權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，包括：
在襯底上外延生長(zhǎng)外延材料層；
在所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)；
在所述外延材料層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)制備柵極、源極和漏極；
在所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層的一側(cè)刻蝕形成通孔，所述外延材料層為刻蝕停止層；
在所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層的一側(cè)形成背金層，所述背金層延伸至所述通孔內(nèi)，并通過(guò)所述導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的外延材料層與所述源極電學(xué)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)的步驟，包括：
在所述外延材料層的至少部分區(qū)域進(jìn)行離子注入，以形成第一注入?yún)^(qū)；
將所述第一注入?yún)^(qū)激活，以形成所述導(dǎo)電區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在襯底上外延生長(zhǎng)外延材料層的步驟，包括：
在所述襯底上依次沉積成核層、第一外延層、第二外延層和帽層；
在所述外延材料層的至少部分區(qū)域進(jìn)行離子注入的步驟，包括：
在至少部分區(qū)域內(nèi)的所述成核層和所述第一外延層進(jìn)行離子注入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電區(qū)位于所述通孔上方，且所述導(dǎo)電區(qū)的形狀與所述通孔的截面形狀相適配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)的步驟之后，所述制備方法還包括：
在所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)纬山^緣區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)纬山^緣區(qū)的步驟包括：
在所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)M(jìn)行離子注入，以形成所述絕緣區(qū)。
7.半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件包括：
襯底；
設(shè)置在所述襯底一側(cè)的外延材料層；
設(shè)置在所述外延材料層遠(yuǎn)離所述襯底一側(cè)的源極、漏極和柵極；
以及，設(shè)置在所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層一側(cè)的背金層；
其中，所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成有導(dǎo)電區(qū)，所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層的一側(cè)形成有通孔，所述背金層延伸至所述通孔內(nèi)，并通過(guò)所述導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的外延材料層與所述源極電學(xué)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述導(dǎo)電區(qū)位于所述通孔上方，且所述導(dǎo)電區(qū)的形狀與所述通孔的截面形狀相適配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)€設(shè)置有絕緣區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述外延材料層包括依次沉積形成的成核層、第一外延層、第二外延層和帽層，所述成核層沉積在所述襯底上，在至少部分區(qū)域內(nèi)的所述成核層和所述第一外延層形成有所述導(dǎo)電區(qū)。
說(shuō)明書(shū)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及半導(dǎo)體器件的制備方法和半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)
[0002]GaN材料具有高電子遷移率、高擊穿電場(chǎng)特性?；贕aN/AlGaN制備的高電子遷移率晶體管具有高電壓工作（50V工作電壓）、耐高溫、高頻和高效率的優(yōu)異特性。GaN HEMT器件是4G、5G通信基站、電子對(duì)抗及相控陣?yán)椎暮诵脑骷?，基于GaN HEMT器件設(shè)計(jì)的功率放大器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)背面開(kāi)孔工藝，在器件的歐姆金屬下方背面打開(kāi)，并在孔的側(cè)壁金屬化，通過(guò)背孔金屬實(shí)現(xiàn)器件源極接地。常規(guī)工藝是在正面工藝完成后，首先將SiC襯底減薄到100um，然后進(jìn)行背孔刻蝕工藝。背孔刻蝕通常分兩步進(jìn)行，首先采用Ni掩膜刻蝕SiC，SiC刻蝕完成后，采用SiC作為掩膜，刻蝕GaN。然而，這種工藝存在以下問(wèn)題：減薄后Wafer（晶圓）非常薄，應(yīng)力導(dǎo)致Wafer翹起，邊緣和中心刻蝕速度不一致，往往出現(xiàn)Wafer中心GaN與邊緣GaN不能同時(shí)完成刻蝕。為了保證Wafer邊緣和中心GaN完全去除，需要過(guò)刻蝕。由于刻蝕的Trench（溝槽）效應(yīng)，往往背孔的邊緣刻蝕速度大于孔中心。當(dāng)孔邊緣GaN完成刻蝕后，孔中心GaN仍未完全去除。此外，GaN完成蝕刻無(wú)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)明確判斷依據(jù)。背孔尺寸通常為30um*70um，深度100um，無(wú)法顯微鏡確定GaN完全刻蝕完畢。以上技術(shù)問(wèn)題都會(huì)采用過(guò)刻蝕工藝，才能實(shí)現(xiàn)不同Wafer區(qū)域、孔內(nèi)不同區(qū)域GaN完全去除。而過(guò)刻蝕可能帶來(lái)的結(jié)果是背孔塌陷和背孔金屬分層，影響器件良品率和器件性能。
發(fā)明內(nèi)容
[0004]本發(fā)明的目的包括，例如，提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法和半導(dǎo)體器件，其能夠避免薄緩沖層GaN HEMT器件背孔過(guò)刻蝕問(wèn)題，從而避免了背孔塌陷和背孔金屬分層的問(wèn)題，極大地提升了器件良品率和器件性能。
[0005]本發(fā)明的實(shí)施例可以這樣實(shí)現(xiàn)：
第一方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括：
在襯底上外延生長(zhǎng)外延材料層；
在所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)；
在所述外延材料層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)制備柵極、源極和漏極；
在所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層的一側(cè)刻蝕形成通孔，所述外延材料層為刻蝕停止層；
在所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層的一側(cè)形成背金層，所述背金層延伸至所述通孔內(nèi)，并通過(guò)所述導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的外延材料層與所述源極電學(xué)連接。
[0006]在可選的實(shí)施方式中，在所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)的步驟，包括：
在所述外延材料層的至少部分區(qū)域進(jìn)行離子注入，以形成第一注入?yún)^(qū)；
將所述第一注入?yún)^(qū)激活，以形成所述導(dǎo)電區(qū)。
[0007]在可選的實(shí)施方式中，在襯底上外延生長(zhǎng)外延材料層的步驟，包括：
在所述襯底上依次沉積成核層、第一外延層、第二外延層和帽層。
[0008]在可選的實(shí)施方式中，在所述外延材料層的至少部分區(qū)域進(jìn)行離子注入的步驟，包括：
在至少部分區(qū)域內(nèi)的所述成核層和所述第一外延層進(jìn)行離子注入。
[0009]在可選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電區(qū)位于所述通孔上方，且所述導(dǎo)電區(qū)的形狀與所述通孔的截面形狀相適配。
[0010]在可選的實(shí)施方式中，在所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)的步驟之后，所述制備方法還包括：
在可選的實(shí)施方式中，在所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)纬山^緣區(qū)。在所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)纬山^緣區(qū)的步驟包括：
在所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)M(jìn)行離子注入，以形成所述絕緣區(qū)。
[0011]在可選的實(shí)施方式中，將所述第一注入?yún)^(qū)激活的步驟，包括：
對(duì)所述外延材料層進(jìn)行高溫退火處理，以將所述第一注入?yún)^(qū)激活。
[0012]第二方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件，其采用如前述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制備方法制備形成，所述半導(dǎo)體器件包括：
襯底；
設(shè)置在所述襯底一側(cè)的外延材料層；
設(shè)置在所述外延材料層遠(yuǎn)離所述襯底一側(cè)的源極、漏極和柵極；
以及，設(shè)置在所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層一側(cè)的背金層；
其中，所述外延材料層的至少部分區(qū)域形成有導(dǎo)電區(qū)，所述襯底遠(yuǎn)離所述外延材料層的一側(cè)形成有通孔，所述背金層延伸至所述通孔內(nèi)，并通過(guò)所述導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的外延材料層與所述源極電學(xué)連接。
[0013]在可選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電區(qū)位于所述通孔上方，且所述導(dǎo)電區(qū)的形狀與所述通孔的截面形狀相適配。
[0014]在可選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電區(qū)周?chē)€設(shè)置有絕緣區(qū)。
[0015]在可選的實(shí)施方式中，所述外延材料層包括依次沉積形成的成核層、第一外延層、第二外延層和帽層，所述成核層沉積在所述襯底上，在至少部分區(qū)域內(nèi)的所述成核層和所述第一外延層形成有所述導(dǎo)電區(qū)。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括，例如：
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法和半導(dǎo)體器件，通過(guò)在外延材料層內(nèi)形成導(dǎo)電區(qū)，使得導(dǎo)電區(qū)對(duì)應(yīng)的外延材料層具備導(dǎo)電特性，然后完成半導(dǎo)體器件正面工藝，最后完成背面工藝，在襯底上刻蝕形成通孔，并形成背金層。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)使部分外延材料層具備導(dǎo)電特性，使得在形成源極通孔時(shí)無(wú)需刻蝕外延材料層，并且外延材料層作為刻蝕停止層，在刻蝕完成后不存在金屬電極過(guò)刻蝕的問(wèn)題，避免了過(guò)刻蝕工藝可能帶來(lái)的背孔塌陷和背孔金屬分層等技術(shù)問(wèn)題，保證了器件良品率和器件性能。
附圖說(shuō)明
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的步驟框圖；
圖2至圖8為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的工藝流程圖；
圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的步驟框圖；
圖11和圖12為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的工藝流程圖；
圖13為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的步驟框圖；
圖15為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件制備方法的工藝流程圖；
圖16為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖標(biāo)：100-半導(dǎo)體器件；110-襯底；120-外延材料層；121-成核層；122-第一外延層；123-第二外延層；124-帽層；125-鈍化層；130-導(dǎo)電區(qū)；140-源極；150-漏極；160-柵極；170-通孔；180-背金層；190-絕緣區(qū)。
具體實(shí)施方式
[0020]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。
[0021]因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類(lèi)似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0024]此外，若出現(xiàn)術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0025]正如背景技術(shù)中所公開(kāi)的，現(xiàn)有GaN高電子遷移率晶體管屬于平面結(jié)構(gòu)，器件的源極、漏極和柵極均位于器件正面。在工業(yè)界，GaN高電子遷移率晶體管源極接地經(jīng)歷兩個(gè)階段發(fā)展過(guò)程。第一階段，通過(guò)封裝接地。器件正面源極通過(guò)封裝鍵合線，實(shí)現(xiàn)源極接地。這種工藝存在一定問(wèn)題，源極接地鍵合線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，該技術(shù)存在問(wèn)題是接地電感大，導(dǎo)致器件的工作頻率受限。主要表現(xiàn)在器件高頻下的增益及效率下降，導(dǎo)致這種器件只能應(yīng)用于C波段以下。
[0026]第二階段，通過(guò)背面工藝，在器件的歐姆金屬下方，襯底一次背面打孔，并在孔的側(cè)壁金屬化，通過(guò)背孔金屬實(shí)現(xiàn)GaN器件源極接地。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：有效降低了源極接地電感，提高器件的頻率特性，從而提升了GaN HEMT器件高頻下的增益和效率。同時(shí)該方案也存在若干問(wèn)題，正面工藝完成后，首先將SiC襯底減薄到100um，然后進(jìn)行背孔工藝。背孔刻蝕通常分兩步進(jìn)行，首先采用Ni掩膜刻蝕SiC。SiC刻蝕完成后，采用SiC作為掩膜，刻蝕GaN。該工藝過(guò)程存在以下問(wèn)題：
1、減薄后Wafer（晶圓）非常薄，應(yīng)力導(dǎo)致Wafer邊緣和中心刻蝕速度不一致，往往出現(xiàn)Wafer中心GaN已刻蝕完成，而邊緣GaN未完成刻蝕。為了保證Wafer邊緣和中心GaN完全去除，需要過(guò)刻蝕。
[0027]2、由于刻蝕的Trench（溝槽）效應(yīng)，往往背孔的邊緣刻蝕速度大于孔中心。當(dāng)孔邊緣GaN完成刻蝕后，孔中心GaN仍未完全去除。
[0028]3、工藝結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確判斷依據(jù)。背孔尺寸通常較小，如為30um*70um，深度100um，無(wú)法顯微鏡確定GaN完全刻蝕完畢。
[0029]以上三個(gè)技術(shù)問(wèn)題都會(huì)采用過(guò)刻蝕工藝，才能實(shí)現(xiàn)不同Wafer區(qū)域、孔不同區(qū)域GaN完全去除。而過(guò)刻蝕帶來(lái)的結(jié)果是背孔塌陷和背孔金屬分層。
[0030]進(jìn)一步地，現(xiàn)有技術(shù)中，為了降低外延GaN材料的漏電流，GaN外延材料緩沖通常摻雜。故意摻雜，即在緩沖層內(nèi)摻入一定濃度的Fe離子，實(shí)現(xiàn)高阻。從而抑制GaN緩沖層漏電流，降低器件的漏電損壞，提高器件可靠性。但是由于鐵離子的摻入，引入大量的深能級(jí)缺陷，而大量深能級(jí)缺陷，導(dǎo)致器件在大功率RF信號(hào)沖擊后，熱電子被深能級(jí)缺陷捕獲，形成Trapping效應(yīng)，導(dǎo)致靜態(tài)電流下降，即Idq drift。與Trapping對(duì)應(yīng)的是深能級(jí)缺陷電子的釋放過(guò)程，受限于缺陷能量大小和時(shí)間常數(shù)，不易實(shí)現(xiàn)。該效應(yīng)是GaN在通信基站應(yīng)用最大的難題。最有效的解決方法是采用不摻雜的薄緩沖層GaN材料實(shí)現(xiàn)器件制備。而薄緩沖層GaN材料在背孔制備時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加劇現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步導(dǎo)致“過(guò)刻蝕帶來(lái)的結(jié)果是背孔塌陷和背孔金屬分層”。
[0031]為了解決過(guò)刻蝕帶來(lái)的結(jié)果是背孔塌陷和背孔金屬分層等問(wèn)題，本發(fā)明提供另一種新型的半導(dǎo)體器件的制備方法和半導(dǎo)體器件，正如需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。
[0032]第一實(shí)施例
參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件100的制備方法，用于制備半導(dǎo)體器件100，該方法在刻蝕完成后不存在過(guò)刻蝕的問(wèn)題，避免了過(guò)刻蝕工藝可能帶來(lái)的背孔塌陷和背孔金屬分層等技術(shù)問(wèn)題，保證了器件良品率和器件性能。
[0033]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件100的制備方法，包括以下步驟：
S1：在襯底110上外延生長(zhǎng)外延材料層120。
[0034]結(jié)合參見(jiàn)圖2，具體地，在襯底110上可以通過(guò)MOCVD（化學(xué)氣相沉積）依次沉積成核層121、第一外延層122、第二外延層123和帽層124，其中襯底110可以是SiC、Si、藍(lán)寶石等，優(yōu)選為SiC，成核層121可以是AlN，第一外延層122可以是GaN，第二外延層123可以是AlGaN，帽層124可以是GaN或SiN，外延材料層120的生長(zhǎng)工藝與常規(guī)的半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)工藝一致，在此不再詳細(xì)介紹。
[0035]在本實(shí)施例中，外延材料層120上具有間隔分布的源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源歐姆區(qū)用于設(shè)置源極140金屬，漏歐姆區(qū)用于設(shè)置漏極150金屬，柵極160金屬則設(shè)置在源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)之間，并且在器件制備完成后，至少位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)之間區(qū)域的第一外延層122和第二外延層123的界面處形成有二維電子氣，以實(shí)現(xiàn)器件的正常功能。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)僅僅是區(qū)域劃分，其分別指的是外延材料層120在后續(xù)制程中用于形成源歐姆和漏歐姆的區(qū)域，并不具有實(shí)體特征。
[0036]在本實(shí)施例中，在形成外延材料層120后，還可以在外延材料層120遠(yuǎn)離襯底110的一側(cè)形成鈍化層125。結(jié)合參見(jiàn)圖3，具體地，GaN/AlGaN的二維電子氣來(lái)源于GaN自發(fā)極化及壓電極化。由于二維電子氣導(dǎo)電溝道離材料表面非常近，材料表面懸掛鍵，會(huì)吸附電子，從而導(dǎo)致導(dǎo)電溝道中的二維電子氣濃度下降。此處可以采用LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積）工藝，在外延材料層120的表面生長(zhǎng)SiN，SiN與材料表面懸掛鍵成鍵，實(shí)現(xiàn)表面鈍化，解決GaN器件的電流崩塌。
[0037]S2：在所述外延材料層120的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0038]結(jié)合參見(jiàn)圖4和圖5，具體而言，可利用離子注入技術(shù)，在外延材料層120的至少部分區(qū)域進(jìn)行離子注入，以形成第一注入?yún)^(qū)，之后，將第一注入?yún)^(qū)激活，以形成導(dǎo)電區(qū)130。其中，導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120具備導(dǎo)電特性，第一注入?yún)^(qū)與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)。在本實(shí)施例中，可以對(duì)外延材料層120上的源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)注入Si離子，調(diào)整Si的濃度以及電場(chǎng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)薄緩沖層GaN材料的全注入，并形成導(dǎo)電區(qū)130。當(dāng)然，也可以只對(duì)外延材料層120上的源歐姆區(qū)的局部區(qū)域進(jìn)行離子注入，以形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0039]需要說(shuō)明的是，此處離子注入時(shí)通過(guò)控制注入深度，能夠使得外延材料層120內(nèi)預(yù)定區(qū)域的AlN層和GaN層注入Si離子，具體可以參考圖示。
[0040]在完成離子注入之后，需要將第一注入?yún)^(qū)激活，形成導(dǎo)電區(qū)130。在本實(shí)施例中，對(duì)外延材料層120進(jìn)行高溫退火處理，以將第一注入?yún)^(qū)激活，形成導(dǎo)電區(qū)130。以外延材料層120注入的離子為Si離子為例，Si高溫退火后，將第一注入?yún)^(qū)激活，從而形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0041]在這里需要指出的是，對(duì)外延材料層120的至少部分區(qū)域進(jìn)行離子注入和激活的目的在于，使形成的導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120具備導(dǎo)電特性，因此，本實(shí)施例對(duì)外延材料層120注入的離子類(lèi)型不作具體限定。
[0042]在這里還需要指出的是，導(dǎo)電區(qū)130的形成也可以采用離子注入以外的方式，例如，離子擴(kuò)散，本實(shí)施例對(duì)導(dǎo)電區(qū)130的具體形成工藝不做具體限定。
[0043]S3：在外延材料層120遠(yuǎn)離襯底110的一側(cè)完成GaN器件正面工藝：制備源極140、漏極150和柵極160。
[0044]結(jié)合參見(jiàn)圖6和圖7，具體而言，在外延材料層120遠(yuǎn)離襯底110的一側(cè)制備柵極160、源極140和漏極150。在完成高溫退火工藝后，完成正面工藝，在外延材料層120和鈍化層125上制備柵極160金屬、源極140金屬和漏極150金屬，其中，正面工藝與常規(guī)工藝一致，在此不再贅述。并且，源極140和漏極150分別位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源極140與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)。
[0045]S4：在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)刻蝕形成通孔170。
[0046]結(jié)合參見(jiàn)圖8，具體而言，在完成正面工藝后，在襯底110背面完成開(kāi)孔工藝，可以利用Ni掩膜實(shí)現(xiàn)襯底110刻蝕，其中通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，并與源極140金屬對(duì)應(yīng)，通孔170貫通至外延材料層120，且外延材料層120為刻蝕停止層，即導(dǎo)電區(qū)130的AlN和GaN層為刻蝕停止層，由于GaN與SiC刻蝕比非常大，SiC刻蝕完成后，不存在GaN過(guò)刻蝕問(wèn)題。直接規(guī)避了當(dāng)前背孔工藝存在的問(wèn)題。
[0047]S5：在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成背金層180。
[0048]結(jié)合參見(jiàn)圖9，具體地，在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成背金層180，背金層180延伸至通孔170內(nèi)，并與外延材料層120的導(dǎo)電區(qū)130電接觸。在刻蝕完成后，需要實(shí)現(xiàn)背孔金屬化，沉積形成背金層180，且背金層180延伸至通孔170內(nèi)，并與外延材料層120電接觸，以使背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。
[0049]請(qǐng)結(jié)合參見(jiàn)圖2至圖9，本實(shí)施例還提供了一種半導(dǎo)體器件100，其可以采用前述的制備方法制備而成，該半導(dǎo)體器件100包括襯底110、外延材料層120、源極140、漏極150、柵極160以及背金層180，外延材料層120設(shè)置在襯底110一側(cè)，且外延材料層120上具有間隔分布的源姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源極140和漏極150分別位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，其中，外延材料層120的部分區(qū)域形成有導(dǎo)電區(qū)130，導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120具備導(dǎo)電特性，源極140與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)；襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成有通孔170，通孔170貫通至外延材料層120，背金層延伸至通孔170內(nèi)，并與外延材料層120電接觸，通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，以使背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。
[0050]在本實(shí)施例中，外延材料層120包括成核層121、第一外延層122、第二外延層123和帽層124，成核層121沉積在襯底110上，第一外延層122沉積在成核層121上，第二外延層123沉積在第一外延層122上，帽層124沉積在第二外延層123上，其中，至少位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)之間區(qū)域的第一外延層122和第二外延層123的界面處形成有二維電子氣。
[0051]在本實(shí)施例中，外延材料層120上還設(shè)置有鈍化層125，具體地，鈍化層125沉積形成在帽層124上。
[0052]綜上所述，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件100的制備方法和半導(dǎo)體器件100，通過(guò)在外延材料層的至少部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)130，然后完成正面工藝，最后在襯底110上刻蝕形成通孔170，并形成背金層180，且刻蝕時(shí)外延材料層120作為刻蝕停止層，并且背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。本實(shí)施例通過(guò)使部分外延材料層120具備導(dǎo)電特性，使得在形成通孔170時(shí)無(wú)需貫穿外延材料層120，并且外延材料層120作為刻蝕停止層，在刻蝕完成后不存在過(guò)刻蝕的問(wèn)題，避免了過(guò)刻蝕工藝可能帶來(lái)的背孔塌陷和背孔金屬分層等技術(shù)問(wèn)題，保證了器件良品率和器件性能。
[0053]第二實(shí)施例
參見(jiàn)圖10，本實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件100的制備方法，其基本步驟和工藝及產(chǎn)生的技術(shù)效果和第一實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，本實(shí)施例部分未提及之處，可參考第一實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。
[0054]本實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件100的制備方法，包括以下步驟：
S1：在襯底110上外延生長(zhǎng)外延材料層120。
[0055]具體地，在襯底110上可以通過(guò)MOCVD（化學(xué)氣相沉積）依次沉積成核層121、第一外延層122、第二外延層123和帽層124。在形成外延材料層120后，還可以在外延材料層120的表面生長(zhǎng)鈍化層125，鈍化層125可以采用SiN，SiN與材料表面懸掛鍵成鍵，實(shí)現(xiàn)表面鈍化，解決GaN器件的電流崩塌。
[0056]S2：在外延材料層120的部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0057]具體而言，可以在外延材料層120的部分區(qū)域進(jìn)行離子注入，以形成第一注入?yún)^(qū)。結(jié)合參見(jiàn)圖11和圖12，可以在源歐姆區(qū)的部分區(qū)域進(jìn)行Si離子注入，即在后續(xù)刻蝕開(kāi)孔的位置上方形成第一注入?yún)^(qū)，該第一注入?yún)^(qū)與后續(xù)的導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，使得器件成型后，導(dǎo)電區(qū)130位于通孔170上方，且導(dǎo)電區(qū)130的形狀與通孔170的截面形狀相適配。
[0058]需要說(shuō)明的是，此處采用局部注入方式，從而能夠保留原源歐姆區(qū)的大部分功能，從而與傳統(tǒng)GaN HEMT器件工藝相結(jié)合。
[0059]在完成離子注入之后，需要將第一注入?yún)^(qū)激活，形成導(dǎo)電區(qū)130。在本實(shí)施例中，對(duì)外延材料層120進(jìn)行高溫退火處理，以將第一注入?yún)^(qū)激活，形成導(dǎo)電區(qū)130。以外延材料層120注入的離子為Si離子為例，Si高溫退火后，將第一注入?yún)^(qū)激活，從而形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0060]S3：在外延材料層120遠(yuǎn)離襯底110的一側(cè)完成正面工藝：制備源極140、漏極150和柵極160。
[0061]具體而言，源極140和漏極150分別位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源極140與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)。
[0062]S4：在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)刻蝕形成通孔170。
[0063]具體而言，在完成正面工藝后，在襯底110背面完成開(kāi)孔工藝，可以利用Ni掩膜實(shí)現(xiàn)襯底110刻蝕，其中通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，并與源極140金屬對(duì)應(yīng)，通孔170貫通至外延材料層120，且外延材料層120為刻蝕停止層。
[0064]S5：在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成背金層180。
[0065]具體地，結(jié)合參見(jiàn)圖13，在刻蝕完成后，需要實(shí)現(xiàn)背孔金屬化，沉積形成背金層180。
[0066]本實(shí)施例還提供了一種半導(dǎo)體器件100，其采用了前述的制備方法制備而成，且基本結(jié)構(gòu)和原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和第一實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，本實(shí)施例部分未提及之處，可參考第一實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。
[0067]結(jié)合參見(jiàn)圖13，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件100包括襯底110、外延材料層120、源極140、漏極150、柵極160以及背金層180，外延材料層120設(shè)置在襯底110一側(cè)，且外延材料層120上具有間隔分布的源姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源極140和漏極150分別位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，其中，源歐姆區(qū)的部分區(qū)域形成有導(dǎo)電區(qū)130，源極140與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)；襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成有通孔170，通孔170貫通至外延材料層120，背金層延伸至通孔170內(nèi)，并與外延材料層120電接觸，通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，以使背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。
[0068]在本實(shí)施例中，導(dǎo)電區(qū)130位于源歐姆區(qū)的局部區(qū)域，并位于通孔170上方，且導(dǎo)電區(qū)130的形狀與通孔170的截面形狀相適配，與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120內(nèi)注入有Si離子，并通過(guò)高溫退火后使得與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120具備導(dǎo)電特性。
[0069]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件100的制備方法和半導(dǎo)體器件100，通過(guò)在源歐姆區(qū)的部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行離子注入，以形成第一注入?yún)^(qū)，從而能夠保留源歐姆區(qū)的功能，同時(shí)將第一注入?yún)^(qū)激活，形成導(dǎo)電區(qū)130，然后完成正面工藝，最后在襯底110上刻蝕形成通孔170，并形成背金層180，且刻蝕時(shí)外延材料層120作為刻蝕停止層，并且，通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，以使背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。本實(shí)施例通過(guò)離子注入使得部分外延材料層120具備導(dǎo)電特性，使得在形成通孔170時(shí)無(wú)需貫穿外延材料層120，并且外延材料層120作為刻蝕停止層，在刻蝕完成后不存在過(guò)刻蝕的問(wèn)題，避免了過(guò)刻蝕工藝可能帶來(lái)的背孔塌陷和背孔金屬分層等技術(shù)問(wèn)題，保證了器件良品率和器件性能。
[0070]第三實(shí)施例
參見(jiàn)圖14，本實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件100的制備方法，其基本步驟和工藝及產(chǎn)生的技術(shù)效果和第二實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，本實(shí)施例部分未提及之處，可參考第二實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。
[0071]本實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件100的制備方法，包括以下步驟：
S1：在襯底110上外延生長(zhǎng)外延材料層120。
[0072]S2：在所述外延材料層120的部分區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0073]具體而言，可以在外延材料層120的部分區(qū)域通過(guò)Si離子注入形成第一注入?yún)^(qū)，然后通過(guò)高溫退火后對(duì)第一注入?yún)^(qū)進(jìn)行激活，以形成導(dǎo)電區(qū)130。
[0074]其中，步驟S1-步驟S2與第二實(shí)施例相同，具體可以參考第二實(shí)施例。
[0075]S3：在導(dǎo)電區(qū)130周?chē)纬山^緣區(qū)190。
[0076]具體地，結(jié)合參見(jiàn)圖15，在完成Si離子注入后，可利用離子注入工藝，在源歐姆區(qū)內(nèi)第一注入?yún)^(qū)周?chē)M(jìn)行離子注入，從而形成了絕緣區(qū)190，該絕緣區(qū)190對(duì)應(yīng)的外延材料層120具有絕緣特性。其中，第一注入?yún)^(qū)周?chē)⑷氲碾x子可以為N離子，N離子的注入深度可以與Si離子一致，絕緣區(qū)190環(huán)繞第一注入?yún)^(qū)設(shè)置。在這里需要指出的是，對(duì)第一注入?yún)^(qū)周?chē)M(jìn)行離子注入的目的在于使形成的絕緣區(qū)190對(duì)應(yīng)的外延材料層120具有絕緣特性，因此，本實(shí)施例對(duì)第一注入?yún)^(qū)周?chē)⑷氲碾x子類(lèi)型不作具體限定。
[0077]在這里還需要指出的是，絕緣區(qū)190的形成方式也可以采用離子注入以外的方式，本實(shí)施例對(duì)絕緣區(qū)190的形成方式不做具體限定。
[0078]需要說(shuō)明的是，在完成Si離子注入后，即可通過(guò)高溫退火處理將第一注入?yún)^(qū)激活，以形成導(dǎo)電區(qū)130。此處高溫退火處理可以在N離子注入的步驟之前，也可以在N離子注入的步驟之后，可以根據(jù)工藝需求進(jìn)行設(shè)定，對(duì)于高溫退火的工序并不作具體限定。
[0079]S4：在外延材料層120遠(yuǎn)離襯底110的一側(cè)完成正面工藝：制備源極140、漏極150和柵極160。
[0080]其中，源極140和漏極150分別位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源極140與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)。
[0081]S5：在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)刻蝕形成通孔170。
[0082]具體而言，在完成正面工藝后，在襯底110背面完成開(kāi)孔工藝，利用Ni掩膜實(shí)現(xiàn)襯底110刻蝕，其中通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，并與源極140金屬對(duì)應(yīng)，通孔170貫通至外延材料層120，且外延材料層120為刻蝕停止層。
[0083]S6：在襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成背金層180。
[0084]具體地，結(jié)合參見(jiàn)圖16，在刻蝕完成后，需要實(shí)現(xiàn)背孔金屬化，沉積形成背金層180。
[0085]需要說(shuō)明的是，由于導(dǎo)電區(qū)130周?chē)纬捎薪^緣區(qū)190，且絕緣區(qū)190對(duì)應(yīng)的外延材料層120具有絕緣特性，使得絕緣區(qū)190內(nèi)的二維電子氣得以被破壞掉，從而減小了外延材料層120產(chǎn)生的柵極漏電Igs和漏源漏電Ids。
[0086]本實(shí)施例還提供了一種半導(dǎo)體器件100，其基本結(jié)構(gòu)和原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和第二實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，本實(shí)施例部分未提及之處，可參考第二實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。
[0087]結(jié)合參見(jiàn)圖16，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件100包括襯底110、外延材料層120、源極140、漏極150、柵極160以及背金層180，外延材料層120設(shè)置在襯底110一側(cè)，且外延材料層120上具有間隔分布的源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，源極140和漏極150分別位于源歐姆區(qū)和漏歐姆區(qū)，其中，源歐姆區(qū)的部分區(qū)域通過(guò)離子注入形成有導(dǎo)電區(qū)130，導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120具備導(dǎo)電特性，源極140與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)；襯底110遠(yuǎn)離外延材料層120的一側(cè)形成有通孔170，通孔170貫通至外延材料層120，背金層延伸至通孔170內(nèi)，并與外延材料層120電接觸，通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，以使背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。導(dǎo)電區(qū)130位于源歐姆區(qū)的局部區(qū)域，并位于通孔170上方，且導(dǎo)電區(qū)130的形狀與通孔170的截面形狀相適配，與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120內(nèi)注入有Si離子，以使與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)的外延材料層120具備導(dǎo)電特性。
[0088]在本實(shí)施例中，導(dǎo)電區(qū)130周?chē)€設(shè)置有絕緣區(qū)190，絕緣區(qū)190環(huán)繞導(dǎo)電區(qū)130設(shè)置，絕緣區(qū)190對(duì)應(yīng)的外延材料層具有絕緣特性。
[0089]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件100的制備方法和半導(dǎo)體器件100，通過(guò)在源歐姆區(qū)的部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行離子注入，以形成第一注入?yún)^(qū)，從而能夠保留源歐姆區(qū)的功能，同時(shí)將第一注入?yún)^(qū)激活，形成的導(dǎo)電區(qū)130，然后完成正面工藝，最后在襯底110上刻蝕形成通孔170，并形成背金層180，且刻蝕時(shí)外延材料層120作為刻蝕停止層，并且，通孔170與導(dǎo)電區(qū)130對(duì)應(yīng)，以使背金層180通過(guò)導(dǎo)電區(qū)130內(nèi)的外延材料層120與源極140電學(xué)連接。本實(shí)施例通過(guò)離子注入使得部分外延材料層120具備導(dǎo)電特性，使得在形成通孔170時(shí)無(wú)需貫穿外延材料層120，并且外延材料層120作為刻蝕停止層，在刻蝕完成后不存在過(guò)刻蝕的問(wèn)題，避免了過(guò)刻蝕工藝可能帶來(lái)的背孔塌陷和背孔金屬分層等技術(shù)問(wèn)題，保證了器件良品率和器件性能。此外，通過(guò)設(shè)置絕緣區(qū)190，并注入N離子，使得導(dǎo)電區(qū)130周?chē)亩S電子氣被破壞掉，減小了漏電現(xiàn)象，提升了器件性能。
[0090]以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
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