[发明专利]层叠有宽带隙半导体的复合基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括宽带隙半导体层的复合基板的制造方法。

背景技术

近年来，宽带隙半导体作为用于功率半导体和短波长激光器的基板已受到重视。特别是，碳化硅SiC(2.9eV～3.0eV)、氮化镓GaN(3.4eV)、氧化锌ZnO(3.37eV)、钻石(5.47eV)和氮化铝AlN(6.0eV)等材料尤其受到重视，这是因为它们具有高的带隙。

然而，虽然通过异质外延生长在单晶蓝宝石或单晶SiC上沉积GaN(作为示例)，但沉积的GaN由于晶格常数差异的原因而具有大量的缺陷，从而如今难以将GaN应用到功率半导体、高性能激光器等中。

在这些单晶体的生产方法中，最佳质量的晶体的生产方法是诸如水热合成方法(hydrothermal synthesis method)之类的晶体生长方法，众所周知，从由该方法生产的块状晶体切出的片(晶片)具有最佳质量。然而，晶体生长需要时间，因此晶体价格极高，如今仍未广范围应用。但是，实际用作器件的部分仅限于从表层(surficial layer)开始的数百纳米至数个微米的范围，所以可以说，将块状晶体薄薄地转印到处理基板的方法来降低成本是一种自然的想法。

可以将SOITEC方法引用为膜转印的常规方法，在这个方法中，以如下方式将半导体膜转印到处理基板上：将预先在室温下经过氢离子注入的半导体基板(供体基板)和充当支撑基板的基板(处理基板)相互结合，使它们在高温(约500℃)下经历热处理以产生大量的微气泡(称作微腔)并进行剥离(detachment)。

然而，在实践中，由于供体基板和处理基板(例如，硅、石英、蓝宝石等)之间的热膨胀系数差异的原因，可预料到，将两个基板简单地结合及提高温度将导致基板断裂，因此不能形成复合基板。

还存在另一种被称作SiGen方法的方法，在该方法中，使同样预先经历氢离子注入的半导体基板的表面和/或处理基板的表面经历等离子处理以活化表面，接着使其相互结合，对基板进行机械冲击以在氢离子注入界面处进行剥离。然而，由于膜转印依赖于机械方法(冲击等)，因此存在如下问题：由于基板的低机械强度的原因，基板在膜从小尺寸的薄半导体基板的转印期间受到破坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本结合晶片的制造方法，该方法能够在不破坏基板的情况下将块状的宽带隙半导体晶体尽量薄地转印到处理基板上。

为了解决上述问题，本发明提出了如下制造方法。

更具体地，所述方法通过在处理基板的表面上形成宽带隙半导体膜来制造结合晶片，所述方法包括以下步骤：通过从具有2.8eV以上的带隙的宽带隙半导体基板的表面注入离子来形成离子注入层；对所述处理基板的所述表面和所述宽带隙半导体基板的所述离子注入表面中的至少一个表面进行表面活化处理；通过结合所述宽带隙半导体基板的所述表面和所述处理基板的所述表面来获得结合基板；对所述结合基板进行150℃以上且400℃以下的热处理；以及使用可见光从所述结合基板的所述宽带隙半导体基板侧或者所述处理基板侧对所述宽带隙半导体基板的所述离子注入层进行照射，以使所述离子注入层的界面脆化，然后将所述宽带隙半导体膜转印到所述处理基板上。

本发明能够使形成在宽带隙半导体基板中的离子注入层的界面有效并充分地脆化而不依赖于机械冲击，并能够将宽带隙半导体的块状晶体尽可能薄地转印到处理基板上，从而能够降低成本。另外，本发明还能够防止由宽带隙半导体基板和处理基板的热膨胀系数之间的差异所导致的结合晶片的断裂或缺口、结合表面处的脱离等。

附图说明

图1是表示本发明的结合晶片的制造方法的实施例的图。

图2是表示本发明的结合晶片的制造方法的另一实施例的图。

具体实施方式

附图标记的说明：

1宽带隙半导体基板

2离子注入界面

3处理基板

4宽带隙半导体膜

5离子注入表面(离子注入面)

6结合基板

8结合晶片

9结合表面

本发明旨在提供一种通过在处理基板的表面上形成宽带隙半导体膜来制造结合晶片的方法。