[发明专利]一种砷化镓基微波单片集成电路功率器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子工艺技术领域，尤其涉及一种砷化镓基微波单片集成电路功率器件的制作方法。

背景技术

砷化镓基微波单片集成电路(GaAs MMIC)，是在半绝缘的砷化镓衬底上通过一系列诸如蒸发、外延生长和腐蚀等半导体工艺制备出无源和有源器件，并连接起来构成应用于微波/毫米波频段的功能电路。GaAs MMIC能实现几乎所有1GHz至100GHz通信模块中的功能，如功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器、微波开关VCO以及混频器等，其经过近四十年的迅速发展，已经成为军用、民用通信领域的关键组件之一。

在所有这些应用中，砷化镓基微波单片集成功率放大器电路从它的诞生起一直占据着不可动摇的主导地位：在个人语音和无线数据通信，特别是手机应用方面，GaAs基的FET、HBT MMIC功率放大器电路由于其低成本和高效率，具有较大的优势；而在雷达、卫星和毫米波应用等高端市场应用方面，GaAs pHEMT MMIC功率放大器以其成熟的工艺，极高的可靠性，也一直是这些领域的首选组件。而随着这些应用领域的进一步发展，更高集成度、更大输出功率、更好的线性度以及更高效率继续成为砷化镓基微波单片集成功率放大器电路的发展趋势和动力。

基于GaAs基PHEMT的X波段(8-12GHz)这一频率范围，主要应用领域包括雷达应用、军用通信卫星、空间通信以及交通检测等等，这些领域的应用都需要大量高性能、高集成度和低成本的功率放大器，尤其是其中X波段的相控阵雷达的应用。在砷化镓集成电路的可靠性实验当中，大多数样品均出现一段时间内器件热阻随时间减小的现象，这是由于较高的试验温度使芯片与管壳之间的接触应力有所改善。对于功率FET，热阻是一个重要的参数，当器件处于同一功耗和外部环境时，热阻小就可以减小沟道温度，提高器件正常使用状态的可靠性。而通过背面减薄、通孔、电镀等工艺，减小了器件热阻，可以有效地提高功率器件与电路的可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的是提供一种砷化镓基微波单片集成电路功率器件的制作方法，以实现稳定可靠的GaAs pHEMT功率器件与电路背面后道工艺。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种砷化镓基微波单片集成电路功率器件的制作方法，该方法采用减薄研磨工艺降低衬底的厚度，采用纳米抛光液对外延结构的衬底进行化学机械抛光，采用溅射钛/镍合金的方法制作掩膜，使用ICP工艺进行深背孔刻蚀，采用减薄工艺制备出了厚度超薄、抛光面形貌优良的衬底，并配合ICP刻蚀工艺，制作出侧壁光滑的深孔结构；采用溅射钛/钨/金复合层金属的方法形成背金起镀层，之后电镀金形成背面金属。

上述方案中，该方法采用5层叠层结构，该5层叠层结构是使用不同熔点、不同柔韧度的高温石蜡和低温石蜡将砷化镓衬底、蓝宝石双面抛光片和磨花玻璃基板依次黏合在一起。

上述方案中，所述采用减薄研磨工艺降低衬底的厚度，是采用9μm氧化铝微粉配合玻璃磨盘对衬底进行减薄。

上述方案中，所述采用纳米抛光液对外延结构的衬底进行化学机械抛光，是采用背面抛光工艺，使用CMP对衬底进行抛光，使用聚氨基甲酸乙酯树脂作为抛光盘。

上述方案中，所述使用ICP工艺进行深背孔刻蚀，是使用基于氯气Cl₂和三氯化氢CHCl₃混合气体的ICP干法刻蚀工艺进行背面刻蚀。

上述方案中，所述采用溅射钛/钨/金复合层金属的方法形成背金起镀层，是在Ti/Ni合金层上光刻电镀图形，磁控溅射Ti/W/Au起镀层，Ti金属层的厚度为100～150W金属层的厚度为350～550Au金属层的厚度为500～1000

上述方案中，所述电镀金形成背面金属，是在起镀层Ti/W/Au金属上光刻电镀用图形，电镀Au，厚度3～5μm，并超声剥离出背面金属结构。

上述方案中，该方法在电镀金形成背面金属之后还包括：融化高温石蜡，分离5层结构中的蓝宝石双面抛光片和GaAs衬底，然后清洗、划片和封装，完成砷化镓基微波单片集成电路功率器件的制作。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种砷化镓基微波单片集成电路功率器件的制作方法，在实际应用中可以实现稳定可靠的GaAs pHEMT功率器件与电路背面后道工序，成功将背面减薄到70um以下，并获得良好的背面通孔侧壁，同时良好的背面金属结构极大的降低串联电阻以及热阻。