自支撑(Al,Ga,In)N以及形成自支撑(Al,Ga,In)N的分离方法技术

一种形成自支撑（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ制品（１０）的方法，其步骤包括：提供外延相容的牺牲模板（１２）；在模板（１２）上沉积单晶（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料（１６），形成牺牲模板／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ复合制品（１０），其中包括牺牲模板（１２）与（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料（１６）之间的界面（１４）；以及对牺牲模板／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ复合制品（１０）进行界面改性，使牺牲模板（１２）与（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料（１６）分离并得到自支撑（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ制品（１０），通过这种方法制造的自支撑（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ制品（１０）具有优异的形态特征，并且适于用作基体，例如，用于制造微电子和／或光电装置以及装置的先驱结构。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,Ga,In)N以及形成,Ga,In)N的分离方法
本专利技术一般地涉及形成自支撑制品的方法，以及由此形成的自支撑制品。特别是，本专利技术涉及，Ga，In)N制品，以及通过从基体材料或者(Al，Ga，In)N在其上面生长的层上界面分离(Al，Ga，In)N来制造，Ga，In)N制品的方法，以用于制造单独的(Al，Ga，In)N材料，作为适于制造微电子或光电装置的自支撑体。
技术介绍
美国专利5,679,152描述了在外延上相容的牺牲模板上制造，Ga，In)N单晶制品，其中在模板上沉积了一层单晶(Al，Ga，In)N，并且在生长温度下或在生长温度附近去除牺牲模板，留下，Ga，In)N。此方法由于在使用异外延基体材料作为模板时没有与基体相关的热膨胀系数(TCE)的差异，得到低缺陷密度(例如，＜107缺陷/cm2)的材料，这是因为模板是原位去除的。结果，避免了TCE错配引起的内应力，而这一问题通常伴随异外延材料的冷却并造成破裂和形态缺陷。本专利技术涉及，Ga，In)N制品，以及通过在牺牲模板上生长(Al，Ga，In)N材料并且从模板上界面分离(Al，Ga，In)N材料，制造，Ga，In)N制品，从而得到具有设计质量的单晶(Al，Ga，In)N自支撑制品。专利技术概述本专利技术在大的方面涉及制造自支撑制品的方法，该方法包括在基体上沉积用于构成自支撑制品的材料，及制造包括基体与材料之间界面的材料/基体复合制品，并界面改性材料/基体复合制品，将基体与材料分离，得到自支撑制品。在本专利技术的一个优选实施例中，在升高温度的情况下进行界面改性，例如升高温度到500℃温度以内，在此温度下构成自支撑制品的材料在基体上形成，并且在材料/基体复合制品从高温冷却到如环境温度的较低温度之前进行界面改性。在这个实施例中，在基体上形成此结构的材料的温度可以是，例如，600℃或高于600℃。材料/基体复合制品的界面是基体材料与构成自支撑制品材料之间的三维区域。界面深度是界面改性过程的函数，并且界面的面积是由材料/基体复合制品的面积确定的。通常界面深度是l0-4微米到102微米。本专利技术一方面涉及制造，Ga，In)N的方法，该方法的步骤包括提供外延相容的牺牲模板；在模板上沉积单晶(Al，Ga，In)N材料，形成牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品，其包括牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料之间的界面；以及将牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品界面改性，使牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料分离，并得到，Ga，In)N制品。将牺牲模板(Al，Ga，In)N复合制品界面改性，以便将牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料分离并得到，Ga，In)N制品，这可以以多种方式进行，下面将详细描述，例如，激发界面使界面材料分解，并且在(Al，Ga，In)N材料从(Al，Ga，In)N沉积在模板上的高温冷却到环境温度之前将模板与(Al，Ga，In)N物理分离。另外，采用界面改性使(Al，Ga，In)N制品与模板分离可以通过加热和/或冷却界面，通过激光束冲击界面，通过使用易于分离的中间层，通过界面材料的其它分解方法，通过在界面上产生气体，通过声音照射界面，通过电子束照射界面，通过界面的rf耦合，通过侵蚀，通过界面材料的选择性弱化，或者通过其它的光学、声学、物理、化学、热或能量处理来进行。这些方法相对于(Al，Ga，In)N在模板上沉积的环境，可以是在原位或不在原位进行，参见下面的详细描述。在一个优选的实施例中，界面改性包括通过复合制品的牺牲模板或(Al，Ga，In)N材料对界面冲击激光能量。采用界面改性来影响牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料的分离可以在高温下进行，例如(Al，Ga，In)N材料在模板上的生长温度，或者在将牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品冷却到环境温度之后进行，或者在(Al，Ga，In)N材料在模板上生长的温度以下的某些其它温度下进行。在这种方式下，本专利技术的方法可以原位进行，即，牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品保持在与(Al，Ga，In)N材料沉积的环境相同的环境中，或者也可以是，本专利技术的方法可以以非原位的方式进行，其中将牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品从生长环境中取出并在另外环境中进行界面改性，以便分离牺牲模板与(Al，Ga，In)N。在另一个方面，本专利技术涉及利用本专利技术的方法制造的自支撑制品。在其它的方面，本专利技术涉及牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品，包括牺牲模板与(Al，Ga，In)N之间的界面，其中制品的温度在(Al，Ga，In)N生长温度300℃的范围内，界面含有吸收的激光能量。如同这里使用的，术语“环境温度”是指低于40℃的温度，例如室温(～25℃)。如同这里使用的，术语“界面材料”是指下面任何一种材料界面上或其附近的牺牲模板材料；界面上或其附近的未掺杂质或掺杂质的(Al，Ga，In)N材料；或者界面上或牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料之间的一个或多个界面层材料。这里使用的术语“(Al，Ga，In)N”广泛地构义，其包括Al、Ga和In的单元素的各种氮化物，以及这些III族金属元素的二元、三元和四元化合物。因此，术语(Al，Ga，In)N包括化合物AlN、GaN和InN，以及三元化合物AlGaN、GaInN和AlInN，和四元化合物AlGaInN，如同这个命名中包括的元素。当存在(Al，Ga，In)组成元素中的两种或多种时，所有可能的成分，包括化学计量比例以及非化学计量比例(相对于合成物中每种(Al，Ga，In)组成元素所占的相对摩尔分数)，都可以在本专利技术宽的范围内使用。因此，可以理解的是，本专利技术在下面的讨论中主要参照GaN材料，而这些讨论可以应用于其它各种(Al，Ga，In)N材料的制备。从下面的内容以及所附的权利要求中，可以更加充分理解本专利技术的各种其它方面、特征和实施例。附图简述附图说明图1示意性表示利用激光辐射加热(Al，Ga，In)N-模板界面；图2-4表示从牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品的顶部到底部(图2和3)对其发射激光，形成分离的牺牲模板和，Ga，In)N单晶片(图4)；图5是牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品的俯视图；图6是图5的牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品在扫描激光照射操作期间的相应视图，其中激光束在制品上往复穿过，使牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料发生界面分离，并得到(Al，Ga，In)N晶片制品；图7是图6的牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品在周边激光照射操作期间的相应视图，其中激光束转变为圆形运动，从制品的外围开始，以阶梯状的直径缩小的圆形连续进行辐射；图8示意性地表示牺牲模板/中间层/(Al，Ga，In)N复合制品，其中冲击的激光能量被中间层吸收使其分解，并将牺牲模板层与(Al，Ga，In)N层分离；图9示意性表示牺牲模板/中间层/(Al，Ga，In)N复合制品，其中中间层吸收冲击的激光能量，使其附近的(Al，Ga，In)N材料退化，将牺牲模板与(Al，Ga，In)N产品层分离；图10示意性表示通过HVPE生长(Al，Ga，In)N以及从牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品背面(穿过模板)将激光发射到复合制品上的设备；图11示意性表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备自支撑（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ制品的方法，包括如下步骤：提供外延相容的牺牲模板；在模板上沉积单晶（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料，形成牺牲模板／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ复合制品，其中包括牺牲模板与（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料之间 的界面；以及对牺牲模板／（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ复合制品进行界面改性，以便将牺牲模板与（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料分离，并得到自支撑（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ制品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特P沃多，乔治R布兰德斯，迈克尔A蒂施勒，迈克尔K凯利，
申请(专利权)人：克利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]