WO2016050605A2 - Method for growing semiconductor layers and support for growing semiconductor layers - Google Patents
Method for growing semiconductor layers and support for growing semiconductor layers Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016050605A2 WO2016050605A2 PCT/EP2015/071996 EP2015071996W WO2016050605A2 WO 2016050605 A2 WO2016050605 A2 WO 2016050605A2 EP 2015071996 W EP2015071996 W EP 2015071996W WO 2016050605 A2 WO2016050605 A2 WO 2016050605A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- substrate
- carrier
- semiconductor layers
- laser
- laser beam
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 144
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 228
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 53
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 53
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 30
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 11
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 SiC Chemical compound 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004018 waxing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/50—Substrate holders
- C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/483—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using coherent light, UV to IR, e.g. lasers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
- C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/16—Controlling or regulating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
- H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
- H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
Definitions
- An object to be solved is to provide a method for growing semiconductor layers, in which
- Material structure of the semiconductor layers can be reduced. Another object to be solved is to provide a carrier with which such growth is possible.
- the method for the growth of semiconductor layers comprises a step A, in which a carrier is provided.
- the carrier is in particular a substrate carrier on which
- the support has, for example, support structures which prevent slippage of the substrates during the process
- the carrier has a high thermal conductivity, for example of at least 50 W / (mK) or 100 W / (mK) or 150 W / (mK).
- the carrier comprises, for example, a silicon carbide, such as SiC, or a coated graphite, for example a graphite coated with SiC, or consists thereof.
- the carrier is, for example, in the form of a circular disc having at least one main side
- a step B one or more substrates are applied to the carrier.
- the substrate is in particular a
- the substrate may in particular comprise or consist of one or more of the following materials: Si, GaAs, GaN, GaP, sapphire, SiC, AlN.
- the substrate is, for example, as a disk, in particular a circular disk, with at least one main side
- the diameter along the main side is, for example, at least 5 cm or> 10 cm or> 15 cm.
- the diameter of the substrate -S is 30 cm or ⁇ 20 cm or ⁇ 10 cm.
- the main side of the substrate preferably runs parallel or approximately parallel to the main side of the carrier.
- a growth process is performed in a step C.
- a semiconductor layer sequence is preferably grown on a main side of the substrate facing away from the carrier.
- the substrate is thus located between the carrier and the semiconductor layer sequence grown on the substrate.
- it may be at the on the substrate grown semiconductor layer sequence to act semiconductor layers on GaN or GaAs or GaP or Si base.
- the finally grown semiconductor layer sequence is set up, for example, to emit electromagnetic radiation, for example visible radiation, during normal operation.
- individual light-emitting semiconductor components, such as LEDs can be produced from the finished semiconductor layer sequence.
- the carrier is disposed in a reaction chamber.
- the one described here is a reaction chamber.
- Method is particularly suitable for processes in which the semiconductor layers in a chemical vapor deposition, such as an organometallic chemical vapor deposition, short MOCVD, are applied. It is also possible to grow the semiconductor layers by means of molecular beam epitaxy or by means of a sputtering process. Preferably, the semiconductor layer sequence is applied over the entire surface of the main side of the substrate, so that at least 90% or> 95% or> 98% of the main side of the substrate are covered with the semiconductor layer sequence. The thickness of the resulting semiconductor layer sequence is preferably low compared to the thickness of the growth substrate.
- the thickness of the semiconductor layer sequence after completion of the growth process is at most 20 ⁇ m or at most 10 ⁇ m.
- the thickness of the substrate may be against
- a temperature measurement process is performed in a step D.
- Temperature measuring process is preferably a temperature profile of the Substrate determines which occurs in the substrate during the growth process.
- the temperature profile is preferably determined as a location-dependent temperature distribution along the main side of the substrate. In particular, that is
- Temperature profile thus a three-dimensional function or a three-dimensional histogram, in which the temperature of the substrate is indicated as a function of x and y, where x and y are the location coordinates along the main side of the substrate.
- the temperature of the substrate is the average temperature over the entire
- the substrate is preferably substantially thicker than the semiconductor layer sequence, the temperature of the semiconductor layer sequence and the substrate are almost identical.
- a targeted processing of the carrier and / or the substrate is carried out in a step E.
- the processing can be permanent or reversible. Reversible here means that changes made to the substrate or to the carrier can later be reversed without destroying or damaging or deforming the substrate or the carrier. It is also conceivable that the changes will disappear or disappear over time. Permanent means to
- the carrier or the substrate is processed or changed only locally in deliberately selected areas.
- the temperature is changed in selected areas along the main side of the substrate during the growth process, in particular controlled by the targeted and reversible processing of the carrier. This means, for example, that in this area the temperature is around
- predetermined values can be increased or decreased.
- the processing can take place before or during the growth process. Preference is given by this processing
- Semiconductor layer sequence understood as a function of the location along a main radiation side of the semiconductor layer sequence.
- the main radiation side is preferably in
- the emission profile is thus a three-dimensional function or a
- Three-dimensional histogram in which the emission spectrum of the semiconductor layer sequence as a function of x and y
- Main radiation side has a homogeneous, ie substantially the same, emission spectrum.
- the temperature profile determined in step D can be smoothed, thereby smoothing the
- Emissions profile can be achieved. Temperature variations along the main side of the substrate can then be compensated by the machining, so that especially after processing in all areas along the main side of the substrate only small temperature fluctuations, such as temperature fluctuations of less than 5 K or less than 1 K or less than 0.5 K. occur. Alternatively, the temperatures of the temperature profile after processing may also vary at most 1% or at most 0.5% or at most 0.1% by a maximum temperature of the temperature profile.
- Semiconductor layer sequence is achieved with a smoother emission profile.
- steps A to E are performed in the order indicated.
- the method for growing semiconductor layers comprises a step A of providing a carrier.
- a step B becomes at least one substrate applied to the carrier.
- a growth process is carried out, in which a semiconductor layer sequence is applied to the carrier
- a temperature measuring process is carried out in which a temperature profile of the substrate, which during the growth process in the substrate
- a step E is carried out, in which the carrier and / or the substrate are specifically processed before or during the growth process.
- the temperature is changed in selected regions of the substrate and the emission profile of the finished grown semiconductor layer sequence is smoothed.
- the invention described herein is based inter alia on the finding that the wavelength of light-emitting LEDs, such as InGaN LEDs, essentially by the temperature of the semiconductor layers during the growth process
- Semiconductor layers on a growth substrate give way to the temperature profile along the main side of the substrate
- the LED chips fabricated on the edge of the substrate may be due to there
- the invention described here makes use of the idea of changing the support or the substrate during the growth process over reversed or permanent machining processes in such a way that it leads to a
- step E during the growth process, a laser beam from a laser is directed onto the substrate, in particular onto the main side of the substrate facing away from the carrier. With the laser beam then selected, so deliberately determined areas of the substrate, heated specifically. In this case, the regions of the substrate which in the temperature profile form cooler areas of the substrate are preferably heated.
- step E not the substrate, but the Carrier heated by means of the laser beam in selectively selected areas.
- the laser beam may also be directed to an upper side of the carrier facing the substrate or an underside of the carrier opposite to the upper side, the upper side and the lower side respectively
- the heat generated by the laser beam in areas of the carrier then transmits to corresponding, for example, adjacent or
- the laser beam is activated in operation during the growth process by means of a
- the scanning unit can move the laser beam over the main side of the substrate or the carrier, in particular at a constant speed, for example at least 20 m / s or at least 40 m / s or at least 80 m / s.
- a constant speed for example at least 20 m / s or at least 40 m / s or at least 80 m / s.
- the intensity and / or the power of the laser radiation are modulated. If the laser beam is aimed at a region that is to be heated, the power and / or the intensity are increased. In areas that are not to be heated, power and / or intensity are reduced. Alternatively, however, it is also possible that the laser beam has a temporally constant power and / or intensity
- the scanning unit then preferably moves the laser beam abruptly over the main side of the substrate or of the carrier. How strong the substrate in the selected
- the scanning unit is arranged so that the laser beam can be directed to all areas of the main side of the substrate or carrier. This can be the
- Scanning unit align the laser beam, for example, two-dimensional.
- the scanning unit can
- Laser beam independently along two base vectors, which span the main side of the substrate or the carrier to move.
- the carrier is rotated about an axis of rotation perpendicular to the main side of the carrier.
- the scanning unit can then move the laser beam during the growth process, for example in a radial direction, perpendicular to the axis of rotation.
- a one-dimensional movement along a straight line may be sufficient.
- a plurality of laser beams are along a radial, perpendicular to
- Laser beams are preferably so close to each other arranged that the projection of the laser beams on the main side of the substrate or the carrier forms a continuous line without interruptions on the main page. This can be done for example by a bar laser
- the substrate then preferably crosses over this line completely with each rotation of the carrier, so that each region of the substrate can cross one of the laser beams and thereby be heated in a targeted manner.
- the laser beams need not have a
- Scanning unit to be moved.
- the power and / or the intensity of each individual laser beam are modulated.
- the substrate is crossed by the laser beams, it is possible to influence in a targeted manner which region on the substrate is stronger and which is heated less strongly.
- Temperature measuring process of step D determines the temperature profile of the substrate during the growth process.
- one or more of the following measuring equipment is used for the temperature measurement process: thermocouple, emissivity-corrected pyrometer, thermal imager,
- the emissivity corrected pyrometer can be used, for example, when the carrier is rotated rapidly with the substrate during the growth process.
- a thermal imager is useful when the wearer is slow or does not rotate at all.
- the spatial resolution of the temperature measuring process is preferably better than 10 mm or better than 5 mm or better than 1 mm. Alternatively or additionally, the spatial resolution of
- Temperature measuring process 0.5 mm or> 1 mm or> 3 mm.
- the temperature measuring processes can be carried out, for example, at a rate of> 1 Hz or> 100 Hz or> 10 kHz. That is, for the determination of the temperature in an area or for determining the entire temperature profile with the above spatial resolution, at most 1 s or at most 1/100 s or at most 1-10 -4 s is needed.
- Semiconductor layer sequence is cooled to room temperature. Then, for example, then a spatially resolved
- Temperature profile are inferred.
- a control unit is used.
- the control unit is in particular
- Such a control unit allows, for example, the areas of the substrate which are to be heated for smoothing the temperature profile by means of the laser radiation
- the controller determines, drive and adjust the energy transferred to these areas from the laser radiation.
- the energy transferred to these areas from the laser radiation.
- the control unit is then operated so that the control unit after each temperature measurement process the
- the laser beam has a power of at least 5 kW or at least 10 kW or at least 20 kW.
- a laser beam can be used both in continuous mode and in modulated mode operate.
- the laser beam is then used in particular not only for smoothing the temperature profile of the substrate occurring during the growth process, but for the entire heating of the substrate during the growth process.
- Heated substrate and allows growth of the semiconductor layers is not necessary in this case and / or not used.
- Typical temperatures to which a substrate for the growth of semiconductor layers must be brought are in the range between 1000 K and 2000 K.
- a temperature can be achieved even without external heat source.
- the substrate is heated in addition to the laser via an additional heat source.
- the heat source can for
- Example be arranged on the side facing away from the substrate underside of the carrier and during the growing up the
- Heat carrier Heat transfer and heat radiation, for example, transfers the heat from the heat source to the support and then to the substrate, bringing the substrate to a temperature required for growth.
- additional heat source for example, it is sufficient if the laser has a power of
- the power of the laser ⁇ 2000 W or ⁇ 1000 W or ⁇ 500 W.
- the laser beam is then preferably predominantly for smoothing the
- a laser beam with such a power can, for example Temperature increases in selected areas of the substrate of up to 10 K or up to 20 K or up to
- the laser is an infrared laser such as a Nd: YAG or a C02 _ uses laser. Also, the use of a green laser, such as a frequency doubled Nd: YAG laser or a
- YLF laser frequency doubled Nd
- lasers in the blue or UV range can be used. Suitable lasers are, in particular, dye lasers or semiconductor lasers or fiber lasers, such as semiconductor-pumped fiber lasers, or discrete diode lasers. According to at least one embodiment, the
- Semiconductor layer sequence transparent to the laser radiation emitted by the laser that is at least 90% or 95% or 99% of the semiconductor layer sequence
- the incident intensity of the laser radiation passes through the semiconductor layer sequence to the substrate.
- Heating of the semiconductor layers thus takes place preferably indirectly via the substrate.
- the laser may be focused in areas outside or inside the substrate.
- the laser power and the laser focusing are adjusted so that it during the
- the substrate and / or the carrier are also transparent in the above sense.
- To heat the Substrate with the aid of the laser can then on the underside of the carrier and / or substrate, for example a
- Absorption layer may be attached, for example, a metal, which absorbs at least a part, in particular a majority, of the laser radiation impinging on them.
- Heating layer adsorbed, the resulting heat can be transferred to the semiconductor layer sequence.
- Substrate projected laser beam has a diameter of at least 0.5 mm or at least 1 mm or at least 3 mm. Alternatively or additionally, the diameter of the
- the substrate and / or carrier has for example one
- Substrate and / or support can be achieved that heated by the irradiation with the laser beam
- Diameter of the laser beam can be defined, which allows a locally targeted heating of the substrate and / or support with a sharply-defined local demarcation.
- the method for growing semiconductor layers in the method for growing semiconductor layers, the
- Temperature measuring process performed in step D before the waxing process in step C.
- the temperature measurement process becomes the Example determined during a previous growth process.
- step B the substrate is preferably applied to the carrier in such a way that a cavity occurs between the substrate and the carrier. This cavity is for example during the subsequent
- step C Growth process in step C partially or completely filled with a gas.
- step C preferably also before the step B, in the region of the cavity between the carrier and the
- Substrate a coating applied locally to the carrier.
- the coating fills the case
- cavity is not completely out, that is, during the growth process in step C, the coating is spaced from the support, for example, by the cavity.
- Coating for example, is designed to be
- step C can be partially or completely removed from the carrier and can be replaced, for example, by a new coating. It can not do the coating either
- the cavity has, for example, a rectangular
- the cavity preferably extends along the entire or almost entire lateral extent of the substrate and is arranged between parallel or nearly parallel main sides of the substrate and the carrier.
- the lateral extent is the extent parallel to the main sides.
- the thickness of the Cavity, so the distance between substrate and carrier is on average, for example, at least 0.05 mm or> 0.1 mm or> 1 mm. Alternatively or additionally, the mean distance -S 2 mm or ⁇ 1.5 mm ⁇ 1 mm.
- the coating has a different emissivity than the carrier, in particular a different emissivity than an upper side of the carrier facing the substrate.
- the coating is preferably selected so that the measured in step D.
- the carrier can be directed particularly efficiently to the substrate. If, for example, the carrier is heated from an underside, it can lead to increased thermal conductivity in the region of contact points on which the substrate rests on the carrier. In these areas, the substrate is heated more than in areas where the thermal conductivity is reduced. This can result in an inhomogeneous temperature profile along the main side of the substrate. Is applied in the areas of increased thermal conductivity between the support and substrate, a coating whose emissivity to
- Example is smaller than that of the carrier, the emitted from these areas during the growing process
- the reduced heat radiation can then partially or completely compensate for the increased thermal conductivity in these areas, causing the Temperature variations along the main side of the substrate can be smoothed.
- the coating is applied gradually to the carrier, so that a
- the surface exposure density of the coating is then set lower, for example.
- Regions of the substrate to colder areas of the substrate are Regions of the substrate to colder areas of the substrate.
- Corresponding regions between carrier and substrate are, for example, regions which lie directly opposite one another, that is, between which the distance between carrier and substrate is the smallest.
- the coating does not have to be gradual. It can also be a continuous,
- contiguous and unstructured layer such as an annular layer.
- the coating comprises or consists of one of the following materials:
- the coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied.
- the coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied.
- the coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied.
- the coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied.
- the coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied.
- the coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied.
- the coating is in this case, for
- Emissivity of the coating is preferably at most 0.7 or at most 0.4 or at most 0.2.
- the emissivity of the coating preferably deviates by at least 0.2 or at least 0.4 or
- the coating can also be applied to a carrier-facing underside of the substrate. For example, then the different
- Reflectance or degree of absorption of the coating for thermal radiation from the reflectance or absorptance of the substrate can then, for example, a higher
- Reflectance or lower degree of absorption can be set as in cooler areas, which can also lead to a smoothing of the temperature profile.
- the carrier can be used for the method described above. Features of the method described above are therefore also disclosed for the wearer and vice versa.
- the substrate for growing semiconductor layers comprises a recess into which a substrate is introduced during the intended growth of semiconductor layers.
- the recesses serve for example for mechanical fixation and stabilization of the substrate during the growth process.
- the recess is designed so that when inserting the Substrate in the recess, the substrate flush with the
- the substrate is completely embedded in the recess during the growth process.
- the substrate may be secured during growth against detachment from the recess.
- the coating is carried out, for example, as indicated above for the method.
- the coating can also be applied to the underside of the carrier, opposite the recess, wherein the coating, for example, also extends gradually.
- the coating is then selected, for example, to have a higher reflectance or lower degree of thermal radiation absorption than the support. If the carrier is heated by a heat source on the underside of the carrier, then in the area of
- FIG. 5 shows a method step of one described here
- FIG. 1 shows a side view of a device which, for example, is used for the growth of semiconductor layers in organometallic chemical vapor deposition, in short
- the device comprises a carrier 1 with an upper side and one of the upper side
- the carrier 1 is formed axially symmetrical to a rotation axis 10, wherein here on both sides of the rotation axis 10 each two of the recesses 12 are introduced into the carrier 1 are.
- a substrate 2 is introduced, which in the present case serves as a growth substrate and is formed, for example, from GaN or sapphire or silicon.
- the substrates 2 are within the
- the support points 13 are preferably chosen small, their lateral
- Expansion along the main side of the carrier is for example at most 5% of the lateral extent of the
- Cavity 14 is formed, which is filled for example with a process gas.
- FIG. 1 shows a step C of the method, in which a semiconductor layer sequence 20 is respectively grown on the main sides of the substrates 2 facing away from the carrier 1.
- the carrier in FIG. 1 is rotated about a rotation axis 10. The rotation speed is thereby
- the substrates 2 Centrifugal force on the substrates 2, the substrates 2 are partially displaced andteurbogen, so that in the central region of the substrates 2, between the support points 13, the distance to the carrier 1 is reduced.
- the sag can also arise at least in part because of tension in the substrate during a growth process.
- the substrate bends, for example, between 50 ym and 200 ym.
- FIG. 1 also shows that the device for growing semiconductor layers has a heating element 6 which is mounted on the underside of the carrier 1.
- FIG. 1 also simultaneously shows a method step D, in which a temperature measuring process is carried out.
- a temperature measuring device 8 is mounted on the top of the carrier 1.
- Temperature measuring device 8 is spaced from the carrier 1 and the substrates 2 and measures a temperature profile 3 along main sides of the substrates 2.
- the temperature measuring device 8 comprises, for example, one or more emission degree-corrected pyrometer, the temperature on the main sides of the substrates 2 with a Measure spatial resolution of ⁇ 3 mm.
- the temperature measuring device 8 is connected in the example of Figure 1 to a control unit 7, wherein the
- Control unit 7 in turn with a laser 4 and a
- Scanning unit 5 which is presently designed as a mirror, is connected.
- the laser 4 is initially out of operation.
- FIG. 2 shows a diagram with the temperature T on the y-axis and the radius r
- the temperature profile 3 in the region of the support points 13 and in the central region of the substrates 2 has elevated temperatures T. Between the central region and the support points 13 are
- the elevated temperature T in middle region between the support points results from the bending of the substrates 2 shown in FIG. 1.
- the reduced distance in these middle regions enables improved thermal conductivity via the process gas located in the cavity 14.
- FIG. 3 shows a method step E which, for example, follows the temperature measuring process of step D of FIGS. 1 and 2.
- the device shown in Figure 3 corresponds to the device in Figure 1.
- the carrier 1 is further rotated about the axis of rotation 10, the
- FIG. 3 shows that the laser 4 is operated.
- the laser 4 is, for example, an Nd: YAG laser that projects infrared laser radiation 40 onto the scanning unit 5.
- the scanning unit 5 is presently designed as a mirror, wherein the mirror is connected for example to a motor.
- Adjustment angle of the mirror can be varied by the motor. The mirror reflects on him
- Laser beam 40 in the direction of the carrier 1 and is directed to selected areas of the substrate 2. As a result of the irradiation of the selected area of the substrate 2 with the laser radiation 40, this selected area is locally heated in a targeted manner.
- the scanning unit 5 may, for example, the laser beam 40 one-dimensional along the radial
- Laser beam 40 are irradiated and selected areas on the substrates 2 can be selectively heated.
- the radiator 6 shown there may also be dispensed with. This is
- the laser 4 has a sufficiently high power, for example, at least 5 kW to alone by the irradiation of the laser radiation 40 on the
- Substrate 2 to set a necessary growth temperature of the substrates 2.
- FIG. 4 like FIG. 2, shows a section through a possible temperature profile 3 of the substrates 2. However, the temperature profile 3 is shown here after the laser beam 40 has heated certain areas on the substrates 2.
- Temperature profile 3 of Figure 2 is smoothed or homogenized. The temperature fluctuations on the substrate 2 are thus reduced along the main side of the substrates 2.
- FIG. 5 that shown in FIGS. 1 and 3 is shown
- FIG. 5 does not use a single laser whose laser radiation 40 is directed onto the substrates 2 via a scanning unit 5, but rather a laser diode array, for example in the form of a laser bar, in FIG arranged the carrier 1.
- a laser diode array for example in the form of a laser bar, in FIG arranged the carrier 1.
- a plurality of lasers 4 are arranged in series next to one another.
- the radiation 40 emitted by the lasers 4, when projected onto the carrier 1, forms a continuous line which, for example, extends from the axis of rotation 10 to the outer edge of the carrier 1.
- Area on the substrates 2 at least one laser beam 40th thwarted.
- modulation of the laser power emitted by the lasers 4 and / or load intensity targeted heating of specific areas on the individual substrates 2 can then be achieved.
- Figure 6 shows results for a method as described in connection with Figures 1 to 5.
- a carrier 1 was rotated at different rotational speeds ⁇ .
- the rotational speeds are listed in units of revolutions per minute in the first column of the table.
- the revolution time of the carrier ⁇ in seconds is in the second
- Laser intensities varies.
- the third column of the table shows laser intensities P from 0.1 kW to 1 kW.
- the right column of the table gives the diameter d of
- Laser radiation 40 in centimeters.
- the difference between the upper image and the lower image on the right side in FIG. 6 is that, for the acquisition of the graphs in the upper image, the carrier 1 was heated by means of the laser 4, which leads to an indirect heating of the substrate 2.
- the graphs in the lower image were recorded on laser irradiation of the substrate 2, ie the substrate 2 was heated directly and not via the support 1.
- FIG. 7 shows a side view of a carrier 1 as described in connection with FIGS. 1 and 3. in the
- a coating 11 is applied in FIG. 7 on the side of the carrier 1 facing the substrate 2 in the region of the recess 12.
- Coating 11 is applied gradually, so that a surface occupation density varies along the main side of the substrate 2.
- the present example the
- the coating 11 is made, for example
- the gradually applied coating 11 with the smaller emissivity has the following technical effect. in the Area of support points 13 and in the central region of the recess 12 takes place between the carrier 1 and the substrate 2, an increased heat conduction. This creates
- the coating 11 covers at least 1% or 5% or 10% of the carrier 1 in the region of
- FIG. 9 shows results obtained by means of a method as described in connection with FIGS. 7 and 8
- Coating 11 can be achieved.
- the graph on the right side shows a temperature profile 3 of the substrate 2 as the distance r from the axis of rotation of the carrier.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Disclosed is a method for growing semiconductor layers. In a step A, a support (1) is provided. In a step B, at least one substrate (2) is placed onto the support (1). Then in a step C, a growing process is carried out in which a semiconductor layer sequence (20) is grown on a main side of the substrate (2) facing away from the support (1). The fully grown semiconductor layer sequence (20) emits electromagnetic radiation during the intended operation. In an additional step D, a temperature-measuring process is carried out in which a temperature profile (3) of the substrate (2) which is present in the substrate (2) during the growing process is determined. Additionally, a step E is carried out in which the support (1) and/or the substrate (2) are processed in a controlled manner prior to or during the growing process. As a result, the temperature in selected regions of the substrate (2) is changed and an emissions profile of the fully grown semiconductor layer sequence (20) is leveled out.
Description
Beschreibung description
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten und Träger zum Aufwachsen von Halbleiterschichten Process for growing semiconductor layers and substrates for growing semiconductor layers
Es wird ein Verfahren für das Aufwachsen von It will be a process for growing up
Halbleiterschichten angegeben. Darüber hinaus wird ein Träger für das Aufwachsen von Halbleiterschichten angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Aufwachsen von Halbleiterschichten anzugeben, bei dem Semiconductor layers specified. In addition, a support for the growth of semiconductor layers is given. An object to be solved is to provide a method for growing semiconductor layers, in which
Inhomogenitäten in der Materialzusammensetzung und der Inhomogeneities in the material composition and the
Materialstruktur der Halbleiterschichten reduziert werden können. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Träger anzugeben, mit dem ein solches Aufwachsen möglich ist. Material structure of the semiconductor layers can be reduced. Another object to be solved is to provide a carrier with which such growth is possible.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren und den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte These objects are achieved by the method and subject matter of the independent claims. advantageous
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Embodiments and developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten einen Schritt A, in dem ein Träger bereitgestellt wird. Bei dem Träger handelt es sich insbesondere um einen Substratträger, auf dem In accordance with at least one embodiment, the method for the growth of semiconductor layers comprises a step A, in which a carrier is provided. The carrier is in particular a substrate carrier on which
Aufwachssubstrate für Halbleiterschichten bevorzugt Growth substrates for semiconductor layers are preferred
reversibel montiert und/oder befestigt werden können. Der Träger weist dazu beispielsweise Halterungsstrukturen auf, die ein Verrutschen der Substrate während des reversibly mounted and / or can be attached. For this purpose, the support has, for example, support structures which prevent slippage of the substrates during the process
Aufwachsprozesses verhindern. Prevent the growth process.
Der Träger weist insbesondere eine hohe Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel von zumindest 50 W/ (m-K) oder 100 W/ (m-K) oder
150 W/ (m-K) auf. Dazu weist der Träger beispielsweise ein Siliziumcarbid, wie SiC, oder ein beschichtetes Graphit, zum Beispiel ein mit SiC beschichtetes Graphit, auf oder besteht daraus. Ferner ist der Träger zum Beispiel in Form einer kreisförmigen Scheibe mit zumindest einer Hauptseite In particular, the carrier has a high thermal conductivity, for example of at least 50 W / (mK) or 100 W / (mK) or 150 W / (mK). For this purpose, the carrier comprises, for example, a silicon carbide, such as SiC, or a coated graphite, for example a graphite coated with SiC, or consists thereof. Further, the carrier is, for example, in the form of a circular disc having at least one main side
ausgebildet und weist beispielsweise einen Durchmesser entlang der Hauptseite von mindestens 10 cm oder mindestens 30 cm oder mindestens 50 cm auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden in einem Schritt B ein oder mehrere Substrate auf den Träger aufgebracht. Bei dem Substrat handelt es sich insbesondere um ein formed and has, for example, a diameter along the main side of at least 10 cm or at least 30 cm or at least 50 cm. In accordance with at least one embodiment, in a step B, one or more substrates are applied to the carrier. The substrate is in particular a
Aufwachssubstrat für zum Beispiel Halbleiterschichten. Das Substrat kann insbesondere eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Si, GaAs, GaN, GaP, Saphir, SiC, A1N. Growth substrate for, for example, semiconductor layers. The substrate may in particular comprise or consist of one or more of the following materials: Si, GaAs, GaN, GaP, sapphire, SiC, AlN.
Das Substrat ist beispielsweise als Scheibe, insbesondere kreisförmige Scheibe, mit zumindest einer Hauptseite The substrate is, for example, as a disk, in particular a circular disk, with at least one main side
ausgebildet. Der Durchmesser entlang der Hauptseite beträgt zum Beispiel zumindest 5 cm oder > 10 cm oder > 15 cm. educated. The diameter along the main side is, for example, at least 5 cm or> 10 cm or> 15 cm.
Alternativ oder zusätzlich ist der Durchmesser des Substrats -S 30 cm oder < 20 cm oder < 10 cm. Nach dem Schritt B Alternatively or additionally, the diameter of the substrate -S is 30 cm or <20 cm or <10 cm. After step B
verläuft die Hauptseite des Substrats bevorzugt parallel oder annähernd parallel zu der Hauptseite des Trägers. The main side of the substrate preferably runs parallel or approximately parallel to the main side of the carrier.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt C ein Aufwachsprozess durchgeführt. Bei dem Aufwachsprozess wird eine Halbleiterschichtenfolge bevorzugt auf einer dem Träger abgewandten Hauptseite des Substrats aufgewachsen.In accordance with at least one embodiment, a growth process is performed in a step C. In the growth process, a semiconductor layer sequence is preferably grown on a main side of the substrate facing away from the carrier.
Während des Aufwachsprozesses befindet sich das Substrat also zwischen dem Träger und der auf dem Substrat aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere kann es sich bei der
auf dem Substrat aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge um Halbleiterschichten auf GaN oder GaAs oder GaP oder Si Basis handeln. Nach dem Aufwachsprozess ist die fertig gewachsene Halbleiterschichtenfolge zum Beispiel dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise sichtbare Strahlung, zu emittieren. Aus der fertig gewachsenen Halbleiterschichtenfolge können also insbesondere einzelne lichtemittierende Halbleiterbauteile, wie LEDs, hergestellt werden. During the growth process, the substrate is thus located between the carrier and the semiconductor layer sequence grown on the substrate. In particular, it may be at the on the substrate grown semiconductor layer sequence to act semiconductor layers on GaN or GaAs or GaP or Si base. After the growth process, the finally grown semiconductor layer sequence is set up, for example, to emit electromagnetic radiation, for example visible radiation, during normal operation. In particular, individual light-emitting semiconductor components, such as LEDs, can be produced from the finished semiconductor layer sequence.
Während des Aufwachsprozesses ist der Träger zum Beispiel in einer Reaktionskammer angeordnet. Das hier beschriebene For example, during the growth process, the carrier is disposed in a reaction chamber. The one described here
Verfahren eignet sich insbesondere für Prozesse, in denen die Halbleiterschichten in einer chemischen Gasphasenabscheidung, wie einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung, kurz MOCVD, aufgebracht werden. Auch ist es möglich, die Halbleiterschichten mittels einer Molekularstrahlepitaxie oder mittels eines Sputter-Prozesses aufzuwachsen. Bevorzugt wird die Halbleiterschichtenfolge ganzflächig auf die Hauptseite des Substrats aufgebracht, sodass zumindest 90 % oder > 95 % oder > 98 % der Hauptseite des Substrats mit der Halbleiterschichtenfolge bedeckt werden. Die Dicke der dabei entstehenden Halbleiterschichtenfolge ist im Vergleich zur Dicke des Aufwachssubstrats bevorzugt gering. Method is particularly suitable for processes in which the semiconductor layers in a chemical vapor deposition, such as an organometallic chemical vapor deposition, short MOCVD, are applied. It is also possible to grow the semiconductor layers by means of molecular beam epitaxy or by means of a sputtering process. Preferably, the semiconductor layer sequence is applied over the entire surface of the main side of the substrate, so that at least 90% or> 95% or> 98% of the main side of the substrate are covered with the semiconductor layer sequence. The thickness of the resulting semiconductor layer sequence is preferably low compared to the thickness of the growth substrate.
Beispielsweise ist die Dicke der Halbleiterschichtenfolge nach Vollendung des Aufwachsprozesses höchstens 20 ym oder höchstens 10 ym. Die Dicke des Substrats kann dagegen By way of example, the thickness of the semiconductor layer sequence after completion of the growth process is at most 20 μm or at most 10 μm. The thickness of the substrate may be against
^ 100 ym, insbesondere ^ 200 ym sein. ^ 100 ym, in particular ^ 200 ym be.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt D ein Temperaturmessprozess durchgeführt. Bei dem In accordance with at least one embodiment, a temperature measurement process is performed in a step D. In which
Temperaturmessprozess wird bevorzugt ein Temperaturprofil des
Substrats bestimmt, welches während des Aufwachsprozesses in dem Substrat auftritt. Das Temperaturprofil wird dabei bevorzugt als ortsabhängige Temperaturverteilung entlang der Hauptseite des Substrats bestimmt. Insbesondere ist das Temperature measuring process is preferably a temperature profile of the Substrate determines which occurs in the substrate during the growth process. The temperature profile is preferably determined as a location-dependent temperature distribution along the main side of the substrate. In particular, that is
Temperaturprofil also eine dreidimensionale Funktion oder ein dreidimensionales Histogramm, bei dem die Temperatur des Substrats als Funktion von x und y angegeben ist, wobei x und y die Ortskoordinaten entlang der Hauptseite des Substrats sind . Temperature profile thus a three-dimensional function or a three-dimensional histogram, in which the temperature of the substrate is indicated as a function of x and y, where x and y are the location coordinates along the main side of the substrate.
Hier und im Folgenden wird unter der Temperatur des Substrats zum Beispiel die gemittelte Temperatur über die gesamte Here and below, for example, the temperature of the substrate is the average temperature over the entire
Dicke, also Ausdehnung in z-Richtung, des Substrats oder die Oberflächentemperatur auf der dem Träger abgewandten Thickness, ie expansion in the z direction, of the substrate or the surface temperature on the side facing away from the carrier
Hauptseite des Substrats oder die Temperatur der Main side of the substrate or the temperature of the
aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise der in Entstehung befindlichen Halbleiterschichtenfolge grown semiconductor layer sequence or the emerging semiconductor layer sequence
verstanden. Da das Substrat bevorzugt wesentlich dicker als die Halbleiterschichtenfolge ist, sind die Temperatur der Halbleiterschichtenfolge und des Substrats nahezu identisch. Understood. Since the substrate is preferably substantially thicker than the semiconductor layer sequence, the temperature of the semiconductor layer sequence and the substrate are almost identical.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt E eine gezielte Bearbeitung des Trägers und/oder des Substrats vorgenommen. Die Bearbeitung kann dauerhaft oder reversibel sein. Reversibel heißt hier, dass Änderungen, die am Substrat oder am Träger vorgenommen werden, später wieder rückgängig gemacht werden können ohne das Substrat oder den Träger zu zerstören oder zu beschädigen oder zu verformen. Ferner ist es denkbar, dass die Änderungen mit der Zeit von selbst verschwinden oder sich auflösen. Dauerhaft bedeutet zum In accordance with at least one embodiment, a targeted processing of the carrier and / or the substrate is carried out in a step E. The processing can be permanent or reversible. Reversible here means that changes made to the substrate or to the carrier can later be reversed without destroying or damaging or deforming the substrate or the carrier. It is also conceivable that the changes will disappear or disappear over time. Permanent means to
Beispiel, dass die durch die Bearbeitung am Träger Example, that by the processing on the carrier
hervorgerufene Veränderung nicht rückgängig gemacht wird oder gemacht werden kann. Unter einer gezielten Bearbeitung wird
hier verstanden, dass die Bearbeitung des Trägers und des Substrats beabsichtigt und kontrolliert geschieht. caused change can not be undone or can be made. Under a targeted processing is here understood that the processing of the carrier and the substrate happens intentionally and controlled.
Beispielsweise wird der Träger oder das Substrat dabei nur lokal in bewusst ausgesuchten Bereichen bearbeitet oder verändert. For example, the carrier or the substrate is processed or changed only locally in deliberately selected areas.
Bevorzugt wird durch die gezielte und reversible Bearbeitung des Trägers die Temperatur in ausgesuchten Bereichen entlang der Hauptseite des Substrats während des Aufwachsprozesses verändert, insbesondere kontrolliert verändert. Das heißt zum Beispiel, dass in diesen Bereich die Temperatur um Preferably, the temperature is changed in selected areas along the main side of the substrate during the growth process, in particular controlled by the targeted and reversible processing of the carrier. This means, for example, that in this area the temperature is around
vorbestimmte Werte erhöht oder verringert werden kann. Die Bearbeitung kann vor oder während des Aufwachsprozesses erfolgen. Bevorzugt wird durch diese Bearbeitung ein predetermined values can be increased or decreased. The processing can take place before or during the growth process. Preference is given by this processing
Emissionsprofil der fertig gewachsenen Emission profile of the finished grown
Halbleiterschichtenfolge geglättet . Smoothed semiconductor layer sequence.
Unter dem Emissionsprofil wird dabei insbesondere das durch Elektrolumineszenz oder Photolumineszenz emittierte Under the emission profile is in particular the emitted by electroluminescence or photoluminescence
Wellenlängenspektrum der fertig gewachsenen Wavelength spectrum of the finished grown
Halbleiterschichtenfolge als Funktion des Ortes entlang einer Strahlungshauptseite der Halbleiterschichtenfolge verstanden. Die Strahlungshauptseite verläuft dabei bevorzugt im Semiconductor layer sequence understood as a function of the location along a main radiation side of the semiconductor layer sequence. The main radiation side is preferably in
Wesentlichen parallel zur Hauptseite des Substrats. Substantially parallel to the main side of the substrate.
Beispielsweise wird über die Strahlungshauptseite ein For example, on the main radiation side a
Großteil der von der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Most of the generated by the semiconductor layer sequence
Strahlung ausgekoppelt. Insbesondere ist das Emissionsprofil also eine dreidimensionale Funktion oder ein Radiation decoupled. In particular, the emission profile is thus a three-dimensional function or a
dreidimensionales Histogramm, bei dem das Emissionspektrum der Halbleiterschichtenfolge als Funktion von x und y Three-dimensional histogram, in which the emission spectrum of the semiconductor layer sequence as a function of x and y
angegeben ist, wobei x und y die Ortskoordinaten entlang der Strahlungshauptseite der Halbleiterschichtenfolge sind. Die Glättung des Emissionsprofils hat also zur Folge, dass die
Halbleiterschichtenfolge entlang der gesamten where x and y are the location coordinates along the main radiation side of the semiconductor layer sequence. The smoothing of the emission profile thus has the consequence that the Semiconductor layer sequence along the entire
Strahlungshauptseite ein homogenes, also im Wesentlichen gleiches, Emissionsspektrum aufweist. Beispielsweise kann durch die Bearbeitung des Trägers oder des Substrats das im Schritt D bestimmte Temperaturprofil geglättet werden und dadurch eine Glättung des Main radiation side has a homogeneous, ie substantially the same, emission spectrum. For example, by processing the carrier or the substrate, the temperature profile determined in step D can be smoothed, thereby smoothing the
Emissionsprofils erreicht werden. Temperaturschwankungen entlang der Hauptseite des Substrats können dann durch die Bearbeitung ausgeglichen werden, sodass insbesondere nach der Bearbeitung in allen Bereichen entlang der Hauptseite des Substrats nur geringe Temperaturschwankungen, beispielsweise Temperaturschwankungen von weniger als 5 K oder weniger als 1 K oder weniger als 0,5 K auftreten. Alternativ können die Temperaturen des Temperaturprofils nach der Bearbeitung auch höchstens 1 % oder höchstens 0,5 % oder höchstens 0,1 % um eine Maximaltemperatur des Temperaturprofils schwanken. Emissions profile can be achieved. Temperature variations along the main side of the substrate can then be compensated by the machining, so that especially after processing in all areas along the main side of the substrate only small temperature fluctuations, such as temperature fluctuations of less than 5 K or less than 1 K or less than 0.5 K. occur. Alternatively, the temperatures of the temperature profile after processing may also vary at most 1% or at most 0.5% or at most 0.1% by a maximum temperature of the temperature profile.
Jedoch ist es auch möglich, dass durch die Bearbeitung gezielt Inhomogenitäten in das Temperaturprofil eingebracht werden. Mit diesen Temperaturinhomogenitäten können andere Effekte beim Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge, die zu Inhomogenitäten im Emissionsprofil führen, ausgleichen werden, wodurch die Herstellung einer However, it is also possible that inhomogeneities are introduced into the temperature profile by the machining. With these temperature inhomogeneities, other effects in the growth of the semiconductor layer sequence, which lead to inhomogeneities in the emission profile, will compensate for the production of a
Halbleiterschichtenfolge mit einem glatteren Emissionsprofil erreicht wird. Semiconductor layer sequence is achieved with a smoother emission profile.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte A bis E in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. In accordance with at least one embodiment, steps A to E are performed in the order indicated.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten einen Schritt A, bei dem ein Träger bereitgestellt wird. In einem Schritt B wird
zumindest ein Substrat auf den Träger aufgebracht. Ferner wird in einem Schritt C ein Aufwachsprozess ausgeführt, bei dem eine Halbleiterschichtenfolge auf eine dem Träger In at least one embodiment, the method for growing semiconductor layers comprises a step A of providing a carrier. In a step B becomes at least one substrate applied to the carrier. Furthermore, in a step C, a growth process is carried out, in which a semiconductor layer sequence is applied to the carrier
abgewandten Hauptseite des Substrats aufgewachsen wird. Die fertig gewachsene Halbleiterschichtenfolge emittiert im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetischer Strahlung. In einem weiteren Schritt D wird ein Temperaturmessprozess durchgeführt, bei dem ein Temperaturprofil des Substrats, welches während des Aufwachsprozesses in dem Substrat grown away from the main side of the substrate. The finally grown semiconductor layer sequence emits electromagnetic radiation during normal operation. In a further step D, a temperature measuring process is carried out in which a temperature profile of the substrate, which during the growth process in the substrate
auftritt, bestimmt wird. Zusätzlich wird ein Schritt E ausgeführt, bei dem der Träger und/oder das Substrat vor oder während des Aufwachsprozesses gezielt bearbeitet werden. occurs, is determined. In addition, a step E is carried out, in which the carrier and / or the substrate are specifically processed before or during the growth process.
Dadurch wird die Temperatur in ausgesuchten Bereichen des Substrats verändert und das Emissionssprofil der fertig gewachsenen Halbleiterschichtenfolge geglättet. As a result, the temperature is changed in selected regions of the substrate and the emission profile of the finished grown semiconductor layer sequence is smoothed.
Die hier beschriebene Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass die Wellenlänge von Licht emittierenden LEDs, wie InGaN-LEDs, im Wesentlichen durch die Temperatur der Halbleiterschichten während des Aufwachsprozesses The invention described herein is based inter alia on the finding that the wavelength of light-emitting LEDs, such as InGaN LEDs, essentially by the temperature of the semiconductor layers during the growth process
bestimmt wird. Beispielsweise verschiebt sich bei is determined. For example, shifts in
gebräuchlichen LEDs bei einer Erhöhung der common LEDs with an increase in the
Wachstumstemperatur von 1 K die Wellenlänge der erzeugten LEDs um 0,5 nm bis 2 nm. Bei dem Aufwachsprozess von Growth temperature of 1 K, the wavelength of the LEDs produced by 0.5 nm to 2 nm. In the growth process of
Halbleiterschichten auf einem Aufwachssubstrat weicht das Temperaturprofil entlang der Hauptseite des Substrats Semiconductor layers on a growth substrate give way to the temperature profile along the main side of the substrate
aufgrund einer Vielzahl von Einflussgrößen, wie zum Beispiel dem Abstand des Wafers vom Träger, der lokalen thermischen Leitfähigkeit des zwischen Träger und Substrat befindlichen Gasgemisches, des Emissionsgrads des Trägers, der Kühlung der verwendeten Prozessgase oder der geometrischen Besonderheiten am Substratrand, von einem idealen homogenen Temperaturprofil ab. Eine solche Temperaturinhomogenität und die damit
verbundene Inhomogenität in der Lichtemission beziehungsweise im Emissionsprofil haben aber unter Umständen große due to a variety of factors, such as the distance of the wafer from the carrier, the local thermal conductivity of the gas mixture between carrier and substrate, the emissivity of the carrier, the cooling of the process gases used or the geometric features at the substrate edge, of an ideal homogeneous temperature profile from. Such a temperature inhomogeneity and the so However, connected inhomogeneity in the light emission or emission profile may have great potential
Auswirkungen auf die Ausbeute von LED-Chips und die Logistik bei der LED-Herstellung. Zum Beispiel können die am Rand des Substrats hergestellten LED-Chips aufgrund der dort Effects on the yield of LED chips and logistics in LED manufacturing. For example, the LED chips fabricated on the edge of the substrate may be due to there
auftretenden großen Temperaturverschiebung nicht verkauft werden . occurring large temperature shift can not be sold.
Die hier beschriebene Erfindung macht unter anderem von der Idee Gebrauch, den Träger oder das Substrat während des Aufwachsprozesses übergezielte reversible oder dauerhafte Bearbeitungsprozesse so zu verändern, dass es zu einer Among other things, the invention described here makes use of the idea of changing the support or the substrate during the growth process over reversed or permanent machining processes in such a way that it leads to a
Homogenisierung beziehungsweise Glättung des Homogenization or smoothing of the
Emissionssprofils der fertig gewachsenen Emission profile of the finished grown
Halbleiterschichtenfolge kommt. Dies wir beispielsweise durch die Glättung des beim Aufwachsen entstehenden Semiconductor layer sequence comes. This is done, for example, by smoothing out the wax
Temperaturprofils erreicht. Im Vergleich mit üblichen Temperature profile achieved. Compared with usual
Aufwachsprozessen wird dadurch ein homogeneres Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge mit weniger Schwankungen in der Materialzusammensetzung und Materialstruktur entlang der gesamten Hauptseite des Substrats ermöglicht. Der bei der Produktion entstehende Ausschuss an LED-Chips kann damit verringert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt E während des Aufwachsprozesses ein Laserstrahl aus einem Laser auf das Substrat, insbesondere auf die dem Träger abgewandte Hauptseite des Substrats, gerichtet. Mit dem Laserstrahl werden dann ausgesuchte, also bewusst bestimmte Bereiche des Substrats, gezielt aufgeheizt. Bevorzugt werden dabei die Bereiche des Substrats aufgeheizt, die im Temperaturprofil kühlere Stellen des Substrats bilden. Alternativ oder Growth processes thereby enable a more homogeneous growth of the semiconductor layer sequence with fewer fluctuations in the material composition and material structure along the entire main side of the substrate. The resulting in production of waste on LED chips can be reduced. In accordance with at least one embodiment, in step E, during the growth process, a laser beam from a laser is directed onto the substrate, in particular onto the main side of the substrate facing away from the carrier. With the laser beam then selected, so deliberately determined areas of the substrate, heated specifically. In this case, the regions of the substrate which in the temperature profile form cooler areas of the substrate are preferably heated. Alternatively or
zusätzlich wird im Schritt E nicht das Substrat, sondern der
Träger mit Hilfe des Laserstrahls in gezielt ausgesuchten Bereichen aufgeheizt. Der Laserstrahl kann ferner auf eine dem Substrat zugewandte Oberseite des Trägers oder einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Trägers gerichtet werden, wobei die Oberseite und die Unterseite jeweils In addition, in step E, not the substrate, but the Carrier heated by means of the laser beam in selectively selected areas. The laser beam may also be directed to an upper side of the carrier facing the substrate or an underside of the carrier opposite to the upper side, the upper side and the lower side respectively
Hauptseiten des Trägers bilden. Die durch den Laserstrahl in Bereichen des Trägers erzeugte Wärme überträgt sich dann auf korrespondierende, zum Beispiel angrenzende oder Make homepages of the vehicle. The heat generated by the laser beam in areas of the carrier then transmits to corresponding, for example, adjacent or
gegenüberliegende, Bereiche des Substrats. Auch ist es möglich, zum Beispiel mittels eines auf die Oberseite opposite, areas of the substrate. It is also possible, for example, by means of one on top
gerichteten Lasers, wie eines UV-Lasers, dass die directed laser, such as a UV laser, that the
Laserstrahlung direkt in der Halbleiterschichtenfolge Laser radiation directly in the semiconductor layer sequence
absorbiert wird und damit die Halbleiterschichtenfolge direkt aufgeheizt wird. is absorbed and thus the semiconductor layer sequence is heated directly.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Laserstrahl im Betrieb während des Aufwachsprozesses mit Hilfe einer In accordance with at least one embodiment, the laser beam is activated in operation during the growth process by means of a
Abtasteinheit gezielt auf ausgesuchte Bereiche des Substrats ausgerichtet. Die Abtasteinheit kann den Laserstrahl über die Hauptseite des Substrats oder des Trägers insbesondere mit konstanter Geschwindigkeit, beispielsweise mit mindestens 20 m/s oder mindestens 40 m/s oder mindestens 80 m/s bewegen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn dabei die Intensität und/oder die Leistung der Laserstrahlung moduliert werden. Ist der Laserstrahl auf einen Bereich gerichtete, der erhitzt werden soll, werden die Leistung und/oder die Intensität erhöht. In den Bereichen, die nicht erhitzt werden sollen, werden die Leistung und/oder die Intensität reduziert. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Laserstrahl eine zeitlich konstanten Leistung und/oder Intensität Scanning targeted to selected areas of the substrate. The scanning unit can move the laser beam over the main side of the substrate or the carrier, in particular at a constant speed, for example at least 20 m / s or at least 40 m / s or at least 80 m / s. In this case, it is advantageous if the intensity and / or the power of the laser radiation are modulated. If the laser beam is aimed at a region that is to be heated, the power and / or the intensity are increased. In areas that are not to be heated, power and / or intensity are reduced. Alternatively, however, it is also possible that the laser beam has a temporally constant power and / or intensity
aufweist. Die Abtasteinheit bewegt den Laserstrahl dann bevorzugt sprunghaft über die Hauptseite des Substrats oder
des Trägers. Wie stark das Substrat in den ausgesuchten having. The scanning unit then preferably moves the laser beam abruptly over the main side of the substrate or of the carrier. How strong the substrate in the selected
Bereichen aufgeheizt wird, wird dann über die Is then heated over the areas
Bestrahlungsdauer in dem jeweiligen Bereich reguliert. Bevorzugt ist die Abtasteinheit so eingerichtet, dass der Laserstrahl auf alle Bereiche der Hauptseite des Substrats oder Trägers gerichtet werden kann. Dazu kann die Irradiation time regulated in the respective area. Preferably, the scanning unit is arranged so that the laser beam can be directed to all areas of the main side of the substrate or carrier. This can be the
Abtasteinheit den Laserstrahl beispielsweise zweidimensional ausrichten. Insbesondere kann die Abtasteinheit den Scanning unit align the laser beam, for example, two-dimensional. In particular, the scanning unit can
Laserstrahl unabhängig entlang zweier Basisvektoren, die die Hauptseite des Substrats oder des Trägers aufspannen, bewegen . Laser beam independently along two base vectors, which span the main side of the substrate or the carrier to move.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Träger während des Aufwachsprozesses um eine Rotationsachse senkrecht zur Hauptseite des Trägers rotiert. Die Abtasteinheit kann den Laserstrahl dann während des Aufwachsprozesses zum Beispiel in einer radialen Richtung, senkrecht zur Rotationsache bewegen. Eine eindimensionale Bewegung entlang einer Geraden kann dabei ausreichend sein. Bei jeder Rotation wird in In accordance with at least one embodiment, during the growth process, the carrier is rotated about an axis of rotation perpendicular to the main side of the carrier. The scanning unit can then move the laser beam during the growth process, for example in a radial direction, perpendicular to the axis of rotation. A one-dimensional movement along a straight line may be sufficient. At each rotation is in
Draufsicht auf die Hauptseite des Trägers eine von dem Top view of the main side of the carrier one of the
Laserstrahl überstrichene Linie auf der Hauptseite des Laser beam swept line on the main page of the
Trägers von dem Substrat vollständig durchkreuzt, so dass mit Hilfe des Laserstrahls alle Bereiche des Substrats gezielt aufgeheizt werden können. Auch hier ist es wiederum möglich, dass der Laserstrahl mit konstanter Geschwindigkeit entlang der radialen Richtung bewegt wird oder sprunghaft Carrier completely crossed by the substrate, so that all areas of the substrate can be selectively heated by means of the laser beam. Again, it is possible that the laser beam at a constant speed along the radial direction is moved or jumped
ausgerichtet wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Laserstrahlen entlang einer radialen, senkrecht zur is aligned. In accordance with at least one embodiment, a plurality of laser beams are along a radial, perpendicular to
Rotationsachse verlaufenden Richtung angeordnet. Die Arranged axis of rotation extending direction. The
Laserstrahlen sind dabei bevorzugt so dicht zueinander
angeordnet, dass die Projektion der Laserstrahlen auf die Hauptseite des Substrats oder des Trägers eine durchgehende Linie ohne Unterbrechungen auf der Hauptseite bildet. Dies lässt sich beispielsweise durch einen Barrenlaser Laser beams are preferably so close to each other arranged that the projection of the laser beams on the main side of the substrate or the carrier forms a continuous line without interruptions on the main page. This can be done for example by a bar laser
realisieren. In Draufsicht auf die Hauptseite des Trägers durchkreuzt bevorzugt das Substrat dann bei jeder Rotation des Trägers diese Linie vollständig, sodass jeder Bereich des Substrats einen der Laserstrahlen durchkreuzt und dadurch gezielt aufgeheizt werden kann. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform müssen die Laserstrahlen nicht über einerealize. In a plan view of the main side of the carrier, the substrate then preferably crosses over this line completely with each rotation of the carrier, so that each region of the substrate can cross one of the laser beams and thereby be heated in a targeted manner. In the embodiment described here, the laser beams need not have a
Abtasteinheit bewegt werden. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leistung und/oder die Intensität jedes einzelnen Laserstrahls moduliert werden. Beim Durchkreuzen des Substrats durch die Laserstrahlen kann dadurch gezielt beeinflusst werden, welcher Bereich auf dem Substrat stärker und welcher weniger stark aufgeheizt wird. Scanning unit to be moved. In this case, it is particularly advantageous if the power and / or the intensity of each individual laser beam are modulated. When the substrate is crossed by the laser beams, it is possible to influence in a targeted manner which region on the substrate is stronger and which is heated less strongly.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im According to at least one embodiment is in
Temperaturmessprozess des Schritts D das Temperaturprofil des Substrats während des Aufwachsprozesses bestimmt. Dabei wird beispielsweise für den Temperaturmessprozess eines oder mehrere der folgenden Messmittel eingesetzt: Thermoelement, emissionsgrad-korrigiertes Pyrometer, Wärmebildkamera, Temperature measuring process of step D determines the temperature profile of the substrate during the growth process. For example, one or more of the following measuring equipment is used for the temperature measurement process: thermocouple, emissivity-corrected pyrometer, thermal imager,
Infrarotdiode. Das emissionsgrad-korrigierte Pyrometer kann beispielsweise dann eingesetzt werden, wenn der Träger mit dem Substrat während des Aufwachsprozesses schnell rotiert wird. Eine Wärmebildkamera bietet sich zum Beispiel an, wenn der Träger langsam oder gar nicht rotiert. Werden Infrared diode. The emissivity corrected pyrometer can be used, for example, when the carrier is rotated rapidly with the substrate during the growth process. For example, a thermal imager is useful when the wearer is slow or does not rotate at all. Become
Infrarotdioden verwendet, so ist es vorteilhaft, eine ganze Reihe von Infrarotdioden zu verwenden, die beispielsweise bei jeder Umdrehung des Trägers die gesamte Hauptseite des Used infrared diodes, it is advantageous to use a whole series of infrared diodes, for example, with each revolution of the carrier, the entire main side of the
Substrats oder Trägers abtasten und so die Temperatur des Substrats oder Trägers bestimmen.
Die Ortsauflösung des Temperaturmessprozesses ist bevorzugt besser als 10 mm oder besser als 5 mm oder besser als 1 mm. Alternativ oder zusätzlich ist die Ortsauflösung des Scan the substrate or support to determine the temperature of the substrate or support. The spatial resolution of the temperature measuring process is preferably better than 10 mm or better than 5 mm or better than 1 mm. Alternatively or additionally, the spatial resolution of
Temperaturmessprozesses 0,5 mm oder > 1 mm oder > 3 mm. Temperature measuring process 0.5 mm or> 1 mm or> 3 mm.
Der Temperaturmessprozesse kann beispielsweise mit einer Rate von > 1Hz oder > 100 Hz oder > 10 kHz durchgeführt werden. Das heißt, für die Bestimmung der Temperatur in einem Bereich oder zur Bestimmung des gesamten Temperaturprofils mit obiger Ortsauflösung werden höchstens 1 s oder höchstens 1/100 s oder höchstens 1-10-4 s benötigt. The temperature measuring processes can be carried out, for example, at a rate of> 1 Hz or> 100 Hz or> 10 kHz. That is, for the determination of the temperature in an area or for determining the entire temperature profile with the above spatial resolution, at most 1 s or at most 1/100 s or at most 1-10 -4 s is needed.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der In accordance with at least one embodiment, the
Temperaturmessprozess erst nach dem Aufwachsprozess Temperature measuring process only after the growing process
durchgeführt. Dazu kann beispielsweise solange abgewartet werden, bis das Substrat mit der aufgebrachten carried out. This can be waited, for example, until the substrate with the applied
Halbleiterschichtenfolge auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Anschließend wird dann zum Beispiel eine ortsaufgelöste Semiconductor layer sequence is cooled to room temperature. Then, for example, then a spatially resolved
Wellenlängenmessung des Photolumineszenz-Spektrums der Wavelength measurement of the photoluminescence spectrum of the
Halbleiterschichtenfolge durchgeführt. Ortsaufgelöst bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die von der Semiconductor layer sequence performed. Spatially resolved in this context means that those of the
Halbleiterschichtenfolge emittierte Wellenlänge als Funktion des Ortes auf der Hauptseite des Substrats, zum Beispiel als Funktion einer x-y-Koordinate, gemessen wird. Mit Hilfe des aufgenommenen Photolumineszenz-Spektrums kann auch nach Semiconductor layer sequence emitted wavelength as a function of the location on the main side of the substrate, for example as a function of an x-y coordinate, is measured. With the help of the recorded photoluminescence spectrum can also after
Abkühlung des Substrats und/oder der Halbleiterschichtenfolge auf das während des Aufwachsprozesses vorhandene Cooling of the substrate and / or the semiconductor layer sequence on the existing during the Aufwachsprozesses
Temperaturprofil rückgeschlossen werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Steuereinheit eingesetzt. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu Temperature profile are inferred. In accordance with at least one embodiment, a control unit is used. The control unit is in particular
eingerichtet, anhand von Messwerten des set up based on measurements of the
Temperaturmessprozesses die Abtasteinheit und/oder die
Laserleistung des Lasers und/oder die Intensität der Temperature measuring process the scanning unit and / or the Laser power of the laser and / or the intensity of the laser
Laserstrahlung und/oder die Pulsdauer des Laserstrahls und/oder den Durchmesser des Laserstrahls zu steuern. Eine solche Steuereinheit ermöglicht es zum Beispiel, die Bereiche des Substrats, die zur Glättung des Temperaturprofils mit Hilfe der Laserstrahlung aufgeheizt werden sollen, zu Laser radiation and / or the pulse duration of the laser beam and / or to control the diameter of the laser beam. Such a control unit allows, for example, the areas of the substrate which are to be heated for smoothing the temperature profile by means of the laser radiation
bestimmen, anzusteuern und die auf diese Bereiche aus der Laserstrahlung übertragene Energie einzustellen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der determine, drive and adjust the energy transferred to these areas from the laser radiation. In accordance with at least one embodiment, the
Temperaturmessprozess während des Aufwachsprozesses der Temperature measuring process during the growing process of
Halbleiterschichtenfolge mehrfach durchgeführt. Mehrfach heißt insbesondere, dass eine Temperaturmessung über das gesamte Substrat spätestens nach jeder Sekunde oder Semiconductor layer sequence performed several times. In particular, multiple means that a temperature measurement over the entire substrate at the latest after every second or
spätestens nach jeder zehnten Sekunde oder spätestens nach jeder Minute erfolgt. Andererseits ist es auch möglich, dass das Temperaturprofil des Substrats kontinuierlich während des Aufwachsprozesses aufgenommen wird. Bevorzugt wird die Steuereinheit dann so betrieben, dass die Steuereinheit nach jedem Temperaturmessprozess die at the latest after every tenth second or at the latest after every minute. On the other hand, it is also possible that the temperature profile of the substrate is recorded continuously during the growth process. Preferably, the control unit is then operated so that the control unit after each temperature measurement process the
Abtasteinheit und/oder die Laserleistung des Lasers und/oder die Pulsdauer des Laserstrahls und/oder den Durchmesser des Laserstrahls nachregelt, sodass das Temperaturprofil Scanning unit and / or the laser power of the laser and / or the pulse duration of the laser beam and / or the diameter of the laser beam readjusted, so that the temperature profile
geglättet wird. So können auch zeitlich variierende is smoothed. So can also time varying
Temperaturprofile ausgeglichen werden. Wird die Temperature profiles are compensated. Will the
Temperaturmessung kontinuierlich durchgeführt, kann auch die Nachregelung über die Steuereinheit kontinuierlich erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Laserstrahl eine Leistung von mindestens 5 kW oder mindestens 10 kW oder mindestens 20 kW auf. Ein solcher Laserstrahl kann sowohl im kontinuierlichen Modus als auch im modulierten Modus
betrieben werden. Der Laserstrahl wird dann insbesondere nicht nur zur Glättung des während des Aufwachsprozesses auftretenden Temperaturprofils des Substrats verwendet, sondern für die gesamte Beheizung des Substrats während des Aufwachsprozesses . Eine zusätzliche Heizquelle, die dasTemperature measurement carried out continuously, the readjustment via the control unit can also be carried out continuously. In accordance with at least one embodiment, the laser beam has a power of at least 5 kW or at least 10 kW or at least 20 kW. Such a laser beam can be used both in continuous mode and in modulated mode operate. The laser beam is then used in particular not only for smoothing the temperature profile of the substrate occurring during the growth process, but for the entire heating of the substrate during the growth process. An additional heat source that the
Substrat beheizt und ein Aufwachsen der Halbleiterschichten ermöglicht, ist in diesem Fall nicht nötig und/oder nicht verwendet. Typische Temperaturen, auf die ein Substrat für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gebracht werden muss, liegen im Bereich zwischen 1000 K und 2000 K. Durch die Heated substrate and allows growth of the semiconductor layers is not necessary in this case and / or not used. Typical temperatures to which a substrate for the growth of semiconductor layers must be brought are in the range between 1000 K and 2000 K. By the
Verwendung eines Lasers mit einer Leistung im kW Bereich kann eine solche Temperatur auch ohne externe Heizquelle erreicht werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Substrat während des Aufwachsprozesses neben dem Laser noch über eine zusätzliche Heizquelle geheizt. Die Heizquelle kann zum Using a laser with a power in the kW range, such a temperature can be achieved even without external heat source. In accordance with at least one embodiment, during the growth process, the substrate is heated in addition to the laser via an additional heat source. The heat source can for
Beispiel an der dem Substrat abgewandten Unterseite des Trägers angeordnet sein und während des Aufwachsens den Example, be arranged on the side facing away from the substrate underside of the carrier and during the growing up the
Träger beheizen. Über Wärmetransport und Wärmestrahlung überträgt sich die Wärme zum Beispiel von der Heizquelle auf den Träger und dann auf das Substrat, wobei das Substrat auf eine zum Aufwachsen erforderliche Temperatur gebracht wird. Im Falle einer solchen zusätzlichen Heizquelle reicht es beispielsweise aus, wenn der Laser eine Leistung von Heat carrier. Heat transfer and heat radiation, for example, transfers the heat from the heat source to the support and then to the substrate, bringing the substrate to a temperature required for growth. In the case of such an additional heat source, for example, it is sufficient if the laser has a power of
mindestens 100 W oder mindestens 200 W oder mindestens 500 W aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist die Leistung des Lasers < 2000 W oder < 1000 W oder < 500 W. Der Laserstrahl wird dann bevorzugt überwiegend zum Glätten des at least 100W or at least 200W or at least 500W. Alternatively or additionally, the power of the laser <2000 W or <1000 W or <500 W. The laser beam is then preferably predominantly for smoothing the
Emissionsprofils oder Temperaturprofils eingesetzt und nicht zum vollständigen Beheizen des Substrats. Ein Laserstrahl mit einer solchen Leistung kann beispielsweise
Temperaturerhöhungen in ausgesuchten Bereichen des Substrats von bis zu 10 K oder bis zu 20 K oder bis zu Emission profiles or temperature profiles used and not to fully heat the substrate. A laser beam with such a power can, for example Temperature increases in selected areas of the substrate of up to 10 K or up to 20 K or up to
30 K erzielen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird für den Laser ein Infrarotlaser, beispielsweise ein Nd:YAG oder ein C02_Laser verwendet. Auch die Verwendung eines grünen Lasers, wie eines frequenzverdoppelten Nd:YAG Lasers oder eines Achieve 30K. According to at least one embodiment, the laser is an infrared laser such as a Nd: YAG or a C02 _ uses laser. Also, the use of a green laser, such as a frequency doubled Nd: YAG laser or a
frequenzverdoppelten Nd:YLF Lasers ist möglich. Auch können Laser im blauen oder UV-Bereich eingesetzt werden. Geeignete Laser sind insbesondere Farbstofflaser oder Halbleiterlaser oder Faserlaser, wie halbleitergepumpte Faserlaser, oder diskrete Diodenlaser. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die frequency doubled Nd: YLF laser is possible. Also, lasers in the blue or UV range can be used. Suitable lasers are, in particular, dye lasers or semiconductor lasers or fiber lasers, such as semiconductor-pumped fiber lasers, or discrete diode lasers. According to at least one embodiment, the
Halbleiterschichtenfolge für die von dem Laser emittierte Laserstrahlung transparent, das heißt zumindest 90 % oder 95 % oder 99 % der auf die Halbleiterschichtenfolge Semiconductor layer sequence transparent to the laser radiation emitted by the laser, that is at least 90% or 95% or 99% of the semiconductor layer sequence
treffenden Intensität der Laserstrahlung gelangt durch die Halbleiterschichtenfolge zum Substrat. Vorteilhafterweise wird auf diese Weise eine Beschädigung der the incident intensity of the laser radiation passes through the semiconductor layer sequence to the substrate. Advantageously, in this way damage to the
Halbleiterschichtenfolge durch den Laser vermieden. Die Semiconductor layer sequence avoided by the laser. The
Beheizung der Halbleiterschichten erfolgt also bevorzugt indirekt über das Substrat. Zur Beheizung des Substrats kann der Laser in Bereichen außerhalb oder innerhalb des Substrats fokussiert werden. Insbesondere werden die Laserleistung und die Laserfokussierung so angepasst, dass es während des Heating of the semiconductor layers thus takes place preferably indirectly via the substrate. To heat the substrate, the laser may be focused in areas outside or inside the substrate. In particular, the laser power and the laser focusing are adjusted so that it during the
Aufwachsprozesses zu keinen Beschädigungen im Substrat kommt, die beim Aufwachsen zu Defekten in der Growing process does not cause damage to the substrate, which, when growing up, leads to defects in the substrate
Halbleiterschichtenfolge führen. Lead semiconductor layer sequence.
Denkbar ist hier auch, dass auch das Substrat und/oder der Träger transparent im obigen Sinne sind. Zur Beheizung des
Substrats mit Hilfe des Lasers kann dann auf der Unterseite des Trägers und/oder Substrats beispielsweise eine It is also conceivable here that the substrate and / or the carrier are also transparent in the above sense. To heat the Substrate with the aid of the laser can then on the underside of the carrier and / or substrate, for example a
Absorptionsschicht aus zum Beispiel einem Metall angebracht sein, die zumindest einen Teil, insbesondere einen Großteil, der auf sie treffenden Laserstrahlung absorbiert. Wird dieAbsorption layer may be attached, for example, a metal, which absorbs at least a part, in particular a majority, of the laser radiation impinging on them. Will the
Absorptionsschicht aufgeheizt, kann die entstehende Wärme auf die Halbleiterschichtenfolge übertragen werden. Heating layer adsorbed, the resulting heat can be transferred to the semiconductor layer sequence.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der auf das According to at least one embodiment, the on the
Substrat projizierte Laserstrahl einen Durchmesser von zumindest 0,5 mm oder zumindest 1 mm oder zumindest 3 mm auf. Alternativ oder zusätzlich ist der Durchmesser des Substrate projected laser beam has a diameter of at least 0.5 mm or at least 1 mm or at least 3 mm. Alternatively or additionally, the diameter of the
Laserstrahls auf dem Substrat -S 10 mm oder < 5 mm oder Laser beam on the substrate -S 10 mm or <5 mm or
< 1 mm. <1 mm.
Das Substrat und/oder Träger hat zum Beispiel eine The substrate and / or carrier has for example one
Wärmeleitfähigkeit von > 1,5 W/ (m-K) oder > 5 W/ (m-K) oder ^ 10 W/ (m-K) ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Thermal conductivity of> 1.5 W / (m-K) or> 5 W / (m-K) or ^ 10 W / (m-K). Alternatively or additionally, the
Wärmeleitfähigkeit des Substrats ^ 200 W/ (m-K) oder Thermal conductivity of the substrate ^ 200 W / (m-K) or
< 100 W/(m-K) oder < 80 W/(m-K). Durch die Wahl einer <100 W / (m-K) or <80 W / (m-K). By choosing one
geeigneten, bevorzugt geringen, Wärmeleitfähigkeit des suitable, preferably low, thermal conductivity of
Substrats und/oder Trägers, kann erreicht werden, dass die durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl aufgeheizten Substrate and / or support, can be achieved that heated by the irradiation with the laser beam
Bereiche auf dem Substrat und/oder Träger über den Areas on the substrate and / or support over the
Durchmesser des Laserstrahls definiert werden, was eine örtlich gezielte Beheizung des Substrats und/oder Trägers mit einer scharf-definierten örtlichen Abgrenzung erlaubt. Diameter of the laser beam can be defined, which allows a locally targeted heating of the substrate and / or support with a sharply-defined local demarcation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren zum Aufwachsen von Halbleiterschichten der According to at least one embodiment, in the method for growing semiconductor layers, the
Temperaturmessprozess im Schritt D vor dem Aufwachsprozess im Schritt C ausgeführt. Der Temperaturmessprozess wird zum
Beispiel während eines vorhergehenden Aufwachsprozesses bestimmt . Temperature measuring process performed in step D before the waxing process in step C. The temperature measurement process becomes the Example determined during a previous growth process.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt B das Substrat vorzugsweise so auf dem Träger aufgebracht, dass ein Hohlraum zwischen Substrat und dem Träger auftritt. Dieser Hohlraum ist beispielsweise während des anschließenden In accordance with at least one embodiment, in step B, the substrate is preferably applied to the carrier in such a way that a cavity occurs between the substrate and the carrier. This cavity is for example during the subsequent
Aufwachsprozesses im Schritt C teilweise oder vollständig mit einem Gas gefüllt. Growth process in step C partially or completely filled with a gas.
Ferner kann vor dem Schritt C, bevorzugt auch vor dem Schritt B, im Bereich des Hohlraums zwischen dem Träger und dem Furthermore, before the step C, preferably also before the step B, in the region of the cavity between the carrier and the
Substrat eine Beschichtung lokal auf den Träger aufgebracht werden. Insbesondere füllt die Beschichtung dabei den Substrate a coating applied locally to the carrier. In particular, the coating fills the case
Hohlraum aber nicht vollständig aus, das heißt während des Aufwachsprozesses im Schritt C ist die Beschichtung von dem Träger zum Beispiel durch den Hohlraum beabstandet. Die However, cavity is not completely out, that is, during the growth process in step C, the coating is spaced from the support, for example, by the cavity. The
Beschichtung ist zum Beispiel so beschaffen, dass sie Coating, for example, is designed to be
jederzeit, zum Beispiel nach dem Aufwachsprozess im Schritt C, vom Träger teilweise oder vollständig entfernt werden kann und beispielsweise durch eine neue Beschichtung ersetzt werden kann. Es kann die Beschichtung aber auch nicht at any time, for example after the growth process in step C, can be partially or completely removed from the carrier and can be replaced, for example, by a new coating. It can not do the coating either
entfernbar sein und dauerhaft auf dem Träger verbleiben. In Querschnittsansicht, bei einem Schnitt durch das Substrat oder den Träger senkrecht zu den entsprechenden Hauptseiten, weist der Hohlraum beispielsweise eine rechteckige be removable and remain permanently on the carrier. In cross-sectional view, in a section through the substrate or the support perpendicular to the respective main sides, the cavity has, for example, a rectangular
Querschnittsform auf. Der Hohlraum erstreckt sich dabei bevorzugt entlang der gesamten oder nahezu gesamten lateralen Ausdehnung des Substrats und ist zwischen parallel oder nahezu parallel verlaufenden Hauptseiten des Substrats und des Trägers angeordnet. Die laterale Ausdehnung ist dabei die Ausdehnung parallel zu den Hauptseiten. Die Dicke des
Hohlraums, also der Abstand zwischen Substrat und Träger beträgt im Mittel zum Beispiel zumindest 0,05 mm oder > 0,1 mm oder > 1 mm. Alternativ oder zusätzlich ist der mittlere Abstand -S 2 mm oder < 1,5 mm < 1 mm. Cross-sectional shape. The cavity preferably extends along the entire or almost entire lateral extent of the substrate and is arranged between parallel or nearly parallel main sides of the substrate and the carrier. The lateral extent is the extent parallel to the main sides. The thickness of the Cavity, so the distance between substrate and carrier is on average, for example, at least 0.05 mm or> 0.1 mm or> 1 mm. Alternatively or additionally, the mean distance -S 2 mm or <1.5 mm <1 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Beschichtung einen anderen Emissionsgrad als der Träger, insbesondere einen anderen Emissionsgrad als eine dem Substrat zugewandte Oberseite des Trägers, auf. Dabei ist die Beschichtung bevorzugt so gewählt, dass das im Schritt D gemessene In accordance with at least one embodiment, the coating has a different emissivity than the carrier, in particular a different emissivity than an upper side of the carrier facing the substrate. In this case, the coating is preferably selected so that the measured in step D.
Temperaturprofil des Substrats während des Aufwachsprozesses im Schritt C geglättet wird. Insbesondere weist die Temperature profile of the substrate during the growth process in step C is smoothed. In particular, the
Beschichtung einen kleineren Emissionsgrad als der Träger beziehungsweise als die Oberfläche des Trägers auf. Coating a smaller emissivity than the carrier or as the surface of the carrier.
Während des Aufwachsprozesses entstehen zwischen dem Träger und dem Substrat Bereiche, über die Wärme vom Träger During the growth process, areas are created between the substrate and the substrate, via the heat from the substrate
besonders effizient zum Substrat geleitet werden können. Wird beispielsweise der Träger von einer Unterseite her beheizt, kann es im Bereich von Auflagepunkten, auf denen das Substrat auf dem Träger aufliegt, zu einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit kommen. In diesen Bereichen wird das Substrat stärker erwärmt als in Bereichen, in denen die Wärmeleitfähigkeit reduziert ist. Dadurch kann ein inhomogenes Temperaturprofil entlang der Hauptseite des Substrats entstehen. Wird in den Bereichen der erhöhten Wärmeleitfähigkeit zwischen Träger und Substrat eine Beschichtung aufgebracht, deren Emissionsgrad zum can be directed particularly efficiently to the substrate. If, for example, the carrier is heated from an underside, it can lead to increased thermal conductivity in the region of contact points on which the substrate rests on the carrier. In these areas, the substrate is heated more than in areas where the thermal conductivity is reduced. This can result in an inhomogeneous temperature profile along the main side of the substrate. Is applied in the areas of increased thermal conductivity between the support and substrate, a coating whose emissivity to
Beispiel kleiner als der des Trägers ist, wird die von diesen Bereichen während des Aufwachsprozesses emittierte Example is smaller than that of the carrier, the emitted from these areas during the growing process
Wärmestrahlung reduziert. Die reduzierte Wärmestrahlung kann dann die erhöhte Wärmeleitfähigkeit in diesen Bereichen zum Teil oder vollständig kompensieren, wodurch die
Temperaturschwankungen entlang der Hauptseite des Substrats geglättet werden können. Thermal radiation reduced. The reduced heat radiation can then partially or completely compensate for the increased thermal conductivity in these areas, causing the Temperature variations along the main side of the substrate can be smoothed.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Beschichtung graduell auf dem Träger aufgebracht, sodass eine In accordance with at least one embodiment, the coating is applied gradually to the carrier, so that a
Flächenbelegungsdichte der Beschichtung auf dem Träger entlang der Hauptseite des Trägers variiert. In Bereichen des Trägers, die laut dem Temperaturmessprozess zu wärmeren Surface coverage density of the coating on the carrier varies along the major side of the carrier. In areas of the wearer, the warmer according to the temperature measuring process
Bereichen auf dem Substrat korrespondieren, wird die Corresponding areas on the substrate, the
Beschichtung zum Beispiel mit einer höheren Coating for example with a higher one
Flächenbelegungsdichte aufgebracht, in Bereichen, die zu kühleren Bereichen des Substrats korrespondieren, wird die Flächenbelichtungsdichte der Beschichtung dann beispielsweise geringer eingestellt. Die Flächenbelegungsdichte der Surface coverage density applied, in areas corresponding to cooler areas of the substrate, the surface exposure density of the coating is then set lower, for example. The area occupation density of the
Beschichtung auf dem Träger nimmt dann also von wärmerenCoating on the carrier then decreases from warmer
Bereichen des Substrats zu kälteren Bereichen des Substrats ab . Regions of the substrate to colder areas of the substrate.
Korrespondierende Bereiche zwischen Träger und Substrat sind dabei zum Beispiel Bereiche, die sich direkt gegenüber liegen, also zwischen denen der Abstand zwischen Träger und Substrat am geringsten ist. Corresponding regions between carrier and substrate are, for example, regions which lie directly opposite one another, that is, between which the distance between carrier and substrate is the smallest.
Die Beschichtung muss nicht graduell verlaufen. Es kann sich bei der Beschichtung auch um eine durchgehende, The coating does not have to be gradual. It can also be a continuous,
zusammenhängende und unstrukturierte Schicht handeln, wie zum Beispiel einer ringförmigen Schicht. contiguous and unstructured layer, such as an annular layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Beschichtung eines der folgenden Materialien auf oder besteht daraus: According to at least one embodiment, the coating comprises or consists of one of the following materials:
Molybdän, chromfreier Stahl, Wolfram, Keramik, Titan. Die Beschichtung wird dabei beispielsweise mit einer Schichtdicke von wenigstens 0,2 ym oder wenigstens 1 ym oder wenigstens
3 ym aufgebracht. Alternativ oder zusätzlich ist die Molybdenum, chromium-free steel, tungsten, ceramics, titanium. The coating is in this case, for example, with a layer thickness of at least 0.2 ym or at least 1 ym or at least 3 ym applied. Alternatively or additionally, the
Schichtdicke -S 50 ym oder < 20 ym oder < 10 ym. Der Layer thickness -S 50 ym or <20 ym or <10 ym. Of the
Emissionsgrad der Beschichtung beträgt dabei bevorzugt höchstens 0,7 oder höchstens 0,4 oder höchstens 0,2. Emissivity of the coating is preferably at most 0.7 or at most 0.4 or at most 0.2.
Insbesondere weicht der Emissionsgrad der Beschichtung bevorzugt um mindestens 0,2 oder mindestens 0,4 oder In particular, the emissivity of the coating preferably deviates by at least 0.2 or at least 0.4 or
mindestens 0,9 von dem Emissionsgrad des Trägers ab. at least 0.9 from the emissivity of the carrier.
Alternativ oder zusätzlich kann analog zu der oben Alternatively or additionally, analogous to the above
beschriebenen Ausführung die Beschichtung auch auf eine dem Träger zugewandte Unterseite des Substrats aufgebracht werden. Beispielsweise unterscheidet sich dann der described embodiment, the coating can also be applied to a carrier-facing underside of the substrate. For example, then the different
Reflexionsgrad oder Absorptionsgrad der Beschichtung für Wärmestrahlung vom Reflexionsgrad oder Absorptionsgrad des Substrats. In Bereichen erhöhter Temperatur im gemessenen Temperaturprofil kann dann zum Beispiel ein höherer Reflectance or degree of absorption of the coating for thermal radiation from the reflectance or absorptance of the substrate. In areas of elevated temperature in the measured temperature profile can then, for example, a higher
Reflexionsgrad beziehungsweise niedrigerer Absorptionsgrad eingestellt werden als in kühleren Bereichen, was ebenfalls zu einer Glättung des Temperaturprofils führen kann. Reflectance or lower degree of absorption can be set as in cooler areas, which can also lead to a smoothing of the temperature profile.
Darüber hinaus wird ein Träger zum Aufwachsen von In addition, a carrier for growing up
Halbleiterschichten angegeben. Der Träger kann für das oben beschriebene Verfahren eingesetzt werden. Merkmale des oben beschriebenen Verfahrens sind daher auch für den Träger offenbart und umgekehrt. Semiconductor layers specified. The carrier can be used for the method described above. Features of the method described above are therefore also disclosed for the wearer and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger zum Aufwachsen von Halbleiterschichten eine Ausnehmung, in die beim bestimmungsgemäßen Aufwachsen von Halbleiterschichten ein Substrat eingebracht wird. Die Ausnehmungen dienen dabei beispielsweise zur mechanischen Fixierung und Stabilisierung des Substrats während des Aufwachsprozesses. Beispielsweise ist die Ausnehmung so gestaltet, dass beim Einlegen des
Substrats in die Ausnehmung das Substrat bündig mit der In accordance with at least one embodiment, the substrate for growing semiconductor layers comprises a recess into which a substrate is introduced during the intended growth of semiconductor layers. The recesses serve for example for mechanical fixation and stabilization of the substrate during the growth process. For example, the recess is designed so that when inserting the Substrate in the recess, the substrate flush with the
Oberseite des Trägers abschließt. Auch ist es möglich, dass das Substrat während des Aufwachsprozesses vollständig in der Ausnehmung eingebettet ist. Über Verschlussvorrichtungen am Träger kann das Substrat während des Aufwachsens gegen ein Herauslösen aus der Ausnehmung gesichert sein. Ein Completing top of the vehicle. It is also possible that the substrate is completely embedded in the recess during the growth process. About closure devices on the carrier, the substrate may be secured during growth against detachment from the recess. One
Herausnehmen des Substrats nach dem Aufwachsen erfolgt dann zum Beispiel über ein Pick-and-Place Verfahren. Die Beschichtung ist beispielsweise wie weiter oben für das Verfahren angegeben ausgeführt. Removal of the substrate after growth then takes place, for example, via a pick-and-place method. The coating is carried out, for example, as indicated above for the method.
Alternativ oder zusätzlich kann die Beschichtung aber auch auf der Unterseite des Trägers, gegenüber der Ausnehmung aufgebracht sein, wobei die Beschichtung beispielsweise ebenfalls graduell verläuft. Die Beschichtung ist dann zum Beispiel so gewählt, dass sie einen höheren Reflexionsgrad oder niedrigeren Absorptionsgrad für Wärmestrahlung als der Träger aufweist. Wird der Träger von einer Heizquelle auf der Unterseite des Trägers beheizt, so wird im Bereich der Alternatively or additionally, however, the coating can also be applied to the underside of the carrier, opposite the recess, wherein the coating, for example, also extends gradually. The coating is then selected, for example, to have a higher reflectance or lower degree of thermal radiation absorption than the support. If the carrier is heated by a heat source on the underside of the carrier, then in the area of
Beschichtung die auftreffende Wärmestrahlung stärker Coat the incident heat radiation stronger
reflektiert beziehungsweise weniger absorbiert als im Bereich des Trägers. Die Bereiche des Substrats, die der Beschichtung gegenüberliegen, werden dann mittels des Trägers weniger stark beheizt als Bereiche des Substrats, denen keine reflected or less absorbed than in the area of the carrier. The regions of the substrate which are opposite to the coating are then heated less strongly by means of the carrier than regions of the substrate which have no
Beschichtung gegenüberliegt. Opposite coating.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten und ein hier beschriebener Träger zum Aufwachsen von Halbleiterschichten unter Hereinafter, a method for growing semiconductor layers described here and a substrate described here for growing semiconductor layers are described below
Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch
keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Reference to drawings using exemplary embodiments explained in more detail. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. There are, however no scale relationships shown, but individual elements may be exaggerated to better understand.
Es zeigen: Show it:
Figuren 1 bis 4 verschiedene Verfahrensschritte eines Figures 1 to 4 different process steps of a
hier beschriebenen Verfahrens in Seitenansicht auf die Verfahrensvorrichtung, method described here in side view of the process device,
Figur 5 ein Verfahrensschritt eines hier beschriebenen FIG. 5 shows a method step of one described here
Verfahrens in Draufsicht auf die Process in plan view of the
VerfahrensVorrichtung, Process device
Figuren 6 und 9 Simulationsergebnisse für das hier Figures 6 and 9 simulation results for here
beschriebene Verfahren, described method,
Figuren 7 und 8 Ausführungsbeispiele eines hier Figures 7 and 8 embodiments of one here
beschriebenen Trägers für die Verfahrensvorrichtung in Seitenansicht und Draufsicht. described support for the process device in side view and top view.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die beispielsweise für das Aufwachsen von Halbleiterschichten in metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, kurz FIG. 1 shows a side view of a device which, for example, is used for the growth of semiconductor layers in organometallic chemical vapor deposition, in short
MOCVD, verwendet wird. Die Vorrichtung umfasst einen Träger 1 mit einer Oberseite und einer der Oberseite MOCVD, is used. The device comprises a carrier 1 with an upper side and one of the upper side
gegenüberliegenden Unterseite und ist beispielsweise aus Sic gebildet. In die Oberseite des Trägers 1 sind Ausnehmungen 12 eingebracht, die sich von der Oberseite in Richtung opposite bottom and is formed for example from Sic. In the top of the carrier 1 recesses 12 are inserted, extending from the top in the direction
Unterseite erstrecken, den Träger 1 aber nicht durchbrechen. Der Träger 1 ist achsensymmetrisch zu einer Rotationsachse 10 ausgebildet, wobei hier beidseitig der Rotationsachse 10 jeweils zwei der Ausnehmungen 12 in den Träger 1 eingebracht
sind. In den Ausnehmungen 12 des Trägers 1 ist jeweils ein Substrat 2 eingebracht, das vorliegend als Aufwachssubstrat dient und beispielsweise aus GaN oder Saphir oder Silizium gebildet ist. Die Substrate 2 liegen innerhalb der Extend bottom, the carrier 1 but not break. The carrier 1 is formed axially symmetrical to a rotation axis 10, wherein here on both sides of the rotation axis 10 each two of the recesses 12 are introduced into the carrier 1 are. In each of the recesses 12 of the carrier 1, a substrate 2 is introduced, which in the present case serves as a growth substrate and is formed, for example, from GaN or sapphire or silicon. The substrates 2 are within the
Ausnehmungen 12 auf Auflagepunkten 13 auf. Die Auflagepunkte 13 sind dabei vorzugsweise klein gewählt, ihre laterale Recesses 12 on support points 13. The support points 13 are preferably chosen small, their lateral
Ausdehnung entlang der Hauptseite des Trägers beträgt zum Beispiel maximal 5 % der lateralen Ausdehnung der Expansion along the main side of the carrier is for example at most 5% of the lateral extent of the
Ausnehmungen 12. In Figur 1 ist zwischen dem Substrat 2 und dem Träger 1 im Bereich der Ausnehmungen 12 jeweils ein Recesses 12. In Figure 1, between the substrate 2 and the carrier 1 in the region of the recesses 12 each one
Hohlraum 14 gebildet, der beispielsweise mit einem Prozessgas gefüllt ist. Cavity 14 is formed, which is filled for example with a process gas.
Die Figur 1 zeigt einen Schritt C des Verfahrens, bei dem eine Halbleiterschichtenfolge 20 jeweils auf die dem Träger 1 abgewandten Hauptseiten der Substrate 2 aufgewachsen wird. Für ein gleichmäßiges Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge 20 wird der Träger in Figur 1 um eine Rotationsachse 10 rotiert. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt dabei FIG. 1 shows a step C of the method, in which a semiconductor layer sequence 20 is respectively grown on the main sides of the substrates 2 facing away from the carrier 1. For a uniform growth of the semiconductor layer sequence 20, the carrier in FIG. 1 is rotated about a rotation axis 10. The rotation speed is thereby
beispielsweise zwischen 30 und 2000 Umdrehungen pro Minute. Aufgrund der Rotation und der damit einhergehenden for example, between 30 and 2000 revolutions per minute. Due to the rotation and the associated
Zentrifugalkraft auf die Substrate 2 werden die Substrate 2 teilweise verschoben und durchbogen, sodass im mittleren Bereich der Substrate 2, zwischen den Auflagepunkten 13, der Abstand zum Träger 1 verringert ist. Das Durchbiegen kann aber auch zumindest teilweise aufgrund von Verspannungen im Substrat während eines Aufwachsprozesses entstehen. Dabei durchbiegt sich das Substrat beispielsweise zwischen 50 ym und 200 ym. Centrifugal force on the substrates 2, the substrates 2 are partially displaced and durchbogen, so that in the central region of the substrates 2, between the support points 13, the distance to the carrier 1 is reduced. However, the sag can also arise at least in part because of tension in the substrate during a growth process. In this case, the substrate bends, for example, between 50 ym and 200 ym.
Figur 1 zeigt außerdem, dass die Vorrichtung zum Aufwachsen von Halbleiterschichten einen Heizkörper 6 aufweist, der auf der Unterseite des Trägers 1 angebracht ist. Durch die
Rotation des Trägers 1 um die Rotationsachse 10 wird der Träger 1 während des Aufwachsprozesses vorzugsweise FIG. 1 also shows that the device for growing semiconductor layers has a heating element 6 which is mounted on the underside of the carrier 1. By the Rotation of the carrier 1 about the axis of rotation 10, the carrier 1 during the growth process is preferably
gleichmäßig beheizt. Figur 1 zeigt gleichzeitig auch einen Verfahrensschritt D, bei dem ein Temperaturmessprozess durchgeführt wird. Für den Temperaturmessprozess ist eine Temperaturmessvorrichtung 8 auf der Oberseite des Trägers 1 angebracht. Die heated evenly. FIG. 1 also simultaneously shows a method step D, in which a temperature measuring process is carried out. For the temperature measuring process, a temperature measuring device 8 is mounted on the top of the carrier 1. The
Temperaturmessvorrichtung 8 ist dabei von dem Träger 1 und den Substraten 2 beabstandet und misst ein Temperaturprofil 3 entlang von Hauptseiten der Substrate 2. Dazu umfasst die Temperaturmessvorrichtung 8 beispielsweise ein oder mehrere emissionsgrad-korrigierte Pyrometer, die die Temperatur auf den Hauptseiten der Substrate 2 mit einer Ortsauflösung von < 3 mm messen. Temperature measuring device 8 is spaced from the carrier 1 and the substrates 2 and measures a temperature profile 3 along main sides of the substrates 2. For this purpose, the temperature measuring device 8 comprises, for example, one or more emission degree-corrected pyrometer, the temperature on the main sides of the substrates 2 with a Measure spatial resolution of <3 mm.
Die Temperaturmessvorrichtung 8 ist im Beispiel der Figur 1 an eine Steuereinheit 7 angeschlossen, wobei die The temperature measuring device 8 is connected in the example of Figure 1 to a control unit 7, wherein the
Steuereinheit 7 wiederum mit einem Laser 4 und einer Control unit 7 in turn with a laser 4 and a
Abtasteinheit 5, die vorliegend als Spiegel ausgebildet ist, verbunden ist. Im Beispiel der Figur 1 ist der Laser 4 zunächst außer Betrieb. Scanning unit 5, which is presently designed as a mirror, is connected. In the example of FIG. 1, the laser 4 is initially out of operation.
Ein Schnitt durch ein durch den Temperaturmessprozess A cut through a through the temperature measurement process
bestimmtes Temperaturprofil 3 der Substrate 2 ist specific temperature profile 3 of the substrates 2 is
beispielhaft in Figur 2 gezeigt. Figur 2 zeigt ein Diagramm mit der Temperatur T auf der y-Achse und dem Radius r shown by way of example in FIG. FIG. 2 shows a diagram with the temperature T on the y-axis and the radius r
beziehungsweise dem Abstand r von der Rotationsachse auf der x-Achse. Dabei ist ersichtlich, dass das Temperaturprofil 3 im Bereich der Auflagepunkte 13 sowie im mittleren Bereich der Substrate 2 erhöhte Temperaturen T aufweist. Zwischen dem mittleren Bereich und den Auflagepunkten 13 sind or the distance r from the axis of rotation on the x-axis. It can be seen that the temperature profile 3 in the region of the support points 13 and in the central region of the substrates 2 has elevated temperatures T. Between the central region and the support points 13 are
Temperaturminima zu erkennen. Die erhöhte Temperatur T im
mittleren Bereich zwischen den Auflagepunkten resultiert aus der in Figur 1 gezeigten Durchbiegung der Substrate 2. Der reduzierte Abstand in diesen mittleren Bereichen ermöglicht eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit über das im Hohlraum 14 befindliche Prozessgas. To detect temperature minima. The elevated temperature T in middle region between the support points results from the bending of the substrates 2 shown in FIG. 1. The reduced distance in these middle regions enables improved thermal conductivity via the process gas located in the cavity 14.
Figur 3 zeigt einen Verfahrensschritt E, der beispielsweise auf den Temperaturmessprozess des Schritts D der Figuren 1 und 2 folgt. Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung entspricht dabei der Vorrichtung in Figur 1. Der Träger 1 wird weiterhin um die Rotationsachse 10 gedreht, die FIG. 3 shows a method step E which, for example, follows the temperature measuring process of step D of FIGS. 1 and 2. The device shown in Figure 3 corresponds to the device in Figure 1. The carrier 1 is further rotated about the axis of rotation 10, the
Halbleiterschichtenfolge 20 wird weiterhin auf die Substrate 2 aufgewachsen. Figur 3 zeigt im Unterschied zur Figur 1, dass der Laser 4 betrieben wird. Bei dem Laser 4 handelt es sich zum Beispiel um einen Nd : YAG-Laser, der infrarote Laserstrahlung 40 auf die Abtasteinheit 5 projiziert. Die Abtasteinheit 5 ist vorliegend als Spiegel ausgebildet, wobei der Spiegel beispielsweise an einen Motor angeschlossen ist. Der Semiconductor layer sequence 20 is further grown on the substrates 2. In contrast to FIG. 1, FIG. 3 shows that the laser 4 is operated. The laser 4 is, for example, an Nd: YAG laser that projects infrared laser radiation 40 onto the scanning unit 5. The scanning unit 5 is presently designed as a mirror, wherein the mirror is connected for example to a motor. Of the
Einstellwinkel des Spiegels kann durch den Motor variiert werden. Der Spiegel reflektiert den auf ihn treffenden Adjustment angle of the mirror can be varied by the motor. The mirror reflects on him
Laserstrahl 40 in Richtung Träger 1 und wird dabei auf ausgesuchte Bereiche des Substrats 2 gerichtet. Durch die Bestrahlung des ausgesuchten Bereichs des Substrats 2 mit der Laserstrahlung 40 wird dieser ausgesuchte Bereich lokal, gezielt aufgeheizt. Die Abtasteinheit 5 kann beispielsweise den Laserstrahl 40 eindimensional entlang der radialen Laser beam 40 in the direction of the carrier 1 and is directed to selected areas of the substrate 2. As a result of the irradiation of the selected area of the substrate 2 with the laser radiation 40, this selected area is locally heated in a targeted manner. The scanning unit 5 may, for example, the laser beam 40 one-dimensional along the radial
Richtung r bewegen. Aufgrund der zusätzlichen Rotation des Trägers können dabei alle Bereiche der Substrate 2 mit demMove direction r. Due to the additional rotation of the carrier while all areas of the substrates 2 with the
Laserstrahl 40 bestrahlt werden und ausgesuchte Bereiche auf den Substraten 2 können gezielt aufgeheizt werden.
Alternativ kann bei der Vorrichtung in Figur 3 auch auf den dort gezeigten Heizkörper 6 verzichtet sein. Dies ist Laser beam 40 are irradiated and selected areas on the substrates 2 can be selectively heated. Alternatively, in the device in FIG. 3, the radiator 6 shown there may also be dispensed with. This is
insbesondere dann möglich, wenn der Laser 4 eine ausreichend hohe Leistung, zum Beispiel zumindest 5 kW hat, um alleine durch die Einstrahlung der Laserstrahlung 40 auf die Especially possible if the laser 4 has a sufficiently high power, for example, at least 5 kW to alone by the irradiation of the laser radiation 40 on the
Substrate 2 eine nötige Aufwachstemperatur der Substrate 2 einzustellen . Substrate 2 to set a necessary growth temperature of the substrates 2.
Figur 4 zeigt wie Figur 2 einen Schnitt durch ein mögliches Temperaturprofil 3 der Substrate 2. Allerdings ist hier das Temperaturprofil 3 gezeigt, nachdem der Laserstrahl 40 bestimmte Bereiche auf den Substraten 2 aufgeheizt hat. FIG. 4, like FIG. 2, shows a section through a possible temperature profile 3 of the substrates 2. However, the temperature profile 3 is shown here after the laser beam 40 has heated certain areas on the substrates 2.
Ersichtlich aus Figur 4 ist, dass durch die Laserstrahlung 40 das Temperaturprofil 3 der Figur 4 gegenüber dem It is evident from FIG. 4 that the laser beam 40 causes the temperature profile 3 of FIG. 4 to be opposite that of FIG
Temperaturprofil 3 der Figur 2 geglättet oder homogenisiert ist. Die Temperaturschwankungen auf dem Substrat 2 sind also entlang der Hauptseite der Substrate 2 reduziert. Temperature profile 3 of Figure 2 is smoothed or homogenized. The temperature fluctuations on the substrate 2 are thus reduced along the main side of the substrates 2.
In Figur 5 ist die in den Figuren 1 und 3 gezeigte In FIG. 5, that shown in FIGS. 1 and 3 is shown
Vorrichtung in einer Draufsicht auf die Hauptseite der Device in a plan view of the main side of
Substrate 2 beziehungsweise auf die Oberseite des Trägers 1 gezeigt. Anders als in den Figuren 1 und 3 ist in Figur 5 aber kein einzelner Laser verwendet, dessen Laserstrahlung 40 über eine Abtasteinheit 5 auf die Substrate 2 gelenkt wird, vielmehr ist in Figur 5 ein Laserdioden-Array, zum Beispiel in Form eines Laserbarrens, über dem Träger 1 angeordnet. Bei dem Laserdioden-Array ist eine Mehrzahl von Lasern 4 in Reihe nebeneinander angeordnet. Die von den Lasern 4 emittierte Strahlung 40 bildet in Projektion auf den Träger 1 eine durchgehende Linie, die beispielsweise von der Rotationsachse 10 bis zum äußeren Rand des Trägers 1 reicht. Durch die Substrates 2 and on the top of the carrier 1 shown. Unlike in FIGS. 1 and 3, FIG. 5, however, does not use a single laser whose laser radiation 40 is directed onto the substrates 2 via a scanning unit 5, but rather a laser diode array, for example in the form of a laser bar, in FIG arranged the carrier 1. In the laser diode array, a plurality of lasers 4 are arranged in series next to one another. The radiation 40 emitted by the lasers 4, when projected onto the carrier 1, forms a continuous line which, for example, extends from the axis of rotation 10 to the outer edge of the carrier 1. By the
Rotation des Trägers 1 wird dabei erreicht, dass jeder Rotation of the carrier 1 is achieved in that each
Bereich auf den Substraten 2 zumindest einen Laserstrahl 40
durchkreuzt. Durch Modulation der von den Lasern 4 emittierten Laserleistung und/oder Lasterintensität kann dann ein gezieltes Aufheizen bestimmter Bereiche auf den einzelnen Substraten 2 erreicht werden. Area on the substrates 2 at least one laser beam 40th thwarted. By modulation of the laser power emitted by the lasers 4 and / or load intensity, targeted heating of specific areas on the individual substrates 2 can then be achieved.
Figur 6 zeigt Ergebnisse für ein wie in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 5 beschriebenes Verfahren. Dabei wurde ein Träger 1 mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten Ω rotiert. Die Rotationsgeschwindigkeiten sind in Einheiten von Umdrehungen pro Minute in der ersten Spalte der Tabelle aufgelistet. Für jede Rotationsgeschwindigkeit ist außerdem die Umlaufzeit des Trägers τ in Sekunden in der zweiten Figure 6 shows results for a method as described in connection with Figures 1 to 5. In this case, a carrier 1 was rotated at different rotational speeds Ω. The rotational speeds are listed in units of revolutions per minute in the first column of the table. In addition, for each rotation speed, the revolution time of the carrier τ in seconds is in the second
Spalte der Tabelle angegeben. Ferner wurden die Column of the table. Furthermore, the
Laserintensitäten variiert. In der dritten Spalte der Tabelle sind Laserintensitäten P von 0,1 kW bis 1 kW gezeigt. Die rechte Spalte der Tabelle gibt den Durchmesser d der Laser intensities varies. The third column of the table shows laser intensities P from 0.1 kW to 1 kW. The right column of the table gives the diameter d of
Laserstrahlung 40 in Zentimetern an. Laser radiation 40 in centimeters.
Die Graphen auf der rechten Seite der Figur 6 zeigen die Ergebnisse bei Verwendung der in der Tabelle gezeigten The graphs on the right side of FIG. 6 show the results using the ones shown in the table
Parameter. Dabei wurde folgendermaßen vorgegangen: Ein bestimmter Bereich auf dem Substrat 2 wurde kurzzeitig beim Durchqueren eines Laserstrahl 40 aufgeheizt. Dieses kurze Aufheizen ist in den Graphen als das rapide Ansteigen der Temperatur um ΔΤ im Bereich t ~ 0 s zu erkennen. Anschließend hat der aufgeheizte Bereich den Laserstrahl 40 verlassen und ist daraufhin, wie in den Graphen ersichtlich, als Funktion der Zeit abgekühlt. Die Graphen enden jeweils bei 0,05 beziehungsweise 0,06 Sekunden, was den Umlaufzeiten des Trägers 1 aus der Tabelle entspricht. Nach dieser Umlaufzeit würde der erhitzte Bereich erneut den Laserstrahl 40 Parameter. The procedure was as follows: A specific area on the substrate 2 was briefly heated when passing through a laser beam 40. This brief heating up can be seen in the graphs as the rapid increase in temperature by ΔΤ in the range t ~ 0 s. Subsequently, the heated area has left the laser beam 40 and then, as seen in the graph, cooled as a function of time. The graphs end at 0.05 and 0.06 seconds respectively, which corresponds to the circulation times of the carrier 1 from the table. After this circulation time, the heated area would again laser beam 40th
durchkreuzen und erneut aufgeheizt werden.
Wie aus den Graphen der Figur 6 ersichtlich ist, kühlt nach einem vollständigen Umlauf des Trägers 1 der erhitzte Bereich nicht wieder auf seine Ausgangstemperatur ab. Dies zeigt, dass bei mehrmaligem Aufheizen des Bereichs auf dem Substrat 2 der bestrahlte Bereich dauerhaft auf einer erhöhten thwart and reheat. As can be seen from the graphs of FIG. 6, after one complete revolution of the carrier 1, the heated region does not cool down again to its starting temperature. This shows that if the area on the substrate 2 is heated several times, the irradiated area is permanently elevated
Temperatur gehalten werden kann. Temperature can be maintained.
Der Unterschied zwischen dem oberen Bild und dem unteren Bild auf der rechten Seite in Figur 6 besteht darin, dass für die Aufnahme der Graphen im oberen Bild der Träger 1 mithilfe des Lasers 4 aufgeheizt wurde, was zu einem indirekten Aufheizen des Substrats 2 führt. Die Graphen im unteren Bild wurden dagegen bei Laserbestrahlung des Substrats 2 aufgenommen, das Substrat 2 wurde also direkt, und nicht über den Träger 1 aufgeheizt. The difference between the upper image and the lower image on the right side in FIG. 6 is that, for the acquisition of the graphs in the upper image, the carrier 1 was heated by means of the laser 4, which leads to an indirect heating of the substrate 2. By contrast, the graphs in the lower image were recorded on laser irradiation of the substrate 2, ie the substrate 2 was heated directly and not via the support 1.
In Figur 7 ist eine Seitenansicht eines wie im Zusammenhang mit Figur 1 und 3 beschriebenen Trägers 1 gezeigt. Im FIG. 7 shows a side view of a carrier 1 as described in connection with FIGS. 1 and 3. in the
Unterschied zu den Figuren 1 und 3 ist in Figur 7 auf der dem Substrat 2 zugewandten Seite des Trägers 1 im Bereich des Ausnehmung 12 eine Beschichtung 11 aufgebracht. Die In contrast to FIGS. 1 and 3, a coating 11 is applied in FIG. 7 on the side of the carrier 1 facing the substrate 2 in the region of the recess 12. The
Beschichtung 11 ist dabei graduell aufgebracht, sodass eine Flächenbelegungsdichte entlang der Hauptseite des Substrats 2 variiert. Im vorliegenden Beispiel ist die Coating 11 is applied gradually, so that a surface occupation density varies along the main side of the substrate 2. In the present example, the
Flächenbelegungsdichte der Beschichtung 11 im Bereich derSurface occupation density of the coating 11 in the region of
Auflagepunkte 13 und im mittleren Bereich, in dem der Abstand zwischen Substrat 2 und Träger 1 reduziert ist, erhöht. Support points 13 and in the central region, in which the distance between the substrate 2 and the carrier 1 is reduced increases.
Vorliegend ist die Beschichtung 11 beispielsweise aus In the present case, the coating 11 is made, for example
chromfreiem Stahl gebildet und weist einen um zumindest 0,6 kleineren Emissionsgrad als der Träger 1 auf. formed chromium-free steel and has a smaller by at least 0.6 emissivity than the carrier 1.
Die graduell aufgebrachte Beschichtung 11 mit dem kleineren Emissionsgrad hat dabei folgende technische Wirkung. Im
Bereich der Auflagepunkte 13 und im mittleren Bereich der Ausnehmung 12 findet zwischen dem Träger 1 und dem Substrat 2 eine erhöhte Wärmeleitung statt. Dadurch entstehen The gradually applied coating 11 with the smaller emissivity has the following technical effect. in the Area of support points 13 and in the central region of the recess 12 takes place between the carrier 1 and the substrate 2, an increased heat conduction. This creates
Temperaturschwankungen entlang der Hauptseite des Trägers 2, wodurch sich beispielsweise ein wie in Figur 2 gezeigtes Temperaturprofil 3 der Substrate 2 ergibt. Um dieses Temperature variations along the main side of the support 2, resulting in, for example, as shown in Figure 2 temperature profile 3 of the substrates 2. To this
Temperaturprofil 3 während des Aufwachsprozesses zu glätten, ist die graduelle Beschichtung 11 auf den Träger 1 Smoothing temperature profile 3 during the growth process is the gradual coating 11 on the carrier 1
aufgebracht. Im Bereich einer hohen Flächenbelegungsdichte der Beschichtung 11 findet eine geringere Emission von applied. In the area of a high surface occupation density of the coating 11 there is a lower emission of
Wärmestrahlung in Richtung Substrat 2 statt als in Bereichen mit geringerer Flächenbelegungsdichte. Diese verringerte Emission von Wärmestrahlung kann dann den Effekt der erhöhten Wärmeleitung teilweise oder vollständig kompensieren und so zu einer Glättung des Temperaturprofils 3 während des Thermal radiation in the direction of substrate 2 instead of in areas with lower surface occupation density. This reduced emission of heat radiation can then partially or completely compensate for the effect of the increased heat conduction and thus to a smoothing of the temperature profile 3 during the
Aufwachsprozesses beziehungsweise zur Glättung des Growth process or for smoothing the
Emissionsprofils führen, so wie es zum Beispiel im Emission profiles, as it is for example in
Zusammenhang mit Figur 3 gezeigt ist. Im Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist der Träger 1 mit der Ausnehmung 12 und der graduell aufgebrachten Beschichtung 11 in Draufsicht auf die Hauptseite des Trägers 1 gezeigt. Related to Figure 3 is shown. In the embodiment of Figure 8, the carrier 1 with the recess 12 and the gradually applied coating 11 in plan view of the main side of the carrier 1 is shown.
Vorliegend bedeckt die Beschichtung 11 zum Beispiel zumindest 1 % oder 5 % oder 10 % des Trägers 1 im Bereich der In the present case, for example, the coating 11 covers at least 1% or 5% or 10% of the carrier 1 in the region of
Ausnehmung 12. Recess 12.
In Figur 9 sind Ergebnisse gezeigt, die mit Hilfe einer wie im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 beschriebenen FIG. 9 shows results obtained by means of a method as described in connection with FIGS. 7 and 8
Beschichtung 11 erreicht werden können. Dabei zeigt der Graph auf der rechten Seite ein Temperaturprofil 3 des Substrats 2 als Abstand r von der Rotationsachse des Trägers. Die Coating 11 can be achieved. The graph on the right side shows a temperature profile 3 of the substrate 2 as the distance r from the axis of rotation of the carrier. The
schwarze Kurve zeigt dabei die Ergebnisse, falls keine black curve shows the results, if none
Beschichtung 11 verwendet wird. Diese Ergebnisse
korrespondieren zu dem Tabelleneintrag „std", als Kurzform für Standard. Aufgrund der Durchbiegung des Substrats sind im Zentrum des Wafers, bei r = 0 mm, die Temperaturen T höher als im äußeren Bereich des Wafers bei r ~ 75 mm. Wird nun eine Beschichtung 11 aufgebracht, deren Coating 11 is used. These results Corresponding to the table entry "std", as a short form for standard Due to the bending of the substrate, at temperatures of r = 0 mm, temperatures T are higher in the center of the wafer than at r ~ 75 mm in the outer area of the wafer 11 applied, whose
Flächenbelegungsdichte im mittleren Bereich des Substrats 2 größer ist als im äußeren Bereich des Substrats 2 und weist diese Beschichtung 11 einen kleineren Emissionsgrad als der Träger 1 auf, so kann die Temperatur im Zentrum des Substrats 2 während des Aufwachsprozesses reduziert werden, wodurch die homogenere, in grau dargestellte Temperaturverteilung erzeugt wird. Vorliegend wurde der Emissionsgrad des Trägers 1 zu 0,8 gewählt, der Emissionsgrad der Beschichtung 11 wurde zu 0,2 gewählt. Der entsprechende Tabelleneintrag ist mit „vi" gekennzeichnet. Surface coverage density in the central region of the substrate 2 is greater than in the outer region of the substrate 2 and this coating 11 has a smaller emissivity than the carrier 1, the temperature in the center of the substrate 2 during the growth process can be reduced, whereby the more homogeneous, in gray shown temperature distribution is generated. In the present case, the emissivity of the carrier 1 was chosen to be 0.8, the emissivity of the coating 11 was selected to be 0.2. The corresponding table entry is marked with "vi".
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die The invention described here is not by the
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Description limited to the embodiments.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen aufgeführt ist . Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly listed in the claims or exemplary embodiments.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 114 220.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2014 114 220.9, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. Reference sign list
1 Träger 1 carrier
2 Substrat 2 substrate
3 Temperaturprofil 3 temperature profile
4 Laser 4 lasers
5 Spiegel 5 mirrors
6 Heizkörper 6 radiators
7 Steuereinheit 7 control unit
8 Temperatürmess orrichtung 8 temperature measuring device
10 Rotationsachse 10 rotation axis
11 Beschichtung 11 coating
12 Ausnehmung 12 recess
13 Auflagepunkt 13 point of support
14 Hohlraum 14 cavity
20 Halbleiterschichtenfolge 20 semiconductor layer sequence
40 Laserstrahl
40 laser beam
Claims
Patentansprüche claims
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten umfassend die Schritte: Method for growing semiconductor layers comprising the steps:
A) Bereitstellen eines Trägers (1); A) providing a carrier (1);
B) Aufbringen zumindest eines Substrats (2) auf den Träger ( 1 ) ; B) applying at least one substrate (2) to the carrier (1);
C) Ausführen eines Aufwachsprozesses , bei dem eine Halbleiterschichtenfolge (20) auf eine dem Träger (1) abgewandten Hauptseite des Substrats (2) aufgewachsen wird, wobei die fertig gewachsene C) carrying out a growth process, in which a semiconductor layer sequence (20) on a the carrier (1) facing away from the main side of the substrate (2) is grown, wherein the grown grown
Halbleiterschichtenfolge (20) im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetischer Strahlung emittiert; Semiconductor layer sequence (20) emitted in the normal operation of electromagnetic radiation;
D) Durchführen eines Temperaturmessprozesses, bei dem ein Temperaturprofil (3) des Substrats (2), welches während des Aufwachsprozesses in dem Substrat (2) auftritt, bestimmt wird; D) carrying out a temperature measuring process in which a temperature profile (3) of the substrate (2) which occurs in the substrate (2) during the growth process is determined;
E) gezielte Bearbeitung des Trägers (1) und/oder des Substrats (2) vor oder während des Aufwachsprozesses , wodurch die Temperatur in ausgesuchten Bereichen des Substrats (2) während des Aufwachsprozesses verändert wird und damit ein Emissionssprofil der fertig E) targeted processing of the support (1) and / or the substrate (2) before or during the growth process, whereby the temperature in selected areas of the substrate (2) is changed during the growth process and thus an emission profile of the finished
gewachsenen Halbleiterschichtenfolge (20) geglättet wird . grown semiconductor layer sequence (20) is smoothed.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß Anspruch 1, wobei A method of growing semiconductor layers according to claim 1, wherein
im Schritt E) während des Aufwachsprozesses ausgesuchte Bereiche das Substrat (2) mit Hilfe von zumindest einem Laserstrahl (40) aus zumindest einem Laser (4) gezielt aufgeheizt werden.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß Anspruch 2, wobei In step E) selected areas during the growth process, the substrate (2) by means of at least one laser beam (40) of at least one laser (4) are selectively heated. A method of growing semiconductor layers according to claim 2, wherein
- der Träger (1) während des Aufwachsprozesses um eine Rotationsachse (10) senkrecht zur Hauptseite des Trägers (1) rotiert wird, the carrier (1) is rotated about a rotation axis (10) perpendicular to the main side of the carrier (1) during the growth process,
- eine Reihe von Laserstrahlen (40) entlang einer a series of laser beams (40) along one
radialen, senkrecht zur Rotationsachse (10) radial, perpendicular to the axis of rotation (10)
verlaufenden Richtung angeordnet ist, extending direction is arranged
- bei jeder Rotation des Trägers (1) jeder Bereich des Substrats (2) zumindest einen der Laserstrahlen (40) durchkreuzt . - With each rotation of the carrier (1) each area of the substrate (2) at least one of the laser beams (40) through.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß mindestens Anspruch 2, wobei A method of growing semiconductor layers according to at least claim 2, wherein
- der zumindest eine Laserstrahl (40) eine Leistung von mindestens 5 kW hat, - The at least one laser beam (40) has a power of at least 5 kW,
- der Laserstrahl (40) zur Beheizung des Substrats (2) verwendet wird, sodass für den Aufwachsprozess keine weitere Heizquelle als der Laser (4) benötigt wird. - The laser beam (40) is used to heat the substrate (2), so that no further heating source than the laser (4) is required for the growth process.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß mindestens Anspruch 2, wobei A method of growing semiconductor layers according to at least claim 2, wherein
eine Abtasteinheit (5) den Laserstrahl (40) im Betrieb während des Aufwachsprozesses gezielt auf ausgesuchte Bereiche des Substrats (2) ausrichtet. a scanning unit (5) specifically aligns the laser beam (40) with selected regions of the substrate (2) during operation during the growth process.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei A method of growing semiconductor layers according to the preceding claim, wherein
- der Träger (1) während des Aufwachsprozesses um eine Rotationsachse (10) senkrecht zu einer Hauptseite des Trägers (1) rotiert wird, the support (1) is rotated about a rotation axis (10) perpendicular to a main side of the support (1) during the growth process,
- die Abtasteinheit (5) den Laserstrahl (40) während des Aufwachsprozesses über das Substrat (2) in einer
radialen Richtung, senkrecht zur Rotationsachse (10) bewegt . - The scanning unit (5) the laser beam (40) during the growth process on the substrate (2) in one radial direction, perpendicular to the axis of rotation (10) moves.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die Process for the growth of semiconductor layers according to one of the preceding claims, wherein the
Bearbeitung des Trägers (1) und/oder des Substrats (2) reversibel ist, sodass Änderungen, die beim Bearbeiten am Substrat (2) oder am Träger (1) vorgenommen werden, später wieder rückgängig gemacht werden können ohne das Substrat (2) oder den Träger (1) zu zerstören oder zu beschädigen . Processing of the carrier (1) and / or the substrate (2) is reversible, so that changes that are made during processing on the substrate (2) or on the carrier (1) can be reversed later without the substrate (2) or destroying or damaging the carrier (1).
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobeiProcess for the growth of semiconductor layers according to at least one of the preceding claims, wherein
- im Temperaturmessprozess des Schritts D) das in the temperature measuring process of step D)
Temperaturprofil (3) des Substrats (2) während des Aufwachsprozesses bestimmt wird, Temperature profile (3) of the substrate (2) is determined during the growth process,
- wobei für den Temperaturmessprozess eines oder - wherein for the temperature measuring process one or
mehrere der folgenden Messmittel eingesetzt werden: Thermoelement, emissionsgrad-korrigiertes Pyrometer, Wärmebildkamera, Infrarotdiode. several of the following measuring equipment can be used: thermocouple, emissivity corrected pyrometer, thermal imager, infrared diode.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobeiProcess for the growth of semiconductor layers according to at least one of the preceding claims, wherein
- der Temperaturmessprozess nach dem Aufwachsprozess durchgeführt wird, the temperature measuring process is carried out after the growing process,
- das Temperaturprofil (3) des Substrats (2) durch ortsaufgelöste Wellenlängenmessung des - The temperature profile (3) of the substrate (2) by spatially resolved wavelength measurement of the
Photolumineszenz-Spektrums der Photoluminescence spectrum of
Halbleiterschichtenfolge (20) bestimmt wird. Semiconductor layer sequence (20) is determined.
10. Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß mindestens Anspruch 5, wobei
- eine Steuereinheit (7) eingesetzt wird, 10. A method for growing semiconductor layers according to at least claim 5, wherein a control unit (7) is inserted,
- die Steuereinheit (7) anhand von Messwerten des - The control unit (7) based on measurements of the
Temperaturmessprozesses die Abtasteinheit (5) und/oder eine Laserleistung des Lasers (4) und/oder eine Pulsdauer des Laserstrahls (40) und/oder den Durchmesser des Laserstrahls (40) steuert. Temperature measuring process, the scanning unit (5) and / or a laser power of the laser (4) and / or a pulse duration of the laser beam (40) and / or the diameter of the laser beam (40) controls.
11. Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei 11. A method for growing semiconductor layers according to the preceding claim, wherein
- der Temperaturmessprozess mehrfach während des - The temperature measuring process several times during the
Aufwachsprozesses der Halbleiterschichtenfolge (20) durchgeführt wird, Growth process of the semiconductor layer sequence (20) is performed,
- nach jedem Temperaturmessprozess die Steuereinheit (7) die Abtasteinheit (5) und/oder die Laserleistung des Lasers (4) und/oder die Pulsdauer des after each temperature measuring process, the control unit (7) the scanning unit (5) and / or the laser power of the laser (4) and / or the pulse duration of the
Laserstrahls (40) und/oder den Durchmesser des Laserstrahls (40) nachregelt, so dass das Laser beam (40) and / or the diameter of the laser beam (40) readjusted, so that the
Emissionssprofil der fertig gewachsenen Emission profile of the finished grown
Halbleiterschichtenfolge (20) geglättet wird. Semiconductor layer sequence (20) is smoothed.
12. Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß mindestens Anspruch 2, wobei 12. A method for growing semiconductor layers according to at least claim 2, wherein
- das Substrat (2) während des Aufwachsprozesses neben dem Laser (4) über eine zusätzlich Heizquelle (6) geheizt wird, - the substrate (2) is heated during the growth process next to the laser (4) via an additional heating source (6),
- der Laser (4) eine Leistung zwischen 100 W und 2000 W hat, the laser (4) has a power between 100 W and 2000 W,
- der Laserstrahl (40) lokale Temperaturerhöhungen auf dem Substrat (2) von bis zu 10 K bewirkt. - The laser beam (40) causes local temperature increases on the substrate (2) of up to 10 K.
13. Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß mindestens Anspruch 2, wobei 13. A method for growing semiconductor layers according to at least claim 2, wherein
- der Laserstrahl (40) in einem kontinuierlichen oder
gepulsten Modus betrieben wird, - The laser beam (40) in a continuous or operated pulsed mode,
- der Laserstrahl (40) eine Wellenlänge im grünen oder blauen oder UV Spektralbereich hat, the laser beam (40) has a wavelength in the green or blue or UV spectral range,
- die Halbleiterschichtenfolge (20) transparent für den Laserstrahl (40) ist, so dass über 90 % der auf die Halbleiterschichtenfolge (20) treffenden Intensität der Laserstrahlung (40) durch die - The semiconductor layer sequence (20) is transparent to the laser beam (40), so that over 90% of the semiconductor layer sequence (20) striking the intensity of the laser radiation (40) through the
Halbleiterschichtenfolge (20) gelangt. Semiconductor layer sequence (20) passes.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß mindestens Anspruch 2, wobei A method of growing semiconductor layers according to at least claim 2, wherein
- ein Durchmesser des Laserstrahls (40) zwischen 0,5 mm und 10 mm beträgt, a diameter of the laser beam (40) is between 0.5 mm and 10 mm,
- die Wärmeleitfähigkeit des Substrats (2) zwischen einschließlich 1,5 W/(m-K) und 200 W/(m-K) liegt, the thermal conductivity of the substrate (2) is between 1.5 W / (m-K) and 200 W / (m-K),
- die laterale Ausdehnung des aufgeheizten Bereichs des Substrats (2) durch den Durchmesser des Laserstrahls (40) definiert ist. - The lateral extent of the heated portion of the substrate (2) by the diameter of the laser beam (40) is defined.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobeiProcess for the growth of semiconductor layers according to at least one of the preceding claims, wherein
- der Schritt D) vor dem Schritt C) ausgeführt wird,the step D) is carried out before step C),
- im Schritt B) das Substrat (2) so auf den Träger (1) aufgebracht wird, dass ein Hohlraum (14) zwischen Substrat (2) und Träger (1) auftritt, in step B) the substrate (2) is applied to the carrier (1) such that a cavity (14) occurs between the substrate (2) and carrier (1),
- vor dem Aufwachsprozess im Schritt C) im Bereich des Hohlraums (14) zwischen den Träger (1) und das - Before the growth process in step C) in the region of the cavity (14) between the carrier (1) and the
Substrat (2) eine Beschichtung (11) lokal auf den Träger (1) aufgebracht wird, Substrate (2) a coating (11) is applied locally to the carrier (1),
- die Beschichtung (11) einen anderen Emissionsgrad als der Träger (1) aufweist, the coating (11) has a different emissivity than the carrier (1),
- die Beschichtung (11) so gewählt ist, dass das
Emissionssprofil der fertig gewachsenen - The coating (11) is chosen so that the Emission profile of the finished grown
Halbleiterschichtenfolge (20) geglättet wird. Semiconductor layer sequence (20) is smoothed.
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei A method of growing semiconductor layers according to the preceding claim, wherein
- die Beschichtung (11) einen kleineren Emissionsgrad als eine dem Substrat zugewandte Oberfläche des the coating (11) has a smaller emissivity than a surface of the substrate facing the substrate
Trägers (1) aufweist, Carrier (1),
- die Beschichtung (11) graduell aufgebracht wird, sodass eine Flächenbelegungsdichte der Beschichtung (11) auf dem Träger (1) von beim - The coating (11) is applied gradually, so that a surface occupation density of the coating (11) on the support (1) of the
Temperaturmessprozess bestimmten wärmeren Bereichen des Substrats (2) zu kühleren Bereichen des Substrats (2) abnimmt. Temperature measuring process certain warmer areas of the substrate (2) decreases to cooler areas of the substrate (2).
Verfahren für das Aufwachsen von Halbleiterschichten gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei A method of growing semiconductor layers according to any one of claims 15 or 16, wherein
- die Beschichtung (11) eines der folgenden Materialien aufweist oder daraus besteht: Mo, chromfreier Stahl, W, Keramik, Titan, the coating (11) comprises or consists of one of the following materials: Mo, chromium-free steel, W, ceramic, titanium,
- die Beschichtung (11) mit einer Schichtdicke zwischen einschließlich 1 ym und 1 mm aufgebracht wird, the coating (11) is applied with a layer thickness of between 1 μm and 1 mm inclusive,
- der Emissionsgrad der Beschichtung (11) höchstens 0,7 beträgt . - The emissivity of the coating (11) is at most 0.7.
Träger (1) zum Aufwachsen von Halbleiterschichten, aufweisend, Support (1) for growing semiconductor layers, comprising
- eine Ausnehmung (12), in die bei einem - A recess (12) into which at
bestimmungsgemäßen Aufwachsprozess von intended growth process of
Halbleiterschichten ein Substrat (2) eingebracht wird, Semiconductor layers a substrate (2) is introduced,
- eine graduell verlaufende Beschichtung (11) auf dem Träger (1) innerhalb der Ausnehmung (12), wobei die
Beschichtung (11) einen niedrigeren Emissionsgrad als der Träger (1) aufweist.
- A gradually extending coating (11) on the support (1) within the recess (12), wherein the Coating (11) has a lower emissivity than the carrier (1).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014114220.9 | 2014-09-30 | ||
| DE102014114220.9A DE102014114220A1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Process for growing semiconductor layers and substrates for growing semiconductor layers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016050605A2 true WO2016050605A2 (en) | 2016-04-07 |
| WO2016050605A3 WO2016050605A3 (en) | 2016-05-26 |
Family
ID=54199214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2015/071996 WO2016050605A2 (en) | 2014-09-30 | 2015-09-24 | Method for growing semiconductor layers and support for growing semiconductor layers |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102014114220A1 (en) |
| WO (1) | WO2016050605A2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107665831A (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | System and method for the measurement of semiconductor devices manufacture instruments and implement |
| CN115513104A (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-23 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Method for manufacturing substrate carrying plate, substrate carrying plate and manufacturing system thereof |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108400099B (en) * | 2018-01-23 | 2020-01-14 | 电子科技大学 | Device and method for measuring longitudinal temperature field of film in nitride epitaxial growth process |
| WO2025157847A1 (en) * | 2024-01-25 | 2025-07-31 | Aixtron Se | Method and apparatus for coating a structured substrate, and substrate for carrying out the method |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7015422B2 (en) * | 2000-12-21 | 2006-03-21 | Mattson Technology, Inc. | System and process for heating semiconductor wafers by optimizing absorption of electromagnetic energy |
| US6970644B2 (en) * | 2000-12-21 | 2005-11-29 | Mattson Technology, Inc. | Heating configuration for use in thermal processing chambers |
| TWI476836B (en) * | 2008-05-02 | 2015-03-11 | Applied Materials Inc | System for non radial temperature control for rotating substrates |
| US8486726B2 (en) * | 2009-12-02 | 2013-07-16 | Veeco Instruments Inc. | Method for improving performance of a substrate carrier |
| US20120171377A1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Veeco Instruments Inc. | Wafer carrier with selective control of emissivity |
| US20120315741A1 (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-13 | Jie Su | Enhanced magnesium incorporation into gallium nitride films through high pressure or ald-type processing |
| US20130167769A1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Bassam Shamoun | Targeted temperature compensation in chemical vapor deposition systems |
-
2014
- 2014-09-30 DE DE102014114220.9A patent/DE102014114220A1/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-09-24 WO PCT/EP2015/071996 patent/WO2016050605A2/en active Application Filing
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107665831A (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | System and method for the measurement of semiconductor devices manufacture instruments and implement |
| CN107665831B (en) * | 2016-07-29 | 2022-04-19 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | System for measurement of semiconductor device manufacturing tool and method thereof |
| CN115513104A (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-23 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Method for manufacturing substrate carrying plate, substrate carrying plate and manufacturing system thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102014114220A1 (en) | 2016-03-31 |
| WO2016050605A3 (en) | 2016-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102019002761B4 (en) | SEMICONDUCTOR WAFER THINNING METHODS AND RELATED METHODS | |
| DE10392472B4 (en) | Pulsed processing semiconductor heating process using combined heat sources | |
| EP3612342B1 (en) | Method for producing wafers with modification lines of defined orientation | |
| DE112006002027B4 (en) | Method for manufacturing semiconductor devices and system for manufacturing semiconductor devices | |
| DE112010004232T5 (en) | Laser annealing device and laser annealing method | |
| CN101160646B (en) | Dual wavelength heat flow laser annealing | |
| DE60030517T2 (en) | METHOD FOR HEAT TREATMENT THROUGH LASER RADIATION, AND SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT | |
| WO2016050605A2 (en) | Method for growing semiconductor layers and support for growing semiconductor layers | |
| DE102019111377A1 (en) | A method of processing a silicon carbide wafer and a silicon carbide semiconductor device | |
| DE102016103350B4 (en) | METHOD FOR INTRODUCING INFLUENCES AND PRODUCTION METHOD FOR SEMICONDUCTOR DEVICE | |
| US20110298093A1 (en) | Thermal Processing of Substrates with Pre- and Post-Spike Temperature Control | |
| DE102017109809B4 (en) | Method for producing a semiconductor chip | |
| DE69813787T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ACTIVATING IMPURITIES IN A SEMICONDUCTOR | |
| DE3136105A1 (en) | "METHOD AND DEVICE FOR TEMPERING SEMICONDUCTORS" | |
| DE112019004191T5 (en) | Systems and methods for thermal processing and temperature measurement of a workpiece at low temperatures | |
| EP1412684B2 (en) | Method and device for drying and/or cross-linking or heating by means of electromagnetic radiation | |
| DE102015004603A1 (en) | Combined wafer fabrication process with laser treatment and temperature-induced stresses | |
| WO2018184851A1 (en) | Method and manufacturing system for producing microelectronic components with a layer structure | |
| DE102019003331A1 (en) | SEMICONDUCTOR SUBSTRATE MANUFACTURING SYSTEMS AND RELATED METHODS | |
| EP3147068B1 (en) | Novel wafer production method | |
| EP3137657B1 (en) | Combined method for producing solids, involving laser treatment and temperature-induced stresses to generate three-dimensional solids | |
| WO2011098295A1 (en) | Device for thermally treating substrates | |
| DE102009059193A1 (en) | Plant and method for doping semiconductor materials | |
| US5229322A (en) | Method of making low resistance substrate or buried layer contact | |
| DE102010044480A1 (en) | Method and device for producing a thin-film solar cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15770864 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15770864 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |