[发明专利]制造用于外延生长基于镓的III-N合金层的衬底的方法

权利要求书

1.一种制造用于外延生长氮化镓GaN、氮化铝镓AlGaN或氮化铟镓InGaN层的衬底的方法，所述方法包括以下连续步骤：

-提供单晶碳化硅供体衬底(10)，

-将离子物质植入到所述供体衬底(10)中，以形成限定待转移的单晶碳化硅薄层(11)的弱化区域(12)，

-经由接合层(21)将所述供体衬底(10)接合到第一受体衬底(20)，

-沿着所述弱化区域(12)分离所述供体衬底(10)，以将所述碳化硅薄层(11)转移到所述第一受体衬底(20)，

-在所述碳化硅薄层(11)上执行厚度大于1μm的半绝缘碳化硅层(30)的外延生长，

-将所述半绝缘碳化硅层(30)接合到第二受体衬底(40)，所述第二受体衬底(40)具有高电阻率，

-去除所述接合层(21)的至少一部分，以分离所述第一受体衬底(20)，

-去除被转移的单晶碳化硅薄层(11)，以露出所述半绝缘碳化硅层(30)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一受体衬底(20)和所述供体衬底(10)的热膨胀系数的差小于或等于3×10^-6K^-1。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所述第一受体衬底(20)是晶体质量低于所述供体衬底的晶体质量的碳化硅衬底。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，转移到所述第一受体衬底(20)的单晶碳化硅薄层(11)具有小于1μm的厚度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述接合层(21)由在所述半绝缘碳化硅层(30)的外延生长期间保持热稳定并且能够从被转移的单晶碳化硅层(11)与所述第一受体衬底(20)之间的交界面去除的材料形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述接合层(21)是氮化硅或氮化镓层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，去除所述接合层(21)的至少一部分包括化学蚀刻、通过激光剥离和/或施加机械应力。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述半绝缘碳化硅层(30)通过在碳化硅的外延生长期间掺杂钒来形成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述半绝缘碳化硅层(30)通过同时沉积硅、碳和钒形成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述第二受体衬底(40)是电阻率高于或等于100Ω.cm的硅衬底。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，外延的半绝缘碳化硅层(30)具有介于在1μm至5μm之间的厚度。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述第二受体衬底(40)是具有高于或等于100Ω.cm的电阻率的多晶碳化硅衬底或多晶AlN衬底。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，外延的半绝缘碳化硅层(30)的厚度小于或等于80μm。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，所述方法还包括回收从被转移的层(11)分离的供体衬底的部分(10’)的步骤，以形成新的供体衬底。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中：

-离子物质通过所述供体衬底(10)的硅面(10-Si)被植入，

-所述供体衬底(10)的硅面(10-Si)被接合到所述第一受体衬底(20)，

使得在已经去除被转移的单晶碳化硅薄层(11)之后，露出所述半绝缘碳化硅层(30)的硅面。