本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電子器件與金屬有機化學氣相沉積制造領(lǐng)域，尤其涉及用于生長大尺寸氮化鎵、碳化硅等外延片的襯底或者復(fù)合襯底及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，以Si、GaN、SiC為襯底的半導(dǎo)體器件研究取得重大突破及部分實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用。比如，以GaN、InGaN、AlN、AlGaN為主的III-V氮化物最為典型的例子，以GaN基的發(fā)光二極管得到了大規(guī)模的應(yīng)用，為節(jié)能技術(shù)帶來了巨大的進步。其次，高飽和電子遷移率等特性使其成為激光器、功率器件等光電子器件的理想材料。

目前，GaN基的光電子器件一般是以Si、藍寶石、SiC為襯底的異質(zhì)外延器件制備，但是GaN與這三種襯底存在著不同程度的晶格和熱脹失配。例如，與Si的晶格和熱脹失配分別為-16.96%和3.9%。如此大的晶格和熱脹失配使GaN在外延器件過程中受到巨大的應(yīng)力場，從而影響器件性能，解決異質(zhì)外延生產(chǎn)的應(yīng)力場成為提高GaN器件性能的主要技術(shù)研究方向?，F(xiàn)有的氮化鎵光電子器件的外延技術(shù)主要在MOCVD反應(yīng)室原位進行，生長過程中通過改變生長工藝參數(shù)（溫度、時間、流量、壓強等），例如側(cè)向外延生長，緩沖插入層，超晶格交替生長層，應(yīng)力補償層等。這些外延技術(shù)在小尺寸襯底（2-4英寸）一定程度上減弱了應(yīng)力場對器件性能的影響。然而，對于6英寸以上的襯底，現(xiàn)有的生長技術(shù)有一定的局限性，較難實現(xiàn)原位進行應(yīng)力調(diào)控，翹曲比較嚴重，均勻性較差，較難實現(xiàn)量產(chǎn)化的要求。為了實現(xiàn)6英寸以上的大尺寸襯底的量產(chǎn)化要求，必須解決大尺寸襯底的應(yīng)力與翹曲問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于生長外延片的復(fù)合襯底及其制備方法，為選區(qū)外延生長提供了種子層實現(xiàn)選區(qū)生長，降低了大尺寸氮化物Si材料的應(yīng)力，以及對提高晶體質(zhì)量有較好的效果。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種用于生長外延片的復(fù)合襯底，包括硅襯底和制備在該硅襯底上的氮化鋁層，利用波長小于或者等于250nm的激光在氮化鋁層上加工若干個幾何圖形形成圖形化氮化鋁層。

所述圖形化氮化鋁層為至少一層的單晶或者準單晶。

所述圖形化氮化鋁層上的相鄰幾何圖形之間具有間隔，該間隔20nm-5um。

所述圖形化氮化鋁層的厚度為10nm-2um。

所述圖形化氮化鋁層上的幾何圖形的橫截面為圓形、三角形、多邊形或條紋狀。

所述硅襯底為6-20英寸的N型、P型或本征，晶向為<111>或<100>。

所述氮化鋁層通過MOCVD、PLD或濺射的方法進行制備。

一種復(fù)合襯底的制備方法，包括以下步驟：

選擇6-20英寸的N型、P型或本征，以及 <111>或<100> 晶向的硅襯底；

在硅襯底上制備一層厚度為10nm-2um的單晶氮化鋁層；

利用波長小于或者等于250nm的激光，在氮化鋁層上按照預(yù)設(shè)路徑進行掃描，在氮化鋁層上加工出幾何圖形，同時氮化鋁層吸收激光能量形成多晶氮化鋁或者鋁氧氮混合物，掃描完成后，形成鋁氧氮混合物與氮化鋁層交替相隔的復(fù)合襯底；

然后將鋁氧氮混合物去除裸露出硅襯底表面，得到結(jié)構(gòu)為圖形化氮化鋁層/硅襯底的復(fù)合襯底。

所述激光的能量為2毫瓦-20瓦。

本發(fā)明制備得到的圖形化氮化鋁層/硅襯底結(jié)構(gòu)的復(fù)合襯底，在外延剛開始過程起到種子層的作用，直接實現(xiàn)選區(qū)生長模式，最終提高晶體質(zhì)量及實現(xiàn)釋放應(yīng)力的效果，在大尺寸硅基氮化物光電子器件有著較好的應(yīng)用成果。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明復(fù)合襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明制備方法的制備過程示意圖；

附圖3為應(yīng)用本發(fā)明的復(fù)合襯底生長氮化物器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

如附圖1所示，本發(fā)明揭示了一種用于生長氮氮化鎵、碳化硅等外延片的復(fù)合襯底，包括硅襯底1和制備在該硅襯底上的氮化鋁層2，利用波長小于或者等于250nm、能量為10毫瓦-20瓦的激光在氮化鋁層上加工若干個幾何圖形形成圖形化氮化鋁層。該圖形化氮化鋁層為至少一層的單晶或者準單晶，通常優(yōu)選設(shè)置為單晶結(jié)構(gòu)。該幾何圖形的橫截面為圓形、三角形、多邊形或條紋狀，相應(yīng)的直徑、邊長或者間距為20nm-5um。或者可以為其他形狀，上述列舉并非是限定。激光的能量可以設(shè)計為持續(xù)可調(diào)，并非是固定不變，有利于激光能量的調(diào)節(jié)操作。

圖形化氮化鋁層上的相鄰幾何圖形之間具有間隔，該間隔20nm-5um。并且圖形化氮化鋁層的厚度為10nm-2um。該氮化鋁層可通過MOCVD、PL或濺射的方法進行制備。

硅襯底為6-20英寸的N型、P型或本征，晶向為<111>或<100>。

可采用固態(tài)或者氣態(tài)類型的激光器，其激光的掃描路徑可根據(jù)幾何參數(shù)進行設(shè)定。激光的能量與氮化鋁層的禁帶寬度相匹配或者大于氮化鋁層的禁帶寬度。激光的掃描路徑可以根據(jù)圖形的周期及大小進行設(shè)計，激光的能量根據(jù)工藝實際需要進行設(shè)定，范圍為 2毫瓦-20瓦，從而高效和快速地對氮化鋁層進行加工而形成圖形。

另外，本發(fā)明還揭示了一種復(fù)合襯底的制備方法，包括以下步驟：

S1，選擇8英寸的P型以及 <111>晶向的硅襯底1。

S2,在硅襯底上利用濺射的方法沉積一層厚度為20nm的單晶氮化鋁層2。

S3,利用波長為220nm的激光，在氮化鋁層上按照預(yù)設(shè)路徑進行掃描，掃描路徑為等間隔等直徑圓形，間隔距離為500nm,氮化鋁圖形直徑為1um，激光能量設(shè)定為6瓦，設(shè)定相應(yīng)參數(shù)與對焦距后對圓形陣列之外的間隔區(qū)域進行加工，在氮化鋁層上加工出幾何圖形，同時氮化鋁層吸收激光能量發(fā)生物性改變，形成多晶氮化鋁或者鋁氧氮混合物5，掃描完成后，形成鋁氧氮混合物與氮化鋁層交替相隔的復(fù)合襯底。通過激光加工，使得圖形化氮化鋁層具有較好的應(yīng)力釋放性，解決大尺寸氮化物的應(yīng)力問題。

S4，然后利用酸的方法將鋁氧氮混合物腐蝕干凈，裸露出硅襯底表面3，得到結(jié)構(gòu)為圖形化氮化鋁層/硅襯底的復(fù)合襯底。

然后可利用該得到的復(fù)合襯底進行電子器件的生長，如附圖3所示，在制備過程中，由于多晶氮化鋁或者鋁氧氮混合物5或者裸露的硅襯底表面3所在區(qū)域沒有單晶氮化鋁種子層，在外延過程中會形成多晶氮化物，只有在單晶氮化鋁種子層區(qū)域才能形成氮化鎵單晶，通過橫向外延把裸露的硅襯底表面3或者多晶氮化鋁或者鋁氧氮混合物5的區(qū)域覆蓋后，最終形成統(tǒng)一的單晶層,在此基礎(chǔ)上制備氮化物器件，而原來裸露的硅襯底表面3區(qū)域形成了疏松的氮化物多晶或者空氣間隙3A，降低了氮化物器件與硅襯底的相互接觸，從而減少硅襯底的晶格失配及熱失配的影響，最終達到了提高晶體質(zhì)量及釋放應(yīng)力的效果，對氮化物光電性器有進一步的提高。

需要說明的是，以上所述并非是對本發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。