一種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種垂直功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法及功率半導(dǎo)體器件，屬于半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]由于GaN材料自身難以形成大尺寸的單晶體，目前制備GaN單晶材料的主要方法是MOCVD或MBE等。這些方法均采用異質(zhì)單晶材料為生長(zhǎng)襯底，通過外延層生長(zhǎng)得到GaN單晶材料。目前，使用的主要的襯底材料有藍(lán)寶石、SiC或Si等。其中，藍(lán)寶石上的生長(zhǎng)技術(shù)較為成熟。
[0004]在襯底上外延生長(zhǎng)GaN單晶材料后直接制作的高功率半導(dǎo)體器件，由于襯底材料的特性以及生長(zhǎng)過程中引入的應(yīng)力等問題，其性能上會(huì)存在一些不足之處。在提高芯片性能的方法中，目前較為普遍而且有效的是襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)。襯底轉(zhuǎn)移的目的是將外延層上生長(zhǎng)的GaN單晶薄膜轉(zhuǎn)移至新基板上，并去除原先的襯底材料。作為新基板的材料往往導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能更好，而且襯底材料去除后GaN單晶材料的應(yīng)力發(fā)生變化，通常襯底轉(zhuǎn)移后制作的器件相比直接制作的性能上有很大的提升。而目前的襯底轉(zhuǎn)移過程中，往往需要采用更多的步驟才能使器件表面作為引線的電極金屬塊露出，以便接引線。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，該方法經(jīng)過二次襯底轉(zhuǎn)移后，提高了功率半導(dǎo)體器件的性能，同時(shí)可使功率半導(dǎo)體器件表面作為引線的電極金屬塊快速露出。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，用于將設(shè)置在臨時(shí)襯底上的功率半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上，所述功率半導(dǎo)體器件包括生長(zhǎng)在所述臨時(shí)襯底上的外延層以及鍍覆在所述外延層上表面的金屬電極層，該方法主要包括如下步驟:
I)在所述功率半導(dǎo)體器件的所述金屬電極層的上表面上放置電極金屬塊以作為所述功率半導(dǎo)體器件的引線；
2)在所述功率半導(dǎo)體器件的上表面灌注環(huán)氧樹脂，并使其覆蓋整個(gè)所述功率半導(dǎo)體器件及所述電極金屬塊；
3)在所述環(huán)氧樹脂的上表面涂抹一層不導(dǎo)電的聚合物，將所述過渡襯底放置在所述聚合物的上表面，并與所述聚合物相粘合；
4)通過激光剝離技術(shù)將所述功率半導(dǎo)體器件從所述臨時(shí)襯底上剝離；
5)將目標(biāo)襯底放置在經(jīng)過步驟4)處理后的所述功率半導(dǎo)體器件的所述外延層的下表面，采用共晶鍵合的方式，將所述功率半導(dǎo)體器件的所述外延層下表面與所述目標(biāo)襯底相鍵合；
6)將所述過渡襯底與所述聚合物相剝離；
7)對(duì)所述功率半導(dǎo)體器件上表面的所述環(huán)氧樹脂進(jìn)行部分切除以露出所述電極金屬塊；
其中:所述臨時(shí)襯底為藍(lán)寶石襯底，所述過渡襯底為硅襯底或碳化硅襯底；所述目標(biāo)襯底為硅襯底或金屬基片。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟2)中灌注的所述環(huán)氧樹脂的厚度為300~500um，所述厚度指所述環(huán)氧樹脂上表面至所述臨時(shí)襯底上表面的距離。
[0009]優(yōu)選地，所述電極金屬塊采用錫材料制成，所述電機(jī)金屬塊呈球形或塊狀。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電極金屬塊在水平面上的投影面積不大于所述功率半導(dǎo)體器件在水平面上的投影面積。
[0011]優(yōu)選地，所述器件的所述外延層為氮化鎵外延層。
[0012]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，通過對(duì)襯底的兩次轉(zhuǎn)移，使得器件的性能得到了提高，同時(shí)，可使功率半導(dǎo)體器件上表面的作為引線的電極金屬塊快速露出。
[0013]
【附圖說明】
[0014]附圖1是設(shè)置在臨時(shí)襯底上的功率半導(dǎo)體器件示意圖；
附圖2是電極金屬塊放置在功率半導(dǎo)體器件上表面的示意圖；
附圖3是在功率半導(dǎo)體器件上表面灌注環(huán)氧樹脂的示意圖；
附圖4是在環(huán)氧樹脂上表面涂抹聚合物的示意圖；
附圖5是將過渡襯底粘合在聚合物上表面的示意圖；
附圖6是將臨時(shí)襯底剝離的示意圖；
附圖7是將功率半導(dǎo)體器件下表面與目標(biāo)襯底鍵合的示意圖；
附圖8是去除過渡襯底的示意圖；
附圖9是露出電極金屬塊的示意圖；
其中:1、臨時(shí)襯底；2、外延層；3、金屬電極層；4、電極金屬塊；5、環(huán)氧樹脂；6、聚合物；7、過渡襯底；8、目標(biāo)襯底。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
[0017]以下關(guān)于方向的描述均以操作人員在操作過程中視線觀察到的方向定義的，視線觀察到的上方為上、下方為下。
[0018]參見圖1-9所示，一種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，將設(shè)置在臨時(shí)襯底I上的功率半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底8上，所述功率半導(dǎo)體器件包括生長(zhǎng)在所述臨時(shí)襯底I上的外延層2以及鍍覆在所述外延層2上表面的金屬電極層3，該方法主要包括如下步驟: 1)在功率半導(dǎo)體器件的金屬電極層3的上表面上放置電極金屬塊4作為功率半導(dǎo)體器件的引線；
2)在所述功率半導(dǎo)體器件的金屬電極層3的上表面灌注300~500um厚度的環(huán)氧樹脂5，這里的厚度指從環(huán)氧樹脂5上表面至臨時(shí)襯底I上表面的距離，并使環(huán)氧樹脂5覆蓋整個(gè)功率半導(dǎo)體器件及電極金屬塊4，在這里環(huán)氧樹脂起保護(hù)功率半導(dǎo)體器件的作用，一般采用型號(hào)為ABLEDOND 84-3J的環(huán)氧樹脂；
3)在環(huán)氧樹脂5的上表面涂抹一層不導(dǎo)電的聚合物6，將過渡襯底7放置在聚合物6的上表面，并與聚合物6相粘合，在這里采用的聚合物6易于與過渡襯底7相粘合；
4)通過激光剝離技術(shù)將功率半導(dǎo)體器件從臨時(shí)襯底I上剝離；
5)將目標(biāo)襯底8放置在經(jīng)過步驟4)處理后的功率半導(dǎo)體器件的外延層2的下表面，采用共晶鍵合的方式，將功率半導(dǎo)體器件的外延層2下表面與目標(biāo)襯底8相鍵合；
6)將過渡襯底7與聚合物6相剝離；
7)對(duì)功率半導(dǎo)體器件上表面的環(huán)氧樹脂5進(jìn)行部分切除以露出電極金屬塊3。
[0019]在這里，采用的臨時(shí)襯底為藍(lán)寶石襯底，過渡襯底可以是硅襯底或碳化硅襯底，目標(biāo)襯底為硅襯底或金屬基片，作為目標(biāo)襯底的材料具有一定的導(dǎo)電性，從而無需再在目標(biāo)襯底上增加引線。
[0020]在這里，電極金屬塊主要采用了錫等可塑性較強(qiáng)的金屬制成，該電極金屬塊可以制成球形或塊狀或其他形狀，且該電極金屬塊在水平面上的投影面積不大于功率半導(dǎo)體器件在水平面上的投影面積。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的一種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，通過對(duì)功率半導(dǎo)體器件襯底的二次轉(zhuǎn)移，不僅使功率半導(dǎo)體器件的性能得到了很大提高，同時(shí)使得功率半導(dǎo)體器件表面作為引線的電極金屬塊能快速露出。
[0022]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，用于將設(shè)置在臨時(shí)襯底上的功率半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上，所述功率半導(dǎo)體器件包括生長(zhǎng)在所述臨時(shí)襯底上的外延層以及鍍覆在所述外延層上表面的金屬電極層，其特征在于，該方法主要包括如下步驟: 1)在所述功率半導(dǎo)體器件的所述金屬電極層的上表面上放置電極金屬塊以作為所述功率半導(dǎo)體器件的引線； 2)在所述功率半導(dǎo)體器件的上表面灌注環(huán)氧樹脂，并使其覆蓋整個(gè)所述功率半導(dǎo)體器件及所述電極金屬塊； 3)在所述環(huán)氧樹脂的上表面涂抹一層不導(dǎo)電的聚合物，將所述過渡襯底放置在所述聚合物的上表面，并與所述聚合物相粘合； 4)通過激光剝離技術(shù)將所述功率半導(dǎo)體器件從所述臨時(shí)襯底上剝離； 5)將目標(biāo)襯底放置在經(jīng)過步驟4)處理后的所述功率半導(dǎo)體器件的所述外延層的下表面，采用共晶鍵合的方式，將所述功率半導(dǎo)體器件的所述外延層下表面與所述目標(biāo)襯底相鍵合； 6)將所述過渡襯底與所述聚合物相剝離； 7)對(duì)所述功率半導(dǎo)體器件上表面的所述環(huán)氧樹脂進(jìn)行部分切除以露出所述電極金屬塊； 其中:所述臨時(shí)襯底為藍(lán)寶石襯底，所述過渡襯底為硅襯底或碳化硅襯底；所述目標(biāo)襯底為硅襯底或金屬基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于:所述步驟2)中灌注的所述環(huán)氧樹脂的厚度為300~500um，所述厚度指所述環(huán)氧樹脂上表面至所述臨時(shí)襯底上表面的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于:所述電極金屬塊采用錫材料制成，所述電極金屬塊呈球形或塊狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于:所述電極金屬塊在水平面上的投影面積不大于所述功率半導(dǎo)體器件在水平面上的投影面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，其特征在于:所述器件的所述外延層為氮化鎵外延層。
【專利摘要】<b>本發(fā)明公開了</b><b>一</b><b>種垂直結(jié)構(gòu)功率半導(dǎo)體器件二次襯底轉(zhuǎn)移的方法，該功率半導(dǎo)體器件包括生長(zhǎng)在臨時(shí)襯底上的外延層以及鍍覆在外延層上表面的金屬電極層，該方法主要包括如下步驟：</b><b>1</b><b>）在功率半導(dǎo)體器件的金屬電極層的上表面上放置電極金屬塊；2）在器件上表面灌注環(huán)氧樹脂；3）在環(huán)氧樹脂上表面涂抹不導(dǎo)電的聚合物，將過渡襯底粘合在聚合物的上表面；4）通過激光剝離技術(shù)將臨時(shí)襯底剝離；5）采用共晶鍵合的方式將器件的下表面與目標(biāo)襯底相鍵合；6）再次將過渡襯底剝離；7）對(duì)器件上表面的環(huán)氧樹脂進(jìn)行部分切除以露出部分電極金屬塊，該方法步驟簡(jiǎn)單易行，在提高器件性能的同時(shí)，可通過較少的步驟快速的露出器件表面的電極金屬塊。</b>
【IPC分類】H01L33-00, H01L33-62, H01L33-56
【公開號(hào)】CN104576846
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410785159
【發(fā)明人】苗操, 伊迪亞·喬德瑞, 楊秀程, 朱廷剛, 艾俊, 王科
【申請(qǐng)人】江蘇能華微電子科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日