[發明專利]具有減小弓曲的半導體結構的工業制造方法

有效

• 申請號: 201780025943.1
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN109075029B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 萊奧尼達·米格利奧
• 申請（專利權）人: 皮爾格洛斯技術有限責任公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 秦晨

一種用于制造在電力電子學、光子學、光電子學、太陽能轉換等領域中應用的具有減小弓曲的半導體結構的方法，包括：?提供第一半導體材料的至少第一層的步驟，所述第一層包括沿著第一基準平面延伸的所述第一半導體材料的基板，以及相互間隔并且沿著垂直于所述第一基準平面的軸從所述基板抬高地延伸的所述第一半導體材料的多個第一部分，所述第一部分在相對于所述基板的遠端位置具有末端；?提供第二半導體材料的至少第二層的步驟，所述第二層包括所述第二半導體材料的第二部分，第二部分每個接合到多個所述第一部分的末端，所述第二部分相互間隔并且沿著平行于所述第一基準平面的第二基準平面而延伸。生產第一層的第一部分，具有取決于沿著所述第二基準平面測量的所述第二部分的維度的縱橫比。在其另一方面，本發明涉及用于在電力電子學、光子學、光電子學、太陽能轉換等領域中應用的半導體結構。

技術領域

本發明涉及用于在電力電子學、光子學、光電子學、太陽能轉換等領域中應用的半導體結構的工業制造方法，尤其是制造電力電子器件(例如晶體管、二極管、晶閘管等)、光子器件(例如激光器、光放大器等)、光電子器件(例如光電晶體管、光電二極管、光敏電阻器、光電閘流管等)、光電池等的方法。

背景技術

如所知的，用于在電力電子學、光子學、光電子學、太陽能轉換等領域中應用的電子器件的工業制造規定注定將要進行適當處理以制造前述電子器件的半導體結構的使用。

這些半導體結構又借助于半導體材料處理技術，諸如物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)、晶片鍵合、選擇性蝕刻、光刻等從半導體材料的晶片中制造。

通常，前述半導體結構包括給定半導體材料，例如硅(Si)的塊體層(bulk?layer)，涂覆有另一種半導體材料，例如碳化硅(SiC)的厚膜，厚度大約為數十或者數百μm，并且注定將要進行進一步處理以制造期望的電子器件。

這些半導體結構的典型問題在于當前述結構在制造(通常可能在非常高的溫度，例如，400-1000℃下發生)之后返回到室溫時，起源于各種疊加層之間的界面區域中的殘余熱應力的發生。

由形成疊加層的半導體材料的不同熱膨脹系數導致的這些殘余熱應力可以容易地引起結構的弓曲(bowing)，這阻止厚膜的進一步處理或者導致層中，特別是厚膜中大量微裂紋的成核現象。

現有技術水平，例如專利申請US2006/0202209A1提出“三明治”類型的半導體結構，其中給定半導體材料(例如Si)的塊體層由另一種半導體材料(例如SiC)的厚膜涂覆在相對側上，以便獲得在相對界面區域處發生的殘余熱應力的補償。

雖然這種類型的半導體結構具有由殘余熱應力引起的有限弓曲的優點，但是它們特征在于非常易碎，這使得它們處置起來以及實現進一步的處理非常困難。

專利申請WO2013/061047A2描述一種半導體結構，其中Si的塊體層由氧化硅(SiO₂)或者氮化硅(SiN)掩蔽層部分地涂覆，掩蔽層為厚膜的沉積限定適當的窗口。

已經看到，當前述窗口相對大(例如幾個mm²)并且所沉積的材料的厚度超過幾微米時(代替在許多工業應用所需的，例如在用于制造電子電力器件中)，這些結構如何經歷由殘余熱應力引起的過度弓曲。

已知半導體結構，其中借助于光學光刻和選擇性蝕刻技術處理塊體層，以便獲得脊或者柱從其垂直延伸的基板，具有厚膜借助于適當外延沉積或者晶片鍵合技術提供在其上的自由端。

這些半導體結構的示例例如在下面的文獻中描述：

-專利申請US2006/0216849A1；

-專利申請WO2011/135432A1；