[发明专利]用于衬底分离的裂纹控制

说明书

技术领域

本发明涉及晶片转移，更具体地，涉及通过控制裂纹扩展（crack propagation）来转移层或衬底的方法。

背景技术

晶片转移处理被用来将层从一个衬底转移到另一个。对于这样的工艺是有兴趣的：所述工艺能够使器件层与下面的单晶基底衬底分离，同时使得基底衬底足够平滑从而在再次使用该衬底之前不需要大量的抛光。在一种工艺中，外延剥离（lift-off）工序利用基底衬底（例如Ge或GaAs）与III-V外延器件层之间的AlAs分离层，并且通过利用HF横向蚀刻AlAs层而从所述基底衬底分离所述外延层。该方法非常耗时，重要的是尤其对于大面积晶片的制造，它是不实用的。

在另一种工艺中，采用剥落（spalling）。在该方法中，在包括衬底、外延缓冲层和III-V器件层的层叠层上沉积金属性应力层。然后通过使缓冲层分裂而使所述结构有裂纹，之后进行选择性蚀刻以从裂纹面的每一侧去除缓冲层残留物。然而，裂纹的深度难以控制，并且其并不能总是被限制在缓冲层。

发明内容

一种分离用于转移的层的方法包括：在衬底上形成裂纹引导层；以及在所述裂纹引导层上形成器件层。通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层。在所述器件层上形成应力诱导层以帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹。通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。

另一种分离用于转移的层的方法包括：在单晶体衬底上生长裂纹引导层；在所述裂纹引导层上形成器件层，所述器件层包含晶体III-V材料；在周边的暴露部分处蚀刻所述裂纹引导层以形成凹陷裂纹（recess crack），所述凹陷裂纹有助于裂纹形成；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的气体，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以进一步帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹；以及通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。

又一种分离用于转移的层的方法包括：在单晶体衬底上生长裂纹引导层，所述裂纹引导层包含AlAs；在所述裂纹引导层上形成器件层；在周边（periphery）的暴露部分处蚀刻所述裂纹引导层以形成凹陷裂纹，所述凹陷裂纹有助于裂纹形成；通过将所述裂纹引导层暴露于减小与所述裂纹引导层相邻的界面处的粘附力的氧化剂，弱化所述裂纹引导层；在所述器件层上形成应力诱导层以进一步帮助通过所述裂纹引导层和/或所述界面引发裂纹；以及通过使所述裂纹扩展，从所述衬底去除所述器件层。

从下文中对其示例性实施例的详细描述，这些和其它特征及优点将变得显而易见，所述详细描述要结合附图阅读。

附图说明

本公开将参考以下附图在优选实施例的以下描述中提供细节，在附图中：

图1是根据本发明原理采用的衬底的横截面图；

图2A是根据本发明原理、在其上形成有裂纹引导层的图1的衬底的横截面图；

图2B是示出根据本发明原理、在其上形成有保护层和裂纹引导层的图1的衬底的横截面图；

图3是根据本发明原理具有在裂纹引导层上形成的器件层的图2A的衬底的横截面图；

图4是根据本发明原理具有在器件层上形成的应力诱导层的图3的衬底的横截面图；

图5是示出了根据本发明原理通过蚀刻而凹陷（recess）的所述裂纹引导层的图4的衬底的横截面图；

图6是示出了根据本发明原理裂纹沿着裂纹引导层及其与相邻层的界面扩展的图5的衬底的横截面图；

图7是示出了根据本发明原理用于弱化裂纹引导层的机制的横截面图；

图8是横截面图，示出了根据本发明原理从裂纹引导层分离的器件层以及粘附到应力诱导层的保持装置（holder）或处理衬底（handling substrate）；

图9是横截面图，示出了根据本发明原理准备好重新利用（reuse）的衬底和准备好转移到另一层或衬底的器件层；并且

图10是示出根据示例性实施例的分离用于转移的层的方法的框图/流程图。

具体实施方式