TWI780901B

TWI780901B - 複合基板及其製造方法

Info

Publication number: TWI780901B
Application number: TW110133642A
Authority: TW
Inventors: 曾頎堯; 李文中
Original assignee: 合晶科技股份有限公司
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2022-10-11
Also published as: TW202312230A

Abstract

本揭示內容的一些實施方式提供一種複合基板，包含石墨烯層、碳化矽層、第一矽基板、絕緣層、以及第二矽基板。碳化矽層設置於石墨烯層上。第一矽基板設置於碳化矽層上。絕緣層設置於第一矽基板上。第二矽基板設置於絕緣層上。本揭示內容的一些實施方式更提供製造複合基板的方法。

Description

複合基板及其製造方法

本揭示內容涉及複合基板及其製造方法。

近來，對於降低氮化鎵微波功率元件的尺寸，以及提升輸出功率的要求逐漸增加。然而，隨著功率元件(例如包含氮化鎵磊晶結構的高頻元件)密度的增加，元件的熱積累迅速增加，降低元件的性能表現，使得元件的可靠性和穩定性受到嚴重挑戰，限制了功率元件之功率的提升。

因此，如何改善承載功率元件的複合基板的散熱效果，是所欲解決的問題。

本揭示內容之一實施方式的目的在於，提供一種複合基板，包含：石墨烯層；碳化矽層，設置於石墨烯層上；第一矽基板，設置於碳化矽層上；絕緣層，設置於第一矽基板上；以及第二矽基板，設置於絕緣層上。

在一些實施方式中，石墨烯層為多層石墨烯結構。

在一些實施方式中，複合基板更包含氮化矽層設置於石墨烯層與碳化矽層之間。

在一些實施方式中，複合基板更包含磊晶多層，設置於第二矽基板上，包含有氮化鎵。

本揭示內容之一實施方式的目的在於，提供一種製造複合基板的方法，包含：形成碳化矽層於第一矽基板的第一表面上；形成石墨烯層於碳化矽層上；形成絕緣層於第一矽基板中相對於第一表面的第二表面下；以及鍵合絕緣層與第二矽基板，以獲得複合基板。

在一些實施方式中，在形成石墨烯層於碳化矽層上的步驟之後，更包含步驟：減薄第一矽基板。

在一些實施方式中，形成碳化矽層於第一矽基板的第一表面上的步驟包含步驟：執行化學氣相沉積製程，形成碳化矽層；以及形成石墨烯層於碳化矽層上的步驟包含步驟：加熱碳化矽層，使碳化矽層表面的複數矽原子昇華，以形成石墨烯層。

在一些實施方式中，形成碳化矽層於第一矽基板的第一表面上的步驟包含步驟：執行滲碳爐製程，以形成碳化矽層；以及形成石墨烯層於碳化矽層上的步驟包含步驟：使用含氮氣體，對碳化矽層執行電漿輔助選擇性反應，分別形成氮化矽層於碳化矽層上以及石墨烯層於氮化矽層上。

在一些實施方式中，對碳化矽層執行電漿輔助選擇性反應的步驟包含步驟：使用氮氣，對碳化矽層執行電漿佈植反應，以打斷碳化矽層中的複數碳矽鍵結；以及在含有氮氣以及氫氣的氣體環境中，對碳化矽層執行退火製程，形成氮化矽層於碳化矽層上以及石墨烯層於氮化矽層上。

在一些實施方式中，在鍵合絕緣層與第二矽基板的步驟之前，包含步驟：形成包含氮化鎵的磊晶多層於第二矽基板的第一表面上；並且鍵合絕緣層與第二矽基板的步驟包含步驟：將絕緣層與第二矽基板中相對於第一表面的第二表面彼此貼合；以及加熱絕緣層與第二矽基板，以鍵合絕緣層與第二矽基板。

可以理解的是，下述內容提供的不同實施方式或實施例可實施本揭露之標的不同特徵。特定構件與排列的實施例係用以簡化本揭露而非侷限本揭露。當然，這些僅是實施例，並且不旨在限制。舉例來說，以下所述之第一特徵形成於第二特徵上的敘述包含兩者直接接觸，或兩者之間隔有其他額外特徵而非直接接觸。此外，本揭露在複數個實施例中可重複參考數字及/或符號。這樣的重複是為了簡化和清楚，而並不代表所討論的各實施例及/或配置之間的關係。

本說明書中所用之術語一般在本領域以及所使用之上下文中具有通常性的意義。本說明書中所使用的實施例，包括本文中所討論的任何術語的例子僅是說明性的，而不限制本揭示內容或任何示例性術語的範圍和意義。同樣地，本揭示內容不限於本說明書中所提供的一些實施方式。

另外，空間相對用語，如「下」、「上」等，是用以方便描述一元件或特徵與其他元件或特徵在圖式中的相對關係。這些空間相對用語旨在包含除了圖式中所示之方位以外，裝置在使用或操作時的不同方位。裝置可被另外定位(例如旋轉90度或其他方位)，而本文所使用的空間相對敘述亦可相對應地進行解釋。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則「一」與「該」可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其它的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

將理解的是，儘管本文可以使用術語第一、第二等來描述各種元件，但是這些元件不應受到這些術語的限制。這些術語用於區分一個元件和另一個元件。舉例來說，在不脫離本實施方式的範圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。

於本文中，術語「和/或」包含一個或複數個相關聯的所列項目的任何和所有組合。

於本文中，所使用之「約」一般通常係指數值之誤差或範圍約百分之二十以內，較好地是約百分之十以內，而更佳地則是約百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如「約」所表示的誤差或範圍。

以下列舉數個實施方式以更詳盡闡述本發明之觸碰裝置，然其僅為例示說明之用，並非用以限定本發明，本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

第1A圖至第1G圖示例性地描述本揭示內容的一些實施方式中製造複合基板100的各製程階段的示意圖。

首先，請見第1A圖，提供第一矽基板110。

在一些實施方式中，第一矽基板110包含矽基板、絕緣層上覆矽(Silicon On Insulator；SOI)基板、碳化矽基板、或前述兩者或兩者以上的組合。在一些實施方式中，第一矽基板110的厚度範圍為500微米至1500微米，例如500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米、1100微米、1200微米、1300微米、1400微米、1500微米、或前述任意區間的數值。在一些實施方式中，第一矽基板110的晶格定向包含＜100＞、＜111＞或兩者之組合，可視後續所欲生長的磊晶層種類，選擇具有較好晶格匹配性的晶格定向。在一些實施方式中，第一矽基板110的電阻率範圍可以為1x10 ^-5至1x10 ⁶歐姆公分(Ωcm)。

接著，請見第1B圖，執行化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition；CVD)，形成碳化矽層120於第一矽基板110的第一表面110A上。

在一些實施方式中，在包含丙烷(C ₃H ₈ )、甲矽烷(SiH ₄)以及氫氣(H ₂)的氣體環境中，執行化學氣相沉積，形成碳化矽層120於第一矽基板110的第一表面110A上。在一些實施方式中，在壓力範圍為1.5托至100托(例如1.5托、5托、10托、20托、30托、40托、50托、60托、70托、80托、90托、100托、或前述區間中的任意數值)，溫度範圍為1100°C至1300°C(例如1100°C、1150°C、1200°C、1250°C、1300°C、或前述區間中的任意數值)的條件中，執行化學氣相沉積。在一些實施方式中，碳化矽層120的厚度為5微米至25微米(例如5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、或前述區間中的任意數值)。

接著，請見第1C圖，加熱碳化矽層120，使碳化矽層120表面的矽原子昇華，形成石墨烯層130於碳化矽層120上。

在一些實施方式中，加熱碳化矽層120可包含在爐管(furnace)中或是化學氣相沉積裝置中，壓力為50帕至500帕(例如50帕、100帕、200帕、或前述區間中的任意數值)，以及溫度為950°C至1400°C(例如950°C、1000°C、1100°C、1200°C、1300°C、1400°C、或前述區間中的任意數值)的條件下，以1公升/分鐘的氣體流量，通入氬氣(Ar)，生長石墨烯層130。

在一些實施方式中，加熱碳化矽層120可包含四個溫度階段，第一階段的溫度為950°C至1050°C，此階段中可去除碳化矽層120表面的氧化物，以提升碳化矽層120表面的矽原子含量(矽原子富集於表面)。第二階段的溫度提升為1050°C至1150°C，時間可持續10分鐘，以將碳化矽層120表面的結構重構為(√3x√3)R30°的型態。第三階段則將溫度提升至1150°C至1250°C，時間可持續20分鐘，以將碳化矽層120表面的結構轉變為(6√3x6√3)R30°的型態，作為界面緩衝的結構。第四階段進一步將溫度提升至1300°C至1400°C，從而昇華矽原子，並使得碳原子轉變為石墨烯層130。加熱碳化矽層120經過此多個溫度階段的處理，漸進式的轉變碳化矽層120表面的結構，有益於後續形成結構較為連續，晶型更為一致的石墨烯結構，以獲得具有較高的導熱係數的石墨烯層130。

在一些實施方式中，石墨烯層130為10層至150層的多層石墨烯結構(例如10層、20層、30層、40層、50層、60層、70層、80層、90層、100層、110層、120層、130層、140層、150層、或前述區間中的任意數值)，厚度為3.4奈米至51奈米(例如3.4奈米、5奈米、10奈米、15奈米、20奈米、25奈米、30奈米、35奈米、40奈米、45奈米、50奈米、或前述區間中的任意數值)。在一些實施方式中，可以依照實際需求，調控加熱製程的溫度、加熱的階段數目、各階段持續時間等，控制石墨烯層130的層數以及厚度。在一些實施方式中，可以透過增加加熱的階段、延長加熱的持續時間或同時調控此二參數等方式，提升石墨烯層130的厚度。

接著，請見第1D圖，減薄第一矽基板110。

在一些實施方式中，可以對第一矽基板110的第二表面110B，使用研磨的方法，將第一矽基板110的厚度T1(請同參第1C圖)減薄至80微米至120微米的厚度T2(例如80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、或前述任意區間的數值)，即，厚度T2小於厚度T1(請同參第1C圖)，以降低導通電阻以及熱阻，提升後續所形成的複合基板的作用效率以及散熱效率。在一些實施方式中，可以在減薄第一矽基板110後，接續使用化學機械研磨，平坦化第二表面110B，以提升第一矽基板110後續經由絕緣層(例如第1E圖的絕緣層140)與另一矽基板(例如第1G圖至第1F圖中的第二矽基板150)的接合效果。

接著，請見第1E圖，形成絕緣層140於第一矽基板110中相對於第一表面110A的第二表面110B下。

在一些實施方式中，使用高溫爐管製程或是化學氣相沉積製程生長絕緣層140。在一些實施方式中，絕緣層140包含二氧化矽。在一些實施方式中，絕緣層140的厚度為0.5微米至10微米(例如0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、或前述區間中的任意數值)。

接著，請見第1F圖，提供第二矽基板150以及磊晶多層E設置於第二矽基板150上，其中磊晶多層E包含氮化鎵。

在一些實施方式中，第二矽基板150的材料、性質以及厚度可以與第一矽基板110相同或相似。可以理解的是，考慮到磊晶多層E的晶格性質，第二矽基板150的晶格定向可以採用＜111＞，以實現與磊晶多層E更好的晶格匹配性。

在一些實施方式中，可以使用有機金屬化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition；MOCVD)，在第二矽基板150的第一表面150A上，形成厚度為1至10微米的磊晶多層E(高電子移動率晶體電晶體(High electron mobility transistor；HEMT))。在一些實施方式中，磊晶多層E依序包含種子層設置於第二矽基板150上、緩衝層設置於種子層上、阻抗層設置於緩衝層上、通道層設置於阻抗層上、屏障層設置於通道層上、以及覆蓋層設置於屏障層上。在一些實施方式中，種子層可以包含氮化鋁，厚度在30奈米至300奈米之間。在一些實施方式中，緩衝層可以包含氮化鋁鎵、氮化鎵、或其組合，例如梯式氮化鋁鎵或超晶格氮化鋁鎵/氮化鎵，厚度為300奈米至1000奈米之間。在一些實施方式中，阻抗層為氮化鎵，例如摻雜碳或是鐵的氮化鎵，厚度可以為0.5微米至2.5微米之間。在一些實施方式中，通道層為氮化鎵，厚度為0.05微米至1微米之間。在一些實施方式中，屏障層包含氮化鋁鎵，厚度為10奈米至50奈米之間。在一些實施方式中，覆蓋層可以為本質氮化鎵或p型氮化鎵，厚度為0.5奈米至150奈米。在一些實施方式中，在形成磊晶多層E後，接續設置閘極以及源極/汲極於磊晶多層E上。

在一些實施方式中，可以在形成磊晶多層E於第二矽基板150的第一表面150A上後，對第二矽基板150的第二表面150B，以與第1D圖類似的方式，減薄第二矽基板150，降低導通電阻以及熱阻，提升後續所形成的複合基板的作用效率以及散熱效率。在一些實施方式中，減薄後的第二矽基板150的厚度為0.2微米至10微米(例如0.2微米、0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、或前述區間中的任意數值)。

在一些實施方式中，為避免第二矽基板150經減薄後，因厚度過薄而翹曲，可以在薄化第二矽基板150之前，使用可經由紫外光固定的膠水或是習知的黏合技術，將暫時基材設置於磊晶多層E之上，待後續第二矽基板150與絕緣層140(請同參第1E圖)鍵合後，再移除暫時基材。在一些實施方式中，暫時基材可以包含金屬基材、玻璃基材、陶瓷基材、或前述兩者或兩者以上的組合。

在一些實施方式中，可以在減薄第二矽基板150後，以與第1D圖類似的方式，平坦化第二表面150B，以提升後續與絕緣層140的鍵合效果(即，越平坦，鍵合效果越好)。

接著，請見第1G圖，鍵合絕緣層140與第二矽基板150，獲得複合基板100。

在一些實施方式中，鍵合絕緣層140與第二矽基板150的步驟包含：將絕緣層140與第二矽基板150的第二表面150B彼此貼合；以及加熱絕緣層140與第二矽基板150，以鍵合絕緣層140與第二矽基板150。

在一些實施方式中，鍵合可以使用融合接合或低溫接合的方式。

在一些實施方式中，可以使用融合接合以鍵合絕緣層140與第二矽基板150。具體來說，融合接合是在真空環境下將絕緣層140與欲鍵結的第二矽基板150的第二表面150B接觸，以利用兩者間的凡得瓦力接合，並且在接合後執行高溫退火處理，以使絕緣層140與第二矽基板150之間產生共價鍵結而鍵合，從而形成複合基板100。在一些實施方式中，執行高溫退火處理的溫度約為1000°C。

在一些實施方式中，可以使用低溫接合以鍵合絕緣層140與第二矽基板150。具體來說，低溫接合是將待鍵合的絕緣層140以及第二矽基板150進行電漿處理使其表面的懸浮鍵(dangling bond)的密度增加。由於懸浮鍵是屬於高能量的結構，因此經過電漿處理的絕緣層140以及第二矽基板150的表面接觸時，為了降低能量，兩者會藉由驅動力使表面結合。也就是說，透過電漿處理絕緣層140的表面以及欲鍵結的第二矽基板150的第二表面150B，使懸浮鍵的密度增加，並將絕緣層140以及第二矽基板150欲鍵結的第二表面150B進行接觸以接合，並且在接合後執行低溫退火處理，即可完成低溫接合，鍵合絕緣層140以及第二矽基板150以形成複合基板100。此外，執行低溫退火處理的溫度約為100°C至400°C。

在一些實施方式中，複合基板100的厚度為82.5微米至150微米之間(例如82.5微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、或前述區間中的任意數值)。

經由前述第1A圖至第1G圖的製備步驟，可獲得複合基板100，包含石墨烯層130、碳化矽層120設置於石墨烯層130上、第一矽基板110設置於碳化矽層120上、絕緣層140設置於第一矽基板110上、第二矽基板150設置於絕緣層140上、以及磊晶多層E設置於第二矽基板150上。值得強調的是，相較於僅包含第一矽基板110、絕緣層140、第二矽基板150以及磊晶多層E的態樣，其中矽的導熱係數僅為約149瓦/公尺·度(W/m．K)以及絕緣層140(例如二氧化矽時)的導熱係數僅為約1.4瓦/公尺．度，複合基板100中還包含導熱係數較高的碳化矽層120(約370瓦/公尺．度)以及石墨烯層130(約5300瓦/公尺．度)，特別是高導熱係數的石墨烯層130的存在，可以大大地提升複合基板100的散熱效率，避免複合基板100中承載作為高頻元件的磊晶多層E時，運作中高頻元件的積熱累積而限制作用效率的情形。

第2A圖至第2F圖示例性地描述本揭示內容的另一些實施方式中製造複合基板200的各製程階段的示意圖。

首先，請見第2A圖，提供第一矽基板210。第一矽基板210的材料、厚度T3、晶格定向可以與第1A圖所述之第一矽基板110相同或相似，於此不另贅述。

接著，請見第2B圖，執行滲碳爐(Carburization)製程，形成碳化矽層220於第一矽基板210的第一表面210A上。

在一些實施方式中，在包含C₃H₈的氣體環境中，執行滲碳爐製程，形成碳化矽層220於第一矽基板210的第一表面210A上。在一些實施方式中，以110毫升/分鐘至120毫升/分鐘的氣體流量通入丙烷，執行滲碳爐製程，壓力範圍為1.5托至100托(例如1.5托、5托、10托、20托、30托、40托、50托、60托、70托、80托、90托、100托、或前述區間中的任意數值)，溫度範圍為900℃ 至950℃(例如900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、或前述區間中的任意數值)，時間維持30分鐘至60分鐘(例如30分鐘、45分鐘、60分鐘、或前述區間中的任意數值)，使碳擴散至第一矽基板210表面，再以30℃至55℃的溫度處理，以定型碳化矽結構，獲得碳化矽層220。在一些實施方式中，碳化矽層220的厚度為5微米至25微米(例如5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、或前述區間中的任意數值)。在一些實施方式中，碳化矽層220中所生長的碳化矽結構可以包含3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等晶體結構。值得注意的是，經由滲碳爐製程，運用碳擴散的原理所形成的碳化矽層220，碳可以較為均勻並且連續地分布於矽之間，有助於在後續製程中，形成更為連續性延伸的石墨烯層，並具有較高的導熱係數。

接著，請見第2C圖，使用含氮氣體，對碳化矽層220執行電漿輔助選擇性反應(Plasma-assisted Selective Reaction；PSR)，分別形成氮化矽層230於碳化矽層220上以及石墨烯層240於氮化矽層230上。

對碳化矽層220執行電漿輔助選擇性反應可以包含兩步驟。第一步驟，使用氮氣，對碳化矽層220執行電漿佈植(plasma implantation)反應，利用氮原子打斷碳化矽層220中的複數碳矽鍵結。在一些實施方式中，可以在頻率為10百萬赫茲至15百萬赫茲(例如10百萬赫茲、12百萬赫茲、13.56百萬赫茲、14百萬赫茲、15百萬赫茲、或前述區間中的任意數值)，功率為100瓦至300瓦(例如100瓦、200瓦、300瓦、或前述區間中的任意數值)，以及壓力為1/100托至1/10托(例如1/100托、1/50托、1/10托、或前述區間中的任意數值)的條件下，使用氮氣，對於碳化矽層220執行電漿佈植，持續20分鐘至60分鐘。第二步驟，在含有氮氣以及氫氣的氣體環境中，對碳化矽層220執行退火製程，形成氮化矽層230於碳化矽層220上以及石墨烯層240於氮化矽層230上。在一些實施方式中，可以在含有氮氣以及氫氣的氣體條件中，並以溫度為1000°C至1300°C(例如1000°C、1050°C、1100°C、1150°C、1200°C、1250°C、1300°C、或前述區間中的任意數值)，對碳化矽層220執行10分鐘至60分鐘的退火製程。在退火製程中，氮原子於高溫下(例如1150°C)時，會與矽形成氮化矽層230(Si ₃N ₄的結構)，並且碳原子在氮化矽層230上形成石墨烯層240。此外，氫氣可與氧氣反應，以維持反應腔室的潔淨，避免氧氣氧化碳化矽層220或第一矽基板210等元件。在一些實施方式中，氮化矽層230的厚度為1至2奈米，石墨烯層240的厚度為3奈米至20奈米(例如3奈米、5奈米、10奈米、15奈米、20奈米、或前述區間中的任意數值)。

接著，請見第2D圖至第2F圖，減薄第一矽基板210(第2D圖，即，使得第2D圖的厚度T4小於第2C圖的厚度T3)、形成絕緣層250於第一矽基板210的第二表面210B上(第2E圖)、以及鍵合絕緣層250與第二矽基板260(其中磊晶多層E設置於第二矽基板260上，並且磊晶多層E包含氮化鎵)(第2F圖)，獲得複合基板200。

第2D圖至第2F圖的具體製程以及材料，可以基本上與第1D圖至第1G圖的步驟以及材料相同或類似(例如第2D圖可對應於第1D圖，第2E圖可對應於第1E圖，第2F圖可對應於第1F圖以及第1G圖)，於此不另贅述。

請見第2F圖，複合基板200包含石墨烯層240、氮化矽層230設置於石墨烯層240上、碳化矽層220設置於氮化矽層230上、第一矽基板210設置於碳化矽層220上、絕緣層250設置於第一矽基板210上、第二矽基板260設置於絕緣層250上、以及磊晶多層E設置於第二矽基板260上。值得強調的是，複合基板200中包含導熱係數較高的碳化矽層220(約370瓦/公尺·度)、石墨烯層240(約5300瓦/公尺·度)，特別是高導熱係數的石墨烯層130的存在，可以大大地提升複合基板200的散熱效率，避免複合基板200中包含作為高頻元件的磊晶多層E時，運作中積熱累積而限制作用效率的情形。

值得注意的是，相較於第1G圖的複合基板100，是先經由化學氣相沉積製程形成碳化矽層120，再昇華碳化矽層120中的矽，從而形成石墨烯層130，第2F圖的複合基板200則是利用滲碳爐製程，經由碳擴散成長出碳化矽層220，再經由使用含氮氣體的電漿輔助選擇性反應，利用氮原子打斷碳矽鍵結，並與矽鍵結，成長出氮化矽層230，而碳原子則形成石墨烯層240。本領域技術人員可以依實際的成品規格或是製程需求，選用合適的方法，本揭示內容的製造方法並不以此為限。

綜上所述，本揭示內容的一些實施方式提供的複合基板及其製造方法，在矽基板上生成高導熱係數的石墨烯層，利用石墨烯的高導熱係數，提升複合基板的散熱效率，改善將高頻元件應用於複合基板上，因運作時的積熱問題所衍伸的表現效率降低的情形，並提升複合基板應用上的彈性。

儘管本揭示內容已根據某些實施方式具體描述細節，其他實施方式也是可行的。因此，所附請求項的精神和範圍不應限於本文所記載的實施方式。

100、200:複合基板 110、210:第一矽基板 110A、150A、210A:第一表面 110B、150B、210B:第二表面 120、220:碳化矽層 130、240:石墨烯層 140、250:絕緣層 150、260:第二矽基板 230:氮化矽層 E:磊晶多層 T1、T2、T3、T4:厚度

通過閱讀以下參考附圖對實施方式的詳細描述，可以更完整地理解本揭示內容。第1A圖至第1G圖示例性地描述本揭示內容的一些實施方式中製造複合基板的各製程階段的示意圖。第2A圖至第2F圖示例性地描述本揭示內容的另一些實施方式中製造複合基板的各製程階段的示意圖。

100:複合基板

110:第一矽基板

110A、150A:第一表面

110B、150B:第二表面

120:碳化矽層

130:石墨烯層

140:絕緣層

150:第二矽基板

E:磊晶多層

Claims

一種複合基板，包含：一石墨烯層；一碳化矽層，設置於該石墨烯層上；一第一矽基板，設置於該碳化矽層上；一絕緣層，設置於該第一矽基板上；以及一第二矽基板，設置於該絕緣層上。
如請求項1所述的複合基板，其中該石墨烯層為一多層石墨烯結構。
如請求項1所述的複合基板，更包含一氮化矽層設置於該石墨烯層與該碳化矽層之間。
如請求項1所述的複合基板，更包含一磊晶多層，設置於該第二矽基板上，包含有氮化鎵。
一種製造複合基板的方法，包含：形成一碳化矽層於一第一矽基板的一第一表面上；形成一石墨烯層於該碳化矽層上；形成一絕緣層於該第一矽基板中相對於該第一表面的一第二表面下；以及鍵合該絕緣層與一第二矽基板，以獲得一複合基板。
如請求項5所述的方法，其中在形成該石墨烯層於該碳化矽層上的步驟之後，更包含步驟：減薄該第一矽基板。
如請求項5所述的方法，其中形成該碳化矽層於該第一矽基板的該第一表面上的步驟包含步驟：執行一化學氣相沉積製程，形成該碳化矽層；以及形成該石墨烯層於該碳化矽層上的步驟包含步驟：加熱該碳化矽層，使該碳化矽層表面的複數矽原子昇華，以形成該石墨烯層。
如請求項5所述的方法，其中，形成該碳化矽層於該第一矽基板的該第一表面上的步驟包含步驟：執行一滲碳爐製程，以形成該碳化矽層；以及形成該石墨烯層於該碳化矽層上的步驟包含步驟：使用一含氮氣體，對該碳化矽層執行一電漿輔助選擇性反應，分別形成一氮化矽層於該碳化矽層上以及該石墨烯層於該氮化矽層上。
如請求項8所述的方法，其中對該碳化矽層執行電漿輔助選擇性反應的步驟包含步驟：使用氮氣，對該碳化矽層執行一電漿佈植反應，以打斷該碳化矽層中的複數碳矽鍵結；以及在含有氮氣以及氫氣的氣體環境中，對該碳化矽層執行一退火製程，形成該氮化矽層於該碳化矽層上以及該石墨烯層於該氮化矽層上。
如請求項5所述的方法，其中在鍵合該絕緣層與該第二矽基板的步驟之前，包含步驟：形成包含氮化鎵的一磊晶多層於該第二矽基板的一第一表面上；並且鍵合該絕緣層與該第二矽基板的步驟包含步驟：將該絕緣層與該第二矽基板中相對於該第一表面的一第二表面彼此貼合；以及加熱該絕緣層與該第二矽基板，以鍵合該絕緣層與該第二矽基板。