[发明专利]一种背通孔增强散热的氮化镓材料结构及其制备方法

权利要求书

1.一种背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，自下而上依次包括衬底层(1)，成核层(12)，过渡层(13)，缓冲层(2)，沟道层(3)，复合势垒层(4)以及位于所述复合势垒层(4)上的金属电极；其中，所述衬底层(1)背面至所述复合势垒层(4)上设有若干通孔；所述衬底层(1)背面、所述通孔的内壁以及底部均设有互联金属层(100)；所述通孔内还淀积有高热导率材料(11)。

2.根据权利要求1所述的氮化镓材料结构，其特征在于，所述通孔为圆孔或方孔，且呈规则密集排列以实现器件源极互联。

3.根据权利要求2所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述通孔的孔径大小为5～150μm。

4.根据权利要求1所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述高热导率材料(11)包括氮化铝、金刚石、金属Cu、碳纳米管、石墨烯或相变材料，且部分或全部填充所述通孔。

5.根据权利要求1所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述互联金属层(100)包括金属Ti/Au或金属Cu，且其厚度为100～10000nm。

6.根据权利要求1所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述衬底层(1)的材料为硅或者碳化硅。

7.根据权利要求1所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述缓冲层(2)包括氮化镓、铝镓氮或氮化铝，厚度为100～5000nm。

8.根据权利要求1所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述沟道层(3)为氮化镓，厚度为10～1000nm。

9.根据权利要求1所述的背通孔增强散热的氮化镓材料结构，其特征在于，所述复合势垒层(4)包括隔离层(41)、核心势垒层(42)和帽层(43)，其中，

所述隔离层(41)，位于所述沟道层(3)的上表面；

所述核心势垒层(42)，位于所述隔离层(41)的上表面；

所述帽层(43)，位于所述核心势垒层(42)的上表面。

10.一种背通孔增强散热的氮化镓材料结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在衬底基片上依次外延生长成核层、过渡层、缓冲层、沟道层以及复合势垒层，以形成第一晶圆；

S2：采用键合工艺在所述第一晶圆上表面制作载片，以形成第二晶圆；

S3：对所述第二晶圆中的衬底背面进行磨片和抛光处理，形成第三晶圆；

S4：对所述第三晶圆进行刻蚀，以在所述第一晶圆上形成通孔，得到第四晶圆；

S5：在所述第四晶圆上溅射金属，以在所述衬底基片背面、所述通孔的内壁以及底部形成互联金属层；

S6：在所述通孔内淀积高热导率材料；

S7：去除步骤S2中的载片，以完成背通孔增强散热的氮化镓材料结构的制备。