CN214588829U - 一种磷化铟异质结双极型晶体管 - Google Patents
一种磷化铟异质结双极型晶体管 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种磷化铟异质结双极型晶体管，由下至上设置有集电极和基极，所述基极上方设置有基极金属和发射极，所述发射极上方设置有发射极金属；所述集电极下方设置有集电极金属，集电极金属与高热导率衬底金属键合。本实用新型利用键合金属将磷化铟异质结双极型晶体管与高热导率衬底结合在一起，可提高磷化铟异质结双极型晶体管的散热效果。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及一种磷化铟异质结双极型晶体管。
背景技术
磷化铟异质结双极型晶体管具有超高速、高击穿等优点。但是磷化铟晶体管其功耗大，将磷化铟异质结双极型晶体管大规模高集成度应用在数字电路以及微波电路中时出现明显的散热瓶颈，其主要原因之一是磷化铟衬底具有较差的热导率，晶体管在输出大功率的同时会产生大量的热，却无法快捷有效地将这些热量散发出去。散热问题限制了磷化铟异质结双极型晶体管的性能，因此寻找有效的散热解决方案成为了发挥磷化铟异质结双极型晶体管性能的重要研究方向。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种磷化铟异质结双极型晶体管，改善磷化铟异质结双极型晶体管散热问题。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种磷化铟异质结双极型晶体管，由下至上设置有集电极和基极，所述基极上方设置有基极金属和发射极，所述发射极上方设置有发射极金属；所述集电极底部设置有集电极金属，集电极金属与高热导率衬底金属键合。
与现有技术相比，本实用新型的显著优点为：利用金属键合实现磷化铟异质结双极型晶体管与高热导率衬底的紧密结合，提升磷化铟异质结双极型晶体管近结垂直热传输能力，最大限度的发挥高热导率衬底的优势，可有效提高磷化铟异质结双极型晶体管的性能。
附图说明
图1是磷化铟异质结双极型晶体管样品示意图。
图2是磷化铟异质结双极型晶体管与临时载片键合示意图。
图3是磷化铟异质结双极型晶体管衬底和亚集电极去除示意图。
图4是在集电极背面沉积集电极金属示意图。
图5是在集电极金属固化BCB并沉积键合金属示意图。
图6是磷化铟异质结双极型晶体管与高热导率衬底金属键合示意图。
图7是本实用新型的磷化铟异质结双极型晶体管示意图。
图中：101是发射极金属，102是发射极，103是基极金属，104是基极，105是集电极，106是亚集电极，107是磷化铟衬底，108是正面BCB材料，109是临时键合材料，110是临时载片，111是集电极金属，112是背面BCB材料，113是键合金属一，114是键合金属二，115是高热导率衬底。
具体实施方式
如图7所示，一种磷化铟异质结双极型晶体管，由下至上设置有集电极105和基极104，所述基极104上方设置有基极金属103和发射极102，所述发射极102上方设置有发射极金属101；所述集电极105下方设置有集电极金属111，集电极金属111与高热导率衬底115金属键合。
集电极金属111下方设置有键合金属一113，高热导率衬底115上方设置有键合金属二114。
进一步的，键合金属一113与键合金属二114相接触的面大小相同。
进一步的，键合金属一113厚度500-1000纳米。
进一步的，键合金属二114厚度500-1000纳米。
进一步的，集电极金属111为钛、铂、金中的两种或者三种组合，总厚度在500纳米以内。
进一步的，所述高热导率衬底115为碳化硅或者金刚石。
进一步的，所述集电极105、基极104、基极金属103、发射极102和发射极金属101组成立体结构的四周和上方覆有正面BCB材料108，所述正面BCB材料108顶部与发射极金属101顶部平齐。
进一步的，所述集电极金属111四周覆有背面BCB材料112，所述背面BCB材料112位于正面BCB材料108下方。
下面结合附图描述本实用新型的制备过程。
①准备样品：将磷化铟异质结双极型晶体管进行正面工艺，完成制备发射极金属101和基极金属103，如图1所示。
发射极金属101位于发射极102上方，发射极102和基极金属103位于基极104上方，基极104下方设置有集电极105，集电极105下方依次设有亚集电极106和磷化铟衬底107。亚集电极106上方覆盖有正面BCB材料103，正面BCB材料103顶部与发射极金属101顶部平齐。
②临时键合：在临时载片110的正面滴适量的临时键合材料109，根据不同厚度需要用1000-3000转/分钟的速率进行旋涂，旋涂时间为30-60秒，将涂好临时键合材料109的临时载片110正面朝上放在热板上进行预烘烤，热板温度在100-110摄氏度左右，时间2～5分钟。将磷化铟异质结双极型晶体管和临时载片110的正面相对叠在一起，利用键合机进行圆片键合，键合温度为250-350摄氏度，键合时间1-2小时，如图2所示。
③背面工艺：键合完成后磷化铟异质结双极型晶体管的磷化铟衬底107经过减薄磨片，然后进行抛光，再利用腐蚀将剩余磷化铟衬底107腐蚀掉，同时将亚集电极106腐蚀掉，如图3所示。
④沉积金属：在集电极层105背面通过溅射或者电子束蒸发的方法沉积集电极金属111，集电极金属111为钛、铂、金中的两种或者三种组合，总厚度在500纳米以内，如图4所示。
⑤固化BCB和沉积键合金属：在集电极金属111上旋涂一层BCB 112，旋涂速率1000-3000转/分钟，旋涂时间为30-60秒，厚度1-2微米，放入烘箱固化，固化温度200-250℃，时间1-2小时。固化完之后对集电极金属111表面的BCB112刻蚀掉，同时在集电极金属111表面通过溅射或者电子束蒸发的方法沉积键合金属一113，键合金属一113为金、铟、锡或者钛，其厚度500-1000纳米，如图5所示。
⑥键合：在高热导率衬底115上沉积对应的键合金属二114，键合金属二114为金、铟、锡或者钛，其厚度500-1000纳米，高热导率衬底115为碳化硅或者金刚石。将键合金属一113和键合金属二114正面相对放入键合机中施加4000毫巴-6000毫巴的压力，温度为200-300℃，磷化铟异质结双极型晶体管与高热导率衬底实现金属键合，如图6所示。
⑦去临时载片：将临时载片110和临时键合材料109去除，得到新型结构的磷化铟异质结双极型晶体管，如图7所示。
经过以上步骤，就实现了可以改善散热的新型结构的磷化铟异质结双极型晶体管的制备。
以上具体实施方式及实施例是对本实用新型提出的一种磷化铟异质结双极型晶体管技术思想的具体支持，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。
Claims (8)
1.一种磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，由下至上设置有集电极(105)和基极(104)，所述基极(104)上方设置有基极金属(103)和发射极(102)，所述发射极(102)上方设置有发射极金属(101)；所述集电极(105)底部设置有集电极金属(111)，集电极金属(111)与高热导率衬底(115)金属键合。
2.根据权利要求1所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述集电极金属(111)下方设置有键合金属一(113)，所述高热导率衬底(115)上方设置有键合金属二(114)。
3.根据权利要求2所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述键合金属一(113)与键合金属二(114)相接触的面大小相同。
4.根据权利要求2所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述键合金属一(113)厚度500-1000纳米。
5.根据权利要求2所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述键合金属二(114)厚度500-1000纳米。
6.根据权利要求1或2所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述高热导率衬底(115)为碳化硅或者金刚石。
7.根据权利要求1或2所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述集电极(105)、基极(104)、基极金属(103)、发射极(102)和发射极金属(101)组成立体结构的四周和上方覆有正面BCB材料(108)，所述正面BCB材料(108)顶部与发射极金属(101)顶部平齐。
8.根据权利要求7所述的磷化铟异质结双极型晶体管，其特征在于，所述集电极金属(111)四周覆有背面BCB材料(112)，所述背面BCB材料(112)位于正面BCB材料(108)下方。
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