[發(fā)明專利]一種碳化硅復合基板及其制造方法與應用

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• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114864529A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 郭超;母鳳文
• 申請（專利權）人: 北京青禾晶元半導體科技有限責任公司
• 主分類號: H01L23/492
• 分類號: H01L23/492
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發(fā)明涉及一種碳化硅復合基板及其制造方法與應用，所述碳化硅復合基板包括層疊設置的單晶層、中間層與多晶支撐層；所述中間層中包括第一雜質、第二雜質與第三雜質；所述多晶支撐層中包括第一雜質與第二雜質。本發(fā)明通過在中間層以及多晶支撐層中均設置第一雜質與第二雜質，降低了單晶層與多晶支撐層之間的電阻率；引入的第一雜質與第二雜質，能夠根據需要調節(jié)多晶支撐層的熱膨脹系數，在滿足使多晶支撐層的電阻率需求基礎上，能夠使多晶支撐層的熱膨脹系數與單晶層相當，避免熱膨脹系數相差過大造成的熱失配。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，涉及一種復合基板，尤其涉及一種碳化硅復合基板及其制造方法與應用。

背景技術

碳化硅單晶具有熱穩(wěn)定性與化學穩(wěn)定性，機械強度優(yōu)異，能夠耐受輻射。而且，與硅相比具有高的絕緣擊穿電壓、高的熱導率等優(yōu)異的物理性質，通過添加雜質，也容易進行p、n傳導型的電子控制，并且具有寬的禁帶寬度，在射頻以及新能源等領域具有重要的應用價值。

碳化硅單晶基板的常規(guī)制造方法包括物理氣相傳輸法與溶液法，物理氣相傳輸法生長碳化硅單晶，得到碳化硅單晶的晶錠；加工晶錠的外周，得到所需要的直徑和表面質量，再將晶錠切成薄片，將薄片研磨、拋光至所需要的厚度和平整度，得到最終的碳化硅單晶基板。

例如CN 101985773A公開了一種籽晶處理方法和物理氣相傳輸法生長碳化硅單晶的方法，包括籽晶處理方法：在與籽晶的生長面相反的籽晶背面涂覆有機物，在所述有機物中碳元素的質量百分比大于50％；然后將已涂覆上述有機物的籽晶加熱到1000-2300℃范圍內以在籽晶背面形成石墨膜；之后冷卻已形成石墨膜的籽晶從而獲得用于制備碳化硅晶體的籽晶。通過上述方法處理好的石墨涂層在SiC單晶生長的條件下能保持致密性和穩(wěn)定性，從而很大程度上避免了背向腐蝕，進而提高了晶體的質量和產率。

溶液法是在石墨坩堝中將含硅的合金熔化，從石墨坩堝熔化碳到該熔融液中，在設置于低溫部的籽晶基板上通過溶液析出而生長碳化硅晶體層的方法。

CN 101796227A公開了一種碳化硅單晶的生長方法，是碳化硅單晶與在石墨坩堝內被加熱的融化了Si的熔融液接觸，從而使碳化硅單晶在單晶基板上生長，碳化硅單晶從向所述添加了Cr和X(X為Ni或Co之中的至少一種)元素的Si-Cr-X-C熔融液中析出和生長，作為總組成中的Cr和X元素的比例為：Cr為30-70原子％、X為1-25原子％。

但物理氣相傳輸法以及溶液法相關的方法生長碳化硅單晶的效率很低，導致單一碳化硅單晶基板的成本很高。降低碳化硅基板成本的方案包括采用復合基板機構，在價格較低的支撐基板上形成一單晶碳化硅薄層，但是單晶碳化硅薄層與支撐基板的界面之間存在較大電阻，限制了復合基板的性能和應用。

因此，需要提供一種簡單的、能夠有效降低界面電阻并能夠降低熱膨脹影響的碳化硅復合基板及其制造方法與應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅復合基板及其制造方法與應用，所述碳化硅復合基板在單晶與多晶的接合處的電阻率低，有利于其在射頻領域以及新能源領域的應用，且受熱膨脹的影響較低，具有優(yōu)良的結構穩(wěn)定性；所述碳化硅復合基板的制造方法操作簡單，能夠在現有技術的基礎上進行。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種碳化硅復合基板，所述碳化硅復合基板包括層疊設置的單晶層、中間層與多晶支撐層；

所述中間層中包括第一雜質、第二雜質與第三雜質；

所述多晶支撐層中包括第一雜質與第二雜質；

所述第一雜質包括Al和/或N；

所述第二雜質為金屬雜質；