[发明专利]基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管及制备方法在审
| 申请号： | 201910546088.X | 申请日： | 2019-06-23 |
| 公开（公告）号： | CN110379782A | 公开（公告）日： | 2019-10-25 |
| 发明（设计）人： | 黄语恒;郭怀新;孔月婵;陈堂胜 | 申请（专利权）人： | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 |
| 主分类号： | H01L23/367 | 分类号： | H01L23/367;H01L23/373;H01L21/04;H01L23/14 |
| 代理公司： | 南京理工大学专利中心 32203 | 代理人： | 陈鹏 |
| 地址： | 210016 *** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 氮化镓晶体管 源区 嵌入 金刚石 功能层 散热区 散热 衬底 刻蚀 制备 最大输出功率 氮化镓器件 金刚石厚膜 定向生长 高效散热 能力特性 有效实现 缓冲层 热积累 热源区 势垒层 输运 | ||
1.一种基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管，其特征在于，自上而下依次包括有源区功能层(1)、势垒层(2)、缓冲层(3)、衬底(4)和散热区(5)，所述散热区(5)嵌入在衬底(4)内，位于有源区功能层(1)下方，距离缓冲层(3)5-30微米。
2.根据权利要求1所述的基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管，其特征在于，所述散热区(5)通过ICP刻蚀工艺和外延定向生长金刚石厚膜形成。
3.根据权利要求1所述的基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管，其特征在于，有源区功能层(1)的中心对准散热区(5)的中心。
4.根据权利要求1所述的基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管，其特征在于，所述衬底(4)为SiC材料。
5.根据权利要求1所述的基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管，其特征在于，有源区功能层(1)的表面面积大小为散热区(5)表面面积的0.5-1.0倍。
6.一种制备权利要求1所述基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对SiC衬底的势垒层进行保护层生长，生长方法为溅射或蒸发，保护层为SiN材料，保护层厚度为100-200nm；
步骤2、利用临时键合和抛光工艺相结合，进行SiC衬底的背面减薄，减薄后的衬底厚度控制在150-200微米，随后去掉键合载片；
步骤3、采用光刻和厚镍电镀相结合工艺，进行SiC衬底背面的散热区的图案化制备；
步骤4、采用ICP刻蚀工艺进行SiC衬底背面的散热区的刻蚀，刻蚀的内孔距离缓冲层5-30um；
步骤5、进行金刚石厚膜的定向生长，采用CVD工艺，生长厚度和衬底表面一致，形成SiC衬底内的散热区；
步骤6、利用抛光和腐蚀工艺相结合，进行SiC衬底背面的镍金属掩膜抛光去除和SiN保护层的腐蚀去除，实现片内嵌入金刚石复合衬底的制备；
步骤7、完成氮化镓晶体管正面工艺，得到氮化镓晶体管。
7.根据权利要求6所述的基于刻蚀和定向外延的片内嵌入金刚石散热氮化镓晶体管的制备方法，其特征在于，步骤2中键合载片为蓝宝石或碳化硅材料。
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