[发明专利]一种双层复合碳化硅衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种双层复合碳化硅衬底，其特征在于，所述衬底包括碳化硅单晶层和碳化硅多晶层；所述碳化硅多晶层中含有3C型晶体颗粒；所述3C型晶体颗粒的平均尺寸沿着垂直于衬底方向逆着碳化硅单晶层一侧渐次变小。

2.根据权利要求1所述的一种双层复合碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅单晶层与碳化硅多晶层之间的抗拉强度大于70MPa。

3.根据权利要求1所述的一种双层复合碳化硅衬底，其特征在于，所述碳化硅多晶层靠近碳化硅单晶层一侧的3C型晶体颗粒平均等效直径大于200nm，远离碳化硅单晶层一侧的3C型晶体颗粒平均等效直径小于20nm。

4.根据权利要求1所述的一种双层复合碳化硅衬底及其制备方法，其特征在于，所述复合碳化硅衬底的厚度为250-450um，优选330-370um；所述碳化硅单晶层的厚度小于所述碳化硅多晶层的厚度；所述碳化硅单晶层厚度为30-150um，优选80-90um；所述碳化硅多晶层厚度为100-400um，优选260-270um。

5.一种双层复合碳化硅衬底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在碳化硅单晶的光洁表面下方一定深度处，产生一个晶体结构缺陷层；

2)利用化学气相沉积法在产生晶体结构缺陷层的碳化硅单晶表面沉积碳化硅多晶层，连续调节温度、沉积气压和前驱体供应量，使得沉积速率逐渐提高，形成的碳化硅多晶层在沿着垂直于衬底的方向上3C型晶体颗粒逐渐变小。

3)沉积完成后，快速降低碳化硅的温度，使得碳化硅单晶内部的热应力传递至结构缺陷层，并沿着晶体结构缺陷层裂开以释放应力，得到独立的碳化硅单晶层与碳化硅多晶层复合晶片；

4)将上述复合晶片的两个表面进行研磨抛光，得到双层复合碳化硅衬底。

6.根据权利要求5所述一种双层复合碳化硅衬底的制备方法，其特征在于，所述晶体结构缺陷层位于碳化硅单晶的光洁表面下方50-210um处，是由超快激光聚焦至碳化硅单晶表面下方，然后沿面内扫描产生的；其中所述超快激光的波长为515nm或1030nm，脉冲宽度小于200ps，单脉冲能量大于5uJ。

7.根据权利要求5所述的一种双层复合碳化硅衬底的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的初始碳化硅温度大于1700℃，然后连续降低碳化硅温度，至沉积将结束时温度小于1100℃。

8.根据权利要求5所述的一种双层复合碳化硅衬底的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的初始沉积气压小于500Pa，然后连续提高沉积气压，至沉积将结束时气压大于40000Pa。

9.根据权利要求5所述的一种双层复合碳化硅衬底的制备方法，其特征在于，所述前驱体选用SiH₄、四甲基硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷中的至少一种与CH₄、C₂H₄、C₃H₈中的至少一种进行组合，其供应量在初始沉积时Si和C的摩尔量分别小于0.005mol/min，然后连续提高供应量，至沉积将结束时Si和C的摩尔量分别大于0.05mol/min。

10.根据权利要求5所述的一种双层复合碳化硅衬底的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的初始沉积速率小于0.5um/h，沉积将结束时大于200um/h。