基于智能剥离技术制备异质(Ga1-xAlx)2O3的方法-挂牌专利-西安知识产权运营服务平台

基于智能剥离技术制备异质(Ga1-xAlx)2O3的方法 授权有效中;

专利(申请)号： CN201710828652.8
专利类型：发明;
主分类： H电学;
产业领域：半导体
专利来源：高校;
申请日： 2017-09-14
原始申请人：西安电子科技大学
当前专利权人：西安电子科技大学
交易方式：转让;
其他交易方式：
参考价格（元）：￥50000
联系方式：远诺孙璐-18250721732

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专利详情

本发明公开了一种基于智能剥离技术制备异质(Ga1‑xAlx)2O3的方法，主要解决现有(Ga1‑xAlx)2O3材料热传导性差的问题。其实现方案为：1.向Ga2O3上生长的(Ga1‑xAlx)2O3材料内部注入氢或氦或氮元素，以在其内部形成与其表面相平行的注入元素层；2.将注入元素层的(Ga1‑xAlx)2O3与另一块衬底键合成一个整体；3对该整体进行低温退火并置于剥离液中，使得(Ga1‑xAlx)2O3材料在注入元素层处断裂分离，再进行表面抛光和高温退火处理，形成稳定的异质(Ga1‑xAlx)2O3材料。本发明提高了异质(Ga1‑xAlx)2O3材料的热传导性，可用于制备功率电子器件。

【英文摘要】

The invention discloses a method for preparing heterogeneous (Ga1-xAlx)2O3 based on the intelligent peeling technology, and mainly solves a problem that the conventional (Ga1-xAlx)2O3 material is poorin thermal conductivity. The implementation scheme is that the method comprises the steps : 1, injecting hydrogen, helium or nitrogen elements into a (Ga1-xAlx)2O3 material growing on Ga2O3, so as toform an injection element layer parallel to the surface of the (Ga1-xAlx)2O3 material in the (Ga1-xAlx)2O3 material; 2, carrying out the bonding of the (Ga1-xAlx)2O3 of the injection element layer with the other substrate to form an integrated body; 3, carrying out the low-temperature annealing of the integrated body, placing the integrated body into peeling liquid, enabling the (Ga1-xAlx)2O3 material to be broken and peeled at the injection element layer, carrying out the surface polishing and high-temperature annealing, and forming a stable heterogeneous (Ga1-xAlx)2O3 material. The method improves the thermal conductivity of the heterogeneous (Ga1-xAlx)2O3, and can be used for the preparation of a power electronic device.

技术摘要（来自于incoPat）

【用途】

元器件	电子器件	电力电子器件
方法过程	制备方法	制备方法
材料制品	其它材料	异质镓铝氧化物材料

【技术功效】

技术功效句	提高异质2O3材料质量; 另选一块导热性良好的材料Y作衬底; 以加强键合强度; 另一块导热性良好的衬底材料D均采用硅材料、锗材料、蓝宝石材料、铟磷材料、砷化镓材料、SOI材料、GeOI材料中的任意一种; 选择另一块导热性良好的Y材料作衬底; 本发明提高了异质(Ga1‑xAlx)2O3材料的热传导性
技术功效短语	提高材料质量; 良好导热性材料; 加强键合强度; 良好衬底材料; 提高材料热传导性
技术功效1级	质量; 导热性; 强度; 材料; 热传导性
技术功效2级	质量提高; 导热性; 强度提高; 材料提高; 热传导性提高
技术功效3级	材料质量提高; 材料导热性; 键合强度提高; 衬底材料提高; 材料热传导性提高
技术功效TRIZ参数	27-可靠性;17-温度;14-强度;23-物质损失;

分类号

【技术分类】

主分类号	H01L21/02; H 电 H01L 不包含在H10类中的半导体器件（用于测量G01的半导体器件的用途;一般电阻器入H01C;磁铁、电感器或变压器入H01F;一般电容器入H01G;电解装置入H01G9/00;电池或蓄电池入H01M;H01P型波导、谐振器或波导线;线路连接器或集电器入H01R;受激发射装置入H01S;机电谐振器入H03H;扬声器、麦克风、留声机拾音器或类似的声机电换能器入H04R;一般电光源入H05B;电气设备的印刷电路，混合电路，外壳或结构零件，电气元件组件的制造入H05K;半导体器件在具有特定应用的电路中的使用，参见本申请的小类) [19740701] *H01L21/02 半导体器件或其部件的制造或处理 [20060101] H01L21/00 专门适用于半导体或固态器件或其部件的制造或处理的工艺或设备 [20060101] H01 电气元件
IPC分类号	H01L21/02; H01L21/683;
CPC分类号	H01L2221/68386; H01L21/02565; H01L21/02664; H01L21/6835;

【行业分类】

国民经济行业分类	制造业 C3976; C3979; C3972; C3951; C3973; C4028; C3974; C3975; C3569; C3824; C3825; C3562; C3563; C3421; C3073;
国民经济行业(主)	制造业 C3976; C3979; C3972; C3951; C3973; C4028; C3974; C3975; C3569; C3824; C3825; C3562; C3563; C3421; C3073;
新兴产业分类	电子核心产业 1.2;
新兴产业(主)	电子核心产业 1.2;
知识密集型分类	信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业 104; 106; 301; 305; 306; 402; 403;
学科分类	工程物理科学 A010401; A030201; A120101; C020101; C050102;
清洁能源产业分类	风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业 2.1.2; 3.1.0; 3.2.0; 5.1.0; 6.2.0;
数字经济核心产业分类	数字产品制造业数字技术应用业数字要素驱动业 010306; 010501; 010502; 010508; 010509; 010510; 010513; 010516; 010517; 030401; 040703;

其他著录项

代理机构	陕西电子工业专利中心 61205
代理人	王品华; 朱红星
申请语言	汉语
审查员	周辉辉

权利要求

1.一种基于智能剥离技术制备异质(Ga1-xAlx)2O3的方法，包括：
(1)对已在氧化镓上外延生长的(Ga1-xAlx)2O3材料A的表面依次进行物理化学抛光和清洗的预处理，使其表面粗糙度的均方根值小于1nm；其中，x表示(Ga1-xAlx)2O3中Al的组份，Al组份的取值范围为0≤x≤0.8；
(2)在预处理后的(Ga1-xAlx)2O3材料A表面向其内部注入氢元素、氮元素或氦元素，以在(Ga1-xAlx)2O3材料A内部形成与(Ga1-xAlx)2O3材料表面相平行的相应的氢元素层、氮元素层或氦元素层，将(Ga1-xAlx)2O3分割成上部薄膜层A上和下部主体块A下；所述氢元素的注入能量为5KeV-120KeV、剂量为1×1016cm-2-8×1019cm-2；所述氮元素的注入能量为5KeV-120KeV、剂量为5×1015cm-2-1×1019cm-2；所述氦元素的注入能量为5KeV-120KeV，剂量为4×1016cm-2-5×1019cm-2；
(3)选择另一块导热性良好的Y材料作衬底，并对其表面依次进行物理化学抛光和清洗的预处理，使其表面粗糙度的均方根值小于1nm；
(4)将注入氢元素、氮元素或氦元素的(Ga1-xAlx)2O3材料A的预处理面与(3)中进行表面预处理后的Y衬底的预处理面进行键合；再进行低温退火处理，使得氢元素层、氮元素层或氦元素层上下的(Ga1-xAlx)2O3分子间化学键断裂，其中：注入氢元素时的低温退火温度为200℃-500℃，注入氮元素时的低温退火温度为350℃-600℃，注入氦元素时的低温退火温度为250℃-550℃；然后浸入到剥离液中，使(Ga1-xAlx)2O3材料A中的上部薄膜层A上和下部氧主体块A下分离，(Ga1-xAlx)2O3材料A中的上部薄膜层A上与Y衬底键合在一起形成Y基异质(Ga1-xAlx)2O3材料；
(5)对键合后形成的Y基异质(Ga1-xAlx)2O3材料的材料的(Ga1-xAlx)2O3面进行抛光处理，并进行700℃-1300℃高温快速热退火，以加强键合强度，形成稳定的Y基异质(Ga1-xAlx)2O3材料；
步骤(3)中选择另一块导热性良好的材料Y作衬底，其包括：硅材料、锗材料、蓝宝石材料、铟磷材料、砷化镓材料、SOI材料、GeOI材料；
步骤(1)中对(Ga1-xAlx)2O3材料进行物理化学抛光和清洗，按如下步骤进行：
(3a)在抛光机中对(Ga1-xAlx)2O3材料进行表面抛光处理；
(3b)在浓硫酸和双氧水以及水配置的SPM混合液中浸泡10s-60s，然后进行去离子水冲洗，并在离心机中去除(Ga1-xAlx)2O3材料表面的水分子；
(3c)在去离子水稀释的氢氟酸中浸泡10s-50s，然后进行去离子水冲洗，并在离心机中去除(Ga1-xAlx)2O3材料表面的水分子。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中对衬底Y材料进行物理化学抛光和清洗的步骤与步骤(1)中的过程相同。

专利文本