[发明专利]低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构及制备方法

权利要求书

1.一种低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：

获取初始衬底，所述初始衬底的材料为具有目标晶向的硅衬底基片；

在所述初始衬底上依次制备成核层和过渡层；

在所述过渡层上依次制备缓冲层、沟道层以及复合势垒层；

将样品翻转，并采用晶圆键合技术在翻转后的所述复合势垒层下表面制备过渡衬底；

去除所述初始衬底、所述成核层以及所述过渡层，以露出所述缓冲层；

对所述缓冲层表面进行刻蚀以形成第二图案化表面；

在所述缓冲层的所述第二图案化表面上淀积高热导率材料以形成高热导率介质层的第一部分；

对另一具有目标晶向的硅衬底层表面进行刻蚀以形成第一图案化表面；

在所述硅衬底层的所述第一图案化表面上淀积所述高热导率材料以形成所述高热导率介质层的第二部分；

采用晶圆键合技术将所述高热导率介质层的第一部分与所述高热导率介质层的第二部分键合，形成所述高热导率介质层，所述高热导率介质层与所述硅衬底层之间形成凹凸不平的第一图案化界面且与所述缓冲层之间形成凹凸不平的第二图案化界面；

去除所述过渡衬底，得到低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构。

2.一种低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，由如权利要求1所述的制备方法制得，包括：

硅衬底层(1)；

高热导率介质层(2)，位于所述硅衬底层(1)的上表面，且与所述硅衬底层(1)之间刻蚀形成凹凸不平的第一图案化界面；

缓冲层(3)，位于所述高热导率介质层(2)的上表面，且与所述高热导率介质层(2)之间刻蚀形成凹凸不平的第二图案化界面；

沟道层(4)，位于所述缓冲层(3)的上表面；

复合势垒层(5)，位于所述沟道层(4)的上表面。

3.如权利要求2所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，所述高热导率介质层(2)的材料包括氮化铝、氮化硼、碳化硅或金刚石，厚度为20~20000nm。

4.如权利要求2所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，所述第一图案化界面和所述第二图案化界面均包括形成有若干凹槽(G)的界面，若干所述凹槽(G)的面积占比为1%~99%。

5.如权利要求4所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，若干所述凹槽(G)规则排列，且若干所述凹槽(G)的形状包括矩形、三角形、梯形中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，当所述若干所述凹槽(G)的形状均为矩形时，所述矩形的深度为10nm~2000nm，所述矩形的宽度为10nm~10μm。

7.如权利要求2所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，所述缓冲层(3)的材料包括氮化镓、铝镓氮或氮化铝，厚度为100~5000nm；所述沟道层(4)的材料为氮化镓，厚度为10~1000nm。

8.如权利要求2所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，所述复合势垒层(5)包括隔离层(51)、核心势垒层(52)和帽层(53)，其中，

所述隔离层(51)位于所述沟道层(4)的上表面；

所述核心势垒层(52)位于所述隔离层(51)的上表面；

所述帽层(53)位于所述核心势垒层(52)的上表面。

9.如权利要求2所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，所述复合势垒层(5)包括隔离层(51)和核心势垒层(52)，其中，

所述隔离层(51)位于所述沟道层(4)的上表面；

所述核心势垒层(52)位于所述隔离层(51)的上表面。

10.如权利要求2所述的低热阻硅基氮化镓微波毫米波器件材料结构，其特征在于，所述复合势垒层(5)包括核心势垒层(52)和帽层(53)，其中，

所述核心势垒层(52)位于所述沟道层(4)的上表面；

所述帽层(53)位于所述核心势垒层(52)的上表面。