[實用新型]一種復合襯底及半導體結構

有效

• 申請號: 202222031569.7
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN219017637U
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 程凱
• 申請（專利權）人: 蘇州晶湛半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司 11505
• 代理人: 秦衛中

本實用新型公開了一種復合襯底以及由該復合襯底制備而成的半導體結構，復合襯底包括層疊設置的第一半導體層及第二半導體層，第一半導體層靠近第二半導體層的表面設有至少一個散熱凹槽，第一半導體層的側壁或第一半導體層遠離第二半導體層的表面設有散熱通道，散熱通道與散熱凹槽連通；本實用新型提供的復合襯底及半導體結構通過內外相通的散熱通道和散熱凹槽可有效解決大功率氮化鎵基器件的散熱問題。

技術領域

本公開涉及半導體技術領域，尤其涉及一種復合襯底。

背景技術

氮化鎵作為第三代半導體的代表材料，具有高遷移率、高臨界電場、高發光效率等多種優勢，被廣泛應用于半導體照明、射頻功放、電力電子等多個領域。

外延生長氮化鎵基材料材料的主要襯底包括氮化鎵、碳化硅、藍寶石和硅等等。其中氮化鎵襯底同質外延由于不存在晶格失配和熱失配等問題是氮化鎵材料外延的最優選擇，但是由于氮化鎵襯底價格昂貴，制備困難，且目前無法批量制備出大尺寸晶圓，因此作為商用氮化鎵襯底適用性較低；碳化硅具有和氮化鎵相似的高臨界電場及高熱導率等有點，但成本依舊相對偏高；藍寶石襯底價格低廉，但其散熱性能較差，僅應用于低功率低頻率器件；而硅襯底產量豐富，技術成熟，成本低，且能和傳統CMOS工藝兼容，被認為是商業上最具有潛力的氮化鎵襯底材料，然而硅的熱導率低，硅基器件的散熱性能差，嚴重影響器件的性能和壽命。

為了降低氮化鎵基材料的外延成本，優選硅或藍寶石等價格相對低廉的襯底，但是該類襯底散熱能力成為亟待解決的問題。傳統做法通過減薄襯底或優化封裝的方式提高散熱能力，但是減薄襯底通常降低了襯底的硬度，外延后襯底易產生翹曲現象，而優化封裝的方式工藝繁瑣，降低生產效率。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種高散熱能力的復合襯底及半導體結構。

根據本實用新型的一個方面，提供一種復合襯底，包括：

層疊設置的第一半導體層及第二半導體層，

所述第一半導體層靠近所述第二半導體層的表面設有至少一個散熱凹槽，所述第一半導體層的側壁或所述第一半導體層遠離所述第二半導體層的表面設有散熱通道，所述散熱通道與所述散熱凹槽連通。

作為可選的實施例，所述散熱通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道分別連通所述散熱凹槽的兩端。

作為可選的實施例，其特征在于，所述至少一個散熱凹槽的水平截面形狀包括長方形、正方形、圓形和六邊形中一種或多種的組合，所述水平截面平行于所述第一半導體層靠近所述第二半導體層的表面。

作為可選的實施例，其特征在于，所述復合襯底還包括鍵合層，所述鍵合層位于所述第一半導體層與所述第二半導體層之間。

作為可選的實施例，其特征在于，所述第一半導體層為Si、Al₂O₃、SiC和GaN中的一種或多種的組合。

作為可選的實施例，所述散熱凹槽和/或所述散熱通道的內壁覆蓋鈍化結構。

作為可選的實施例，所述第一半導體層還包括第三通道，所述散熱凹槽數量為多個，所述第三通道連通多個所述散熱凹槽。

作為可選的實施例，由第一半導體層指向第二半導體層的方向上，所述散熱凹槽的寬度恒定不變、逐漸減小或逐漸增加。

作為可選的實施例，所述散熱凹槽水平截面形狀的寬度從中心至兩端逐漸減小，所述截面平行于所述第一半導體層靠近所述第二半導體層的表面。

作為可選的實施例，所述第二半導體層為Si、Al₂O₃、SiC和GaN中的一種或多種的組合。

作為可選的實施例，所述第二半導體層為氮化物半導體結構，所述第二半導體層遠離所述第一半導體層的表面為N面。