一种氮化镓外延金刚石结构及其制备方法技术

本申请提供了一种氮化镓外延金刚石结构，包括氮化镓表面的氮化硅层，以及氮化硅表面的金刚石层。本发明专利技术通过优化设计氮化镓与金刚石结合生长的方法、工艺条件及其环境，使得氮化镓上生长的金刚石薄膜均匀且致密，并且具有良好的附着力，不容易脱落；在制备过程实现氮化镓的0损伤，中间层损伤小于10nm；实现了金刚石与氮化镓的高质量结合，形成的外延层质量高，电学特性好，散热效率高，具有良好的前景和适用性，提升了半导体器件生产和应用的效果。提升了半导体器件生产和应用的效果。提升了半导体器件生产和应用的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓外延金刚石结构及其制备方法


[0001]本申请涉及功率元件
，尤其涉及一种氮化镓外延金刚石结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有硅功率器件已经达到了理论极限，而作为第三代半导体材料中氮化镓材料的基础参数更加优异，具有更大的发展空间。氮化镓功率器件适合高频、高温、高效率的应用环境，能够有效减小系统尺寸，提高功率密度，并最终降低系统成本。
[0003]但随着GaN功率器件的设计和工艺不断提高和改进，其理论输出功率越来越高，频率越来越大，体积越来越小。然而，在尺寸小型化和功率增大化的条件下，GaN基微波功率器件的可靠性和稳定性受到严重挑战。由于在GaN与金刚石相结合存在较多问题，首先GaN与金刚石之间的热膨胀系数差异巨大，较大的热失配引起的应力应变成为实现GaN/金刚石结构的障碍之一；另外，GaN与金刚石之间的晶格失配也阻碍了其进一步发展；如何实现将较薄的GaN外延层转移到金刚石衬底上并且保证外延层质量和电学特性不发生损伤也是一大技术难题；此外，GaN与金刚石之间的界面热阻也是高热导率金刚石散热效率的阻碍，因此如何实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓外延金刚石结构，其特征在于，包括氮化镓表面的氮化硅层，以及氮化硅表面的金刚石层。2.根据权利要求1中所述的一种氮化镓外延金刚石结构，其特征在于，所述氮化硅厚度为5
‑
500nm。3.根据权利要求1中所述的一种氮化镓外延金刚石结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对氮化镓表面使用LPCVD生长5
‑
500nm厚的氮化硅作为中间层；2)对氮化镓/氮化硅样品进行清洗；3)清洗完毕后使用惰性气体进行干燥；4)使用静电自组装法进行预处理；5)将预处理完的样品放入MPCVD进行金刚石生长；6)使用氢气与甲烷与氮气的混合气体在600～960℃生长；得到高质量的氮化镓基金刚石复合材料。4.根据权利要求3中所述的一种氮化镓外延金刚石结构的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中样品进行清洗，使用丙酮、酒精和去离子水依次各超声清洗10min，丙酮与酒精的浓度不做特殊要求，该步骤的目的是将样品表面清洗干净，防止有污渍影响后续的外延生长。5.根据权利要求3中所述的一种氮化镓外延金刚石结构的制备方法，其特征在于，所述的步骤4)中的预处理包括加热处理或者浸渍处理。6.根据权利要求5中所述的一种氮化镓外延金刚石结构的制备方法，其特征在于，所述的加热处理为：将所述干燥后的氮化镓/氮化硅样品进行加热，加热至250～650℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祺，张粉红，
申请(专利权)人：化合积电厦门半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：