用于通过电磁辐射将结构从衬底分离的方法、堆叠和组件的制作方法

用于通过电磁辐射将结构从衬底分离的方法、堆叠和组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于通过电磁辐射将结构从衬底分离的方法、用于通过电磁辐射将结 构从衬底分离的堆叠(emp i 1 ement)以及分离组件。
【背景技术】
[0002] 现有技术已知的（尤其是在文献US 2002/0068201 A1(下称D1)中已知的）用于通 过属于一定的光谱范围的电磁辐射将结构从衬底分离的方法包括下列步骤：
[0003] a)提供衬底，该衬底在所述光谱范围中是透明的，
[0004] b)在衬底上形成至少一个分离层，将该电磁辐射的光谱范围调整为使得分离层在 所述光谱范围中是吸收性的(absorbantes)，
[0005] c)在分离层上形成待分离的结构，
[0006] d)在给定的功率密度下在暴露时段(dur6e d'exposition)期间，通过衬底使分离 层暴露于电磁辐射，使得分离层在由所述电磁辐射的吸收所导致的热量的影响下分解(d6 composent)〇
[0007] 分离之后，可以将待分离的结构转移至最终衬底。待分离的结构可以包括至少一 个有源层。"有源"应被理解为指的是这样的层，在该层之上或之中将制造旨在用于尤其是 在微电子领域中的应用的元件。
[0008] 在D1中，待分离的结构是由(Al、Ga、In)N类型的材料制造的层。D1中所用的衬底是 被称作牺牲模板的衬底。D1设想了一个或多个分离层(见[0073]).
[0009] 现有技术中的这种分离方法目前并不是完全令人满意的，这是因为分离层吸收电 磁辐射所导致的热量很可能大大降低衬底和/或待分离的结构的质量，而如果衬底和待分 离的结构具有显著不同的热膨胀系数，则更是如此。这就是D1中所用的衬底是不能回收利 用的牺牲衬底的原因。另外，待分离的结构的质量下降很可能导致有源层的质量下降。

【发明内容】

[0010] 本发明旨在克服上述缺陷中的全部或一些，并且本发明涉及通过属于一定的光谱 范围的电磁辐射将结构从衬底分离的方法，该分离方法包括下列步骤：
[0011] a)提供衬底，该衬底在所述光谱范围中是透明的，
[0012] b)在衬底上形成至少一个分离层，将该电磁辐射的光谱范围调整为，使得分离层 在所述光谱范围中是吸收性的，
[0013] c)在分离层上形成待分离的结构，
[0014] d)在给定功率密度下在暴露时段期间，通过衬底使分离层暴露于电磁辐射，使得 分离层在由所述电磁辐射的吸收所导致的热量的影响下分解，该分离方法的特征在于，其 具有在分离层上形成热障层的步骤bl)，电磁辐射的光谱范围被调整为使得热障层在所述 光谱范围中是透明的，暴露时段和热障层的厚度被调整为使得待分离的结构的温度在暴露 时段期间保持在阈值之下，超过所述阈值时在所述结构中易于出现缺陷，步骤c)执行为使 得待分离的结构形成在热障层上。
[0015] 从而，这样的根据本发明的分离方法能够通过热障层来保护待分离的结构免于受 到由分离层对电磁辐射的吸收所导致的热量的影响。热障层在该电磁辐射的光谱范围中是 透明的，从而不会在待分离的结构附近生成热量，而如果热障层在该电磁辐射的光谱范围 中是吸收性的，则将会在待分离的结构附近生成热量。热障层具有针对暴露时段而调整的 厚度，从而将待分离的结构的温度保持在阈值之下。如果热障层的厚度是固定参数，则针对 所述厚度调整暴露时段，从而将待分离的结构的温度保持在阈值之下。
[0016] 根据一种实施方式，电磁辐射是电磁脉冲，而且暴露时段和热障层的厚度(标记为 EO符合下述关系：
；其中，m是热障层的热扩散系数，τ是电磁脉冲的持续时间。
[0017] 从而，热障层的厚度大于热障层中的热扩散的长度。优选的是，对热障层的材料以 及电磁脉冲的持续时间进行选择，使得热扩散的长度短于热障层的厚度，从而最佳地限制 由分离层对电磁辐射的吸收所导致的热量。这相当于将Df最小化。低的热扩散的另一益处 在于，能够设想很小的热障层厚度。在例如热障层是通过外延形成的时，这可以节约该方法 的执行时间。
[0018] 在一个实施方案中，分离方法包括在衬底上形成附加热障层的步骤al)，电磁辐射 的光谱范围被调整为使得附加热障层在所述光谱范围中是透明的，暴露时段和附加热障层 的厚度被调整为使得衬底的温度在暴露时段期间保持在阈值之下，超过所述阈值时在所述 衬底中易于出现缺陷，并且步骤b)执行为使得分离层形成在附加热障层上。
[0019]从而，这样的根据本发明的分离方法能够通过附加热障层来保护衬底免于受到由 分离层对电磁辐射的吸收所导致的热量。因此，衬底能够回收利用。
[0020]附加热障层在该电磁辐射的光谱范围中是透明的，从而：
[0021]-使分离层能够暴露于电磁福射，并且
[0022] -在衬底附近不生成热量。
[0023] 附加热障层具有针对暴露时段而调整的厚度，从而将衬底的温度保持在阈值之 下。如果附加热障层的厚度是固定参数，则针对所述厚度对暴露时段进行调整，从而将衬底 的温度保持在阈值之下。
[0024] 根据一种实施方式，电磁辐射是电磁脉冲，而且暴露时段和附加热障层的厚度(标 记为E2)符合下述关系：其中，〇2是附加热障层的热扩散系数，τ是电磁脉冲的 持续时间。
[0025] 从而，附加热障层的厚度大于附加热障层中的热扩散的长度。优选的是，对附加热 障层的材料以及电磁脉冲的持续时间进行选择，使得热扩散的长度短于附加热障层的厚 度，从而最佳地限制由分离层对电磁辐射的吸收所导致的热量。这相当于将D 2t最小化。低 的热扩散的另一益处在于，能够设想很小的附加热障层厚度。例如在附加热障层是通过外 延形成的时，这可以节约该方法的执行时间。
[0026] 在一个实施方案中，热障层和附加热障层各具有热扩散系数，并且将电磁辐射的 暴露时段以及所述热扩散系数调整为，使得由分离层对电磁辐射的吸收所导致的热量被限 制在热障层与附加热障层之间。
[0027] 从而，这样的限制使得分离层的分解、对于待分离的结构以及衬底的保护都得到 改善。
[0028] 在一个实施方案中，附加热障层是由晶格常数在衬底的晶格常数与分离层的晶格 常数之间的材料制造的，步骤al)和步骤b)优选通过外延来执行。
[0029] 从而，附加热障层提供了补充的用于调整晶格常数的缓冲层功能，这是为了获得 具有最少缺陷的外延。
[0030] 在一个实施方案中，热障层是由晶格常数在待分离的结构的晶格常数与分离层的 晶格常数之间的材料制造的，步骤c)和步骤d)优选通过外延来执行。
[0031] 从而，热障层提供了补充的用于调整晶格常数的缓冲层功能，这是为了获得具有 最少缺陷的外延。
[0032] 根据一个实施方式，衬底包括GaN，分离层包括In(x)Ga(1-χ)Ν，0·10<χ<0·20,优选 0.12 < X < 0.15,热障层和/或附加热障层包括AlGaN，而电磁辐射的光谱范围在400到450nm 之间。
[0033] 根据另一实施方式，衬底包括InP，分离层包括InwGa(1-x)As，优选x〈0.95，更加优 选x = 0.53,热障层和/或附加热障层包括InAIAs，优选Ino.52Alo.48As，而电磁福射的光谱范 围在1000到3500nm之间，更加优选在1100到1500nm之间。
[0034] 根据一个特征，步骤d)是通过至少一个与光参量振荡器相关联的发射电磁辐射的 激光器而执行的。
[0035] 从而，这样的与光参量振荡器相关联的激光器能够获得覆盖大的光谱范围的电磁 辐射，例如覆盖从400nm到2200nm的光谱范围的电磁辐射，这允许了分离层的材料的大的选 择空间。
[0036] 本发明还涉及用于在给定功率密度下在暴露时段期间通过属于一定光谱范围的 电磁福射而将结构从衬底分离的堆叠，该分离堆叠包括：
[0037] -衬底，其在所述光谱范围中是透明的，
[0038] -至少一个形成在衬底上的分离层，该分离层在该光谱范围中是吸收性的，该分离 层易于在由所述电磁辐射的吸收所导致的热量的影响下分解，
[0039] -形成在分离层上的待分离的结构，该分离堆叠的特征在于，其包括热障层，该热 障层布置在分离层与待分离的结构之间，并且在该光谱范围中是透明，该热障层具有针对 暴露时段而调整的厚度，使得待分离的结构的温度在暴露时段期间保持在阈值之下