[发明专利]一种基于宽禁带异质结结构的平面变压器

说明书

一种基于宽禁带异质结结构的平面变压器，采用GaN衬底、GaN/AlGaN异质结以及微加工的互联，利用GaN/AlGaN异质结天然形成的二维电子气(2DEG)替代传统铜线。该技术能够减小变压器损耗，提高工作效率，将工作带宽提升至5MHz以上。由于GaN材料禁带宽度达3.4eV，耐压特性强，该技术还能够很好地解决原副边隔离的安规问题。

技术领域

本发明涉电力领域，尤其涉及一种基于宽禁带异质结结构的平面变压器。

背景技术

传统的变压器通常有两种形式，第一种最常见，由磁芯、线圈和骨架组成，有贴片和插件两种样式，该型变压器由于绕线工艺的复杂多变以及线径的影响，其工作带宽通常低于1MHz，最主要的是线圈的交流电阻较大，损耗大，变压器尺寸也大，且由于线圈缠绕在磁芯上，在工作时导致内外温度不均衡，线圈内部散热性能较差。第二种为平面变压器，由磁芯、PCB板组成，不需要骨架，线圈直接通过PCB板制备，该型变压器绕线一致性很高，走线薄，线圈交流电阻较小，损耗低，最重要的优点是高频性能好，工作带宽可提升至2MHz。本项目采用GaN/AlGaN作为基底，而普通PCB基板材质为FR-4玻纤板，GaN、AlGaN具有高达3MV/cm的击穿场强，具有很高的耐压能力，而FR-4玻纤板的垂直层击穿场强约为0.14MV/cm，因此该技术能够很好地解决原副边隔离的安规问题。且金属铜的载流子浓度为8.5·10^22/cm³，GaN/AlGaN异质结形成的二维电子气的浓度可高达1·10²⁰/cm³，因而，其导电性能与铜相当，且半导体中的电子不像金属中的那样难以束缚，它可以通过调节组份、掺杂、变温、辐照等手段对其电导率进行调控。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于宽禁带异质结结构的平面变压器。

本发明提供的一种基于宽禁带异质结结构的平面变压器，包括器件工艺和铟柱的制备工艺

器件工艺分五大步：

第一步采用对器件表面进行清洗。清洗方法是先依次采用丙酮、酒精、去离子水各超声5分钟，然后采用1号液APM：NH4OH:H2O2:DI＝1:5:30，超声10分钟，然后用2号液HPM：HCl:H2O2:DI＝1:4:20，超声10分钟，然后再次依次采用丙酮、酒精、去离子水各超声5分钟，最后氮气吹干后立即在110℃热台上烘烤5分钟备用。

第二步是刻蚀，使用淀积工艺在AlGaN材料表面制备介质层，使用常规光刻或电子束工艺，通过旋涂光刻胶、曝光、显影，在介质层表面形成刻蚀图形；使用干法刻蚀工艺刻蚀介质层形成介质掩膜图形；使用丙酮、酒精超声去除光刻胶，使用感应耦合等离子体刻蚀台在氧气和氩气的混合气体下预刻蚀GaN；使用感应耦合等离子体刻蚀台在氯气和氮气的混合气体下刻蚀AlGaN，达到所需刻蚀深度，使用干法刻蚀工艺去除剩余介质层。

第三步是填充绝缘体，将绝缘体填充到刻蚀的部位。

第四步在器件上使用物理气相淀积蒸镀电极。

第五步是利用铟柱进行互联，并在铟柱上进行微加工镀上一层绝缘体。

优选的，所述铟柱的制备工艺

铟柱成形我们使用“直接长柱”的方法。剥离法由于剥离法简单且不需要腐蚀，对基底无害。因此，我们采用剥离法。剥离法制作铟柱，其高度主要取决于光刻胶台阶的高度。

因此在光刻中第一步：涂胶，胶膜均匀，要大于铟膜的厚度，与金属薄膜的粘附性好，无灰尘和夹杂物。

第二步：前烘，温度80～100℃，时间30分钟。

第三步：曝光和显影，检查图形是否完整，套准是否准确，胶膜有没有发生浮胶、起皱、划伤，底膜是否去干净。

第四步：剥离，用有机溶剂充分浸泡后，再用很小功率的超声波进行剥离。即铟柱制备完成。