1.一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:在蓝宝石衬底上MOCVD生长GaN基HEMTs外延结构,具体包括以下步骤:S11:蓝宝石衬底清洗,丙酮、去离子水分别超声2~3分钟;
S12:将蓝宝石衬底在900~1000℃的H2气氛下进行烘烤;
S13:以三甲基镓和氨气分别作为Ga源和N源,N2和H2作为载气,530~580℃下采用MOCVD技术在蓝宝石衬底上低温生长20nm的GaN成核层;
S14:继续升温至1050℃生长3.5μm的GaN缓冲层;
S15:再升温至1100℃,在氢气氛围下生长100nm的GaN-UID沟道层;
S16:保持温度不变,以三甲基铝和氨气分别作为Al源和N源在生长1nm的AlN插入层;
S17:最后以三甲基镓、三甲基铝和氨气分别作为Ga源、Al源和N源,N2和H2作为载气MOCVD交替生长25nm的AlGaN势垒层;
S2:采用激光剥离技术对步骤S1所述蓝宝石衬底进行剥离,具体为:
S21:取Si晶片作为临时支撑材料,用热塑性粘合剂将所述Si临时支撑材料粘到所述GaN基HEMTs外延材料上,形成蓝宝石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构;
S22:用波长248~480nm,脉冲宽度38ns KrF脉冲激光从蓝宝石一面扫描整个样品,激光脉冲的能量密度由焦距40cm的石英透镜调节;
S23:加热所述蓝宝石/GaN基HEMTs外延材料Si三层结构,去除蓝宝石衬底,得到GaN基HEMTs外延材料/Si两层结构;
S3:刻蚀、抛光GaN底表面外延层,同时抛光金刚石热沉片;
S4:将步骤S2制备的所述GaN底表面和步骤S3制备的所述金刚石热沉片表面进行抛光并淀积薄层,薄层上键合粘合剂,进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构,低温键合具体为:分别对GaN底表面和金刚石热沉片表面进行抛光并淀积一薄层,薄层上设置有键合粘合剂苯并环丁烯BCB,然后将所述GaN底表面和金刚石热沉片紧密接触进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构,键合、固化温度不超过150℃;
S5:去除所述步骤S4得到的金刚石/GaN基HEMTs外延材料/Si三层结构中的Si晶片的临时支撑材料,得到金刚石/GaN基HEMTs外延材料两层结构;
S6:ICP刻蚀GaN基HEMTs外延材料,进行器件隔离,具体为:
先对所述金刚石热沉/GaN基HEMTs外延材料清洗,再进行欧姆接触,然后离子注入隔离,形成肖特基栅,最后生长Si3N4隔离层;
S7:制备器件电极,具体为:先磁控溅射Ti/Al/TiAu制备源、漏欧姆电极,再He+离子注入隔离,磁控溅射Ni/Au,剥离形成肖特基栅电极;接着PECVD生长Si3N4场板绝缘介质层;然后用ICP刻蚀进行第一次刻孔;然后磁控溅射金属Ni/Au,剥离形成源金属场板;然后在PECVD上生长Si3N4钝化层;然后用ICP刻蚀进行第二次刻蚀接触孔;然后磁控溅射Ni/Au,加厚电极;最后划片封装。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于:所述步骤S23中,加热所述蓝宝石衬底到Ga的熔点29℃以上。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉衬底GaN基HEMTs制备方法,其特征在于,所述外延清洗采用三氯化碳、四氯乙烯、丙酮、乙醇、去离子水超声各3~5分钟,氮气吹干;然后采用磁控溅射Ti/Al/TiAu,N2保护下在850~900℃、50s进行退火;再注He+20KeV,1×1015cm-2和50KeV,1×1014cm-2;然后光刻3μm栅,磁控溅射Ni/Au,剥离形成肖特基栅,最后生长隔离层。