一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法技術

本發明專利技術提供了一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，通過特殊的晶圓級鍵合技術，將設置在硅襯底上的GaN功率半導體器件轉移至柔性襯底上；該方法是一種全新的襯底轉移技術，柔性襯底基板可以有效的減小GaN半導體器件尺寸，可折疊和彎曲，基于柔性襯底的GaNHEMT器件跟常規GaN?LED相比具有更高的光電轉換效率、穩定性和更高的亮度，可大規模應用于如電子紙、移動顯示設備、可穿戴式設備等光電顯示領域。該方法操作簡單，可推動GaN器件在下一代微系統異質集成復雜光電集成領域的應用，具有明顯的創新性和研究價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于半導體制造領域，涉及一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法。
技術介紹
隨著硅基CMOS尺寸不斷縮小，其頻率性能也不斷提高，當預計特征尺寸達到25nm時，其頻率可達490GHz。但硅材料的Johnson優值僅為0.5THzV,尺寸的縮小導致硅基CMOS器件的擊穿電壓將遠小于1V，這極大地限制了硅基芯片在超高速數字領域的應用。近年來，人們不斷地尋找其替代品，由于寬禁帶半導體氮化鎵(GaN)材料具有超高的Johnson優值(5THzV),其器件溝道尺寸達到10nm量級時，擊穿電壓仍能保持10V左右，已逐漸的引起了國內外廣泛的重視。GaN功率器件在要求高轉換效率和精確閾值控制、寬帶、大動態范圍的電路數字電子領域具有廣闊和特殊的應用前景，支持國防通信、機載和空間系統。在多種的GaN功率器件中，硅襯底GaN功率器件由于超低的成本優勢以及與硅基CMOS的無縫集成，引起了國內外廣泛的關注，其中多個公司已經將硅基GaN產品實用化。但是，目前為止，GaNHEMT器件存在尺寸無法縮小、無法與光電集成的問題，極大的限制了GaNHEMT器件在微系統異質集成領域的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，能夠通過特殊的晶圓級鍵合技術，將設置在硅襯底上的功率半導體器件轉移至石英襯底上，以解決硅襯底GaN功率器件在大電流、大電壓應用時功耗極大增加，以及隨著溫度的升高硅基GaN功率器件可靠性退化的問題。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，包括如下步驟：S1：在原有功率半導體器件的上表面涂覆保護層，并固化所述保護層；S2：在固化后的保護層上涂覆第一光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第一光刻膠層鍵合到藍寶石載片上，并固化所述第一光刻膠層；S3：去除原有功率半導體器件的硅襯底；S4：在原硅襯底處涂覆第二光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第二光刻膠層鍵合柔性襯底上，并固化所述第二光刻膠層；S5：將功率半導體器件從藍寶石載片上剝離，并去除所述保護層和第一光刻膠層；S6、對柔性襯底表面進行平整處理。優選地，保護層為聚酰亞胺。優選地，步驟S1中固化保護層的方法為：將上表面涂覆保護層的功率半導體器件放入真空烘箱中進行烘烤，烘烤的溫度為210℃。優選地，第一光刻膠層的厚度為10μm。優選地，步驟S2中固化第一光刻膠層的方法為：將第一光刻膠層在120℃下烘烤2min，再在180℃下烘烤2min，最后放入真空烤箱中進行烘烤，烘烤溫度為180℃，烘烤時間為30min。優選地，步驟S3采用氫氟酸濕法腐蝕方法去除硅襯底。優選地，步驟S4中固化第二光刻膠層的方法為：對第二光刻膠層進行紫外光曝光，將曝光后的第二光刻膠層進行烘烤，烘烤溫度為150℃，烘烤時間為30min。優選地，步驟S5中剝離藍寶石載片采用熱板烘烤技術，烘烤溫度為100℃。優選地，步驟S5中采用濕法刻蝕方式去除器件表面的第二光刻膠層。優選地，柔性襯底為塑料或有機玻璃。。區別于現有技術的情況，本專利技術的有益效果是：(1)通過特殊的晶圓級鍵合技術，將設置在硅襯底上的GaN功率半導體器件轉移至柔性襯底上，該方法簡單易行，可在同行業中進行推廣；(2)柔性襯底基板可以有效的減小GaN半導體器件尺寸，可折疊和彎曲，并且可以消除高功率晶體管的自熱效應；(3)柔性襯底基板GaN器件與常規GaNLED相比具有更高的光電轉換效率、穩定性和更高的亮度，可大規模應用于如電子紙、移動顯示設備、可穿戴式設備等光電顯示領域。附圖說明圖1是本專利技術的流程示意圖；圖2是本專利技術一個實施例的結構示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。提供一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，如圖1-2所示，包括如下步驟：S1：在原有功率半導體器件的上表面涂覆保護層，并固化保護層；進一步地，固化保護層的方法為：將上表面涂覆保護層的功率半導體器件放入真空烘箱中進行烘烤，烘烤的溫度為210℃。該保護層可對器件有源區進行有效保護。進一步地，此處的保護層為聚酰亞胺。S2：在固化后的保護層上涂覆第一光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第一光刻膠層鍵合到藍寶石載片上，并固化第一光刻膠層；進一步地，第一光刻膠層的厚度為10μm。進一步地，固化第一光刻膠層的方法為：將第一光刻膠層在120℃下烘烤2min，再在180℃下烘烤2min，最后放入真空烤箱中進行烘烤，烘烤溫度為180℃，烘烤時間為30min。S3：去除原有功率半導體器件的硅襯底；進一步地，采用的圖形化硅襯底的GaN器件，在去除硅襯底的時候更能有效的避免開裂；進一步地，采用氫氟酸濕法腐蝕方法去除硅襯底，采用氫氟酸(HF)、濃硝酸(HNO3)、醋酸(CH3COOH)的混合水溶液與單晶硅襯底進行反應，并密切控制應力，確保器件有源區沒有裂痕。S4：在原硅襯底處涂覆第二光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第二光刻膠層鍵合到柔性襯底上，并固化第二光刻膠層；進一步地，固化第二光刻膠層的方法為：對第二光刻膠層進行紫外光曝光，將曝光后的第二光刻膠層進行烘烤，烘烤溫度為150℃，烘烤時間為30min。S5：將功率半導體器件從藍寶石載片上剝離，并去除保護層和第一光刻膠層。進一步地，剝離藍寶石載片可采用熱板烘烤技術，烘烤溫度為100℃。由于柔性襯底不耐高溫和比較脆弱的特性，本剝離程序耗時較長。進一步地，采用濕法刻蝕方式去除器件表面的第二光刻膠層。進一步地，采用聚酰亞胺專用去除液去除保護層。S6、由于柔性襯底的彎曲特性，采用貼膜機對柔性襯底表面進行平整處理。進一步地，柔性襯底為塑料或有機玻璃。以上所述僅為本專利技術的實施例，并非因此限制本專利技術的專利范圍，凡是利用本專利技術說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
，均同理包括在本專利技術的專利保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：在原有功率半導體器件的上表面涂覆保護層，并固化所述保護層；S2：在固化后的保護層上涂覆第一光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第一光刻膠層鍵合到藍寶石載片上，并固化所述第一光刻膠層；S3：去除原有功率半導體器件的硅襯底；S4：在原硅襯底處涂覆第二光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第二光刻膠層鍵合柔性襯底上，并固化所述第二光刻膠層；S5：將功率半導體器件從藍寶石載片上剝離，并去除所述保護層和第一光刻膠層；S6、對柔性襯底表面進行平整處理。

【技術特征摘要】
1.一種GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：在原有功率半導體器件的上表面涂覆保護層，并固化所述保護層；S2：在固化后的保護層上涂覆第一光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第一光刻膠層鍵合到藍寶石載片上，并固化所述第一光刻膠層；S3：去除原有功率半導體器件的硅襯底；S4：在原硅襯底處涂覆第二光刻膠層，采用晶圓級鍵合技術將所述第二光刻膠層鍵合柔性襯底上，并固化所述第二光刻膠層；S5：將功率半導體器件從藍寶石載片上剝離，并去除所述保護層和第一光刻膠層；S6、對柔性襯底表面進行平整處理。2.根據權利要求1所述的GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，其特征在于，所述保護層為聚酰亞胺。3.根據權利要求1所述的GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，其特征在于，所述步驟S1中固化保護層的方法為：將上表面涂覆保護層的功率半導體器件放入真空烘箱中進行烘烤，烘烤的溫度為210℃。4.根據權利要求1所述的GaN功率半導體器件的襯底轉移方法，其特征在于，所述第一光刻膠層的厚度為10μm。5.根據權利要求1所述的Ga...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黎明，
申請(專利權)人：成都海威華芯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51