【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料制备领域，特别是涉及一种导热复合组件及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氮化镓(gan)器件由于具有高二维电子气浓度、高击穿场强、高电子饱和速度等特点，被广泛用于雷达系统、通信系统等军民领域，从而满足其对更大功率、更高频率、更小体积微波功率器件的要求。然而氮化镓器件的自热效应严重限制了其在高功率状态下的卓越性能，散热问题已经成为氮化镓器件发展的技术瓶颈。
2、由于金刚石材料的热导率高达2200w/m·k，因此金刚石逐渐成为高功率氮化镓器件散热的首选。传统方法采用在碳化硅衬底上生长金刚石材料进行散热，然而，金刚石在碳化硅衬底表面成核难度大，且碳化硅和金刚石之间存在晶格失配和热失配的问题，容易使金刚石的结晶质量和晶粒取向一致性低，导致制备得到的金刚石膜内应力大，当在大面积碳化硅衬底上制备金刚石膜时，金刚石膜出现脱落或者碎裂的情况。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种导热复合组件及其制备方法和应用，该导热复合组件能有效改善金刚石层的质量和结合强度。
2、本专利技术提供了一种导热复合组件，所述复合导热组件包括碳化硅衬底，以及依次层叠设置于所述碳化硅衬底表面的氮化硅膜层、碳基膜层和金刚石层；
3、其中，所述碳基膜层的材料选自碳纳米管、纳米金刚石或碳纳米管/纳米金刚石复合物中的至少一种。
4、在一实施方式中，所述氮化硅膜层的厚度为150nm-300nm。
5、在一实施方式中，所述金刚石层远离
6、在一实施方式中，所述金刚石层的厚度为80μm-300μm。
7、在一实施方式中，所述碳基膜层的厚度为10nm-100nm。
8、一种如上述的导热复合组件的制备方法，包括如下步骤：
9、提供碳化硅衬底，于所述碳化硅衬底的表面形成氮化硅膜层；
10、于所述氮化硅膜层远离所述碳化硅衬底的表面形成碳基膜层；以及
11、于所述碳基膜层远离所述氮化硅膜层的表面形成金刚石层，得到导热复合组件。
12、在一实施方式中，于所述氮化硅膜层远离所述衬底的表面形成碳基膜层的步骤中，通过等离子体增强化学气相沉积法形成所述碳基膜层。
13、在一实施方式中，所述等离子体增强化学气相沉积法的反应气体选自甲烷和氢气，反应温度为650℃-750℃；其中，当所述甲烷与所述氢气的流量比为4:1-8:1时，得到的所述碳基膜层的材料为碳纳米管；
14、当所述甲烷与所述氢气的流量比为1:6-1:8时，得到的所述碳基膜层的材料为纳米金刚石；
15、当所述甲烷与所述氢气的流量比为1:5-1:5.5时，得到的所述碳基膜层的材料为碳纳米管/纳米金刚石复合物。
16、在一实施方式中，于所述碳基膜层远离所述氮化硅膜层的表面形成金刚石层的步骤中，通过微波等离子体化学气相沉积法形成所述金刚石层，反应气体选自甲烷和氢气，反应温度为765℃-865℃。
17、一种如上述的导热复合组件在制备氮化镓器件散热中的应用。
18、本专利技术提供的导热复合组件中，包括依次层叠设置的碳化硅衬底、氮化硅膜层、碳基膜层和金刚石层；一方面，在碳基膜层上生长金刚石可以改善金刚石成核及生长质量差的问题，提高成核的均匀性，从而使得后续生长的金刚石层晶向一致性高，另一方面，氮化硅膜层不仅能够增强碳化硅衬底和碳基膜层间的结合强度，还能够弥补金刚石层与碳化硅衬底之间的晶格失配和热失配的问题，从而使在生长金刚石层的过程中，能产生更低的残余应力并降低应力不均匀性；以上两方面共同作用，通过多层结构过渡大幅提高了金刚石层的结晶质量和结合强度。
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1.一种导热复合组件，其特征在于，所述复合导热组件包括碳化硅衬底，以及依次层叠设置于所述碳化硅衬底表面的氮化硅膜层、碳基膜层和金刚石层；
2.根据权利要求1所述的导热复合组件，其特征在于，所述氮化硅膜层的厚度为150nm-300nm。
3.根据权利要求1所述的导热复合组件，其特征在于，所述金刚石层远离所述碳基膜层的表面粗糙度为5nm-10nm。
4.根据权利要求1所述的导热复合组件，其特征在于，所述金刚石层的厚度为80μm-300μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的导热复合组件，其特征在于，所述碳基膜层的厚度为10nm-100nm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的导热复合组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的导热复合组件的制备方法，其特征在于，于所述氮化硅膜层远离所述衬底的表面形成碳基膜层的步骤中，通过等离子体增强化学气相沉积法形成所述碳基膜层。
8.根据权利要求7所述的导热复合组件的制备方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积法的反应气体选自甲烷和
9.根据权利要求6-8任一项所述的导热复合组件的制备方法，其特征在于，于所述碳基膜层远离所述氮化硅膜层的表面形成金刚石层的步骤中，通过微波等离子体化学气相沉积法形成所述金刚石层，反应气体选自甲烷和氢气，反应温度为765℃-865℃。
10.一种如权利要求1-5任一项所述的导热复合组件在制备氮化镓器件散热中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种导热复合组件，其特征在于，所述复合导热组件包括碳化硅衬底，以及依次层叠设置于所述碳化硅衬底表面的氮化硅膜层、碳基膜层和金刚石层；
2.根据权利要求1所述的导热复合组件，其特征在于，所述氮化硅膜层的厚度为150nm-300nm。
3.根据权利要求1所述的导热复合组件，其特征在于，所述金刚石层远离所述碳基膜层的表面粗糙度为5nm-10nm。
4.根据权利要求1所述的导热复合组件，其特征在于，所述金刚石层的厚度为80μm-300μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的导热复合组件，其特征在于，所述碳基膜层的厚度为10nm-100nm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的导热复合组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭祖军，杨家乐，潘鹏，何申伟，李珂，邹继光，
申请(专利权)人：钱塘科技创新中心，
类型：发明
国别省市：
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