CN101226891A - 形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，它包括以下步骤：(a)在铝镓氮化物/氮化镓异质结外延材料表面涂覆聚合物；(b)将涂有聚合物一面安装于压盘上；(c)将衬底11的表面12进行研磨并抛光减薄；(d)在衬底的表面覆盖厚度为掩膜层，掩膜层23中有预定位置的开孔；(e)采用氟基气体的电感耦合等离子体刻蚀衬底从而获得通孔；(f)保留掩膜层，用氯基气体的电感耦合等离子体进行刻蚀以形成电极的接地通孔；(g)去除掩膜层，并对通孔以及衬底的表面金属化，最终实现电极的接地。本发明排除了接地引线的使用，消除了在微波频率下可能引入的不希望的寄生电感，操作简单、易于技术上的实现。

Description

形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法

技术领域

本发明涉及在半导体器件和电路中形成接地通孔的方法，具体地说是一种在碳化硅衬底上形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法。

背景技术

目前，微波系统采用半导体固态器件能够有效的减小系统体积，并提高可靠性。随着科技的发展，各种微波应用系统迫切需要适用于高温、高频、大功率、抗辐射的电子器件，基于Si和GaAs等传统半导体的电子器件在输出功率密度、耐高温及抗辐射等方面都受到很大限制，因而需要寻找新型半导体材料来替代Si和GaAs等。氮化镓(GaN)属于新型宽带隙半导体材料，其特点是具有宽的带隙(其带隙宽度为3.4eV)、电子迁移率和饱和速度都高(体材料中电子迁移率可达1000cm²/Vs、饱和速度理论值2.5×10⁷cm/s)，基于它的铝镓氮化合物(AlGaN)/氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)在输出功率密度、耐高温及抗辐射上与基于Si和GaAs的器件相比具有相当大的优势，人们预计AlGaN/GaN HEMT将在2.5～30GHz或者更高的频率范围内其功率输出能力全面超过GaAs器件，因而AlGaN/GaN HEMT近年来成为国际上研究的热点。

用于制作AlGaN/GaN HEMT的异质结材料一开始是在蓝宝石衬底上生长得到的，如Khan等人(Khan et al.Applied Physics Letters，vol.63，no.9，pp.1214-1215，1993.)在1993年公开的第一只具有直流特性的AlGaN/GaN HEMT和其后公开的第一只具有微波特性的AlGaN/GaN HEMT(Khan et al.AppliedPhysics Letters，Vol.65，no.9，pp.1121-1123，Aug.1994.)都采用了蓝宝石衬底。但由于蓝宝石与GaN晶格失配大(14％)，要想获得高质量的外延层，GaN缓冲层要比较厚，同时蓝宝石只有0.3W/K·cm左右的热导率限制了AlGaN/GaN HEMT的功率输出能力，随着SiC单晶技术的成熟和其商业化，现在高性能的AlGaN/GaN HEMT器件一般都以SiC作为衬底，SiC与GaN晶格失配较小(4％)，同时其热导率高达4W/K·cm，是蓝宝石的十倍以上，能更好的发挥材料本身的优势。

AlGaN/GaN HEMT应用于微波系统中的形式主要包括单管和单片集成电路两种。当将AlGaN/GaN HEMT以单管形式应用于系统时，需要在外围添加适当的无源器件进行阻抗的匹配以便系统能够正常工作，此时AlGaN/GaN HEMT与无源器件及系统其它单元之间需要采用一定的方式进行连接；AlGaN/GaN HEMT以单片集成电路的形式应用于微波系统中时，同样需要采用适当的方式将其与系统的其它单元相接合。引线结合的方式被广泛的应用与一些低频率的系统中，但对于工作与微波频段的器件是不利的，因为引线会带来不希望的寄生电感，特别是作为接地的引线，将严重影响器件及电路的性能，对于工作在X波段及更高频率的器件须尽量避免采用引线接地。

代替引线接地的接地通孔(即通过对通孔覆盖金属使得器件或电路正面的电极与覆盖有金属的背面相连接)是一种很好的解决方案。为形成接地通孔，需要对衬底及其上的外延材料进行刻蚀以去除材料，刻蚀的方法主要包括湿法和干法。由于SiC及GaN都具有很好的化学稳定性，无法采用湿法腐蚀的方法对其进行有效的刻蚀，必须采用干法等离子体刻蚀技术对其进行刻蚀。干法等离子体刻蚀技术已被广泛的应用在了基于Si和GaAs的集成电路制造中，其原理是采用射频或者微波中的电磁辐射传递给反应室中的低压气体而产生等离子体放电，使得产生的等离子体刻蚀反应室中待刻蚀的材料。各种含氟气体(如CF₄、SF₆、NF₃等)能对SiC产生有效的刻蚀，而各种含氯气体(如Cl₂、BCl₃等)能对GaN形成有效的刻蚀，在刻蚀过程中有时还需要添加适当的气体(如O₂、Ar、H₂等)以控制反应(如反应速率、待刻蚀材料与掩膜之间的刻蚀选择比等)。

干法刻蚀中常采用的系统根据结构划分主要包括反应离子刻蚀(RIE)、电感耦合等离子体(ICP)、电子回旋加速谐振(ECR)等三种。在RIE系统中通常使用一个射频功率发生器，该射频功率发生器将射频功率传送到一个放置待刻蚀材料的电极(夹盘)，并且在该电极与接地电极之间产生放电。该系统的缺点是等离子体密度低，无法形成对SiC的快速刻蚀，同时等离子体密度与能量相耦合，无法进行独立控制。

ICP系统则采用了两个射频功率发生器，一个发生器将射频功率传递到围绕于不导电的放电腔的线圈，气体在放电腔中由传递到线圈上的射频功率产生的电磁辐射作用而产生放电；另一个发生器则将射频功率传送给放置了待刻蚀材料的电极(夹盘)。该系统中等离子体密度可以被线圈射频功率独立控制，而等离子体的能量这可以被夹盘上的射频功率独立控制，因此可以产生适合用于SiC和GaN材料中刻蚀通孔的高密度低能量等离子体。

ECR系统中同ICP系统一样采用了两个射频发生器以独立的控制反应等离子体的密度和能量，只是除此外增加了一个垂直于放置待刻蚀材料电极的磁场用以控制等离子体。

干法刻蚀中通常对不需要刻蚀的部分要采用掩膜加以保护，待刻蚀材料的刻蚀速率与掩膜材料的刻蚀速率之比被称为刻蚀的选择比，由于一般接地通孔都具有较深的深度，因而需要高选择比的刻蚀。遗憾的是氟基气体对于常用的掩膜具有很强的刻蚀作用，不适合作SiC衬底上氮化镓器件的通孔刻蚀用掩膜，因而需要利用其它合适的材料作为掩膜。

刻蚀中另外一个需要考虑的问题是刻蚀的方向性，刻蚀通常在垂直和水平两个方向上进行，垂直方向的刻蚀速率可以用在不被掩膜覆盖区域中的刻蚀深度与刻蚀时间的比值来描述，而水平方向的刻蚀速率则可用在掩膜区域下的侧蚀量(undercut)与时间的比值来衡量。刻蚀的各向异性程度由水平刻蚀速率与垂直刻蚀速率的比值来表示。当垂直方向的刻蚀速率远大于水平方向的刻蚀被称为各向异性的刻蚀，反之则称之为各向同性的刻蚀。SiC和GaN材料都具有很高的化学键合能，如果没有水平方向上的离子碰撞，它们都不会被刻蚀，因而具有刻蚀中具有很好的各向异性特征，这在一定程度上方便了具有高深宽比接地通孔的刻蚀。

ICP及ECR系统与RIE刻蚀系统相比，使用时它们具有更低的工作气压、较高的等离子体密度以及较低的离子能量，这些参数的组合对SiC和GaN将形成较高的刻蚀速率和对掩膜较低的腐蚀。这些优点决定了在氮化镓器件接地通孔的制作中必须采用ICP或者ECR刻蚀系统。

众多科学家研究了基于氯基(例如Cl₂、BCl₃等)和氟基(例如CF₄、SF₆、NF₃)气体高密度等离子体(即ICP和ECR)刻蚀SiC的结果，最终的研究结果表明，基于氟基的气体能够获得最快也是最令人满意的刻蚀速率，其刻蚀速率可以达到1微米/分钟或者更高。

Khand等人报道的采用ICP刻蚀技术在6H-SiC衬底上获得的刻蚀速率达到了0.97微米/分钟(Khand et al.Applied Physics Letters，Vol.75，No.15，pp.2268-2270，Oct.1999.)，他们所采用的反应气体为SF₆和O₂的混合气体，并且采用金属Cr作为掩膜。研究中他们还发现添加适量的O₂有助于提高刻蚀速率，并且O₂在混合气体中的最佳流量含量为20％左右，同时他们还发现增大线圈功率或者增加放置待刻蚀材料的电极(夹盘)上的负向偏置电压都能有效的提高刻蚀速率。

Kim等人则采用了ECR刻蚀技术对6H-SiC进行了刻蚀(D.W.Kim，et al.IEEETransactions on Plasma Science，Vol.32，No.3，pp.1362-1366，June 2004.)，最终他们获得的刻蚀速率达到了1.97微米/分钟，他们所采用的反应气体也是SF₆和O₂的混合气体，研究中他们还比较了SiC与Ni和Cu两种掩膜的刻蚀选择比，结果表明采用Cu作为掩膜可以获得趋向无限大的选择比，而采用Ni作为掩膜的选择比则在40与70之间。

高密度等离子体刻蚀GaN材料也得到了广泛的研究，由于氟基气体的等离子体与GaN反应将生成低挥发性的物质，无法对其形成有效的刻蚀，而氯基气体等离子体与氮化镓反应生成的物质则具有较好的挥发性，从而形成对GaN材料的刻蚀，因而对氮化镓材料的刻蚀只能采用氯基气体作为反应气体。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种对铝镓氮化物/氮化镓高电子迁移率晶体管和采用了该种晶体管的单片微波集成电路刻蚀形成接地通孔的方法，具体的说是对SiC作为衬底的铝镓氮化物/氮化镓异质结材料中采用高密度等离子刻蚀技术并结合适当的掩膜在SiC衬底和异质结材料中形成接地通孔制造高电子迁移率晶体管和单片微波集成电路的方法。

技术方案：本发明提供了一种形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，它包括以下步骤：

(a)在铝镓氮化物/氮化镓异质结外延材料的势垒层的上表面和电极表面涂覆以聚合物；

(b)将涂有聚合物的一面朝下倒扣安装于压盘上，并在聚合物和压盘之间填充粘合剂；

(c)将衬底的表面采用机械研磨的方法进行研磨并抛光，最终将衬底减薄到50～100μm；

(d)在衬底的表面覆盖厚度为2-5μm的掩膜层，掩膜层中有与器件或者电路中需要进行通孔接地的电极正对的用于确定通孔的预定位置的开孔；

(e)采用氟基气体的电感耦合等离子体刻蚀衬底从而获得通孔；

(f)保留掩膜层，换用氯基气体的电感耦合等离子体对铝镓氮化物/氮化镓异质结材料进行刻蚀以形成电极的接地通孔；

(g)去除掩膜层，并对通孔以及衬底的表面金属化，从而形成电极到衬底的表面上的一个完整的接头，最终实现电极的接地。

本发明中，其中聚合物为聚二甲基戊二酰亚胺。

本发明中，其中掩膜层为金属镍。

本发明中，其中为金属镍的掩膜层的制作方法包括以下步骤：(a)在衬底的表面上涂覆光刻胶，光刻并显影，形成通孔刻蚀区域的光刻胶层；(b)在衬底的表面上采用电子束蒸发的方法依次淀积50纳米的金属钛和100纳米的金属镍形成掩膜层，金属镍同时覆盖在光刻胶层上；(c)将光刻胶层连同其上的金属剥离后形成掩膜层中正对电极的用以确定通孔位置的开孔；(d)将金属镍采用电镀的方法加厚至2-5μm。

本发明中，其中掩膜层也可以为金属铝。

本发明中，其中为金属铝的铝掩膜层的制作方法包括以下步骤：(a)在衬底的表面上涂覆光刻胶，曝光并显影后将掩膜上的光刻标记图形转印到光刻胶上，之后利用电子束蒸发Ti/Au并剥离在衬底的表面上形成光刻标记；(b)在衬底表面上采用溅射的方法淀积2-5μm厚的金属铝层形成掩膜层；(c)在金属铝层上覆盖光刻胶层，通过光刻显影后形成开孔，开孔位于电极的正上方，光刻对准中采用了步骤(a)中所述的光刻标记；(d)将开孔下的掩膜层利用氯基气体的电感耦合等离子体进行刻蚀去除，从而在掩膜层上形成正对电极的开孔。

本发明中，其中氟基气体采用SF₆与O₂的混合气体，其流量比为3∶1到4∶1之间，总流量为15至60sccm之间；反应室内压力在3至8毫托之间；放置待刻蚀基片的夹盘功率为60-150W，线圈功率为800-1200W。

本发明中，其中氯基气体采用Cl₂，Cl₂流量为30至80sccm之间；反应室内压力保持在3至8毫托之间；夹盘功率为60-100W之间，线圈功率为600-1000W之间。

本发明中的用来刻蚀通孔的铝镓氮化物/氮化镓器件或电路包括了：

——SiC衬底，它具有上下表面；

——位于SiC衬底表面上的氮化镓缓冲层；

——在所述氮化镓缓冲层上形成的铝镓氮化物势垒层；

——在势垒层上形成的电极。

在本发明的方法中，首先将掩膜材料涂覆在SiC衬底的表面上，将不需要进行通孔刻蚀的地方进行覆盖保护，掩膜材料的涂覆方法包括但不限于蒸发、溅射电镀等，涂覆材料包括但不限于金属Al、Ni等。

涂覆掩膜材料后利用氟基气体的高密度等离子体技术对SiC衬底进行刻蚀到达GaN缓冲层，优选的氟基气体为SF₆，并且根据需要可以适量添加O₂、Ar等气体以控制刻蚀，确定达到GaN缓冲层比较合适的方法是采用俄歇能谱；

之后换用氯基气体的高密度等离子体技术对GaN缓冲层和铝镓氮化物势垒层进行刻蚀一直到达需要通孔接地的电极，优选的氯基气体为Cl₂和BCl₃按一定组分形成的混合气体，并且根据需要可以适量添加Ar等气体以控制刻蚀。众所周知，在微波器件中为了减小寄生电阻，器件各个电极都电镀了数微米厚的金(Au)层，氯基气体的高密度等离子体虽然对Au具有较快的刻蚀速率，但相比刻蚀GaN要慢得多，因而电镀的Au层具有天然的阻蚀作用，确定达到Au层的方法可以采用俄歇能谱，但比较方便的方法是采用光学显微镜进行观察。

刻蚀完SiC衬底和其上GaN及AlGaN外延材料后便得到了通孔，利用溅射技术将Au溅射于SiC衬底的表面上并电镀加厚得到金属层，由此便实现了正面电极通过通孔与地(背面金属层)的连接。

有益效果：本发明所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法排除了接地引线的使用，消除了在微波频率下可能引入的不希望的寄生电感，并且该方法操作简单、易于技术上的实现。

附图说明

图1是具有SiC衬底的AlGaN/GaN异质结材料的截面图，其中包括了制作于其上的器件或电路的电极16。

图2是图1中的电极16采用通孔接地后的情形，其中通孔17侧壁上覆盖有金属层18，使得电极16与背面金属层导通从而形成接地。

图3a-3h是在图1中所示SiC衬底和AlGaN/GaN异质结材料中形成通孔17的制造过程示意图。

图4a-4b是形成图3e中刻蚀掩膜的另一个实施方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。在实施例中对于一些常识性的或者本领域内是众所周知的处理方法和技术手段将只进行简单描述，而不再详细说明。

发明原理：实现对氮化镓器件通孔的刻蚀最佳的工艺途径是通过两步进行：首先利用氟基气体的高密度等离子体对SiC衬底进行刻蚀，之后再利用氯基气体的高密度等离子体对SiC衬底上的氮化镓和铝镓氮化物外延材料进行刻蚀，最终形成接地通孔。通孔的刻蚀中首先需要找到一种采用氟基气体高密度等离子体的工艺条件和相应的刻蚀掩膜，使得SiC与掩膜的刻蚀选择比和刻蚀速率能够满足通孔刻蚀的需求，同时刻蚀得到的通孔侧壁需要有一定的斜率以保证形成良好的金属覆盖；还需要找到一种基于氯基气体高密度等离子体的工艺条件和相应的掩膜，同样使得GaN被有效的刻蚀去除的同时使得对刻蚀掩膜的腐蚀达到最小。

实施例1

图1中所示为本发明中的用来刻蚀通孔的SiC衬底上的铝镓氮化物/氮化镓异质结材料及其上器件或者电路(为简单起见，只画出一个电极)的截面图，它包括了具有表面12和表面13的SiC衬底11、位于SiC衬底表面13上的氮化镓缓冲层14及其上形成的铝镓氮化物势垒层15、势垒层15上形成的电极16。衬底11一般为300～500μm，氮化镓缓冲层14的厚度一般为1～3μm，铝镓氮化物势垒层15的厚度为15～30nm。

图1中的外延层表面和电极16被涂覆以聚合物19，如图3a中所示，聚合物19的作用一方面是保护其下方的器件或者电路在后续的工艺中不遭到破坏，另一方面也使得表面更加平整以利于后续工艺的进行，可选的聚合物19包括各种常用的光刻胶、聚酰亚胺等，优选的材料为聚酰亚胺，它具有耐高温以及有机溶剂的特点。

图3b中所示为将图3a中涂有聚合物19的一面朝下倒扣安装于压盘21上，压盘21可选的材料包括蓝宝石、AlN陶瓷、SiC等，优选的材料是AlN陶瓷和SiC，因为他们都具有较好的机械和热性能，压盘的厚度在0.5～2mm之间，适当厚度的压盘将有助于后续工艺的顺利进行。在压盘和聚合物19之间填有安装粘合剂20，它在本领域通常是众所周知的，在此不再详细介绍。

如前面所述，SiC衬底的厚度一般为300～500μm，通常需要要将衬底减薄到50～100μm以满足实用需求同时也方便通孔的刻蚀，减薄的方法一般采用机械研磨，关于SiC衬底的减薄有众多文献报道，可查阅相关文献。在衬底减薄的过程中需要保证其透明度，以方便后续光刻工艺中的对准，在机械研磨后透明度达不到要求的情况下可增加一步抛光的工艺，同样这一工艺过程可参考相关文献，此处不再详述。

衬底减薄完成后对SiC衬底表面12涂覆光刻胶，并进行光刻显影形成图3c所示的图形，其中22为光刻胶层，它覆盖在需要进行通孔刻蚀的区域，光刻中利用衬底的透明性使得通孔的位置与电极16的位置相对应。光刻胶及光刻成像技术在本领域内是公知的，此处不再详述，需要注意的是要选择适当的光刻胶种类，以便光刻胶层和衬底11具有良好的粘附性。

图3d所示为在衬底11的表面12上淀积了金属掩膜层23后的情形，金属层同时覆盖在光刻胶层22上。金属层23优选的材料为Ti/Ni双层金属，其中Ti和Ni优选的厚度分别为50nm和100nm，优选的淀积方式为电子束蒸发。本实施例中采用Ti/Ni双层金属的原因是由于Ti具有较好的粘附性，而Ni具有对氟基等离子体良好的抗蚀作用，同时Ni也方便后面采用电镀的方法进行加厚。

图3e为对图3d利用剥离技术剥离后的情形。由于在SiC衬底具有较厚的厚度，并且刻蚀速率不高(1微米/分钟左右)，因此刻蚀通孔所需的时间往往需要1-2小时或者更多，蒸发形成的数百纳米的Ni无法起到掩蔽的作用，故需要对Ni进行电镀加厚，加厚后的金属层23的最优厚度为2-5μm。

用图3e中电镀加厚后的金属层23作为掩膜，对SiC衬底刻蚀形成通孔24。这是形成AlGaN/GaN HEMT接地通孔中关键的一步之一，将在下面进行详细描述，但刻蚀中最好采用电感耦合等离子体(ICP)来执行，采用的气体最好为SF₆与O₂的混合气体，并且可添加适当的其他气体来控制反应。

如前面所述的那样，在对SiC进行通孔刻蚀的过程中，关键的是要找到一种工艺条件，使得SiC与掩膜的刻蚀选择比和刻蚀速率(刻蚀速率需在0.5微米/分钟左右或者更高)能够满足通孔刻蚀的需求，同时刻蚀得到的通孔侧壁需要有一定的斜率以保证形成良好的金属覆盖。

基于以下几个原因采用电感耦合等离子体(ICP)。首先是由于它对SiC具有高的刻蚀速率的同时能保证对掩膜形成较小的腐蚀。其次它允许通过调节线圈功率来控制等离子体密度的同时可通过改变夹盘功率来控制等离子体的能量，这方便了在刻蚀的选择比和刻蚀速率之间找到一个最佳点。在本实施例中优选的线圈功率为800-1200W之间，以保证形成足够的等离子体密度。夹盘功率的选择是本发明中的关键，在ICP系统中，夹盘功率的增加一方面将导致SiC刻蚀速率的增加，另一方面是掩膜的刻蚀速率也快速得到提高，合适的夹盘功率是保证SiC的刻蚀速率(刻蚀速率大于0.3微米/分钟)的同时使得SiC与掩膜的刻蚀选择比达到最大，本实施例中优选的夹盘功率为60-150W之间。

基于下述原因采用SF₆与O₂的混合气体作为反应气体。第一、SF₆的等离子体能够形成对SiC的有效刻蚀，刻蚀速率可达1微米/分钟或者更高；第二、采用SF₆产生的SiC与Ni掩膜的刻蚀选择比相比CF₄、NF₃等氟基气体来的高；第三、根据文献报道适量添加O₂气体能有效提高刻蚀速率。本实施例中SF₆与O₂的优选的流量比为3∶1到4∶1之间，总流量为15至60sccm，并且保持反应室内的压力在3至8毫托(mTorr)之间。

用氟基气体对SiC衬底刻蚀形成通孔24后，保留掩膜23，换用氯基气体对AlGaN/GaN进行刻蚀以形成电极16的接地通孔17，如图3g所示。这一步刻蚀中同样最好采用电感耦合等离子体(ICP)来执行，采用的气体最好为Cl₂，并且可添加适当的其他气体来控制反应。本实施例中优选的夹盘功率为60-100W之间，线圈功率为600-1000W之间，Cl₂流量为30至80sccm，反应室内压力保持在3至8毫托(mTorr)之间。

对获得的通孔17以及衬底11的面12溅射Ti/Pt/Au或者Ti/Au(溅射前先去除掩膜23)，然后对Au层实施电镀加厚以获得金属层18，从而形成电极16到衬底11的面12上的一个完整的接头，实现电极16的接地，如图3h所示。最后将制作有器件或者电路的衬底11从压盘21上取下并去除用来保护的聚合物层20便获得图2中所示的器件。

实施例2

参考图3a-3b，首先对衬底11的表面涂覆聚合物19以保护其上的器件或者电路，之后将其倒扣安装与压盘21上，并填充以粘合剂20，之后将衬底11减薄至50～100μm之间，这一过程的具体实施方式同实施例1，此处不再详述。

衬底11减薄后在其上制作金属光刻标记，光刻标记的作用是方便后续工艺中的光刻对准。本实施例中优选的光刻标记形成过程包括在衬底11的面12上 涂覆光刻胶，用紫外光通过制作了光刻标记的掩膜进行曝光并显影后将掩膜上的光刻标记图形转印到光刻胶上，之后利用电子束蒸发Ti/Au并剥离在衬底11的面12上形成光刻标记。

衬底11的面12上淀积金属掩膜层23，如图4a所示。金属掩膜层23的淀积方式包括但不限于蒸发、溅射等，优选的淀积方式为溅射，因为溅射的金属更加致密，对等离子体刻蚀的阻挡效果将更佳。本实施例中掩膜层23优选的材料为Ti/Al双层金属，其中Ti优选的厚度为50nm、Al的最优厚度为2-5μm。本实施例中采用Ti/Al双层金属的原因是由于Ti具有较好的粘附性，而Al一方面具有对氟基等离子体良好的抗蚀作用，同时在需要进行通孔刻蚀区域内的Al也可以很方便采用湿法腐蚀的方法加以去除。

掩膜层23上覆盖光刻胶层25，通过光刻显影后形成开孔26，如图4b所示，开孔26位于电极16的正上方，由于掩膜层23不透光，光刻过程中的对准需要借助于前面所形成的光刻标记。对开孔26下的掩膜层25进行腐蚀去除，从而将光刻胶上的图形转印到掩膜层23上，本实施例中优选的腐蚀方式为利用稀释的氢氟酸腐蚀掩膜层23，最后除去掩膜层上的光刻胶形成图3E所示图形。

参考图3f-3h，同实施例1的方式完成通孔17及通孔侧壁和衬底11的面12上的金属层18的制作，使得电极16到衬底11的面12上金属层形成一个完整的连接，实现电极16接地，最后同样将制作有器件或者电路的衬底11从压盘21上取下并去除用来保护的聚合物层20便获得图2中所示的器件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(a)在铝镓氮化物/氮化镓异质结外延材料的势垒层(15)的上表面和电极(16)表面涂覆以聚合物(19)；

(b)将涂有聚合物(19)的一面朝下倒扣安装于压盘(21)上，并在聚合物(19)和压盘(21)之间填充粘合剂(20)；

(c)将衬底(11)的表面(12)采用机械研磨的方法进行研磨并抛光，最终将衬底(11)减薄到50～100μm；

(d)在衬底(11)的表面(12)覆盖厚度为2-5μm的掩膜层(23)，掩膜层(23)中有与器件或者电路中需要进行通孔接地的电极(16)正对的用于确定通孔的预定位置的开孔；

(e)采用氟基气体的电感耦合等离子体刻蚀衬底(11)从而获得通孔(24)；

(f)保留掩膜层(23)，换用氯基气体的电感耦合等离子体对铝镓氮化物/氮化镓异质结材料进行刻蚀以形成电极(16)的接地通孔(17)；

(g)去除掩膜层(23)，并对通孔(17)以及衬底(11)的表面(12)金属化，从而形成电极(16)到衬底(11)的表面(12)上的一个完整的接头，最终实现电极(16)的接地。

2.根据权利要求1所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中聚合物(19)为聚二甲基戊二酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中掩膜层(23)为金属镍。

4.根据权利要求3所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中掩膜层(23)的制作方法包括以下步骤：

(a)在衬底(11)的表面(12)上涂覆光刻胶，光刻并显影，形成通孔刻蚀区域的光刻胶层(22)；

(b)在衬底(11)的表面(12)上采用电子束蒸发的方法依次淀积50纳米的金属钛和100内米的金属镍形成掩膜层(23)，金属镍同时覆盖在光刻胶层(22)上；

(c)将光刻胶层(22)连同其上的金属剥离后形成掩膜层(23)中正对电极(16)的用以确定通孔位置的开孔；

(d)将金属镍采用电镀的方法加厚至2-5μm。

5.根据权利要求1所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中掩膜层(23)为金属铝。

6.根据权利要求5所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中掩膜层(23)的制作方法包括以下步骤：

(a)在衬底(11)的表面(12)上涂覆光刻胶，曝光并显影后将掩膜上的光刻标记图形转印到光刻胶上，之后利用电子束蒸发Ti/Au并剥离在衬底(11)的表面(12)上形成光刻标记；

(b)在衬底(11)表面(12)上采用溅射的方法淀积2-5μm厚的金属铝层形成掩膜层(23)；

(c)在金属铝层上覆盖光刻胶层(25)，通过光刻显影后形成开孔(26)，开孔(26)位于电极(16)的正上方，光刻对准中采用了步骤(a)中所述的光刻标记；

(d)将开孔(26)下的掩膜层(23)利用氯基气体的电感耦合等离子体进行刻蚀去除，从而在掩膜层(23)上形成正对电极(16)的开孔。

7.根据权利要求1所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中氟基气体采用SF₆与O₂的混合气体，其流量比为3∶1到4∶1之间，总流量为15至60sccm之间；反应室内压力在3至8毫托之间；放置待刻蚀基片的夹盘功率为60-150W，线圈功率为800-1200W。

8.根据权利要求1所述的形成氮化镓器件和电路中接地通孔的方法，其特征在于，其中氯基气体采用Cl₂，Cl₂流量为30至80sccm之间；反应室内压力保持在3至8毫托之间；夹盘功率为60-100W之间，线圈功率为600-1000W之间。

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