[发明专利]玻璃-陶瓷基绝缘体上半导体结构及其制造方法

权利要求书

1.一种绝缘体上半导体层状结构，其包括：

半导体材料部件，其包括基本单晶的半导体材料层，以及具有提高的氧含量的单晶半导体材料层；

氧化物玻璃材料层；和

玻璃-陶瓷层。

2.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述玻璃陶瓷还包括：第一层，该第一层具有提高的改性剂正离子的正离子浓度，包含至少一种来自所述第一玻璃-陶瓷层的碱土金属改性剂离子；以及第二层，其包含体相玻璃-陶瓷。

3.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述氧化物玻璃和玻璃-陶瓷包含一种或多种正离子，其中，以氧化物为基准计，所述玻璃或玻璃-陶瓷中的锂离子、钠离子和钾离子之和约小于5重量％。

4.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述氧化物玻璃和玻璃-陶瓷不含碱金属离子。

5.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述玻璃-陶瓷包含尖晶石晶相或者莫来石晶相。

6.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述氧化物玻璃和玻璃-陶瓷在25-300℃的温度范围的热膨胀系数约为22-42×10^-7/℃。

7.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述氧化物玻璃和玻璃-陶瓷在25-300℃的温度范围的热膨胀系数约为35-40×10^-7/℃。

8.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述半导体材料是硅基半导体材料，选自未掺杂的硅、n掺杂的硅、p掺杂的硅、锗掺杂的硅(SiGe)和碳化硅(SiC)。

9.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述半导体材料选自Ge，GeAs，GaP和InP-基材料。

10.如权利要求6所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述玻璃-陶瓷是透明的硅酸盐基玻璃-陶瓷，其包含尖晶石晶相作为主要晶相，以氧化物的重量百分数为基准计，具有以下组成：55-65％SiO₂，15-25％Al₂O₃，6-15％ZnO，0-6％MgO，0-10％TiO₂，0-10％ZrO，0-15％Cs₂O，0-5％BaO，ZnO+MgO之和约大于或等于8％，TiO₂+ZrO₂之和约大于4％。

11.如权利要求1所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述半导体材料与氧化物玻璃材料之间的结合强度至少为8J/m²。

12.一种绝缘体上半导体层状结构，该结构包括基本单晶的半导体材料以及含氧化物的材料：

所述半导体材料包括单晶半导体材料层，以及包含具有提高的氧含量的单晶半导体材料的层；

所述含氧化物的材料包括以下的层：氧化物玻璃材料层，其中正离子浓度减小，基本不含改性剂正离子；包含玻璃-陶瓷的层，其中改性剂正离子的正离子浓度增大，包含来自具有减小的正离子浓度的氧化物玻璃材料层的至少一种碱土金属改性剂离子；以及包含体相玻璃-陶瓷材料的层。

13.如权利要求12所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述含氧化物的材料包含一种或多种正离子，其中，以氧化物为基准计，所述玻璃或玻璃-陶瓷中的锂离子、钠离子和钾离子之和约小于2重量％。

14.如权利要求12所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述含氧化物的材料不含碱金属离子。

15.如权利要求12所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述玻璃-陶瓷包含尖晶石晶相或者莫来石晶相。

16.如权利要求12所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述含氧化物的材料在25-300℃的温度范围的热膨胀系数约为22-42×10^-7/℃。

17.如权利要求12所述的绝缘体上半导体结构，其特征在于，所述含氧化物的材料在25-300℃的温度范围的热膨胀系数约为35-40×10^-7/℃。