Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur für ein Halbleiterbauelement gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung solch einer Halbleiterstruktur gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.

Für eine Vielzahl von Anwendungen ist es wünschenswert, mehrere Schichten von Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Materialparametern übereinan der anzuordnen. Eine gängige Lösung ist das Erzeugen der Halbleiterschichten mittels Epitaxie, der Prozess des Aufbringens mehrerer aufeinanderfolgender Schichten mit unterschiedlichen Materialparametern, insbesondere unterschied lichen Gitterkonstanten wird als Heteroepitaxie bezeichnet.

Bei einem solchen Schichtsystem führen Unterschiede in der Materialeigen schaft, insbesondere unterschiedliche Gitterkonstanten und thermische Ausdeh nungskoeffizienten der einzelnen Halbleiterschichten zu Verspannungen und Kristallfehlern, insbesondere in den epitaktisch gewachsenen Schichten. Hier durch wird die Materialqualität verringert.

Die Halbleiterschichten werden typischerweise auf einem Halbleitersubstrat auf gebracht. Bei der Heteroepitaxie auf einem Halbleitersubstrat können zusätzlich zu den vorgenannten Nachteilen auch im Halbleitersubstrat Verspannungen und Kristallfehler durch den Epitaxieprozess auftreten.

Das heteroepitaktische Abscheiden von Halbleiterschichten auf einem Halb leitersubstrat ist an sich bekannt und wird beispielsweise bei der Herstellung von photovoltaischen Solarzellen verwendet. Aus Feifel, Markus et al. “Direct growth of 111— V/silicon triple-junction solar cells with 19.7% efficiency”, IEEE Journal of Photovoltaics 8 (2018), No.6, pp. 1590-1595 ist das direkte Aufbringen von GaP auf einer glatten Si Waferoberfläche und aus La Via, et al., “Patterned Substrate with inverted Silicon pyramids for 3C-SiC epitaxial growth: A compari- son with conventional (001) Si Substrate”, Journal of Materials Research, 28(1), 94-103. doi: 10.1557/jmr.2012.268 ist das epitaktische Aufbringen einer Silizi- umcarbidschicht auf einer mittels invertierten Pyramiden strukturierten Oberflä che eines Siliziumwafers bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halb leiterstruktur für ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung ei ner solchen Halbleiterstruktur mit einem Halbleitersubstrat und zumindest einer Halbleiterschicht zur Verfügung zu stellen, wobei Halbleiterschicht und Halb leitersubstrat unterschiedliche Materialparameter aufweisen und das Risiko ei ner Materialbeeinträchtigung gegenüber vorbekannten Verfahren verringert ist.

Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Halbleiterstruktur für ein Halbleiterbauele ment gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halb leiterstruktur gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Halbleiterstruktur wird bevorzugt mittels des erfindungs gemäßen Verfahrens, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hier von, hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zur Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur, insbesondere einer bevorzugten Aus führungsform hiervon, ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Halbleiterstruktur für ein Halbleiterbauelement weist eine Halbleiterschicht zum Ausbilden zumindest eines Halbleiterbauelementes auf, welche mittelbar auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist.

Wesentlich ist, dass zwischen Halbleitersubstrat und Halbleiterschicht ausge hend von dem Halbleitersubstrat zumindest die folgenden Schichten in der an gegebenen Reihenfolge A, B, C mit oder bevorzugt ohne Zwischenschaltung weiterer Schichten angeordnet sind

A. eine hochporöse Schicht (3) mit einer Porosität größer 50% und einer Dicke im Bereich 0, 1 pm bis 1 pm,

B. eine funktionale Zwischenschicht (4) mit einer Porosität im Bereich 5% bis 90% und einer Dicke im Bereich 0, 1 pm bis 5 pm, C. eine geschlossene Wachstumsvorlageschicht (6) mit einer Porosität klei ner 5%, insbesondere kleiner 1 % und einer Dicke im Bereich 1 nm bis 100 nm, wobei die geschlossene Wachstumsvorlageschicht (6) eine Gitterkon stante aufweist, welche um weniger als 10%, bevorzugt weniger als 5%, insbesondere weniger als 2% von der Gitterkonstante der Halbleiter schicht (2) abweicht.

Weiterhin weisen das Halbleitersubstrat und die Halbleiterschicht eine um zu mindest ein Massenprozent abweichende stoffliche Zusammensetzung auf, das Halbleitersubstrat und die Halbleiterschicht weisen eine unterschiedliche Gitter konstante auf und das Halbleitersubstrat und die Halbleiterschicht sind über die dazwischenliegenden Schichten elektrisch leitend verbunden.

Halbleitersubstrat, hochporöse Schicht und funktionale Zwischenschicht weisen eine Dotierung mit dem gleichen Dotierstoff auf, insbesondere im Wesentlichen die gleiche Dotierkonzentration auf. Dies ist darin begründet, dass bei der Her stellung zumindest die Schichten hochporöse Schicht und die funktionale Zwi schenschicht aus dem Halbleitersubstrat ausgebildet werden, wie weiter unten erläutert. Bevorzugt wird auch die geschlossene Wachstumsvorlageschicht aus dem Halbleitersubstrat ausgebildet. Daher weist bevorzugt auch die geschlos sene Wachstumsvorlageschicht eine Dotierung mit dem gleichen Dotierstoff wie das Halbleitersubstrat auf, insbesondere eine im Wesentlichen gleiche Dotier konzentration wie das Halbleitersubstrat.

Die vorliegende Erfindung ist in der Erkenntnis begründet, dass durch ein Schichtsystem, welches zwischen Halbleitersubstrat und Halbleiterschicht ange ordnet ist und zumindest die oben genannten drei Schichten A bis C aufweist, das Risiko von Kristallfehlern und Verspannungen in der Halbleiterschicht und auch im Halbleitersubstrat gegenüber vorbekannten mittels Heteroepitaxie her gestellten Halbleiterstrukturen verringert ist. Mittels der Schichten A bis C kann insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Porositäten der hochporösen Schicht A gegenüber der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht C sowie auf grund der Porosität der funktionalen Zwischenschicht B besser als bei vorbe kannten Strukturen entstehender Stress sowie Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material des Halbleitersubstrats und dem Material der Halbleiterschicht ausgeglichen werden.

Die geschlossene Wachstumsvorlageschicht weist bevorzugt eine Gitterkon stante auf, welche einen geringeren Unterschied zu der Gitterkonstante der Halbleiterschicht aufweist, verglichen mit dem Unterschied der Gitterkonstante des Halbleitersubstrats zu der Gitterkonstante der Halbleiterschicht, insbeson dere einen um zumindest 10%, bevorzugt um zumindest 20%, insbesondere um zumindest 30% geringeren Unterschied.

Die eingangs erwähnte Aufgabe ist weiterhin durch ein Verfahren zur Herstel lung einer Halbleiterstruktur gemäß Anspruch 10 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit ei nem Halbleitersubstrat und einer mittelbar auf dem Halbleitersubstrat angeord neten Halbleiterschicht weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

I. Bereitstellen des Halbleitersubstrats,

II. Ausbilden einer Halbleiterschicht an einer Oberfläche des Halb leitersubstrats mittels Gasphasenabscheidung.

Wesentlich ist, dass zwischen den Verfahrensschritten I und II an zumindest ei ner Oberfläche des Halbleitersubstrats zumindest die folgenden Schichten in der Reihenfolge A, B, C mit oder bevorzugt ohne Zwischenschaltung weiterer Schichten ausgebildet werden:

A. eine hochporöse Schicht (3) mit einer Porosität größer 50% und einer Dicke im Bereich 0, 1 pm bis 1 pm,

B. eine funktionale Zwischenschicht (4) mit einer Porosität im Bereich 5% bis 90% und einer Dicke im Bereich 0, 1 pm bis 5 pm,

C. eine geschlossene Wachstumsvorlageschicht (6) mit einer Porosität klei ner 5%, insbesondere kleiner 1 % und einer Dicke im Bereich 1 nm bis 100 nm, wobei die geschlossene Wachstumsvorlageschicht (6) eine Gitterkonstante auf weist, welche um weniger als 10%, insbesondere weniger als 5%, bevorzugt we niger als 1 % von der Gitterkonstante der Halbleiterschicht (2) abweicht, wobei die Halbleiterschicht auf der geschlossenen Wachstumsschicht - gegebe nenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Schichten - abgeschieden wird, dass die Halbleiterschicht mit einer zu dem Halbleitersubstrat um zumindest 1 Massenprozent abweichenden stofflichen Zusammensatzung ausgebildet wird, dass die Halbleiterschicht mit einer zu dem Halbleitersubstrat abweichenden Gitterkonstante ausgebildet wird und dass die Halbleiterschicht über die dazwi schenliegenden Schichten mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbun den ausgebildet wird. Die oben angegebenen Werte bzw. Unterschiede in der Gitterkonstante der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht beziehen sich auf den Zustand, in welchem die Halbleiterschicht aufgebracht ist.

Hierdurch werden die zuvor genannten Vorteile erzielt.

Die Halbleiterschicht wird bevorzugt epitaktisch abgeschieden und insbesondere bevorzugt epitaktisch unmittelbar auf die Wachstumsvorlageschicht aufgebracht. Hierdurch kann auf an sich bekannte Methoden und Vorrichtungen zur epitakti schen Abscheidung zurückgegriffen werden.

Vorteilhafterweise sind hochporöse Schicht, funktionale Zwischenschicht, die nachfolgend beschriebene poröse Wachstumsvorlageschicht und/oder geschlos sene Wachstumsvorlageschicht zu zumindest 50 Massenprozent, bevorzugt zu mindest 95 Massenprozent aus dem Material des Halbleitersubstrats ausgebil det. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer vereinfachten Prozessführung.

Eine besonders vorteilhaft einfache Prozessführung ergibt sich bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren, da zumindest die hochporöse Schicht, die funktio nale Zwischenschicht und die poröse Wachstumsvorlageschicht mittels Ätzen in dem Halbleitersubstrat ausgebildet werden, insbesondere bevorzugt mittels elektrochemischem Ätzen. Hierdurch kann einerseits auf an sich bekannte Me thoden zum Herstellen poröser Schichten aus einem Halbleitersubstrat mittels Ätzen zurückgegriffen werden. Weiterhin müssen keine zusätzlichen Materialien zum Ausbilden der genannten Schichten aufgebracht werden. Die Schichten hochporöse Schicht, die funktionale Zwischenschicht und die poröse Wachs tumsvorlageschicht werden somit nicht auf das Halbleitersubstrat aufgebracht, insbesondere nicht auf dem Halbleitersubstrat abgeschieden, sondern aus dem Material des Halbleitersubstrats ausgebildet. Bei Ausbilden der porösen Schichten mittels Ätzen, insbesondere mittels elekt rochemischem Ätzen erfolgt bevorzugt ein Erzeugen der Schichten ausgehend von derjenigen Oberfläche, an welcher die Halbleiterschicht abgeschieden wer den soll. Daher wird bevorzugt die funktionale Zwischenschicht vor der hochpo rösen Schicht erzeugt. Die geschlossene Wachstumsvorlageschicht wird bevor zugt nach Erzeugen der funktionalen Zwischenschicht erzeugt.

In der vorteilhaften Ausführungsform mit Erzeugen einer porösen Wachstums vorlageschicht wird dies bevorzugt vor Erzeugen der funktionalen Zwischen schicht ausgebildet. Die geschlossene Wachstumsvorlageschicht wird in diesem Fall bevorzugt nach Erzeugen der porösen Wachstumsvorlageschicht erzeugt.

Das Halbleitersubstrat weist bevorzugt einen geringen Schichtwiderstand auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, in Kombination mit Ausbilden einer oder meh rerer der porösen Schichten mittels elektrochemischen Ätzen. Vorteilhafterweise weist das Halbleitersubstrat daher einen Schichtwiderstand kleiner 500 mQcm, bevorzugt kleiner 100 mQcm, insbesondere kleiner 10 mQcm auf.

Das Halbleitersubstrat weist bevorzugt eine Dotierung mit einem Dotierstoff des p-Typs oder des n-Typs auf. Da zumindest die Schichten hochporöse Schicht, die funktionale Zwischenschicht und die poröse Wachstumsvorlageschicht mit tels Ätzen in dem Halbleitersubstrat ausgebildet werden, weisen bevorzugt zu mindest die Schichten hochporöse Schicht, die funktionale Zwischenschicht und die poröse Wachstumsvorlageschicht eine Dotierung mit dem gleichen Dotier stoff auf wie das Halbleitersubstrat, insbesondere mit der im wesentlichen glei chen Dotierkonzentration wie das Halbleitersubstrat.

Untersuchungen der Erfinder zeigen, dass vorteilhafterweise die hochporöse Schicht eine Porosität > 60 %, insbesondere > 70 %, bevorzugt > 80 % aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass nur geringfügig mechanische Spannun gen übertragen werden und/oder im Falle eines Separierens der Halbleiter schicht von dem Hableitersubstrat die Halbleiterschicht mit geringer Krafteinwir kung und dadurch geringer Bruchgefahr an der hochporösen Schicht vom Halb leitersubstrat abgelöst werden kann. Die funktionale Zwischenschicht dient als Übergangsschicht zwischen der Poro sität der hochporösen Schicht zu der Porosität der Wachstumsvorlageschicht. Vorteilhafterweise nimmt daher die Porosität der funktionalen Zwischenschicht ausgehend von der dem Halbleitersubstrat zugewandten Seite zu der der Halb leiterschicht zugewandten Seite monoton, insbesondere bevorzugt streng mono ton, ab.

Die funktionale Zwischenschicht weist bevorzugt einen Unterschied in der Poro sität an der dem Halbleitersubstrat zugewandten Seite zu der Porosität an der der Halbleiterschicht zugewandten Seite in Absolutprozent von zumindest 5%, insbesondere zumindest 10% weiter bevorzugt zumindest 20% auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Anpassung an unterschiedliche Gitterkonstan ten unter Vermeidung mechanischer Spannungen möglich ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die funktionale Zwischenschicht als Schichtsystem mit mehreren Lagen unterschiedlicher Porosität ausgebildet ist. Auch hierdurch kann ein vorteilhafter Übergang zwischen der Porosität der hochporösen Schicht und der Porosität der Wachstumsvorlageschicht erzielt werden. Vorteilhafterweise weist die funktionale Zwischenschicht daher zumin dest zwei Lagen unterschiedlicher Porosität auf, insbesondere eine Mehrzahl von Lagen mit unterschiedlicher Porosität, bevorzugt eine Mehrzahl von Lagen mit alternierenden Porositäten, welche sich bevorzugt um zumindest 10%, ins besondere zumindest 20% (jeweils Absolutprozent) unterscheiden.

Die Wachstumsvorlageschicht wird bevorzugt mittels Wärmeeinwirkung aus ei nem dem Halbleitersubstrat abgewandten Teilbereich einer porösen Wachs tumsvorlageschicht ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine kostensparende Pro zessführung, da nach Ausbilden der porösen Wachstumsvorlageschicht keine weitere Schicht abgeschieden werden muss, sondern ein Randteilbereich der porösen Wachstumsvorlageschicht mittels Wärmeeinwirkung umgewandelt wird in die geschlossene Wachstumsvorlageschicht. Die geschlossene Wachstums vorlageschicht wird hierbei somit ebenfalls aus dem Material des Halbleitersub strats ausgebildet und nicht auf das Halbleitersubstrat aufgebracht, insbeson dere nicht auf das Halbleitersubstrat abgeschieden. Die poröse Wachstumsvorlageschicht wird bevorzugt Porosität im Bereich 5% bis 30% und einer Dicke im Bereich 1 nm bis 5 pm, bevorzugt im Bereich 10 nm bis 3 pm ausgebildet.

Vorteilhafterweise erfolgt zum Ausbilden der geschlossenen Wachstumsvorlage schicht eine Erwärmung zumindest des dem Halbleitersubstrat abgewandten Teilbereichs der porösen Wachstumsvorlageschicht auf eine Temperatur von zu mindest 600°C, insbesondere bevorzugt eine Temperatur im Bereich 600 °C bis 1200 °C.

Bei der vorteilhaften Ausgestaltung mit Ausbilden der geschlossenen Wachs tumsvorlageschicht mittels Wärmeeinwirkung wird die Wärmeeinwirkung zur Ausbildung der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht bevorzugt in einer Prozessatmosphäre, welche zumindest eines der Gase aus der Liste Wasser stoff, Argon, Kohlenstoff-enthaltendes Gas, insbesondere Methan, enthält, durchgeführt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass gleichzeitig mit Ausbilden der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht ein Einlagern eines Stoffes, wel chen das Gas der Prozessatmosphäre enthält, in die geschlossene Wachstums vorlageschicht erfolgt.

In einer kosteneffizienten Ausgestaltung werden die geschlossene Wachstums vorlageschicht und die Halbleiterschicht in situ ausgebildet. Es wird somit auf ein Aus- und Einschleusen des Halbleitersubstrats bei diesen Prozessschritten verzichtet, sodass die Ausbildung der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht und der Halbleiterschicht in derselben Prozesskammer erfolgen.

Vorteilhafterweise wird ein Halbleiterbauelement, insbesondere bevorzugt ein photovoltaisches Halbleiterbauelement wie eine photovoltaische Solarzelle mit tels der Halbleiterschicht ausgebildet. Die Halbleiterschicht weist somit ein oder mehrere Halbleiterbauelemente auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Halbleiterschicht mittelbar oder bevorzugt unmittelbar an der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht angeordnet ist. Die Verwendung eines solchen Halb leiterbauelementes bzw. solcher Halbleiterbauelemente sieht somit die Benut zung des Halbleiterbauelementes vor, welches an dem Halbleitersubstrat ange ordnet ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass ein Halbleiterbauelement, ins besondere ein photovoltaisches Halbleiterbauelement, mittels der Halbleiter schicht ausgebildet ist und die Halbleiterschicht mechanisch von dem Halb leitersubstrat separiert ist.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit ein Separieren der Halbleiterschicht von dem Halbleitersubstrat. Die Ausbildung des oder der Halbleiterbauelemente kann vor dem Separieren der Halbleiterschicht oder bevorzugt nach dem Sepa rieren der Halbleiterschicht erfolgen.

Die hochporöse Schicht weist bevorzugt eine Porosität größer 60%, insbeson dere größer 70%, bevorzugt größer 80% auf. Hierdurch ergibt sich ein geringes Risiko einer Beeinträchtigung der Materialqualität des Halbleitersubstrats.

Die hochporöse Schicht weist bevorzugt eine Porosität kleiner 95%, insbeson dere kleiner 90%, bevorzugt kleiner 80% auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bereits in der hochporösen Schicht Materialspannungen ohne oder mit zu mindest verringerter Materialbeeinträchtigung aufgenommen werden können.

Die poröse Wachstumsvorlageschicht weist bevorzugt eine Porosität kleiner 45%, insbesondere kleiner 40%, bevorzugt kleiner 30% auf. Hierdurch ergibt sich ein geringes Risiko einer Beeinträchtigung der Materialqualität des Halb leitersubstrats.

Die poröse Wachstumsvorlageschicht weist bevorzugt eine Porosität kleiner 10%, insbesondere größer 20%, bevorzugt größer 30% auf.

Die funktionale Zwischenschicht weist bevorzugt eine Porosität im Bereich 0% bis 90%, insbesondere kleiner 80%, bevorzugt im Bereich 10% bis 50% auf.

Die Gitterkonstante der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht weicht wie be schrieben bevorzugt um weniger als 5%, insbesondere um weniger als 2%, von der Gitterkonstante der Halbleiterschicht ab. Hierdurch wird das Risiko einer Materialbeeinträchtigung der Halbleiterschicht weiter verringert. Wie eingangs erwähnt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren und die er findungsgemäße Halbleiterstruktur eine Abscheidung einer von dem Halb leitersubstrat abweichenden Halbleiterschicht, insbesondere mittels Heteroepita xie. Das Material der Halbleiterschicht weicht daher bevorzugt um zumindest 1 Massenprozent, insbesondere um bevorzugt zumindest 50 Massenprozent von dem Material des Halbleitersubstrat ab. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich weist daher das Material der Halbleiterschicht bevorzugt eine zumindest 1 %o, insbesondere um bevorzugt zumindest 1 % abweichende Gitterkonstante von der Gitterkonstante des Halbleitersubstrats auf.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden im Folgenden an hand der Figuren und eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer er findungsgemäßen Halbleitersubstrat für ein Halbleiterbauelement.

Die Darstellung in Figur 1 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halb leiterstruktur für ein Halbleiterbauelement.

Die Halbleiterstruktur weist eine Halbleiterschicht 2 zum Ausbilden einer photo- voltaischen Solarzelle auf, welche mittelbar auf einem Halbleitersubstrat 1 ange ordnet ist. Die weiteren Zwischenschichten zwischen Halbleitersubstrat 1 und Halbleiterschicht 2 werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels ei nes erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Halbleiterstruktur ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert.

Das Halbleitersubstrat 1 ist als Siliziumwafer mit einer Dicke von 500 pm und ei ner n-Dotierung ausgebildet, sodass sich ein Schichtwiderstand von 10 mQcm ergibt.

Bei Bereitstellen des Halbleitersubstrats weist dieses eine Dicke auf, welche in der schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung gemäß Figur 1 der Di cke 1 a entspricht. Nun werden mittels elektrochemischen Ätzen poröse Schichten an der in Figur 1 obenliegend dargestellten Vorderseite des Halbleitersubstrats 1 ausgebildet:

Unmittelbar an dem Halbleitersubstrat 1 wird eine hochporöse Schicht 3 ausge- bildet. Diese weist eine Porosität von vorliegend 60 % und eine Dicke von vor liegend 1 pm auf.

Auf der dem Halbleitersubstrat 1 abgewandten Seite der hochporösen Schicht 3 wird eine funktionale Zwischenschicht 4 ausgebildet. Die funktionale Zwischen- Schicht 4 weist an der der hochporösen Schicht 3 zugewandten Seite eine Poro sität von 60 % und auf der der hochporösen Schicht 3 abgewandten Seite eine Porosität von 30 % auf. Die Porosität der funktionalen Zwischenschicht 4 ändert sich in etwa linear ausgehend von der der hochporösen Schicht 3 zugewandten Seite zu der der hochporösen Schicht 3 abgewandten Seite.

An der dem Halbleitersubstrat abgewandten Seite der funktionalen Zwischen schicht 4 wird eine poröse Wachstumsvorlageschicht 5 ausgebildet. Die poröse Wachstumsvorlageschicht weist eine Porosität von 30 % und eine Dicke von 2,5 pm auf. Bei Ausbildung der porösen Wachstumsvorlageschicht umfasst diese die in Figur 1 mit 5a gekennzeichnete Dicke, wobei auch hier die Darstel lung nicht maßstabsgetreu ist.

Die vorgenannten Schichten werden durch elektrochemisches Ätzen ausgehend von der in Figur 1 obenliegenden Vorderseite erzeugt. Es wird somit beim Ätz- Vorgang in umgekehrter Reihenfolge die poröse Wachstumsvorlageschicht, dann die funktionale Zwischenschicht, dann die hochporöse Schicht ausgebildet.

Mittels Erhitzen des Halbleitersubstrates 1 und aller porösen Schichten (3-5) wird unter anderem die poröse Wachstumsvorlageschicht 5 in eine geschlos- sene Wachstumsvorlageschicht 6 ausgebildet, welche eine Porosität < 1 % und eine Dicke von etwa 100 nm aufweist. Bei Erzeugen der geschlossenen Wachs tumsvorlageschicht 5 bilden sich alle porösen Schichten somit um und es erfolgt eine Verringerung der Gesamtdicke des Schichtstapels. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Schichten hochporöse Schicht 3, funktionale Zwischenschicht 4 und poröse Wachstumsvorlage schicht 5 durch elektrochemisches Ätzen in dem Material des ursprünglich be reitgestellten Halbleitersubstrats 1 ausgebildet, dessen Dicke des nicht porösen Volumens somit geringfügig abnimmt, wie in Figur 1 durch den Unterschied zwi schen der Dicke 1 a und der Dicke des Halbleitersubstrates 1 angedeutet.

Die poröse Wachstumsvorlageschicht 5 wird vorliegend erzeugt, indem das Halbleitersubstrat mit ausgebildeter hochporöser Schicht 3, funktionaler Zwi- schenschicht 4 und poröser Wachstumsvorlageschicht 5 in einen Epitaxiereaktor eingebracht und aufgeheizt wird. Das Aufheizen erfolgt auf eine für einen nach folgenden Epitaxieschritt notwendige Temperatur, von vorliegend 1100 -1200°C. Diese Erwärmung vor dem Epitaxieschritt ist vorliegend als sogenannter Pre- Bake-Schritt ausgebildet. Hierbei wird die Oberfläche der Halbleiterstruktur von einem etwaig vorhandenen Oxid befreit und gleichzeitig die Oberflächenstruktur geändert. Durch die Temperatureinwirkung wird die poröse Oberfläche der aller porösen Schichten umgeordnet. Die Wachstumsvorlageschicht 5 wird in der Art umgeordnet, dass sich die Oberfläche schließt und die geschlossene Wachs tumsvorlageschicht 6 ausgebildet wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Ausführungsbeispiels werden zusätzlich bei diesem Schritt Gase in den Pro zessraum des Epitaxiereaktors geleitet, um einen Einbau von Stoffen in die ge schlossene Wachstumsvorlageschicht 6 zu erzielen. Bei dem vorliegenden Aus führungsbeispiel wird Methan in den Prozessraum des Epitaxiereaktors geleitet, um einen Einbau von Kohlenstoff in die geschlossene Wachstumsvorlageschicht 6 zu erzielen. Die geschlossene Wachstumsvorlageschicht 6 weist daher eine gewünschte, geänderte Gitterkonstante gegenüber dem ursprünglich bereitge stellten Halbleitersubstrat auf.

Die porösen Schichten versuchen den energetisch günstigsten Zustand zu errei- chen was zu einer Verzerrung ihres Gitters führt. Das noch vorhandene native Oxid auf der Halbleiteroberfläche baut sich teilweise in das Gitter der porösen Schichten ein und nehme damit auch Einfluss auf die effektive Gitterkonstante. Werden zusätzliche Fremdatome aus der Gasphase (z.B. Kohlenstoff aus dem Methangas) eingebaut wird das Gitter weiter verzerrt und die Gitterkonstante der Wachstumsvorlage weicht immer weiter von jener des Substrats ab. Die po röse Struktur und der Einbau von Fremdatome führt auch zu einer Änderung im thermischen Ausdehnungskoeffizienten.

Eine weitere Möglichkeit eine Anpassung von Gitterkonstanten zu erreichen ist das Wachsen von sogenannten Pufferschichten. Soll auf einem Substrat aus dem Material x eine Schicht aus dem Material y gewachsen werden, so werden mehrere Schichten mitgewachsen, wobei die Konzentration des Materials y mit dem Abstand vom Wafer stetig zunimmt. Gleichzeitig wird die Konzentration des Materials x stetig verringert.

Anschließend wird in situ, das heißt ohne Ausschleusen der Halbleiterstruktur aus dem Prozessraum des Epitaxiereaktors, die Halbleiterschicht 2 epitaktisch erzeugt. Die Halbleiterschicht 2 ist vorliegend als SiC-Schicht ausgebildet (alter nativ als Ge-Schicht) und weist somit eine unterschiedliche Gitterkonstante zu dem ursprünglich bereitgestellten Halbleitersubstrat 1 auf, vorliegend beträgt der Unterschied in der Gitterkonstante zwischen Silizium (Halbleitersubstrat) und SiC (Halbleiterschicht) etwa 20%. Da die Gitterkonstante der geschlossenen Wachstumsvorlageschicht jedoch an die zu erzeugende Halbleiterschicht ange passt wurde, weicht die Gitterkonstante der geschlossenen Wachstumsvorlage schicht 6 somit um weniger als 10 % von der Gitterkonstante der Halbleiter schicht 2 ab. Das Risiko einer Materialbeeinträchtigung oder Verringerung der elektronischen Güte der Halbleiterschicht 2 aufgrund von Verspannungen und Kristallfehlern ist somit erheblich verringert gegenüber vorbekannten Herstel lungsverfahren.

In einer Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels wird im Herstel lungsverfahren auf die poröse Wachstumsvorlageschicht verzichtet. Die ge schlossene Wachstumsvorlageschicht 6 wird stattdessen an der dem Halb leitersubstrat 1 abgewandten Seite der funktionalen Zwischenschicht 4 mittels Wärmeeinwirkung wie oben beschrieben und somit aus Material der funktionalen Zwischenschicht 4 ausgebildet.

Im Rahmen dieser Anmeldung stellt die Porosität wie bekannt das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen des Materials der jeweiligen Schicht dar. Die prozentuale Porosität berechnet sich aus (1 - rho/rhoO) * 100% mit Rohdichte rho, d.h. tatsächlichen Dichte der jeweiligen Schicht und der Reindichte rhoO, d.h. der Dichte dieser Schicht im nicht-porösen Zustand.

Bezugszeichenliste

1 Halbleitersubstrat

2 Halbleiterschicht 3 hochporöse Schicht

4 funktionale Zwischenschicht

5 poröse Wachstumsvorlageschicht

6 geschlossene Wachstumsvorlageschicht