[发明专利]氮化镓器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化镓器件结构，该氮化镓器件结构包括一氮化镓芯片、一刻蚀停止层和一金刚石散热层，其中：

该刻蚀停止层具有一第一表面，作为生长界面，该金刚石散热层生长于该刻蚀停止层的该第一表面上；

该刻蚀停止层具有一与所述第一表面相对的第二表面，作为键合界面，该氮化镓芯片键合于该刻蚀停止层的该第二表面上。

2.根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其中，该刻蚀停止层系形成于一牺牲晶圆上，该牺牲晶圆与该刻蚀停止层具有不同的刻蚀速率，通过选择性刻蚀该牺牲晶圆而露出该刻蚀停止层的该第二表面。

3.根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其中，所述刻蚀停止层采用热导率高于氮化硅热导率的材料制备而成，厚度为小于30nm，所述热导率高于氮化硅热导率的材料为碳化硅SiC、氮化铝AlN、氮化硼BN、氧化铍BeO、氮化镓GaN及氧化铝Al₂O₃。

4.根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其中，所述金刚石散热层的厚度范围为10-150微米。

5.根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其中，该氮化镓器件结构还包括高热导率支撑层，生长于该金刚石散热层之上，用于辅助支撑和散热。

6.根据权利要求5所述的氮化镓器件结构，其中，该高热导支撑层为介质或金属，采用下列材料中的一种或多种叠层组合制备而成：碳化硅SiC、氮化铝AlN、氮化硼BN、氧化铍BeO、钛Ti、铜Cu、镍Ni、钯Pd、铂Pt、金Au、银Ag、金属合金、金属焊料以及金属基金刚石复合材料。

7.根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其中，该氮化镓芯片系移除硅、碳化硅或蓝宝石基底以及外延用缓冲层后的氮化镓薄膜，包括有源器件以及至少一层金属布线层，其厚度小于20微米。

8.一种制备权利要求1至7中任一项所述的氮化镓器件结构的方法，包括：

在牺牲晶圆上沉积刻蚀停止层；

在刻蚀停止层的第一表面上生长金刚石散热层；

选择性刻蚀去除牺牲晶圆，露出刻蚀停止层的与第一表面相对的第二表面；

将氮化镓芯片与刻蚀停止层的第二表面进行键合。

9.根据权利要求8所述的制备氮化镓器件结构的方法，其中，该牺牲晶圆作为沉积该刻蚀停止层的衬底，并作为在该刻蚀停止层上生长该金刚石散热层的衬底，该牺牲晶圆与该刻蚀停止层具有不同的刻蚀速率。

10.根据权利要求8所述的制备氮化镓器件结构的方法，其中，该方法还包括：

在金刚石散热层表面沉积用以辅助支撑和散热的高热导率支撑层，包括下列材料中的一种或多种叠层组合：碳化硅SiC、氮化铝AlN、氮化硼BN、氧化铍BeO、钛Ti、铜Cu、镍Ni、钯Pd、铂Pt、金Au、银Ag、金属合金、金属焊料以及金属基金刚石复合材料，厚度为10至1000微米。