[發明專利]用于形成光電子裝置的技術

在審

• 申請號: 201380023625.3
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN104272436A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 弗蘭喬斯·J·亨利;西恩·康;艾伯特·拉姆
• 申請（專利權）人: 硅源公司
• 主分類號: H01L21/30
• 分類號: H01L21/30
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

交叉引用相關申請

本專利申請要求于2012年5月4日提交的美國臨時專利申請61/643,180號(代理人案號83020-027700US-840008)以及于2013年5月2日提交的美國非臨時專利申請13/886,129號(代理人案號83020-027710US-874620)的優先權，通過引用實際上將這些申請案共有并且將其全部并入本文中。

技術領域

本發明的實施方式大致涉及包括用于使用層轉移技術來形成基板的方法和結構的技術。某些實施方式使用加速器過程，用于在包括諸如發光二極管(LED)和半導體激光的光電子裝置的各種應用中制造半導體膜。但是要認識到，本發明具有更廣泛的適用性；其還可應用于其他類型的應用中，諸如，用于三維包裝集成半導體裝置、光子或光伏裝置、壓電裝置、平板顯示器、微機電系統(“MEMS”)、納米技術結構、傳感器、致動器、集成電路、生物和生物醫學裝置等。

背景技術

某些實施方式可包括用于從具有大塊形式的材料(諸如單晶硅錠或GaN錠)劈裂獨立的膜的方法和設備。這種獨立的膜可用作用于形成諸如LED的光電子裝置的模板。但是，要認識到，本發明的實施方式具有更廣泛的適用性；還可應用于其他類型的應用中，諸如，用于集成半導體裝置的三維包裝、光子裝置、壓電裝置、平板顯示器、微機電系統(“MEMS”)、納米技術結構、傳感器、致動器、集成電路、生物和生物醫學裝置等。

半導體材料具有很多用途，例如，用于形成邏輯裝置、太陽能電池，并且越來越多地用于照明。可用于照明的一種半導體裝置是發光二極管(LED)。與傳統的白熾燈或者甚至熒光燈照明技術相比，LED在更少的功耗和可靠性方面提供明顯的優點。可用于照明的另一種半導體裝置是激光。人們發現根據半導體原理進行操作的激光越來越適用于顯示器和其他應用中。

這種光電子裝置依賴于顯示半導體特性的材料(諸如硅)以及III/V型材料(諸如氮化鎵(GaN))。通常使用多晶硅(即，多晶的硅)和/或單晶硅材料制造硅。GaN還可用于各種程度的晶級中。然而，通常難以制造這些材料。

此外，在被稱為“截口損失”的傳統制造期間，硅和其他半導體材料經受材料損耗，其中，鋸切過程從澆鑄的或生長的晶錠中消除了大約40％并且甚至高達60％的原始材料，并且將材料分成薄片形狀因數。這是為光電子應用制備昂貴的半導體材料的非常低效的方法。

具體地，用于將單晶硅或其他半導體材料制成電子裝置的傳統技術通常包括使薄單晶硅層或其他半導體材料層與原生長的錠或晶錠物理分離。這樣一種傳統的制造技術是內徑(ID)鋸切。

ID鋸切技術采用圓鋸，該圓鋸具有位于其內徑上的刀片。錠被推動通過鋸的中心，直到期望的薄片厚度位于鋸的另一側。在鋸旋轉時，然后，提高或降低鋸，以使刀片割穿錠。ID鋸切方法有大量可能的缺點。

一個缺點在于，鋸必須具有最小的厚度，該厚度足以強大，以承受鋸切行為的壓力。然而，通過該切割，喪失與該鋸厚度(截口)對應的大量硅材料。使用能可靠地用于鋸切錠的即使最薄的鋸片，也可造成截口喪失昂貴的純單晶硅。例如，典型的鋸片截口具有300μm的寬度，其中，單獨的切片薄片可具有僅僅800μm的寬度。使用傳統的薄片鋸切技術可造成昂貴的純原始材料的截口損耗，該損耗量高達整個錠的60％。傳統的ID鋸切技術的另一個缺點在于，一次可僅僅分離一個切片，從而限制生產量并且提高成本。

部分響應于鋸切的有限生產量，發展了線鋸切的替換的傳統技術。在線鋸切時，提供了快速移動平行線的網絡。然后，在包括油和研磨劑的環境中，錠的側與移動的線接觸，造成同時將該薄片切成多個薄片。該技術相對ID鋸切的優點包括平行鋸切晶錠，并且制造180-250μm的更薄薄片，具有更加適度的190-250μm的截口損耗。雖然有效，但是傳統的線鋸切也有缺點，具體是由線的厚度引起的大約50％的依然顯著的截口損耗以及基板暴露到油和研磨劑中造成的污染。

綜上所述，可以看出，非常需要用于形成具有高質量以及低成本的合適的基板材料的技術。同樣期望用于制造基于半導體的光電子裝置的劃算且有效的技術。

發明內容