金刚石基氮化镓晶体管制备方法及金刚石基氮化镓晶体管技术

本申请适用于半导体器件技术领域，提供了一种金刚石基氮化镓晶体管制备方法及金刚石基氮化镓晶体管，该方法包括：在硅基氮化镓晶圆上表面制备电极场板区；在硅基氮化镓晶圆上表面和硅晶圆上表面溅射第一金属层，并进行预键合；将载体与硅晶圆进行临时键合；将硅基氮化镓晶圆的硅衬底去除，得到以硅晶圆为支撑的氮化镓外延层，并在氮化镓外延层下表面和金刚石上表面溅射第二金属层或淀积介质层，进行键合；去除载体、硅晶圆和第一金属层，得到金刚石基氮化镓晶圆；对金刚石基氮化镓晶圆上表面的电极和场板进行金属互联，得到金刚石基氮化镓晶体管。本申请能够有效提高键合效果，进而提高制备得到的金刚石基氮化镓晶体管的输出功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
金刚石基氮化镓晶体管制备方法及金刚石基氮化镓晶体管


[0001]本申请属于半导体器件
，尤其涉及一种金刚石基氮化镓晶体管制备方法及金刚石基氮化镓晶体管。

技术介绍

[0002]氮化镓作为宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度高、热导率高等诸多优点，在高速大功率开关、射频功率器件制造等领域具有很大应用潜力。而金刚石具有高热导率(热导率通常为800
‑
2000瓦每米开尔文(W/mK))，因此相关技术中通常使用高热导率的金刚石作为氮化镓器件的散热衬底。
[0003]相关技术中，实现金刚石晶圆与氮化镓晶圆结合的方法主要有以下三种：第一种方法是在金刚石晶圆上直接外延氮化镓，这种方法生长过程复杂，且晶格失配会产生很大的位错密度，导致生长的氮化镓晶圆质量差。第二种方法是在氮化镓晶圆上生长金刚石，由于生长金刚石需要采用超过600℃的化学气相沉淀技术，该种方法会影响生长的金刚石的质量。为避免上述两种方法造成的氮化镓晶圆和金刚石质量差的情况，第三种方法是利用介质层将金刚石晶圆与氮化镓晶圆进行键合，然而，这种方法在应用中，金刚石与氮化镓的热膨胀系数差异大、器件互联工艺造成片内起伏增大、直接使用柔性胶与氮化镓晶圆接触造成晶圆形变，导致这种方法的键合效果差，影响制备得到的金刚石基氮化镓晶体管的输出功率。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种金刚石基氮化镓晶体管制备方法及金刚石基氮化镓晶体管，以解决相关技术中金刚石晶圆与氮化镓晶圆的键合效果差，导致制备得到的金刚石基氮化镓晶体管的输出功率低的技术问题。
[0005]本申请是通过如下技术方案实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种金刚石基氮化镓晶体管制备方法，包括：在硅基氮化镓晶圆上表面制备电极场板区，电极场板区包括栅极、源极、漏极和场板；在硅基氮化镓晶圆上表面和电极场板区上表面溅射第一金属层，形成第一待键合表面，并在硅晶圆上表面溅射第一金属层，形成第二待键合表面；将硅基氮化镓晶圆的第一待键合表面与硅晶圆的第二待键合表面相对放置，进行预键合；在载体上表面涂覆粘片胶，形成第三待键合表面，将载体的第三待键合表面与硅晶圆的第四待键合表面相对放置，进行临时键合；硅晶圆的第四待键合表面为与硅晶圆的第二待键合表面相对的表面；
[0007]将硅基氮化镓晶圆的硅衬底去除，得到以硅晶圆为支撑的氮化镓外延层，并在氮化镓外延层下表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第五待键合表面，在金刚石晶圆上表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第六待键合表面；将氮化镓外延层的第五待键合表面与金刚石晶圆的第六待键合表面相对放置，进行键合；去除粘片胶、载体、硅晶圆、第一待键合表面和第二待键合表面，得到金刚石基氮化镓晶圆；对金刚石基氮化镓晶圆上表面
的栅极、源极、漏极和场板进行金属互联，形成互联金属层，得到金刚石基氮化镓晶体管。
[0008]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，在硅基氮化镓晶圆上表面和电极场板区上表面溅射第一金属层，形成第一待键合表面，并在硅晶圆上表面溅射第一金属层，形成第二待键合表面之前，还包括：在硅基氮化镓晶圆上表面和电极场板区上表面淀积介质，形成保护层，并对保护层进行抛光。
[0009]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将氮化镓外延层的第五待键合表面与金刚石晶圆的第六待键合表面相对放置，进行键合，包括：将氮化镓外延层的第五待键合表面与金刚石晶圆的第六待键合表面相对放置，沿金刚石晶圆的中心到边缘依次加压，进行初步键合，得到初步键合后的晶圆；其中，初步键合中压力为2000～4000毫巴，时间为1～3分钟；对初步键合后的晶圆进行键合；其中，键合中压力为4000～6000毫巴，时间为10～12小时，温度为100～150℃。
[0010]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将硅基氮化镓晶圆的第一待键合表面与硅晶圆的第二待键合表面相对放置，进行预键合，包括：将硅基氮化镓晶圆的第一待键合表面与硅晶圆的第二待键合表面相对放置，沿硅晶圆的中心到边缘依次加压，得到贴合的硅基氮化镓晶圆和硅晶圆；将贴合的硅基氮化镓晶圆和硅晶圆进行预键合；其中，预键合中压力为6500～8000毫巴，时间为1～2小时，温度为150～250℃。
[0011]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将硅基氮化镓晶圆的硅衬底去除，得到以硅晶圆为支撑的氮化镓外延层，包括：将硅基氮化镓晶圆的硅衬底减薄抛光至预设厚度；利用腐蚀性液体对剩余的硅衬底进行腐蚀，得到以硅晶圆为支撑的氮化镓外延层。
[0012]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，在硅基氮化镓晶圆上表面和电极场板区上表面溅射第一金属层，形成第一待键合表面，并在硅晶圆上表面溅射第一金属层，形成第二待键合表面之前，还包括：对硅基氮化镓晶圆和硅晶圆进行清洗。
[0013]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，在氮化镓外延层下表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第五待键合表面，在金刚石晶圆上表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第六待键合表面之前，还包括：对氮化镓外延层和金刚石晶圆进行清洗；
[0014]在氮化镓外延层下表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第五待键合表面，在金刚石晶圆上表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第六待键合表面之后，还包括：利用等离子体对氮化镓外延层和金刚石晶圆进行活化处理。
[0015]结合第一方面，在一些可能的实现方式中，第一金属层从下至上依次为钛层、钨层和金层；第二金属层从下至上依次为金属缓冲层和金层，金属缓冲层为钛层、钼层或铝层；介质层为氮化硅层、二氧化硅层或硅层。
[0016]第二方面，本申请实施例提供了一种金刚石基氮化镓晶体管，应用如第一方面任一项所述的金刚石基氮化镓晶体管制备方法得到；金刚石基氮化镓晶体管包括：从下到上依次为金刚石晶圆、第二金属层或介质层、氮化镓形成的多层结构；电极场板区，设置于氮化镓上表面，电极场板区包括栅极、源极、漏极和场板；互联金属层，设置于电极场板区上表面，且电极场板区中的栅极、源极、漏极和场板经互联金属层金属互联。
[0017]结合第二方面，在一些可能的实现方式中，金刚石基氮化镓晶体管还包括：保护层，设置于氮化镓上表面和电极场板区上表面。
[0018]可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，
在此不再赘述。
[0019]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0020]本申请实施例提供的金刚石基氮化镓晶体管制备方法及金刚石基氮化镓晶体管，在硅基氮化镓晶圆上表面制备电极场板区，并在硅基氮化镓晶圆上表面、电极场板区上表面和硅晶圆上表面溅射第一金属层，进行预键合，然后，将载体与硅晶圆进行临时键合，将硅基氮化镓晶圆的硅衬底去除，得到以硅晶圆为支撑的氮化镓外延层，在氮化镓外延层下表面和金刚石上表面溅射第二金属层或淀积介质层，进行键合，最后对得到的金刚石基氮化镓晶圆上表面的电极和场板进行金属互联，得到金刚石基氮化镓晶体管，设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石基氮化镓晶体管制备方法，其特征在于，包括：在硅基氮化镓晶圆上表面制备电极场板区，所述电极场板区包括栅极、源极、漏极和场板；在所述硅基氮化镓晶圆上表面和所述电极场板区上表面溅射第一金属层，形成第一待键合表面，并在硅晶圆上表面溅射第一金属层，形成第二待键合表面；将所述硅基氮化镓晶圆的第一待键合表面与所述硅晶圆的第二待键合表面相对放置，进行预键合；在载体上表面涂覆粘片胶，形成第三待键合表面，将所述载体的第三待键合表面与所述硅晶圆的第四待键合表面相对放置，进行临时键合；所述硅晶圆的第四待键合表面为与所述硅晶圆的第二待键合表面相对的表面；将所述硅基氮化镓晶圆的硅衬底去除，得到以所述硅晶圆为支撑的氮化镓外延层，并在所述氮化镓外延层下表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第五待键合表面，在金刚石晶圆上表面溅射第二金属层或淀积介质层，形成第六待键合表面；将所述氮化镓外延层的第五待键合表面与所述金刚石晶圆的第六待键合表面相对放置，进行键合；去除所述粘片胶、所述载体、所述硅晶圆、所述第一待键合表面和所述第二待键合表面，得到金刚石基氮化镓晶圆；对所述金刚石基氮化镓晶圆上表面的所述栅极、所述源极、所述漏极和所述场板进行金属互联，形成互联金属层，得到金刚石基氮化镓晶体管。2.根据权利要求1所述的金刚石基氮化镓晶体管制备方法，其特征在于，在所述硅基氮化镓晶圆上表面和所述电极场板区上表面溅射第一金属层，形成第一待键合表面，并在硅晶圆上表面溅射第一金属层，形成第二待键合表面之前，还包括：在所述硅基氮化镓晶圆上表面和所述电极场板区上表面淀积介质，形成保护层，并对所述保护层进行抛光。3.根据权利要求1所述的金刚石基氮化镓晶体管制备方法，其特征在于，所述将所述氮化镓外延层的第五待键合表面与所述金刚石晶圆的第六待键合表面相对放置，进行键合，包括：将所述氮化镓外延层的第五待键合表面与所述金刚石晶圆的第六待键合表面相对放置，沿所述金刚石晶圆的中心到边缘依次加压，进行初步键合，得到初步键合后的晶圆；其中，所述初步键合中压力为2000～4000毫巴，时间为1～3分钟；对所述初步键合后的晶圆进行键合；其中，所述键合中压力为4000～6000毫巴，时间为10～12小时，温度为100～150℃。4.根据权利要求1所述的金刚石基氮化镓晶体管制备方法，其特征在于，所述将所述硅基氮化镓晶圆的第一待键合表面与所述硅晶圆的第二待键合表面相对放置，进行预键合，包括：将所述硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国，武毅畅，付兴中，廖龙忠，秦龙，宋洁晶，冯立东，宋红伟，张力江，崔玉兴，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：