[发明专利]多层复合基板结构及其制备方法

权利要求书

1.一种可拆解的多层复合半导体基板结构，该复合基板结构包括一外延层、一外延种子层、一拆解功能层、一键合界面层和一支撑衬底，其中：

该拆解功能层形成于支撑衬底之上，该外延种子层通过一键合界面层与一拆解功能层键合，该键合界面层形成于外延种子层与拆解功能层的键合工艺，位于外延种子层与拆解功能层之间，外延层生长于外延种子层之上，且可包含形核层和缓冲层。

2.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述支撑衬底为下列材料的一种或多种：碳化硅，氮化镓，蓝宝石(Al₂O₃)，石英，氮化铝，ScAlMgO₄，金刚石等材料，厚度为200～2000微米，晶型不限，可为单晶和多晶。

3.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述拆解功能层，为下列材料中的一种或多种叠层：硅、氧化硅、锗、氧化镓、磷化铟、镍或类金刚石层等，通过沉积或生长等方法形成于支撑衬底之上，有一上表面，该拆解功能层主要用于其上多层结构的拆解以及外延过程中的应力缓冲，晶型不限，可为非晶、单晶和多晶，厚度范围为50纳米-20微米。

4.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述键合界面层的厚度范围为0.1-500纳米，为下列材料中的一种或多种叠层：硅，氧化硅、氧化镓、氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氮铝氧化学物、氮碳化学物、氮碳氧化学物、氧化锌、氧化铪、氧化铒和氧化锆；晶型不限，可为非晶、单晶和多晶。

5.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述外延种子层为下列材料中的一种或多种组成：硅、氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、硅、碳化硅和金刚石，厚度范围为10纳米-50微米；晶型可为单晶和多晶。

6.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述外延层为下列材料中的一种或多种组成：硅、氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、碳化硅和金刚石，厚度范围为10纳米-300微米。

7.一种制备权利要求1至6中任一项所述的制作可拆解的多层复合半导体基板结构的方法，包括：

在支撑衬底上悬涂或沉积又或沉积后退火形成拆解功能层，该拆解功能层具有一上表面；通过研磨抛光等已公开方法使拆解功能层上表面光滑；

在拆解功能层上通过键合和层转移的方法形成外延种子层，该外延种子层具有一上表面，在键合工艺中，一键合界面层形成于外延种子层和拆解功能层之间；通过研磨抛光等已公开方法使外延种子层上表面光滑，适用于后续外延工艺；通过已公开的外延生长方法，在外延种子层形成外延层，此外延层可以包含形核层和缓冲层。外延层形成后，亦可对外延层和外延种子层两层或外延层、外延种子层和键合界面层三层又或外延层、外延种子层、键合界面层和可拆解功能层四层进行图形化加工。

8.一种制备权利要求7中的多层复合半导体基板结构的方法，其中：外延层上表面可先和另一衬底键合，然后通过机械应力剥离和激光照射剥离等方法与支撑衬底分离，支撑衬底可以反复利用以降低成本；若第一次转移后的支撑衬底不是最终衬底，该剥离的多层结构可以在进一步去除键合界面层和外延种子层，进行第二次转移，将其转移到最终衬底上。

9.根据权利要求7和8所述的制备多层复合基板结构的方法，其中，通过外延过程在拆解功能层自动引入应力，使拆解功能层中形成无数微小裂纹，进而可以实现简单的机械剥离；激光照射剥离方法是利用支撑衬底和拆解功能层的禁带差异，使激光能量聚集在拆解功能层中，使拆解功能层发生溶蚀、反应、气化、应力聚集等现象，进一步增加拆解功能层中的微小裂纹，增加脆性，进而实现简单的机械剥离。

10.根据权利要求7和8所述的制备多层复合基板结构的方法，其中，该方法还包括：

将拆解功能层以上的多层结构通过键合和剥离方法转移至另一衬底后，可以通过湿法或干法刻蚀等已公开方法将外延种子层或外延种子层及部分外延层去除。