本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高電子遷移率晶體管背孔刻蝕的終點(diǎn)監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

GaN基高電子遷移率晶體管（HEMT）以其特有的高電子遷移率、高二維電子氣面密度、高擊穿電場(chǎng)成為下一代射頻/微波功率放大器的首選技術(shù)。

GaN HMET工藝分為正面工藝與背面工藝，其中背面工藝主要完成晶圓減薄以及背孔互連的工作。其中，背孔工藝尤為重要，是正面器件與背面金屬接地面的互連途徑，背孔工藝的好壞，直接決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低。

目前GaN HEMT背孔加工技術(shù)主要由SiC刻蝕、GaN/AlGaN刻蝕等步驟所構(gòu)成，核心難點(diǎn)在于刻蝕孔的形貌的控制以及刻蝕工藝終點(diǎn)選擇。針對(duì)刻蝕工藝終點(diǎn)的選擇，常用的方法包括終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及工藝時(shí)間控制。其中，工藝時(shí)間控制要求工藝批次間穩(wěn)定性極高，一旦出現(xiàn)工藝參數(shù)的變化，將無(wú)法及時(shí)做出應(yīng)對(duì)，因此存在較為明顯的弊端；而終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程，一旦刻蝕到達(dá)終點(diǎn)會(huì)在實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)上予以反映，有助于工藝過(guò)程的控制。

終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有以下兩個(gè)類別：激光干涉法和特征光譜分析法。激光干涉法光斑內(nèi)檢測(cè)精準(zhǔn)，不受最小暴露面積的影響，光斑必須在被檢測(cè)的區(qū)域激光照射區(qū)域溫度會(huì)很快升高，造成刻蝕速率的變化，如果被刻蝕表面粗糙不平，還會(huì)使檢測(cè)信號(hào)變?nèi)醵茸兊汀Ｌ卣鞴庾V分析法為被動(dòng)探測(cè)型檢測(cè)裝置，不影響刻蝕過(guò)程，能夠探測(cè)到細(xì)微變化，可以進(jìn)行非常靈敏的檢測(cè)，但精度受最小暴露面積的影響，終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，檢測(cè)光波的強(qiáng)度與刻蝕速率成正比，當(dāng)刻蝕速率慢時(shí)，檢測(cè)困難。由于背孔直徑僅為數(shù)十個(gè)微米，而一般激光光斑直徑均大于100微米，所以GaN HEMT背孔刻蝕工藝，選用特征光譜法更為可行。然而特征光譜法存在以下缺點(diǎn)：背孔暴露面積占比較小，造成終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)較弱，難以甄別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高電子遷移率晶體管背孔刻蝕的終點(diǎn)監(jiān)控方法，該方法可以很好地解決以上問(wèn)題。

為達(dá)到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種高電子遷移率晶體管背孔刻蝕的終點(diǎn)監(jiān)控方法，在器件正面工藝的布線層交替生長(zhǎng)兩種金屬形成周期性金屬層，周期性金屬層位于待刻蝕背面通孔的位置上方；該終點(diǎn)監(jiān)控方法包括以下步驟：

S1、獲取實(shí)時(shí)刻蝕光譜信號(hào)，并對(duì)光譜信號(hào)進(jìn)行分析；

S2、判斷是否出現(xiàn)周期性光譜信號(hào)；

S3、如果是，過(guò)刻30s后停止刻蝕；

S4、如果否，重復(fù)執(zhí)行步驟S1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）通過(guò)正面布線周期性金屬層（亦為背孔刻蝕阻擋層）的周期性疊層設(shè)計(jì)來(lái)提高終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)終點(diǎn)信號(hào)的辨識(shí)度和靈敏度，提高終點(diǎn)決策的準(zhǔn)確性和有效性，特別適合用于暴露面積比例并不算高的碳化硅基氮化鎵高電子遷移率晶體管背孔刻蝕，可明顯改善背孔刻蝕時(shí)的工藝可靠度，具備較高的實(shí)用價(jià)值；

（2）本方法僅調(diào)整布線金屬結(jié)構(gòu)，具備良好的可植入性，無(wú)需增加額外的工藝步驟。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或相似的部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的流程示意圖。

圖2-圖8為本發(fā)明背孔刻蝕的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。

本實(shí)施例以一種碳化硅基氮化鎵高電子遷移率晶體管為例，其背孔刻蝕和終點(diǎn)監(jiān)控的完整流程如下：

A、在器件正面工藝的布線層交替生長(zhǎng)兩種金屬形成周期性金屬層3，周期性金屬層3位于待刻蝕背面通孔的位置上方，如圖2所示；交替生長(zhǎng)的金屬為鉑和金，或者為鎳和金，即構(gòu)成Pt/Au/Pt/Au/Pt/Au或Ni/Au/Ni/Au/Ni/Au的周期性結(jié)構(gòu)，典型厚度為500/2000/500/2000/500/4500?，總厚度約為1μm。根據(jù)終點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)抓取信號(hào)的強(qiáng)度，可以對(duì)周期性金屬層3的周期數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但至少具有2個(gè)周期；對(duì)于SiC基GaN HEMT而言，通常都會(huì)有一步專門的工藝用于完成器件的金屬布線、互連，同時(shí)該層金屬也是背面工藝中背孔刻蝕的阻擋層，當(dāng)背孔刻蝕至該層即應(yīng)停止；

B、通過(guò)鍵合材料將該晶體管反扣鍵合至藍(lán)寶石載托上，此時(shí)正面圖形被保護(hù)，如圖3所示；

C、減薄SiC層1背面，減薄至70~120μm；SiC層1背面濺射起鍍層，材料為Ti和Au，其中Ti的厚度為200~500 ?，Au的厚度為1000~2000 ?；隨后通過(guò)電鍍的方式制作Ni，其厚度為5~10μm，如圖4所示；

D、背孔圖形光刻、顯影，如圖5所示；

E、采用濃硫酸、雙氧水混合溶液腐蝕金屬Ni，腐蝕速率0.5~1μm/min；采用Au專用腐蝕液腐蝕Au；采用10% HF溶液腐蝕Ti，如圖6所示；

F、去除光刻膠，以Ni為硬掩膜，使用ICP-RIE設(shè)備刻蝕SiC層1，刻蝕氣體為F基氣體，典型選項(xiàng)為SF₆+O₂，速率0.5~1.0μm/min，如圖7所示；

G、采用濃硫酸、雙氧水混合溶液腐蝕金屬Ni以完全去除金屬Ni，腐蝕速率0.5~1μm/min；采用Au專用腐蝕液腐蝕Au以完全去除金屬Au；采用1%~10% HF溶液腐蝕Ti以完全去除金屬Ti；

H、以SiC為掩膜，使用ICP-RIE設(shè)備，采用Cl₂和BCl₃刻蝕GaN/AlGaN層2，刻蝕速率0.1~0.2μm/min。當(dāng)完全刻蝕透該層后，氣體會(huì)開(kāi)始蝕刻周期性金屬層3；一旦蝕刻至周期性金屬層3，通過(guò)對(duì)周期性金屬層3中特定金屬元素的光譜進(jìn)行采集和分析，其光譜信號(hào)會(huì)呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)和減弱的交替變化，表現(xiàn)出明顯的周期性；判定是否到達(dá)刻蝕終點(diǎn)的具體步驟如下：

終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)刻蝕光譜信號(hào)，并對(duì)采集到的光譜信號(hào)進(jìn)行分析；

當(dāng)出現(xiàn)周期性光譜信號(hào)時(shí)，說(shuō)明到達(dá)刻蝕終點(diǎn)，過(guò)刻30s后停止刻蝕；

當(dāng)沒(méi)有出現(xiàn)周期性光譜信號(hào)時(shí)，終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)繼續(xù)采集實(shí)時(shí)刻蝕光譜信號(hào)并分析。

最后形成如圖8所示的器件結(jié)構(gòu)。

上述ICP-RIE設(shè)備應(yīng)配備采用特征光譜分析法的終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可探測(cè)暴露面積比<5%，且應(yīng)具備寬譜分析能力，可解析Ni、Pt、Au等元素。

以上所述實(shí)施例僅表示本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以所述權(quán)利要求為準(zhǔn)。