[发明专利]氧化镓半导体结构、垂直型氧化镓基功率器件及制备方法

权利要求书

1.一种氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供氧化镓单晶晶片，所述氧化镓单晶晶片的一表面为抛光面；

提供异质衬底，所述异质衬底的一表面为抛光面；

将所述氧化镓单晶晶片的抛光面与所述异质衬底的抛光面键合；

减薄所述氧化镓单晶晶片，获得包括依次叠置所述异质衬底及氧化镓层的复合结构；

对所述氧化镓层进行表面处理；

对所述氧化镓层进行离子注入，以在所述氧化镓层的表层形成重掺氧化镓层，获得包括依次叠置所述异质衬底、氧化镓层及重掺氧化镓层的氧化镓半导体结构；其中，所述离子注入的深度为10nm~60nm，以使得所述氧化镓层的厚度大于所述重掺氧化镓层，所述氧化镓层的厚度为5μm~100μm，所述重掺氧化镓层的厚度为10nm~60nm；所述氧化镓层的载流子浓度小于所述重掺氧化镓层，所述氧化镓层的载流子浓度为1×10¹⁶/cm³~9×10¹⁷/cm³，所述重掺氧化镓层的载流子浓度大于1×10¹⁹/cm³。

2.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述异质衬底包括碳化硅衬底、金刚石衬底、氮化铝衬底、硅衬底中的一种。

3.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述异质衬底的载流子浓度大于1×10¹⁸/cm³。

4.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述键合的方法包括表面活化键合，所述表面活化键合的真空度为1×10^-7Pa，压力为16MPa，温度为25℃。

5.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述减薄的方法包括研磨法或湿法腐蚀。

6.根据权利要求5所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：当采用研磨法进行所述减薄时，所述减薄的条件为齿轮转速为1500rpm~3000rpm，工作台转速为30rpm~120rpm，进刀速度为5μm/min~30μm/min，研磨时间为30s~100min。

7.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述表面处理的方法包括化学机械抛光、等离子体刻蚀、离子溅射及化学刻蚀中的一种。

8.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述离子注入包括Si离子注入、Ge离子注入、Sn离子注入及Nb离子注入中的一种。

9.根据权利要求8所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述Si离子注入的能量为10Kev~80Kev，剂量为1×10¹⁵ions/cm²~5×10¹⁶ions/cm²；所述Ge离子注入的能量为20Kev~170Kev，剂量为1×10¹⁵ions/cm²~5×10¹⁶ions/cm²；所述Sn离子注入的能量为30Kev~275Kev，剂量为1×10¹⁵ions/cm²~5×10¹⁶ions/cm²；所述Nb离子注入的能量为25Kev~225Kev，剂量为1×10¹⁵ions/cm²~5×10¹⁶ions/cm²。

10.根据权利要求1所述的氧化镓半导体结构的制备方法，其特征在于：所述氧化镓单晶晶片的抛光面的表面粗糙度小于1nm，所述异质衬底的抛光面的表面粗糙度小于1nm。