本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體，具體地，涉及一種多晶碳化硅承載襯底、鍵合碳化硅襯底及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳化硅器件制備時(shí)，可以從單晶碳化硅襯底上生長(zhǎng)同質(zhì)碳化硅外延層，然后在碳化硅外延層上制備碳化硅器件。在單晶碳化硅襯底下方設(shè)置多晶碳化硅可以降低襯底的電阻率，進(jìn)而利于提高碳化硅器件的性能。在靜壓石墨基體上沉積碳化硅是制備碳化硅涂層的一種主流工藝，然而該工藝所制備的多晶碳化硅層粗糙度較高，無法滿足與單晶碳化硅襯底鍵合的要求。這限制了多晶碳化硅在碳化硅器件制備中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例中提供了一種多晶碳化硅承載襯底、鍵合碳化硅襯底及其制備方法，以改善碳化硅器件的性能。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例的第一個(gè)方面，提供了一種多晶碳化硅承載襯底，至少包括：

3、沿垂直方向依次堆疊形成的非晶碳化硅層和多晶碳化硅層；其中，所述多晶碳化硅層遠(yuǎn)離所述非晶碳化硅層的表面為用于鍵合單晶碳化硅襯底的鍵合面；所述多晶碳化硅層的所述鍵合面的粗糙度不大于0.5納米。

4、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述多晶碳化硅層至少包括：從所述非晶碳化硅層向所述鍵合面依次堆疊的多層多晶碳化硅亞層；在相鄰兩層所述多晶碳化硅亞層中，靠近所述鍵合面的多晶碳化硅亞層的晶粒粒徑不大于遠(yuǎn)離所述鍵合面的多晶碳化硅亞層的晶粒粒徑。

5、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述非晶碳化硅層靠近所述多晶碳化硅層的表面的粗糙度小于或等于15納米。

6、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述多晶碳化硅層的厚度不大于1毫米。

7、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述非晶碳化硅層的厚度為0.5～5微米。

8、本申請(qǐng)實(shí)施例的第二個(gè)方面，提供了一種鍵合碳化硅襯底，至少包括如上任意一項(xiàng)所述的多晶碳化硅承載襯底，以及與所述多晶碳化硅承載襯底的鍵合面鍵合的單晶碳化硅襯底。

9、本申請(qǐng)實(shí)施例的第三個(gè)方面，提供了一種多晶碳化硅承載襯底的制備方法，至少包括：

10、在基體表面形成非晶碳化硅材料層；

11、對(duì)所述非晶碳化硅材料層進(jìn)行減薄和/或拋光表面處理，以形成所述非晶碳化硅層；

12、通過調(diào)整工藝條件在所述非晶碳化硅層表面沉積多晶硅碳化材料，形成多晶碳化硅層；其中，所述多晶碳化硅層遠(yuǎn)離所述非晶碳化硅層的表面為用于鍵合單晶碳化硅襯底的鍵合面；所述多晶碳化硅層的所述鍵合面的粗糙度不大于0.5納米。

13、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述在基體表面形成非晶碳化硅材料層，包括：

14、采用化學(xué)氣相沉積工藝、等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積工藝或者濺射工藝，在所述基體表面形成作為所述非晶碳化硅材料層的初始非晶碳化硅層；所述初始非晶碳化硅層的厚度為1～10微米；

15、對(duì)所述初始非晶碳化硅層進(jìn)行拋光或研磨處理，形成所述非晶碳化硅層。

16、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述通過調(diào)整工藝條件在所述非晶碳化硅層表面沉積多晶硅碳化材料，形成多晶碳化硅層，包括：

17、通過調(diào)整工藝條件在所述非晶碳化硅層表面形成多晶碳化硅材料層；

18、對(duì)所述多晶碳化硅材料層遠(yuǎn)離所述非晶碳化硅層的表面進(jìn)行減薄和/或拋光表面處理，以形成所述多晶碳化硅層。

19、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，所述通過調(diào)整工藝條件在所述非晶碳化硅層表面沉積多晶硅碳化材料，形成多晶碳化硅層，包括：

20、在所述非晶碳化硅層遠(yuǎn)離所述基體的表面，依次形成多層多晶碳化硅亞層；其中，在形成相鄰兩層多晶碳化硅亞層時(shí)，使得遠(yuǎn)離所述基體的多晶碳化硅亞層的生長(zhǎng)速度大于靠近所述基體的多晶碳化硅亞層的生長(zhǎng)速度。

21、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，上述多晶碳化硅承載襯底的制備方法還包括：

22、在形成最后一層所述多晶碳化硅亞層后，對(duì)最后一層所述多晶碳化硅亞層遠(yuǎn)離所述非晶碳化硅層的表面進(jìn)行研磨處理或者拋光處理，使得最后一層所述多晶碳化硅亞層遠(yuǎn)離所述非晶碳化硅層的表面作為所述鍵合面。

23、在本申請(qǐng)一個(gè)可選實(shí)施例中，上述多晶碳化硅承載襯底的制備方法還包括：

24、對(duì)形成所述多晶碳化硅材料層后的所述基體的邊緣進(jìn)行切割，暴露出所述基體的等靜壓石墨片；其中，所述基體為等靜壓石墨片；

25、燒除所述等靜壓石墨片，得到新的多晶碳化硅承載襯底；所述新的多晶碳化硅承載襯底具有堆疊的所述非晶碳化硅層和所述多晶碳化硅層。

26、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例多晶碳化硅承載襯底具有鍵合面b，該鍵合面b能夠與單晶碳化硅襯底鍵合以形成鍵合襯底。其中，該多晶碳化硅承載襯底具有多晶碳化硅層，該多晶碳化硅層可以使得鍵合襯底具有較低的電阻率，進(jìn)而降低碳化硅器件的導(dǎo)通電阻，降低碳化硅器件的功耗。

27、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例可以使得多晶碳化硅承載襯底的鍵合面b通過拋光等簡(jiǎn)單工藝具有較小的粗糙度以達(dá)到鍵合單晶碳化硅襯底的要求。在形成非晶碳化硅層的情形下，非晶碳化硅層可以覆蓋石墨基體或者任意基體的表面，進(jìn)而使得基體的不平整表面不會(huì)影響多晶碳化硅層的晶向和晶粒粒徑，保證了多晶碳化硅層具有良好的生長(zhǎng)質(zhì)量和生長(zhǎng)速率。

28、第三方面，晶體包括非晶，多晶和單晶，傳統(tǒng)方案中的多晶工藝晶粒大，且不均一，加工困難，難以達(dá)到0.5nm以下；單晶工藝條件困難，成本高；本申請(qǐng)實(shí)施例在非晶碳化硅層表面再形成多晶碳化硅層，非晶工藝條件簡(jiǎn)單(例如可采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)方式或?yàn)R射法制備。pecvd可采用約400℃的溫度，反應(yīng)氣體采用甲烷(ch4)、硅烷(sih4)等烴類物質(zhì)，將非晶態(tài)碳化硅薄膜沉積在等靜壓石墨襯底上。濺射法一般是在ch4和ar的混合物中濺射高純多晶si靶，或在ar和h2的混合氣氛中濺射sic靶的條件下進(jìn)行)。由于先形成的非晶碳化硅層是非晶體，非晶體沒有晶體特性，使得上層的多晶碳化硅層的晶體不會(huì)沿著石墨片等基體的表面無序生長(zhǎng)而導(dǎo)致整個(gè)晶體質(zhì)量較差，本申請(qǐng)實(shí)施例多晶碳化硅層在非晶碳化硅層表面形成，可以保障多晶碳化硅層的晶粒具有良好的生長(zhǎng)質(zhì)量和生長(zhǎng)速率。

技術(shù)特征：

1.一種多晶碳化硅承載襯底，其特征在于，至少包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶碳化硅承載襯底，其特征在于，所述多晶碳化硅層至少包括：從所述非晶碳化硅層向所述鍵合面依次堆疊的多層多晶碳化硅亞層；在相鄰兩層所述多晶碳化硅亞層中，靠近所述鍵合面的多晶碳化硅亞層的晶粒粒徑不大于遠(yuǎn)離所述鍵合面的多晶碳化硅亞層的晶粒粒徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶碳化硅承載襯底，其特征在于，所述非晶碳化硅層靠近所述多晶碳化硅層的表面的粗糙度小于或等于15納米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶碳化硅承載襯底，其特征在于，所述多晶碳化硅層的厚度不大于1毫米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶碳化硅承載襯底，其特征在于，所述非晶碳化硅層的厚度為0.5～5微米。

6.一種鍵合碳化硅襯底，其特征在于，至少包括權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的多晶碳化硅承載襯底，以及與所述多晶碳化硅承載襯底的鍵合面鍵合的單晶碳化硅襯底。

7.一種多晶碳化硅承載襯底的制備方法，其特征在于，至少包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶碳化硅承載襯底的制備方法，其特征在于，所述在基體表面形成非晶碳化硅材料層，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶碳化硅承載襯底的制備方法，其特征在于，所述通過調(diào)整工藝條件在所述非晶碳化硅層表面沉積多晶硅碳化材料，形成多晶碳化硅層，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶碳化硅承載襯底的制備方法，其特征在于，所述通過調(diào)整工藝條件在所述非晶碳化硅層表面沉積多晶硅碳化材料，形成多晶碳化硅層，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多晶碳化硅承載襯底的制備方法，其特征在于，所述方法還包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多晶碳化硅承載襯底的制備方法，其特征在于，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種多晶碳化硅承載襯底、鍵合碳化硅襯底及其制備方法，該多晶碳化硅承載襯底至少包括：沿垂直方向依次堆疊形成的非晶碳化硅層和多晶碳化硅層；其中，所述多晶碳化硅層遠(yuǎn)離所述非晶碳化硅層的表面為用于鍵合單晶碳化硅襯底的鍵合面；所述多晶碳化硅層的所述鍵合面的粗糙度不大于0.5納米。該多晶碳化硅承載襯底能夠滿足鍵合單晶碳化硅襯底的要求，能夠提高碳化硅器件的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：柴利林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州龍馳半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8