[发明专利]一种金属衬底的制备方法

说明书

本发明提供一种金属衬底的制备方法，包括：在具有原子级光滑表面的母板上设置牺牲层；在牺牲层远离所述母板的一侧设置金属层；从所述牺牲层上分离出所述金属层，形成金属衬底。通过在具有原子级光滑表面的母板上设置牺牲层，再在牺牲层上设置金属层，然后反向分离得到表面为原子级光滑的金属层，形成金属衬底。有效解决了采用热轧工艺所存在的金属衬底表面粗糙度大的问题，有助于后续在金属衬底上进行的生长工艺。并且可灵活、准确地调节金属衬底的层数、厚度、材料、形状、尺寸和表面形貌等，进而控制其应力、热膨胀系数、热导率等参数。

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造领域，尤其涉及一种金属衬底的制备方法。

背景技术

由于金属衬底具有良好的机械性能、导电性能、导热性能、抗热冲击等特性，在制备高性能、大功率、高可靠性微电子芯片(如高电子迁移率晶体管、薄膜晶体管等)或者光电子芯片(如发光二极管、激光二极管阵列、太阳能电池等)时，常常需要将芯片功能层制备在金属衬底上或转移于金属衬底上，形成具有金属衬底的芯片结构。

目前金属衬底的制备主要采用热轧成型的方法，热轧成型主要是利用金属及其合金良好的压延特性，对金属材料进行重复的滚压，使得金属薄膜达到预定的厚度和均匀性。热轧过程中需要对金属薄膜进行一定温度下的退火，以改变高温热轧时在金属膜产生的应力。热轧结束后还需要对金属膜进行表面抛光、表面清洁、保护层处理等，然后将金属衬底切割成特定晶圆形状完成金属衬底的制备。限于加工工件和抛光工艺，热轧成型的金属衬底表面粗糙度比较大，而且高温下对单一材质的金属材料进行热轧，冷却后膜内会存在较大的热应力，通过退火工艺很难实现对金属膜内应力的消除，因而与后续功能材料的应力匹配和热适配难以调节。在热轧制成的金属衬底上进行材料生长时，会因表面粗糙度过大引起各层材料的界面性较差，导致层与层之间出现导通点、击穿点等失效。以及采用表面不平坦的金属衬底在高温高压下进行键合时易出现破片的问题。而且由于金属衬底与外延层之间存在热膨胀系数的差异，在键合或器件功能层生长后，会造成晶圆的翘曲，影响后续的制程。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为：提供一种金属衬底的制备方法，能够有效解决现有热轧工艺中金属衬底表面粗糙度的问题，并且能灵活调节应力和热膨胀系数。

一种金属衬底的制备方法，包括：

在具有原子级光滑表面的母板上设置牺牲层；

在牺牲层远离所述母板的一侧设置金属层；

从所述牺牲层上分离出所述金属层，形成金属衬底。

进一步的，所述金属层为多层堆叠结构。

进一步的，所述多层堆叠结构的制备方法包括电子束蒸发、磁控溅射、电化学沉积、热蒸发和热轧中的一种或多种。

进一步的，所述母板具有图形结构。

进一步的，在具有原子级光滑表面的母板上设置牺牲层具体包括：

在具有原子级光滑表面的母板上制作图形结构；

在所述母板上具有图形结构的一侧设置牺牲层，所述牺牲层具有与所述母板相同的图形结构；

分离出所述金属层形成的金属衬底具有与所述母板上的图形结构互补的图形结构。

进一步的，在具有原子级光滑表面的母板上制作图形结构具体包括：在具有原子级光滑表面的母板上制作多个凸起或凹陷。

进一步的，分离所述牺牲层和所述金属层的方法包括刻蚀移除母板、湿法腐蚀牺牲层和激光剥离中的一种或多种。

进一步的，所述母板包括蓝宝石衬底、Si衬底、GaAs衬底、InP衬底、GaP衬底或石英基板。

进一步的，在具有原子级光滑表面的母板上设置牺牲层之前，先将母板调整成目标形状。