[发明专利]通过注入和照射制备衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备半导体材料衬底的方法，所述方法的目的在于使所述衬底的层脱离。

背景技术

III-N型半导体(具有通式Al_xGa_yIn_1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1)，特别是GaN，所具有的特性使其在光电领域、功率元件和无线电频率应用中极具吸引力。

然而，这些应用的发展因衬底的技术经济限制而减缓。

实际上，器件制造通常依赖于取自供体衬底的薄层向支持衬底的转移，所述供体衬底是适于所需应用的高品质III-N材料的大块衬底。

特别而言，Smart Cut^TM工艺是公知的转移技术，其通常由以下步骤组成：将一定剂量的原子或离子物种注入供体衬底，从而在其中的预定深度产生脆化区域，由此限定出所要转移的薄层的界限；使供体衬底粘附到支持衬底或受体衬底上；和使供体衬底在脆化区域断裂，由此使粘附在受体衬底上的所述薄层脱离。在该技术中，通过热激活在平面中产生由所注入的物种诱导形成的晶体缺陷(例如片晶(platelet)和空穴)并使这些缺陷聚结，从而实现所要转移的层的分离及其与供体衬底的脱离。

然而，对于由III-N材料制成的衬底，注入所需的原子或离子物种的剂量是在硅中的5～10倍，这导致了工艺成本的大幅增加。

文献WO2010/067835中描述了制造具有宽带隙的半导体薄板的方法，所述半导体薄板能够以尽可能薄的形式转移至处理衬底而不损伤衬底。

上述方法包括：从宽带隙半导体表面进行离子注入以形成离子注入层，至少对所述处理衬底的上述表面实施表面活化处理的步骤，将宽带隙半导体的表面与所述处理衬底的表面粘合从而获得粘合体的步骤，在150℃至400℃的温度下对粘合体进行热处理的步骤，和使离子注入层暴露于可见光从而使离子注入层脆化并将宽带隙半导体层转移至所述处理衬底上的步骤。

如上所述，曝光步骤的目的在于使离子注入层脆化，因此该技术完全类似于上述Smart Cut^TM工艺(包括由此产生的成本考虑)。实际上，进行注入是为了使兴趣层脆化，然后进行热处理是为了激活晶体缺陷的产生，并最后使所述层在所述晶体缺陷处断裂。

此外，文章“Fabrication of light emitting diodes transferred onto different substratesby GaN substrate separation technique”(Y.Kunoh等/Phys Status Solidi C7,N)7-8,2091-2093(2010)/DOI10.002/pssc200983576)”描述了其中产生了2个层叠的层的技术，即，吸收可见光的层和覆盖其的对同一可见光“透明”的层。改变了作为牺牲层(sacrificial layer)而存在的隐埋层的性质。

这种改变在所述层的制造之后立即进行，也就是说在其被透明层覆盖之前进行。

其通过使该层“热分解”的退火来进行。

在透明层形成之前进行的所述分解使得可以“避免最终得到热破坏的表面层(LED)”。

随后，透明层在牺牲层上的生长通过外延附生来达成，之后进行光照射从而使得可以向牺牲层转移。

因此，似乎是退火使得牺牲层的分解启动，使其更具有吸收性，然后通过光照射来完成分解。

因此，这涉及到层的分解，该层随后通过外延附生而被覆盖。这形成了较大的缺点，这是因为牺牲层的表面因这些处理而劣化，因此其不再具有对于外延附生而言最佳晶体矩阵(crystal matrix)。

特别而言，本发明的一个目标是开发半导体材料衬底的制备方法，该方法的目的在于使所述衬底的层脱离，所述方法不具有现有方法的局限性并且成本更低。

发明内容

为此，本发明提出了一种制备半导体材料衬底的方法，其目的是通过用光通量照射衬底而使称为脱离层的层从所述衬底上脱离，所述照射用来加热衬底的隐埋区域并使材料分解，从而使所述脱离层脱离，所述方法包括以下步骤：

a)制造中间衬底，所述中间衬底包括称为隐埋层的第一层和称为覆盖层的第二层，所述第二层覆盖所述第一层的全部或一部分，所述第一层的材料的吸收光学性质不同于所述第二层的材料的吸收光学性质，

-所述覆盖层对所述光通量基本透明，

-通过在衬底中注入粒子而形成的所述隐埋层则能够吸收所述通量，