The invention relates to a preparation method of GaO semiconductor structure, which includes providing GaO single crystal wafer with implantation surface, ion implantation from implanted GaO single crystal wafer to make implantation ion reach the preset depth and form implantation defect layer at the preset depth, bonding the implantation surface with high thermal conductivity substrate to obtain the first composite structure, and introducing the first composite structure into the first composite structure. After annealing, the GaO single crystal wafer in the first composite structure is peeled off along the injection defect layer, and the second composite structure and the third composite structure are obtained. The second composite structure is surface treated to remove the first damage layer and the GaO semiconductor structure including the first GaO layer and the high thermal conductivity substrate is obtained. The invention also provides a GaO semiconductor structure obtained therefrom. According to the GaO semiconductor structure formed by the preparation method according to the present invention, the GaO single crystal film is integrated with a high thermal conductivity substrate, thereby effectively improving the thermal conductivity of the GaO single crystal film.
【技术实现步骤摘要】
一种氧化镓半导体结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体材料,更具体地涉及一种氧化镓半导体结构及其制备方法。
技术介绍
随着电子信息产业的迅速发展,人类对于半导体的需求不再仅仅局限于传统的半导体材料与技术,已经由半导体硅基材料发展到砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体,并逐渐向第三代宽禁带半导体材料转变。第三代的宽禁带半导体(禁带宽度Eg>2.3eV)材料,包括碳化硅(SiC)、氧化锌、氮化镓、金刚石、氧化镓等,由于具有耐击穿电压高、电子迁移率大、热稳定性好、抗辐射能力强等优势,越来越多地被用于高频、高功率、高集成度的光电子器件。尤其是氧化镓材料,因为它具有更大的禁带宽度4.5-4.9eV,相当于Si的4倍以上,甚至比氧化锌的3.24eV、氮化镓的3.4eV还要高许多,可以广泛应用于蓝紫光或紫外发光器件和深紫外探测器件领域。另一方面,氧化镓的Baliga优值指数(相对硅而言)高达3444,大约是碳化硅的10倍,GaN的4倍。因此,基于氧化镓研制的器件将具有更小的导通损耗和更高的功率转换效率,在未来电力电子和功率器件领域具有巨大应用潜力。近年来,在氧化镓晶体材料方面的研究已经取得了比较大的发展。德国、日本分别采用提拉法和导模法实现了2英寸和4~6英寸氧化镓晶体的制备。2015年,日本已实现了2英寸β-氧化镓单晶衬底的商品化。在我国,中科院上海光机所、同济大学、中电集团46所、山东大学等单位已经开展了氧化镓晶体结晶习性、掺杂方式、光学性质等方面的探索。然而,氧化镓晶体材料的热导率很低(约为0.27W·cm-1·K-1),直接在氧化镓晶体材料上制备器件,散热将成为制 ...
【技术保护点】
1.一种氧化镓半导体结构的制备方法,其特征在于,该制备方法包括步骤:S1,提供具有注入面的氧化镓单晶晶片;S2,从所述注入面向氧化镓单晶晶片进行离子注入,使得注入离子到达预设深度并在预设深度处形成注入缺陷层,该注入缺陷层的两侧形成第一氧化镓层和第二氧化镓层;S3,将所述注入面与一高热导率衬底键合,得到包括氧化镓单晶晶片和高热导率衬底的第一复合结构;S4,对第一复合结构进行退火处理,使得第一复合结构中的氧化镓单晶晶片沿着注入缺陷层剥离,得到第二复合结构和第三复合结构,其中,注入缺陷层形成第一损伤层和第二损伤层,第二复合结构包括第一损伤层、第一氧化镓层和高热导率衬底,第三复合结构包括第二损伤层和第二氧化镓层;S5,对第二复合结构进行表面处理以除去第一损伤层,得到包括第一氧化镓层和高热导率衬底的氧化镓半导体结构。
【技术特征摘要】
1.一种氧化镓半导体结构的制备方法,其特征在于,该制备方法包括步骤:S1,提供具有注入面的氧化镓单晶晶片;S2,从所述注入面向氧化镓单晶晶片进行离子注入,使得注入离子到达预设深度并在预设深度处形成注入缺陷层,该注入缺陷层的两侧形成第一氧化镓层和第二氧化镓层;S3,将所述注入面与一高热导率衬底键合,得到包括氧化镓单晶晶片和高热导率衬底的第一复合结构;S4,对第一复合结构进行退火处理,使得第一复合结构中的氧化镓单晶晶片沿着注入缺陷层剥离,得到第二复合结构和第三复合结构,其中,注入缺陷层形成第一损伤层和第二损伤层,第二复合结构包括第一损伤层、第一氧化镓层和高热导率衬底,第三复合结构包括第二损伤层和第二氧化镓层;S5,对第二复合结构进行表面处理以除去第一损伤层,得到包括第一氧化镓层和高热导率衬底的氧化镓半导体结构。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化镓单晶晶片为α型氧化镓单晶晶片或β型氧化镓单晶晶片。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述步骤S2中,从所述注入面注入H离子和/或He离子。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,...
【专利技术属性】
技术研发人员:欧欣,游天桂,徐文慧,郑鹏程,黄凯,王曦,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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