本實用新型專利技術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；本實用新型專利技術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。問題。問題。
【技術實現步驟摘要】
一種復合襯底及半導體結構
[0001]本公開涉及半導體
，尤其涉及一種復合襯底。
技術介紹
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
技術實現思路
[0005]本技術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。
[0006]根據本技術的一個方面，提供一種復合襯底，包括：
[0007]層疊設置的第一半導體層及第二半導體層，
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]作為可選的實施例，所述第二半導體層的厚度不大于所述第一半導體層的厚度。
[0020]作為可選的實施例，所述復合襯底還包括：
[0021]循環設置于所述散熱凹槽內的冷卻劑。
[0022]作為可選的實施例，所述第一半導體層包括中心區域和邊緣區域，所述散熱凹槽數量為多個，所述散熱凹槽在所述中心區域內分布密度大于所述散熱凹槽在邊緣區域內的分布密度。
[0023]作為可選的實施例，所述第二半導體層具有和第一半導體層的散熱凹槽(3)對應的散熱空洞，所述散熱空洞通過外延方式形成逐漸封閉的頂部，所述散熱空洞和所述散熱凹槽互相連通形成散熱空間。
[0024]根據本技術的另一方面，提供一種半導體結構，
[0025]包括上述的復合襯底，
[0026]依次位于復合襯底上的溝道層和勢壘層，以及位于勢壘層上的源極、柵極和漏極，源極和漏極分別位于柵極的兩側。
[0027]本技術提供的復合襯底及半導體結構通過內外相通的散熱通道可有效解決大功率氮化鎵基器件的散熱問題。
附圖說明
[0028]圖1是本技術實施例一的結構示意圖；
[0029]圖2是圖1中沿截線PP
’
的截面示意圖；
[0030]圖3是本技術實施例一公開的第一半導體層的俯視示意圖；
[0031]圖4是本技術實施例一的另一結構示意圖；
[0032]圖5是本技術實施例二的結構示意圖；
[0033]圖6是圖5沿截線AA
’
的截面示意圖；
[0034]圖7是本技術實施例三的結構示意圖；
[0035]圖8是本技術實施例四的結構示意圖；
[0036]圖9是本技術實施例五中第一半導體層的俯視示意圖；
[0037]圖10是本技術實施例二的另一結構示意圖；
[0038]圖11是本技術實施例六的結構示意圖；
[0039]圖12是本技術實施例五中第一半導體層的另一結構俯視示意圖；
[0040]圖13是實施例一中第一半導體層另一結構的截面示意圖。
[0041]附圖標記說明：1
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第一半導體層；2
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第二半導體層；3
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散熱凹槽；4
?
散熱通道；41
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第一通道；42
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第二通道；5
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鍵合層；6
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第三通道；7
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冷卻劑；8
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溝道層；9
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勢壘層；10
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源極；11
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柵極；12
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漏極；13
?
鈍化結構。
具體實施方式
[0042]這里將詳細地對示例性實施方式進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施方式中所描述的實施方式并不代表與本技術相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本技術的一些方面相一致的裝置的例子。
[0043]實施例一
[0044]如圖1所示，本實施例公開一種復合襯底，包括層疊設置的第一半導體層1以及第二半導體層2，其中第一半導體層1靠近第二半導體層2的表面設有至少一個散熱凹槽3，第一半導體層1的側壁或者遠離第二半導體層2的表面設有散熱通道4，散熱通道4和散熱凹槽3相連通。
[0045]本實施例提供的復合襯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種復合襯底，其特征在于，包括：層疊設置的第一半導體層(1)及第二半導體層(2)，所述第一半導體層(1)靠近所述第二半導體層(2)的表面設有至少一個散熱凹槽(3)，所述第一半導體層(1)的側壁或所述第一半導體層(1)遠離所述第二半導體層(2)的表面設有散熱通道(4)，所述散熱通道(4)與所述散熱凹槽(3)連通。2.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，所述散熱通道(4)包括第一通道(41)和第二通道(42)，所述第一通道(41)和所述第二通道(42)分別連通所述散熱凹槽(3)的兩端。3.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，所述至少一個散熱凹槽(3)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(1)靠近所述第二半導體層(2)的表面。4.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，所述復合襯底還包括鍵合層(5)，所述鍵合層(5)位于所述第一半導體層(1)與所述第二半導體層(2)之間。5.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，所述第一半導體層(1)為Si、Al2O3、SiC和GaN中的任意一種。6.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，所述散熱凹槽(3)和/或所述散熱通道(4)的內壁覆蓋鈍化結構(13)。7.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，所述第一半導體層(1)還包括第三通道(6)，所述散熱凹槽(3)數量為多個，所述第三通道(6)連通多個所述散熱凹槽(3)。8.根據權利要求1所述的復合襯底，其特征在于，由第一半導體層(1)指向第二半導體層(2)的方向上，所述散熱凹槽(3)的寬度恒定不變、逐漸減小或逐漸增加。9.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：程凱，
申請(專利權)人：蘇州晶湛半導體有限公司，
類型：新型
國別省市：
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