CN115763221A - 复合衬底及其制备方法、半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种复合衬底及其制备方法、半导体器件，复合衬底的制备方法包括：获取衬底；对衬底进行离子注入，将衬底分隔成第一衬底层、第二衬底层和有离子注入的掺杂层，掺杂层设于第一衬底层与第二衬底层之间，第一衬底层的厚度小于第二衬底层的厚度；在第一衬底层远离第二衬底层的表面涂覆金刚石种晶溶液并退火形成种晶层；在种晶层表面沉积金刚石层；剥离第二衬底层。通过上述设置，在制备过程中金刚石与第一衬底层直接结合，金刚石与第一衬底层之间无需过渡层或键合层，降低了制备成本，缩短了制备周期；另外，由于金刚石与第一衬底层直接结合，热导率损失低，制备得到的复合衬底具有更高的热导率。
Description
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及其制备方法、半导体器件。
背景技术
对于功率器件，一方面要追求高频、高压、高功率性能，另一方面又要求具有小的尺寸和高的集成度。因此，功率器件的散热问题成为了限制其功率提升的关键因素。
目前，自然界中热导率最高的材料为金刚石，约为1500-2000W/(m·K)。因此，金刚石作为功率器件的优良散热衬底，近年来被广泛研究。但是，目前单晶金刚石晶体尺寸小(＜2英寸)，无法满足半导体行业的需求，而多晶金刚石虽然尺寸上能到4寸以上，但是无法直接在多晶金刚石上面直接进行外延生长，所以现有的技术一般采用两种策略来利用多晶金刚石的优良的导热性；第一种策略是沉积多层过渡层，通过过渡层来连接多晶金刚石和外延层，另一种策略是通过键合技术把多晶金刚石与单晶衬底键合。这两种策略目前虽然都能获得导热性较好的金刚石复合衬底，但是都需要很高的经济成本和时间成本，而且良率不高。
发明内容
本申请提供的复合衬底及其制备方法、半导体器件，以提供一种更经济的导热性较好的复合衬底。
为了解决上述技术问题，本申请提供的第一个技术方案为：提供一种复合衬底的制备方法，包括：获取衬底；对所述衬底进行离子注入，将所述衬底分隔成第一衬底层、第二衬底层和有离子注入的掺杂层；所述掺杂层设于所述第一衬底层与所述第二衬底层之间，所述第一衬底层的厚度小于所述第二衬底层的厚度；在所述第一衬底层远离所述第二衬底层的表面涂覆金刚石种晶溶液并退火形成种晶层；在所述种晶层表面沉积金刚石层；剥离所述第二衬底层。
为了解决上述技术问题，本申请提供的第二个技术方案为：提供一种复合衬底，包括：依次层叠设置的第一衬底层和金刚石层；所述金刚石层的厚度大于所述第一衬底层的厚度。
为了解决上述技术问题，本申请提供的第三个技术方案为：提供一种半导体器件，包括：上述任一项所述的复合衬底、外延层、栅极、源极和漏极；所述源极和所述漏极分别形成于所述外延层远离所述复合衬底的表面，所述栅极形成于所述源极和所述漏极远离所述复合衬底的一侧。
本申请的有益效果：区别于现有技术，本申请公开了一种复合衬底及其制备方法、半导体器件，复合衬底的制备方法包括：获取衬底；对衬底进行离子注入，将衬底分隔成第一衬底层、第二衬底层和有离子注入的掺杂层，掺杂层设于第一衬底层与第二衬底层之间，第一衬底层的厚度小于第二衬底层的厚度；在第一衬底层远离第二衬底层的表面涂覆金刚石种晶溶液并退火形成种晶层；在种晶层表面沉积金刚石层；剥离第二衬底层。通过上述设置，在制备过程中金刚石与第一衬底层直接结合，金刚石与第一衬底层之间无需过渡层或键合层，降低了制备成本，缩短了制备周期；另外，由于金刚石与第一衬底层直接结合，热导率损失低，制备得到的复合衬底具有更高的热导率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请提供的复合衬底的制备方法第一实施例的流程示意图；
图2是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S01的结构示意图；
图3是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S02的结构示意图；
图4是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S03的结构示意图；
图5是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S04的结构示意图；
图6是图1所述的复合衬底的制备方法的步骤S05的结构示意图；
图7是本申请提供的复合衬底的制备方法第二实施例的流程示意图；
图8是本申请实施例提供的复合衬底的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的半导体器件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现所述短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。
近年来，以碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体材料因其具有宽禁带、高的载流子迁移率和高的击穿场强等特点，备受国内外学术界和企业界关注。基于SiC衬底的功率器件适用于高频、高压、高温和高辐射等应用场合，而且在新能源汽车、5G通信、物联网等重点领域实现了应用突破，很具有前景。
然而，基于SiC衬底的功率器件，一方面要追求高频、高压、高功率性能，另一方面又要求具有小的尺寸和高的集成度。因此，功率器件的散热问题成为了限制其功率提升的关键因素。解决散热问题，对于提高功率器件的功率，实现高频大功率应用具有重大实际意义。
由于SiC材料的热导率约为390-490W/(m·K)，目前自然界中热导率最高的材料为金刚石，约为1500W/(m·K)-2000W/(m·K)。因此，金刚石作为功率器件的优良散热衬底，近年来被广泛研究。但是，目前单晶金刚石晶体尺寸小(＜2英寸)，无法满足半导体行业的需求，而多晶金刚石虽然尺寸上能到4寸以上，但是无法直接在多晶金刚石上面直接进行外延生长，所以现有的技术一般采用两种策略来利用多晶金刚石的优良的导热性。第一种策略是沉积多层的过渡层，通过过渡层来连接多晶金刚石和外延层；例如中国专利CN112981535A，先将金刚石膜通过摩擦抛光使表面粗糙度低于0.5nm，接着基于真空互联射频磁控溅射和分子束外延技术进行双腔室薄膜镀制得到10nm-200nm的c-AlN薄层，之后再用分子束外延，沉积20nm-50nm的GaAlN过渡层，最后在过渡层上面外延生长GaN单晶层。另一种策略是通过键合技术把多晶金刚石与单晶衬底键合，例如中国专利CN113782505A和CN113690298A。
这两种策略目前虽然都能获得导热性较好的金刚石复合衬底，但都对多晶金刚石表面的粗糙度有很高的要求(Ra＜0.5nm)，而目前多晶金刚石的加工水平想要达到此要求，需要接近一个月的加工时间。也就是说，现有金刚石复合衬底制备过程中，多晶金刚石加工成本高，周期长，良率低；而且现有的制备方法涉及到复杂的过渡层/键合层，会降低衬底的热导率。因此，开发出一种更经济，更效率的金刚石基的复合衬底的制备方法具有重要意义。
鉴于此，本申请提供了一种复合衬底及其制备方法、半导体器件，具体介绍如下。
请参阅图1-图6，图1是本申请提供的复合衬底的制备方法第一实施例的流程示意图，图2是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S01的结构示意图，图3是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S02的结构示意图，图4是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S03的结构示意图，图5是图1所示的复合衬底的制备方法的步骤S04的结构示意图，图6是图1所述的复合衬底的制备方法的步骤S05的结构示意图。
本申请提供的复合衬底的制备方法的步骤具体包括：
步骤S01：获取衬底。
具体地，获取衬底11的步骤包括：
步骤S011：获取衬底预制体。
在一实施方式中，衬底预制体材料为导电型和半绝缘型的衬底。
在一实施方式中，衬底预制体为单晶的，衬底预制体的材料为碳化硅、蓝宝石、硅、砷化镓、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种。可以理解，衬底11的材料根据需要进行设计，本申请对此并不限定。
在一实施方式中，对衬底预制体的厚度为300μm-1000μm。可以理解，衬底预制体的厚度具体根据需要进行设计，并不限定于上述范围。
步骤S012：对衬底预制体的表面进行抛光形成衬底。
具体地，对衬底预制体进行抛光后形成的衬底11的总厚度偏差小于10μm，翘曲度小于20μm，弯曲度小于20μm，表面粗糙度小于0.1nm，以使衬底11可以与后续介绍的金刚石层13直接结合。对衬底预制体进行抛光后形成的衬底11与衬底预制体的性能相同；即，衬底11为导电型和半绝缘型的衬底，衬底11为单晶衬底，衬底11的材料为碳化硅、蓝宝石、硅、砷化镓、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种。
在一实施方式中，采用化学机械抛光(CMP)、等离子体辅助抛光(PAP)、紫外线辅助抛光(UAP)中的一种方式对衬底预制体进行抛光。可以理解，对衬底预制体也可采用其他方式进行抛光，得到的衬底11满足上述对总厚度偏差、翘曲度、弯曲度、表面粗糙度的要求即可。
在一实施方式中，衬底11的尺寸为4寸-8寸。可以理解，衬底11的形状及其大小根据需要进行设计。
步骤S02：对衬底进行离子注入，将衬底分隔成第一衬底层、第二衬底层和有离子注入的掺杂层；掺杂层设于第一衬底层与第二衬底层之间，第一衬底层的厚度小于第二衬底层的厚度。
在一实施方式中，对衬底11注入氢离子。可选的，以50KeV-1600KeV的能量注入。可选的，氢离子的注入深度为0.2μm-100μm。可选的，氢离子的注入剂量为106cm-2-107cm-2；可以理解，离子的注入深度根据复合衬底中的第一衬底层11的厚度需求进行设计。注入氢离子后的衬底11分为三部分，第一部分为未有离子注入的第一衬底层111，第二部分为有离子注入的掺杂层113，第三部分为未有离子注入的第二衬底层112，掺杂层113位于第一衬底层111与第二衬底层112之间。通过对衬底11进行离子注入，以在衬底11内部形成损伤层(例如，掺杂层13)，便于在衬底11表面形成后续介绍的金刚石层13后，能够将第二衬底层112剥离。
需要说明的是，氢离子的注入深度指的是氢离子与衬底11一表面之间的距离。示例性的，氢离子的注入深度为0.2μm；即，在衬底11距离其表面0.2μm处掺杂有一层氢离子，该层的两侧分别为第一衬底层111和第二衬底层112；由于第一衬底层111的厚度小于第二衬底层112的厚度，所以此时第一衬底层111的厚度为0.2μm。
在其他实施方式中，对衬底11注入氦离子，可实现与注入氢离子相同的技术效果，不再赘述。
步骤S03：在第一衬底层远离第二衬底层的表面涂覆金刚石种晶溶液并退火形成种晶层。
在一实施方式中，以旋涂的方式在第一衬底层111远离第二衬底层112的表面涂覆金刚石种晶溶液。可选的，使用旋涂机以500rpm-2000rpm的转速旋涂1min-10min，使种晶能够均匀分散在第一衬底层111的表面。可选的，金刚石种晶溶液的溶质为单晶金刚石颗粒，金刚石种晶溶液的溶剂为水；其中，单晶金刚石颗粒的粒径为10nm-1000nm，单晶金刚石颗粒在水中的分散质量分数为0.5％-5％。
在一实施方式中，旋涂后在150℃-250℃下退火0.5h-1.5h，形成种晶层12。通过退火，使得种晶与第一衬底层111的连接更紧密，有利于后续金刚石层13的沉积。
可以理解，单晶金刚石颗粒的粒径、单晶金刚石颗粒在水中的分散质量分数、旋涂的转速、旋涂的时间、以及退火的温度和时间具体根据需要进行设计，使得涂覆后的种晶层12表面易沉积后续介绍的金刚石层13，且保证衬底11与金刚石层13之间的结合强度即可。
步骤S04：在种晶层表面沉积金刚石层。
在一实施方式中，采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在种晶层12表面沉积金刚石层13。需要说明的是，在种晶层12的表面沉积金刚石层13的过程即在种晶层12表面生长金刚石的过程，生长过程中，种晶层12生长变成金刚石层13。
在一实施方式中，金刚石层13的厚度为50μm-500μm。
在一实施方式中，金刚石层13为多晶金刚石。
步骤S05：剥离第二衬底层。
具体地，将生长有金刚石层13的衬底11置于300℃-800℃下恒温1h-5h，以将第二衬底层112剥离或将第二衬底层112和掺杂层113剥离。剥离后剩余部分的衬底11为第一衬底层111，也就是说，第一衬底层111与金刚石层13结合。由于离子的注入深度为0.2μm-100μm，所以第一衬底层111的厚度为0.2μm-100μm。
将第二衬底层112剥离，可以极大程度地提高衬底11的利用率，降低材料成本。示例性的，一片350μm的6寸的单晶碳化硅衬底11，在其表面进行离子注入、沉积金刚石层13，完成剥离后，留下5μm的单晶碳化硅衬底11与金刚石层13直接结合形成复合衬底，剩下的300μm单晶碳化硅衬底11可以重复上述过程制备出多个复合衬底。也就是说，一片350μm的6寸的单晶碳化硅衬底11至少能够剥离出50片厚度为5μm的单晶碳化硅，就可以得到至少50片复合衬底，显著提高了衬底11的利用率，降低了材料成本。
本申请实施例采用离子注入-沉积生长金刚石-剥离的技术方案制备复合衬底，在制备过程中无需高难度、高成本、高耗时、低良率的多晶金刚石加工工序，进而解决了现有技术中金刚石复合衬底制备过程中多晶金刚石加工成本高、周期长的问题；此外，制备过程中使用的设备简单、工序简单，无需复杂的键合步骤和设备。也就是说，本申请实施例提供的制备方法降低了成本、缩短制备周期。
另外，本申请实施例提供的复合衬底的制备方法，衬底11与金刚石层13之间直接结合，无需复杂的过渡层或键合层，热导率损失低，制备得到的复合衬底具有更高的热导率。需要说明的是，本申请提供的复合衬底的制备方法制得的复合衬底的热导率为1500W/(m·K)-2000W/(m·K)。
请参阅图7，图7是本申请提供的复合衬底的制备方法第二实施例的流程示意图。
复合衬底制备方法第二实施例与复合衬底制备方法第一实施例不同之处在于：步骤S05之后还包括步骤S06。
步骤S06：对第一衬底层远离金刚石层的表面进行抛光。
具体地，采用化学机械抛光(CMP)、等离子体辅助抛光(PAP)、紫外线辅助抛光(UAP)中的一种方式对剥离后剩余部分的第一衬底层远离金刚石层13的表面进行抛光，使其表面粗糙度小于0.1nm，使得能够更好地在复合衬底上形成半导体器件的其他结构。
在一实施方式中，抛光厚度为0.1μm-5μm，以去除表面剥离痕迹，得到高质量的表面。抛光后，第一衬底层111的厚度为0.1μm-95μm。
需要说明的是，由于掺杂层113的作用仅是作为衬底11的损伤层，以能够将第二衬底层112剥离，掺杂层113的厚度远小于第一衬底层111和第二衬底层112的厚度。鉴于掺杂层113的作用，在剥离第二衬底层112的过程中，掺杂层113也被剥离，至多部分离子残留在第一衬底层111的表面，即，至多部分离子存在于第一衬底层111表面的剥离痕迹中，通过对第一衬底层111远离金刚石层13的表面进行抛光，使得最终得到复合衬底中的第一衬底层111中未掺杂有离子。
本申请还提供了以复合衬底的制备方法第二实施例进行制备的实验例，具体如下所示。
实验例一：
(1)选用4寸的，厚度为300μm的导电型的SiC晶体，并对其表面进行化学机械抛光(CMP)，使其总厚度偏差(TTV)小于10μm，翘曲度(Warp)小于20μm，弯曲度(Bow)小于20μm，表面粗糙度(Ra)小于0.1nm。
(2)对SiC衬底表面进行氢离子注入，注入能量为50KeV，注入深度为0.2μm，注入剂量为2×1016cm-2。
(3)把粒径为10nm的单晶金刚石颗粒分散在水中，得到质量分数为0.5％的分散体系，接着用旋涂机于500rpm的转速下旋涂1min，旋涂后于200℃退火1小时。
(4)将样品放入微波等离子体化学气相沉积设备中进行多晶金刚石生长，生长厚度为50μm。
(5)将生长多晶金刚石后的样品置于300℃的环境下恒温1小时，使得样品从氢离子注入层剥离分开。
(6)将剥离后的样品用化学机械抛光进行抛光，抛光厚度为0.1μm，最终得到具有高导热性能的金刚石/导电型的SiC复合衬底，其总厚度为50.1μm，其中SiC层0.1μm，多晶金刚石层50μm；复合衬底的SiC面的粗糙度小于0.1nm，整体的热导率为2000W/(m·K)。
实验例二：
(1)选用8寸的，厚度为500μm的导电型的SiC晶体，并对其表面进行等离子体辅助抛光(PAP)，使其总厚度偏差(TTV)小于10μm，翘曲度(Warp)小于20μm，弯曲度(Bow)小于20μm，表面粗糙度(Ra)小于0.1nm。
(2)对SiC衬底表面进行氢离子注入，注入能量为1600KeV，注入深度为100μm，注入剂量为1×1017cm-2。
(3)把粒径为1000nm的单晶金刚石颗粒分散在水中，得到质量分数为5％的分散体系，接着用旋涂机于2000rpm的转速下旋涂10min，旋涂后于200℃退火1小时。
(4)将样品放入微波等离子体化学气相沉积设备中进行多晶金刚石生长，生长厚度为500μm。
(5)将生长多晶金刚石后的样品置于800℃的环境下恒温1小时，使得样品从氢离子注入层剥离分开。
(6)将剥离后的样品用紫外线辅助进行抛光(UAP)，抛光厚度为5μm，最终得到具有高导热性能的金刚石/导电型的SiC复合衬底，其总厚度为595μm，其中SiC层95μm，多晶金刚石层500μm；复合衬底的SiC面的粗糙度小于0.1nm，整体的热导率为1500W/(m·K)。
实验例三：
(1)选用6寸的，厚度为1000μm的半绝缘型的SiC晶体，并对其表面进行化学机械抛光(CMP)，使其总厚度偏差(TTV)小于10μm，翘曲度(Warp)小于20μm，弯曲度(Bow)小于20μm，表面粗糙度(Ra)小于0.1nm。
(2)对SiC衬底表面进行氢离子注入，注入能量为800KeV，注入深度为50μm，注入剂量为6×1016cm-2。
(3)把粒径为500nm的单晶金刚石颗粒分散在水中，得到质量分数为2.5％的分散体系，接着用旋涂机于1000rpm的转速下旋涂5min，旋涂后于200℃退火1小时。
(4)将样品放入微波等离子体化学气相沉积设备中进行多晶金刚石生长，生长厚度为300μm。
(5)将生长多晶金刚石后的样品置于500℃的环境下恒温1小时，使得样品从氢离子注入层剥离分开。
(6)将剥离后的样品用化学机械抛光进行抛光，抛光厚度为3μm，最终得到具有高导热性能的金刚石/导电型的SiC复合衬底，其总厚度为347μm，其中SiC层47μm，多晶金刚石层300μm；复合衬底的SiC面的粗糙度小于0.1nm，整体的热导率为1800W/(m·K)。
本申请还对本申请提供复合衬底的制备方法与现有技术的制备方法进行了比较，结果如表1所示。
表1
| 4寸金刚石复合衬底 | 现有制备方法 | 本发明的制备方法 |
| 总成本 | 约200000元/片 | 约50000元/片 |
| 整体制备周期 | 约45天/片 | 约15天/片 |
| 良率 | 约20％ | 约50％ |
| 热导率 | 1200-1500W/(m·K) | 1500-2000W/(m·K) |
根据表1的数据可知，本申请提供的制备方法相对比现有技术，大大降低了成本，缩短的了制备时间，提高了良率，提升了热导率。
请参阅图8，图8是本申请实施例提供的复合衬底的结构示意图。
本申请提供的复合衬底包括第一衬底层21和金刚石层22，金刚石层22的厚度大于第一衬底层21的厚度；复合衬底的热导率为1500-2000W/(m·K)。
其中，第一衬底层21的厚度为0.2μm-100μm。第一衬底层21为单晶衬底。第一衬底层21的材料为碳化硅、蓝宝石、硅、砷化镓、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种。第一衬底层21远离金刚石层22的表面的粗糙度小于0.1nm。金刚石层22的厚度为50μm-500μm。金刚石层22的材料为多晶金刚石。
需要说明的是，本申请提供的复合衬底由上述任一实施例提供的复合衬底的制备方法制备得到。
请参阅图9，图9是本申请实施例提供的半导体器件的结构示意图。
半导体器件包括复合衬底31、外延层32、栅极33、源极34和漏极35。源极34和漏极35分别形成于外延层32远离复合衬底31的表面，栅极33形成于源极34和漏极35远离复合衬底31的一侧。
其中，复合衬底31为上述实施例提供的复合衬底；即，复合衬底31包括第一衬底层21和金刚石层22。外延层32、栅极33、源极34和漏极35的作用与现有技术相同，不再赘述。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (13)
1.一种复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：
获取衬底；
对所述衬底进行离子注入，将所述衬底分隔成第一衬底层、第二衬底层和有离子注入的掺杂层；所述掺杂层设于所述第一衬底层与所述第二衬底层之间，所述第一衬底层的厚度小于所述第二衬底层的厚度；
在所述第一衬底层远离所述第二衬底层的表面涂覆金刚石种晶溶液并退火形成种晶层；
在所述种晶层表面沉积金刚石层；
剥离所述第二衬底层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述获取衬底具体包括：
获取衬底预制体；
对所述衬底预制体的表面进行抛光形成所述衬底；
其中，所述衬底的总厚度偏差小于10μm、翘曲度小于20μm、弯曲度小于20μm、粗糙度小于0.1nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述衬底进行离子注入具体包括：
对所述衬底注入深度为0.2μm-100μm的氢离子，以将所述衬底分隔成所述第一衬底层、所述掺杂层和所述第二衬底层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述对所述衬底注入深度为0.2μm-100μm的氢离子具体包括：
以50KeV-1600KeV的能量对所述衬底注入深度为0.2μm-100μm的所述氢离子，所述氢离子的注入剂量为106cm-2-107cm-2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一衬底层远离所述第二衬底层的表面涂覆金刚石种晶溶液并退火形成种晶层具体包括：
在所述第一衬底层远离所述第二衬底层的表面旋涂所述金刚石种晶溶液并退火形成所述种晶层；
其中，所述金刚石种晶溶液的溶质为单晶金刚石颗粒，所述金刚石种晶溶液的溶剂为水，所述单晶金刚石颗粒的粒径为10nm-1000nm，所述单晶金刚石颗粒在水中的分散质量分数为0.5％-5％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述种晶层表面沉积金刚石层具体包括：
在所述衬底表面沉积50μm-500μm厚的金刚石层；所述金刚石层为多晶金刚石。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剥离所述第二衬底层具体包括：
在300℃-800℃下，剥离所述第二衬底层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述剥离所述第二衬底层之后，所述制备方法还包括：对所述第一衬底层远离所述金刚石层的表面进行抛光。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底的厚度为300μm-1000μm；所述衬底为4寸-8寸的导电型和半绝缘型的衬底；所述衬底为单晶衬底，所述衬底的材料为碳化硅、蓝宝石、硅、砷化镓、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种。
10.一种复合衬底，其特征在于，包括：
依次层叠设置的第一衬底层和金刚石层；
所述金刚石层的厚度大于所述第一衬底层的厚度。
11.根据权利要求10所述的复合衬底，其特征在于，所述第一衬底层的厚度为0.2μm-100μm，所述金刚石层的厚度为50μm-500μm。
12.根据权利要求10所述的复合衬底，其特征在于，所述第一衬底层为单晶衬底，所述第一衬底层的材料为碳化硅、蓝宝石、硅、砷化镓、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种；所述第一衬底层远离所述金刚石层的表面的粗糙度小于0.1nm；所述金刚石层的材料为多晶金刚石。
13.一种半导体器件，其特征在于，包括：
权利要求10-12任一项所述的复合衬底、外延层、栅极、源极和漏极；所述源极和所述漏极分别形成于所述外延层远离所述复合衬底的表面，所述栅极形成于所述源极和所述漏极远离所述复合衬底的一侧。
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| CN202211393545.4A CN115763221A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 复合衬底及其制备方法、半导体器件 |
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| CN116774469A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-19 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种器件的制备方法及结构 |
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2022
- 2022-11-08 CN CN202211393545.4A patent/CN115763221A/zh active Pending
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