[实用新型]用于氮化镓和金刚石直接键合的生产设备

说明书

本实用新型公开了种用于氮化镓和金刚石直接键合的生产设备，该设备包括微波等离子体化学气相沉积设备、磁控溅射设备和加压设备，微波等离子体化学气相沉积设备和磁控溅射设备均与加压设备管路连接；微波等离子体化学气相沉积设备内用于预处理金刚石，磁控溅射设备内用于预处理氮化镓；加压设备包括一腔体，腔体内为真空状态，腔体的上下方均竖直设置有一加压装置；处理后的金刚石衬底和氮化镓衬底均通过管路送至腔体，腔体内用于处理后的金刚石和氮化镓键合；在键合的过程中，加压装置在竖直方向上对两者施加压力。适用于氮化镓和金刚石直接键合的条件，使制备过程一体化。

技术领域

本实用新型属于生产设备技术领域，具体涉及用于氮化镓和金刚石直接键合的生产设备。

背景技术

近年来，随着国民经济的高速发展，电力能源的需求与日俱增。电力能源的产生、运输、消费以及在这些过程中电力能源的有效转换技术和控制技术，已经成为节省能源和社会持续发展两兼顾不可欠的关键技术。广义的电力能源网络不仅包括各种燃料电池、风力发电、太阳光发电等分散而高效的电源系统，还包括从空调、洗衣机、电动汽车、计算机到电力机车、航空、航天系统等局域的电力能源与消费。因此对电力能源网络内的所有能源元素有效管理和控制就变得非常重要。电力能源控制技术和利用效率的提高属于功率电子学的范畴，其关键部份就是功率电子器件及包含功率电子器件的电力转换器。功率电子器件利用其电气开关特性对电力的各个元素(如电压、电流、周期、相位等)进行控制，并可输出任意需要的电力波形。对于这些电力转换机能来讲，最重视的就是功率电子器件的低损失性、高速性、高耐电压性、低静电容量等。同时，为了实现电力转换模组的小型化和轻量化，需要功率电子器件具有高速开关及高温动作的特性。

由于对高速、高温和大功率半导体器件需求的不断增长，使得半导体业重新考虑半导体所用设计和材料。随着多种更快、更小计算器件的不断涌现，硅材料已难以维持摩尔定律。由于氮化镓材料所具有的独特优势，如噪声系数优良、最大电流高、击穿电压高、振荡频率高等，为多种应用提供了独特的选择，如军事、宇航和国防、汽车领域，以及工业、太阳能、发电和风力等高功率领域。应用领域的扩展和军事需求的增加是驱动氮化镓半导体器件市场增长的主要力量。需求量的增加主要是由于氮化镓器件所能带来的在器件重量和尺寸方面的显著改进。另外，氮化镓器件击穿电压的提升有望推动氮化镓在电动车辆中的使用量。

但是，随着输出功率与频率的提高，GaN器件产生的热量越来越多，可能影响电子器件的输出功率、频率和可靠性。因此有必要通过冷却技术快速地降低GaN器件的热量。由于单晶金刚石具有高热导率，因此将氮化镓键合在金刚石基底上能够高效快速地扩散氮化镓功率器件的热量。

由于金刚石和氮化镓表面都存在吸附物，无法直接进行键合。一般而言，都是采用键合剂将金刚石和氮化镓键合到仪器。但是，利用键合剂键合后，在器件热循环(比如-40-200摄氏度)的实验中，就会在键合剂层中出现裂纹、空洞甚至剥离等现象。这些现象也会在器件的运行过程中出现。这些现象严重影响到GaN器件的性能和稳定性，更甚者使其失效。

需要一种用于金刚石和氮化镓直接键合的生产设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于氮化镓和金刚石直接键合的生产设备，适用于氮化镓和金刚石直接键合的条件，使制备过程一体化。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种用于氮化镓和金刚石直接键合的生产设备，该设备包括微波等离子体化学气相沉积设备、磁控溅射设备和加压设备，微波等离子体化学气相沉积设备和磁控溅射设备均与加压设备管路连接；微波等离子体化学气相沉积设备内用于预处理金刚石，磁控溅射设备内用于预处理氮化镓；

加压设备包括一腔体，腔体内为真空状态，腔体的上下方均竖直设置有一加压装置；处理后的金刚石衬底和氮化镓衬底均通过管路送至腔体，腔体内用于处理后的金刚石和氮化镓键合；在键合的过程中，加压装置在竖直方向上对两者施加压力。