一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件及其制备方法，包括以下步骤：S1，提供具有注入面的氮化镓单晶晶片；S2，从注入面向氮化镓单晶晶片进行氢离子注入，使得注入离子到达预设深度并形成注入缺陷层，上方形成氮化镓单晶薄膜；S3，将氮化镓单晶薄膜与金刚石支撑衬底键合；S4，退火处理使沿着所述注入缺陷层剥离，注入缺陷层形成损伤层；S5，表面处理以除去损伤层；以及S6，在氮化镓单晶薄膜表面进行同质外延生长制备晶体管，即得。根据本发明专利技术制备的金刚石基氮化镓晶体管在性能上大大提升，具有高电子迁移率、散热能力强的特性，可在高频率、高功率状态下长时间稳定工作，相对现有技术具有非常显著的优越性。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件及其制备方法
本专利技术涉及信息功能材料与微电子器件的制备，更具体地涉及一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件及其制备方法。
技术介绍
GaN是一种宽禁带半导体材料，具有3.4eV的直接带隙。GaN材料具有极强的稳定性，室温下不溶于酸和碱，是坚硬的高熔点材料，熔点为1700℃，弹性模量达到398GPa，是工作在恶劣环境(高温、高压、酸碱等)中的微机电器件(MEMS)的一种理想材料。GaN具有优异的光学特性，可用于制备蓝光二极管(LED)和激光二极管(LD)等器件。此外，GaN的击穿电场极高(3.3MV/cm)，电子饱和速度大，导通损耗低，基于GaN的电子元器件具有高输出功率和高功率密度、高工作频率和宽频带等极优异的特性，已成为第五代移动通讯网络技术(5G)必不可少的核心材料。通常，GaN材料可以在Si、SiC、蓝宝石衬底上通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)等方法异质外延生长，但异质外延受到晶格失配、热失配等限制，严重损害了Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，提供具有注入面的氮化镓单晶晶片；/nS2，从所述注入面向所述氮化镓单晶晶片进行氢离子注入，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，所述注入缺陷层的上方形成氮化镓单晶薄膜；/nS3，将所述氮化镓单晶薄膜与一金刚石支撑衬底键合，得到包括氮化镓单晶晶片和金刚石支撑衬底的第一复合结构；/nS4，对所述第一复合结构进行退火处理，使得第一复合结构沿着所述注入缺陷层剥离，得到第二复合结构，其中，注入缺陷层形成损伤层，所述第二复合结构包括损伤层、氮化镓单晶薄膜以及金刚石支撑衬底；/nS5，对所述...

【技术特征摘要】
1.一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，提供具有注入面的氮化镓单晶晶片；
S2，从所述注入面向所述氮化镓单晶晶片进行氢离子注入，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，所述注入缺陷层的上方形成氮化镓单晶薄膜；
S3，将所述氮化镓单晶薄膜与一金刚石支撑衬底键合，得到包括氮化镓单晶晶片和金刚石支撑衬底的第一复合结构；
S4，对所述第一复合结构进行退火处理，使得第一复合结构沿着所述注入缺陷层剥离，得到第二复合结构，其中，注入缺陷层形成损伤层，所述第二复合结构包括损伤层、氮化镓单晶薄膜以及金刚石支撑衬底；
S5，对所述第二复合结构进行表面处理以除去损伤层，得到第三复合结构，所述第三复合结构包括氮化镓单晶薄膜和金刚石支撑衬底；
S6，对所述第三复合结构在氮化镓单晶薄膜表面进行同质外延生长制备晶体管，得到一种金刚石基异质集成氮化镓薄膜与晶体管的微电子器件。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氢离子注入的能量为35keV～3MeV，剂量为2.5×1017cm-2～1×1018cm-2。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，预设深度为300nm～50μm。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的金刚石支撑衬底还包括硅基金刚石支撑衬底，所述金...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，石航宁，伊艾伦，游天桂，张加祥，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