[发明专利]化合物半导体微波大功率器件中的空气桥制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及化合物半导体微波大功率器件制作工艺，具体地说是一种化合物半导体微波大功率器件中的空气桥制作方法。

背景技术

以碳化硅SiC、氮化镓GaN为代表的第三代宽禁带半导体具有大禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率、异质结界面二维电子气浓度高等优良特性，使其倍受人们的关注。在理论上，利用这些材料制作的金属肖特基场效应管MESFET、高电子迁移率晶体管HEMT、异质结双极晶体管HBT等器件在微波大功率方面有着无法比拟的优异性能。特别是进入90年代以来，由于缓冲层技术的采用和p型掺杂技术的突破，对第三代宽禁带半导体为基础的微波大功率器件研究热潮在全世界蓬勃发展起来。

在第三代宽禁带半导体材料上制造的微波大功率器件，考虑器件高频特性，必须采用空气桥技术把大功率器件中悬空端口连接起来。以GaN HEMT为例，GaN HEMTs大功率微波器件栅必须分成多个平行的短栅，以减少栅的电阻和栅上相位的不同。参见ChuK K，Design and Fabrication of AlGaN/GaN Based HFETs for Microwave applications，UMINO.9967478。多栅结构要求采用空气桥(air-bridge)、芯片反装(flip-chip)或者是通孔(via-hole)等技术把悬空的源端或者漏端连接起来。当AlGaN/GaN HEMTs制作在SiC或者蓝宝石(sapphrie)基片上时，因衬底减薄和刻蚀困难，而很难采用通孔互连技术。芯片反装技术虽然在器件散热方面有优势，但也不是一种适合于大规模生产的互连技术。而空气桥技术，其工艺简单、适应于大规模生产而被广泛的运用于微波大功率器件的互连。

2002年，中科院的刘训春等人，提出一种在衬底上制备空气桥的方法(公开号CN1466189A)。该方法通过多次的甩胶，显影，用等离子体刻蚀和氯苯浸泡制作梯形牺牲层，再涂两层胶，光刻上层光刻胶，蒸发淀积金属，剥离形成空气桥。其特点是能够形成与设计版图大小相等的略带拱形空气桥。但在制造过程中采用等离子体刻蚀和氯苯浸泡制作制造牺牲层增加了工艺的复杂度，而且采用蒸发桥金属的方法，淀积速度慢，金属利用率极低，不利于大规模的生产。

2004年，中科院的邵刚等人，提出一种复合胶电镀制作空气桥的方法(公开号CN1641837A)。该方法通过涂一层很薄的PMMA再加适当厚度9981胶的，经过高温烘烤圆边，再加电镀的技术制作空气桥。其特点工艺简单，适合于大规模生产，且采用一层薄的PMMA胶，该方法虽然可很好的解决工艺过程中光刻胶的起皱问题。但是在高温烘胶使复合胶边缘光滑时，会出现光刻胶横向收缩很严重的问题，使得所制作的空气桥跨度远小于版图设计参数。同时由于纵向垂直面突出量小，造成在制作桥面高的空气桥时，必须增大光刻胶的厚度，给光刻增加了一定的难度。

随着第三代宽禁带半导体微波大功率器件的特征频率快速提高和功率不断增大，对高速互连线的要求的不断提高，要求研究发展一种寄生电容小，电阻小，工艺简单的空气桥互连技术来把电路或器件的各个部分连接到一起。这些器件经常运用在某些极端环境下，比如飞机、通信卫星中。同时，其工作温度也可以达到很高，如GaN HEMT其最高工作温度可以达到700℃。这就要求空气桥要有很好的拱形结构，确保器件在各种情况下都能可靠工作。因而，必须发展一种新的空气桥技术来满足器件发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种化合物半导体微波大功率器件中的空气桥制作方法，实现在旋涂牺牲层高度一定的情况下，制出比现有技术桥拱形高、纵向收缩量小的空气桥结构，以满足各种基于第三代宽禁带半导体微波大功率器件的性能要求。

实现本发明的技术方案是：在制作决定空气桥形状的牺牲层时，在牺牲层的底层先涂前烘温度高的剥离胶，然后涂前烘温度低的光刻胶，最后进行短时间的低温烘烤，形成拱形空气桥。具体过程如下：

技术方案1

在Si或者GaN基片上涂前烘温度为160℃的高温剥离胶，再涂前烘温度为85℃的光刻胶，并在其中间位置光刻出桥区，及桥区两边的电极的区域，使该桥区形成牺牲层；

将涂有所述两种胶的基片放在烘箱中进行烘烤，使桥区的牺牲层成为表面光滑整齐的完整拱形结构，烘烤温度：135℃—145℃的低温，烘烤时间：15—25min；

在牺牲层上淀积一层80nm-100nm起镀层；

在起镀层上涂光刻胶并光刻出桥区及电极区域；