[發明專利]在復合結構上制造外延生長層的方法

有效

• 申請號: 200980102590.6
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101925995A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: B·福雷;A·馬爾科韋基奧
• 申請（專利權）人: 硅絕緣技術公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/20;H01L21/683
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

技術領域

本發明涉及在復合結構上外延生長的層的制造以及從所述結構上分離所述層。更確切地說，本發明涉及在外延生長后，從復合結構中分離載體，從而使載體能夠循環利用，并使外延生長層能夠釋放或轉移至最終載體上，如果其不是自支撐的。

背景技術

族III/N材料被賦予特別的電性能如寬的帶隙，這使其在光學、光電子學和電子學的應用中非常有利。然而，所述材料在量上、直徑上或價格上不能以可以大工業規模使用的散裝形式獲得。其通過在襯底或適于生產具有最小缺陷密度的晶體生長的結構上異質外延制造。用于異質外延生長的可能結構是提供了薄的種膜的復合材料，所述種膜具有適于待外延生長的材料的參數的晶格參數，以最小化晶體缺陷的形成。選擇所述結構的襯底以使其熱膨脹系數接近于待外延生長的材料的熱膨脹系數，從而避免外延生長材料在冷卻期間破裂。所述生長結構不具有為了最佳地用于光電子學、光學、或電子學中使用的器件所需要的性能。因而有必要將外延生長材料層轉移至具有更適合的性能(熱和電傳導性、光學性能等)的目標載體上，或者當外延生長層足夠厚可以自支撐時，從載體上分離外延生長層。所述載體必須總是以不破壞載體的形式從生長結構中分離，以使其可以再循環利用。

歐洲專利EP-A-0?898?307描述了如何分離結合在載體襯底上的覆蓋有集成電路的薄晶片，所述載體襯底提供晶片所需要的硬度用于在必須在集成電路上實施的處理期間更易于操作。所述文獻描述了通過使用由PECVD形成的氧化物結合層在晶片和載體之間的結合界面處分離。所述氧化物的特性是，其具有的OH物種在熱處理(600℃-1350℃)的作用下擴散到結合界面中，所述熱處理是在集成電路上實施結合穩定化退火和期望的處理之后實施的。所述物種擴散直到形成氣體并構成氣泡，所述氣泡擴散并且局部集中在結合界面處，即，位于襯底和沉積在晶片上的氧化物結合層之間的界面。這種現象促進了結合界面的弱化，直到載體襯底在與結合層的界面上完全分離，從而具有完整的結合層的晶片與載體分離，使得能夠使用集成電路。

國際專利文獻WO-A-02/084722描述了可以通過特定界面或中間層分離的襯底的制造，所述界面或中間層具有保持在可控水平、與隨后的分離兼容的機械強度。所述分離可以在襯底上形成組分或在外延生長步驟之后發生。所述界面通過處理待結合的表面之一以控制其粗糙度或其親水性能，并使襯底用足以實施隨后的步驟，并與隨后的分離兼容的力量組裝來產生。所述分離可以通過外部機械、化學和/或光子作用完成。如果必要，界面的機械強度可以通過熱處理而補強，同時保持與隨后分離的兼容。

WO-A-2005/034218描述了結合襯底和硅的覆蓋層，在所述襯底和硅的覆蓋層上都形成有熱氧化層。在它們之一上形成硅氧化物的中間層。用磷和/或硼摻雜以形成PSG(磷-硅酸鹽玻璃)或PBSG(硼-磷-硅酸鹽玻璃)型材料，其可以塑性變形。在900℃-1100℃下對所述結構上進行熱處理導致在結合層中不可逆地形成微泡或微腔。所述微泡可以用于各種應用，特別是用于弱化結合界面以拆除結構。

WO-A-2005/074022描述了“可分離”的結構的制造，因為兩個主要層可以通過外部作用例如機械作用彼此分離。結合通過可逆的連接而實現，所述連接是通過形成第一材料層而得到，所述第一材料層在其中包含第二材料如硅或鍺，所述第二材料在熱處理后能夠產生不同于第一材料的納米顆粒。第一材料層可以由沉積的或熱形成的SiO₂來形成。由所述類型的連接獲得的結合力在隨后的熱處理器件不變。然后可利用所述連接通過機械力的作用分離兩個襯底。

在這些文獻中描述的分離溶液不能用于要進行外延生長并且包含具有高熱膨脹系數的材料如藍寶石、鉭酸鋰等的結構。實際上，用這些文獻中描述的方法得到的結合力太低以至于在熱處理期間不能承受由所用材料引起的熱膨脹應力，或者在異質外延期間不能承受由晶格參數差別引起的應力。用所述材料，太低的結合力意味著不能形成對于外延生長良好質量的結構，也不能通過用適合的熱預算來控制載體襯底的分離時刻。實際上，當結合太弱時，載體襯底有在外延生長期間的任何時間從種膜上分離的風險。

發明內容