[发明专利]一种用于制备氮化物单晶薄膜的碳化硅复合衬底

说明书

本发明涉及一种用于制备氮化物单晶薄膜的碳化硅复合衬底，该复合衬底通过在碳化硅衬底表面设置上表面平整的氮化硅层，很好地整平了碳化硅衬底凹凸不平的表面，使得衬底表面变得光滑平整，有利于后期外延生长出高质量的氮化单晶薄膜。此外，本发明的碳化硅衬底无需减薄，厚度较大，有利于后期工艺的加工，从而进一步提升整个成品的质量，提高整个生产过程的良率，减少废品率，节约生产成本。

技术领域

本发明涉及碳化硅新材料技术领域，具体涉及一种制备氮化物单晶薄膜的碳化硅复合衬底。

背景技术

碳化硅作为一种应用于发光器件晶体管和制造半导体器件的半导体材料，与常用的单晶硅相比，具有更大的带隙。另外，碳化硅衬底与氮化物半导体的晶格匹配较好。这些特点使得用碳化硅衬底制成的氮化物半导体材料具有击穿电压高、导热率好、导通电阻低等优点，市场应用前景广阔。

为了制得高质量的氮化物单晶薄膜，需要物理性能和外观平整度较好的碳化硅衬底。现有技术主要通过物理研磨工艺来得到表面光滑平整的碳化硅衬底。然而，因研磨机的研磨压力、研磨转速、抛光液浓度和PH值等因素影响，通过该工艺得到的碳化硅衬底往往不够平整，进而影响氮化物单晶薄膜质量。另外，物理研磨工艺也将导致碳化硅衬底变薄，特别是对返加工产品更是越磨越薄，衬底变薄使后期工艺加工的难度增加。

因此，需要开发一种表面光滑平整且厚度较大的碳化硅衬底，用于制备氮化物单晶薄膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种用于制备氮化物单晶薄膜的碳化硅复合衬底，该复合衬底通过在碳化硅衬底表面设置上表面平整的氮化硅层，很好地整平了碳化硅衬底凹凸不平的表面，使得衬底表面变得光滑平整，有利于后期外延生长出高质量的氮化单晶薄膜。此外，本发明的碳化硅衬底无需减薄，厚度较大，有利于后期工艺的加工，从而进一步提升整个成品的质量，提高整个生产过程的良率，减少废品率，节约生产成本。

本发明的另一目的是提供所述碳化硅复合衬底的制备方法。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种用于制备氮化物单晶薄膜的碳化硅复合衬底，包括：

碳化硅衬底；以及

氮化硅层，设置在所述碳化硅衬底的上表面，所述氮化硅层具有平整的上表面，且所述碳化硅衬底的上表面最高点处到所述氮化硅层上表面的距离D0且≤10μm。

优选地，所述距离D0且≤3μm，优选100nm且≤3μm，更优选500nm且≤3μm。氮化硅层过厚，会影响碳化硅衬底的导电、导热等一系列物理性能，致使特点无法突出显现出来；氮化硅层过薄(即氮化硅层的上表面低于碳化硅衬底上表面的最高点)，无法起到使衬底表面趋于光滑平整的作用。

本发明还提供所述碳化硅复合衬底的制备方法，包括：

将碳化硅衬底放入反应室中，控制所述碳化硅衬底上表面最高点处与所述反应室内顶壁之间的距离为0且≤10μm，抽真空后，通入SiO气体和氮气，加热所述碳化硅衬底，从而在所述碳化硅衬底上表面形成氮化硅层，得到碳化硅复合衬底。

本发明中，SiO气体和氮气可发生如下化学反应。

6SiO+4N₂＝2Si₃N₄+3O₂

优选地，SiO气体和氮气的流量比为1.5:(1-2)，优选为1.5:(1-1.5)，更优选为1.5:(1-1.2)。

优选地，抽真空后，反应室内的压力为1*10^-6Pa-1*10^-5Pa。