【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种复合衬底及其制备方法、半导体器件、电子设备。
技术介绍
1、随着半导体技术的发展，电子设备中的功能器件多采用半导体器件，且人们对半导体器件的响应速度、功耗等性能的追求也越来越高。
2、半导体器件的制备工艺包括，以半导体材料作为衬底，在衬底上通过薄膜的沉积、刻蚀以形成器件结构，之后对具有器件结构的衬底进行划片、封装。由于不同的半导体材料在物理性质、质量、尺寸、工艺成熟度、工艺成本等方面各有优劣，因此，衬底的选材会对半导体器件的性能产生影响。
3、目前，可采用键合技术，将多种半导体材料结合以获得性能更优的复合衬底，例如，将耐压、热导率较低的氧化镓(ga2o3)衬底与热导率较高的碳化硅(sic)衬底键合，以得到散热性能较好的复合衬底。又例如，在绝缘衬底与硅衬底之间预埋氧化层，形成绝缘衬底上的硅(silicon-on-insulator，简称soi)衬底。
4、然而，在制备soi衬底的过程中，需要引入离子注入技术，离子注入会造成soi衬底中材料的晶格损伤，进而对设置于soi衬底上的半导体器件的性能造成不良影响。
技术实现思路
1、本申请的实施例提供了一种复合衬底及其制备方法、半导体器件、电子设备，可改善复合衬底中材料的晶格损伤的问题，提高半导体器件的器件性能。
2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，提供了一种复合衬底，该复合衬底包括第一衬底和第一层，第一层设置于第一衬底上
4、其中，第一层为激光传播所经过的膜层，激光的脉宽范围为10fs～10ns，激光的单脉冲能量范围为0.01mj～10mj。第一层被激光照射后的x射线衍射摇摆曲线的半峰宽的范围为10arcsec～30arcsec，第一层被激光照射前后的x射线衍射摇摆曲线的半峰宽的变化率小于或等于0.1％，
5、本申请的上述实施例所提供的复合衬底，第一层为经激光切片工艺得到的膜层，在激光切片工艺的过程中，采用激光的脉宽范围为10fs～10ns，激光的单脉冲能量范围为0.01mj～10mj。激光传播会经过第一层，可以理解为，第一层也会被激光照射，但由于激光不在第一层中聚焦，不会对第一层的材料造成晶格损伤。
6、为验证上述结论，本申请的专利技术人通过实验获取了第一层被激光照射前后的x射线衍射摇摆曲线，得出结果为：第一层被激光照射后的x射线衍射摇摆曲线的半峰宽的范围为10arcsec～30arcsec。并且，第一层被激光照射前后的x射线衍射摇摆曲线的半峰宽的变化率小于或等于0.1％，半峰宽的变化率很小，说明第一层的材料的晶格规律排列没有被破坏，材料的晶格没有损伤。
7、在一些实施例中，第一层的材料包括4h-sic，第一层被激光照射后的晶格常数a的范围为晶格常数c的范围为第一层被激光照射前后的晶格常数的变化率小于或等于0.1％，晶格常数的变化率很小，也能说明第一层的材料的晶格排列没有破坏，材料的晶格没有损伤。
8、在一些实施例中，第一层的厚度范围为0.1μm～1000μm。
9、可以理解的是，在相关技术中，离子注入的深度通常在0.1μm～5μm，使得待转移的膜层的厚度范围较小。而采用激光切片工艺，激光的聚焦深度在第二衬底中可调节的范围更大，使第二衬底中转移至第一衬底的膜层(第一层)的厚度范围较大，例如第一层的厚度范围为0.1μm～1000μm，从而使复合衬底的厚度可调节范围较大，有利于提高复合衬底在不同应用场景中的适用性。
10、在一些实施例中，第一层的材料包括单晶的半导体材料。
11、在一些实施例中，第一层的材料包括gan、aln、ga2o3、sic和金刚石中的至少一种。
12、在一些实施例中，第一衬底的厚度范围为100μm～2000μm，第一衬底主要起到支撑第一层的作用，可根据不同应用场景设置第一衬底的厚度。
13、在一些实施例中，第一衬底的材料包括si、gan、aln、ga2o3、sic、蓝宝石和金刚石中的至少一种。
14、在一些实施例中，复合衬底还包括第一激光烧蚀层，所述第一激光烧蚀层设置于所述第一层的远离所述第一衬底的一侧，表明第一层为经激光切片工艺得到的膜层。
15、第二方面，提供了一种复合衬底的制备方法，该方法包括：将第一衬底与第二衬底键合，其中第二衬底具有用于键合的第一表面。在第二衬底中形成第一激光烧蚀层，第一激光烧蚀层将第二衬底划分成第一层和第二层，第一层位于第一激光烧蚀层的靠近第一表面的一侧，第二层位于第一激光烧蚀层的远离第一表面的一侧。将第一激光烧蚀层断开，以使第一层和第二层分离，得到包括第一层和第一衬底的复合衬底。
16、需要说明的是，上述实施例所提供的制备方法中，可先将第一衬底与第二衬底键合，然后在第二衬底中形成第一激光烧蚀层。也可先在第二衬底中形成第一激光烧蚀层，然后将具有第一激光烧蚀层的第二衬底与第一衬底键合，两种工艺顺序均可实现复合衬底的制备。
17、本申请的上述实施例所提供的制备方法，采用激光切片工艺，利用激光照射第二衬底，在第二衬底中形成第一激光烧蚀层，第一激光烧蚀层将第二衬底划分成第一层和第二层。由于第一激光烧蚀层的机械强度较低，在机械力的作用下，第一激光烧蚀层会破裂并断开，从而使第一层和第二层分离，以便于第一层转移至第一衬底上，形成复合衬底。
18、在激光切片工艺中，采用激光照射第二衬底形成第一激光烧蚀层，激光传播会经过第一层，可以理解为，第一层也会被激光照射，但由于激光不在第一层中聚焦，不会对第一层的材料造成晶格损伤，既实现了第二衬底中第一层转移至第一衬底，又制备得到质量较高的复合衬底。并且，由于第二衬底的材料没有晶格损伤，因此不需要对第二衬底进行高温退火来减轻晶格损伤，节省了该工艺的成本。
19、并且，激光的聚焦深度在第二衬底中可调节的范围更大，使第二衬底中转移至第一衬底的膜层(第一层)的厚度范围较大，从而使复合衬底的厚度可调节范围较大，有利于提高复合衬底在不同应用场景中的适用性。
20、在一些实施例中，在第二衬底中形成第一激光烧蚀层，包括：确定第二衬底中激光照射的聚焦深度，聚焦深度为，第二衬底中的聚焦位置到第二衬底的第一表面的垂直距离。采用激光照射第二衬底中的聚焦深度处，以在第二衬底中形成第一激光烧蚀层。
21、上述实施例中，激光照射的聚焦深度取决于待转移的第一层的厚度，例如，激光照射的聚焦深度要大于第一层的厚度，以保证后续第一层具有足够的研磨余量，从而在研磨第一层的表面后，保证第一层的厚度符合设计要求。
22、在确定聚焦深度之后，采用激光切片工艺，利用激光器发出激光，使激光在第二衬底中的聚焦深度处进行面扫，以形成面状的第一激光烧蚀层。
23、在一些实施例中，将第一激光烧蚀层断开之后，还包括：研磨第一层的远离第一衬底一侧的表面。
24、可以理解的是，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合衬底，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的材料包括4H-SiC；
3.根据权利要求1或2所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的厚度范围为0.1μm～1000μm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的材料包括单晶的半导体材料。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的材料包括GaN、AlN、Ga2O3、SiC和金刚石中的至少一种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一衬底的厚度范围为100μm～2000μm。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一衬底的材料包括Si、GaN、AlN、Ga2O3、SiC、蓝宝石和金刚石中的至少一种。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述复合衬底还包括第一激光烧蚀层，所述第一激光烧蚀层设置于所述第一层的远离所述第一衬底的一侧。
9.一种复合衬底的制备方法，
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第二衬底中形成第一激光烧蚀层，包括：
11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一激光烧蚀层断开之后，还包括：
12.根据权利要求9～11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一激光烧蚀层断开之后，还包括：
13.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述形成晶体管的第一器件结构之后，还包括：
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第二激光烧蚀层断开之后，还包括：
16.根据权利要求14或15所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第二激光烧蚀层断开之后，还包括：
17.根据权利要求14～16中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述晶体管还包括第二器件结构；
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述形成晶体管的第一器件结构之后，还包括：
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述晶体管还包括第二器件结构；
20.根据权利要求13～19中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述形成晶体管的第一器件结构之前，还包括：
21.一种半导体器件，其特征在于，包括：
22.根据权利要求21所述的半导体器件，其特征在于，所述晶体管还包括第二器件结构，所述第二器件结构设置于所述第一层的远离所述第一器件结构的一侧。
23.根据权利要求22所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括第三层，与所述第一层相键合；
24.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种复合衬底，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的材料包括4h-sic；
3.根据权利要求1或2所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的厚度范围为0.1μm～1000μm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的材料包括单晶的半导体材料。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一层的材料包括gan、aln、ga2o3、sic和金刚石中的至少一种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一衬底的厚度范围为100μm～2000μm。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述第一衬底的材料包括si、gan、aln、ga2o3、sic、蓝宝石和金刚石中的至少一种。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述复合衬底还包括第一激光烧蚀层，所述第一激光烧蚀层设置于所述第一层的远离所述第一衬底的一侧。
9.一种复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第二衬底中形成第一激光烧蚀层，包括：
11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一激光烧蚀层断开之后，还包括：
12.根据权利要求9～11中...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄维，吴俊慷，姚旭东，林金俊，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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