[发明专利]一种器件匹配的高效散热半导体衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种器件匹配的高效散热半导体衬底，其特征在于，包括衬底基体，所述衬底基体的背面设置有周期分布排列的凹槽，所述凹槽的横截面尺寸小于器件芯片的横截面尺寸；所述凹槽内填充有纳米导热材料，且填充的纳米导热材料与衬底基体的背面齐平。

2.根据权利要求1所述的器件匹配的高效散热半导体衬底，其特征在于，所述凹槽的深度为40～60μm，相邻凹槽的边缘之间的距离为5～15μm。

3.根据权利要求1所述的器件匹配的高效散热半导体衬底，其特征在于，所述衬底基体的材质包括InP、GaAs、GaSb、InAs和Si中的一种。

4.根据权利要求1所述的器件匹配的高效散热半导体衬底，其特征在于，所述纳米导热材料为石墨烯纳米片或银纳米线，所述石墨烯纳米片的片径尺寸为10～30nm，所述银纳米线的长度为10～30nm。

5.权利要求1～4任一项所述器件匹配的高效散热半导体衬底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将衬底片的背面进行光刻处理，在所述衬底片的背面形成周期分布排列的凹槽图形，得到光刻衬底片；

将所述光刻衬底片进行刻蚀处理，在所述光刻衬底片的背面形成周期分布排列的凹槽，且所述凹槽的横截面尺寸小于器件芯片的横截面尺寸，得到刻蚀衬底；

在所述刻蚀衬底的凹槽内填充纳米导热材料，至纳米导热材料与刻蚀衬底的背面齐平，得到器件匹配的高效散热半导体衬底。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述光刻处理包括依次进行的衬底片清洗预处理、匀胶、软烘、曝光、坚膜和显影。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀处理包括依次进行的干法刻蚀和湿法刻蚀，所述干法刻蚀采用的刻蚀气体为Cl₂-Ar-H₂混合气体，所述湿法刻蚀采用的腐蚀溶液为HBr和HNO₃混合水溶液。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述刻蚀衬底的凹槽内填充纳米导热材料的方法，包括以下步骤：

在所述刻蚀衬底的背面旋涂纳米导热材料分散液，干燥后完成纳米导热材料的填充。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述纳米导热材料分散液的浓度为1～5mg/mL。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述旋涂的次数为若干次，单次旋涂的操作参数包括：900～1100r/min保持4～6s，3800～4200r/min保持35～45s，900～1100r/min保持4～6s。