射极短路756。图8图示了可以在图7的工艺(Β)之后执行的工艺。可替选地，η掺杂发射极短路756可以在工艺(Β)之前形成。而且，此外或者可替选地可以通过例如使用比较高的注入能量的无掩模注入来形成η掺杂场停止层。场停止层可以改进最终器件的电气特性。
[0135]如结合图6描述的金属化层770也可以在该阶段中形成；例如参见图7中的工艺(D)。在接合之前可以执行通常在半导体晶片的下或后表面处执行的基本上任何工艺。
[0136]提供载体晶片760，其至少包括石墨层或芯或者可以是晶体石墨晶片或者等静压石墨晶片。载体晶片760可以具有由如例如祖、10、1、了&、11、0、他、41、(:11和￥的金属制出的可选涂层。金属涂层可以不在整个载体晶片上展开并且可以例如限于接合到金属化层770的载体晶片760的整个或部分表面。载体晶片的金属涂层可选地可以在图7中所示的工艺步骤之前通过热处理进行退火。图7中未图示金属涂层。载体晶片760可以包括图7中未图示的可选保护层。载体晶片760可以通过如这里描述的任何适当的工艺制造。
[0137]在工艺(Ε)中载体晶片760通过金属化层770接合到半导体晶片750。当未形成金属化层770时，如下文进一步解释的，载体晶片760直接地或者通过诸如石墨层的可选接合层而接合到半导体晶片750的第一面或表面750a。
[0138]如上文所述，借助于如工艺(F)中所示的热处理，半导体晶片750沿层离层或层离界面755从载体晶片760层离，从而具有厚度d的半导体层720保持附着到载体晶片760。该工艺产生了复合晶片713和部分晶片758，后者可以被重新使用，如上文所述。半导体层720包括解理表面725，沿该解理表面725发生层离或分离并且该解理表面725可以被抛光或刻蚀以形成平坦的且无缺陷的表面。如上文所述，在可选的抛光工艺之后，另一半导体层可以外延沉积在半导体层720的解理表面725上。
[0139]外延工艺常常在氢气氛中执行。为了减少或避免氢和载体晶片的石墨之间的反应，可以提供另外的措施。特别地，开孔石墨可能倾向于氢反应。
[0140]根据一个实施例，具有低的孔量的石墨或甚至基本上没有孔的石墨可以用作载体晶片215、336、560、660、760的材料。这种石墨可以是玻璃状或玻璃质的碳或者上述热解沉积的碳。
[0141]根据一个实施例，具有开孔结构的石墨载体晶片可以由致密保护层覆盖或者其表面被转化为致密保护层。通过将碳热解沉积到石墨载体晶片上可以形成保护层。此外，抗高温金属碳化物可以用于形成保护层。对形成金属碳化物有用的金属的示例是如上文给出的此、胃、祖、1&、11、(>、他和￥。此外，三元碳化物或三元氮化物层也适合作为保护层。例如在上文的图3 (E)中图示了保护层338的形成。
[0142]参照图示一个实施例的图9，金属碳化物保护层可以由金属形成，这种金属还用于电接触半导体晶片。在工艺(A)中提供具有石墨层芯961的载体晶片960。随后如工艺(B)中所示，将金属层938沉积在载体晶片960的石墨层或芯961的整个表面上。适当的金属选自能够形成高温稳定硅化物和碳化物的那些金属。示例是此、胃、祖、1&、11、(>、他和V。金属层938的厚度应足以封闭石墨层或芯961的石墨材料的开孔。厚度可以例如在从约200 nm至约2 μπι的范围内。
[0143]具有金属层938的载体晶片960随后例如在约1500°C下经历热处理，用于将金属层转换为形成载体晶片960的保护层的金属碳化物层938。保护层938可以包括例如TaC或NbC。根据厚度以及热处理的时长和温度，所有的或者仅部分的沉积的金属将与石墨材料反应。因此保护层938可以包括与石墨材料接触的内金属碳化物层和外金属层。
[0144]保护层938不仅保护石墨材料，而且还将防止石墨材料中的杂质可能在后继工艺期间蒸发并且污染半导体材料。当执行高温外延沉积工艺时，保护层938有特别的价值。
[0145]半导体晶片随后将接合到的保护层938的表面可以在可选的工艺中被抛光。抛光可以是例如CMP工艺。
[0146]如上文所述，与用于形成保护层938的金属相同的金属还可以用于在半导体晶片950上形成金属化层970。如上文所述，还可能在半导体晶片950中形成层离层或界面955。金属化层970也可以经历CMP工艺。在工艺(C)中图示了该情形。
[0147]如工艺(D)中所示，载体晶片960和半导体晶片950在它们的抛光表面处接合，并且随后在工艺(E)中经历热处理以使半导体层920从半导体晶片950层离，如上文所述。这导致了部分晶片958和复合晶片913的形成，该复合晶片913具有由保护金属碳化物层938保护的载体晶片或者石墨晶片960、以及金属化层970和具有解理表面925的半导体层920。如上文所述，外延层可以沉积在解理表面925上。
[0148]保护金属碳化物层938和金属化层970 —起形成载体晶片960和半导体层920之间的可靠的、稳定的和牢固的电连接。
[0149]上述工艺不限于SiC，而是可以应用于其他半导体材料，特别是应用于具有比Si大的带隙(其中Si的带隙是1.1 eV)的半导体材料，即所谓的宽带隙材料。示例是GaN和GaAs以及这些材料的衍生物。上述接合和层离工艺允许有效地使用昂贵的单晶半导体材料。
[0150]此外，还可以形成具有不同半导体材料的复合晶片。例如，半导体层220、320、520、620、720、920可以包括第一半导体材料，而外延层680可以包括不同于第一半导体材料的第二半导体材料。对于半导体层220、320、520、620、720、920，特定示例是SiC，并且对于外延层680，特定示例是GaN。缓冲层常常用于SiC上的GaN的外延生长以提供GaN和SiC之间的晶格失配。还需要缓冲层用于补偿各个热膨胀系数(CTE)的失配。
[0151]载体晶片或石墨层215、336、560、660、760、960的CTE可以改变以将其调整到半导体层220、320、520、620、720、920的材料的CTE。这减少了接合的半导体层220、320、520、620、720、920和载体晶片或石墨层215、336、560、660、760、960之间的机械张力。例如，SiC的CTE典型地是约3.8*10 6/K并且GaN的CTE典型地是约3.17*10 6/K。
[0152]为了调整载体晶片的CTE，可以将掺合或混合化合物添加到石墨。可以容易地购买具有不同的、限定的CTE值的载体晶片。
[0153]当在由SiC制成的半导体层220、320、520、620、720、920上例如外延沉积GaN时，由于SiC半导体层220、320、520、620、720、920可以仅具有比较小的厚度，因此可以减少缓冲层的数目和厚度。随后可以将载体晶片或石墨层215、336、560、660、760、960的CTE调节到比较厚的外延GaN层的CTE。这允许形成较厚的GaN层，这实际上形成了用于最终器件的使用层，并且减少了缓冲层的成本。用于GaN的较厚使用层可以用于横向器件的单位芯片面积的较高安培容量或电流承载容量，并且可以用于提供具有较高阻挡电压的竖直器件。
[0154]因此，根据一个实施例，复合晶片13、213、313、513、613、713、913可以包括:具有石墨层或芯的石墨载体或载体晶片或者包括石墨的石墨载体或载体晶片，接合到石墨载体或者石墨层或芯的第一半导体材料的第一半导体层，以及第一半导体层上的第二半导体材料的第二半导体层。石墨载体的CTE被调节到第二半导体层的CTE。第二半导体层的厚度可以大于第一半导体层的厚度。
[0155]代替使用层离工艺，还可以对半导体晶片350、550、650、750、950进行回抛光(polish back)以形成接合到载体晶片336、560、660、760、960的半导体层320、520、620、720、920。
[0156]图10图示了另一实施例。如工艺(A)中所示，提供具有第一面1050a和第二面1050b的第一基板1050。第一基板1050可以是例如半导体晶片。半导体晶片1050可以包括SiC、GaN、GaAs、它们的衍生物以及不同半导体材料的叠层。
[0157]在第一基板1050的第一面1050a上形成碳层1030。碳层1030可以包括中间相碳、沥青和它们的混合物。碳层1030将用作胶或粘合剂层以将第一基板1050接合到具有第一面1060a的第二基板1060。第二基板1060可以是例如如上文所述的具有石墨层或芯的载体晶片，或者可以是包括石墨的载体基板。
[0158]如工艺(C)中所示，第一基板1050用夹在第一和第二基板1050、1060之间的碳层而与第二基板1060连结以形成复合晶片1013。连结的基板1050、1060(复合晶片1013)经历热处理以形成第一和第二基板1050、1060之间的稳定的和耐用的接合。热处理可以包括热解中间相碳和沥青以将碳层转化为石墨层。中间相碳可以被提供为膏或为粉末。
[0159]图11图示了另一实施例。该实施例与如图10中所示的实施例相似。然而，在该实施例中，碳层1030在第二基板1060的第一面1060a上形成。
[0160]根据一个实施例，碳层1030还可以在第一和第二基板1050、1060两者上形成。
[0161]上述方法允许使多孔石墨层或者包括多孔石墨的载体晶片直接与其他材料接合。由于用作粘合剂的碳层将经历热处理，因此基板应能够承受工艺温度。
[0162]碳层1030可以施加到基板1050、1060中的一者或两者。用于施加碳层1030的适当的工艺是例如喷涂、抹涂、旋涂和滚涂。用于碳层1030的原材料可以是液体沥青、膏或粉末分散体。
[0163]当连结第一和第二基板1050、1060时可以彼此按压第一和第二基板1050、1060并且随后在升高的温度下退火。原材料中包括的用于形成碳层1030的液体溶剂在退火期间蒸发，并且碳开始转化为石墨。第二基板1060的石墨的多孔结构进一步促进溶剂或者原材料中的用于施加一个或多个碳层1030的诸如粘结剂的其他挥发性成分的蒸发。
[0164]在连结工艺开始时，液体沥青或者膏状粉末可以在石墨层的表面处渗入开孔中并且可能填补不平坦。加热基板1050、1060促进了这一点，这是因为沥青仅在热处理期间变得更加液态或甚至液化。当热处理进行时，碳层1030日益热解并且转换为石墨层，其导致耐温接合。热处理可以在连结之后或者在以后的阶段中直接执行。
[0165]—旦碳层1030开始转化为石墨层，则基板1050、1060不可逆地彼此接合，这是因为部分或完全转化的碳即使在高温下也不会液化。然而，使用氧气氛的解接合(debonding)也许是可能的。应小心不要影响基板。
[0166]完全转化的碳层1030包括石墨，其可以提供第一和第二基板1050、1060之间的电连接，如上文所述。
[0167]上述工艺特别适合于使石墨材料直接与其他材料连结和接合，所述其他材料应是耐温的以承受为了将碳(沥青或中间相碳)转化为石墨而施加的温度。例如，诸如SiC晶片的半导体晶片可以接合到石墨载体。此外，由石墨制成的加热器可以固定到基板，这些基板应使用石墨加热器作为加热源进行加热。
[0168]此外，如上文所述，可以调整碳层1030的CTE以补偿第一和第二基板1050、1060的CTE的失配。