高功率元件总成制造方法技术

本发明专利技术是一种高功率元件总成制造方法，包含有以下步骤：(a)于一第一基板上形成一剥离层，该剥离层的材质为二维材料；(b)于该剥离层上形成一成核层；(c)于该成核层上成长一高功率元件；(d)取一支撑板通过一接合层与该高功率元件接合；(e)移除该第一基板与该剥离层，并将残留的该剥离层由该成核层表面清除；(f)取一第二基板与该成核层接合；以及(g)移除该接合层与该支撑板。借此，本发明专利技术的制造方法可采用非碳化硅基板以降低制造成本，可达到商品化的质量要求，并可依需要搭配不同特性的第二基板，有效扩展应用领域。有效扩展应用领域。有效扩展应用领域。

【技术实现步骤摘要】
高功率元件总成制造方法


[0001]本专利技术与半导体元件有关，特别是指一种高功率元件总成制造方法。

技术介绍

[0002]高功率元件例如应用在高频功率的氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMTs)或者氮化镓萧特基二极管(GaN Schottky barrier Diode)，制造过程中磊晶所使用的基板材质主要为单晶硅(Si)、单晶碳化硅(SiC)或单晶蓝宝石(Sapphire)，这些传统材质基板中，硅与氮化镓的晶格常数与热膨胀系数的差异大(17％与54％)，容易让氮化镓产生缺陷，甚至破裂，蓝宝石的散热性不佳，只有单晶碳化硅的晶格常数不匹配度较低且导热性较佳，为磊晶质量较佳的选择，然而，单晶碳化硅基板的价格非常高，特别是高频功率应用的碳化硅磊晶基板必须为半绝缘，以6吋晶圆为例其价格约为硅基板的50倍，因此，业界长期以来有寻找替代方案的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一目的在于提供一种高功率元件总成制造方法，可采用非碳化硅基板以降低制造成本，可达到商品化的质量要求，并可依需要搭配不同特性的基板，有效扩展应用领域。
[0004]为了达成上述目的，本专利技术的高功率元件总成制造方法包含有以下步骤：(a)于一第一基板上形成一剥离层，该剥离层的材质为二维材料；(b)于该剥离层上形成一成核层；(c)于该成核层上成长一高功率元件；(d)取一支撑板通过一接合层与该高功率元件接合；(e)移除该第一基板与该剥离层，并将残留的该剥离层由该成核层表面清除；(f)取一第二基板与该成核层接合；以及(g)移除该接合层与该支撑板。借此，本专利技术的制造方法可采用非碳化硅基板以降低制造成本，可达到商品化的质量要求，并可依需要搭配不同特性的第二基板，有效扩展应用领域。
附图说明
[0005]图1为本专利技术一较佳实施例的高功率元件总成制造方法步骤(a)的示意图；
[0006]图2为本专利技术一较佳实施例的高功率元件总成制造方法步骤(a)～步骤(g)的示意图；以及
[0007]图3为本专利技术一较佳实施例的制造方法所制成的高功率元件总成的应用示意图。
[0008]【符号说明】
[0009]1高功率元件总成
[0010]10第一基板
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12氧化物层
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14剥离层
[0011]16成核层
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18高功率元件
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20支撑板
[0012]22接合层
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24第二基板
[0013]30电路板
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32接点
具体实施方式
[0014]以下通过一较佳实施例配合附图，详细说明本专利技术的
技术实现思路
及特征，如图1、2所示，是本专利技术一较佳实施例所提供的高功率元件总成1的制造方法，该制造方法包含有以下步骤：
[0015]步骤(a)：首先，于一第一基板10上形成一剥离层14，该第一基板10的材质可为C面蓝宝石(c
‑
plane sapphire)、A方向错切C面蓝宝石(miscut c
‑
plane sapphire toward A)、硅芯片、镀二氧化硅的硅(SiO2/Si)、镀氮化硅的硅(SiN
x
/Si)或其他可顺利进行后续磊晶的材质，本实施例是采C面蓝宝石，该剥离层14的材质为二维材料，例如二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、二硒化钼(MoSe2)、二硒化钨(WSe2)或其他具有六方晶(Hexagonal crystal)结构的二维层状材料等，本实施例是采二硫化钼。形成该剥离层14的方式有二，方式一(a1)是先于该第一基板10表面以电子枪蒸镀(E
‑
gun evaporation)或溅镀(Sputtering)方式沉积一厚度约1～2nm的氧化物层12，如三氧化钼(MoO3)、二氧化钼(MoO2)或三氧化钨(WO3)，本实施例是采三氧化钼，再于低压炉管(图未示)内通入硫化氢(H2S)或硒化氢(H2Se)，本实施例是采硫化氢，并维持气压于10～200torr、温度500～900℃，即可硫化或硒化该氧化物而形成二硫化钼(MoS2)或二硒化钨(WSe2)，本实施例是形成二硫化钼。方式二(a2)则是直接以化学气相沉积(CVD)方式于该第一基板10表面进行沉积，例如：以六氟化钨(WF6)或是六羰基钨(W(CO)6)与硫化氢(H2S)作为前躯物合成二硫化钨(WS2)、以六氟化钨(WF6)或是六羰基钨(W(CO)6)与硒化氢(H2Se)作为前躯物合成二硒化钨(WSe2)、以六氟化钼(MoF6)或是六羰基钼(Mo(CO)6)与硫化氢(H2S)作为前躯物合成二硫化钼(MoS2)、以六氟化钼(MoF6)或以六羰基钼(Mo(CO)6)与硒化氢(H2Se)作为前躯物合成二硒化钼(MoSe2)，化学气相沉积的合成温度为500～900℃，气压则为1～50torr。但于其他实施例，可以其他方式形成该剥离层14。
[0016]步骤(b)：于该剥离层14上形成一成核层16，该成核层16的材质为氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化镓(GaN)或其他具有类似特性的化合物，于本实施例是以溅镀方式在温度<500℃下成长氮化铝。但于其他实施例，可以其他方式形成该成核层16。
[0017]步骤(c)：于该成核层16上成长一高功率元件18，该高功率元件18可为氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMTs)、氮化镓萧特基二极管(GaN Schottky barrier Diode)、发光二极管(LED)、蓝光激光二极管(laser diode)、绿光激光二极管或其他已知高功率元件，本实施例以金属有机化学气相沉积(MOCVD)方式成长氮化镓高电子迁移率晶体管，包含台面(mesa)、欧姆接触(Ohmic contact)、源极、漏极、栅极、钝化层(Passivation)等构造，但此为已知作法与结构，容不赘述，另外，成长该高功率元件18的方式亦无限制。
[0018]步骤(d)：取一支撑板20通过一接合层22与该高功率元件18接合，该支撑板20是提供支撑作用，材质为铜，于其他实施例亦可采用铜合金、钛钨(TiW)、金或其他材质，该接合层22的材质则为环氧树脂(Epoxy)、聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他，是用以将该支撑板20与该高功率元件18结合在一起，以利后续切割与移除该第一基板10的工序。
[0019]步骤(e)：移除该第一基板10与该剥离层14，并将残留的该剥离层14由该成核层16表面清除掉，分离的方式是浸泡于氨水(NH4OH)中，以弱化二硫化钼等二维材料与该第一基板10之间的键结，即可轻易移除该第一基板10与该剥离层14，其中浸泡液亦可采用其他酸
性或碱性溶液，例如缓冲氧化物刻蚀液(BOE,Buffered Oxide Etch)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)或氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率元件总成制造方法，其特征在于，包含有以下步骤：(a)于一第一基板上形成一剥离层，该剥离层的材质为二维材料；(b)于该剥离层上形成一成核层；(c)于该成核层上成长一高功率元件；(d)取一支撑板通过一接合层与该高功率元件接合；(e)移除该第一基板与该剥离层，并将残留的该剥离层由该成核层表面清除；(f)取一第二基板与该成核层接合；以及(g)移除该接合层与该支撑板。2.根据权利要求1所述的高功率元件总成制造方法，其特征在于，该第一基板的材质是C面蓝宝石(c
‑
plane sapphire)、A方向错切C面蓝宝石(miscut c
‑
plane sapphire toward A)、硅芯片、镀二氧化硅的硅(SiO2/Si)或镀氮化硅的硅(SiN
x
/Si)。3.根据权利要求1所述的高功率元件总成制造方法，其特征在于，该二维材料是二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、二硒化钼(MoSe2)或二硒化钨(WSe2)。4.根据权利要求1所述的高功率元件总成制造方法，其特征在于，该二维材料是具有六方晶(Hexagonal crystal)结构。5.根据权利要求1所述的高功率元件总成制造方法，其特征在于，该成核层的材质为氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化镓(GaN)或其组合。6.根据权利要求1所述的高功率元件总成制造方法，其特征在于，该高功率元件为氮化镓高电子迁移率晶体管、氮化镓萧特基二极管(GaN Schottky barrier Diode)、发光二极管(LED)、蓝光激光二极管(laser diode...

【专利技术属性】
技术研发人员：何焱腾，陈乃榕，
申请(专利权)人：瑞砻科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：