1.本发明属于半导体材料加工领域，具体公开了一种半导体材料的表面钝化工艺。
背景技术：
2.半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。在集成电路中，在一块单晶基片上需要组装很多器件，这些器件之间需要互相布线连接，而且随着集成度的提高和特征尺寸的减小，布线密度必须增加，所以用于器件之间以及布线之间电气隔离的绝缘钝化膜是非常重要的。此外，由于半导体表面与内部结构的差异(表面晶格原子终止而存在悬挂键，即未饱和的键)，导致表面与内部性质的不同，而其表面状况对器件的性能有重要作用。表面只要有微量的沾污(如有害的杂质离子、水汽、尘埃等)，就会影响器件表面的电学性质，如表面电导及表面态等。为提高器件性能的稳定性和可靠性，必须把器件与周围环境气氛隔离开来，以增强器件对外来离子沾污的阻挡能力，控制和稳定半导体表面的特征，保护器件内部的互连以及防止器件受到机械和化学损伤。为此就提出了半导体器件表面钝化的要求
3.表面钝化工艺就是在半导体器件表面覆盖保护介质膜，以防止表面污染的工艺。现有的表面钝化工艺大多针对硅基半导体材料所涉及，目前第三代半导体材料正越来越显示其优越性，比如氮化镓等，还缺乏针对氮化镓这类半导体的钝化工艺优化，因此急需一种新的半导体材料的表面钝化工艺。
技术实现要素：
4.针对上述情况，本发明公开了一种半导体材料的表面钝化工艺，针对氮化镓这类半导体的钝化工艺优化。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种半导体材料的表面钝化工艺，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：
7.在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层pbi2钝化层、第二层sio2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层、第四层sio2钝化层和第五层pi钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成pbi
2-sio
2-tta-sio
2-pi复合结构。
8.优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述所述第一层pbi2钝化层的厚度范围值为：500-700nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
9.优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第二层sio2钝化层的厚度范围值为：200-300nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
10.优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层采用浸渍工艺进行制备，所述浸渍液中的甲基苯并三氮唑tta浓度为1-2g/l,温度30-40℃，浸渍时间2-4h。
11.优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第四层sio2钝化层的厚度范围值为：100-200nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
12.优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述第五层pi钝化层的厚度范围值为：400-700nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
13.进一步的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，进行钝化之前还包括预处理步骤：
14.s1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
15.所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为10-20％，浸泡温度为50-70℃，时间20-40min；
16.s2、对氮化镓衬底表面进行清洗：
17.将所述表面在去离子水中清洗5-15min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
18.s3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
19.所述表面在强碱溶液中浸泡，所述强碱溶液浓度为30-50％，浸泡温度为80-90℃，时间5-10min；
20.s4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗：
21.将所述表面在去离子水中清洗5-15min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
22.优选的，上述一种半导体材料的表面钝化工艺，所述步骤s3中的碱为强氧化钾。
23.优选的，上述预处理步骤包括以下具体步骤：
24.s1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
25.所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为15％，浸泡温度为60℃，时间30min；
26.s2、对氮化镓衬底表面进行清洗；
27.将所述表面在去离子水中清洗10min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
28.s3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
29.所述表面在氢氧化钾碱溶液中浸泡，所述氢氧化钾碱溶液浓度为40％，浸泡温度为85℃，时间7.5min；
30.s4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗；
31.将所述表面在去离子水中清洗10min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
32.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
33.本发明公开了一种半导体材料的表面钝化工艺，针对第三代半导体材料氮化镓进行优化设计，本发明所公开的钝化工艺步骤少，成本低，并且钝化后的氮化镓表面具有良好的绝缘性、抗蚀性、热稳定性，是理想的钝化保护结构，可以有效降低氮化镓半导体芯片的
反向漏电流问题，具有显著的优势。
具体实施方式
34.下面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。
35.本发明实施例中使用的试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场渠道购获得的常规试剂产品。
36.实施例1
37.一种半导体材料的表面钝化工艺，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：
38.在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层pbi2钝化层、第二层sio2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层、第四层sio2钝化层和第五层pi钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成pbi
2-sio
2-tta-sio
2-pi复合结构
39.所述所述第一层pbi2钝化层的厚度值为：500nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
40.所述第二层sio2钝化层的厚度值为：200nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
41.所述第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层采用浸渍工艺进行制备，所述浸渍液中的甲基苯并三氮唑tta浓度为1g/l,温度30℃，浸渍时间2h。
42.所述第四层sio2钝化层的厚度值为：100nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
43.所述第五层pi钝化层的厚度值为：400nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
44.进行钝化之前还包括预处理步骤：
45.s1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
46.所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为10％，浸泡温度为50℃，时间20min；
47.s2、对氮化镓衬底表面进行清洗；
48.将所述表面在去离子水中清洗5min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
49.s3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
50.所述表面在强碱溶液中浸泡，所述强碱溶液浓度为30％，浸泡温度为80℃，时间5min；
51.s4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗；
52.将所述表面在去离子水中清洗5min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
53.实施例2
54.一种半导体材料的表面钝化工艺，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：
55.在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层pbi2钝化层、第二层sio2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层、第四层sio2钝化层和第五层pi钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成pbi
2-sio
2-tta-sio
2-pi复合结构
56.所述所述第一层pbi2钝化层的厚度值为：600nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
57.所述第二层sio2钝化层的厚度值为：250nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
58.所述第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层采用浸渍工艺进行制备，所述浸渍液中的甲基苯并三氮唑tta浓度为1.5g/l,温度35℃，浸渍时间3h。
59.所述第四层sio2钝化层的厚度值为：150nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
60.所述第五层pi钝化层的厚度值为：500nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
61.进行钝化之前还包括预处理步骤：
62.s1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
63.所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为15％，浸泡温度为60℃，时间30min；
64.s2、对氮化镓衬底表面进行清洗；
65.将所述表面在去离子水中清洗10min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
66.s3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
67.所述表面在强碱溶液中浸泡，所述强碱溶液浓度为40％，浸泡温度为85℃，时间7.5min；
68.s4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗；
69.将所述表面在去离子水中清洗10min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
70.所述步骤s3中的碱为强氧化钾。
71.实施例3
72.一种半导体材料的表面钝化工艺，所述半导体材料为氮化镓，包括以下步骤：
73.在氮化镓衬底上由下至上依次加工出第一层pbi2钝化层、第二层sio2钝化层、第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层、第四层sio2钝化层和第五层pi钝化层，所述半导体氮化镓衬底完成半导体芯片加工后，在该半导体芯片的表面需要钝化保护的区域形成pbi
2-sio
2-tta-sio
2-pi复合结构
74.所述所述第一层pbi2钝化层的厚度值为700nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
75.所述第二层sio2钝化层的厚度值为300nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
76.所述第三层甲基苯并三氮唑tta钝化层采用浸渍工艺进行制备，所述浸渍液中的甲基苯并三氮唑tta浓度为2g/l,温度40℃，浸渍时间4h。
77.所述第四层sio2钝化层的厚度值为：200nm，且采用热氧化生长工艺进行制备。
78.所述第五层pi钝化层的厚度值为：700nm，且采用lpcvd工艺进行制备。
79.进行钝化之前还包括预处理步骤：
80.s1、去除待钝化的氮化镓衬底表面的氧化物：
81.所述表面在盐酸溶液中浸泡去除表面氧化物，所述盐酸溶液浓度为20％，浸泡温度为70℃，时间40min；
82.s2、对氮化镓衬底表面进行清洗；
83.将所述表面在去离子水中清洗15min，去除该表面残留的盐酸，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子；
84.s3、对氮化镓衬底表面表面进行碱清洗：
85.所述表面在强碱溶液中浸泡，所述强碱溶液浓度为50％，浸泡温度为90℃，时间10min；
86.s4、对氮化镓衬底表面再次进行清洗；
87.将所述表面在去离子水中清洗15min，去除该表面残留的强碱，之后将该表面在水中漂洗干净；然后将所述表面在乙醇溶液中清洗，以除该表面的水分子。
88.测试例
89.将实施例1-3的表面钝化工艺对氮化镓半导体材料进行钝化，与使用如专利cn109920764a半导体芯片表面钝化保护的工艺对氮化镓半导体材料进行钝化(对比例)，发现使用实施例1-3，特别是实施例2中的钝化工艺钝化的氮化镓表面具有良好的绝缘性、抗蚀性、热稳定性，是理想的钝化保护结构，可以有效降低氮化镓半导体芯片的反向漏电流问题，具有显著的优势。具体结果如表1所示
90.表1，性能测试
[0091] 绝缘鞋抗蚀性热稳定性实施例1优良优异优良实施例2优异优异优异实施例3优良优异优良对比例1中等中等中等
[0092]
从上述表1可见，本发明所公开的钝化工艺步骤少，成本低，并且钝化后的氮化镓表面具有良好的绝缘性、抗蚀性、热稳定性，是理想的钝化保护结构，可以有效降低氮化镓半导体芯片的反向漏电流问题，具有显著的优势。。
[0093]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0094]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。