一种基于非自支撑GaN对粘制备金刚石基GaN的方法技术

本发明专利技术是基于GaN原始衬底去除生长金刚石的一种方法，属于半导体工艺技术领域，通过非自支撑氮化镓对粘及粘结剂中加入低热膨胀系数、高热导率材料，以CVD法在氮化镓上沉积金刚石膜，实现金刚石基氮化镓晶片。其步骤如下：1)非自支撑的GaN晶片清洗；2)将两个GaN面旋涂高温粘结剂对粘，粘结剂添加填充材料；3)固化粘结剂；4)用湿法刻蚀和ICP选择性刻蚀GaN原衬底；5)在暴露的GaN表面沉积介电层，然后将晶片在金刚石乙醇悬浮液中超声处理；6)将处理后的晶片沉积金刚石膜；7)刻蚀另一面衬底并沉积介电层和金刚石薄膜；8)双面沉积金刚石的晶片去除粘结剂。与传统的键合方法相比，可以更高效快捷得到低界面热阻的金刚石基GaN复合晶片。

Method for adhering to diamond base GaN based on non self support GaN

The present invention is a method for the removal of the original GaN substrate based on diamond growth, which belongs to the field of semiconductor technology, the non self support of low viscosity and adding Gan binder expansion coefficient and high thermal conductivity materials, by the method of CVD deposition of diamond films on Gan, Gan wafer base for diamond. The steps are as follows: 1) non GaN wafer cleaning self support; 2) the two GaN spin coating high temperature binder on the viscosity of binder, curing adhesive filling material; 3); 4) by wet etching and selective etching of ICP GaN substrate; 5) deposited on the surface of GaN dielectric layer is exposed, then the wafer processing of ultrasonic in diamond ethanol suspension; 6) after treatment of diamond film deposited wafer; 7) etching on the other side of the substrate and depositing a dielectric layer and diamond film; 8) wafer double-sided deposition diamond removing binder. Compared with traditional bonding methods, diamond based GaN composite wafers with lower interface thermal resistance can be obtained more efficiently and rapidly.

【技术实现步骤摘要】
一种基于非自支撑GaN对粘制备金刚石基GaN的方法
本专利技术设计了一种基于非自支撑GaN对粘制备金刚石基GaN的方法，特别提出了一种利用两个非自支撑氮化镓正面粘结，并在粘结剂中添加低热膨胀系数、高热导率的材料的方法，缓解因衬底去除和热膨胀系数失配引入的应力，改善粘结剂的导热性能，该方法属于半导体工艺

技术介绍
半导体器件和电路的热控管理是制造任何具有成本效益的电子和光电产品的关键设计要素。有效的热控技术是降低电子或光电子器件在性能最大化时的工作温度，同时提高可靠性。例如微波晶体管、发光晶体管和激光器。根据使用要求，这类器件已经在硅、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)。近年来，氮化镓(GaN)，氮化铝(AlN)和其他宽间隙半导体已被使用，成为电力电子和可见光产生光电子学的新选择。氮化镓材料具有高电子迁移率、高击穿电压、导热性能比GaAs、InP、Si，从而更适用于高功率器件应用。由于GaN基半导体材料具有禁带宽度大、直接间隙、电子漂移速度快和耐高温耐高压等优点，在制作大功率、高频电子器件以及光电器件方面具有优势。目前GaN材料主要外延生长在Si、蓝宝石、SiC等衬底上，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非自支撑GaN对粘制备金刚石基GaN的方法，其特征是在于使用含有填充材料的粘结剂将两块非自支撑氮化镓晶片对粘来缓解因去除衬底和热膨胀系数失配引入的应力，使用含有填充材料的粘结剂，既能解决粘结剂固化收缩率过大的问题，又能增加粘结剂的导热系数和机械强度；刻蚀单侧原始衬底，在暴露的氮化镓表面沉积介电层，沉积金刚石，获得单侧具有金刚石基氮化镓晶片；接下来刻蚀另一侧原始衬底，沉积介电层，沉积金刚石薄膜；去除中间的粘结剂，获得两块金刚石基氮化镓晶片。

【技术特征摘要】
1.一种基于非自支撑GaN对粘制备金刚石基GaN的方法，其特征是在于使用含有填充材料的粘结剂将两块非自支撑氮化镓晶片对粘来缓解因去除衬底和热膨胀系数失配引入的应力，使用含有填充材料的粘结剂，既能解决粘结剂固化收缩率过大的问题，又能增加粘结剂的导热系数和机械强度；刻蚀单侧原始衬底，在暴露的氮化镓表面沉积介电层，沉积金刚石，获得单侧具有金刚石基氮化镓晶片；接下来刻蚀另一侧原始衬底，沉积介电层，沉积金刚石薄膜；去除中间的粘结剂，获得两块金刚石基氮化镓晶片。2.如权利要求1所述一种基于非自支撑GaN对粘制备金刚石基GaN的方法，其特征在于具体实施步骤为：(1)用稀释的盐酸清洗两个非自支撑氮化镓圆片，用去离子水冲洗，干燥；(2)在两个非自支撑GaN圆片的正面旋涂粘结剂，旋涂转速为1000rpm-5000rpm，时间为30-60秒；另外选择低热膨胀系数、高热导率的金刚石粉作为填充材料；(3)将两个涂有粘结剂的非自支撑GaN圆片机械按压粘结，在室温下保持12h～24h，然后在干燥箱中80℃保温2h，之后再干燥箱中150℃保温3h，自然冷却至室温使粘结剂固化；(4)将正面粘结的非自支撑氮化镓圆片的单侧衬底以湿法刻蚀和ICP选择性刻蚀去除；(5)在暴露的氮化镓表面用磁控溅射法沉积生长介电层SiNx；(6)将沉积介电层后的晶片在1％～30％的金刚石乙醇悬浮液中超声；(7)将处理后的晶片介电层朝上，利用CVD沉积厚度为50μm～500μm的金刚石薄膜；(8)重复步骤(4)、(5)、(6)、(7)在另一面沉积金刚石薄膜；(9)将双面生长金刚石基氮化镓晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成明，贾鑫，魏俊俊，陈良贤，安康，郑宇亭，黑立富，刘金龙，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11