[发明专利]制造陶瓷衬底的方法以及陶瓷衬底

说明书

本发明涉及一种用于制造半导体组件的陶瓷衬底的方法。本发明还涉及一种作为半导体组件组成部分的载体形式的陶瓷衬底。 

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10×10cm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-102004 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瓷材料的方法。碳化物陶瓷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，D 32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纤维陶瓷体。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-1129578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20μm的和长度为3mm的纤维素纤维，以便然后成型、热解和渗硅(silizieren)。 

本发明所基于的任务在于，提供一种陶瓷衬底以及一种用于制造半导体组件的陶瓷衬底的方法，该陶瓷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，将碳黑、或由碳黑和SiC组成的混合物、或由碳黑、SiC和Si组成的混合物采用为填料， 

-热解所制造的纸，和 

-将所热解的纸渗硅。 

根据本发明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瓷衬底。达1×1m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干物质为基准的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。 

在本发明的优选扩展方案中，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瓷衬底上构成为Si层。在此应优选如此控制该过程，使得Si层具有0.5μm≤d≤50μm、尤其是10μm≤d≤20μm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℃≤T≤2000℃、尤其是在1650℃≤T≤1700℃范围中的温度T下来执行。 

作为半导体组件组成部分的载体形式的陶瓷衬底的特征在于，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优选总计为0.5mm≤D≤1mm。 

施加在陶瓷衬底的至少一个侧面上的Si层具有0.5μm≤d≤50μ m、尤其是10μm≤d≤20μm的厚度d。