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      已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法

      文檔序號:7184560閱讀:383來源:國知局

      專利名稱::已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      :本發(fā)明涉及半導(dǎo)體
      技術(shù)領(lǐng)域
      ,具體而言,涉及一種已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法。
      背景技術(shù)
      :在半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的制作過程中,在場效應(yīng)管進行減薄和劃片的工藝后,完成場效應(yīng)管的制作。而晶圓在經(jīng)過減薄和劃片的過程中,不可避免的會受到機械應(yīng)力的影響,并且柵帽上的金屬,由于應(yīng)力分布的不均衡,在AlGaN應(yīng)力釋放中將影響柵帽,在減薄中的應(yīng)力將對柵產(chǎn)生嚴重的影響,從而降低器件的性能。而GaN基HEMT器件中二維電子氣的形成主要是由于AlGaN和GaN界面的極化效應(yīng)形成的,這就決定了該器件對外界機械應(yīng)力的影響很敏感。該機械應(yīng)力造成的損傷不完全是永久性損傷,可以通過退火的方法使其性能得到部分的恢復(fù)。目前的方法中,對劃片后的器件進行一定條件的退火,退火條件的選擇很重要,過高的退火溫度條件將引起器件的柵下沉,明顯降低器件的飽和漏電流;過低的退火溫度和過短的退火時間,不能起到提高器件直流性能的作用;而沒有氮氣保護下器件的退火將導(dǎo)致器件氧化而引起器件的嚴重退化。目前,對場效應(yīng)管的制作中,還沒有提出采用退火的方法對其減薄、劃片后的器件性能進行改進的方法。
      發(fā)明內(nèi)容針對器件制作過程中,晶圓經(jīng)過減薄、劃片后器件性能退化的問題,而提出本發(fā)明,為此,本發(fā)明的主要目的在于提供一種氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法,以解決上述問題。本發(fā)明提出了一種已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法,所述方法包括采用丙酮和乙醇對已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管進行清洗處理;將清洗處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管置于保護性氣體中進行退火處理,退火處理的溫度為200-400°C,退火時間為30-60小時。通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案,采用長時間的慢退火方法處理氮化鎵基場效應(yīng)管,可以解3決目前因器件在制作過程中由于減薄、劃片過程中的機械應(yīng)力損傷導(dǎo)致的場效應(yīng)管直流性能退化、不穩(wěn)定的問題,并且器件直流性能的提高將進而提高器件的功率性能,而且氮化鎵基場效應(yīng)晶體管在退火后特性參數(shù)得到了穩(wěn)定,進而提高了器件的可靠性。圖l為本發(fā)明提供的一種氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法的流程圖;圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的已進行減薄、劃片處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法的流程圖;圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的氮化鎵基場效應(yīng)管退火前后的直流特性對比曲線示意圖具體實施方式功能概述在本發(fā)明實施例中,提供了一種氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方案,在該實現(xiàn)方案中,通過將氮化鎵基場效應(yīng)管進行慢退火處理,提高減薄、劃片后的氮化鎵基場效應(yīng)管的飽和漏電流,降低場效應(yīng)管夾斷時的漏電流,提高了氮化鎵基場效應(yīng)管的直流性能和可靠性。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。如圖1所示,本發(fā)明提供了一種氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法,包括步驟102,晶片減薄、劃片處理后形成氮化鎵基場效應(yīng)管;步驟104,利用丙酮和乙醇對氮化鎵基場效應(yīng)管進行清洗處理;步驟106,將清洗處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管置于保護性氣體中進行退火處理,退火處理的溫度為200°C-400°C,退火時間為30-60小時。通過將已減薄、劃片后的氮化鎵基場效應(yīng)管進行一定條件下的退火處理,可以提高減薄、劃片后的氮化鎵基場效應(yīng)管的飽和漏電流,提高跨導(dǎo),降低器件的漏電,提高了氮化鎵基場效應(yīng)管的直流性能和器件的可靠性。圖2為步驟102中的已進行減薄、劃片處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,氮化鎵基場效應(yīng)管包括襯底22,該襯底為SiC襯底;襯底22上淀積有氮化鎵層24,氮化鎵層24上淀積有鋁鎵氮AlGaN層26。AlGaN層26上方形成有柵極、漏極和源極,柵極、源極和漏極位于AlGaN層26上,源極與AlGaN層26之間以及漏極與AlGaN層26之間通過退火合金形成歐姆接觸。柵極形成于源極和漏極之間的AlGaN層26上,可以通過光學(xué)光刻的方法,及通過蒸發(fā)金屬形成。圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法流程圖。如圖3所示該方法主要包括以下步驟(步驟302-步驟320):步驟302:提供具有二維電子氣(2DEG)的外延材料的晶圓,例如SiC襯底,其上已依次淀積有氮化鎵層24和鋁鎵氮層26的外延材料,在鋁鎵氮層26上形成圖案化的金屬薄層,利用光刻方法形成光刻對準標記,蒸發(fā)光刻金屬,形成源極和漏極。步驟304:利用光刻方式形成源漏窗口,其中,蒸發(fā)的源漏金屬為Ti/Al/Ni/Au,厚度要求滿足形成良好的歐姆接觸;高溫退火合金條件為退火溫度為75(TC,退火時間為75秒,使源漏金屬與外延材料形成良好的歐姆接觸。步驟306:進行離子注入隔離有源區(qū),注入隔離時,注入的離子為氮離子,注入能量為20keV至70keV,注入劑量為lX1014至2X1015/cm2。步驟308:光學(xué)光刻制作柵線條并且進行表面預(yù)處理;表面預(yù)處理的溶液采用混合預(yù)處理溶液,該混合預(yù)處理溶液可以為鹽酸氫氟酸混合溶液,該溶液的體積比為HF:HC1:H20=1:4:20,預(yù)處理時間為1分鐘至2分鐘,預(yù)處理過程在密閉容器中進行。當(dāng)然也可以用其他合適的溶液。步驟310:采用電子束蒸發(fā)的方法蒸發(fā)柵金屬,蒸發(fā)的柵金屬為Ni/Au,而后采用金屬Ti/Au進行金屬布線。步驟312:利用減薄機對晶圓進行減薄,減薄后晶圓厚度為150ym,而后,對晶圓進行背金處理,再采用劃片機沿晶圓上的劃片槽將晶圓劃片成氮化鎵基場效應(yīng)管。步驟314:將氮化鎵基場效應(yīng)管分別采用丙酮、乙醇進行清洗處理,處理時間為5分鐘至IO分鐘,處理溫度為室溫條件,處理容器為密閉容器。步驟316:對高溫存儲箱的腔體進行清洗,而后將腔體抽真空,再充入氮氣。步驟318:將氮化鎵基場效應(yīng)管放入密封的石英器皿中,密封石英器皿與氮化鎵基場效應(yīng)管配合良好;再將該石英器皿和氮化鎵基場效應(yīng)管一起放入高溫箱的腔體內(nèi)。使用密封的石英器皿的原因在于,由于劃片后的器件非常的小而薄,利用耐高溫的密封的石英器皿承載氮化鎵基場效應(yīng)管,退火完后,易于找到氮化鎵基場效應(yīng)管管子,同時也為了進行測量對比的需要。此外,該石英器皿還可以保證器件在氮氣保護下進行。步驟320:使氮化鎵基場效應(yīng)管進行氮氣保護下以35(TC的高溫進行48小時的慢退火。其中,圖4示出了劃片后的氮化鎵基場效應(yīng)管退火前后的直流特性對比曲線示意圖,由圖4可以看出,在退火之前的氮化鎵基場效應(yīng)管的直流特性由圖中曲線所示,r以看出,退火前(pre-T)的氮化鎵基場效應(yīng)管比退火后(aft-T)的氮化鎵基場效應(yīng)管的電流低,退火后的氮化鎵基場效應(yīng)管的直流特性比退火前有了顯著地提高。表la、lb和lc中給出了樣品在退火前后的飽和漏電流、跨導(dǎo)和閾值電壓等直流參數(shù)結(jié)果的對比,表中參數(shù)Imax代表了器件的飽和漏電流,其值是在柵壓為1V下測得的,Vk為器件的膝點電壓值,Ip為器件夾斷時漏電流的大小,Gmax為器件的跨導(dǎo),例如272.8@0.5mailto:272.8@0.5中第一個值為跨導(dǎo)的大小,第二個值是跨導(dǎo)在某個柵壓下的值,Vp為器件的閾值電壓,Vt是器件肖特基特性中的開啟電壓,Ileak為肖特基特性中器件的反向漏電流的大小。由表la、lb和lc可以看山,較ti時間的退火后,器件的飽和漏電流得到了提高,跨導(dǎo)得到了增加,反向漏電流明顯降低。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表IP<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>綜上所述,通過本發(fā)明的上述實施例,提供的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方案,解決了現(xiàn)有技術(shù)中的氮化鎵基場效應(yīng)管在經(jīng)過減薄、劃片后器件的性能嚴重退化的問題。通過對減薄、劃片后的器件經(jīng)過氮氣保護高溫長時間的慢退火,形變導(dǎo)致的應(yīng)力得到了釋放,使減薄和劃片過程中引入的機械應(yīng)力對器件造成的損傷得到了恢復(fù),提高了器件的直流性能。進而起到了穩(wěn)定器件參數(shù)的效果,利于提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法,其特征在于,所述方法包括采用丙酮和乙醇對已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管進行清洗處理;將清洗處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管置于保護性氣體中進行退火處理,所述退火處理的溫度為200-400℃,退火時間為30-60小時。2根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于,所述退火處理的溫度為35(TC,所述退火時間為48小時。3根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于,所述采用丙酮和乙醇對已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管進行清洗處理的步驟具體為采用丙酮和乙醇對已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管進行常溫下的清洗處理,所述清洗處理的時間為5分鐘-10分鐘。4根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述將清洗處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管置于保護性氣體中進行退火處理的步驟具體包括將清洗處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管置于密封石英器皿中;將裝有氮化鎵基場效應(yīng)管的密封石英器皿置于充入保護性氣體的腔體中;對所述氮化鎵基場效應(yīng)管進行退火處理。5根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法,其特征在于,所述保護性氣體是氮氣。全文摘要本發(fā)明提出了一種已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管的退火處理方法,屬于半導(dǎo)體
      技術(shù)領(lǐng)域
      。所述方法包括采用丙酮和乙醇對已減薄或劃片的氮化鎵基場效應(yīng)管進行清洗處理;將清洗處理后的氮化鎵基場效應(yīng)管置于保護性氣體中進行退火處理,退火處理的溫度為200-400℃,退火時間為30-60小時。通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案,采用長時間的慢退火方法處理氮化鎵基場效應(yīng)管,可以解決目前因進行減薄、劃片后導(dǎo)致的場效應(yīng)管直流性能退化的問題,并且器件直流性能的提高將進而提高器件的功率性能,而且氮化鎵基場效應(yīng)晶體管在退火后特性參數(shù)得到了穩(wěn)定,進而提高了器件的可靠性。文檔編號H01L21/335GK101661885SQ20091030784公開日2010年3月3日申請日期2009年9月28日優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日發(fā)明者劉新宇,王鑫華,妙趙,鄭英奎,珂魏申請人:中國科學(xué)院微電子研究所
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