CN111226314B - 多层复合基板结构及其制备方法 - Google Patents
多层复合基板结构及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提出了一种多层复合半导体基板结构及其制备方法，其中，该结构包括：一高热导率材料层、一键合界面层、一介电材料层、一器件功能层和一支撑衬底；所述键合界面层形成于所述高热导率材料层与所述介电材料层之间，所述高热导率材料层通过所述键合界面层与所述介电材料层键合；所述介电材料层形成于由所述支撑衬底支撑的所述器件功能层之上。该制备方法为低温工艺，将高热导率材料层的生长开始面与介电材料层键合或将高热导率材料层的生长停止面与介电材料层键合。本公开多层复合半导体基板结构及其制备方法改善了器件散热效果，避免了高热导率材料层的直接高温沉积工艺对器件功能层造成的热损伤及应力问题，节省了材料成本和研磨加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺和半导体封装技术领域，特别涉及一种用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构及其制备方法。
背景技术
目前大功率、高频的电子器件在气象雷达和5G通信应用中前景巨大，但高功率、高频器件的散热问题是严重限制了器件可靠性和使用寿命。目前解决上述器件散热问题的方法之一是将上述器件与具有高热导率材料进行集成，集成方法主要有：
(1)在高热导率材料如金刚石上生长器件功能层。这种方法一般需要单晶的高热导率材料，但单晶高热导率材料制备困难、尺寸小、价格极其昂贵。且有非常严重的热失配问题。
(2)在器件功能层上生长高热导率材料，如在氮化镓上生长金刚石。高热导率材料的外延生长通常需要高温工艺(700℃左右及以上)且还原性气氛会对器件功能层造成侵蚀，因此在高热导率材料生长过程中易产生基板翘曲及器件功能层损伤。另外，如果在器件层背面生长还需去除初始支撑衬底，大大增加材料成本和加工成本。
(3)自支撑高热导率衬底与器件功能层或器件层键合。
自支撑高热导率衬底比如金刚石需要通过研磨来提供其表面光滑度，然后与器件功能层或器件层进行键合。但研磨自支撑高热导率衬底通常较厚，翘曲大，材料成本和加工成本都很高；同样，这种方法也需要去除初始支撑衬底，大大增加成本。
因此，现有的针对大功率、高频的电子器件散热方案实现较为困难且成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明系提供一种可用于制作高功率器件的高放热多层复合基板结构及其制备方法，以解决现有散热技术实现困难且成本较高的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种高放热多层复合基板结构，该高放热多层复合基板结构包括一高热导率材料层、一键合界面层、一介电材料层、一器件功能层和一支撑衬底，其中：该高热导率材料层具有一第一表面，为生长开始面；该高热导率材料层具有一与所述第一表面相对的第二表面，也即生长停止面；该介电材料层形成于由支撑衬底支撑的器件功能层之上，具有一生长停止面；该高热导率材料层通过其第一表面或第二表面键合于介电材料层的生长停止面之上；该键合界面层形成于高热导率材料层与介电材料层的键合工艺，位于高热导率材料层与介电材料层之间；该介电材料层用于保护器件功能层及用作后续器件制作用的绝缘层或钝化层；该器件功能层生长于或由他处转移于该支撑衬底之上。
上述方案中，该高热导率材料层系形成于一牺牲晶圆上，该牺牲晶圆与该高热导率材料层具有不同的刻蚀速率，通过选择性刻蚀该牺牲晶圆而露出该高热导率材料层的第二表面。
上述方案中，该高热导率材料层采用热导率高于所述热导率高于硅热导率的材料为金刚石、碳化硅、多层石墨烯、氮化铝、砷化硼和氮化硼，可为单晶和多晶。
上述方案中，该高热导率材料层厚度为200纳米-50微米，在这个厚度范围内，高导热材料层/牺牲晶圆组成复合基板翘曲低，且高导热材料层表面粗糙度小易于研磨抛光，利于后续键合工艺的实现。
上述方案中，该键合界面层为下列材料中的一种或多种叠层：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、硅、碳化硅、氧化铍、氮化硼、氧化钛、氮碳化学物、变质金刚石表层、变质介电材料表层、氧化铪、氧化铒和氧化锆；晶型不限，可为非晶、单晶和多晶。
上述方案中，该键合界面层的厚度范围0.1-50纳米，该键合界面层的材料的热导率越高，厚度越小，越有利于热量传至高热导率材料层。
上述方案中，该介电材料层为下列材料中的一种或多种叠层：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、非晶硅、非晶碳化硅、氧化钛、氮碳化学物、氧化铪、氧化铒和氧化锆。
上述方案中，该介电材料层厚度范围为2-50纳米；在可满足器件功能层的保护及可用作的绝缘层或钝化层的前提下，该介电材料层材料热导率越高，厚度越小，越有利于热量传至高热导率材料层。
上述方案中，该器件功能层为下列材料中的一种或多种组合：氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、硅、碳化硅和金刚石，厚度范围为10纳米-10微米。该器件功能层为器件主要工作部分，为主要产生热量处。
上述方案中，该支撑衬底为所列材料中的一层或多层组成：碳化硅、氮化镓、氮化铝、硅、氧化镓和蓝宝石。厚度为50-700微米。
根据本发明的另一个方面，提供了上述高放热多层复合基板的两种制备方法，
第一种方法包括：在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层，高热导率材料层具有一第一表面，为生长开始面；该高热导率材料层具有一与所述第一表面相对的第二表面，也即生长停止面；通过研磨抛光等已公开方法使高热导率材料层第二表面光滑；在支撑衬底上通过生长或转移的方法形成器件功能层，而后生长介电材料层，该介电材料层具有一生长停止面；将高热导率材料层的第二表面与介电材料层的生长停止面进行低温键合；选择性刻蚀去除牺牲晶圆，露出高热导率材料层的第一表面。
第二种方法包括：
在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层，该高热导率材料层具有一第一表面，为生长开始面；该高热导率材料层具有一与所述第一表面相对的第二表面，也即生长停止面；将该高热导率材料层的第二表面贴付于一临时支撑晶圆，选择性刻蚀去除牺牲晶圆，露出高热导率材料层的第一表面，通过研磨抛光等已公开方法使高热导率材料层第一表面光滑；在支撑衬底上通过生长或转移的方法形成器件功能层，而后生长介电材料层，该介电材料层有一生长停止面；将高热导率材料层的第一表面与介电材料层的生长停止面进行键合；而后去除临时支撑晶圆，露出该高热导率材料层的第二表面。
上述两种方案中，该牺牲晶圆用作生长该高热导率材料层的衬底，该牺牲晶圆与该高热导率材料层具有不同的刻蚀速率，可以通过选择性刻蚀去除该牺牲晶圆。
上述方案中，高热导率材料层在牺牲晶圆上的生长过程无限制，可以尽可能提升高热导率材料层的热导率，因为高热导率材料层的生长过程为高温过程含有各种还原性气体，若直接在介电材料层上生长会对器件功能层造成损伤，控制困难。
上述方案中，该高热导率材料层材料为单晶或多晶的金刚石、碳化硅、多层石墨烯、碳纳米管、氮化铝、砷化硼和氮化硼。
上述方案中，该高热导率材料层厚度为200纳米-50微米，在这个厚度范围内，高导热材料层/牺牲晶圆复合基板翘曲低，且该高热导率材料层表面粗糙度小易于研磨抛光，有助于后续键合的实现。
上述方案中，该介电材料层可为下列材料中的一种或多种叠层：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、非晶硅、非晶碳化硅、氧化钛、氮碳化学物、氧化铪、氧化铒和氧化锆。
上述方案中，该介电材料层厚度范围为2-50纳米；在可满足器件功能层的保护及可用作的绝缘层或钝化层的前提下，该介电材料层材料热导率越高，厚度越小，越有利于热量传至高热导率材料层。
上述方案中，键合工艺为直接或间接低温键合，有助于减小热失配造成的应力及避免高温过程对器件功能层带来的损伤。
上述方案中，该键合界面层的厚度范围0.1-50纳米，该键合界面层的材料的热导率越高，厚度越小，越有利于热量传至高热导率材料层。
上述方案中，该器件功能层为下列材料中的一种或多种组成：氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、硅、碳化硅和金刚石，厚度范围为10纳米-10微米。
上述方案中，该支撑衬底为所列材料中的一层或多层组成：碳化硅、氮化镓、氮化铝、硅、氧化镓和蓝宝石。厚度为50-700微米。
上述方案中，在该牺牲晶圆上沉积该高热导率材料层后，可对沉积的该高热导率材料层进行图形化加工，已满足局部散热的要求；在该器件功能层或该介电材料层生长完成后又或在键合工艺前，还可以进行电极形成及金属布线工艺，以简化键合后的器件制作过程；在键合后还可以进一步对支撑衬底进行进一步减薄。
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构及其制备方法，通过在牺牲晶圆上高温生长非自支撑的高热导率材料层和低温键合转移，不但可以避免直接高温生长对器件功能层的损伤及造成的应力问题，而且还可以节省材料成本和研磨加工成本。
2、本发明提供的这种可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构及其制备方法，由于在牺牲晶圆上的高温生长无苛刻限制的原因，可通过各种生长条件的优化来获得更高热导率的高热导率材料层，从而可以实现更好的器件散热效果。
3、本发明提供的这种可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构及其制备方法，无需去除初始衬底及研磨自支撑高热导率衬底的昂贵工艺即可实现高功率器件与高热导率材料的集成，无复杂额外工艺，与目前的器件制作过程更兼容。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为依照本发明实施例的可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构的一种结构示意图。
图2为依照本发明实施例的可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构的另一种结构示意图。
图3为依照本发明实施例的在一选定牺牲晶圆上沉积高热导率材料层的过程示意图。
图4为依照本发明实施例的在支撑衬底上形成器件功能层和介电材料层的示意图。
图5为依照本发明实施例的将高热导率材料层第二表面与介电材料层在低温下进行键合的示意图。
图6为依照本发明实施例的第二种制备方法过程示意图。
图7为依照本发明实施例的四种可能的器件结构示意图。
【附图标记】
100––牺牲晶圆；
101––高热导率材料层；1011––高热导率材料层第一表面；
1012––高热导率材料层第二表面；102––支撑衬底；
103––器件功能层；104––介电材料层；
1041––介电材料层生长停止面；105––键合界面层；
106––临时键合晶圆(含临时键合胶)；107––源极；108––漏极；
109，110，111，112––栅极
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
具体实施例及附图仅用于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。实施例附图的结构中各组成部分非按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。
如图1至图5所示，本发明提供的可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构包括一高热导率材料层101、一键合界面层105一介电材料层104、一器件功能层103和一支撑衬底102，其中，高热导率材料层101具有第一表面1011和与第一表面1011相对的第二表面1012，高热导率材料层101通过其第一表面1011或第二表面1012与介电材料层104的生长停止面1041相键合，键合后两层间形成键合界面层105。高热导率材料层101可以为器件功能层103实现高散热。
高热导率材料层101系形成于牺牲晶圆100上，牺牲晶圆100与高热导率材料层101具有不同的刻蚀速率，通过选择性刻蚀牺牲晶圆100而露出高热导率材料层第一表面1011，以便于后续的正面电极形成与金属布线等。高热导率材料层101形成于牺牲晶圆100上，可以避免其直接在介电材料层高温生长带来的热损伤和应力问题，可以通过各种条件优化实现更高热导率的高热导率材料层101。
高热导率材料层101采用热导率高于硅热导率的材料制备而成，以保证高散热特性，其厚度为200纳米-50微米。高热导率材料层101可以采用下列材料中的一种或多种：金刚石、碳化硅、多层石墨烯、碳纳米管、氮化铝、砷化硼和氮化硼；晶型为单晶和多晶。高热导率材料层101的第一表面1011和第二表面1012分别为其生长开始面和生长停止面，高热导率材料层101/牺牲晶圆100组成的复合基板的翘曲小，高热导率材料层第二表面1012粗糙度小，易于研磨抛光，和自支撑基板相比，可以显著降低材料成本和加工成本。
器件功能层103生长于或转移至支撑衬底102之上，为下列材料中的一种或多种组合：氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、硅、碳化硅和金刚石，厚度范围为10纳米-10微米。该器件功能层103为器件主要工作部分，为主要产生热量处。支撑衬底102为所列材料中的一层或多层组成：碳化硅、氮化镓、氮化铝、硅、氧化镓和蓝宝石。厚度为50微米-700微米。支撑衬底102亦可包含器件功能层103生长所需的过渡层或缓冲层，此处未标明。
介电材料层104沉积生长在器件功能层103之上。介电材料层104厚度范围为2-50纳米；在满足对器件功能层103的保护及可用作的绝缘层或钝化层的前提下，该介电材料层104材料热导率越高，厚度越小，越有利于热量传至高热导率材料层101，达到高散热的效果。介电材料层104为下列材料中的一种或多种叠层：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、非晶硅、非晶碳化硅、氧化钛、氮碳化学物、氧化铪、氧化铒和氧化锆。
在本发明一实施例中，如果在牺牲晶圆100上沉积高热导率材料层101后且在研磨抛光加工前，对沉积的高热导率材料层101进行图形化加工，从而满足局部散热的要求，在键合后并去除牺牲晶圆100后的结构如图2所示。
在本发明的一实施例中，高热导率材料层101为金刚石层，介电材料层104为氮化硅(SiN)或氮化铝(AlN)又或氧化铝(Al2O3)，器件功能层103为氮化镓/铝氮化镓/氮化镓(GaN/AlGaN/GaN),衬底材料为氮化铝/碳化硅(AlN/SiC)或氮化铝/碳化硅/硅/碳化硅(AlN/SiC/Si/SiC))；各层的厚度可根据实际需求在权利要求范围内进行调整，例如高热导率金刚石层厚度分别为1微米和5微米。
在本发明的一实施例中，高热导率材料层101为金刚石层，介电材料层104为氮化硅(SiN)或氧化铝(Al2O3)，器件功能层103为氧化镓(Ga2O3),衬底材料为氧化铝或碳化硅；各层的厚度可根据实际需求在权利要求范围内进行调整，例如高热导率金刚石层厚度分别为1微米和5微米。
基于上述本发明实施例提供的可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构，本发明实施例还提供了制备这种可用于制作高功率器件的高散热多层复合基板结构的两种方法。
方法一具体包括以下步骤：
步骤1：在牺牲晶圆上高热导率材料层并研磨抛光：
其中，该牺牲晶圆作为沉积该高热导率材料层的衬底，并支撑高热导率材料层第二表面完成研磨抛光过程，该牺牲晶圆与高热导率材料层具有不同的刻蚀速率。在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层的方式有许多种，可以采用微波化学气相沉积，也可以采用溅射沉积或者其他沉积方式。
步骤2：在支撑衬底上沉积生长器件功能层，或者由他处转移器件功能层至支撑衬底上，进而在器件功能层上形成介电材料层：
其中，所述的器件功能层沉积方式有许多种，比如分子束外延，有机金属化学气相沉积法等。
其中，介电材料层的形成方式亦可以有多种形式，如原子层沉积，物理气相沉积，有机金属化学气相沉积法等。
步骤3：将高热导率材料层第二表面与介电材料层生长停止面进行键合：
其中，键合是指低温直接或间接键合甚至室温下键合，比如通过表面活性化方法或等离子体活化方法等；键合完成后形成一键合界面层。
步骤4：选择性刻蚀去除牺牲晶圆，露出高热导率材料层的第一表面，得到高散热多层复合基板结构：
基于上述本发明实施例提供的制备该具有高散热多层复合基板结构的方法，以下结合图1-5对制备工艺进行详细说明。
A、提供一牺牲晶圆100，牺牲晶圆材料选择为硅。在硅晶圆正表面之上沉积高热导率材料层101，如图3所示，高热导率材料层101材料选择为金刚石，沉积方法为微波化学气相沉积，沉积厚度为2微米。
B、另提供一含过渡层的支撑衬底102，材料为氮化铝/碳化硅(AlN/SiC)，在过渡层(AlN)上采用有机金属化学气相沉积法方法生长器件功能层103，材料为氮化镓/铝氮化镓/氮化镓(GaN/AlGaN/GaN),并进而在器件功能层上103通过化学气相沉积法沉积介电材料层，材料为氮化硅(SiN)，如图4所示。
C、在对高热导率材料层第二表面进行研磨抛光清洗，使其表面粗糙度小于1纳米，而后将其与介电材料层104进行键合，形成一键合界面层105，如图5所示。
D、将牺牲晶圆100进行选择性腐蚀去除后，即得到高散热多层复合基板结构，如图1所示。
在本发明实施例中，键合方法采用表面活性化键合方法在超高真空里进行室温下直接键合。在直接接合过程中，在超高真空(10-6Pa)中使用加速原子束或离子束比如氩(Ar)轰击高热导率材料层101的第二表面1012和介电材料层的104的生长停止面1041，达到表面激活的目的，进而在室温下获得均一的高强度键合，此时键合界面层为由轰击引起的变质金刚石层和变质氮化硅层。需要理解的是，此键合步骤中使用的键合方法并不局限于表面表面活性化键合方法，也可以是其他键合方法比如等离子体激活键合等，也可以通过沉积中间层的方式来实现间接键合。
在本发明实施例中，在牺牲晶圆100上沉积高热导率材料层101后且在研磨抛光加工前，对沉积的高热导率材料层101进行图形化加工，已满足局部散热的要求，在键合后并去除牺牲晶圆100后的结构如图2所示。
在本发明实施例中，亦可牺牲晶圆100为硅晶圆，高热导率材料层101为金刚石层，介电材料层104为氮化硅(SiN)或氮化铝(AlN)又或氧化铝(Al2O3)，器件功能层103为氧化镓(Ga2O3),衬底材料为氧化铝(Al2O3)或碳化硅(SiC)；各层的厚度可根据实际需求进行调整，例如高热导率金刚石层厚度分别为1微米和5微米。
方法二具体包括以下步骤：
步骤1：在牺牲晶圆上高热导率材料层并将通过其第二表面临时键合于一临时支撑晶圆(含临时键合胶)，并通过刻蚀或研磨去除牺牲晶圆露出高热导率材料层的第一表面：
其中，该牺牲晶圆作为沉积该高热导率材料层的衬底，该牺牲晶圆与高热导率材料层具有不同的刻蚀速率。在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层的方式有许多种，可以采用微波化学气相沉积，也可以采用溅射沉积或者其他沉积方式。
步骤2：在支撑衬底上沉积生长器件功能层，或者由他处转移器件功能层至支撑衬底上，进而在器件功能层上形成介电材料层：
其中，所述的器件功能层沉积方式有许多种，比如分子束外延，有机金属化学气相沉积法等。
其中，介电材料层的形成方式亦可以有多种形式，如原子层沉积，物理气相沉积，有机金属化学气相沉积法等。
步骤3：将高热导率材料层第一表面在适当研磨抛光后与介电材料层生长停止面进行键合：
其中，键合是指低温直接或间接键合甚至室温下键合，比如通过表面活性化方法或等离子体活化方法等；键合完成后形成一键合界面层。
步骤4：去除临时支撑晶圆，露出高热导率材料层的第二表面，得到高散热多层复合基板结构：
基于上述本发明实施例提供的制备该具有高散热多层复合基板结构的方法，以下结合图1-6对制备工艺进行详细说明。
A、提供一牺牲晶圆100，牺牲晶圆材料选择为硅。在硅晶圆正表面之上沉积高热导率材料层101，如图3所示，高热导率材料层101材料选择为金刚石，沉积方法为微波化学气相沉积，沉积厚度为2微米。
B、将高热导率材料层101/牺牲晶圆100复合基板通过临时键合于临时支撑晶圆106(含临时键合胶)，如图6(a)所示，临时支撑晶圆106基板材料可以为玻璃，并将牺牲晶圆100进行选择性腐蚀去除，如图6(b)所示。
C、另提供一含过渡层的支撑衬底102，材料为氮化铝/碳化硅(AlN/SiC)，在过渡层(AlN)上采用有机金属化学气相沉积法方法生长器件功能层103，材料为氮化镓/铝氮化镓/氮化镓(GaN/AlGaN/GaN),并进而在器件功能层上103通过化学气相沉积法沉积介电材料层，材料为氮化硅(SiN)，如图4所示。
D、对热导率材料层的第一表面进行适当研磨抛光清洗，使其表面粗糙度小于1纳米，而后将其与介电材料层104进行键合，形成一键合界面层105，如图6(c)所示。
E、将临时支撑晶圆100(含临时键合胶)通过已知方法进行分离去除后，即得到高散热多层复合基板结构，如图1或6(d)所示。
在本发明实施例中，键合方法采用表面活性化键合方法在超高真空里进行室温下直接或间接键合。在直接接合过程中，在超高真空(10-6Pa)中使用加速原子束或离子束比如氩(Ar)轰击高热导率材料层101的第二表面1012和介电材料层的104的生长停止面1041，去除表面污染物和氧化层以达到表面激活的目的，进而在室温下获得均一的高强度键合，此时键合界面层为由轰击引起的变质金刚石层和变质氮化硅层。在间接接合过程中，在超高真空(10-6Pa)中使用加速原子束或离子束比如氩(Ar)轰击高热导率材料层101的第二表面1012和介电材料层的104的生长停止面1041，进行表面激活，进一步通过离子束溅射沉积硅或其他材料的中间纳米层，然后在室温下进行键合，此时键合界面层为由轰击引起的变质金刚石层，变质氮化硅层以及沉积的纳米中间层。需要理解的是，此键合步骤中使用的键合方法并不局限于表面表面活性化键合方法，也可以是其他键合方法比如等离子体激活键合等。
在本发明实施例中，在牺牲晶圆100上沉积高热导率材料层101后，可对沉积的高热导率材料层101进行图形化加工，已满足局部散热的要求，在键合后并去除临时支撑晶圆106后的结构如图2所示。
在本发明实施例中，亦可牺牲晶圆100为硅晶圆，高热导率材料层101为金刚石层，介电材料层104为氮化硅(SiN)或氮化铝(AlN)又或氧化铝(Al2O3)，器件功能层103为氧化镓(Ga2O3),衬底材料为氧化铝(Al2O3)或碳化硅(SiC)；各层的厚度可根据实际需求进行调整，例如高热导率金刚石层厚度分别为1微米和5微米。
此外，凡是可以通过这种高散热多层复合基板结构形成的高功率器件的方式均应适用于本发明实施例。图7给出了四种可能的高功率器件的形式，不同之处在于栅极的设置：(a)栅极109底部与器件功能层103表层接触，(b)栅极110底部在键合界面内105，(c)栅极111底部在介电材料层104内，及(d)栅极112底部在器件功能层103内。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多层复合基板结构，该复合基板结构包括一高热导率材料层、一键合界面层、一介电材料层、一器件功能层和一支撑衬底，其中：
该高热导率材料层通过一键合界面层与一介电材料层键合；
该键合界面层形成于高热导率材料层与介电材料层的键合工艺，位于高热导率材料层与介电材料层之间；
该介电材料层形成于由一支撑衬底支撑的一器件功能层之上。
2.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述高热导率材料层采用热导率不低于硅热导率的材料制备而成，厚度为200纳米-50微米，所述热导率高于硅热导率的材料为下列材料的一种或多种：金刚石、碳化硅、多层石墨烯、碳纳米管、氮化铝、砷化硼和氮化硼，晶型不限。
3.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述键合界面层的厚度范围为0.1-50纳米，为下列材料中的一种或多种叠层：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、硅、碳化硅、氧化铍、氮化硼、氧化钛、氮碳化学物、变质金刚石表层、变质介电材料表层、氧化铪、氧化铒和氧化锆；晶型不限，可为非晶、单晶和多晶。
4.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述介电材料层，沉积或生长于由支撑衬底支撑的器件功能层之上，有一生长停止面，该介电材料层用于保护器件功能层及后期器件制作用绝缘层、钝化层，厚度范围为2-50纳米，为下列材料中的一种或多种叠层：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、非晶硅、非晶碳化硅、氧化钛、氮碳化学物、氧化铪、氧化铒和氧化锆。
5.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，所述器件功能层为下列材料中的一种或多种组成：氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、硅、碳化硅和金刚石，厚度范围为10纳米-10微米。
6.根据权利要求1所述的多层复合基板结构，其中，该支撑衬底中为列材料中的一层或多层组成：碳化硅、氮化镓、氮化铝、硅、氧化镓和蓝宝石；厚度为20-700微米。
7.一种制备权利要求1至6中任一项所述的多层复合基板结构的方法，包括：
在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层，该高热导率材料层具有一第一表面，为生长开始面；该高热导率材料层具有一与所述第一表面相对的第二表面，也即生长停止面；
通过研磨抛光等已公开方法使高热导率材料层第二表面光滑；
在支撑衬底上通过生长或转移的方法形成器件功能层，而后生长介电材料层，该介电材料层有一生长停止面；
将高热导率材料层的第二表面与介电材料层的生长停止面进行键合；
选择性刻蚀去除牺牲晶圆，露出高热导率材料层的第一表面。
8.一种制备权利要求1至6中任一项所述的多层复合基板结构的方法，包括：
在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层，该高热导率材料层具有一第一表面，为生长开始面；该高热导率材料层具有一与所述第一表面相对的第二表面，也即生长停止面；
将该高热导率材料层的第二表面贴付于一临时支撑晶圆，选择性刻蚀去除牺牲晶圆，露出高热导率材料层的第一表面，通过研磨抛光等已公开方法使高热导率材料层第一表面光滑；
在支撑衬底上通过生长或转移的方法形成器件功能层，而后生长介电材料层，该介电材料层有一生长停止面；
将高热导率材料层的第一表面与介电材料层的生长停止面进行键合；而后去除临时支撑晶圆，露出该高热导率材料层的第二表面。
9.根据权利要求7或8所述的制备多层复合基板结构的方法，其中，该牺牲晶圆作为沉积该高热导率材料层的衬底，高热导率材料层的生长过程为高温过程含有各种还原性气体，会对器件功能层造成损伤，该牺牲晶圆与该高热导率材料层具有不同的刻蚀速率。
10.根据权利要求7或8所述的制备多层复合基板结构的方法，其中，该方法还包括：
在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层后且研磨抛光加工前，对沉积高热导率材料层进行图形化加工；
在器件功能层或介电材料层形成后又或键合工艺前，进行电极形成及金属布线工艺；
在键合后对支撑衬底进行进一步减薄。
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