CN103258913A - 一种iii-v族化合物电子器件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种III-V族化合物电子器件的制备方法，该方法包括：A.提供一个衬底；B.在衬底上形成牺牲层；C.在牺牲层上形成活性层；D.在活性层上形成背衬层，该背衬层包括与活性层粘结的金属层和粘附于金属层上的导热背衬层，当背衬层的厚度不够无法单独支撑电子器件时，利用第一临时转移层、第二临时转移层进行转移，便于在导热背衬层上贴合导热支撑层为其提供足够支撑力；当背衬层的厚度足够厚可单独支撑电子器件但不耐剥离腐蚀液，则在导热背衬层粘附临时保护层；利用剥离腐蚀液去除牺牲层后，在活性层上粘贴金属电极，最后去除临时保护层。该制备方法在保证电子器件完整性的同时制备出高散热性的电子器件。

Description

一种III-V族化合物电子器件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种III-V族化合物电子器件的制备方法，属于高效太阳能加工、高性能LED加工、高性能半导体物理器件领域。
背景技术
外延剥离（ELO）技术来生产高效III-V族（比如说GaAs等）太阳能电池是一种相对新颖的技术。该技术利用在衬底材料上（一般是III-V族化合物半导体衬底,例如GaAs等）进行外延生长。外延生长包括牺牲层、器件层（也称活性层）和其它功能层。利用有选择性的化学腐蚀液（可以有效腐蚀掉牺牲层但是对器件层却没有损伤）腐蚀掉牺牲层，从而实现器件层与衬底材料的脱离。这种技术主要有以下几个优点：1.制备柔性器件；2.外延衬底材料的重复使用，降低了器件的成本；3.便于集成各种光学和电学结构，使得器件的物理性能大大提高；美国的Alta Devices Inc.用这种技术成功地打破了单节和双节太阳电池的世界记录。然而常用的ELO技术一般都是在背面有一个背衬层。这个背衬层可以对剥离下来的器件层形成有效的支撑（如果没有背衬层，很薄的III-V族半导体层就很容易破碎）。这个背衬层一般有两种情况，一种是背衬层由金属层和聚合物层构成，但是这个背衬层一般都是柔性的，因此由剥离产生的物理器件也是柔性的。但是整个物理器件的最后背面都留有一层聚合物层以至器件不能满足对散热有比较高要求的一些应用，比如，红外激光二极管、聚光光伏太阳能、发光二极管（LED）等。而另一种背衬层金属层和导热背衬层构成，然有些背衬层的厚度不够可能无法单独支撑电子器件，或者背衬层的厚度足够，但是导热背衬层不耐化学腐蚀液腐蚀，从而在剥离活性层和衬底时出现电子器件破碎或者导热背衬层被腐蚀的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种III-V族化合物电子器件的制备方法，该制备方法根据导热背衬层的不同情况，在保证电子器件完整性的同时制备出高散热性的电子器件。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种III-V族化合物电子器件的制备方法，该方法包括：
A.提供一个衬底；
B.在衬底上形成牺牲层；
C.在牺牲层上形成活性层；
D.在活性层上形成背衬层，该背衬层包括与活性层粘结的金属层以及粘附于金属层上的导热背衬层，当背衬层的厚度不够厚无法单独支撑电子器件时进行步骤E，而当背衬层的厚度足够厚可单独支撑电子器件时进行步骤E’；
E.包括：e1.在导热背衬层上粘结第一临时转移层，该第一临时转移层可单独支撑电子器件；e2.去除牺牲层，使活性层与衬底分离；e3.在活性层上粘贴金属电极；e4.在活性层上粘贴第二临时转移层，该第二临时转移层可单独支撑电子器件，且第二临时转移层覆盖金属电极；e5.移除第一临时转移层；e6.在导热背衬层上粘结导热支撑层，该导热支撑层与导热背衬层可共同支撑电子器件；e7.移除第二临时转移层；
E’.当导热背衬层不耐剥离腐蚀液，则在导热背衬层粘附临时保护层，该临时保护层覆盖整个导热背衬层，然后利用剥离腐蚀液去除牺牲层后，然后在活性层上粘贴金属电极，最后去除临时保护层。
作为一种优选的方案，所述的导热支撑层为导电的导热支撑层，该导电的导热支撑层做为活性层的另一电极。
作为一种优选的方案，所述导电的导热支撑层为金属层或者高掺杂的半导体层。
作为一种优选的方案，所述导热支撑层为非导电的导热支撑层，该非导电的导热支撑层上开有至少一个便于活性层与外部连通的通口。
作为一种优选的方案，所述非导电的导热支撑层为低掺杂半导体层或者陶瓷层。
作为一种优选的方案，所述导热支撑层为柔性的导热支撑层或硬性的导热支撑层。
作为一种优选的方案，所述临时保护层为聚合物层或者光刻胶。
作为一种优选的方案，所述电子器件还包括抗反射层，该抗反射层涂覆于活性层的正面并包覆金属电极。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该制备方法可适用于导热背衬层厚度不够无法支撑电子器件或者是导热背衬层不耐剥离腐蚀液的情况，利用临时保护层可保护导热背衬层不受剥离腐蚀液的腐蚀，使导热背衬层在电子器件剥离后依然支撑整个电子器件；又或者利用临时转移层的转移，使导热背衬层厚度不够的电子器件上在粘结导热支撑层，这样该制备方法就适用各种情况的电子器件的制备，确保其完整性的同时使其具有高散热性，满足一些散热要求高的使用环境。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1至图4是本发明实施例1各步骤的剖面图；
图5至图10是本发明实施例2各步骤的剖面图；
附图中：1.衬底；2.牺牲层；3.活性层；4.金属层；5.导热背衬层；6.临时保护层；7.金属电极；8.抗反射层；9.第一临时转移层；10.粘结层；11.第二临时转移层；12.导热支撑层。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1至图4所示，
一种III-V族化合物电子器件的制备方法，该方法包括：
A.提供一个衬底1；该衬底1一般是III-V族化合物半导体衬底1,例如GaAs等
B.在衬底1上形成牺牲层2；该牺牲层2在衬底1上外延生长而成，其牺牲层2可以特定的化学腐蚀液腐蚀，但是该化学腐蚀液又不会对活性层3造成损伤。此处的化学腐蚀液又被称作剥离腐蚀液。
C.在牺牲层2上形成活性层3；该活性层3又称器件层，为电子器件的功能层。
D.在活性层3上形成背衬层，该背衬层包括与活性层3粘结的金属层4以及粘附于金属层4上的导热背衬层5，本实施例中的导热背衬层5的厚度足够支撑电子器件，但是导热支撑层12并不能耐剥离腐蚀液的腐蚀，此时
E’.在导热背衬层5粘附临时保护层6，该临时保护层6覆盖整个导热背衬层5，该临时保护层6优选为聚合物层或者光刻胶层，该临时保护层6不但覆盖导热背衬层5的上表面而且还覆盖其侧面，彻底隔离导热背衬层5与玻璃腐蚀液。然后利用剥离腐蚀液去除牺牲层2后，再在活性层3正面粘贴金属电极7，有必要的话还可以在活性层3正面、金属电极7上涂覆抗反射层8，最后去除临时保护层6。当该电子器件用作太阳能电池用时可以降低太阳光的反射率，从而提高活性层3对太阳光的利用率。而当该电子器件用作发光源时，可以增加光的透射率。这样，通过上述方法，即使在导热背衬层5没有其他好的材料选择的情况，也可以制备出高散热性的III-V族化合物电子器件。而如果导热背衬层5不但可耐剥离腐蚀液时，而且厚度足够，那么可用剥离腐蚀液直接去除牺牲层2，使活性层3与衬底1分离，然后再在活性层3上粘贴金属电极7，涂覆抗反射层8即可。
实施例2
一种III-V族化合物电子器件的制备方法，该方法包括：
A.提供一个衬底1；该衬底1一般是III-V族化合物半导体衬底1,例如GaAs等
B.在衬底1上形成牺牲层2；该牺牲层2在衬底1上外延生长而成，其牺牲层2可以特定的化学腐蚀液腐蚀，但是该化学腐蚀液又不会对活性层3造成损伤。此处的化学腐蚀液又被称作剥离腐蚀液。
C.在牺牲层2上形成活性层3；该活性层3又称器件层，为电子器件的功能层。
D.在活性层3上形成背衬层，该背衬层包括与活性层3粘结的金属层4以及粘附于金属层4上的导热背衬层5，当背衬层的厚度不够厚无法单独支撑电子器件时进行步骤E，
E.包括：e1.在导热背衬层5上粘结第一临时转移层9，该第一临时转移层9可单独支撑电子器件，当然，该第一临时转移层9肯定也是需要耐剥离腐蚀液的腐蚀同时也需要表面平整；e2.去除牺牲层2，使活性层3与衬底1分离，选择性的采用特殊的剥离腐蚀液进行腐蚀牺牲层2，这样，衬底1分离后，活性层3被第一临时转移层9支撑而不会发生破裂；e3.在活性层3上粘贴金属电极7，该金属电极7则作为活性层3的电极，如正极或者负极；e4.在活性层3上粘贴第二临时转移层11，该第二临时转移层11可单独支撑电子器件，且第二临时转移层11覆盖金属电极7；此处的第二临时转移层11并不需要耐剥离腐蚀液的剥离，只需要提供足够的力学强度以及确保平整度即可；当然，由于金属电极7的存在，因此，需要第二临时转移层11需要通过粘结层10才可平整粘结。e5.移除第一临时转移层9，该处的移除方式有多种，例如，有机物浸泡溶解，反应离子刻蚀，加热下机械剥离等方式，移除第一临时转移层9后，该活性层3则由第二临时转移层11提供支撑；e6.在导热背衬层5上粘结导热支撑层12，该导热支撑层12与导热背衬层5可共同支撑电子器件；e7.移除第二临时转移层11；
此处，所述的导热支撑层12按照导电与否选择，可以选择导电的导热支撑层12，那么，该导电的导热支撑层12做为活性层3的另一电极，所述导电的导热支撑层12为金属层4或者高掺杂的半导体层。当然，还可以选择非导电的导热支撑层12，该非导电的导热支撑层12上开有至少一个便于活性层3与外部连通的通口，利用通口便于活性层3与外界连通构成活性层3的另一电极。所述非导电的导热支撑层12为低掺杂半导体层或者陶瓷层。
当然，该导热支撑层12也可按照其软硬程度来选择，所述导热支撑层12为柔性的导热支撑层12或硬性的导热支撑层12。例如可选择柔性金属薄膜层。也可为硬性的导热支撑层12，例如金属片、导热陶瓷或者导热的半导体材料。
当然，为了降低反射率，提高透射率，可在步骤e3和e4之间添加一涂覆抗反射层8工序，也可在e7之后在添加涂覆抗反射层8工序，将抗反射层8涂覆在金属电极7和活性层3正面。通过该实施例中的制备方法，即使没有合适的足够厚的导热背衬层5，依然可以制备出高散热性的III-V族化合物电子器件。
综上所述，该制备方法可以适用不同情况的导热背衬层5，在实际的制造过程中，即使导热背衬层5无法满足耐剥离腐蚀液腐蚀或者没有足够厚度去支撑电子器件，依然可以制造出高散热性的III-V族化合物电子器件。

Claims (8)

1.一种III-V族化合物电子器件的制备方法，该方法包括：
A.提供一个衬底；
B.在衬底上形成牺牲层；
C.在牺牲层上形成活性层；
D.在活性层上形成背衬层，该背衬层包括与活性层粘结的金属层以及粘附于金属层上的导热背衬层，当背衬层的厚度不够厚无法单独支撑电子器件时进行步骤E，而当背衬层的厚度足够厚可单独支撑电子器件时进行步骤E’；
E.包括：e1.在导热背衬层上粘结第一临时转移层，该第一临时转移层可单独支撑电子器件；e2.去除牺牲层，使活性层与衬底分离；e3.在活性层上粘贴金属电极；e4.在活性层上粘贴第二临时转移层，该第二临时转移层可单独支撑电子器件，且第二临时转移层覆盖金属电极；e5.移除第一临时转移层；e6.在导热背衬层上粘结导热支撑层，该导热支撑层与导热背衬层可共同支撑电子器件；e7.移除第二临时转移层；
E’.当导热背衬层不耐剥离腐蚀液，则在导热背衬层粘附临时保护层，该临时保护层覆盖整个导热背衬层，然后利用剥离腐蚀液去除牺牲层后，然后在活性层上粘贴金属电极，最后去除临时保护层。
2.如权利要求1所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述的导热支撑层为导电的导热支撑层，该导电的导热支撑层做为活性层的另一电极。
3.如权利要求2所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述导电的导热支撑层为金属层或者高掺杂的半导体层。
4.如权利要求1所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述导热支撑层为非导电的导热支撑层，该非导电的导热支撑层上开有至少一个便于活性层与外部连通的通口。
5.如权利要求4所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述非导电的导热支撑层为低掺杂半导体层或者陶瓷层。
6.如权利要求1所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述导热支撑层为柔性的导热支撑层或硬性的导热支撑层。
7.如权利要求1至6任一项所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述临时保护层为聚合物层或者光刻胶。
8.如权利要求7所述的一种III-V族化合物电子器件的制备方法，其特征在于：所述电子器件还包括抗反射层，该抗反射层涂覆于活性层的正面并包覆金属电极。
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