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专利号: 2016110844138
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:在蓝宝石衬底上MOCVD生长GaN基HEMTs外延结构;

S2:采用激光剥离技术对步骤S1所述蓝宝石衬底进行剥离;

S3:刻蚀、抛光GaN底表面外延层,同时抛光金刚石热沉片;

S4:将步骤S2制备的所述GaN底表面和步骤S3制备的所述金刚石热沉片表面进行抛光并淀积薄层,薄层上键合粘合剂,进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构;

S5:去除所述步骤S4得到的金刚石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构中的Si晶片的临时支撑材料,得到金刚石/GaN基HEMTs外延材料两层结构;

S6:ICP刻蚀GaN基HEMTs外延材料,进行器件隔离;

S7:制备器件电极。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括以下步骤:S11:蓝宝石衬底清洗,丙酮、去离子水分别超声2~3分钟;

S12:将蓝宝石衬底在900~1000℃的H2气氛下进行烘烤;

S13:以三甲基镓和氨气分别作为Ga源和N源,N2和H2作为载气,530~580℃下采用MOCVD技术在蓝宝石衬底上低温生长20nm的GaN成核层;

S14:继续升温至1050℃生长3.5μm的GaN缓冲层;

S15:再升温至1100℃,在氢气氛围下生长100nm的GaN-UID沟道层;

S16:保持温度不变,以三甲基铝和氨气分别作为Al源和N源在生长1nm的AlN插入层;

S17:最后以三甲基镓、三甲基铝和氨气分别作为Ga源、Al源和N源,N2和H2作为载气MOCVD交替生长25nm的AlGaN势垒层。

3.根据权利要求2所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述外延材料具体为:蓝宝石衬底单面抛光,厚度500μm,GaN成核层厚度20nm,GaN缓冲层厚度

3.5μm,本征GaN层厚度100nm,AlN层厚度1nm,AlGaN势垒层厚度20nm。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,步骤S2具体为:S21:取Si晶片作为临时支撑材料,用热塑性粘合剂将所述Si临时支撑材料粘到所述GaN基HEMTs外延材料上,形成蓝宝石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构;

S22:用波长248~480nm,脉冲宽度38ns KrF脉冲激光从蓝宝石一面扫描整个样品,激光脉冲的能量密度由焦距40cm的石英透镜调节;

S23:加热所述蓝宝石/GaN基HEMTs外延材料Si三层结构,去除蓝宝石衬底,得到GaN基HEMTs外延材料/Si两层结构。

5.根据权利要求4所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于:所述步骤S23中,加热所述蓝宝石衬底到Ga的熔点29℃以上。

6.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述步骤S4中低温键合具体为:分别对GaN底表面和金刚石热沉片表面进行抛光并淀积一薄层,薄层上设置有键合粘合剂苯并环丁烯BCB,然后将所述GaN底表面和金刚石热沉片紧密接触进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构,键合、固化温度不超过

150℃。

7.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述步骤S6具体为:先对所述金刚石热沉/GaN基HEMTs外延材料清洗,再进行欧姆接触,然后离子注入隔离,形成肖特基栅,最后生长Si3N4隔离层。

8.根据权利要求7所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述外延清洗采用三氯化碳、四氯乙烯、丙酮、乙醇、去离子水超声各3~5分钟,氮气吹干;然后+ 15采用磁控溅射Ti/Al/TiAu,N2保护下在850~900℃、50s进行退火;再注He 20KeV,1×10 cm-2和50KeV,1×1014cm-2;然后光刻3μm栅,磁控溅射Ni/Au,剥离形成肖特基栅,最后生长隔离层。

9.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述+步骤S7制备器件电极具体为:先磁控溅射Ti/Al/TiAu制备源、漏欧姆电极,再He 离子注入隔离,磁控溅射Ni/Au,剥离形成肖特基栅电极;接着PECVD生长Si3N4场板绝缘介质层;然后用ICP刻蚀进行第一次刻孔;然后磁控溅射金属Ni/Au,剥离形成源金属场板;然后在PECVD上生长Si3N4钝化层;然后用ICP刻蚀进行第二次刻蚀接触孔;然后磁控溅射Ni/Au,加厚电极;最后划片封装。