一种复合硅基板及其制备方法、一种芯片和一种电子器件与流程

本发明涉及显示领域，尤其是涉及一种复合硅基板及其制备方法、一种芯片和一种电子器件。

背景技术：

现有技术中在硅衬底上设计电路往往只能适合逻辑控制，而目前人们对于半导体基板的需求不仅希望其能够满足逻辑控制，还希望其能够适用于高频率且高输出运作的功率元件，如场效应晶体管(fet)等，因此需要寻找一种合适的半导体基板，能够同时适合快速逻辑运算和高速通讯的特点。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种复合硅基板及其制备方法、一种芯片和一种显示器，能够同时满足快速逻辑运算和高速通讯的需求。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种复合硅基板，包括硅衬底，所述硅衬底的表面具有若干凹陷区，至少一个所述凹陷区内依次覆有绝缘缓冲层和第三代半导体材料层。本发明根据实际在第三代半导体材料层上设计的电路来调整复合硅基板的凹陷区的位置，从而适应不同的电路设计需求。

本发明中的绝缘缓冲层的作用是间隔硅和第三代半导体材料层，其次是在制备过程中起到保护硅的作用。

优选地，所述绝缘缓冲层的材料为氮化硅、sion(siliconoxynitride)、al2o3中的至少一种。

在一些具体实施例中，优选所述硅衬底为soi绝缘硅片。

进一步地，所述soi晶片中的绝缘衬底为蓝宝石(al2o3)、氮化铝(aln)中的至少一种。氮化铝的禁带宽度＞6ev，属于半导体材料但接近于绝缘材料，在本申请中可以作为绝缘衬底材料使用。

优选地，所述第三代半导体材料层的材料为氮化镓、碳化硅、氧化锌、金刚石、氮化铝中的至少一种。

本发明还提供一种上述的复合硅基板的制备方法，包括以下步骤：

(1)取硅衬底，在所述硅衬底的表面刻蚀出凹陷区；

(2)在所述凹陷区内制备氮化硅缓冲层；

(3)在所述凹陷区的氮化硅缓冲层上制备第三代半导体材料层。

优选地，步骤(1)中采用黄光制程、激光刻蚀、干法刻蚀、湿法刻蚀中的任一种工艺刻蚀出凹陷区。

优选地，步骤(2)中采用化学气相沉积法、等离子体增强化学的气相沉积法、蒸镀工艺、溅镀工艺中的任一种工艺制备氮化硅缓冲层；

优选地，步骤(3)中采用金属有机化合物化学气相沉淀法制备第三代半导体材料层。

本发明还提供一种芯片，包括上述的复合硅基板或上述复合硅基板的制备方法制得的复合硅基板。通过在上述的复合硅基板上的不同半导体材料区域上设计不同的电路，经封装后形成满足不同电路需求的芯片。

本发明还提供一种电子器件，包括上述的芯片。

进一步地，所述电子器件为led显示器、lcos显示器、高电子迁移率晶体管(hemt)中任一种。

本发明的有益效果是：

相较于传统的硅与氮化镓层依次叠加的结构，本发明的复合硅基板能够在同一个平面上同时具有硅和第三代半导体材料层两种半导体区，分别在两种半导体区域内设计电路能够同时具备高速通讯及快速逻辑运算的特点。本发明的复合硅基板及基于该复合硅基板形成的芯片在led、lcos、hemt等领域具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1中的复合硅基板的结构示意图；

图2为实施例1中的复合硅基板的制备流程图；

图3为实施例2中复合硅基板的制备流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例选用绝缘衬底为蓝宝石的soi晶片(silicon-on-insulator)为硅衬底，并以此为例进行具体描述复合硅基板的结构及其制备方法。

参见图1，本实施例提供一种复合硅基板，包括soi晶片11，所述soi晶片11包括绝缘衬底111和硅层112，本实施例中绝缘衬底111材料为蓝宝石，所述硅层112的表面具备若干凹陷区，所述凹陷区内依次覆有绝缘缓冲层13和第三代半导体材料层14，本实施例中绝缘缓冲层13的材料为氮化硅，第三代半导体材料层14的材料为氮化镓(gan)。

参见图2，本实施例还提供了一种上述复合硅基板的制备方法，包括以下步骤：

(1)取现有的soi晶片11，所述soi晶片11包括绝缘衬底111和硅层112。采用黄光制程在硅层112上刻蚀出凹陷区12，具体步骤为：在所述硅层112上涂覆一层光阻，本实施例中光阻为正性光阻，经过曝光和显影步骤得到具有预设图案的保护层15，所述保护层15能够保护保护层15覆盖下的硅层112不被刻蚀，随后利用rie干法刻蚀机刻蚀出凹陷区12，最后进行刻蚀除去保护层15。

(2)利用化学气相沉积工艺(cvd)工艺在步骤(1)制备的材料上制备一层绝缘缓冲层材料层130，本实施例中绝缘缓冲层材料层的材料为氮化硅，然后在所述绝缘缓冲层材料层130上涂覆一层光阻160，本实施例中光阻160为正光阻，烤硬后经干法刻蚀光阻至裸露出氮化硅，从而形成了保护层16，所述保护层16保护保护层16覆盖下的氮化硅不会被刻蚀，后继续干法刻蚀氮化硅至裸露出硅层112，从而在凹陷区内形成了保护层16以及保护层16下覆盖的绝缘缓冲层13，最后进行刻蚀除去保护层16.

(3)利用金属有机化合物化学气相沉淀法(mocvd)在上述绝缘缓冲层13上制备第三代半导体材料层14，本实施例中绝缘缓冲层13的材料为氮化硅，第三代半导体材料层14的材料选用氮化镓(gan)。

在本实施例中得到的复合硅基板上设计电路，后经封装后制备得到芯片，能够应用于led、lcos等领域，并且由于本发明的复合硅基板同时存在硅和第三代半导体材料层两种半导体区域，因而能够满足高速通讯和快速逻辑运算的需求，在led显示器、lcos显示器和高电子迁移率晶体管中具有广阔的应用前景。

实施例2

本实施例提供一种复合硅基板，包括soi晶片，所述soi晶片包括绝缘衬底和硅层，本实施例中绝缘衬底材料为aln，所述硅层的表面具备凹陷区，所述凹陷区依次覆有氮化硅缓冲层和第三代半导体材料层，本实施例中第三代半导体材料层的材料为氮化铝。

参见图3，本实施例还提供了一种上述复合硅基板的制备方法，包括以下步骤：

(1)取现有的soi晶片21，所述soi晶片21包括绝缘衬底211和硅层212,本实施例中绝缘衬底211材料为aln。在所述soi晶片21上方放置激光掩模板25，所述激光掩模板25包括不透光部分251和透光部分252，采用激光刻蚀在硅层212上刻蚀出具有预设图案的凹陷区22。

(2)利用等离子体增强化学的气相沉积工艺(pecvd)工艺在步骤(1)制备的材料上制备一层绝缘缓冲层材料层230，本实施例中绝缘缓冲层材料层230的材料为sion(siliconoxynitride)，然后在所述绝缘缓冲层材料层230上涂覆一层光阻260，本实施例中光阻260为正光阻，烤硬后经干法刻蚀光阻至裸露出氮化硅，从而形成了保护层26，所述保护层26保护保护层26覆盖下的氮化硅不会被刻蚀，后继续干法刻蚀氮化硅至裸露出硅层212，从而在凹陷区内形成了保护层26以及保护层26下覆盖的绝缘缓冲层23，最后进行刻蚀除去保护层26.

(3)利用金属有机化合物化学气相沉淀法(mocvd)在上述绝缘缓冲层23上制备第三代半导体材料层24，本实施例中绝缘缓冲层23的材料为sion，第三代半导体材料层24的材料选用氮化铝。