申請?zhí)枺?01611084413.8
　　申請人：陜西科技大學(xué)
　　發(fā)明人：王進軍

　　摘要： 本發(fā)明公開了一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，包括在藍(lán)寶石襯底上MOCVD生長GaN基HEMTs外延結(jié)構(gòu)；再采用激光剝離技術(shù)對藍(lán)寶石襯底進行剝離；再刻蝕、拋光GaN底表面外延層，同時拋光金剛石熱沉片；再在GaN底表面和金剛石熱沉片拋光淀積薄層鍵合粘合劑，進行低溫鍵合、固化得到金剛石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)；再去除金剛石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)中Si晶片的臨時支撐材料，得到金剛石/GaN基HEMTs外延材料兩層結(jié)構(gòu)；再ICP刻蝕GaN基HEMTs外延材料，進行器件隔離；最后制備器件電極。本發(fā)明采用高熱導(dǎo)率的金剛石做熱沉，散熱效果優(yōu)；低溫鍵合方法有效避免了傳統(tǒng)的高溫鍵合對材料性能的損傷；藍(lán)寶石襯底激光剝離有效避免了激光剝離對GaN基HEMTs外延材料性能的影響。 　　主權(quán)利要求：1.一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：在藍(lán)寶石襯底上MOCVD生長GaN基HEMTs外延結(jié)構(gòu)；S2：采用激光剝離技術(shù)對步驟S1所述藍(lán)寶石襯底進行剝離；S3：刻蝕、拋光GaN底表面外延層，同時拋光金剛石熱沉片；S4：將步驟S2制備的所述GaN底表面和步驟S3制備的所述金剛石熱沉片表面進行拋光并淀積薄層，薄層上鍵合粘合劑，進行低溫鍵合、固化得到金剛石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)；S5：去除所述步驟S4得到的金剛石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)中的Si晶片的臨時支撐材料，得到金剛石/GaN基HEMTs外延材料兩層結(jié)構(gòu)；S6：ICP刻蝕GaN基HEMTs外延材料，進行器件隔離；S7：制備器件電極。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括以下步驟：S11：藍(lán)寶石襯底清洗，丙酮、去離子水分別超聲2～3分鐘；S12:將藍(lán)寶石襯底在900～1000℃的H2氣氛下進行烘烤；S13：以三甲基鎵和氨氣分別作為Ga源和N源，N2和H2作為載氣，530～580℃下采用MOCVD技術(shù)在藍(lán)寶石襯底上低溫生長20nm的GaN成核層；S14：繼續(xù)升溫至1050℃生長3.5μm的GaN緩沖層；S15：再升溫至1100℃，在氫氣氛圍下生長100nm的GaN-UID溝道層；S16：保持溫度不變，以三甲基鋁和氨氣分別作為Al源和N源在生長1nm的AlN插入層；S17：最后以三甲基鎵、三甲基鋁和氨氣分別作為Ga源、Al源和N源，N2和H2作為載氣MOCVD交替生長25nm的AlGaN勢壘層。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，所述外延材料具體為：藍(lán)寶石襯底單面拋光，厚度500μm，GaN成核層厚度20nm，GaN緩沖層厚度3.5μm，本征GaN層厚度100nm，AlN層厚度1nm，AlGaN勢壘層厚度20nm。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，步驟S2具體為：S21：取Si晶片作為臨時支撐材料，用熱塑性粘合劑將所述Si臨時支撐材料粘到所述GaN基HEMTs外延材料上，形成藍(lán)寶石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)；S22：用波長248～480nm，脈沖寬度38ns KrF脈沖激光從藍(lán)寶石一面掃描整個樣品，激光脈沖的能量密度由焦距40cm的石英透鏡調(diào)節(jié)；S23：加熱所述藍(lán)寶石/GaN基HEMTs外延材料Si三層結(jié)構(gòu)，去除藍(lán)寶石襯底，得到GaN基HEMTs外延材料/Si兩層結(jié)構(gòu)。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于：所述步驟S23中，加熱所述藍(lán)寶石襯底到Ga的熔點29℃以上。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，所述步驟S4中低溫鍵合具體為：分別對GaN底表面和金剛石熱沉片表面進行拋光并淀積一薄層，薄層上設(shè)置有鍵合粘合劑苯并環(huán)丁烯BCB，然后將所述GaN底表面和金剛石熱沉片緊密接觸進行低溫鍵合、固化得到金剛石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)，鍵合、固化溫度不超過150℃。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，所述步驟S6具體為：先對所述金剛石熱沉/GaN基HEMTs外延材料清洗，再進行歐姆接觸，然后離子注入隔離，形成肖特基柵，最后生長Si3N4隔離層。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，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、去離子水超聲各3～5分鐘，氮氣吹干；然后采用磁控濺射Ti/Al/TiAu，N2保護下在850～900℃、50s進行退火；再注He+20KeV，1×1015cm-2和50KeV，1×1014cm-2；然后光刻3μm柵，磁控濺射Ni/Au，剝離形成肖特基柵，最后生長隔離層。
　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉襯底GaN基HEMTs制備方法，其特征在于，所述步驟S7制備器件電極具體為：先磁控濺射Ti/Al/TiAu制備源、漏歐姆電極，再He+離子注入隔離，磁控濺射Ni/Au，剝離形成肖特基柵電極；接著PECVD生長Si3N4場板絕緣介質(zhì)層；然后用ICP刻蝕進行第一次刻孔；然后磁控濺射金屬Ni/Au，剝離形成源金屬場板；然后在PECVD上生長Si3N4鈍化層；然后用ICP刻蝕進行第二次刻蝕接觸孔；然后磁控濺射Ni/Au，加厚電極；最后劃片封裝。