复合基板及其制造方法与流程

1.本发明主要关于一种复合基板及其制造方法，但并非以此为限。


背景技术：

2.功率元件(power device)乃是电能传输与转换的重要零组件；其应用领域非常广泛，由小功率的消费型电子产品，乃至大功率的交通运输、绿色能源、工业马达等皆然。现今功率元件除了大多以矽晶为基板进行制造之外，宽能隙的化合物半导体在功率元件的应用亦备受关注，例如：碳化矽、氧化镓以及氮化镓等材料。
3.然而，考量基板在材料使用上的物性、化性抑或是生产成本等因素，在实务上有时偏向采取多种材料复合而成的复合式基板结构，借以令产品在各面向取得更优异的竞争力。


技术实现要素：

4.发明内容旨在提供本发明的简化摘要，以令阅读者对本发明具备基本的理解。此发明内容并非本发明的完整概述，且其用意并非指出本发明实施例的重要或关键元件或界定本发明的范围。
5.承先前技术所提及的内容，本发明人发现，当复合式材料的不同层体间采相同材料时，可能导致凡德瓦力的键结下降；而当不同层体间采用不同材料时，则可能导致因膨胀系数不同而裂开等情形。
6.有鉴于此，本发明一方面提供一种复合基板，其包括一基板、一载板以及复数中间层。该载板对应该基板设置，而该复数中间层设置于该基板及该载板之间。
7.根据本发明的一实施例，该基板系多晶或单晶材料，且其成分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、矽、碳化矽、氮化镓、蓝宝石(氧化铝)、氮化镓、砷化镓或者氧化镓。
8.根据本发明的一实施例，该载板系多晶或单晶材料，且其成分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、矽、碳化矽、氮化镓、蓝宝石(氧化铝)、氮化镓、砷化镓或者氧化镓。
9.根据本发明的一实施例，该中间层系多晶或单晶，且其成分为氮化物、氧化物、氮氧化物或碳化物。
10.根据本发明的一实施例，该复数中间层系以一第一中间层及一第二中间层相互交叠设置，且该第一中间层与该第二中间层的成分不同或者成分相同而结晶不同。
11.本发明另一方面提供一种复合基板的制造方法，其包括下列步骤：首先，提供一基板以及一载板；将该载板对应该基板平行设置，并于该基板及该载板之间设置复数中间层；以及令该载板形成一薄膜。
12.根据本发明的一实施例，该基板及该载板的成分不同或者成分相同而结晶不同。
13.根据本发明的一实施例，该复数中间层系以一第一中间层及一第二中间层相互交叠设置，且该第一中间层与该第二中间层的成分不同或者成分相同而结晶不同。
14.根据本发明的一实施例，该薄膜的厚度为0.5纳米至1000微米。
15.本发明又另一方面提供一种复合基板的制造方法，其包括下列步骤：提供一基板以及一载板；在该基板上形成至少一中间层，并于该载板上依序形成一薄膜以及至少一该中间层；将该基板及该载板透过该中间层接合；以及移除、薄化或切割该载板。
16.根据本发明的一实施例，该基板与该载板的成分不同或者成分相同而结晶不同。
17.本发明所提供的优势在于：藉由在载板及基板间设置复数中间层，本发明所提供的复合基板不但得以确保层体间有良好的键结作用力，更得以调控层体间的热膨胀系数差异，进而避免基板容易断裂等缺陷。
附图说明
18.为让本发明的上述与其他目的、特征、优点与实施例能更浅显易懂，所附图式的说明如下：
19.图1系一复合基板的层体结构示意图；
20.图2至图4系依据本发明不同实施例所绘示的层体结构示意图。
21.附图标记：100,200a,200b,200c：复合基板；110,210：载板；120：中间层；130,230：基板；220a：第一中间层；220b：第二中间层；220c：第三中间层；220d：第四中间层。
22.根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依实际比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同图式间，以相同或相似的元件符号指称相似的元件及部件。
具体实施方式
23.为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述，但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。在本说明书及后附的申请专利范围中，除非上下文另外载明，否则“一”及“该”亦可解释为复数。此外，在本说明书及后附的申请专利范围中，除非另外载明，否则“设置于某物之上”可视为直接或间接以贴附或其他形式与某物的表面接触，该表面的界定应视说明书内容的前后/段落语意以及本说明所属领域的通常知识予以判断。
24.虽然用以界定本发明的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，“约”通常系指实际数值在一特定数值或一范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，“约”一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，是本发明所属领域中具有通常知识者的考量而定。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。
25.本发明提供一种复合基板，其包括一基板、一载板以及复数中间层。所述载板对应该基板设置，而该复数中间层设置于该基板与该载板之间。
26.本文所述的“基板”系多晶或单晶材料，且其成分为陶瓷或半导体材料；其中“陶瓷”系指金属与非金属的化合物，经人为高温处理的无机非金属固体材料，包括矽酸盐、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，较佳包含但不限于系选自由氮化铝、氧化铝、碳化矽及氮化矽所组成的群组。具体而言，该基板的成分系选自由氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳
化物陶瓷、矽、碳化矽、蓝宝石(氧化铝)、氮化镓、砷化镓以及氧化镓所组成的群组。
27.本文所述的“载板”系多晶或单晶材料，且其成分为陶瓷或半导体材料；其中“陶瓷”系指金属与非金属的化合物，经人为高温处理的无机非金属固体材料，包括矽酸盐、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，较佳包含但不限于系选自由氮化铝、氧化铝、碳化矽及氮化矽所组成的群组。具体而言，该载板的成分选自由氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、矽、碳化矽、蓝宝石(氧化铝)、氮化镓、砷化镓以及氧化镓所组成的群组。
28.该基板及该载板系以相同或不同材料所制成。根据本发明的一些实施例，该基板及该载板系以不同材料所制成，借以令本发明的复合基板具有良好的键结作用力。
29.本文所述的“中间层”系多晶或单晶材料，且其成分系氧化物、氮化物、碳化物或是氮氧化物；具体而言，该中间层的成分系选自由氧化铝、氧化矽、氧化镓、氧化钛、氮化铝、氮化矽、氮化镓、碳化矽、氮氧化铝、氮氧化矽以及氮氧化镓所组成的群组。
30.根据本发明的一些实施例，该复数中间层系以一第一中间层及一第二中间层相互交叠设置，且该第一中间层与该第二中间层的成分不同或者成分相同而结晶不同。
31.制造方法
32.本发明提供一种复合基板的制造方法，其包括下列步骤：提供一基板以及一载板；将该载板对应该基板平行设置，并于该基板及该载板之间设置复数中间层；以及令该载板形成一薄膜。根据本发明较佳的实施例，该基板以及该载板的成分不同。根据本发明较佳的实施例，该复数中间层系以一第一中间层及一第二中间层相互交叠设置，且该第一中间层与该第二中间层的成分不同或者成分相同而结晶不同。
33.根据不同的实施例，本发明亦提供另一种复合基板的制造方法，其包括下列步骤：提供一基板以及一载板；在该基板上形成至少一中间层，并于该载板上依序形成一薄膜以及至少一该中间层；将该基板及该载板透过该中间层接合；以及移除、薄化或切割该载板。依据使用者的需求，最后移除、薄化或切割该载板的步骤亦可替换为令该载板形成一薄膜。根据本发明较佳的实施例，该载板与该基板的成分不同。
34.详细而言，该基板及该载板的厚度系在100至1500微米的范围，例如：100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400或1500微米。该中间层的厚度约为10至200纳米之间，例如：10、50、100、150或200纳米。本文所述的“薄膜”系指厚度为0.5纳米至1000微米的膜体，其厚度例如但不限于：0.5纳米、100纳米、100微米或1000微米。
35.制程方面，本文所述的“设置”或“形成”等基板层体的制造过程系采用本案所属技术领域所适用的各式方法，其包括但不限于化学气相沉积法(chemical vapor deposition；cvd)、低压化学气相沉积法(low pressure cvd；lpcvd)、常压化学气相沉积法(atmospheric pressure cvd；apcvd)、超高真空化学气相沉积法(ultrahigh vacuum cvd；uhvcvd)、原子层沉积法(atomic layer deposition；ald)、分子层沉积法(molecular layer deposition；mld)、电浆化学气相沉积法(plasma enhanced cvd；pecvd)、金属有机化学气相沉积法(metal-organic cvd；mocvd)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy；mbe)、溅镀等或其组合。
36.具体实施例
37.以下内容配合本案图式系呈现本发明更为具体的实施范例或比较例，其目的仅系用以更清楚地示意本发明的内容，并非用以限定本发明的实施范围。
38.图1系呈现一复合基板100的层体结构示意图。请参阅图1，该复合基板100包括一载板110以及相对其设置的一基板130，该基板130及该载板110之间仅设有一中间层120。具体而言，该载板110的材料为碳化矽；该基板130的材料为氮化铝；而该中间层120的材料为氧化铝。
39.图2系依据本发明一实施例所呈现的复合基板200a的层体结构示意图。请参阅图2，该复合基板200a包括一载板210以及相对其设置的一基板230，该基板230以及该载板210之间设有复数中间层，分别系第一中间层220a及第二中间层220b。具体而言，该载板110的材料为碳化矽；该基板130的材料为氮化铝。该第一中间层220a及该第二中间层220b的材料分别为氧化矽或氧化铝，且两者可采用相同材料，亦可采用不同材料或者成分相同而结晶不同；在本实施例中该第一中间层220a的材料为氧化矽，而该第二中间层220b的材料为氧化铝。
40.图3系依据本发明一实施例所呈现的复合基板200b的层体结构示意图。请参阅图3，该复合基板200b包括一载板210以及相对其设置的一基板230，该基板230以及该载板210之间设有复数中间层，分别系第一中间层220a、第二中间层220b以及第三中间层220c。具体而言，该载板110的材料为碳化矽；该基板130的材料为氮化铝。该第一中间层220a、该第二中间层220b及该第三中间层220c的材料分别为氧化矽或氧化铝，且三者可采用相同材料或者成分相同而结晶不同，亦可皆采用不同材料，或者是以两种不同材料相互交叠而成；在本实施例中该第一中间层220a的材料为氧化矽，该第二中间层220b的材料为氧化铝，而该第三中间层220c的材料为氧化矽。
41.图4系依据本发明一实施例所呈现的复合基板200c的层体结构示意图。请参阅图4，该复合基板200c包括一载板210以及相对其设置的一基板230，该基板230以及该载板210之间设有复数中间层，分别系第一中间层220a、第二中间层220b、第三中间层220c以及第四中间层220d。具体而言，该载板110的材料为碳化矽；该基板130的材料为氮化铝。该第一中间层220a、该第二中间层220b、该第三中间层220c及该第四中间层220d的材料分别为氧化矽或氧化铝，且三者可采用相同材料，亦可皆采用不同材料，或者是以两种不同材料相互交叠而成；在本实施例中该第一中间层220a的材料为氧化矽，该第二中间层220b的材料为氧化铝，该第三中间层220c的材料为氧化矽，而该第四中间层220d的材料为氧化铝。
42.抗拉伸强度的测定
43.本发明于此测定上述复合基板100、200a、200b及200c的抗拉伸强度。具体而言，其测定流程为：将载板或基板焊接至少一拉伸线，并以一拉伸机器拉伸该拉伸线以获得拉伸强度。
44.根据所述测定的结果，复合基板100的样本具有约为5kgf/cm2的抗拉伸强度；复合基板200a的样本具有约为7kgf/cm2的抗拉伸强度；复合基板200b的样本具有约为8kgf/cm2的抗拉伸强度；复合基板200c的样本具有约为8.3kgf/cm2的抗拉伸强度。
45.根据本发明具体实施例的测定结果可以理解，藉由在载板及基板间设置复数中间层，尤其当载板与基板的材料不同，且所述的复数中间层亦以不同材料相互交叠而成时，本发明所提供的复合基板不但得以确保层体间有良好的键结作用力，更得以调控层体间的热膨胀系数差异，进而提升整体复合基板的抗拉伸强度并避免基板容易断裂等缺陷。
46.以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅惟本发明的较佳实施例而已，当
不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。
47.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
48.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种复合基板，其特征在于，包括：一基板；一载板，其对应该基板设置；以及复数中间层，其设置于该基板与该载板之间。2.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该基板系多晶或单晶材料，且其成分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、矽、碳化矽、蓝宝石、氮化镓、砷化镓或者氧化镓。3.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该载板系多晶或单晶材料，且其成分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、矽、碳化矽、蓝宝石、砷化镓、氮化镓或者氧化镓。4.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，该中间层系多晶或单晶，且其成分为氮化物、氧化物、氮氧化物或碳化物。5.根据权利要求4所述的复合基板，其特征在于，该复数中间层系以一第一中间层及一第二中间层相互交叠设置，且该第一中间层与该第二中间层的成分不同或者成分相同而结晶不同。6.一种复合基板的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：提供一基板以及一载板；将该载板对应该基板平行设置，并于该基板及该载板之间设置复数中间层；以及令该载板形成一薄膜。7.根据权利要求6所述的复合基板的制造方法，其特征在于，该基板及该载板的成分不同或者成分相同而结晶不同。8.根据权利要求6所述的复合基板的制造方法，其特征在于，该复数中间层系以一第一中间层及一第二中间层相互交叠设置，且该第一中间层与该第二中间层的成分不同或者成分相同而结晶不同。9.根据权利要求6所述的复合基板的制造方法，其特征在于，该薄膜的厚度为0.5纳米至1000微米。10.一种复合基板的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：提供一基板以及一载板；在该基板上形成至少一中间层，并于该载板上依序形成一薄膜以及至少一该中间层；将该基板及该载板透过该中间层接合；以及移除、薄化或切割该载板。11.根据权利要求10所述的复合基板的制造方法，其特征在于，该基板与该载板的成分不同或者成分相同而结晶不同。

技术总结
本发明公开了一种复合基板及其制造方法，本发明所提供的复合基板及其制造方法藉由在载板及基板间设置复数中间层，不但得以确保层体间有良好的键结作用力，更得以调控层体间的热膨胀系数差异，进而避免基板容易断裂等缺陷。陷。陷。


技术研发人员：曾彦凯 江柏萱 江瑞凤
受保护的技术使用者：鸿创应用科技有限公司
技术研发日：2022.03.09
技术公布日：2023/9/20