一种GaAsHBT功率器件的制作方法

本发明涉及gaashbt微波功率器件技术领域，尤其涉及一种gaashbt功率器件。

背景技术：

gaashbt(砷化镓异质结双极晶体管)具有高效率、高功率密度、高线性度和单电源工作等优点，广泛应用于无线通讯、雷达和电子战系统等高频应用领域。为提高输出功率，功率管通常采取多指并联拓扑结构，随着并联晶体管数目的增加，由于gaas的热阻较高，各指之间相互热耦合增强，使得中间指的温度高于边缘指的温度，并且由于其温度不断积聚，形成一个热电正反馈，最终导致如图1所示的电流增益崩塌现象。电流增益崩塌严重影响了功率器件的输出功率、效率以及线性等性能，因此抑制电流增益崩塌成为gaashbt功率器件设计中的研究热点。

目前抑制hbt电流崩塌的方法主要有两种：一种是添加镇流电阻，包括发射极镇流电阻和基极镇流电阻；另一种是降低器件的热阻，包括减薄背孔工艺。发射极和基极镇流电阻能够有效抑制电流增益崩塌，但是不能够降低结温，同时带来额外的功耗，造成效率降低，器件面积增大；减薄衬底可以降低器件热阻，背面通孔为发射极热量提供到背面热沉的连接。

如图2所示为传统的gaashbt功率器件减薄背孔结构，但是在大功率工作模式下，器件有源区中间指的发热量最大，光靠发射极向距离较远的背孔进行热传输仍然很难缓解器件中间指的热积聚现象，并且衬底减薄厚度有限，对于发热量最大的有源区而言其热阻仍然较大。因此，传统的减薄背孔结构对于 gaashbt功率器件电流增益崩塌改善能力有限。

技术实现要素：

本发明提供一种gaashbt功率器件，能够有效改善gaashbt功率器件由于自热和热耦合引起的电流增益崩塌现象，提高工作效率。

为达上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件包括多个并联的hbt晶体管，所述gaashbt功率器件的衬底隔离区开设有背孔，所述gaashbt功率器件的衬底有源区在所述hbt晶体管的背面位置开设有背孔，所述hbt晶体管的发射极通过布线金属与衬底隔离区的背孔金属相连。

可选的，所述衬底有源区的背孔孔径小于所述衬底隔离区的背孔孔径。

可选的，所述衬底有源区的背孔刻蚀深度小于所述gaashbt功率器件绝缘层衬底的厚度。

可选的，所述衬底有源区的背孔的个数等于所述hbt晶体管的个数。

可选的，所述衬底有源区的背孔的位置与所述hbt晶体管的位置相对应。

本发明实施例提供的gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件的衬底有源区在所述hbt晶体管的背面位置开设有背孔，相当于对有源区背面衬底附加额外的减薄效果，使得有源区背面热阻减小，有利于有源区热量直接从衬底导出，有效改善hbt功率器件在大功率情况下的散热问题，对由于自热和热互耦造成的电流增益崩塌有极大的改善效果，有利于晶体管功率密度和工作效率的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为典型gaashbt功率器件电流增益崩塌现象的iv曲线图；

图2为现有技术中gaashbt功率器件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的gaashbt功率器件的结构示意图；

图4为本发明实施例中gaashbt晶圆片正面工艺结束后的截面图；

图5为本发明实施例中gaashbt晶圆片减薄并光刻背孔图形后的截面图；

图6为本发明实施例中gaashbt晶圆片背孔刻蚀后的截面图；

图7为本发明实施例中gaashbt晶圆片背孔电镀背金后的截面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，本发明实施例提供一种gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件包括多个并联的hbt晶体管，所述gaashbt功率器件的衬底隔离区开设有背孔，所述gaashbt功率器件的衬底有源区在所述hbt晶体管的背面位置开设有背孔，所述hbt晶体管的发射极通过布线金属与衬底隔离区的背孔金属相连。

可选的，所述衬底有源区的背孔孔径小于所述衬底隔离区的背孔孔径。

可选的，所述衬底有源区的背孔刻蚀深度小于所述gaashbt功率器件绝缘层衬底的厚度。

可选的，所述衬底有源区的背孔的个数等于所述hbt晶体管的个数。

可选的，所述衬底有源区的背孔的位置与所述hbt晶体管的位置相对应，也即位于hbt晶体管位置的正下方。

其中，所述衬底有源区背孔的个数不限局限于等于所述hbt晶体管的个数，所述衬底有源区背孔的位置也并不局限于有源区正下方，可以根据器件实际的发热情况进行调整。此外，所述衬底有源区背孔的大小也可以根据实际情况进行相应的调整。

本发明实施例提供的gaashbt功率器件的制作工艺流程如下：

首先，对gaas晶圆片进行光刻、腐蚀、金属蒸发、离子注入等一系列正面工艺，得到如图4所示的器件截面图。

然后，对图4所示的gaas晶圆片进行减薄和背孔图形光刻工艺，其中，有源区背孔光刻孔径小于隔离区背孔光刻孔径，得到如图5所示的器件截面图；其中，有源区背孔和隔离区背孔采用同一张光刻版光刻，并同时进行后续刻蚀背孔和电镀背金的工艺实现。其中，所述有源区背孔的个数不限局限于等于所述hbt晶体管的个数，所述衬底有源区背孔的位置也并不局限于有源区正下方，可以根据器件实际的发热情况进行调整。此外，所述衬底有源区背孔的大小也可以根据实际情况进行相应的调整。

接着，对图5所示的gaas晶圆片进行背孔刻蚀，得到隔离区背孔和有源区背孔，其中，有源区背孔的刻蚀深度小于绝缘层衬底的厚度，得到如图6所示的器件界面图。

最后，对图6所示的背孔进行电镀工艺，将其背面镀上金属，得到如图7所示的器件截面图。

本发明实施例提供的gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件的衬底有源区在所述hbt晶体管的背面位置开设有背孔，相当于对有源区背面衬底 附加额外的减薄效果，使得有源区背面热阻减小，有利于有源区热量直接从衬底导出，有效改善hbt功率器件在大功率情况下的散热问题，对由于自热和热互耦造成的电流增益崩塌有极大的改善效果，有利于晶体管功率密度和工作效率的提高。此外，本发明实施例提供的多背孔新结构，工艺实现简单，只需利用小孔径背孔比大孔径背孔刻蚀速度慢的特点即能实现，不需要额外的增加光刻版和工艺开发费用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。