[發明專利]散熱集成半導體晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202010163797.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111430242B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 劉杰;谷昊周;程知群;劉艷;董志華;嚴麗平;周濤;劉國華;李世琦
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L23/373;H01L23/367
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王欣

本發明公開一種散熱集成半導體晶體管及其制備方法，該方法包括步驟：在半導體襯底的正面沉積電極層，形成半導體晶體管；對半導體晶體管的表面進行預處理，以增加半導體晶體管表面的形核密度；在半導體晶體管的表面沉積納米級金剛石層；在納米級金剛石層的表面沉積微米級金剛石層，形成散熱集成半導體晶體管。通過本發明方案，可以有效提升半導體晶體管的散熱效率，通過實驗表明，相同尺寸下，使用金剛石集成設計的半導體晶體管將擁有更大的功率密度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種散熱集成半導體晶體管及其制備方法。

背景技術

目前，隨著三代半導體晶體管的進一步發展，其實現了高禁帶寬度、高電子遷移率，使得其可以在更高的頻率以及更高的電壓下工作。但是，當半導體晶體管在高頻率以及高電壓工作時，會產生大量熱量。然而，現有中，無論采用SiC或是采用GaN等作為半導體襯底材料制備的半導體晶體管，其嚴重的熱效應制約了功率密度的提升。這樣，半導體晶體管盡管可以在更高的功率下工作，但是由于其熱效應的累積，會致使器件的使用壽命明顯降低，也影響功率管的工作穩定性。

發明內容

本發明公開一種散熱集成半導體晶體管及其制備方法，用于解決現有技術中，半導體晶體管的散熱效率較低的問題。

為了解決上述問題，本發明采用下述技術方案：

提供一種散熱集成半導體晶體管的制備方法，包括步驟：

在半導體襯底的正面沉積電極層，形成半導體晶體管；

對半導體晶體管的表面進行預處理，以增加半導體晶體管表面的形核密度；

在半導體晶體管的表面沉積納米級金剛石層；

在納米級金剛石層的表面沉積微米級金剛石層，形成散熱集成半導體晶體管。

可選的，所述半導體晶體管的表面包括正面和背面，則具體包括步驟：

步驟S00，在半導體襯底的正面沉積電極層，形成半導體晶體管；

步驟S10，對半導體晶體管的背面進行預處理，以增加半導體晶體管背面的形核密度；

步驟S20，在半導體晶體管的背面沉積納米級金剛石層；

步驟S30，對半導體晶體管的正面進行預處理，以增加半導體晶體管正面的形核密度；

步驟S40，在半導體晶體管的正面沉積納米級金剛石層，其中納米級金剛石層覆蓋電極層；

步驟S50，在半導體晶體管背面的納米級金剛石層表面沉積微米級金剛石層；

步驟S60，在半導體晶體管正面的納米級金剛石層表面沉積微米級金剛石層；

步驟S70，對半導體晶體管正面的微米級金剛石層和納米級金剛石層進行光刻，露出電極，形成散熱集成半導體晶體管；

其中，半導體晶體管的正面與半導體襯底的正面相對，半導體晶體管的背面與半導體襯底的正面相背。

可選的，步驟S00之后且步驟S10之前還包括步驟：

對半導體晶體管的背面中部進行減薄拋光，使垂直于半導體晶體管的溝道的延伸方向，半導體襯底中部的厚度小于兩側的厚度。

可選的，半導體晶體管背面各位置的納米級金剛石層的厚度一致，半導體晶體管背面各位置的微米級金剛石層的外表面平齊。

可選的，步驟S50之后且步驟S60之前還包括步驟：

對半導體晶體管背面的微米級金剛石層進行研磨處理；

對半導體晶體管正面的納米級金剛石層進行研磨處理，并采用金剛石粉體進行超聲處理。