制造陶瓷衬底的方法以及陶瓷衬底技术

本发明专利技术涉及一种用于制造半导体组件的陶瓷衬底的方法，其特征在于以下方法步骤：制造至少含有纤维素纤维以及要碳化的填料和／或ＳｉＣ的纸；将所制造的纸热解；和将所热解的纸渗硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造陶资衬底的方法以及陶乾衬底本专利技术涉及一种用于制造半导体组件的碳化物陶瓷衬底的方法。本 专利技术还涉及一种作为半导体组件的载体的陶瓷衬底。在如太阳能技术的半导体技术中公知的是，将电活性层施加到如石墨衬底的衬底上。对于太阳能电池，相应的载体具有通常最大10 x 10 cm 的尺寸，使得需要将相应的太阳能电池费事地连接至面板。从DE-A-IO 2004 043 985中公开了 一种碳化物陶瓷材料和一种用于 制造这种碳化物陶乾材料的方法。碳化物陶乾材料具有短碳纤维作为初 始材料。在此可将碳化物陶瓷材料用作硅晶片或镜头载体的载体结构。在文献DE.Z.: cfi/Ber.DKG 82 ( 2005 ) , Nr.5, D32中报导了，通 过热解和随后的氧化，将用由硅和铝金属粉组成的填料所装载的纸转换成SiC纤维陶资体。该体在此具有由SiC组成的内骨干和由氧化物陶瓷 组成的外层。WO-A-2005/049524也教导了相应的内容。从EP-A-1 129 578中可以获悉Si/SiC复合材料，该Si/SiC复合材料 具有如纸浆的纤维素纤维作为主要的组成部分。为了制造反应管(Reaktorrohr)或晶片舟(Wafer-Schiffchen),可以用树脂来浸渍厚度 为20pm的和长度为3mm的纤维素纤维，以便然后成型、热解和渗硅(silizieren)。本专利技术所基于的任务在于，提供一种陶瓷衬底以及一种用于制造半 导体组件的陶资衬底的方法，该陶资衬底被构造为大面积的，并具有微 小的重量。同时应通过该陶瓷衬底开启以下的可能性，方便构建要施加 到陶瓷衬底上的活性层，并因此导致成本降低。根据本方法，主要通过以下的方法步骤解决该任务-制造至少含有纤维素纤维以及要碳化的填料和/或SiC的纸， -热解所制造的纸，和 -将所热解的纸渗硅。根据本专利技术使用用如碳黑的碳化的填料所装载的纸，使得可以制造 大面积的陶乾衬底。达1 x lm或超出于此的尺寸毫无问题是可能的。同 时可以极其薄地构造陶瓷衬底，使得半导体组件具有微小的重量。除了 碳黑和/或至少另一种碳化的或可碳化的填料之外，可以含有SiC或Si+SiC。也存在单独用SiC或SiC+Si装载纸的可能性。要热解的纸也 可以附加地含有如酚醛树脂或纤维素的接合剂。与此无关地，填料的重 量分量应为以由纸的纤维素纤维和填料组成的纸千物质为基准的50重 量％至85重量％ ( Gew.-% )。渗硅本身应使用极纯硅来实现，其中，可以在超量或不足量下工作。 在此可以用通常的方法执行渗硅。但是尤其是为了渗硅，例如通过芯子 (Docht)、传输板或类似技术使所热解的纸与硅熔体(Siliziumschmelze ) 接触。在本专利技术的优选扩展方案中，按照所提及的方式在超量下使硅渗 硅，其中，在被渗硅的陶瓷衬底的至少一个平侧面上构成硅层，然后尤 其是以外延的方式例如通过CVD将半导体组件的活性层施加到该硅层 上。优选在应位于50毫巴(mbar)至0.05毫巴范围中的、尤其位于0.1 毫巴范围中的压力下，在反应室中对经热解的纸渗硅。在C与Si反应 成SiC之后，然后用惰性气体气氛使反应室通风，使得不从反应室中排 出过量的硅，而是可以在经渗硅的陶乾衬底上构成为Si层。在此应优选 如此控制该过程，4吏得Si层具有0.5Mm《d《50jum、尤其是10jum《 d《20pm的厚度d。随后应稍高于硅的熔点地熔化Si层，并然后再结 晶，以便发现半导体组件的要以外延发方式施加的活性层的要使用的晶 核层(Keimschicht)，因此尤其是发现所希望的掺杂的Si层。渗硅本身应在1350°C《T《20000C、尤其是在16500C《T < 17000C 范围中的温度T下来执行。陶瓷衬底形式的半导体组件载体的特征在于，陶瓷衬底是转换成 SiC且用可碳化的填料和/或SiC所装载的纸，其中，尤其是在陶瓷衬底 的至少一个平侧面上存在在制造陶瓷衬底时随同构成的再结晶的Si层。载体的基础因此是陶瓷的纸。SiC陶瓷衬底本身应具有D《2mm、优选D《0.8mm的厚度D。厚 度D 4尤选总计为0.5mm《D《lmm。施加在陶瓷衬底的至少一个侧面上的Si层具有0.5jum《d《50ju m、尤其是10Mm《d《20jum的厚度d。陶瓷衬底的面积F尤其是应为1600 cm2《F< 10000 cm2或更大。在纸本身中SiC的容积分量V优选为25容积％《V《85容积％,尤5其是60容积％《V《80容积％ ( Vol,% )。本专利技术的特征还在于，将用要反应成SiC的填料和/或用SiC充填的 含有纤维素的纸应用于制造作为半导体组件村底的碳化物陶瓷。在此尤 其是规定，填料的分量G为以纸的由纤维素纤维和填料所组成的干物质 (Trockesubstanz)为基准的50重量％《G《重量％。优选是碳黑或含有碳黑的填料，还可以或替代地以所需要的化学计 量比例含有SiC和Si。除了填料之外，还可以将如接合剂的其它添加剂增添到纸中。不仅从权利要求中、由所述权利要求可获得的特征(本身和/或组合 地)中、而且也/人实施例的以下说明以及附图中，得出本专利技术的其它细 节、优点和特征。实例1使用具有0.7mm厚度、约800 g/m2重量和1 m2面积的纸幅 (Papierbahn),其用由碳黑组成的填料装载。填料的重量分量约为以 纸的由纤维素纤维和填料所组成的干物质为基准的75%。于是在惰性气 氛中，在800GC和1400QC之间的温度下，将如此装载的纸碳化。然后 借助芯子利用硅熔体在165()GC和170()GC之间范围中的温度下，实现所 碳化的纸的渗硅。在反应室本身中，笼罩着在0.1毫巴范围中的压力。 在此用超量的硅来实现渗硅。在实现了硅与碳反应成SiC之后，用惰性 气体使反应室通风，以便避免排出过量的硅。由此在陶瓷衬底上形成了 Si层，其中，如此控制该过程，使得厚度处于10jum和20jum之间的 范围中。于是稍高于硅熔点的温度下重新熔化和再结晶固化的层。将极 纯硅使用于渗硅本身。产生薄壁的高稳定的结构。显微图显示出，衬底基本上由包围自由 硅的SiC所组成。可能以极小的规模含有未反应的C。可以采用陶瓷作为太阳能电池的衬底。在此，以例如CVD的通常 技术，将太阳能电池的电活性层以外延的方式施加到再结晶的Si层上。 再结晶的Si层具有晶核层的功能。实例2使用具有d为0.7mm的厚度d、约900 g/m2重量和1 m2面积的纸 幅，其用由碳黑(RuB)和SiC组成的填料装载。填料的重量分量约为 以纸的由纤维素纤维和填料所组成的干物质(Trockensubstanz)为基准6的75%。于是在惰性气氛中，在800GC和1400GC之间的温度下对如此 装载的纸碳化。于是借助芯子利用硅熔体在165(^C和170()GC之间的范 围中的温度下，实现所碳化的纸的渗硅。在反应室本身中，笼罩着在O.l 毫巴范围中的压力。在此用超量的硅来实现渗硅。在实现了硅与碳反应 成SiC之后，用惰性气体使反应室通风，以便避免排出过量的硅。由此 在陶瓷衬底上形成Si层，其中，如此控制该过程，使得厚度处于10jum 和20jum之间的范围中。于是在稍高于硅熔点的温度下，重新熔化和再 结晶固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造半导体组件的陶瓷衬底的方法，其特征在于方法步骤：　－制造至少含有纤维素纤维以及要碳化的填料的和／或ＳｉＣ的纸，　－将所制造的纸热解，和　－将所热解的纸渗硅。

【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埃伯特，M亨里克，A劳尔，G诺迪特，T谢贝尔，R韦斯，
申请(专利权)人：申克碳化技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]