高温亲水性键合结合离子束剥离技术制备晶圆级β-Ga2O3/SiC异质集成材料(英文)

作者：沈正皓; 徐文慧; 陈阳; 林家杰; 谢玉环; 黄凯; 游天桂^*; 韩根全^*; 欧欣^*

来源：Science China-Materials, 2023, 66(02): 756-763.

将β-Ga2O3与高导热SiC衬底异质集成可以有效解决氧化镓高功率电子器件的散热问题.本文通过高温亲水性键合结合离子束剥离技术,将2英寸的高质量(■01) β-Ga2O3单晶薄膜转移到了4H-SiC衬底上.为理解离子束剥离β-Ga2O3薄膜的物理机制,我们系统地研究了注氢β-Ga2O3表面起泡的演变过程及该过程中气泡内部的压力变化.采用有限元模拟预测合适的键合温度,通过将β-Ga2O3和4H-SiC晶圆在96℃的温度下进行高温亲水性键合,有效降低了离子束剥离过程中异质界面上的热应力,防止β-Ga2O3/4H-SiC键合对的解键合以实现薄膜的转移.X射线衍射结果表明,转移的β-Ga2O3薄膜具有窄的衍射峰半高宽,为79.2 arcsec.对薄膜进行化学机械抛光后,获得了极光滑的表面,均方根粗糙度仅0.1 nm.采用高温亲水性键合结合离子束剥离技术制备的β-Ga2O3/4H-SiC异质集成材料将成为开发高性能β-Ga2O3功率器件提供实用平台.

• 单位
  信息功能材料国家重点实验室; 中国科学院大学; 西安电子科技大学