[发明专利]从外延半导体结构的生长基底激光分离外延膜或外延膜层的方法（变体）

说明书

技术领域

本发明的组涉及固体材料的激光处理，具体地，涉及使用激光辐射分离半导体的表面层的方法，即从外延半导体结构激光分离外延膜或外延膜层的方法。

背景技术

根据倒装芯片技术，以半导体晶体的外延层转移到非生长基底上而从生长基底激光分离所述半导体晶体的外延层现在正被广泛地用在发光二极管的制造（专利US7241667,US7202141）和激光二极管的制造（US6365429）中。

在第一时间，在Kelly等人的著作Physica Status Solidi(a)vol.159,pp.R3,R4,(1997)中提出了从透明生长蓝宝石基底激光分离氮化镓层。在该著作中，使用了具有满足比率的波长λ=355nm的紫外准分子激光器（ultraviolet excimer laser），对于这种激光器，其量子能量处于由蓝宝石制成的基底的禁隙（禁带宽度，forbidden gap）E_g1内，但是大于由氮化镓组成的外延膜的禁隙E_g2的宽度。

后来，基于生长基底与外延膜的禁隙的宽度之间的差异的激光分离的方法得到了改进。特别地，为了改善分离的外延膜的品质并抑制其开裂，提出使用具有禁隙的宽度小于生长基底和外延膜的禁隙的宽度的附加牺牲层，并且使用所述生长基底和外延膜之间的异质界面的扫描（专利US6071795、US6365429）。

基于生长基底和外延膜的禁隙宽度之间的差异的激光分离方法的总体方案如图1所示。

当从生长在蓝宝石的基底101上的异质外延半导体氮化镓膜102的基底侧暴露于紫外线时，紫外激光辐射穿过蓝宝石并且被靠近异质外延界面105氮化镓-蓝宝石的氮化镓薄层所吸收，其中蓝宝石具有的禁隙宽度大于光量子能量。一旦暴露于紫外激光辐射下，通过紫外激光辐射103与异质外延界面105的交叉所确定的区域104中的氮化镓即被加热至温度T₁（超过分解温度T₀～900℃）并且分解为气态氮和液态镓，由此，氮化镓的外延膜与蓝宝石分离。

所有之前提出的从生长基底激光分离外延膜的方法都是以外延膜的禁隙E_g2和基底的禁隙E_g1的宽度之间的差异为基础。这些方法可以成功地用来分离由异质外延方法（即，在由不同于外延膜材料的材料制成的生长基底上生长外延膜的技术）得到的外延膜。

但是，为了获得不具有整合的机械应力的高品质外延膜，其经常需要使用同质外延方法，该方法提供在生长基底上以相同的材料作为外延膜而生长外延膜。在这种情况下，生长基底和外延膜具有相等的禁隙宽度，并且以上公开的普通激光分离方法将变得无法应用。

本发明的目的是扩展该方法的应用领域，即提供从由与外延膜相同的晶体材料制成的基底上分离所述外延膜的可能性。

发明内容

为了解决上述目的，提出了用于从外延半导体结构的生长基底激光分离外延膜或外延膜层的方法的两种变体。

在生长外延膜或外延膜层的方法的第一变体中，使用了以小施主杂质或受主杂质对外延结构的一些区域的选择性掺杂，由此在选择性掺杂区中所得到的小杂质的浓度实质上大于未掺杂区的背景浓度。然后，将聚焦的激光束引导到由基底和外延膜组成的外延结构上，以使光束焦点置于晶体结构的选择性掺杂区上，其中发生激光辐射的吸收。移动激光束，以光束焦点扫描外延结构的选择性掺杂区，从而局部热分解选择性掺杂区并且降低它们的机械强度。在激光扫描后，将外延结构胶合在临时基底上并且通过施加机械或热机械应力从生长基底或具有部分外延膜的生长基底上分离出外延膜或外延膜层。

该方法的第二变体的特征在于具有相同的特征，且与第一方法的不同之处在于在激光扫描前，将外延结构胶合在临时基底上，然后对胶合在临时基底上的外延结构进行激光扫描，并且在激光扫描后，通过施加机械或热机械应力从生长基底或具有部分外延膜的生长基底上分离外延膜或外延膜层。

优选地，外延膜或外延膜层是通过同质外延方法来生长的。

优选地，选择性掺杂区是基底或基底的表面层。

优选地，选择性掺杂区是外延膜或外延膜的下层。

优选地，由基底和外延膜组成的晶体结构的材料是来自第四族的元素的半导体或来自第四族的元素的半导体化合物、或来自第三族和第五族的元素的半导体化合物、或来自周期系统的第二族和第六族的元素的半导体化合物。