CN105723010B - 产生具有至少一个功能层的复合体或另外产生电子或光电组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于产生具有至少一个功能层的复合体(36)或者另外应用于产生电子或光电组件(40、42、44)的方法，所述复合体(36)配置为层结构并包括：具有至少一个平坦的衬底表面的形成为板的至少一个衬底(34)，以及至少一个基本上多晶或至少一个基本上单晶层(38)，其包括至少一个化合物半导体、陶瓷材料或金属硬材料。所述方法其特征在于以下步骤：将所述平坦的衬底表面的至少一部分加热到至少100℃或最大550℃的温度；通过供应来自第一材料源(20)的氢和对所述氢特别产生的等离子体来清洁所述衬底表面；通过施加来自所述第一材料源(20)或来自第二材料源(22)的碳、氮或氧和对所述碳、氮或氧特别产生的等离子体来终止所述衬底表面；以及通过将来自所述第一材料源(20)和所述第二材料源(22)的所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的材料组分供应到所述至少一个平坦的衬底表面来生长所述至少一个层(38)。本发明还涉及根据实施例根据本发明的方法之一或其组合产生的所述复合体(36)用于产生电子或光电组件的应用。

Description

产生具有至少一个功能层的复合体或另外产生电子或光电组 件的方法
技术领域
本发明涉及用于产生具有至少一个功能层的复合体或者另外用于产生根据权利要求1的前序的电子或光电组件的方法，以及还涉及将采用该方式产生的复合体用于产生根据权利要求9的电子或光电组件的使用。
背景技术
现有技术中已知各种各样的方法用于产生电子或光电组件。作为示例，金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法被广泛地用于产生发光二极管(LED)或激光二极管。在基于氮化镓(GaN)的层结构的情况中，用于MOCVD方法的过程温度典型地在1000℃以上。这里使用的衬底主要是蓝宝石，以及还有硅和碳化硅。在异质衬底(异质外延)上基于GaN的层的生长预先假定衬底在高温下清洁，以及在后跟实际的层结构(LED或晶体管)之前后跟结合或成核层。这些步骤对于层的定性和可再现的生长是必需的，以及占用方法的整个持续时间的大约20-30％。为了使衬底不被从在高温下在衬底的清洁期间之前过程涂覆的意外伴随的反应器的排气材料寄生涂敷，在衬底加载到MOCVD设备的过程室中之前必要的纯化要求必须被满足。在目前的现有技术中，这通过用清洁的反应器装置替换涂覆装置或通过加热到适合于清洁反应器装置的温度来进行。
作为示例，公开的说明书DE19715572A1描述了用于产生由单晶硅制成的衬底上的结构InxAlyGa1-x-yN(0≤x，0≤y，x+y≤1)的类型III-V族氮化物化合物半导体的外延层的方法。该方法包括在其中区域结构在由单晶硅制成的衬底的表面上产生的过程步骤。硅表面暴露在区域中和所述区域的边缘由掩膜材料包围。只在硅表面上的区域中的氮化物化合物半导体的外延生长产生局部岛，在所述局部岛的边缘处由晶格失配产生的应变能够被降级。最终，组件在区域中或上产生。
欧洲专利申请EP1816672A1提出了一种用于产生半导体材料的无应力和无裂缝沉积的衬底的方法，其中提供由半导体材料制成的衬底，由第二半导体材料层制成的层被施加到该衬底以用于产生半导体层结构，光气离子注入到半导体层结构中以用于产生半导体层结构内的包括腔的层，这些腔通过一定种类外来原子稳定以及至少一个外延层被施加到半导体层结构。以这种方式，有可能避免在大于或等于1000℃的温度下通过关联的高温过程(例如MOCVD)沉积的层的断裂。
此外，公开的说明书DE3136515A1公开了一种用于通过由磁控管形成的等离子体源来使元件雾化的方法，其中，等离子体在所述源的两个面之间产生(其形成静电场)，以及与等离子体相邻安装的发生器阳极相对于要被雾化的元件来喷射等离子体。已描述各种可能的应用，例如不同的导电性的衬底的选择涂覆、衬底的清洁、离子薄化、昂贵或危险的涂覆材料的回收、加热源中具有小损耗的加热、通过活性离子的雾化、敏化或电荷中和以及活性气体的泵送。
发明内容
因此，特别地，本发明的目的是提供一种方法，其在提供过程条件和/或过程装置的复杂性方面具有改进。
本发明涉及一种用于产生具有至少一个功能层的复合体或者另外用于产生电子或光电组件的方法，所述复合体采用层结构的形式并包括：
-至少一个衬底，所述至少一个衬底采用板的形式并且具有至少一个平坦的衬底表面，以及
-至少一个基本上多晶或至少一个基本上单晶层，其包括至少一个化合物半导体、陶瓷材料或金属硬材料。
在本文中，“功能层”要理解为特别地意指适合于由于电或光性质在电或光应用方面执行特定功能的层。
术语“电子或光电组件”要理解为特别地意指光伏组件(例如太阳能电池)、功率电子设备中使用的组件(例如功率晶体管(IGBT)、晶闸管等)、射频技术中使用的组件(例如HEMT(高电子迁移率场效晶体管)以及发光和激光二极管)。
在本文中，“基本上”要理解为特别地意指多于50％的部分。特别地，100％的部分也应该被包括。
该方法包括以下步骤：
-将所述平坦的衬底表面的至少一部分加热到至少100℃以及至多550℃的温度；
-通过供应来自第一材料源的氢和对所述氢特别产生的等离子体来清洁所述衬底表面；
-通过施加来自所述第一材料源或第二材料源的碳、氮或氧和对所述碳、氮或氧特别产生的等离子体来终止所述衬底表面；以及
-通过将来自所述第一材料源和所述第二材料源的所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的材料组分供应到所述至少一个平坦的衬底表面来生长所述至少一个层。
在本文中，术语“化合物半导体”意在特别地包括具有半导体性质的化合物，所述化合物通过以下形成：
-元素周期表(PTE)的主族II的元素与主族VI的元素的化合物，
-主族III的元素与主族V的元素的化合物，
-主族III的元素与主族VI的元素的化合物，
-主族I的元素与主族III的元素和主族VI的元素的化合物，
-主族III的元素与主族VI的元素的化合物，以及
-PTE的主族IV的不同元素的化合物。
在本文中，“金属硬材料”要理解为特别地意指具有超过1000VH的维氏硬度和/或超过9.0的莫氏硬度的层，所述层具有金属键的主要部分。这样的金属硬材料的一个示例是氮化钛(TiN)。在本文中，术语“陶瓷材料”意在特别地包括非氧化陶瓷材料。这样的陶瓷材料的示例是氮化硅(Si3N4)和碳化硼(B4C)。
在本文中，“终止衬底表面”要理解为特别地意指最上面达衬底表面的五个单层的衬底的变形。
通过施加氮(氮化)衬底表面的终止可以基本上用氮来实现，有或没有部分氩和/或氦，或用氮化合物来实现，有或没有部分氩和/或氦。
通过施加氧(氧化)衬底表面的终止可以基本上用氧来实现，有或没有部分氩和/或氦，或用氧化合物来实现，有或没有部分氩和/或氦。
通过施加碳(碳化)衬底表面的终止可以基本上用碳实现，有或没有部分氩和/或氦，或者用碳化合物实现，有或没有部分氩和/或氦。
在一个实施例中，采用板形式的衬底可以具有单晶形式且可以包括例如，蓝宝石、硅、铝酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓、锗或二硼化锆。在另一个实施例中，衬底也可以具有多晶的或无定形的形式和可以包括例如，玻璃、多晶硅、膜、塑料、纸、陶瓷的和金属的晶片例如钨-铜。
在所述方法中，处理温度相对于已知的现有技术已大大减少。因此，能够缩短产生复合体的处理时间，并减少所需的能量和成本的开支。此外，产生期间产生的热应力能够由于与现有技术相比较较低的温度而减少，以及因此复合体的质量和耐久性能够增加。
特别有利的是，如果包括化合物半导体的至少一个层是基本上多晶的，将平坦的衬底表面的一部分加热到至少100℃和至多300℃的温度。相比之下，有利的是，如果包括化合物半导体的至少一个层具有基本上单晶形式，将平坦的衬底表面的一部分加热到至少100℃和至多550℃的温度。
在方法的有利配置中，所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的所述组分通过溅射、等离子体增强的化学气相沉积PECVD或通过至少一个离子炮来供应。因此，包括至少一个化合物半导体的至少一个层可以采用可靠的和可再现的方式来产生。在本文中，“离子炮”要理解为特别地意指一种装置，其中材料通过加速电压来直接离子化和加速。
从材料源供应的材料可以存在为基本上采用单纯形式的固体、处于金属-有机的形式或为合金，所述材料可以通过载气以蒸发的、溅射的或加热的形式来引入。该材料还可以存在为气体或气体化合物，所述材料可通过载气以加热的形式来引入。该材料可以此外存在为液体化合物，处于金属-有机的形式或为合金，所述材料可以通过载气以蒸发的、溅射的或加热的形式来引入。
特别有利的是，所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的所述组分通过条形源设备来供应。作为示例，该条形源可以
-包括条形元件，对于供应化合物半导体的、陶瓷材料的或者金属硬材料的组分所需的所有源材料一起被传导通过所述条形元件；
-包括多个带元件，所有需要的源材料单独或以相对小的组的组合来通过所述条形元件传导；
-以条形磁控管源的形式；
-以管状磁控管源的形式；
-以条形蒸发器的形式；
-包括多个蒸发器站，所述多个蒸发器站一起形成条形；
-包括多个离子炮，所述多个离子炮一起形成条形；
-以条形离子炮的形式；
-具有配备有一个或多个槽的条形掩膜，通过所述一个或多个槽，所需的源材料显露出；或
-包括滤网入口的条形掩膜，通过所述滤网入口，所需的源材料显露出。
条形源设备的使用使得以特别短的处理时间并且以特别均匀的方式来产生包括至少一个化合物半导体的至少一个层成为可能。
此外，提出所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的所述组分通过至少两个不同的条形源设备来供应，所述至少两个不同的条形源设备的至少一个条形源设备包括离子炮。因此，包括至少一个化合物半导体的至少一个层能够在操作条件方面以特别灵活的方式来产生。
在方法的另外有利的配置中，至少在终止和生长的步骤被执行时所述衬底关于所述材料源中的至少一个而移动。因此，可能的是，实现包括至少一个化合物半导体的至少一个层的特别均匀的层厚度。
如果所述方法的步骤在至少两个不同的真空兼容的反应器中执行，所述反应器通过真空锁彼此连接，有利地可能实现在复合体的产生期间特别高的通过率。在本文中，“真空兼容的”反应器要理解为特别地意指室，其中可能通过合适的泵送装置实现具有在0.1Pa和10-5Pa之间的范围中的气体压力的真空。在该情况中，反应器的操作期间的操作压力也能够位于0.1Pa以上，例如在0.1Pa和10Pa之间。
本发明的另一方面涉及一种用于通过将多个包括半导体的层施加到复合体来产生电子或光电组件的方法，所述复合体根据以上公开的方法的实施例或其组合来产生。在该情况中，所述方法在缩短处理时间、减少能量和成本的开支和减少产生期间产生的热应力的方面与用于产生复合体的方法具有相同的优点。在这里，产生复合体之后，具有包括至少一个化合物半导体的至少一个层的复合体能够直接受用于产生电子或光电组件的方法的影响。在产生复合体之后，然而，复合体也可以运输到不同的产生设备(特别是MOCVD设备)，以便由此产生电子或光电组件。
在方法的有利的另外开发的实施例中，所述多个包括半导体的层包括中间层，所述中间层起减少所述复合体内的机械应力的作用。在该情况中，所述中间层可以例如采用对本领域技术人员已知的方式来配置为包括两个不同的半导体的层之间的梯度层、为与包括两个不同的半导体的层相比具有较薄的配置以及备选地包括每个情况中的两个不同的半导体之一的层、或为在不同的处理温度下产生的层。
本发明的另外方面是根据以上公开的方法的实施例或其组合产生的所述复合体的使用，所述方法用于通过将多个包括半导体的层施加到所述复合体来产生电子或光电组件。
当用于产生电子或光电组件的产生设备(其特别地可以采用MOCVD设备的形式、采用分子束外延(MBE)设备的形式或采用氢化物气相外延的形式(HVPE))具有显著更复杂的配置以及因此与用于产生复合体的产生设备相比在获取方面和在操作成本方面均更昂贵。具有开始层的衬底表面和其涂覆的终止能够使得以下成为可能：在没有真空条件的情况下运输复合体以及在没有预备清洁或应用开始层的情况下在意在对其的产生设备中产生电子或光电组件，以及因此复合体也能够产生为常备项目以及能够运输到用于产生电子或光电组件的产生设备。
如果所述多个层包括中间层，所述中间层起降低所述复合体内的机械应力的作用，根据用于产生电子或光电组件的上述公开的方法的实施例或其组合而产生的复合体的另外的开发使用是特别有利的。中间层可以采用对本领域技术人员已知的上述方式来配置。
如果所述多个包括半导体的层通过从包括以下的组选择的方法来施加：金属有机化学气相沉积MOCVD、分子束外延MBE或氢化物气相外延EP，则根据以上公开的方法的实施例或其组合产生的复合体可以特别有利地用于产生电子或光电组件。
附图说明
另外的优点从图的以下描述变得明显。图示出本发明的示例实施例。图、描述和权利要求包括组合的多个特征。本领域技术人员也将有用地单独考虑所述特征以及将所述特征组合以形成有用的另外组合。
图1示出可以通过根据本发明的方法产生的复合体的立体示意图示，
图2a-2c示出可以使用复合体制造的电子和光电组件的示意图示，所述复合体可以通过根据本发明的方法来产生，
图3a-d示出中间层的多个实施例，
图4示出用于执行根据本发明的方法的完整系统的示意图示，所述方法用于产生如图1中示出的复合体，
图5示出用于执行根据本发明的方法的完整系统的备选实施例，所述方法用于产生如图1中示出的复合体，
图6示出用于执行根据本发明的方法的如图4和5中示出的完整系统的反应器的示意图示。
具体实施方式
图4示出用于执行根据本发明的方法的完整系统10的示意图示，所述方法用于产生采用层结构(图1)形式的复合体36。完整系统10具有装卸室12、传送室14和反应器18。多个晶片板32(在该特定的示例性实施例中16个晶片板32)可以在装卸室12中垂直间隔安装，其中，在装卸期间存在正常的环境气压，所述晶片板每个包括具有平坦的衬底表面的至少一个衬底34(采用板的形式)。传送室14通过其端面之一连接到装卸室12，并通过另一端面连接到反应器18。在其两个端面的每个处，传送室14具有通道开口，这根据晶片板32的通道的尺寸来配置以及通过真空锁161、162来配备在每侧上。
原则上，完整系统10也可以设计成没有传送室14，特别是当没有交叉污染的风险时。
装卸室12和反应器18同样具有面朝传送室14的一侧处根据晶片板32的通道的尺寸配置的通道开口。传送室14配备有运输系统(未示出)，为了产生复合体36，提供该运输系统以将晶片板32之一运输通过面朝装卸室12的通道开口通过传送室14到面朝反应器18的通道开口，以及将所述晶片板传送到反应器18的运输系统。此外，在反应器18中产生复合体36之后，提供传送室14的运输系统以在面朝反应器18的通道开口处接受晶片板32，以将所述晶片板运输通过传送室14到面朝装卸室12的通道开口，并在装卸室12中存放晶片板12。
传送室14和其真空锁161、162以及反应器18和装卸室12是真空兼容的，并且可以通过合适的泵送装置(未示出)抽气到0.1Pa和10-5Pa之间的范围中的气压。可能的是，反应器18的操作状态中的操作压力也位于0.1Pa以上，例如高达10Pa。
如图4中示出的完整系统10可以通过添加一个或多个另外的单元46'(由虚线示出的)来升级，所述一个或多个另外的单元46'包括传送室14'和采用上述方式连接到传送室14'的反应器18'，使得产生方法的步骤可以在至少两个不同的真空兼容的反应器18、18'中执行，其中反应器18、18'通过真空锁163、164连接到彼此。
完整系统的备选配置在图5中示出。为了将该配置与图4中示出的完整系统10区分，标号2放置在该实施例中的所有参考符号前面。在该类型的实施例中，完整系统210特别有利地配备有经由另外的传输室214'连接到反应器218'的第二装卸室212'，其中，作为示例，第一装卸室212专门用作装载室以及第二装卸室212'专门用作卸载室，并且其中描述的运输系统之一同样安装在另外的传送室214'中。以这种方式，可能实现通过完整系统210的由晶片板232形成的特别有效的材料流。对本领域技术人员显而易见的是，材料流的方向也可能由于合适的措施而在相反的方向上。如图4中示出的示例性实施例中，完整系统210的传送室214、214'是可选的，如果有低风险的交叉污染。
如图4中示出的完整系统10可以通过添加一个或多个另外的单元46'(由虚线示出的)来升级，所述一个或多个另外的单元46'包括传送室14'和采用上述方式连接到传送室14'的反应器18'，使得产生方法的步骤可以在至少两个不同的真空兼容的反应器18、18'中执行，其中反应器18、18'通过真空锁163、164连接到彼此。
图6示出完整系统10的反应器18的示意图示。第一材料源20和第二材料源的22在反应器18的上部区域中彼此相邻布置。原则上，反应器18也可以包括另外的材料源。该类型的另外的材料源20'通过虚线在图6中示出。
第一材料源20采用条形离子炮的形式作为具有条形扩展的第一方向的第一条形源设备。气体(氩气和/或氧气和/或氮气和/或氢气和/或甲烷气体等)可以经由第一气体线路24供应到第一材料源20。化合物半导体的第一组分通过激活条形离子炮采用第一条形源设备在产生操作期间来供应。
第二材料源22采用管状磁控管或条形磁控管的形式作为具有条形扩展的第二方向的第二条形源设备。气体(氩气和/或氧气和/或氮气和/或氢气和/或甲烷气体等)可以经由第二气体线路26供应到第二材料源22。包括化合物半导体的第二组分的金属靶(未示出)布置在管状磁控管内。化合物半导体的第二组分通过激活管状磁控管通过溅射采用第二条形源设备在产生操作期间来供应。
因此，化合物半导体的组分通过至少两个不同的条形源设备来供应，所述至少两个不同的条形源设备中的一个条形源设备包括离子炮。
在图6中示出的反应器18的实施例中，材料源20、20'、22和晶片板32采用以下这样的方式来布置：化合物半导体的组分在基本上垂直方向上从顶部向下供应。然而，对于其他应用，也可能有用的是选择一定的布置，其中化合物半导体的组分在基本上横向方向上或在基本上垂直方向上从底部向上供应。在该情况中材料源20、20'、22的和晶片32的布置对应地配置。
第一材料源20和第二材料源22采用以下这样的方式来布置：扩展的第一方向和扩展的第二方向基本上彼此平行而行进以及在公用线上取向。公用线可以紧邻晶片板32的表面来布置(小于10毫米的距离)。在备选的配置中，材料源也可以采用以下这样的方式来取向：该公用线从晶片板32以一定的距离来行进(超过20毫米的距离)。
反应器18的下部区域设置有运输系统(未示出)，所述运输系统设置用于使晶片板32相对于第一材料源20和第二材料源22来回移动。这里，以低的偏心率采用基本上平移的方式来做出移动。可能的是，对于扩展的第一方向和扩展的第二方向，要垂直地和平行地执行平移移动。
在晶片板32的下方，反应器18配备有加热装置28，加热装置28在激活时可将晶片板32加热到至多550℃的温度。原则上，在备选实施例中，加热装置28也可以布置在晶片板32(未示出)之上，或加热装置28可以在设置在晶片板32之上和之下。
反应器18还配备有使雾化颗粒加速和/或激励(DC-偏置或RF-偏置)的装置30。
下面的文本描述用于产生复合体36的方法的步骤。在该情况中，假定第一材料源20和第二材料源22和其关联的第一气体线路24及第二气体线路26处于操作状态，反应器18中的气压在描述的操作压力范围内移动，并且晶片板32保持在反应器18的运输系统中。
在方法的第一步骤中，晶片板32通过加热装置28加热到至少100℃和至多550℃的温度。
在方法的下一步骤中，衬底表面通过供应来自第一材料源20的第一气体线路24的氢和对所述氢特别产生的等离子体来清洁衬底表面。
在随后的步骤中，通过施加来自第二材料源22的碳、氮或氧和对所述碳、氮或氧特别产生的等离子体来终止衬底表面。
在随后的步骤中，通过将来自第一材料源20和第二材料源22的至少一个化合物半导体的、陶瓷材料的或金属硬材料的材料组分供应到至少一个平坦的衬底表面来生长包括至少一个化合物半导体的至少一个层38。
当终止的和生长的步骤被执行时，包括采用板形式的衬底34的选择的晶片板32相对于第一材料源20和第二材料源22通过反应器18的运输系统而移动，由此，可能实现特别均匀的层厚度和质量的包括至少一个化合物半导体的基本上多晶或基本上单晶层。
图1示出采用层结构的形式的和通过根据本发明的方法产生的复合体36的示意图示，上面描述了所述方法的实施例。复合体36包括采用板的形式的以及具有平坦的衬底表面的衬底34。此外，复合体36包括终止层52和至少一个基本上多晶或至少一个基本上单晶层38，其包括至少一个化合物半导体、陶瓷材料或金属硬材料。
下面的文本描述复合体36的示例，所述复合体36具有至少一个功能层或者被提供另外用于产生电子或光电组件40、42、44。
示例性实施例1：
衬底34具有无定形形式和包括窗玻璃。功能层具有多晶形式并且包括化合物半导体，所述化合物半导体包括氧化铟锡(ITO)并且用作窗玻璃的集成热保护或用作透明导电层。
在该示例性实施方式中，平坦的衬底表面被加热到100℃的温度。衬底表面通过施加来自第一材料源20的氮(氮化)和对所述氮特别产生的等离子体来终止。
示例性实施例2：
对于其他使用，多晶功能层可包括其他化合物半导体，例如氧化铟镓锌、二硒化铜铟镓或氮化镓，并且可以布置在不同的衬底34上，在该情况中，复合体36的衬底34适合于该使用，并且可以通过无定形的或多晶材料来形成，诸如多晶硅、塑料膜，纸，陶瓷和金属的晶片，例如由钨-铜制成。
示例性实施例3：
采用层结构形式的复合体36的图1中示出的结构基本上对应于另外用于产生电子或光电组件40、42、44的复合体36的结构。在该情况中，复合体36的衬底34适合于该使用。在该示例性实施例中，复合体36的衬底34具有单晶形式并包括蓝宝石。
在该示例性实施例中，平坦的衬底表面被加热到500℃的温度。
在清洁衬底表面后，衬底表面通过施加来自第一材料源20的氮(氮化)和对所述氮特别产生的等离子体来终止。包括氮化铝(AlN)化合物半导体的至少一个层38通过将作为来自第一材料源20的化合物半导体的第一材料组分的氮和通过同时将作为来自第二材料源22的化合物半导体的第二材料组分的来自固态溅射靶的铝供应到衬底表面来生长。
示例性实施例4：
在该示例性实施方式中，复合体36同样提供另外用于产生电子或光电组件40、42、44。复合体36的衬底34具有单晶形式和包括硅，其可以具有各种取向((111)、(110)、(100))，并且可以是导通-或关断取向。
在该示例性实施方式中，平坦的衬底表面被加热到550℃的温度。
在清洁衬底表面后，衬底表面通过施加来自第一材料源20(甲烷气体通过第一气体线路24之一供应到所述第一材料源20)的碳(碳化)和对所述碳特别产生的等离子体来终止。包括氮化镓(GaN)化合物半导体的至少一个层38通过将作为来自第一材料源20的化合物半导体的第一材料组分的氮和通过同时将作为来自第二材料源22的化合物半导体的第二材料组分的来自包括氮化镓的固态溅射靶的镓供应到衬底表面来生长。
示例性实施例5：
在该示例性实施方式中，复合体36同样提供另外用于产生电子或光电组件40、42、44。复合体36的衬底34具有单晶形式和包括硅。
在该示例性实施方式中，平坦的衬底表面被加热到450℃的温度。
在清洁衬底表面后，衬底表面通过施加来自第一材料源20(甲烷气体通过第一气体线路24之一供应到所述第一材料源20)的碳(碳化)和对所述碳特别产生的等离子体来终止。包括氮化铝镓(AlGaN)化合物半导体的至少一个层38通过将作为来自第一材料源20的化合物半导体的第一材料组分的氮和通过同时将作为来自第二材料源22的化合物半导体的第二和第三材料组分的来自固态AlGaN溅射靶的铝和镓供应到衬底表面来生长。
描述的方法也可以用于通过将多个包括半导体的层38施加到复合体36来产生电子或光电组件40、42、44，其中产生包括具有对应的材料组分的至少一个化合物半导体的层38的步骤使用已产生的复合体36来重复若干次。
通过描述的方法产生的复合体36可以备选地从完整系统10移除以及运输到用于产生电子和光电组件40、42、44的其他产生设备，在该情况中，复合体36在运输期间暴露于正常的外部大气。产生设备可以在该情况中涉及方法，例如其从包括以下的组选择：金属有机化学气相沉积(MOCVD)，分子束外延(MBE)或者氢化物气相外延(HVPE)。
在示意图示中图2a-2c采用非常示意的方式来示出电子和光电组件40、42、44，所述电子和光电组件40、42、44可以使用复合体36来制造，所述复合体36可以通过根据本发明的方法来产生。电子和光电组件40、42、44配置为太阳能电池40(图2a)、为HEMT42(“高电子迁移率晶体管”，图2b)和为LED44(“发光二极管”，图2c)。
在图2a-2c中，多个包括半导体的层38中的每个的性质被表示。放置在括号之间化合物半导体的组分要理解为可选的。关于化合物半导体的指示对应于传统的协议。“MQW”(多量子阱)标识从现有技术已知的多量子阱以及通过使用MOCVD方法来传统地产生。
图2a和2c中示出的包括半导体的层38的序列还包括中间层48、48'、48”(其起减少复合体36内的机械应力的作用)、布置在包括半导体的层38之间以及从现有技术已知。
中间层48、50的示例性配置在图3a-3d中示出。图3a示出包括由氮化铝(AlN)化合物半导体制成的单个层的中间层48'。
图3b示出采用超晶格结构形式的中间层50，其中两个层的序列被重复，所述两个层由具有不同浓度的组分铝、铟和镓的化合物半导体制成。两个层的重复次数典型地在5和40之间。
图3c示出采用氮化铝镓(AlGaN)化合物半导体的梯度结构形式的中间层50'。
图3d中示出的中间层50'的实施例涉及氮化铝(AlN)化合物半导体的两个层的序列，其中与顶层(HT：高温)相比，底层在晶片板32的较低温度(LT：低温)下产生。
参考符号列表
10 完整系统
12 装卸室
14 传送室
16 真空锁
18 反应器
20 第一材料源
22 第二材料源
24 第一气体线路
26 第二气体线路
28 加热装置
30 电容耦合的RF放电
32 晶片板
34 衬底
36 复合体
38 (化合物半导体)层
40 电子或光电组件
42 电子或光电组件
44 电子或光电组件
46 单元
48 中间层
50 中间层
52 终止层

Claims (13)

1.用于产生复合体(36)的方法，所述复合体(36)具有至少一个功能层或者另外适合用于产生电子或光电组件(40、42、44)，所述复合体(36)采用层结构的形式并包括：
-至少一个衬底(34)，所述至少一个衬底(34)采用板的形式并且具有至少一个平坦的衬底表面，以及
-至少一个多晶或至少一个单晶层(38)，其包括至少一个化合物半导体、陶瓷材料或金属硬材料，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-将所述平坦的衬底表面的至少一部分加热到至少100℃以及至多550℃的温度；
-通过供应来自第一材料源(20)的氢和对所述氢特别产生的等离子体来清洁所述衬底表面；
-通过施加来自所述第一材料源(20)或第二材料源(22)的碳、氮或氧和对所述碳、氮或氧特别产生的等离子体来终止所述衬底表面；以及
-通过将来自所述第一材料源(20)和所述第二材料源(22)的所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的材料组分供应到所述至少一个平坦的衬底表面来生长所述至少一个多晶或至少一个单晶层(38)；
其中，在其中执行步骤的真空兼容反应器(18)的操作状态中的操作压力位于从0.1Pa至高达10Pa的范围内；以及
执行终止步骤，使得终止将在最上面的衬底表面的五个单层中导致衬底(34)的转变；
其中所述金属硬材料是具有超过1000VH的维氏硬度和/或超过9.0的莫氏硬度的层，所述层的主要部分是金属键。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的所述组分通过溅射设备、等离子体增强的化学气相沉积PECVD设备或通过至少一个离子炮设备来供应；其中所述离子炮是其中材料通过加速电压来直接离子化和加速的装置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的所述组分通过条形源设备设备来供应。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化合物半导体的、所述陶瓷材料的或所述金属硬材料的所述组分通过至少两个不同的条形源设备来供应，所述至少两个不同的条形源设备的至少一个条形源设备包括离子炮设备；其中所述离子炮是其中材料通过加速电压来直接离子化和加速的装置。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少在终止和生长的步骤被执行时，所述衬底(34)关于所述材料源(20，22)中的至少一个而移动。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤在至少两个不同的真空兼容的反应器(18)中执行，所述反应器(18)通过真空锁(16)彼此连接。
7.用于通过将多个包括半导体的层(38)施加到复合体(36)来产生电子或光电组件(40、42、44)的方法，其特征在于，所述方法包括根据权利要求1至6之一所述的用于产生所述复合体(36)的方法。
8.根据权利要求7所述的用于产生电子或光电组件(40、42、44)的方法，其特征在于，所述多个包括半导体的层(38)包括中间层(48，50)，所述中间层(48，50)起减少所述复合体(36)内的机械应力的作用。
9.根据权利要求1至6的方法之一产生的所述复合体(36)在产生电子或光电组件(40，42，44)上的应用，所述应用包括将多个包括半导体的层(38)施加到所述复合体(36)。
10.根据权利要求9所述的复合体(36)的应用，其特征在于，所述多个包括半导体的层(38)包括中间层(48，50)，所述中间层(48，50)起降低所述复合体(36)内的机械应力的作用。
11.根据权利要求9或10所述的复合体的应用，其特征在于，所述多个包括半导体的层(38)通过从包括以下的组选择的方法来施加：金属有机化学气相沉积MOCVD、分子束外延MBE或氢化物气相外延HVPE。
12.复合体(36)，所述复合体(36)具有至少一个功能层或者所述复合体(36)另外用于产生电子或光电组件(40、42、44)，所述复合体(36)采用层结构的形式并包括：
-至少一个衬底(34)，所述至少一个衬底(34)采用板的形式并且具有至少一个平坦的衬底表面，以及
-至少一个多晶或至少一个单晶层(38)，其包括至少一个化合物半导体、陶瓷材料或金属硬材料，
其特征在于，所述复合体(36)能够通过根据权利要求1至6所述的方法之一来产生；以及
所述复合体(36)包括终止层(52)，所述终止层(52)通过在最上面的衬底表面的五个单层中衬底(34)的转变来构建。
13.电子或光电组件(40、42、44)，具有根据权利要求12所述的复合体(36)，其特征在于，所述电子或光电组件(40、42、44)能够通过根据权利要求7和8中任一项所述的方法之一来产生。
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