[发明专利]高温超导体与半导体接口实现方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种高温超导体与宽带隙电力电子连接的方法，特别涉及利用金属、半导体将高温超导体与宽带隙电力电子连接的方法。

二、背景技术

目前制备钨涂层可采用物理或化学气相沉积方法，或者将气相沉积方法结合其他制备技术，提高钨涂层的性能。

化学气相淀积[CVD(ChemicalVaporDeposition)]，指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。

CVD特点：淀积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。

化学气相沉积(CVD)

将工件置于反应室中，抽真空并加热至900～1100℃。如要涂覆TiC层，则将钛以挥发性氯化物(如TiC14)与气体碳氢化合物(如CH4)一起通入反应室内，这时就会在工表面发生化学反应生成TiC，并沉积在工件表面形成6～8μm厚的覆盖层。工件经气相沉积镀覆后，再进行淬火，回火处理，表面硬度可达到2000～4000HV

物理气相沉积(PVD)

物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。

离子镀是借助于惰性气体辉光放电，使镀料(如金属钛)气化蒸发离子化，离子经电场加速，以较高能量轰击工件表面，此时如通入CO2，N2等反应气体，便可在工件表面获得TiC，TiN覆盖层，硬度高达2000HV。离子镀的重要特点是沉积温度只有500℃左右，且覆盖层附着力强，适用于高速钢工具，热锻模等。

三、发明内容

要解决的问题：

高温超导体与宽带隙电力电子，作为未来电力控制和电力传输的两项重要的技术结合起来将有新的现象和性质。

技术方案：

在高温超导体陶瓷上，利用外延工艺直接生长SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等半导体；

高温超导体与半导体电力电子的直接结合带来了新的器件特性；

在高温超导陶瓷(101)上，利用外延工艺生长SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等半导体材料；

用物理气相沉积或化学气相沉积方法，在在高温超导陶瓷(101)上生长SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等半导体材料；

高温超导陶瓷气相沉积SiC的步骤：

(1)将高温超导陶瓷(101)表面摩平、清洗；

(2)将高温超导陶瓷(101)表面抛光、清洗；

(3)利用低压化学气相或低压物理气相沉积方法在高温超导陶瓷(101)表面沉积SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等；

(4)利用氧化、掺杂、光刻、刻蚀、芯片封装等工艺在高温超导陶瓷(101)表面制作MOS管、IGBT等器件。

在高温超导体和半导体衬底之间利用金属作为超导体与半导体之间的连接线，实现高温超导体与半导体之间导电。

利用熔点低于661℃的金属，如：锡、铅、锑、水银、铝、锌等夹杂高温超导体和半导体衬底之间；

高温超导陶瓷(201)，熔点低于661℃，低熔点的金属(202)，宽禁带半导体(203)；

步骤：

(1)将高温超导陶瓷(201)表面摩平、清洗；

(2)将高温超导陶瓷(201)表面抛光、清洗；

(3)将宽禁带半导体(203)衬底表面摩平、清洗；

(4)将宽禁带半导体(203)衬底表面抛光、清洗；

(5)将熔点低于661℃，低熔点的金属(202)，如：锡、铅、锑、水银、铝、锌等夹在高温超导陶瓷(201)与宽禁带半导体(203)；

(6)在加热炉中将金属熔化后，再冷却；或者利用电磁炉将金属熔化后，再冷却；

(7)实现高温超导陶瓷(201)和宽禁带半导体(203)衬底之间利用金属连接。

在高温超导体和半导体衬底之间利用无机半导体为超导体与半导体之间的连接线，实现高温超导体与半导体之间导电；

高温超导陶瓷(301)和宽禁带半导体(302)衬底之间利用化学气相沉积或物理气相沉积的方法沉积一层半导体材料，如，单晶硅、纳米硅线、碳、SiC、氮化镓、二氧化硅等半导体；

高温超导陶瓷(301)和宽禁带半导体(302)衬底之间利用物理气相沉积的方法沉积一层半导体Si材料；

步骤：