【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法。
技术介绍
1、gan作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、电子迁移速率快以及耐高温抗辐射等诸多优异性能，是研制高频、高功率半导体器件的基本材料。近年来，随着gan基功率器件尺寸小型化和功率增大化，使得gan基功率器件运行时，在芯片有源区的热点增加，热累积效应迅速增加，导致其各项性能指标迅速恶化。因此散热问题成为制约 gan基功率器件进一步发展和广泛应用的主要技术瓶颈之一。为了解决现有的gan基半导体器件的散热问题，本专利技术提供了一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，其目的在于：为了解决现有的gan基半导体器件的散热问题，利用硅基或金属基作为外延金刚石的基体，突破了衬底的尺寸限制，以及起到支撑作用；引入微纳加工和缓冲层，提高了金刚石与gan结合强度和界面耦合导热面积。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，包括以下步骤：s1，在基体上制备金刚石外延层，所述基体为硅基体或者金属基体；s2，对步骤s1中的所述金刚石外延层表面进行微纳加工；s3，在步骤s2中的所述微纳加工后的金刚石外延层表面沉积缓冲层；s4，在步骤s3中的所述缓冲层表面外延gan外延层；s5，去除步骤s1中的所述基体。
4、作为优选
5、作为优选的技术方案，步骤s1中所述金属基为金属自支撑膜或镀有金属膜的石墨衬底，金属种类包括但不限于w、mo、ti、zr等。
6、作为优选的技术方案，步骤s1中所述金刚石外延层为多晶金刚石，其厚度为0.01-2mm。
7、作为优选的技术方案，步骤s2中所述微纳加工方式包括但不限于机械加工，激光加工等。
8、作为优选的技术方案，步骤s2中微纳加工形状包括但不限于圆形、三角形、长方形等。
9、作为优选的技术方案，步骤s3中所述缓冲层沉积方法包括但不限于磁控溅射法、真空蒸镀法等。
10、作为优选的技术方案，步骤s2中的所述介质层的镀膜方法包括但不限于磁控溅射镀膜、真空蒸镀镀膜等。
11、作为优选的技术方案，步骤s2中的所述介质层的种类包括但不限于aln、sin、bn等界面缓冲层和h、li、b等钝化剂。
12、作为优选的技术方案，步骤s3中所述缓冲层种类包括但不限于aln、sin、bn等界面缓冲层或h、li、b等钝化剂。
13、作为优选的技术方案，步骤s4中所述gan外延层制备方法包括但不限于金属有机化学气相沉积法、分子束外延法等。
14、作为优选的技术方案，步骤s4中所述gan外延层厚度为0.4-5mm或随应用需求而定。
15、作为优选的技术方案，步骤s5中所述去除s1中基体的方法包括但不限于酸蚀、刻蚀、机械去除等。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、利用硅基或金属基作为外延金刚石的基体，突破了衬底的尺寸限制，以及起到支撑作用；引入微纳加工和缓冲层，提高了金刚石与gan界面耦合面积和结合强度。本专利技术的制备方法不仅操作简单、低成本、没有尺寸限制，还可根据不同应用领域需求，调节金刚石外延层厚度，实现大尺寸高热导率gan外延材料的批量化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在基体（1）上制备金刚石外延层（2），所述基体（1）为硅基体或者金属基体；S2，对步骤S1中的所述金刚石外延层（2）表面进行微纳加工；S3，在步骤S2中的所述微纳加工后的金刚石外延层（2）表面沉积缓冲层（4）；S4，在步骤S3中的所述缓冲层（4）表面外延GaN外延层（5）；S5，去除步骤S1中的所述基体（1）。
2.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述硅基包括但不限于硅片、碳化硅等。
3.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述金属基为金属自支撑膜或镀有金属膜的石墨衬底，金属种类包括但不限于W、Mo、Ti、Zr等。
4.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述金刚石外延层（2）为多晶金刚石，其厚度为0.01-2mm。
5.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述
6.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中微纳加工形状（3）包括但不限于圆形、三角形、长方形等。
7. 根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述缓冲层（4）沉积方法包括但不限于磁控溅射法、真空蒸镀法等，步骤S3中所述缓冲层（4）种类包括但不限于AlN、Si3N4、BN等界面缓冲层或H、Li、B等钝化剂，步骤S3中所述缓冲层（4）厚度为10-1000 nm。
8.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中所述GaN外延层（5）制备方法包括但不限于金属有机化学气相沉积法、分子束外延法等，步骤S4中所述GaN外延层（5）厚度为0.4-5mm或随应用需求而定。
9.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率GaN外延材料的制备方法，其特征在于：步骤S5中所述去除S1中基体（1）的方法包括但不限于酸蚀、刻蚀、机械去除等。
...【技术特征摘要】
1.一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，在基体（1）上制备金刚石外延层（2），所述基体（1）为硅基体或者金属基体；s2，对步骤s1中的所述金刚石外延层（2）表面进行微纳加工；s3，在步骤s2中的所述微纳加工后的金刚石外延层（2）表面沉积缓冲层（4）；s4，在步骤s3中的所述缓冲层（4）表面外延gan外延层（5）；s5，去除步骤s1中的所述基体（1）。
2.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述硅基包括但不限于硅片、碳化硅等。
3.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述金属基为金属自支撑膜或镀有金属膜的石墨衬底，金属种类包括但不限于w、mo、ti、zr等。
4.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述金刚石外延层（2）为多晶金刚石，其厚度为0.01-2mm。
5.根据权利要求1所述一种大尺寸高热导率gan外延材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李高金，李明君，李志博，吕申申，
申请(专利权)人：安徽碳索芯材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。