用于释放可印刷化合物半导体器件的材料和过程制造技术

一种制造可转印半导体器件的方法包括在衬底上提供包括磷化铟铝的释放层，并且在所述释放层上提供支撑层。所述支撑层和所述衬底包括各自的材料，如基于砷化物的材料，以使得所述释放层相对于所述支撑层和所述衬底具有蚀刻敏感性。在所述支撑层上提供至少一个器件层。选择性地蚀刻所述释放层，而基本上不蚀刻所述支撑层和所述基板。还公开了相关结构和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及化合物半导体器件制造，并且更具体来说，涉及可以从生长衬底释放的化合物半导体器件和结构的制造。
技术介绍
在微型品制造过程中使用选择性蚀刻以从晶圆表面化学地去除层，而不会蚀刻或损坏下面的层或上面的层。具体来说，可以使用释放层来将一个或多个层与晶圆或其它衬底分离。例如，美国专利申请公开号2009/0321881和美国专利号4，846，931描述使用具有高铝含量的砷化铝镓(AlGaAs)层或纯砷化铝(AlAs)作为释放层和用于释放剂的基于氢氟酸的湿式蚀刻将化合物半导体器件和结构从砷化镓(GaAs)衬底上释放。由于就超过低铝含量砷化物的高铝含量的砷化物而论，氢氟酸的良好的蚀刻选择性，所以这些系统通常是成功的。这些系统的一些缺点包括:释放层在空气中可能具有不良的稳定性，并且在不具有厚的(> 20微米)聚合物涂层或其它掩膜的情况下，在释放过程期间可能难以保护可转印器件和结构的顶部和侧面使其免受氢氟酸损害。另外，这些系统可能几乎或完全与化合物半导体器件的微转印印刷(如例如在美国专利号7，622，367中描述的那样，所述专利的公开内容全部以引用的方式结合在此)不相容，所述化合物半导体器件诸如为在其表面(尤其是顶部表面)包括化合物半导体的外延层的太阳能电池，所述化合物半导体的外延层含有相当多部分的铝(例如，太阳能电池的窗口层)或许多电介质(例如，二氧化硅抗反射涂层)，因为在释放过程期间可能难以或不可能保护器件的表面免受氢氟酸的损害。美国专利号5，641，381描述使用砷化铟镓(InGaAs)作为释放层将磷化铟(InP)器件从磷化铟(InP)衬底上释放。这种方法的一些缺点可能包括:砷化铟镓(InGaAs)的蚀刻速率相对较慢，并且对砷化铟镓(InGaAs)的超过磷化铟(InP)的某些湿式化学蚀刻的选择性可能不足以用于非常高的纵横比的释放过程，其中可释放器件的横向膨胀是器件在释放层上方的层的厚度的大约五十倍或更多倍。美国专利申请公开号2008/0054296描述将氧化物释放层用于基于氮化物的化合物半导体发光体，所述发光体可以使用氢氯酸或其它化学品来选择性蚀刻。当器件不易受释放化学品腐蚀时，这种系统可能被成功使用。
技术实现思路
应了解的是，提供本
技术实现思路
是以简化的形式引入概念的选择，所述概念以下在详细描述中进一步进行描述。本
技术实现思路
既不旨在识别本公开内容的关键特征或基本特征，也不旨在限制本公开的范围。本专利技术的一些实施例是针对允许对其它释放过程敏感的可印刷化合物半导体器件的释放的材料。本专利技术的一些实施例是针对允许对其它释放过程敏感的可印刷化合物半导体器件的释放的过程。根据本专利技术的一些实施例，一种制造可转印半导体器件的方法包括在衬底上提供包括磷化铟铝的释放层，并且在所述释放层上提供支撑层。所述支撑层和所述衬底包括各自的材料以使得所述释放层具有相对于所述支撑层和所述衬底的蚀刻敏感性。在所述支撑层上提供至少一个器件层。选择性地蚀刻所述释放层，而基本上不蚀刻所述支撑层和所述基板。在一些实施例中，所述衬底和/或所述支撑层可以是基于砷化物的材料，并且所述释放层可以接触所述支撑层并且将所述支撑层耦接到衬底上。在一些实施例中，提供所述释放层、所述支撑层和至少一个器件层可以包括在包括基于砷化物材料的衬底上外延地生长包括磷化铟铝的释放层、在所述释放层上外延地生长包括基于砷化物材料的支撑层以及在所述支撑层上外延地生长所述至少一个器件层。在一些实施例中，相对于所述器件层、所述释放层和/或所述衬底，所述支撑层可能受到压缩应变。在一些实施例中，所述释放层与所述衬底之间的晶格失配可以小于约百万分之500 (ppm)。在一些实施例中，所述衬底和/或所述支撑层可以是第III族砷化物材料和/或第II1-V族砷化物材料。在一些实施例中，基于砷化物的材料可以是砷化铟镓、砷化镓、氮砷化铟镓和/或氮砷锑化铟镓。在一些实施例中，可以使用包括盐酸的蚀刻溶液来选择性地横向(laterally)蚀刻磷化铟铝释放层。在一些实施例中，所述蚀刻溶液可以进一步包括乙醇。在一些实施例中，所述蚀刻溶液可以进一步包括配置成在衬底和/或支撑层上形成自组装(self-assembled)单层的化合物。在一些实施例中，所述释放层可以具有约0.02微米(μ m)至约I μ m的厚度。在一些实施例中，所述选择性蚀刻可以足以以每小时超过约0.1毫米(mm)的速率来蚀刻所述释放层。在一些实施例中，所述至少一个器件层可以在所述支撑层横向延伸为所述至少一个器件层的厚度的至少约100倍的距离。在一些实施例中，半导体器件可以部分地或全部地形成在所述至少一个器件层上，并且可以通过在选择性蚀刻所述释放层之前的微制造技术来暴露所述释放层的一部分。在一些实施例中，可以在选择性蚀刻所述释放层之前在所述至少一个器件层上形成封装层。在一些实施例中，所述封装层可以是光致抗蚀剂材料，并且可以在选择性蚀刻所述释放层之前烘焙所述光致抗蚀剂材料。在一些实施例中，锚固(anchoring)和/或栓固(tethering)结构可以形成在所述封装层内。在其它实施例中，所述锚固和/或栓固结构可以形成在所述支撑层内。所述锚固和/或栓固结构可以被配置成在选择性蚀刻期间维持半导体器件的空间定向。在一些实施例中，所述至少一个器件层可以是光伏电池的有源层。在形成所述封装层之前，可以在所述有源层上提供磷化铟铝窗口层上，并且可以在所述窗口层上提供电介质抗反射涂层。在一些实施例中，所述至少一个器件层可以是磷化铟铝和/或砷化铝镓。在一些实施例中，所述支撑层可以是基于第III族砷化物的横向导电层，所述横向导电层具有每平方小于约50欧姆的薄层电阻(sheet resistance)。在一些实施例中，所述至少一个器件层可以是可转印光伏电池、发光二极管、射频器件或无线器件的有源层。根据本专利技术的进一步的实施例，可转印的半导体器件包括支撑层和所述支撑层上的至少一个半导体器件层。所述支撑层的与所述至少一个器件层相对的表面在其上包括基于磷化铟铝的释放层。根据本专利技术的其它实施例，化合物半导体器件结构包括衬底、所述衬底上的包括磷化铟铝的释放层、所述释放层上的支撑层和所述支撑层上的至少一个可转印的半导体器件层。所述衬底和所述支撑层包括各自的材料以使得所述释放层相对于其具有蚀刻选择性。根据本专利技术的其它实施例，用于形成可印刷器件的化合物半导体材料外延堆叠(stack)包括砷化镓衬底、所述衬底上的磷化铟铝释放层、与所述磷化铟铝释放层相邻的基于砷化物的层以及在所述基于砷化物的层上的器件层。在一些实施例中，所述释放层可以具有在约20纳米与约I微米之间的厚度。在一些实施例中，与所述释放层相邻的基于砷化物的层可以是砷化铟镓、砷化镓、氮砷化铟镓和/或氮砷锑化铟镓。在一些实施例中，与所述释放层相邻的基于砷化物的层可以相对于所述器件、所述释放层和/或所述衬底的至少一部分受压地生长。在一些实施例中，所述器件层可以形成用于光伏电池、发光二极管、激光器、射频或无线器件的有源材料。在一些实施例中，所述器件层可以包括磷化铟铝和/或砷化铝镓。根据本专利技术的其它实施例，从砷化镓衬底释放可印刷器件的过程包括在盐酸和乙醇的混合物中选择性横向蚀刻磷化铟铝的释放层。所述混合物可以进一步包括在化合物半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.06 US 61/371,4671.一种制造可转印半导体器件的方法，所述方法包括: 在衬底上提供包括磷化铟铝的释放层； 在所述释放层上提供支撑层，所述支撑层和所述衬底包括各自的材料以使得所述释放层相对于所述支撑层和所述衬底具有蚀刻选择性； 在所述支撑层上提供至少一个器件层；以及 选择性蚀刻所述释放层，而基本上不蚀刻所述支撑层和所述衬底。2.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底和/或所述支撑层包括基于砷化物的材料，并且其中所述释放层接触所述支撑层并且将所述支撑层耦接到所述衬底。3.如权利要求2所述的方法，其中提供所述释放层、所述支撑层和所述至少一个器件层包括: 在包括所述基于砷化物的材料的所述衬底上外延地生长包括磷化铟铝的所述释放层； 在所述释放层上外延地生长包括所述基于砷化物的材料的所述支撑层；以及 在所述支撑层上外延地生长所述至少一个器件层。4.如权利要求3所述的方法，其中所述支撑层相对于所述器件层、所述释放层和/或所述衬底受到压缩应变。5.如权利要求3所述的方法，其中所述释放层与所述衬底之间的晶格失配小于约百万分之 500 (ppm)。6.如权利要求2所述的方法，其中所述衬底和/或所述支撑层包括第III族砷化物材料和/或第II1-V族砷化物材料。7.如权利要求6所述的方法，其中所述基于砷化物的材料包括砷化铟镓、砷化镓、氮砷化铟镓和/或氮砷锑化铟镓。8.如权利要求1所述的方法，其中选择性蚀刻包括: 使用包括盐酸的蚀刻溶液来选择性地横向蚀刻所述磷化铟铝释放层。9.如权利要求8所述的方法，其中所述蚀刻溶液进一步包括乙醇。10.如权利要求9所述的方法，其中所述蚀刻溶液进一步包括被配置成在所述衬底和/或所述支撑层上形成自组装单层的化合物。11.如权利要求8所述的方法，其中所述释放层具有约0.02微米(μ m)至约I μ m的厚度，并且其中所述选择性蚀刻足以以每小时超过约0.1毫米(mm)的速率来蚀刻所述释放层。12.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个器件层在所述支撑层横向延伸为所述至少一个器件层的厚度的至少约100倍的距离。13.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 在所述至少一个器件层上部分地或全部地形成半导体器件，并且通过在选择性蚀刻所述释放层之前的微制造技术来暴露所述释放层的一部分。14.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 在选择性蚀刻所述释放层之前在所述至少一个器件层上形成封装层。15.如权利要求14所述的方法，其中所述封装层包括光致抗蚀剂材料，并且进一步包括:在选择性蚀刻所述释放层之前烘焙所述光致抗蚀剂材料。16.如权利要求14所述的方法，进一步包括: 在所述封装层内形成锚固和/或栓固结构，其中所述锚固和/或栓固结构被配置成在所述选择性蚀刻期间和之后维持所述半导体器件的空间定向。17.如权利要求14所述的方法，其中所述至少一个器件层包括光伏电池的有源层，并且进一步包括在形成所述封装层之前的以下步骤: 在所述有源层上提供磷化铟铝窗口层；以及 在所述窗口层上提供电介质抗反射涂层。18.如权利要求14所述的方法，其中所述至少一个器件层包括磷化铟铝和/或砷化铝镓。19.如权利要求1所述的方法，其中所述支撑层包括基于第III族砷化物的横向导电层，所述横向导电层具有每平方小于约50欧姆的薄层电阻。20.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个器件层包括可转印光伏电池、发光二极管、射频器件或无线器件的有源层。21.一种化合物半导体器件结构，包括: 衬底； 在所述衬底上的包括磷化 铟铝的释放层； 在所述释放层上的支撑层，所述衬底和所述支撑层包括各自的材料以使得所述释放层相对于其具有蚀刻选择性；以及 在所述支撑层上的光伏电池的有源层。22.如权利要求21所述的结构，其中所述衬底和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：M梅特尔，C鲍威尔，E梅纳，J卡特，A格雷，S博纳菲德，
申请(专利权)人：森普留斯公司，
类型：
国别省市：