【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，涉及一种碳化硅复合衬底及其制造方法。
技术介绍
1、碳化硅单晶衬底制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射、效率高等优势，在射频、新能源汽车等领域具有重要的应用价值。碳化硅单晶衬底的常规制造方法包括以下流程：利用物理气相传输法生长碳化硅单晶，得到碳化硅单晶的晶锭；加工晶锭的外周，得到所需要的直径和表面质量，再将晶锭切成薄片，将薄片研磨、抛光至所需要的厚度和平整度，得到最终的碳化硅单晶衬底。物理气相传输方法生长碳化硅单晶效率很低，导致单一碳化硅单晶衬底成本很高。
2、一种降低碳化硅衬底成本的方案是采用复合衬底结构，将价格较低的多晶碳化硅支撑衬底与单晶碳化硅薄层键合。但是，该方案也存在以下问题：多晶碳化硅支撑衬底和单晶碳化硅薄层之间具有键合界面，键合界面可能存在气泡，存在键合不良，导致键合界面电阻较大。
3、为解决以上问题，cn116623293a公开了一种复合碳化硅衬底及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：在中间牺牲层的表面两侧制备单晶碳化硅薄层，分别记为第一单晶碳化硅薄层和第二单晶碳化硅薄层，所述第一单晶碳化硅薄层和第二单品碳化硅薄层分别与所述中间牺牲层键合连接，得到键合组件：在所述键合组件的表面两侧生长多晶碳化硅层，所述多晶碳化硅层中含有游离c相；去除所述键合组件中的中间牺牲层，得到两个所述复合碳化硅衬底。该制备方法可避免多晶碳化硅层和单晶碳化硅薄层之间的接合界面，复合碳化硅衬底具有较低的电阻率，多晶碳化硅层和单晶碳化硅薄层之间结合紧密、牢固。
4、但
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅复合衬底及其制造方法。本专利技术仅需一次键合工序即可制得键合组件，然后通过注入离子与生长多晶碳化硅层的步骤，可制备得到两个碳化硅复合衬底，并且得到的剩余键合组件可重复使用继续制备碳化硅复合衬底，材料利用率高；同时，本专利技术的键合组件没有中间牺牲层，无需去除该层的步骤，材料浪费大大减少。本专利技术整体工序少，效率较高，可缩短制备周期，提高产能，降低能耗和成本。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术一种碳化硅复合衬底的制造方法，所述制造方法包括：
4、(1)将两个单晶碳化硅衬底的si面键合，得到键合组件；
5、(2)在所述键合组件的两个c面分别注入离子，形成两个弱化层，得到键合体；
6、(3)在所述键合体的表面上生长多晶碳化硅层，两个弱化层发生断裂，得到两个碳化硅复合衬底和剩余键合组件。
7、本领域技术人员可以知晓的是，单晶碳化硅衬底具有si面和c面，二者为相对的两个表面。
8、本专利技术提供的碳化硅复合衬底的制造方法，仅需一次键合工序即可制得键合组件，然后通过注入离子与生长多晶碳化硅层的步骤，可制备得到两个碳化硅复合衬底，并且得到的剩余键合组件可重复使用继续制备碳化硅复合衬底，材料利用率高；同时，本专利技术的键合组件没有中间牺牲层，无需去除该层的步骤，材料浪费大大减少。综上，采用本专利技术的制造方法，仅需一次键合即可制得多个碳化硅复合衬底，整体工序少，效率较高，可缩短制备周期，提高产能，降低能耗和成本。
9、优选地，所述剩余键合组件经表面研磨和表面抛光后，回用至步骤(2)中，继续制备碳化硅复合衬底。
10、优选地，所述两个单晶碳化硅衬底分别记为第一单晶碳化硅衬底和第二单晶碳化硅衬底，所述第一单晶碳化硅衬底的直径和所述第二单晶碳化硅衬底的直径独立地为50-200mm，例如可以是50mm、60mm、80mm、100mm、120mm、150mm、180mm或200mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、优选地，所述第一单晶碳化硅衬底的厚度和所述第二单晶碳化硅衬底的厚度独立地为100-1000μm，例如可以是100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
12、本专利技术中，当所述第一单晶碳化硅衬底的直径和所述第二单晶碳化硅衬底的直径独立地为50-200mm，且所述第一单晶碳化硅衬底的厚度和所述第二单晶碳化硅衬底的厚度独立地为100-1000μm时，不断重复使用键合组件，最多可以制造50-100个复合衬底。
13、优选地，所述键合的压力为1000-100000n，例如可以是1000n、2000n、3000n、5000n、10000n、20000n、50000n、80000n或100000n等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14、本专利技术中，在1000-100000n的键合压力下，两个单晶碳化硅衬底的si面形成分子粘附。
15、优选地，所述键合的温度为15-100℃，例如可以是15℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16、本专利技术中，在上述键合条件下将两个单晶碳化硅衬底的si面键合，使得两个单晶碳化硅衬底之间的结合强度很高，以至于在后续工序中不会分离。
17、优选地，所述键合在高真空环境下进行。
18、本专利技术中，所述高真空环境指真空度为10-8-10-3pa。
19、优选地，步骤(2)所述离子包括氢离子和/或氦离子。
20、优选地，步骤(2)中，注入离子的剂量为1e16-1e17ions/cm2，例如可以是1e16ions/cm2、2e16ions/cm2、3e16ions/cm2、4e16ions/cm2、5e16ions/cm2、6e16ions/cm2、7e16ions/cm2、8e16ions/cm2、9e16ions/cm2或1e17ions/cm2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21、本专利技术中，在键合组件的两个c面分别注入离子后，被电场加速的离子进入到距离离子注入面(c面)一定深度的位置，和碳化硅材料结合，使得该位置的材料弱化，以形成预埋的弱化层，从而在两个单晶碳化硅衬底内分别形成弱化层。
22、本专利技术中，弱化层断裂所需的热预算取决于注入离子的剂量。当注入离子剂量过大时，弱化层断裂所需的热预算过低；当注入离子剂量过小时，弱化层断裂所需的热预算过高。
23、优选地，步骤(3)中，生长所述多晶碳化硅层的方法包括化学气相沉积。
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【技术保护点】
1.一种碳化硅复合衬底的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述两个单晶碳化硅衬底分别记为第一单晶碳化硅衬底和第二单晶碳化硅衬底，所述第一单晶碳化硅衬底的直径和所述第二单晶碳化硅衬底的直径独立地为50-200mm；
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述键合的压力为1000-100000N；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)所述离子包括氢离子和/或氦离子；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，生长所述多晶碳化硅层的方法包括化学气相沉积；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)所述键合体的表面为键合体的两个C面；
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于，所述两个弱化层发生断裂所需的热预算高于所述化学气相沉积的热预算；所述化学气相沉积的沉积温度低于所述热处理的温度。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(3
9.一种碳化硅复合衬底，其特征在于，所述碳化硅复合衬底由权利要求1-8任一项所述的制造方法制得；
10.根据权利要求9所述的碳化硅复合衬底，其特征在于，所述单晶碳化硅薄层的厚度为0.1-10μm；
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅复合衬底的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述两个单晶碳化硅衬底分别记为第一单晶碳化硅衬底和第二单晶碳化硅衬底，所述第一单晶碳化硅衬底的直径和所述第二单晶碳化硅衬底的直径独立地为50-200mm；
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述键合的压力为1000-100000n；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)所述离子包括氢离子和/或氦离子；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，生长所述多晶碳化硅层的方法包括化学气相沉积；
【专利技术属性】
技术研发人员：母凤文，郭超，刘福超，谭向虎，
申请(专利权)人：青禾晶元天津半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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