[发明专利]在复合结构上制造外延生长层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在复合结构上外延生长的层的制造以及从所述结构上分离所述层。更确切地说，本发明涉及在外延生长后，从复合结构中分离载体，从而使载体能够循环利用，并使外延生长层能够释放或转移至最终载体上，如果其不是自支撑的。

背景技术

族III/N材料被赋予特别的电性能如宽的带隙，这使其在光学、光电子学和电子学的应用中非常有利。然而，所述材料在量上、直径上或价格上不能以可以大工业规模使用的散装形式获得。其通过在衬底或适于生产具有最小缺陷密度的晶体生长的结构上异质外延制造。用于异质外延生长的可能结构是提供了薄的种膜的复合材料，所述种膜具有适于待外延生长的材料的参数的晶格参数，以最小化晶体缺陷的形成。选择所述结构的衬底以使其热膨胀系数接近于待外延生长的材料的热膨胀系数，从而避免外延生长材料在冷却期间破裂。所述生长结构不具有为了最佳地用于光电子学、光学、或电子学中使用的器件所需要的性能。因而有必要将外延生长材料层转移至具有更适合的性能(热和电传导性、光学性能等)的目标载体上，或者当外延生长层足够厚可以自支撑时，从载体上分离外延生长层。所述载体必须总是以不破坏载体的形式从生长结构中分离，以使其可以再循环利用。

欧洲专利EP-A-0 898 307描述了如何分离结合在载体衬底上的覆盖有集成电路的薄晶片，所述载体衬底提供晶片所需要的硬度用于在必须在集成电路上实施的处理期间更易于操作。所述文献描述了通过使用由PECVD形成的氧化物结合层在晶片和载体之间的结合界面处分离。所述氧化物的特性是，其具有的OH物种在热处理(600℃-1350℃)的作用下扩散到结合界面中，所述热处理是在集成电路上实施结合稳定化退火和期望的处理之后实施的。所述物种扩散直到形成气体并构成气泡，所述气泡扩散并且局部集中在结合界面处，即，位于衬底和沉积在晶片上的氧化物结合层之间的界面。这种现象促进了结合界面的弱化，直到载体衬底在与结合层的界面上完全分离，从而具有完整的结合层的晶片与载体分离，使得能够使用集成电路。

国际专利文献WO-A-02/084722描述了可以通过特定界面或中间层分离的衬底的制造，所述界面或中间层具有保持在可控水平、与随后的分离兼容的机械强度。所述分离可以在衬底上形成组分或在外延生长步骤之后发生。所述界面通过处理待结合的表面之一以控制其粗糙度或其亲水性能，并使衬底用足以实施随后的步骤，并与随后的分离兼容的力量组装来产生。所述分离可以通过外部机械、化学和/或光子作用完成。如果必要，界面的机械强度可以通过热处理而补强，同时保持与随后分离的兼容。

WO-A-2005/034218描述了结合衬底和硅的覆盖层，在所述衬底和硅的覆盖层上都形成有热氧化层。在它们之一上形成硅氧化物的中间层。用磷和/或硼掺杂以形成PSG(磷-硅酸盐玻璃)或PBSG(硼-磷-硅酸盐玻璃)型材料，其可以塑性变形。在900℃-1100℃下对所述结构上进行热处理导致在结合层中不可逆地形成微泡或微腔。所述微泡可以用于各种应用，特别是用于弱化结合界面以拆除结构。

WO-A-2005/074022描述了“可分离”的结构的制造，因为两个主要层可以通过外部作用例如机械作用彼此分离。结合通过可逆的连接而实现，所述连接是通过形成第一材料层而得到，所述第一材料层在其中包含第二材料如硅或锗，所述第二材料在热处理后能够产生不同于第一材料的纳米颗粒。第一材料层可以由沉积的或热形成的SiO₂来形成。由所述类型的连接获得的结合力在随后的热处理器件不变。然后可利用所述连接通过机械力的作用分离两个衬底。

在这些文献中描述的分离溶液不能用于要进行外延生长并且包含具有高热膨胀系数的材料如蓝宝石、钽酸锂等的结构。实际上，用这些文献中描述的方法得到的结合力太低以至于在热处理期间不能承受由所用材料引起的热膨胀应力，或者在异质外延期间不能承受由晶格参数差别引起的应力。用所述材料，太低的结合力意味着不能形成对于外延生长良好质量的结构，也不能通过用适合的热预算来控制载体衬底的分离时刻。实际上，当结合太弱时，载体衬底有在外延生长期间的任何时间从种膜上分离的风险。

发明内容