[发明专利]多层复合基板结构及其制备方法

权利要求书

1.一种多层复合半导体基板结构，该复合基板结构包括一高质量的单晶外延层，一高质量的单晶外延种子层、一键合界面层和一低质量单晶支撑基板，其中：

该单晶外延种子层通过一键合界面层与一单晶支撑基板键合，该键合界面层形成于外延种子层与单晶支撑基板的键合工艺，位于外延种子层与单晶支撑基板之间，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：单晶碳化硅(4H或6H)，单晶氮化镓，单晶氮化铝，单晶氧化镓，单晶金刚石和单晶ScAlMgO₄等材料，厚度为300～1000微米，微管密度大于0.1个/cm²，位错总密度大于5×10³个/cm²，贯通位错密度大于1×10³个/cm²，基面位错密度大于100个/cm²，多型区域(强光灯观测)无限制，晶片方向不限。

3.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。

4.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单晶材料中的一种或多种组成：单晶碳化硅(4H或6H)、单晶硅、单晶氮化镓、单晶氮化铝、单晶氧化锌、单晶氧化镓和单晶金刚石，厚度范围为10纳米-50微米，微管密度小于0.1个/cm²，位错总密度小于5×10³个/cm²，贯通位错密度小于1×10³个/cm²，基面位错密度小于100个/cm²，无多型区域(强光灯观测)，晶片方向不限。

5.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述外延层为下列材料中的一种或多种组成：单晶碳化硅(4H或6H)、单晶硅、单晶氮化镓、单晶氮化铝、单晶氧化锌、单晶氧化镓和单晶金刚石，厚度范围为10纳米-300微米，微管密度小于0.1个/cm²，位错总密度小于5×10³个/cm²，贯通位错密度小于1×10³个/cm²，基面位错密度小于100个/cm²，无多型区域(强光灯观测)，晶片方向不限。

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：单晶碳化硅(4H或6H)、单晶硅、单晶氮化镓、单晶氮化铝、单晶氧化锌、单晶氧化镓和单晶金刚石，厚度范围为10纳米-300微米，微管密度小于0.1个/cm²，位错总密度小于5×10³个/cm²，贯通位错密度小于1×10³个/cm²，基面位错密度小于1个/cm²，无多型区域(强光灯观测)，晶片方向不限。

7.一种制备权利要求1至5中任一项所述的制作的多层复合半导体基板结构的方法，包括：

将单晶外延种子层通过键合和层转移方法通过一键合界面层与单晶支撑基板键合，该键合界面层形成于外延种子层与单晶支撑基板的键合工艺，位于外延种子层与单晶支撑基板之间，该单晶外延种子层具有一上表面；通过研磨抛光等已公开方法使单晶外延种子层露出的第一表面光滑，使其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进行图形化加工。