一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，属于半导体材料技术领域。它包括将氮化镓晶片分立放置在金刚石沉积托盘的凹槽内进行金刚石沉积，并创造性的设计了在氮化镓表面的金刚石形核过程，保证了金刚石晶核在氮化镓晶圆表面稳定有序生长，为后续的金刚石衬底稳定有序的沉积奠定了基础。本发明专利技术解决了金刚石和氮化镓热膨胀系数不匹配而产生晶圆翘曲、碎裂、金刚石与氮化镓之间剥离等问题，降低了热失配率，提高了氮化镓晶圆和金刚石衬底之间的结合稳定性、界面热导率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体材料，更具体地说，涉及一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆及其制备方法。

技术介绍

1、氮化镓作为第三代宽禁带化合物半导体材料，具有禁带宽度大、高二维电子气浓度、高击穿场强、高的电子饱和速度等优异性能，在制备高温大功率器件、高频微波器件等方面展现出广阔的应用前景。然而，氮化镓器件的功率密度和效率性能优势远未充分发挥，主要原因是氮化镓器件在输出大功率时会产生大量的热量，但无法快捷有效地将这些热量散发出去。目前，氮化镓材料主要外延生长在碳化硅、蓝宝石等衬底材料上，而这些衬底材料的热导率较低，散热问题严重制约了氮化镓器件的性能。

2、金刚石具有已知材料中最高的热导率，可达2100w/(m·k)，是制备高功率电子器件的优良衬底材料。当前主要采用两种方式实现金刚石衬底与氮化镓的结合，一种是在金刚石衬底上直接外延生长氮化镓，但生长难度大，晶格失配会产生较大的位错密度，导致材料质量较差；另一种是利用键合材料实现金刚石衬底与氮化镓的键合，但需要引入低热导率的键合材料，从而使得基于金刚石衬底的氮化镓器件性能优势无法充分发挥。>

3、在制备金本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中涂覆金刚石微粉涂层的方法为：采用喷涂、刷涂或旋涂的方式将含有50纳米金刚石微粉的溶液涂覆在金刚石沉积托盘上表面，然后通过干燥处理得到厚度为2微米的涂层。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的混合悬浮液通过以下方式制备：

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，在所述2)步骤中，还添加硫酸铜至水和乙醇...

【技术特征摘要】

1.一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中涂覆金刚石微粉涂层的方法为：采用喷涂、刷涂或旋涂的方式将含有50纳米金刚石微粉的溶液涂覆在金刚石沉积托盘上表面，然后通过干燥处理得到厚度为2微米的涂层。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的混合悬浮液通过以下方式制备：

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，在所述2)步骤中，还添加硫酸铜至水和乙醇的混合溶剂中混合溶解；所述混合悬浮液中的铜离子与铁离子的摩尔比为(1.5～2.8)：1。

5.根据权利要求4所述的一种大尺寸金刚石基氮化镓晶圆的制备方法，其特征在于，所述所述混合悬浮液中的铜离子与铁离子的摩尔比为2.2：1。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一鸣，孙丽丽，
申请(专利权)人：超晶科技黑龙江有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载 我是这个专利的主人