GaN器件用陶瓷基板及其制备方法和GaN器件及其制备方法与流程

本发明涉及gan器件，尤其涉及一种gan器件用陶瓷基板及其制备方法和gan器件及其制备方法。

背景技术：

1、功率器件本来是属于半导体产业中的分立器件子类别，但随着制造工艺的不断提升，目前有部分产品可以与集成电路复合生产。自功率ic出现以后，功率半导体市场从单一的功率器件产品，丰富为功率器件、功率集成电路产品并存，而又由于各代功率半导体产品在自身结构体系内不断迭代、在不同的应用领域及生产成本方面各有优势，当前整个功率半导体市场呈现出多代产品共存的局面。

2、宽禁带功率器件因禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、抗辐射能力强、频率高，在高压、高温、高频应用领域相较于传统硅基器件有更强优势，但伴随着功率器件不断发展，散热成为影响器件性能与可靠性的关键技术。对于电子器件而言，通常温度每升高10℃，器件有效寿命就降低30％-50％。因此，如何能提高器件散热能力就成为发展功率器件的技术瓶颈。

3、陶瓷材料本身具有热导率高、耐热性好、高绝缘、高强度、与芯片材料热匹配等性能，非常适合作为功率器件封装基板。但是对于gan器件来说，由于异质结构材料的应力对衬底的机械特性和界面的附着能力都产生了影响,这些不利因素将影响元件可靠度。

4、因而在保持良好散热性能的前提下，如何进一步提升陶瓷基板的附着力和帮助降低晶片应力，就成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种gan器件用陶瓷基板及其制备方法和gan器件及其制备方法。通过陶瓷基板的结构有助于降低晶片应力，通过粗糙化处理和生长gan器件结合层及表面处理有利于提升陶瓷基板的附着力、形成良好接触、保持良好散热性能，通过阻挡层的设置能有效防止陶瓷基板中的杂质影响到gan器件的性能。

2、为此，第一方面，本发明实施例提供了一种gan器件用陶瓷基板的制备方法，包括：

3、对陶瓷基板的粘结侧表面进行粗糙化处理；

4、在所述粗糙化处理后的陶瓷基板上淀积粘结层；

5、在所述粘结层上淀积生长导电层；

6、在所述导电层上淀积生长阻挡层；

7、在所述阻挡层上生长gan器件结合层；

8、对所述gan器件结合层进行表面平坦化处理，用以承载所述gan器件。

9、优选的，所述粗糙化处理包括：

10、将所述陶瓷基板浸入陶瓷粗化液进行粗化，时间为2-10mi n，取出后洗涤，烘干。

11、优选的，所述淀积粘结层具体为通过低压化学气相淀积(lpcvd)的方式进行，所述粘结层为四乙基正硅酸盐(teos)淀积形成的氧化硅，厚度为50-200nm。

12、优选的，所述导电层为多晶硅，通过低压化学气相淀积(lpcvd)或等离子体增强化学的气相沉积(pecvd)的方法获得，所述多晶硅的厚度为100-200nm。

13、优选的，所述多晶硅为掺杂的多晶硅，掺杂类型为n型或p型，掺杂浓度为5×1018-1×1020cm-3。

14、优选的，所述阻挡层为氮化硅通过低压化学气相淀积(lpcvd)或等离子体增强化学的气相沉积(pecvd)的方法获得，所述氮化硅的厚度为100-500nm。

15、优选的，所述结合层为二氧化硅，通过化学气相淀积的方法制备得到，所述二氧化硅层的厚度为500-2000nm。

16、第二方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所述的制备方法制备得到的gan器件用陶瓷基板。

17、第三方面，本发明实施例提供了一种gan器件的制备方法，包括：

18、在上述权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的gan器件用陶瓷基板上，通过键合的方式，将用以制备gan器件的衬底结合在所述陶瓷基板上；其中，所述衬底包括生长有gan外延层的氮化镓单晶、蓝宝石、单晶硅、碳化硅单晶衬底；

19、在所述gan外延层进行gan器件的制备。

20、第四方面，本发明实施例提供了一种上述第三方面所述的gan器件的制备方法制备得到的gan器件。

21、本发明实施例提供的gan器件用陶瓷基板的制备方法，通过陶瓷基板的结构有助于降低晶片应力，通过粗糙化处理和生长gan器件结合层及表面处理有利于提升陶瓷基板的附着力、形成良好接触、保持良好散热性能，通过阻挡层的设置能有效防止陶瓷基板中的杂质影响到gan器件的性能，此外，通过平坦化处理还可进一步消除界面缺陷，提供更好的结合力，使得gan器件能够具有更好的散热性能和更小的机械应力。

技术特征：

1.一种gan器件用陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粗糙化处理包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀积粘结层具体为通过低压化学气相淀积(lpcvd)的方式进行，所述粘结层为四乙基正硅酸盐(teos)淀积形成的氧化硅，厚度为50-200nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电层为多晶硅，通过低压化学气相淀积(lpcvd)或等离子体增强化学的气相沉积(pecvd)的方法获得，所述多晶硅的厚度为100-200nm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述多晶硅为掺杂的多晶硅，掺杂类型为n型或p型，掺杂浓度为5×1018-1×1020cm-3。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阻挡层为氮化硅，通过低压化学气相淀积(lpcvd)或等离子体增强化学的气相沉积(pecvd)的方法获得，所述氮化硅的厚度为100-500nm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述结合层为二氧化硅，通过化学气相淀积的方法制备得到，所述二氧化硅层的厚度为500-2000nm。

8.一种通过上述权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的gan器件用陶瓷基板。

9.一种gan器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

10.一种通过上述权利要求9所述的制备方法制备得到的gan器件。

技术总结
本发明实施例涉及一种GaN器件用陶瓷基板及其制备方法和GaN器件及其制备方法。对陶瓷基板的粘结侧表面进行粗糙化处理；在所述粗糙化处理后的陶瓷基板上淀积粘结层；在所述粘结层上淀积生长导电层；在所述导电层上淀积生长阻挡层；在所述阻挡层上生长GaN器件结合层；对所述GaN器件结合层进行表面平坦化处理，用以承载所述GaN器件。

技术研发人员：赵少峰
受保护的技术使用者：东科半导体（安徽）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13