用于半导体芯片的复合衬底制造技术

提出了一种用于半导体芯片（６）的复合衬底（１）。复合衬底（１）包括：包含半导体材料的第一盖层（２）、第二盖层（４）和设置在第一盖层（２）和第二盖层（４）之间的芯层（３），其中芯层（３）具有比盖层（２，４）大的热膨胀系数。此外，提出了一种带有这种复合衬底（１）的光电子半导体芯片（６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体芯片的复合衬底提出了一种复合衬底，其适于作为生长衬底或者支承体衬底，用于施加半导体芯片的半导体层序列。本专利申请要求德国专利申请102008057348. 5和102009007625. 5的优先权，其公开内容通过引用结合于此。例如硅衬底可以作为生长衬底用于基于氮化镓的半导体层序列的生长。在此，硅 (在室温下为2. 6*10_6/K)和GaN(在室温下为4. 2*10_6/K)的不同的热膨胀系数会在生长期间和之后引起半导体层序列和生长衬底的弯曲。其后果为半导体层序列的不均勻的晶体质量和在半导体层序列中形成裂缝的危险提高。相同的问题会在将半导体层序列转接合 (Umbonden)到由硅构成的替代衬底上时出现。用于避免这些问题的措施涉及使用缓冲结构，缓冲结构在生长温度的情况下能够实现半导体层序列的压缩性张紧的生长，使得可以在冷却至室温时通过不同的热膨胀系数而补偿压缩性的张紧并且仅仅构建半导体层序列的小的拉伸性张紧。缓冲结构例如可以由 AIN/AWaN/GaN的层序列形成。然而，带有这种缓冲结构的半导体层序列的缺点尤其是在制成的半导体芯片中的减小的垂直导电能力和横向导电能力。因此，一个要解决的任务在于提出一种复合衬底，其能够实现具有改进的电学特性的半导体芯片。该任务通过根据权利要求1所述或者根据权利要求2所述的复合衬底来解决。此外，一个要解决的任务在于，提出一种具有改进的电学特性的光电子半导体芯片。该任务通过根据权利要求13所述或者根据权利要求14所述的光电子半导体芯片来解决。复合衬底以及光电子半导体芯片的有利的扩展方案和解决方案在相应的从属权利要求中予以说明。根据一个优选实施形式，复合衬底包括包含半导体材料的第一盖层、第二盖层和设置在第一盖层和第二盖层之间的芯层，其中芯层具有比盖层更大的热膨胀系数。复合衬底的层有利地材料配合和形状配合地彼此连接。本专利技术基于如下基本构思在具有带有与盖层不同的热膨胀系数的芯层的复合衬底的情况下，可以在总和上实现如下热膨胀系数，该热膨胀系数比由第一盖层的材料构成的衬底更好地与半导体层序列的热膨胀系数匹配。如果半导体层序列具有比传统使用的生长衬底或支承体衬底更大的热膨胀系数， 则有利的是为衬底设置有如下芯层，该芯层具有比传统的生长衬底或支承体衬底更大的热膨胀系数，以便于是实现如下复合衬底，该复合衬底比传统的生长衬底或支承体衬底更好地与半导体层序列的热膨胀系数匹配。然而也可能的是，半导体层序列具有比传统使用的生长衬底或支承体衬底更小的热膨胀系数。在该情况下，生长衬底或支承体衬底有利地设置有如下芯层，该芯层具有比传统的生长衬底或支承体衬底更小的热膨胀系数，以便于是同样实现如下复合衬底，该复合衬底比传统的生长衬底或支承体衬底更好地与半导体层序列的热膨胀系数匹配。根据复合衬底的一个优选扩展方案，盖层和芯层通过共晶连接来保持在一起。有利地，共晶连接保证了复合衬底的稳定的温度特性，使得既不用在半导体层序列的生长和转接合时又不用在冷却至室温时担心复合衬底损坏。尤其是，共晶连接具有比在半导体层序列的生长和转接合时出现的温度更高的共晶温度。优选地，共晶连接具有大于1100°C的共晶温度。这尤其在半导体层序列生长时占优势的生长温度方面是有利的，该生长温度可以为直至1200°c。在复合衬底的一个优选改进方案中，包含半导体材料的第一盖层是用于生长半导体芯片的半导体层序列的生长层。由此，可以通过第一盖层确定在半导体层序列中所需的长距有序O^rnordrumg)。有利地，通过选择适于生长半导体层序列的第一盖层并非自动确定膨胀特性。更确切地说，可以通过恰当地选择芯层来改进复合衬底的膨胀特性。适于第一盖层的材料尤其是硅。在这种盖层上可以有利地生长有基于GaN的半导体层序列。由于硅的电学特性和热学特性，该材料也适于作为用于薄膜半导体芯片的替代衬底。芯层优选地包含金属或者金属化合物。通常，金属或者金属化合物具有比半导体材料更高的热膨胀系数。由此，可以在如下复合衬底中在总和上实现比第一盖层的热膨胀系数更大的热膨胀系数，该复合衬底具有包含金属或者金属化合物的芯层以及包含半导体材料的盖层。根据一个有利的变型方案，将来自过渡金属、尤其难熔金属的金属用于芯层。芯层尤其可以包含锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钌、铼、锇、铱、钛、铁、钴、钪、钇、铒、铥、镥、铽、 镝或者钬。这些材料一方面可以满足在共晶连接的高温度稳定性方面的要求。另一方面， 这些材料具有相对小的蒸汽压，使得可以避免半导体层序列的所不希望的掺杂。有利地，第二盖层具有与第一盖层对应的热膨胀系数。以该方式，可以阻止复合衬底的弯曲。因为如果仅仅使用具有不同的热膨胀系数的第一盖层和芯层，则这等同为双金属并且将导致复合衬底弯曲。第二盖层优选地包含半导体材料或者陶瓷材料。特别优选地，第二盖层包含硅、碳化硅或者氮化铝。根据一个优选的实施形式，复合衬底具有比盖层更大的热膨胀系数。这尤其在设计用于生长半导体层序列的第一盖层具有比半导体层序列更小的热膨胀系数时是特别有利的。于是，复合衬底在总体上与仅仅由第一盖层的材料形成的生长衬底相比在热学上更好地与半导体层序列匹配。根据一个可替选的实施形式，复合衬底具有比盖层更小的热膨胀系数。这尤其在设计用于生长半导体层序列的第一盖层具有比半导体层序列更大的热膨胀系数时是特别有利的。于是，复合衬底在总体上与仅仅由第一盖层的材料形成的生长衬底相比在热学上更好地与半导体层序列匹配。复合衬底并不确定到确定数目的盖层或芯层上。尤其是，在第二盖层之后在背离芯层的侧上可以设置有至少一个另外的芯层和至少一个另外的盖层。光电子半导体芯片的一个优选实施形式包括对应于上面提及的扩展方案的复合衬底以及半导体层序列，该半导体层序列设置在复合衬底的第一盖层上并且具有比第一盖层更大的热膨胀系数。因为复合衬底优选地包括如下芯层，该芯层的热膨胀系数比第一盖层的热膨胀系数更大，所以复合衬底在总和上具有比第一盖层更大的热膨胀系数并且由此当半导体层序列具有比第一盖层更大的热膨胀系数时，复合衬底与仅仅由第一盖层的材料形成的衬底相比在热学上更好地与半导体层序列匹配。然而，如果半导体层序列具有比第一盖层更小的热膨胀系数，则有利地使用如下复合衬底，该复合衬底具有比第一盖层更小的热膨胀系数。尤其是，这种光电子半导体芯片包括对应于上面提及的扩展方案的复合衬底以及半导体层序列，该半导体层序列设置在复合衬底的第一盖层上并且具有比第一盖层更小的热膨胀系数。根据半导体芯片的一个优选扩展方案，半导体层序列和复合衬底的热膨胀系数的差别比半导体层序列和第一盖层的热膨胀系数的差别大很少。半导体层序列可以在复合衬底的第一盖层上生长。可替选地，半导体层序列可以在与复合衬底不同的生长衬底上生长。所使用的生长衬底优选地远离半导体层序列或者至少强烈薄化。可替选地，半导体层序列设置在复合衬底上。以该方式制造的半导体芯片称为薄膜半导体芯片。薄膜半导体芯片很近似于朗伯特表面辐射器并且因此特别良好地适于应用在大灯中。半导体芯片的半导体层序列优选地包含基于氮化物的半导体材料。这意味着， 半导体层序列或者其中至少一个层尤其包括AlnG^Jni_n_mN，其中0 < η < 1、0 < m &l本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于半导体芯片（６）的复合衬底（１），其具有：－第一盖层（２），该第一盖层包含半导体材料，－第二盖层（４），以及－芯层（３），该芯层设置在第一盖层（２）和第二盖层（４）之间，其中芯层（３）具有比盖层（２，４）更大的热膨胀系数。

【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：于尔根·莫斯布格尔，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：DE