【技术实现步骤摘要】
一种金刚石基氮化镓复合晶片及其键合制备方法
本专利技术属于半导体与集成电路
，具体涉及一种金刚石基氮化镓复合晶片及其键合制备方法，可应用于微波射频器件和电力电子器件的制作。
技术介绍
氮化镓作为第三代半导体材料，与硅和砷化镓材料相比，具有禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度大、耐高温以及抗辐射能力强等特点，非常适合于高温大功率器件、高频微波器件、紫外和核辐射探测器件的制作，在通信、电力电子等
均具有极高的应用价值。然而，严重的自热效应和低热导率限制了氮化镓器件固有优势的完全发挥，成为制约氮化镓器件进一步向高频、大功率方向发展的技术瓶颈。金刚石具有很高的热导率，是碳化硅(氮化镓器件常用衬底材料之一)热导率的近五倍，用金刚石作为衬底材料可有效降低氮化镓器件的热阻，显著降低AlGaN/GaN结区温度。近年来国际上已开展的研究表明，采用金刚石衬底的氮化镓器件(金刚石基氮化镓复合器件)与以碳化硅为衬底的氮化镓器件(碳化硅基氮化镓复合器件)相比，由于散热问题的解决，器件输出功率密度、功率附加效率和可靠性均得到明显提高...
【技术保护点】
1.一种金刚石基氮化镓复合晶片，其特征在于，具有以下a)、b)和c)中的任意一种结构：/na)依次由氮化镓、成核层、碳化硅、金属中间层、金刚石衬底形成的多层结构；/nb)依次由氮化镓、金属中间层、金刚石衬底形成的多层结构；/nc)依次由氮化镓、陶瓷膜层、金属中间层、金刚石衬底形成的多层结构，所述陶瓷膜层的材料为氮化铝或碳化硅；/n所述的金属中间层具有依次设置的金属缓冲层、金膜层及金属缓冲层三层结构；所述金属缓冲层的材料为钨、钼或铝。/n
【技术特征摘要】
1.一种金刚石基氮化镓复合晶片，其特征在于，具有以下a)、b)和c)中的任意一种结构：
a)依次由氮化镓、成核层、碳化硅、金属中间层、金刚石衬底形成的多层结构；
b)依次由氮化镓、金属中间层、金刚石衬底形成的多层结构；
c)依次由氮化镓、陶瓷膜层、金属中间层、金刚石衬底形成的多层结构，所述陶瓷膜层的材料为氮化铝或碳化硅；
所述的金属中间层具有依次设置的金属缓冲层、金膜层及金属缓冲层三层结构；所述金属缓冲层的材料为钨、钼或铝。
2.根据权利要求1所述的刚石基氮化镓复合晶片，其特征在于：所述的结构a)、b)和c)中金刚石衬底的厚度为100-2000微米；金属缓冲层的厚度为1-20纳米；金膜层的厚度为5-200纳米；所述的结构a)中碳化硅的层厚为5-80微米；所述的结构b)中氮化镓的层厚为1-3微米；所述的结构c)中氮化镓的层厚为1-3微米，陶瓷膜层的厚度为1-15纳米。
3.一种金刚石基氮化镓复合晶片的键合制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)用粘接剂将碳化硅衬底氮化镓的氮化镓外延层一侧的表面与临时载片粘接在一起；
2)将碳化硅衬底减薄；或者将碳化硅衬底完全剥离，去除成核层，将氮化镓外延层减薄；
3)对已减薄的碳化硅衬底表面或已减薄的氮化镓外延层的表面进行抛光，并对金刚石表面进行抛光，使碳化硅衬底或氮化镓外延层及金刚石抛光面的粗糙度低于要求值；
4)先后用丙酮、乙醇和去离子水对氮化镓和金刚石进行超声波清洗；
5)以碳化硅衬底或氮化镓外延层的抛光面为氮化镓的待键合表面，以金刚石的抛光面为金刚石的待键合表面，对氮化镓和金刚石的待键合表面进行氩等离子体处理；
6)在已减薄碳化硅衬底的氮化镓待键合表面相继沉积金属缓冲层和金膜层，或者是在已减薄氮化镓外延层的氮化镓待键合表面相继沉积金属缓冲层和金膜层或相继沉积陶瓷膜层、金属缓冲层和金膜层；在金刚石的待键合表面相继沉积金属缓冲层和金膜层；
7)将氮化镓的待键合表面与金刚石的待键合表面相对放置并使它们相互接触，施加压力进行氮化镓与金刚石的第一次键合，即预键合；
8)施加压力对预键合在一起的氮化镓与金刚石进行第二次键合；
9)去除金刚石衬底氮化镓表面的粘接剂和临时载片，制备出金刚石基氮化镓复合晶片；
10)对金刚石基氮化镓复...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡文波，白海洋，王康，吴胜利，王宏兴，曹梦逸，谢荣华，张宗民，阮坤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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