚀图形，采用icp工艺对所述氧化镓衬底和所述外延层结构进行刻蚀处理，以暴露出位于所述氧化镓衬底正面的正面电路。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述掩膜层中ti：ni＝1:4；所述掩膜层的厚度为2μm。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层，包括：

在所述刻蚀凹槽中磁控溅射ti/au起镀层，其中，ti金属层的厚度为300埃-450埃，au金属层的厚度为600埃-1000埃；

在所述起镀层上电镀au金属层，所述au金属层的厚度为3μm；

采用超声剥离的方式，对所述au金属层进行超声剥离处理以形成所述散热金属层。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，通过设置缓冲层堆叠结构，修正了氧化镓衬底在减薄抛光工艺过程中发生的尺寸形变，该缓冲层堆叠结构可以使得氧化镓衬底减薄抛光过程中累计的应力得到有效释放，避免了氧化镓衬底由于单斜晶形造成的机械损伤，进而可大幅度提高生产良率。

并且，通过有效的减薄工艺，其厚度均匀性得到了大大的改善，结合抛光工艺优化了氧化镓衬底的表面粗糙度，使得金属掩膜的粘附性和形貌大大改善，提高了刻蚀的效果，进而使得散热金属层的可靠性得到显著提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法的流程示意图；

图2-图3为图1所示工艺改进方法相对应的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法的流程示意图。

所述工艺改进方法包括：

s101：在氧化镓衬底的正面形成缓冲层堆叠结构。

在该步骤中，在氧化镓衬底的正面形成所述缓冲层堆叠结构之前，所述工艺改进方法还包括：

在所述氧化镓衬底的正面涂覆光刻胶保护层。

其中，所述光刻胶保护层用于保护位于所述氧化镓衬底正面的正面电路。

之后，如图2所示，在所述氧化镓衬底11的正面依次设置高温粘附剂层12、石英基板13、低温粘附剂层14和陶瓷基板15。

也就是说，使用高温、低温熔点不同的有机粘附剂将氧化镓衬底和石英基板以及陶瓷基板进行键合，形成缓冲层堆叠结构。

对所述氧化镓衬底的背面进行减薄抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度满足预设要求，表面粗糙度满足预设要求，下面进行具体阐述：

s102：采用立方氮化硼溶液对所述氧化镓衬底进行减薄处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜90μm，表面粗糙度ra＜50nm，以及，采用抛光液和聚氨基甲酸乙酯树脂作为抛光盘，对所述氧化镓衬底进行抛光处理，以使所述氧化镓衬底的厚度＜60μm，表面粗糙度ra＜1nm。

在该步骤中，所述立方氮化硼溶液的主要成分质量比为：

立方氮化硼0.1％，硅酸乙酯和聚乙二醇混合物15％-20％，di水80％。

所述抛光液的主要成分容积比为：

sio2和al2o3的混合物1.2％-5％，分散剂0.3％-4％，ph调节剂0.4％-1％，润滑剂0.02％-0.1％，di水90％-98％；

所述抛光液的ph值为5-6。

s103：去除所述缓冲层堆叠结构；对所述氧化镓衬底和位于所述氧化镓衬底正面的外延层结构进行刻蚀处理。

在该步骤中，采用磁控溅射的方式，在所述氧化镓衬底的抛光面上形成ti/ni合金的掩膜层；

如图3所示，对所述掩膜层16进行光刻刻蚀，形成刻蚀图形；

基于所述刻蚀图形，采用icp工艺对所述氧化镓衬底11和所述外延层结构17进行刻蚀处理，以暴露出位于所述氧化镓衬底11正面的正面电路18。

需要说明的是，对所述氧化镓衬底11和所述外延层结构17进行刻蚀处理的总厚度为60μm-62μm。

其中，所述掩膜层16中ti：ni＝1:4；所述掩膜层16的厚度为2μm。

s104：在所述氧化镓衬底的背面形成散热金属层。

在该步骤中，如图3所示，在所述刻蚀凹槽中磁控溅射ti/au起镀层19，其中，ti金属层的厚度为300埃-450埃，au金属层的厚度为600埃-1000埃；

在所述起镀层19上电镀au金属层，所述au金属层的厚度为3μm；

采用超声剥离的方式，对所述au金属层进行超声剥离处理以形成所述散热金属层20。

需要说明的是，当形成所述散热金属层之后，对其进行清洗、划片和封装等后续工艺。

通过上述描述可知，本发明提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法，通过设置缓冲层堆叠结构，修正了氧化镓衬底在减薄抛光工艺过程中发生的尺寸形变，该缓冲层堆叠结构可以使得氧化镓衬底减薄抛光过程中累计的应力得到有效释放，避免了氧化镓衬底由于单斜晶形造成的机械损伤，进而可大幅度提高生产良率。

并且，通过有效的减薄工艺，其厚度均匀性得到了大大的改善，结合抛光工艺优化了氧化镓衬底的表面粗糙度，使得金属掩膜的粘附性和形貌大大改善，提高了刻蚀的效果，进而使得散热金属层的可靠性得到显著提高。

以上对本发明所提供的一种氧化镓基场效应管的工艺改进方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。