多层复合半导体基板结构及其制备方法技术

本公开提出了一种多层复合半导体基板结构及其制备方法，其中，该结构包括：一高热导率材料层、一键合界面层、一介电材料层、一器件功能层和一支撑衬底；所述键合界面层形成于所述高热导率材料层与所述介电材料层之间，所述高热导率材料层通过所述键合界面层与所述介电材料层键合；所述介电材料层形成于由所述支撑衬底支撑的所述器件功能层之上。该制备方法为低温工艺，将高热导率材料层的生长开始面与介电材料层键合或将高热导率材料层的生长停止面与介电材料层键合。本公开多层复合半导体基板结构及其制备方法改善了器件散热效果，避免了高热导率材料层的直接高温沉积工艺对器件功能层造成的热损伤及应力问题，节省了材料成本和研磨加工成本。

Structure and preparation of multilayer composite semiconductor substrate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层复合半导体基板结构及其制备方法
本公开涉及半导体工艺和半导体封装
，特别涉及一种用于制作高功率器件的高散热多层复合半导体基板结构及其制备方法。
技术介绍
目前大功率、高频的电子器件在气象雷达和5G通信应用中前景巨大，但高功率、高频器件的散热问题严重限制了器件可靠性和使用寿命。目前，解决上述器件散热问题的方法之一是将上述器件与高热导率材料进行集成，集成方法主要有：(1)在高热导率材料如金刚石上生长器件功能层。这种方法一般需要单晶的高热导率材料，但单晶高热导率材料制备困难、尺寸小、价格极其昂贵，且有非常严重的热失配问题。(2)在器件功能层上生长高热导率材料，如在氮化镓上生长金刚石。高热导率材料的外延生长通常需要高温工艺(700℃左右及以上)且还原性气氛会对器件功能层造成侵蚀，因此在高热导率材料生长过程中易产生基板翘曲及器件功能层损伤。另外，如果在器件层背面生长还需去除初始支撑衬底，大大增加了材料成本和加工成本。(3)自支撑高热导率衬底与器件功能层或器件层键合。自支撑高热导率衬底比如金刚石需要通过研磨来提供其表面光滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合半导体基板结构，包括：一高热导率材料层、一键合界面层、一介电材料层、一器件功能层和一支撑衬底，其中：/n所述键合界面层形成于所述高热导率材料层与所述介电材料层之间，所述高热导率材料层通过所述键合界面层与所述介电材料层键合；/n所述介电材料层形成于由所述支撑衬底支撑的所述器件功能层之上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种多层复合半导体基板结构，包括：一高热导率材料层、一键合界面层、一介电材料层、一器件功能层和一支撑衬底，其中：
所述键合界面层形成于所述高热导率材料层与所述介电材料层之间，所述高热导率材料层通过所述键合界面层与所述介电材料层键合；
所述介电材料层形成于由所述支撑衬底支撑的所述器件功能层之上。


根据权利要求1所述的多层复合半导体基板结构，其中，所述高热导率材料层的热导率不低于硅热导率，厚度介于200纳米～50微米之间；材质为金刚石、碳化硅、多层石墨烯、碳纳米管、氮化铝、砷化硼和氮化硼的其中之一或其组合。


根据权利要求1所述的多层复合半导体基板结构，其中，所述键合界面层的厚度介于0.1～50纳米之间；采用下列材料中的一种或多种叠层组合制备而成：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、硅、碳化硅、氧化铍、氮化硼、氧化钛、氮碳化学物、变质金刚石表层、变质介电材料表层、氧化铪、氧化铒以及氧化锆；晶型为非晶、单晶或多晶。


根据权利要求1所述的多层复合半导体基板结构，其中，所述介电材料层厚度介于2～50纳米之间，采用下列材料中的一种或多种叠层组合制备而成：氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、非晶硅、非晶碳化硅、氧化钛、氮碳化学物、氧化铪、氧化铒以及氧化锆。


根据权利要求1所述的多层复合半导体基板结构，其中，所述器件功能层材质为氮化镓、铝氮化镓、氮化铝、氧化镓、硅、碳化硅和金刚石的其中一种或其组合；厚度介于10纳米～10微米之间。


根据权利要求1所述的多层复合半导体基板结构，其中，所述支撑衬底采用下列材料中的一种或多种叠层组合制备而成：碳化硅、氮化镓、氮化铝、硅、氧化镓和蓝宝石；厚度介于20～700微米之间。


一种多层复合半导体基板结构的制备方法，包括：
在牺牲晶圆上沉积高热导率材料层，所述高热导率材料层具有一生长停止面及一与所述生长停止面相对的一生长开始面；
在支...

【专利技术属性】
技术研发人员：母凤文，须贺唯知，
申请(专利权)人：无锡艾克柏国际微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32