[发明专利]一种复合衬底的制备方法、复合衬底以及电子元器件

说明书

本申请提供一种复合衬底的制备方法、复合衬底以及电子元器件。其中复合衬底的制备方法包括：通过先在衬底上制备第一多晶硅薄膜层，然后通过第一次退火使第一多晶硅薄膜层的晶粒进一步长大获得多晶硅晶籽层，在多晶硅晶籽层上继续制备第二多晶硅薄膜层，改善因晶格匹配度低导致的衬底层对晶粒的影响，提高晶格匹配度，减少第一多晶硅薄膜层和第二多晶硅薄膜层中晶格大小的差异，提高多晶硅层的电阻均匀性。同时，通过对第二多晶硅薄膜层进行第二次退火处理，可以抑制后续高温工艺阶段多晶硅晶粒的重构程度，减少多晶硅晶格大小差异，得到一种靠近衬底层与绝缘层处晶粒尺寸大且分布均匀的多晶硅层。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种复合衬底的制备方法、复合衬底以及电子元器件。

背景技术

近年来，一种应用在绝缘体上的薄膜结构材料越来越引起工业界的重视，该材料满足电子元器件的各种要求，使其在半导体产业中越来越重要。薄膜结构材料依次包括有源层、绝缘层和衬底层；其中，有源层与绝缘层为主要的功能层，实现光、电、声等信号的传播。这种应用在绝缘体上的薄膜结构材料在CPU芯片、存储器、放大器、滤波器、调制器等器件中都展现出良好的应用性能。

当绝缘体与半导体材料直接接触时，会在衬底层产生表面寄生电导效应(PSC)，该效应会降低衬底的有效电阻率。为了改善有效电阻率，目前常在绝缘层与衬底层之间引入富含载流子陷阱的陷阱层，从而抑制PSC。在目前较为成熟方案中，在绝缘层和衬底层中引入多晶硅层，来抑制PSC。

多晶硅(PolycrystalSilicon)由许多小的硅晶粒，以不同的晶向所组成。晶体间有的晶界含有许多叠差、差排以及缺陷。多晶硅通常采用化学气相沉积(CVD，chemicalvapor deposition)的方法进行制造，现有技术制备的多晶硅层因与衬底晶格不匹配的原因导致的开始靠近衬底界面处生长的晶粒过小，一定时间制备的多晶硅晶粒较大，多晶硅晶粒均匀性差。并且在后续的高温工艺中上述多晶硅层会发生较大程度的晶粒重构，进而进一步导致多晶硅层晶粒的均匀性差、表面平整度低，不能满足应用要求。因此，如何消除多晶硅在衬底界面处的异常生长问题，在衬底上制备得到晶粒均匀度高、表面粗糙度高的多晶硅层成了本领域技术人员亟待解决的一个难题。

发明内容

本申请提供了一种复合衬底的制备方法、复合衬底以及电子元器件，以解决现有技术多晶硅在衬底界面处的异常生长问题，在衬底上制备得到晶粒均匀度不高、表面粗糙度不高的多晶硅层的问题。

一方面，本申请提供一种复合衬底的制备方法，包括以下步骤：

第一工艺温度下，在支撑衬底上制备第一多晶硅薄膜层；

对得到的第一多晶硅薄膜层进行第一次退火处理，得到多晶硅晶籽层；

第一工艺温度下，对所述多晶硅晶籽层上制备第二多晶硅薄膜层，得到复合衬底；其中，所述第一次退火处理温度高于第一工艺温度。

可选的，所述第一多晶硅薄膜层的厚度为1～30nm，且所述多晶硅晶籽层的多晶硅晶粒大于第一多晶硅薄膜层的多晶硅晶粒。

可选的，制备第二多晶硅薄膜层之后还包括对第二多晶硅薄膜层进行第二次退火处理，所述第二次退火处理的温度高于第一工艺温度。

可选的，所述第一工艺温度为600～700℃，所述第一次退火处理温度和第二次退火处理温度范围为700～900℃。

可选的，在制备第一多晶硅薄膜层之前还包括：对支撑衬底进行高温预处理，其中高温预处理的温度为1100-1300℃。

可选的，制备得到第二多晶硅薄膜层后还包括：

在第二多晶硅薄膜层上制备绝缘层；所述绝缘层为二氧化硅、氮氧化硅以及氮化硅中的一种。

可选的，所述在第二多晶硅薄膜层上制备绝缘层包括：