一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底的制作方法

本发明属于半导体材料制备，具体涉及一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底。

背景技术：

1、近年来，越来越多地采用复合半导体作为用于制造半导体器件的半导体衬底。例如，与更为常用的单晶硅相比，单晶碳化硅具有更大的带隙。因此，包括单晶碳化硅衬底的半导体器件具有击穿电压高、导通电阻低以及高温环境下特性下降可能性较小的优点。

2、在公开号为cn111958070a的中国专利中，提到了一种低缺陷密度碳化硅单晶衬底的制备方法。所述低缺陷密度碳化硅单晶衬底的制备方法，包括：提供一待处理的碳化硅单晶衬底，晶向为c向[0001]；使用电解研磨工艺于所述待处理的碳化硅单晶衬底上形成具有凹部和凸部的第一沟槽结构，以进行第一次开槽，所述第一沟槽结构的凹部侧壁平行于碳化硅单晶a面(1120)或m面(1100)，底壁平行于碳化硅单晶c面(0001)；于所述第一沟槽结构表面生长第一碳化硅晶体，以进行第一次修复，得到所述低缺陷密度碳化硅单晶衬底。基于本发明，能够大幅降低碳化硅单晶衬底的缺陷密度，有利于提高采用该衬底片制备的器件质量，提高低质量碳化硅单晶衬底的经济价值，尽管上述方案有益效果诸多，但是该方案中制备的单晶碳化硅衬底功能较为单一，无法集成不同材料，进而不能获得更多的功能和特性，无法满足不同领域的需求，存在局限性。

3、对此，发明人提出一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，以解决现有技术制备的单晶碳化硅衬底功能较为单一，无法集成不同材料，进而不能获得更多的功能和特性，无法满足不同领域的需求，存在局限性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，所述复合衬底制备过程如下：

4、s1、选择基底，选择基底材料，作为复合衬底的支撑结构；

5、s2、溅射沉积单晶碳化硅薄膜，使用溅射沉积技术，通过磁控溅射设备或电子束溅射设备在基底材料上沉积单晶碳化硅薄膜，控制沉积参数，形成均匀、致密且高质量的碳化硅薄膜；

6、s3、激光剥离，在形成的碳化硅薄膜上使用激光剥离技术，通过将激光照射到薄膜表面，产生高能量的激光脉冲，激光脉冲的热效应和机械效应导致薄膜与基底之间的分离，形成一个清晰的界面；

7、s4、沉积其他层，在激光剥离后，使用溅射沉积在碳化硅薄膜界面上沉积其他层，得到复合结构的碳化硅薄膜；

8、s5、加工和调制，对s4中复合结构的碳化硅薄膜进行后加工，以形成所需的器件结构，得到具体单晶碳化硅衬底的复合衬底；

9、s6、检测和测试，对制备的复合衬底进行测试和表征，以确保其性能符合预期。

10、优选的，所述沉积参数包括沉积温度、沉积气压和沉积速率。

11、优选的，所述沉积温度为1200～1600℃，所述沉积气压为10-6～10-9torr，所述沉积速率为1～6nm/min。

12、优选的，所述其他层包括金属、绝缘体或半导体。

13、优选的，所述后加工步骤包括光刻、腐蚀和沉积。

14、优选的，所述后加工设备包括光刻设备和腐蚀设备。

15、优选的，所述表征包括结晶质量和界面清晰度。

16、优选的，所述表征设备为扫描电子显微镜(sem)和x射线衍射(xrd)。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、(1)本发明中使用激光剥离可以在碳化硅薄膜与基底之间形成一个清晰的界面，有助于确保复合衬底的不同层之间的结合质量和界面质量，溅射沉积能够产生高质量的薄膜，具有较好的结晶质量和均匀性，溅射沉积和激光剥离方法结合使用，提供了对薄膜厚度、质量和结构的更精确控制的可能性，从而满足特定应用的需求。

19、(2)本发明中激光剥离过程可以减少与传统机械剥离方法相比引入的杂质和缺陷，有助于保持薄膜的高质量，溅射沉积过程中，有助于维持碳化硅薄膜的单晶性，这对于某些应用，例如功率电子器件，非常重要；在制备过程中选择不同的材料沉积在单晶碳化硅上，从而实现多功能性和多层次的复合结构，具有灵活性；通过在激光剥离后沉积其他层，可以在复合衬底上集成不同材料，进而在一个结构中实现多种功能或器件，如光电子学器件、半导体器件。

技术特征：

1.一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于，所述复合衬底制备过程如下：

2.根据权利要求1所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述沉积参数包括沉积温度、沉积气压和沉积速率。

3.根据权利要求2所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述沉积温度为1200～1600℃，所述沉积气压为10-6～10-9torr，所述沉积速率为1～6nm/min。

4.根据权利要求1所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述其他层包括金属、绝缘体或半导体。

5.根据权利要求1所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述后加工步骤包括光刻、腐蚀和沉积。

6.根据权利要求1所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述后加工设备包括光刻设备和腐蚀设备。

7.根据权利要求1所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述表征包括结晶质量和界面清晰度。

8.根据权利要求7所述的一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，其特征在于：所述表征设备为扫描电子显微镜(sem)和x射线衍射(xrd)。

技术总结本发明涉及半导体材料制备技术领域，具体公开了一种具有单晶碳化硅衬底的复合衬底，包括：S1、选择基底，S2、溅射沉积单晶碳化硅薄膜，S3、激光剥离，S4、沉积其他层，S5、加工和调制和S6、检测和测试；本发明使用激光剥离可以在碳化硅薄膜与基底之间形成一个清晰的界面，有助于确保复合衬底的不同层之间的结合质量和界面质量，溅射沉积能够产生高质量的薄膜，具有较好的结晶质量和均匀性，溅射沉积和激光剥离方法结合使用，提供了对薄膜厚度、质量和结构的更精确控制的可能性，从而满足特定应用的需求，在溅射沉积过程中，有助于维持碳化硅薄膜的单晶性，这对于某些应用，例如功率电子器件，非常重要。技术研发人员：李京波,张梦龙,柯茜受保护的技术使用者：浙江芯科半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19