[发明专利]一种碳化硅复合基板及其制造方法与应用

说明书

本发明涉及一种碳化硅复合基板及其制造方法与应用，所述碳化硅复合基板包括层叠设置的单晶层、中间层与多晶支撑层；所述中间层中包括第一杂质、第二杂质与第三杂质；所述多晶支撑层中包括第一杂质与第二杂质。本发明通过在中间层以及多晶支撑层中均设置第一杂质与第二杂质，降低了单晶层与多晶支撑层之间的电阻率；引入的第一杂质与第二杂质，能够根据需要调节多晶支撑层的热膨胀系数，在满足使多晶支撑层的电阻率需求基础上，能够使多晶支撑层的热膨胀系数与单晶层相当，避免热膨胀系数相差过大造成的热失配。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种复合基板，尤其涉及一种碳化硅复合基板及其制造方法与应用。

背景技术

碳化硅单晶具有热稳定性与化学稳定性，机械强度优异，能够耐受辐射。而且，与硅相比具有高的绝缘击穿电压、高的热导率等优异的物理性质，通过添加杂质，也容易进行p、n传导型的电子控制，并且具有宽的禁带宽度，在射频以及新能源等领域具有重要的应用价值。

碳化硅单晶基板的常规制造方法包括物理气相传输法与溶液法，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基板。

例如CN 101985773A公开了一种籽晶处理方法和物理气相传输法生长碳化硅单晶的方法，包括籽晶处理方法：在与籽晶的生长面相反的籽晶背面涂覆有机物，在所述有机物中碳元素的质量百分比大于50％；然后将已涂覆上述有机物的籽晶加热到1000-2300℃范围内以在籽晶背面形成石墨膜；之后冷却已形成石墨膜的籽晶从而获得用于制备碳化硅晶体的籽晶。通过上述方法处理好的石墨涂层在SiC单晶生长的条件下能保持致密性和稳定性，从而很大程度上避免了背向腐蚀，进而提高了晶体的质量和产率。

溶液法是在石墨坩埚中将含硅的合金熔化，从石墨坩埚熔化碳到该熔融液中，在设置于低温部的籽晶基板上通过溶液析出而生长碳化硅晶体层的方法。

CN 101796227A公开了一种碳化硅单晶的生长方法，是碳化硅单晶与在石墨坩埚内被加热的融化了Si的熔融液接触，从而使碳化硅单晶在单晶基板上生长，碳化硅单晶从向所述添加了Cr和X(X为Ni或Co之中的至少一种)元素的Si-Cr-X-C熔融液中析出和生长，作为总组成中的Cr和X元素的比例为：Cr为30-70原子％、X为1-25原子％。

但物理气相传输法以及溶液法相关的方法生长碳化硅单晶的效率很低，导致单一碳化硅单晶基板的成本很高。降低碳化硅基板成本的方案包括采用复合基板机构，在价格较低的支撑基板上形成一单晶碳化硅薄层，但是单晶碳化硅薄层与支撑基板的界面之间存在较大电阻，限制了复合基板的性能和应用。

因此，需要提供一种简单的、能够有效降低界面电阻并能够降低热膨胀影响的碳化硅复合基板及其制造方法与应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅复合基板及其制造方法与应用，所述碳化硅复合基板在单晶与多晶的接合处的电阻率低，有利于其在射频领域以及新能源领域的应用，且受热膨胀的影响较低，具有优良的结构稳定性；所述碳化硅复合基板的制造方法操作简单，能够在现有技术的基础上进行。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种碳化硅复合基板，所述碳化硅复合基板包括层叠设置的单晶层、中间层与多晶支撑层；

所述中间层中包括第一杂质、第二杂质与第三杂质；

所述多晶支撑层中包括第一杂质与第二杂质；

所述第一杂质包括Al和/或N；

所述第二杂质为金属杂质；