[发明专利]一种金属衬底的氮化镓肖特基整流器及其制备方法

权利要求书

1.一种金属衬底的氮化镓肖特基整流器，其特征是包括金属衬底(301)、金属键合层(302)和氮化镓肖特基整流器晶片，金属衬底(301)作为整个器件的支撑衬底，氮化镓肖特基整流器晶片为横向结构，包括氮化镓外延层、氮化镓肖特基电极(103)和欧姆电极(104)，氮化镓外延层由下至上包括缓冲层(102a)、重掺杂氮化镓欧姆接触层(102b)和轻掺杂氮化镓电压阻挡层(102c)，其中缓冲层(102a)通过金属键合层(302)与金属衬底(301)键合，氮化镓肖特基电极(103)与欧姆电极(104)相对金属衬底(302)在外延层的另一侧呈横向分布。

2.根据权利要求1所述的金属衬底的氮化镓肖特基整流器，其特征是金属键合层(302)由多层金属或合金淀积而成。

3.权利要求1或2所述金属衬底的氮化镓肖特基整流器的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)在蓝宝石衬底(101)上生长氮化镓肖特基整流器晶片的外延层，外延结构在衬底上从下到上包括缓冲层(102a)、重掺杂氮化镓欧姆接触层(102b)和轻掺杂氮化镓电压阻挡层(102c)；

2)采用半导体微加工方法制作横向结构氮化镓肖特基整流器晶片，包括：在设置欧姆电极(104)的位置用台面刻蚀方法暴露出重掺杂氮化镓欧姆接触层(102b)，在重掺杂氮化镓欧姆接触层(102b)上制备欧姆电极(104)，在轻掺杂氮化镓电压阻挡层(102c)上制备氮化镓肖特基电极(103)，制备得到的氮化镓肖特基电极(103)与欧姆电极(104)位于外延层的同一侧，呈横向分布；

3)将制备完成的晶片正面，即电极面，固定在硬质支撑载体(201)上，包括两种方式：A、使用可溶性粘合剂(202)将电极面临时固定在硬质支撑载体(201)上；B、如整流器采用倒装焊的方式封装，硬质支撑载体(201)为带焊接凸点的倒装焊基板，采用倒装焊方式连接和固定；

4)采用激光剥离的方法剥离蓝宝石衬底(101)：用短波长激光从晶片的背面，即蓝宝石面入射，使得蓝宝石衬底(101)和氮化镓肖特基整流器晶片的外延层交界处的氮化镓材料在高温下分解，实现蓝宝石衬底与晶片的分离，缓冲层(102a)裸露出来；

5)在裸露的缓冲层(102a)表面淀积金属键合层(302)，采用加热的方法将氮化镓肖特基整流器晶片与金属衬底(301)键合，形成紧密接触，键合所使用的温度小于500℃，得到金属衬底的氮化镓肖特基整流器。

4.根据权利要求3所述的金属衬底的氮化镓肖特基整流器的制备方法，其特征是如步骤3)中使用方式A，则在氮化镓肖特基整流器晶片与金属衬底(301)键合后，将整体器件置于相应溶剂中，去除粘合剂，使器件脱离步骤3)中临时使用的硬质支撑载体(201)。

5.根据权利要求3或4所述的金属衬底的氮化镓肖特基整流器的制备方法，其特征是重掺杂氮化镓欧姆接触层(102b)的N型掺杂浓度大于5×10¹⁷cm^-3，厚度介于0.1-20um之间；轻掺杂氮化镓电压阻挡层(102c)N性掺杂浓度介于1×10¹⁵-5×10¹⁷cm^-3之间，其厚度介于1-50um之间。

6.根据权利要求3或4所述的金属衬底的氮化镓肖特基整流器的制备方法，其特征是所采用的金属衬底(301)为自支撑的金属薄板或附着于其他支撑材料之上的金属薄板，如果是自支撑的金属薄板，其最低厚度为10um；如果是附着于其他支撑材料之上的金属薄板，其最低厚度则为1um。

7.根据权利要求3或4所述的金属衬底的氮化镓肖特基整流器的制备方法，其特征是金属键合层(302)金属厚度在0.1um至1mm之间，材料包括镍、金、钨、钛、钯、铟、银、铅、锡、铜、铝金属中的一种或几种或其合金；硬质支撑载体(201)为半导体片、玻璃片、石英片或金属片中的一种或几种。

8.根据权利要求3或4所述的金属衬底的氮化镓肖特基整流器的制备方法，其特征是步骤2)中，在重掺杂氮化镓欧姆接触层(102b)上积淀欧姆接触金属复合层，经过600℃以上的高温退火制备得到欧姆电极(104)，温度降至600℃以下后，再在与欧姆电极(104)横向排列的位置，在轻掺杂氮化镓电压阻挡层(102c)上制备氮化镓肖特基电极(103)。