[发明专利]一种硅基氮化镓器件的近结散热方法

权利要求书

1.一种硅基氮化镓器件的近结散热方法，包括步骤如下：

（1）在硅衬底上外延生长GaN层Ⅰ；

（2）在GaN层Ⅰ表面沉积SiO₂薄膜，之后进行选区刻蚀，形成刻蚀窗口；

（3）对GaN层Ⅰ和硅衬底进行刻蚀，在GaN层Ⅰ上形成平行排列的V形缺口，每个V形缺口的底部设置有狭缝，所述狭缝垂直延伸至硅衬底内部；所述刻蚀采用基于Cl₂/BCl₃的ICP工艺进行刻蚀；所述V形缺口开口的宽度为0.5-10μm，V形缺口开口的长度贯穿晶圆表面，所述V形缺口的高度等于GaN层Ⅰ的厚度；所述V形缺口的间距为50-100μm；硅衬底内部的狭缝的深度为0.5-2μm；

（4）利用XeF₂通过硅衬底内部的狭缝对硅衬底进行进一步刻蚀，形成冷却通道；

（5）继续在GaN层Ⅰ上外延生长GaN层Ⅱ和功能层，使GaN层Ⅰ表面的缺口闭合；

（6）对硅衬底背面进行刻蚀形成若干个矩形凹槽a和若干个矩形凹槽b，矩形凹槽a和矩形凹槽b交替周期排列；之后与载片键合，完成硅衬底内冷却通道的密封，在载片底部设置冷却液的进口和出口，所述进口与矩形凹槽a连通，所述出口与矩形凹槽b连通，所述进口与出口相对设置；向冷却通道中注入冷却液，形成一个外循环的散热系统，实现硅基氮化镓器件的散热。

2.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（1）中，使用金属有机化学气相沉积法进行GaN层Ⅰ外延生长；所述GaN层Ⅰ的厚度为2-6μm。

3.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（4）中所述冷却通道的纵截面为半圆形，所述半圆形的半径为10-30μm。

4.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（5）中，继续外延生长GaN层Ⅱ前，使用BOE溶液刻蚀掉SiO₂膜层。

5. 根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（5）中，所述GaN层Ⅱ的厚度为1-2μm；所述功能层为LED、LD、HEMT、MOSFET或diode GaN基光电和电子器件对应的外延结构。

6.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（6）中所述刻蚀为采用bosch工艺对硅衬底背面进行刻蚀。

7.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（6）中所述矩形凹槽a和矩形凹槽b的间距为300-2000μm；所述矩形凹槽a和矩形凹槽b均与冷却沟道的长度方向垂直，矩形凹槽a和矩形凹槽b的长度均贯穿所有冷却通道，矩形凹槽a、矩形凹槽b的宽度均为200-1000μm；所述矩形凹槽a、矩形凹槽b的底部与GaN层Ⅰ下表面的距离均为5-25μm。

8.根据权利要求7所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，所述矩形凹槽a的前端距离硅衬底前端面500-2000μm，矩形凹槽a的后端距离硅衬底后端面6000-10000μm，矩形凹槽b的前端距离硅衬底前端面6000-10000μm，矩形凹槽b的后端距离硅衬底后端面500-2000μm。

9.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（6）中所述的冷却液为高电阻率、高热导率冷却液。

10.根据权利要求1所述的硅基氮化镓器件的近结散热方法，其特征在于，步骤（6）中所述的冷却液为去离子水。