基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法及晶片技术

本发明专利技术属于半导体材料制备工艺领域，具体涉及一种基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法及晶片，该方法制备的金刚石基氧化镓晶片具有氧化镓层/非晶氧化镓层/纳米粘接层/非晶碳层/金刚石衬底和氧化镓层/非晶氧化镓层/非晶碳层/金刚石衬底两种结构，主要制备步骤为：对氧化镓和金刚石表面进行精细抛光；利用快速氩原子束对抛光后的氧化镓和金刚石表面进行活化处理；在经表面活化处理后的氧化镓和金刚石表面分别沉积纳米粘接层，将沉积了纳米粘接层的氧化镓和金刚石互相接触进行间接键合，或不需要沉积纳米粘接层，将经过表面活化处理的氧化镓和金刚石进行直接键合。本发明专利技术制备的金刚石基氧化镓晶片，可提高氧化镓器件的散热性能。器件的散热性能。器件的散热性能。

【技术实现步骤摘要】
基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法及晶片


[0001]本专利技术属于半导体材料制备工艺领域，具体涉及一种基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法及晶片。

技术介绍

[0002]氧化镓(GaO)是一种新型超宽禁带半导体材料，与碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)相比，GaO的禁带宽度达到了4.9eV，高于SiC的3.25eV和SiC的3.4eV，大的禁带宽度使得GaO材料拥有更高的功率特性以及深紫外光电特性，同时具有良好的抗辐照和抗高温能力，可以在超低温、强辐射等极端环境下保持稳定的性质；GaO的击穿场强理论上可以达到8MV/cm，是GaN的2.5倍，是SiC的3倍多，高的击穿场强特性则确保了制备的GaO器件可以在超高电压下使用；此外，GaO能以比SiC和GaN更低的成本获得大尺寸、高质量、可掺杂的块状单晶。因此，有望基于GaO材料开发出小型化、高效、耐热性优良的超大功率晶体管。然而，GaO的热导率非常低，仅为27W/m
·
K，散热能力不足是限制GaO发展的一大瓶颈。

技术实现思路

>[0003]针对现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法，其特征在于，包含如下步骤：11)对GaO晶片和金刚石衬底进行抛光处理；12)对GaO晶片和金刚石衬底进行清洗；13)在真空度为10
‑5～10
‑7Pa的条件下对GaO晶片的抛光面和金刚石衬底的抛光面进行表面活化处理，在GaO晶片上形成非晶GaO层，在金刚石衬底上形成非晶C层；14)在非晶GaO层和非晶C层上分别沉积纳米粘接层，并在真空度为10
‑5～10
‑7Pa的条件下以沉积纳米粘结层对中接触进行间接键合，获得金刚石基GaO晶片；其中，纳米粘接层为Si薄膜，厚度为5～50nm。2.根据权利要求1所述的一种基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法，其特征在于，步骤11)中，GaO晶片抛光面和金刚石衬底抛光面的均方根粗糙度均小于1nm。3.根据权利要求1所述的一种基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法，其特征在于，步骤13)中，利用快速氩原子束上下分别轰击GaO晶片抛光面和金刚石衬底抛光面60～600s，其中，电流范围为10～80mA，离子加速电压范围为150～360V。4.根据权利要求1所述的一种基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法，其特征在于，步骤14)中，键合时的参数设置为：键合压力为10～100MPa，时间为1～5min，键合温度为25～200℃，保温时间为1～5min。5.一种由权利要求1～4任一项所述的基于超高真空表面活化的氧化镓与金刚石键合方法所制备的金刚石基GaO晶片，其特征在于，具体结构由上到下依次为氧化镓层/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康，李焕，齐彩霞，许丹，魏迎，
申请(专利权)人：咸阳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：