[發明專利]一種低應力散熱層半導體襯底及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911397643.3
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111005009A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 魏志鵬;郭德雙;唐吉龍;王華濤;徐英添;范杰;郝永芹;王新偉;林逢源;王曉華;馬曉輝
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: C23C16/505
• 分類號: C23C16/505;C23C16/26;C23C16/02;C23C16/27;C23C16/511;H01L33/62;H01L33/64
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

1.一種低應力散熱層半導體襯底，其特征在于，所述低應力散熱層半導體襯底由上至下依次為半導體襯底層、類金剛石緩沖層和金剛石薄膜層；所述半導體襯底層的厚度為50μm～60μm；所述類金剛石緩沖層的厚度為4～7μm；所述金剛石薄膜層的厚度為28～32μm。

2.根據權利要求1所述的低應力散熱層半導體襯底，其特征在于，所述半導體襯底層的材質包括GaSb、GaAs、InP、Si或InAs。

3.權利要求1或2所述低應力散熱層半導體襯底的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用射頻等離子體增強化學氣相沉積方法在半導體襯底背面沉積類金剛石緩沖層；

(2)采用微波等離子體化學氣相沉積方法在類金剛石緩沖層表面沉積金剛石薄膜層；

(3)將半導體襯底層正面依次進行減薄和拋光，得到低應力散熱層半導體襯底。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述射頻等離子體增強化學氣相沉積方法的碳源為C₂H₂，C₂H₂的流速為280～320sccm，功率為180～220W，沉積時間為20～90min。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述微波等離子體化學氣相沉積方法的氫氣流量為180～220sccm，甲烷流量為3～35sccm，微波功率為3000～4000W，氣壓為17～19KPa，襯底溫度為1150～1200℃，沉積時間為5～7h。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)在沉積類金剛石緩沖層前，對半導體襯底的背面進行清潔處理，所述清潔處理包括以下步驟：在380～420V射頻自偏壓下，將半導體襯底放置在氬等離子體中，所述氬等離子體的流速為280～320sccm，所述半導體襯底在氬等離子體中的放置時間為8～12min。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)在沉積金剛石薄膜層前，對類金剛石緩沖層表面進行H₂/O₂微波等離子體預處理；所述H₂/O₂微波等離子體預處理的壓力為65～75Torr，所述H₂/O₂微波等離子體預處理的功率為2200～2400W，所述H₂/O₂微波等離子體預處理的時間為100～140min。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中減薄后半導體襯底層的厚度為62～67μm，拋光后半導體襯底層的厚度為50～60μm。

9.權利要求1或2所述低應力散熱層半導體襯底或者權利要求3～8任一項所述方法制備得到的低應力散熱層半導體襯底在光電子器件中的應用。