本发明专利技术涉及生产半导体结构的方法，所述方法包括：在第一硅衬底上提供通过在硅中注入碳而产生的包含单晶３Ｃ－ＳｉＣ层的３Ｃ－ＳｉＣ半导体层结构；和将适用于生产光电子元件的氮化物化合物半导体外延层施加到所述３Ｃ－ＳｉＣ半导体层结构上，其特征在于，将氮化物层结合到第二衬底的表面上并且机械或化学去除３Ｃ－ＳｉＣ半导体层结构的含硅和ＳｉＣ的层，从而将所述氮化物化合物半导体外延层转移到第二衬底上，所述第二衬底是具有大于或等于８０％的高反射率的金属合金或基本上透明的衬底。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种，特别是生产用于光电子学的半导体结构 的方法。由于缺少大面积的单晶衬底，现今往往在合适的异质衬底例如单晶蓝宝石或碳 化硅上异质外延生产由具有宽带隙的半导体材料(或宽带隙半导体)例如GaN、AlGaN或 InGaN制成的高功率或光电子元件。然而，这样的异质衬底可能具有对在其上生产的元件的功能不利的性质。这些问 题中一些从 C. A. Tran 等人的 Journal of Crystal Growth 298 (2007) 722. 722 中得知。蓝 宝石与其它的材料相比具有相对低的导热性，其影响是只能很差地消除在其上生产的高功 率或光电子元件的热损失，这对该元件的功能产生不利的影响。此外，已知的是最初在蓝宝 石上形成但后来转移到金属合金衬底上的LED结构在效率方面具有更有利的性质。由于它的高热导率，使用碳化硅(SiC)作为衬底解决了热损失的问题。然而，对于 形成SiC的有效成本和在相当大的衬底上而言仅仅少数方法是有效的。可获得的大块SiC 衬底的直径最多只有100mm。US 6328796公开了一种可供选择的方法，其中3C_SiC层是通过以下步骤产生的 碳化作为施主晶片的硅晶片表面，随后将该硅施主晶片的SiC层结合到由多晶SiC制成的 载体片上，然后去除硅施主晶片的剩余部分以暴露SiC层。使用多晶的SiC作为衬底的好 处是，与硅相比，GaN和SiC的热膨胀系数彼此较相似。这对进一步热处理步骤可能是有利 的。WO 03/034484公开了另一个方法，其中通过离子束合成法(IBS)可以在硅衬底上 产生3C多晶形的单晶硅碳层(在硅上的IBS 3C-SiC)。在这个方法中，通过将碳离子注入 到硅衬底中，热处理和除去被离子注入所损伤的部分硅衬底而产生SiC层。用这种方式暴露的SiC层的表面可以通过化学机械抛光而被抛光至小于0.5nm的 粗糙度，参照EP 1 727 190 Al，使得随后可以外延生长GaN。WO 98/14986公开了一种方法，通过该方法可以通过将两个材料层的界面暴露于 电磁辐射下来将这两个材料层分离。所述分离是基于这两个材料层中接近于界面的一层的 热分解。在实践中，可以使用这个方法在蓝宝石上生产由GaN或InGaN制成的光电子元件， 以及随后通过热分解接近于蓝宝石与GaN或InGaN之间的界面的GaN或InGaN来分离蓝宝石层。这个激光剥离方法的缺点是对在电磁辐射的作用下或在热作用下分解的材料系 统的限制。此外这个技术上复杂的方法要求使用强激光，其波长具有超过使用的宽带隙半 导体的带隙的能量。基于上述问题，本专利技术的目的是提供用于光电子学的高质量外延层，其避免了现 有技术中已知方法的缺点。本专利技术的目的是通过而实现，所述方法包括在第一硅衬底 上提供通过在硅中注入碳而产生的含有单晶3C-SiC层的3C-SiC半导体层结构；和在所述 3C_SiC半导体层结构上施加适合于生成光电子元件的氮化物化合物半导体的外延层，其特征在于通过将氮化物层结合到第二衬底表面上以及机械或化学去除3C-SiC半导体层结构 的含硅和SiC的层而将所述氮化物化合物半导体的外延层转移到第二衬底上，所述第二衬 底是具有大于或等于80%的高反射率的金属合金或基本透明的衬底。本专利技术人已经发现在SiC结构外延生长例如GaN的情况下硅或多晶SiC衬底还具 有不利的性质，因为即使在GaN层中生产发光二极管(LED)的这种情况下，一部分发射辐射 被衬底所吸收，因此降低了效率。在用于产生碳化硅层的各种有效的方法之中，使用离子束合成法，因为在3C_SiC 上产生的外延层具有特别好的性质并且生产是比较有利的。例如，IBS SiC不具有任何微 管，所述微管被认为在光电子学中是特别关键的，特别是由于它们导致LED的彻底失效。而 且在这种情况下使用的衬底，例如硅晶片，可获得的直径为大于100毫米，并且最多300毫 米。正在研制直径为450mm的硅晶片。与通过其它的方法产生的结构相比较以及与其它多晶形如4H和6H的SiC相比 较，IBS 3C-SiC还有的好处是仅仅通过CMP抛光就可以使其足够平滑，从而为随后的外延 生长步骤作好准备。因此，优选通过以下步骤生产3C_SiC衬底将碳离子注入到硅衬底内，热处理所 述硅衬底使得在硅晶片的特定的深度处形成埋入的3C-SiC单晶层，随后除去硅衬底的上 层直到3C-SiC层暴露，然后化学机械抛光该暴露的3C-SiC层的表面。术语硅晶片包括所有含有硅的并且适于通过注入碳而形成埋入的碳化硅层的晶 片。众所周知，具有(100)、(110)或者(111)晶体取向的并且由FZ(浮区法)或CZ(提 拉法)生长的晶体产生的硅晶片是适合的晶片。使用的硅晶片的直径优选为50mm、100mm、150mm、200mm、300mm 或 450mm。优选以与硅晶片表面法线成0-20°的角度进行在硅晶片中注入碳离子，随后优选 在1050-1400°C的温度下进行热处理2-20个小时，从而在硅晶片中形成埋入的单晶3C-SiC 层以及在这个碳化硅层之上和之下形成非晶性过渡区。所述过渡区包含各种多晶形的SiC 沉淀物、无定形的多晶SiC和硅。此外上层过渡区包括多个注入诱发的缺陷。只进行单次注入步骤。特别是，与WO 03/034484相比，没有提供例如氦离子的第 二次离子注入以形成损伤层。碳离子的注入优选以浅的角度进行以便抑制晶格沟道效应。因此尤其优选的是以 与硅晶片的表面法线成1-10°的角度注入该离子。随后优选通过合适的化学蚀刻步骤、通过气相蚀刻或反应性离子蚀刻、通过热氧 化和随后的蚀刻、或者通过机械去除或化学机械去除方法如研磨、磨光或抛光来将上层硅 层和位于单晶3C-SiC层之上的非晶形过渡区去除。从而埋入的单晶3C_SiC层被暴露。然后优选用含有胶体硅酸盐(二氧化硅)的浆液对3C_SiC层进行化学机械抛光。 在CMP抛光之前不对暴露的3C-SiC层进行预处理。特别是不提供与CMP抛光相结合的机 械预抛光和热氧化，这也不是优选的。抛光时间优选小于30min。尤其优选抛光时间小于15min。更尤其优选抛光时间小于5min。优选用lO-lOOmirT1的抛光板转速进行CMP抛光。优选用大于或等于0. 05巴且小于或等于1. 0巴，尤其优选为0. 05-0. 4巴，更尤其 优选为0. 05-0. 2巴的抛光压力进行CMP抛光。可以调整使用的浆液的pH，例如，通过在浆液中加入氢氧化钠(NaOH)来调整，并 且浆液的PH优选是8-11。优选在20_60°C的抛光温度下，尤其优选在20_40°C的抛光温度下和更尤其优选 在室温下进行CMP抛光。暴露的碳化硅表面优选通过CMP抛光而被平滑到粗糙度小于或等于0. 5nm RMS。可以达到低至0. Inm RMS的低粗糙度值。随后在3C_SiC层的表面上沉积氮化物化合物半导体的外延层。所述外延层优选由氮化物化合物半导体或包括一个或多个氮化物化合物半导体 的层结构组成，所述氮化物化合物半导体选自氮化铝、氮化镓、氮化铟、氮化铝镓和氮化镓 铟。同样使用氧化锌是优选的。但是，这种材料相对昂贵。这优选产生的层结构包括含有氮化物化合物半导体的外延层、单晶3C_SiC层、非 晶形过渡区和硅晶片的剩余硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产半导体结构的方法，所述方法包括：在第一硅衬底上提供通过在硅中注入碳而产生的包含单晶３Ｃ－ＳｉＣ层的３Ｃ－ＳｉＣ半导体层结构；和将适用于生产光电子元件的氮化物化合物半导体外延层施加到所述３Ｃ－ＳｉＣ半导体层结构上，其特征在于，将氮化物层结合到第二衬底的表面上并且机械或化学去除所述３Ｃ－ＳｉＣ半导体层结构的含硅和ＳｉＣ的层，从而将所述氮化物化合物半导体外延层转移到第二衬底上，所述第二衬底是具有大于或等于８０％的高反射率的金属合金或基本上透明的衬底。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M黑贝伦，B墨菲，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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