一种半导体衬底、将衬底层与其上功能层分离的方法技术

本发明专利技术公开一种半导体衬底和将衬底层与其上功能层分离的方法，所述半导体衬底包括：衬底层，所述衬底层包括通过离子注入形成为衬底主体层、位于衬底主体层一侧的离子损伤层以及位于所述离子损伤层上的衬底薄膜层，所述衬底薄膜层通过半导体制备形成为功能层；应力导入层和支撑件，其中一个位于所述功能层远离所述离子损伤层一侧，另一个位于所述衬底主体层的远离所述离子损伤层一侧。本发明专利技术中的半导体衬底，解决了较薄的衬底在弯曲时导致衬底开裂的问题，能够适用于厚度较薄的衬底，提高分离成功率。

A semiconductor substrate, a method of separating the substrate layer from its upper functional layer

【技术实现步骤摘要】
一种半导体衬底、将衬底层与其上功能层分离的方法
本专利技术涉及半导体
更具体地，涉及半导体衬底、将衬底层与其上功能层分离的方法。
技术介绍
离子注入健合分离(Smart-Cut)，控制撕剥离(controlledspalling)，激光分离(Laserliftoff)和外延分离(epitaxialliftoff)技术是目前半导体工业分离薄膜和薄膜转移的主要手段。离子注入健合分离技术首先注入氢离子，在施主衬底中产生离子损伤层，然后将施主衬底与受主衬底键合，键合后的衬底经几百度的退火处理，施主衬底与受主衬底可在离子损伤层处分离，从而完成薄膜的转移。离子注入键合分离技术应用成败的关键是施主衬底与受主衬底的键合，衬底键合对施主和受主衬底表面要求很高，如果键合中，两衬底表面留有气泡，气泡处的薄膜将得不到受主衬底的支撑，薄膜转移就会失败。因此，离子注入健合分离技术在某些半导体材料上的应用受到限制，比如碳化硅的硬度很高，很难达到键合的要求。此外，离子注入健合分离技术使用分离后的薄膜表面，分离后薄膜表面的再处理，也是影响其应用的因素。控制撕剥离是近年发展起来的技术。控制撕剥离是在待分离的衬底表面制作应力导入层，应力导入层受张应力，在应力导入层上粘连胶带，通过拉动胶带造成衬底表面的薄膜随应力导入层分离，分离薄膜的厚度取决于应力导入层中的应力与应力层的厚度。控制撕剥离成功了分离硅，锗，砷化镓，氮化镓等的薄膜。然而，由于控制撕剥离分离的薄膜厚度由应力导入层的应力和厚度控制，给大规模应用造成困难。离子注入结合应力导入层分离薄膜的方法综合了离子注入键合分离和控制撕剥离两项技术的的优点。该离子注入结合应力导入层分离薄膜的方法原理是通过离子注入的方式在衬底表面下产生离子损伤层，然后在注入离子的衬底上施加应力导入层，应力导入层受张应力，在衬底中产生压应力，因此衬底会产生向应力导入层面的弯曲。图1示出经过离子注入后形成的半导体衬底结构示意图，图2示出衬底在应力导入层作用下致弯曲的示意图，在衬底中由此产生恢复平直的恢复力。图中衬底为10，衬底主体20，薄膜层为30，离子损伤层40，及应力导入层50，在衬底恢复力和应力导入层应力的作用下薄膜会在离子损伤层处发生分离。对于厚度较薄的衬底，因衬底弯曲过大，容易出现断裂的问题。
技术实现思路
为了解决现有离子注入结合应力导入层分离技术中，厚度较薄的衬底，在分离时容易出现断裂的问题，本专利技术第一方面提供一种将衬底层与其上功能层分离的方法，包括：在衬底层一侧表面上进行离子注入，使得衬底层形成为衬底主体层、位于衬底主体层一侧的离子损伤层以及位于所述离子损伤层上的衬底薄膜层；所述衬底薄膜层通过半导体制备形成为功能层；设置应力导入层和支撑件，其中一个位于所述功能层上，另一个位于所述衬底主体层上；应力导入层受张应力，施加压应力于功能层或应力导入层；通过所述应力导入层施加的应力使所述衬底主体层和功能层在离子损伤层处分离。优选地，所述设置应力导入层和支撑件包括：在所述衬底主体层或者所述功能层的其中一个表面上吸附吸盘；在另一个表面上形成应力导入层。优选地，所述设置应力导入层和支撑件包括：在所述功能层上形成柔性支撑层；在所述柔性支撑层上吸附吸盘或者形成刚性支撑层；在所述衬底主体层上形成应力导入层。优选地，所述设置应力导入层和支撑件包括：在所述衬底主体层和所述功能层的其中一个表面上形成应力导入层；在另一个表面上形成支撑层。优选地，所述支撑件为覆盖所述衬底主体层或者功能层表面的刚性支撑层。优选地，所述支撑层的材料与所述应力导入层的材料相同或不同；和/或，所述支撑层的厚度与所述应力导入层的厚度相同或不同。优选地，所述功能层包括有半导体器件、半导体器件半成品以及所述衬底薄膜层表面生长形成的外延层的至少一个。本专利技术第二方面提供一种半导体衬底，包括：衬底层，所述衬底层包括通过离子注入形成为衬底主体层、位于衬底主体层一侧的离子损伤层以及位于所述离子损伤层上的衬底薄膜层；功能层，形成在所述衬底薄膜层上；以及应力导入层和支撑件，其中一个位于所述功能层上，另一个位于所述衬底主体层上。优选地，所述支撑件包括吸附在所述衬底主体层或者所述功能层上的吸盘。优选地，所述支撑件邻近所述功能层设置，并且所述支撑件包括位于所述功能层上的柔性支撑层以及位于所述柔性支撑层远离所述功能层一侧上的吸盘或者刚性支撑层。优选地，所述支撑件为覆盖所述衬底主体层或者功能层表面的刚性支撑层。优选地，所述支撑层的材料与所述应力导入层的材料相同或不同；和/或，所述支撑层的厚度与所述应力导入层的厚度相同或不同。优选地，所述功能层包括有半导体器件、半导体器件半成品以及所述衬底薄膜层表面生长形成的外延层的至少一个。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种半导体衬底、将衬底层与其上功能层分离的方法，通过在衬底上形成支撑件和应力导入层，该支撑件能够使得衬底在分离时减小衬底的形变，从而使衬底在分离过程中不易断裂，解决了较薄的衬底在弯曲时导致衬底开裂的问题，能够适用于厚度较薄的衬底，提高半导体的衬底分离成功率；此外在正常厚度的衬底下可以减小应力导入层的厚度，节省了工艺时间和材料消耗。并且离子注入结合应力导入层，能够克服常规离子注入健合分离需要键合的困难及控制撕剥离不宜大规模应用的缺点。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出现有技术采用离子注入半导体衬底时的示意图。图2示出现有技术分离半导体衬底时的示意图。图3示出本专利技术实施例中半导体衬底的结构示意图之一。图4示出本专利技术实施例中半导体衬底的结构示意图之二。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。图3和图4示出了本专利技术实施例提供的半导体衬底层结构示意图，如图所示，包括：衬底层10，所述衬底层10包括通过离子注入形成为衬底主体层20、位于衬底主体层20一侧的离子损伤层40以及位于所述离子损伤层上的衬底薄膜层30；功能层90，形成在所述衬底薄膜层30上，一般地，所述衬底薄膜层30通过半导体制备形成为功能层90；应力导入层50和支撑件60，其中一个位于所述功能层90上，另一个位于所述衬底主体层20上。所述支撑件60用于减小所述衬底主体层与所述功能层分离时的形变，80为所述功能层上的柔性支撑层。本专利技术提供一种半导体衬底，通过在衬底上形成支撑件和应力导入层，该支撑件能够使得衬底在分离时减小衬底的形变，从而衬底在分离过程中不易断裂，解决了较薄的衬底在弯曲时导致衬底开裂的问题，能够适用于厚度较薄的衬底，提高半导体的制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将衬底层与其上功能层分离的方法，其特征在于，包括：/n在衬底层一侧表面上进行离子注入，使得衬底层形成为衬底主体层、位于衬底主体层一侧的离子损伤层以及位于所述离子损伤层上的衬底薄膜层；/n所述衬底薄膜层通过半导体制备形成为功能层；/n设置应力导入层和支撑件，其中一个位于所述功能层上，另一个位于所述衬底主体层上；/n应力导入层受张应力，施加压应力于功能层或应力导入层；/n通过所述应力导入层施加的应力使所述衬底主体层和功能层在离子损伤层处分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种将衬底层与其上功能层分离的方法，其特征在于，包括：
在衬底层一侧表面上进行离子注入，使得衬底层形成为衬底主体层、位于衬底主体层一侧的离子损伤层以及位于所述离子损伤层上的衬底薄膜层；
所述衬底薄膜层通过半导体制备形成为功能层；
设置应力导入层和支撑件，其中一个位于所述功能层上，另一个位于所述衬底主体层上；
应力导入层受张应力，施加压应力于功能层或应力导入层；
通过所述应力导入层施加的应力使所述衬底主体层和功能层在离子损伤层处分离。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置应力导入层和支撑件包括：
在所述衬底主体层或者所述功能层的其中一个表面上吸附吸盘；
在另一个表面上形成应力导入层。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置应力导入层和支撑件包括：
在所述功能层上形成柔性支撑层；
在所述柔性支撑层上吸附吸盘或者形成刚性支撑层；
在所述衬底主体层上形成应力导入层。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置应力导入层和支撑件包括：
在所述衬底主体层和所述功能层的其中一个表面上形成应力导入层；
在另一个表面上形成支撑层。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述支撑件为覆盖所述衬底主体层或者功能层表面的刚性支撑层。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述支撑层的材料与所述应力导入层的材料相同或不同；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡兵，
申请(专利权)人：胡兵，胡荣，
类型：发明
国别省市：美国;US