[发明专利]具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件及其制备方法

权利要求书

1.一种具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件，其特征在于，包括自下而上分布的基板、绝缘介质层、电极焊盘、GaN基HEMT器件、石墨烯材料；所述电极焊盘包括源电极焊盘、漏电极焊盘、栅电极焊盘；所述GaN基HEMT器件包括外延层结构和栅电极、源电极和漏电极；所述GaN基HEMT器件的电极通过所述电极焊盘与基板粘合连接，实现倒装的封装结构；在倒装的所述GaN基HEMT器件的衬底材料上采用所述石墨烯材料作为散热材料；所述基板之上覆盖DLC材料的绝缘介质层，作为散热层。

2.根据权利要求1所述的具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件，其特征在于，所述基板为AlN或者Al₂O₃。

3.根据权利要求1所述的具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件的外延层结构的外延方法采用金属有机物化学气相沉积方法。

4.根据权利要求1所述的具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件，其特征在于，所述衬底为碳化硅衬底，蓝宝石衬底，或Si衬底。

5.根据权利要求1所述的具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件的外延层结构包括GaN高阻缓冲层，GaN高迁移率层，AlGaN势垒层，SiN钝化层。

6.根据权利要求1所述的具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件，其特征在于，所述石墨烯材料通过电化学转移方法或化学转移方法转移到倒装后的芯片衬底材料上，作为界面散热层。

7.一种权利要求1所述具有石墨烯散热层的倒装结构的氮化镓基功率器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备GaN基HEMT器件；

2)在基板上沉积绝缘介质层；所述绝缘介质层是DLC材料；

3)在绝缘介质层上制备电极焊盘；

4)将制备的GaN基HEMT器件倒装焊接在基板的上表面，GaN基HEMT器件的源电极、漏电极和栅电极分别于与基板上相应的源电极焊盘、漏电极焊盘和栅电极焊盘连接；

5)将石墨烯材料转移到倒装结构中GaN基HEMT器件的衬底上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)通过化学气相沉积方法或等离子体增强化学气相沉积方法在基板表面生长DLC。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤5)通过电化学转移方法或化学转移方法将石墨烯材料转移到倒装结构中GaN基HEMT器件的衬底上。