[发明专利]一种复合衬底结构及其形貌改善方法

说明书

本发明涉及半导体材料加工技术领域，特别涉及一种复合衬底结构及其形貌改善方法。结构包括依次设置的第一应力平衡层、衬底层、第二应力平衡层、介质层和功能薄膜层；第一应力平衡层和第二应力平衡层材质相同，且制作工艺相同；第一应力平衡层用于根据复合衬底结构中的应力分布调整第一应力平衡层的厚度，以使复合衬底结构的形貌改善；第二应力平衡层用于平衡制作第一应力平衡层时所产生的应力。该复合衬底结构中，通过在衬底层的背面设置第一应力平衡层，第一应力平衡层作为应力补偿层，在制备异质集成衬底时，通过调节该层的厚度实现晶圆形貌的优化，从而使异质晶圆的整体形貌能够更有利于后续的流片加工。

技术领域

本发明涉及半导体材料加工技术领域，特别涉及一种复合衬底结构及其形貌改善方法。

背景技术

随着人们对电信设备数据传输速度、性能、功耗等日益提高的追求，芯片技术的飞速发展使单种材料已无法满足芯片性能提高与集成化的需求，人们需要提供新的芯片集成方案以实现高性能、高集成度及低功耗的芯片技术。而将多种材料结合在一起，实现多种材料的异质集成已经成为未来芯片性能和集成程度提升的重要路径。

现有技术在制造异质薄膜材料晶圆时，通常将异质材料转移，沉积，生长至Si衬底或其他衬底之上。然而，由于不同材料之间的热膨胀系数差异，以及生长材料后薄膜内部存在的内应力，均会导致异质集成衬底的晶圆形貌较差。具体表现为薄膜具有较大的bow值和warp值，不利于晶圆进行后续的流片加工工艺。因此，亟需一种能够改变异质集成衬底晶圆形貌的处理方法，以改善异质集成衬底的晶圆形貌，使异质集成衬底便于进行后续的流片加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术制备的异质集成衬底的晶圆形貌较差，不利于后续流片加工的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例公开了一种复合衬底结构，包括第一应力平衡层、衬底层、第二应力平衡层、介质层和功能薄膜层；

所述衬底层设置在所述第一应力平衡层和第二应力平衡层之间；

所述介质层制作在所述第二应力平衡层上，所述介质层用于提供所述功能薄膜层的键合界面；

所述功能薄膜层制作在所述介质层上，所述功能薄膜层用于制作器件功能结构；

所述第一应力平衡层和所述第二应力平衡层材质相同；

所述第一应力平衡层和所述第二应力平衡层通过相同工艺且同时分别制作在所述衬底层相对的两个侧面上；

所述第一应力平衡层用于根据所述复合衬底结构中的应力分布调整所述第一应力平衡层的厚度，以使所述复合衬底结构的形貌改善；

所述第二应力平衡层用于平衡制作所述第一应力平衡层时所产生的应力。

进一步的，所述第一应力平衡层和第二应力平衡层的材质为多晶硅。

进一步的，所述第一应力平衡层的厚度为0-2μm；

所述第二应力平衡层的厚度为0.5-2μm；

所述第一应力平衡层的厚度小于等于所述第二应力平衡层的厚度。

进一步的，所述功能薄膜层内部的面内应力与所述第一应力平衡层内部的面内应力方向相反；

所述功能薄膜层内部的面内应力与所述第二应力平衡层内部的面内应力方向相反。

进一步的，所述第一应力平衡层内部的面内应力为100MPa-2000MPa；

所述第一应力平衡层内部的面内应力小于所述第二应力平衡层内部的面内应力。

进一步的，所述介质层的材质为二氧化硅、氮化铝、碳化硅中的任意一种；