一種GaAsHBT功率器件的制作方法

本發明涉及gaashbt微波功率器件技術領域，尤其涉及一種gaashbt功率器件。

背景技術：

gaashbt(砷化鎵異質結雙極晶體管)具有高效率、高功率密度、高線性度和單電源工作等優點，廣泛應用于無線通訊、雷達和電子戰系統等高頻應用領域。為提高輸出功率，功率管通常采取多指并聯拓撲結構，隨著并聯晶體管數目的增加，由于gaas的熱阻較高，各指之間相互熱耦合增強，使得中間指的溫度高于邊緣指的溫度，并且由于其溫度不斷積聚，形成一個熱電正反饋，最終導致如圖1所示的電流增益崩塌現象。電流增益崩塌嚴重影響了功率器件的輸出功率、效率以及線性等性能，因此抑制電流增益崩塌成為gaashbt功率器件設計中的研究熱點。

目前抑制hbt電流崩塌的方法主要有兩種：一種是添加鎮流電阻，包括發射極鎮流電阻和基極鎮流電阻；另一種是降低器件的熱阻，包括減薄背孔工藝。發射極和基極鎮流電阻能夠有效抑制電流增益崩塌，但是不能夠降低結溫，同時帶來額外的功耗，造成效率降低，器件面積增大；減薄襯底可以降低器件熱阻，背面通孔為發射極熱量提供到背面熱沉的連接。

如圖2所示為傳統的gaashbt功率器件減薄背孔結構，但是在大功率工作模式下，器件有源區中間指的發熱量最大，光靠發射極向距離較遠的背孔進行熱傳輸仍然很難緩解器件中間指的熱積聚現象，并且襯底減薄厚度有限，對于發熱量最大的有源區而言其熱阻仍然較大。因此，傳統的減薄背孔結構對于 gaashbt功率器件電流增益崩塌改善能力有限。

技術實現要素：

本發明提供一種gaashbt功率器件，能夠有效改善gaashbt功率器件由于自熱和熱耦合引起的電流增益崩塌現象，提高工作效率。

為達上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件包括多個并聯的hbt晶體管，所述gaashbt功率器件的襯底隔離區開設有背孔，所述gaashbt功率器件的襯底有源區在所述hbt晶體管的背面位置開設有背孔，所述hbt晶體管的發射極通過布線金屬與襯底隔離區的背孔金屬相連。

可選的，所述襯底有源區的背孔孔徑小于所述襯底隔離區的背孔孔徑。

可選的，所述襯底有源區的背孔刻蝕深度小于所述gaashbt功率器件絕緣層襯底的厚度。

可選的，所述襯底有源區的背孔的個數等于所述hbt晶體管的個數。

可選的，所述襯底有源區的背孔的位置與所述hbt晶體管的位置相對應。

本發明實施例提供的gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件的襯底有源區在所述hbt晶體管的背面位置開設有背孔，相當于對有源區背面襯底附加額外的減薄效果，使得有源區背面熱阻減小，有利于有源區熱量直接從襯底導出，有效改善hbt功率器件在大功率情況下的散熱問題，對由于自熱和熱互耦造成的電流增益崩塌有極大的改善效果，有利于晶體管功率密度和工作效率的提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明 的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為典型gaashbt功率器件電流增益崩塌現象的iv曲線圖；

圖2為現有技術中gaashbt功率器件的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的gaashbt功率器件的結構示意圖；

圖4為本發明實施例中gaashbt晶圓片正面工藝結束后的截面圖；

圖5為本發明實施例中gaashbt晶圓片減薄并光刻背孔圖形后的截面圖；

圖6為本發明實施例中gaashbt晶圓片背孔刻蝕后的截面圖；

圖7為本發明實施例中gaashbt晶圓片背孔電鍍背金后的截面圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，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它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖3所示，本發明實施例提供一種gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件包括多個并聯的hbt晶體管，所述gaashbt功率器件的襯底隔離區開設有背孔，所述gaashbt功率器件的襯底有源區在所述hbt晶體管的背面位置開設有背孔，所述hbt晶體管的發射極通過布線金屬與襯底隔離區的背孔金屬相連。

可選的，所述襯底有源區的背孔孔徑小于所述襯底隔離區的背孔孔徑。

可選的，所述襯底有源區的背孔刻蝕深度小于所述gaashbt功率器件絕緣層襯底的厚度。

可選的，所述襯底有源區的背孔的個數等于所述hbt晶體管的個數。

可選的，所述襯底有源區的背孔的位置與所述hbt晶體管的位置相對應，也即位于hbt晶體管位置的正下方。

其中，所述襯底有源區背孔的個數不限局限于等于所述hbt晶體管的個數，所述襯底有源區背孔的位置也并不局限于有源區正下方，可以根據器件實際的發熱情況進行調整。此外，所述襯底有源區背孔的大小也可以根據實際情況進行相應的調整。

本發明實施例提供的gaashbt功率器件的制作工藝流程如下：

首先，對gaas晶圓片進行光刻、腐蝕、金屬蒸發、離子注入等一系列正面工藝，得到如圖4所示的器件截面圖。

然后，對圖4所示的gaas晶圓片進行減薄和背孔圖形光刻工藝，其中，有源區背孔光刻孔徑小于隔離區背孔光刻孔徑，得到如圖5所示的器件截面圖；其中，有源區背孔和隔離區背孔采用同一張光刻版光刻，并同時進行后續刻蝕背孔和電鍍背金的工藝實現。其中，所述有源區背孔的個數不限局限于等于所述hbt晶體管的個數，所述襯底有源區背孔的位置也并不局限于有源區正下方，可以根據器件實際的發熱情況進行調整。此外，所述襯底有源區背孔的大小也可以根據實際情況進行相應的調整。

接著，對圖5所示的gaas晶圓片進行背孔刻蝕，得到隔離區背孔和有源區背孔，其中，有源區背孔的刻蝕深度小于絕緣層襯底的厚度，得到如圖6所示的器件界面圖。

最后，對圖6所示的背孔進行電鍍工藝，將其背面鍍上金屬，得到如圖7所示的器件截面圖。

本發明實施例提供的gaashbt功率器件，所述gaashbt功率器件的襯底有源區在所述hbt晶體管的背面位置開設有背孔，相當于對有源區背面襯底 附加額外的減薄效果，使得有源區背面熱阻減小，有利于有源區熱量直接從襯底導出，有效改善hbt功率器件在大功率情況下的散熱問題，對由于自熱和熱互耦造成的電流增益崩塌有極大的改善效果，有利于晶體管功率密度和工作效率的提高。此外，本發明實施例提供的多背孔新結構，工藝實現簡單，只需利用小孔徑背孔比大孔徑背孔刻蝕速度慢的特點即能實現，不需要額外的增加光刻版和工藝開發費用。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。