[发明专利]多层复合基板结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层复合半导体基板结构及其制作方法，该结构包括一高质量单晶外延层，一高质量单晶外延种子层、一键合界面层和一低质量单晶支撑基板层；外延种子层通过键合转移或薄化等方法至单晶支撑基板层之上，可以用于外延层的外延。该多层复合半导体基板的主体为低质量单晶支撑基板层，在通过高质量外延薄层实现功能的同时，可显著降低成本。

技术领域

本发明涉及半导体工艺和半导体封装技术领域，特别涉及一种多层复合半导体基板结构及其制备工艺方法。

背景技术

目前大尺寸高品质单晶基板获取困难，成本高昂。

一种方法是将高品质薄层转移至多晶基板上，然后外延以降低成本，然而：

(1)多晶基板需要专门制作，而且均一化的研磨仍较困难。

(2)此外，仍无法非常好的将低品质单晶基板利用起来。

(3)尺寸仍受限。

综上所述，目前仍无非常完好的解决方法。

发明内容

有鉴于此，本发明系提供一种多层复合半导体基板结构及其制备方法，以解决现有技术实现困难的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多层复合半导体基板结构，该多层复合半导体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。外延层形成后，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。

上述方案中，该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。

上述方案中，该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。

上述方案中，该外延种子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-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，该外延种子层可通过已知的表面处理方法使其表面光滑，适合外延。

上述方案中，该键合界面层的厚度范围为0.1-50纳米，为下列材料中的一种或多种叠层：硅，氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氮碳化学物、氧化铪、氧化铒和氧化锆；晶型不限，可为非晶、单晶和多晶。