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      一種金剛石熱沉襯底GaNHEMTs制備方法與流程

      文檔序號:12129072閱讀:來源:國知局

      技術特征:

      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:在藍寶石襯底上MOCVD生長GaN基HEMTs外延結構;

      S2:采用激光剝離技術對步驟S1所述藍寶石襯底進行剝離;

      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三層結構;

      S5:去除所述步驟S4得到的金剛石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結構中的Si晶片的臨時支撐材料,得到金剛石/GaN基HEMTs外延材料兩層結構;

      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:藍寶石襯底清洗,丙酮、去離子水分別超聲2~3分鐘;

      S12:將藍寶石襯底在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技術在藍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,形成藍寶石/GaN基HEMTs外延材料/Si三層結構;

      S22:用波長248~480nm,脈沖寬度38ns KrF脈沖激光從藍寶石一面掃描整個樣品,激光脈沖的能量密度由焦距40cm的石英透鏡調節(jié);

      S23:加熱所述藍寶石/GaN基HEMTs外延材料Si三層結構,去除藍寶石襯底,得到GaN基HEMTs外延材料/Si兩層結構。

      5.根據(jù)權利要求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,加熱所述藍寶石襯底到Ga的熔點29℃以上。

      6.根據(jù)權利要求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三層結構,鍵合、固化溫度不超過150℃。

      7.根據(jù)權利要求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。

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