CN103459082A - 用垂直于分离面的激光束分离半导体晶体的表面层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了分离半导体晶体（101）的表面层（307）的方法的两个变型。在该方法的第一变型中，聚焦激光束（102）被引导到晶体（101）上，使得焦点位于垂直于所述光束（102）的轴线（103）的层分离平面（304）中，使激光束（102）运动，以便在从晶体（101）的开放侧表面深入晶体的方向上用焦点扫描层分离平面（304），以形成连续狭缝，该连续狭缝的宽度随着激光束（102）的每次经过而增大，前面的操作被执行直至表面层（307）分离。在该方法的第二变型中，产生脉冲激光发射；聚焦激光束被引导到晶体上，使得焦点位于垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，使激光束运动，使得焦点在层分离平面中运动，从而形成具有晶体结构的受扰拓扑并且具有减少的原子间键的非重叠局部区域，其中所述局部区域分布在整个所述平面上，扰乱所述减少的原子间键的外部作用被施加到可分离层上。

Description

用垂直于分离面的激光束分离半导体晶体的表面层的方法
技术领域
本发明的类别涉及硬质材料的激光处理，特别地，涉及包括激光切割的通过激光分离半导体晶体的表面层的方法。
背景技术
半导体晶体的激光切割在过去的十年的期间被广泛地使用并且是将半导体器件结构分割成分离的芯片的主要方法（US4224101、US5922224）。这个分割可以通过将半导体晶体101的工件进行竖直激光切割（verticallaser cutting，垂直激光切割）而分成分离的芯片（其示意图在图1中给出）、或者通过半导体垫片（washer）的竖直激光切割来执行。使用竖直激光切割的方法，经聚焦的激光束102在平行于其轴线103的平面中运动，这导致平行于经聚焦的激光束103的轴线并且垂直于晶体105的表面的竖直平坦切口104，其中激光发射穿过所述晶体的表面进入晶体。当激光束在晶体表面上聚焦时，竖直平坦切口104以在激光束焦点的附近区域106中晶体的热化学分解或者蒸发为代价而形成。
利用聚焦在晶体表面上的光束的切割方法的缺点是，蒸发材料一部分在切口边缘上的过度沉积，以及由热应力导致的在切口边缘上的微裂纹（US7682937）。这导致昂贵半导体材料的额外消耗以及通过化学刻蚀去除被过度沉积材料的必要性，如在专利US4224101、US7682937中描述的。
美国专利US7547613、US7626137中提供了竖直激光切割方法，其中脉冲激光发射在透明半导体晶体的上表面的下方在晶体内聚焦，这允许避免蒸发材料的过度沉积以及半导体材料的额外消耗。在图2中提供了利用在透明半导体晶体200的上表面下方的聚焦的激光束进行切割的示意图。用这个切割方法，局部区域206靠近激光束焦点的位置形成在切割平面中，在该局部区域内的化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用被减小并且晶体的机械强度被降低。激光束在垂直于晶体的表面105并且平行于聚焦激光束的轴线103的竖直平面204中运动，这允许在单个竖直平面204中产生局部区域206的有序的组，如图2所示。由于具有一组局部区域206的竖直平面204的机械强度显著地减小，则在施加外部机械的或者热机械的应力时，晶体沿着这个竖直平面裂开（见专利US7547613、US7626137）。
上述竖直激光切割的方法允许将半导体晶体101（图1和图2）以及半导体垫片切割成分离的芯片，但是不能在水平平面中提供半导体器件结构从晶体衬底的分离或者半导体垫片从柱形（cylindrical）半导体晶锭（boule）的分离。这个发明提供了分离半导体晶体的表面层的方法的两个变型，其允许解决这些问题。
发明内容
这个发明提供了分离半导体晶体的表面层的方法的两个变型。在该方法的一个变型中，分离通过激光切割执行。为此，聚焦的激光束被引导到晶体上，以使得焦点在垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，激光束运动以在从开放侧晶体表面深入的方向上用焦点扫描层分离平面，从而形成连续狭缝，该连续狭缝的宽度随着光束的每次经过而增加。前面的操作被执行直至表面层的分离。
为了从柱形晶锭形式的晶体分离层，层分离平面的扫描在螺旋路径上从侧柱形表面深入地执行。
为了从平行六面体形式的晶体分离层，通过光束的单步移动的往复运动而执行层分离平面的扫描，以形成曲折形式的焦点运动路径。
在优选的实施例中，晶体或者晶体晶锭可以被预先地加热直至100-1000℃以避免晶体的破裂。
在分离半导体晶体的表面层的方法的另一个变型中（在这个发明的范围内提供），脉冲激光发射产生，聚焦激光束被引导到晶体上，以使得焦点在垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，激光束运动以使得焦点在层分离平面中运动从而形成具有晶体机构的受扰拓扑且具有减少的原子间键的非重叠局部区域，其中所述局部区域分布在整个所述平面上。然后，外部作用被施加到可分离层，其破坏所述减少的原子间键。
外部作用可以是机械的或者热机械的。
热机械作用可以使用附接到可分离层的外表面的金属板且通过加热到50-1000℃而提供。所述非重叠局部区域的中心之间的距离可以构成可分离层厚度的0.03-0.3。
本发明与显示在图1和图2中的现存原型不同之处在于，激光束总是聚焦在晶体表面的下方并且它的焦点在平行于晶体表面（激光束穿过该晶体表面进入晶体中）且垂直于聚焦激光束的水平平面中运动（这个平面下文中被称为横向平面）。
在该方法的第一变型中，在层分离平面中，晶体的热化学分解或者蒸发在激光束焦点附近的区域中发生，其中这个平面平行于晶体的可分离表面。因此，所提供的方法允许切割半导体晶体和晶锭、从半导体晶体分离表面层、从柱形半导体晶锭分离半导体垫片。在对具有生长表面器件结构的半导体晶体和柱形半导体晶锭的应用中，所提供的方法允许从半导体晶体和柱形半导体晶锭分离具有生长器件结构的薄半导体层和薄半导体垫片。
在该方法的第一变型中，当使用中等功率的短激光脉冲时，在激光束焦点的附近区域中不会发生晶体的热化学分解或者蒸发，激光束产生局部区域，在所述局部区域中，化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用被减小并且机械晶体强度减小。
在这个情况下，激光束焦点在平行于晶体表面（激光束穿过该晶体表面进入晶体中）并且垂直于聚焦激光束锥体的轴线的水平平面中的运动导致具有化学键受扰结构的一组非重叠局部区域在层分离平面中产生，其中层分离平面置于晶体的可分离表面下方且处于由激光束聚焦的深度定义的深度处。由于晶体的机械强度在具有该组局部区域的分离平面中显著地减小，则在施加外部机械或者热机械应力的情况下，晶体沿着这个平面裂开，从而取决于激光束聚焦的深度而分离位于高于或者低于分离平面处的表面层。
根据第二变型的分离方法允许切割半导体晶体和晶锭、从半导体晶体横向地分离表面层、从柱形半导体晶锭横向地分离半导体垫片，而没有半导体材料的损耗。在对具有生长表面器件结构的半导体晶体和柱形半导体晶锭的应用中，该方法的第二变型允许分别从半导体晶体和柱形半导体晶锭分离具有生长表面器件结构的薄半导体层和薄半导体垫片。
所提供的本发明的分离半导体晶体的表面层的方法（下文中用作“激光切割”）的变型允许从半导体晶体分离平坦的表面层，特别地，从半导体晶体分离具有半导体器件结构的表面层。此外，所提供的方法允许从柱形半导体晶锭（包括具有器件结构的薄半导体垫片）分离半导体垫片。
附图说明
本发明通过附图示出，图1和图2显示了现有技术并且图3-图14显示了本发明的各种实施例。
图1是图示了已知现有技术的使用高度聚焦激光发射的半导体晶体的竖直激光切割方法的示意图，其中该高度聚焦激光发射在激光束焦点的附近区域中导致晶体的热化学分解或者蒸发。
图2是图示了已知现有技术的使用聚焦脉冲激光发射的半导体晶体的竖直激光切割方法的示意图，其中该聚焦脉冲激光发射在竖直平面中产生局部区域。
图3是图示了分离半导体晶体的表面层的方法的第一变型的示意图。
图4是图示了从半导体晶体分离薄半导体层的方法的第一变型的示意图，其中该薄半导体层在其上表面的下方包括生长器件结构。
图5是图示了从半导体晶体分离薄半导体层的方法的第一变型的示意图，其中该薄半导体层在底部中包括生长器件结构。
图6是图示了分离半导体晶体的表面层的方法的第二变型的示意图。
图7是图示了从半导体晶体分离薄半导体层的方法的第二变型的示意图，其中该薄半导体层在其上表面的下方包括生长器件结构。
图8是图示了从半导体晶体分离薄半导体层的方法的第二变型的示意图，其中该薄半导体层在底部中包括生长器件结构。
图9是图示了将半导体晶锭的表面层分割成半导体垫片的方法的第一变型的示意图。
图10是图示了从半导体晶锭分离薄半导体垫片的方法的第一变型的示意图，其中该薄半导体垫片在其上表面下方包括生长器件结构。
图11是图示了从半导体晶锭分离薄半导体垫片的方法的第一变型的示意图，其中该薄半导体垫片在底部中包括生长器件结构。
图12是图示了将半导体晶锭的表面层分割成半导体垫片的方法的第二变型的示意图。
图13是图示了从半导体晶锭分离薄半导体垫片的方法的第二变型的示意图，其中该薄半导体垫片在其上表面下方包括生长器件结构。
图14是图示了从半导体晶锭分离薄半导体垫片的方法的第二变型的示意图，其中该薄半导体垫片在其底部中包括生长器件结构。
具体实施方式
从下文中的示例性实施例的详细描述中，本发明将容易地变得显而易见。应当注意到，这些实施例的后续描述仅仅是说明性的，而不是穷尽的。
为了实现该方法，这个发明在相关半导体透明度的区域内使用λ波长的激光发射，所述相关半导体透明度的区域即在主吸收区的边缘与剩余光束的区域之间的区域。
优选地，激光束的波长λ是在2πch/Eg≤λ≤c/v0的范围中，其中Eg是可切割半导体的禁带（forbidden gap）的宽度，v0是可切割半导体的光学声子的频率，c是光速，h是普朗克常数。
如从上文中的不等式中得出的，用于硅、锗和砷化镓半导体的横向切割的优选激光波长在0.8μm≤λ≤20μm的范围内，对于氮化镓优选激光波长是在0.35μm≤λ≤10μm的范围内，以及对于氮化铝优选激光波长是在0.2μm≤λ≤8μm的范围内。
实例1。图3显示了通过分离氮化镓半导体晶体的表面层的实例来图示说明本方法的第一变型的示意图300。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其在具有倍频的调制Q因数的模式中工作，并且产生具有λ=532nm、5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的光脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2焦耳/平方厘米（J/cm2）的能量密度。
在具有在氮化镓晶体101中被微弱吸收的波长λ=532nm、在100μm的深度处在上晶体表面105的下方聚焦的Nd:YAG激光束102的作用下，在激光束焦点的附近区域106中，晶体被局部地加热直至高于900℃的温度，从而导致氮化镓晶体化学分解成气态氮和液态镓。激光束102的焦点以1.5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平（横向）平面中运动，这导致氮化镓随后的分解以及横向切口304的宽度以从左到右深入晶体中的方式增加。随着横向切口304达到图3中的晶体的右边界，晶体101的连续性被扰乱并且高于切口304的上部层307从主晶体分离。为了避免由热应力导致的氮化镓晶体的破裂，激光切割在Tp=600℃的温度下执行。
实例2。图4显示了通过从半导体晶体分离薄半导体层的实例来图示说明本方法的第一变型的示意图400，其中该薄半导体层在上表面下方包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有λ=532nm、5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的光脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体101中并且在发光二极管结构407AlGaN/InGaN/AlGaN中被微弱吸收的波长λ=532nm、在50μm的深度处在表面105下方聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，在激光束焦点的附近区域106中，晶体被局部地加热直至高于900℃的温度，导致氮化镓晶体化学分解成气态氮和液态镓。激光束102的焦点以1.5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，这导致氮化镓随后的分解以及切口304的宽度在水平平面中以从左到右深入晶体中的方式增加。随着横向切口304达到图4中的晶体的右边界，晶体101的连续性被扰乱，并且位于切口304下方的具有生长发光二极管结构407AlGaN/InGaN/AlGaN的上层307被从主晶体中分离。为了避免由热应力导致的氮化镓晶体的破裂，激光切割在Tp=600℃的温度下执行。
实例3。图5是通过从半导体晶体分离薄半导体层的实例来图示说明本方法的第一变型的示意图500，其中该薄半导体层在底部中包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。
为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2J/cm2的能量密度。在具有在氮化镓晶体101中被微弱吸收、但是在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN中被吸收的波长λ=532nm、并且在上晶体表面105下方很深处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，在激光束焦点的附近区域106中，晶体被局部地加热直至高于900℃的温度，从而导致氮化镓晶体化学分解成气态氮和液态镓。激光束102的焦点以1.5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，这导致氮化镓随后的分解以及切口304的宽度在水平平面中以从左到右深入晶体中的方式增加。随着横向切口304达到图5中的晶体的右边界，晶体101的连续性被扰乱，并且位于高于切口304位置处的具有生长发光二极管结构407AlGaN/InGaN/AlGaN的下层307被从主晶体分离。
实例4。图6是通过分离砷化镓半导体晶体的表面层的实例来图示说明本方法的第二变型的示意图600。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=1064nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径2μm的点上，这提供2.5J/cm2的能量密度。
在具有在砷化镓晶体101中被微弱吸收的波长λ=1064nm、在100μm的深度处在上晶体表面105的下方聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，非重叠局部区域206形成，在所述非重叠局部区域中，化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用减小并且晶体的机械强度降低。激光束102的焦点以1cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，这导致在平面604中形成一组非重叠局部区域206，所述平面604设置在晶体表面105的下方处于由激光束102的聚焦深度限定的深度处。局部区域之间的平均距离等于10μm。当在水平平面中从左到右扫描和移动聚焦激光束102时，具有一组局部区域的区段平面604的面积从左到右增加从而深入晶体中直至图6中的晶体的右边界。激光处理在室温Tp=20℃的温度下执行。
在这个点处，激光处理的过程完成。然后晶体101的上表面105粘附在铝板上并且被加热到100-500℃的温度。在这个情况下，由于与砷化镓和砷化铝的热膨胀系数之间的差异有关的热机械应力，晶体101沿着被机械地削弱的平面604裂开，从而使位于高于平面604处的表面横向层从主砷化镓晶体分离。
实例5。图7是通过从半导体晶体分离薄半导体层的实例来图示说明本方法的第二变型的示意图400，其中该薄半导体层在上表面下方包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有λ=532nm、5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的光脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体101中以及在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN中被微弱吸收的波长λ=532nm、在50μm的深度处在上晶体表面105的下方聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，非重叠局部区域206形成，在所述非重叠局部区域中，化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用减小并且晶体的机械强度降低。激光束102的焦点以5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，这导致在横向分离平面604中形成一组非重叠局部区域206，所述横向分离平面设置在晶体表面105的下方处于由激光束102的聚焦深度定义的深度处。局部区域之间的平均距离等于5μm。当随着焦点在水平平面中从左到右来进行激光束102的扫描时，具有一组局部区域的区段平面604的面积从左到右增加以深入晶体中直至图7中的晶体的右边界。激光处理在室温Tp=20℃的温度下执行。
在这个点处，激光处理的过程完成。然后，晶体101的上表面105粘附在铝板上并且被加热到100-500℃的温度。在这个情况下，由于与氮化镓和氮化铝的热膨胀系数之间的差异有关的热机械应力，晶体101沿着被机械地削弱的平面604裂开，从而使位于高于平面604处的具有发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN的表面横向层407从主氮化镓晶体分离。
实例6。图8是通过从半导体晶体分离薄半导体层的实例来图示说明本方法的第二变型的示意图800，其中该薄半导体层在底部中包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。
为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有50μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径1μm的点上，这提供5J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体101中被微弱吸收、但是在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN中被吸收的波长λ=532nm、且在上晶体表面105的下方很深处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，非重叠局部区域206形成，在所述非重叠局部区域中化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用减小并且晶体的机械强度降低。激光束102的焦点以5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，这导致在横向平面604中形成非重叠局部区域206，所述非重叠局部区域位于晶体表面105的下方处于由激光束102聚焦的深度定义的深度处。局部区域之间的平均距离等于5μm。当随着焦点在水平平面中从左到右来进行激光束102的扫描时，具有一组局部区域的区段平面604的面积从左到右增加以深入晶体中直至图8中的晶体的右边界。激光处理在室温Tp=20℃的温度下执行。
在这个点处，激光处理的过程完成。然后，晶体101的上表面105粘附在铝板上并且被加热到100-500℃的温度。在这个情况下，由于与氮化镓和氮化铝的热膨胀系数之间的差异有关的热机械应力，晶体101沿着被机械地削弱的平面604裂开，从而使位于平面604下面的具有发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN的下横向层307从主氮化镓晶体分离。
实例7。图9是通过分离半导体柱形氮化镓晶锭的表面层的实例来图示说明本方法的第一变型的示意图900。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2J/cm2的能量密度。
在具有λ=532nm的波长在表面105的下方且在柱形氮化镓晶锭901的200μm的深度处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，在激光束焦点的附近区域106中，晶体被局部地加热直至高于900℃的温度，导致氮化镓晶体化学分解成气态氮和液态镓。
激光束102的焦点在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中以1.5cm/s的速度在螺旋路径上运动，这导致氮化镓随后的分解以及横向切口304的宽度在螺旋路径上以从周边朝向柱形晶锭的线轴深入晶体的方式增加。随着横向切口304到达图9中的柱形晶锭901的轴线，柱形氮化镓晶锭901的连续性被破坏，并且高于切口304的氮化镓垫片902被从柱形氮化镓晶锭分离。为了避免由热应力导致的可分离氮化镓垫片的破裂，激光切割在Tp=600℃的温度下执行。
实例8。图10是通过从柱形半导体氮化镓晶锭分离薄半导体垫片的实例来图示说明本方法的第一变型的示意图1000，其中薄半导体垫片在上表面下方包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的光脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体101中以及在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN中被微弱吸收的波长λ=532nm、在上晶体表面105的下方在柱形晶锭的50μm的深度处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，在激光束焦点的附近区域106中，晶体被局部地加热直至高于900℃的温度，导致氮化镓晶体化学分解成气态氮和液态镓。
激光束102的焦点在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中以1.5cm/s的速度在螺旋路径上横向运动，这导致氮化镓随后的分解以及横向切口304的宽度在螺旋路径上以从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体的方式增加。随着横向切口304到达图10中的柱形晶锭的轴线，柱形氮化镓晶锭901的连续性被破坏，并且高于切口304的具有生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN的氮化镓垫片902被从柱形氮化镓晶锭分离。为了避免由热应力导致的可分离氮化镓垫片的破裂，激光切割在Tp=600℃的温度下执行。
实例9。图11是通过从柱形半导体氮化镓晶锭分离薄半导体垫片的实例来图示说明本方法的第一变型的示意图1100，其中薄半导体垫片在底部中包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。
为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有5μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的光脉冲。激光束被聚焦到直径16μm的点上，这提供2J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体中被微弱吸收但是在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN中被吸收的波长λ=532nm、在柱形氮化镓晶锭901的上晶体表面105的下方很深处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，在激光束焦点的附近区域106中，晶体被局部地加热直至高于900℃的温度，导致氮化镓晶体化学分解成气态氮和液态镓。激光束102的焦点以1.5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过其进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，导致氮化镓随后的分解以及横向切口304的宽度在螺旋路径上以从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体的方式增加。随着横向切口304达到图11中的柱形晶锭的轴线，柱形氮化镓晶锭901的连续性被破坏，并且位于切口304以下的具有生长发光二极管结构407AlGaN/InGaN/AlGaN的氮化镓垫片902被从柱形氮化镓晶锭分离。
实例10。图12是通过从氮化铝晶体的半导体柱形晶锭分离垫片的实例来图示说明本方法的第二变型的示意图1200。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有50μJ的能量、5ns的持续时间和1000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径1μm的点上，这提供5J/cm2的能量密度。
在具有波长λ=532nm、在柱形氮化铝晶锭901的表面105的下方在100μm的深度处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，非重叠局部区域206形成，在所述非重叠局部区域中化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用减小并且晶体的机械强度降低。激光束102的焦点以5cm/s的速度在平行于晶体表面105（激光束穿过该晶体表面进入晶体）、并且垂直于聚焦激光束的轴线103的水平平面中运动，这导致在横向平面604中形成一组非重叠局部区域206，所述横向平面设置在晶体表面105的下方处于由激光束102的聚焦深度定义的深度处。局部区域之间的平均距离等于5μm。激光束102的焦点在水平平面中并在螺旋路径上以从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体的方式运动。具有一组局部区域的平面604的面积随着从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体而增加。随着焦点达到柱形晶锭的轴线，激光处理的过程完成。激光处理在室温Tp=20℃的温度下执行。
然后柱形晶锭901的上表面105粘附在铝板上并且被加热到100-500℃的温度。在这个情况下，由于与氮化铝和铝的热膨胀系数之间的差异有关的热机械应力，氮化铝晶体的柱形晶锭901沿着被机械地削弱的平面604裂开，从而使位于高于平面604处的氮化铝垫片902从主柱形氮化铝晶锭分离。
实例11。图13是通过从柱形半导体氮化镓晶锭分离薄半导体垫片的实例来图示说明本方法的第二变型的示意图1300，其中薄半导体垫片在上表面的下方包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有50μJ的能量、5ns的持续时间和10000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径1μm的点上，这提供5J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体中以及在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN中被微弱吸收的λ=532nm波长、在柱形晶锭表面105的下方在50μm的深度处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，非重叠局部区域206形成，在所述非重叠局部区域中化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用减小并且晶体的机械强度降低。激光束102的焦点以5cm/s的速度在水平平面中在螺旋路径上以从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体的方式运动。具有一组非重叠局部区域206的平面604的面积随着从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体而增加。局部区域之间的平均距离等于5μm。随着焦点达到柱形晶锭的轴线，激光处理的过程完成。激光处理在室温Tp=20℃的温度下执行。
氮化镓晶体的柱形晶锭901的上表面105粘附在铝板上并且被加热到100-500℃的温度。在这个情况下，由于与氮化镓和铝的热膨胀系数之间的差异有关的热机械应力，氮化镓晶体的柱形晶锭901沿着被机械地削弱的平面604裂开，从而使位于高于平面604处的具有生长发光二极管结构407AlGaN/InGaN/AlGaN的氮化镓垫片902从主柱形氮化镓晶锭分离。
实例12。图14是通过从柱形半导体氮化镓晶锭分离薄半导体垫片的实例来图示说明本方法的第二变型的示意图1400，其中薄半导体垫片在底部中包括生长发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN。
为这个目的，使用这样的Nd:YAG激光，其以λ=532nm在调制Q因数的模式中工作，并且产生具有50μJ的能量、5ns的持续时间和10000Hz的重复频率的脉冲。激光束被聚焦到直径1μm的点上，这提供5J/cm2的能量密度。
在具有在氮化镓晶体中被微弱吸收但是在发光二极管结构AlGaN/InGaN/AlGaN407中被吸收的波长λ=532nm、在晶锭的表面105的下方很深处聚焦的Nd:YAG激光发射102的作用下，非重叠局部区域206形成，在所述非重叠局部区域中化学键的结构被扰乱、原子之间的化学相互作用减小并且晶体的机械强度降低。激光束102的焦点以5cm/s的速度在水平平面中在从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体的螺旋路径上运动。具有一组非重叠局部区域206的平面604的面积随着从周边朝向柱形晶锭的轴线深入晶体而增加。局部区域之间的平均距离等于5μm。随着聚焦激光束102达到柱形晶锭的轴线，激光处理的过程完成。激光处理在室温Tp=20℃的温度下执行。
然后，氮化镓晶体的柱形晶锭901的上表面105粘附在铝板上并且被加热到100-500℃的温度。在这个情况下，由于与氮化镓和铝的热膨胀系数之间的差异有关的热机械应力，氮化镓晶体的柱形晶锭901沿着被机械地削弱的平面604裂开，从而使位于平面604以下的具有生长发光二极管结构407AlGaN/InGaN/AlGaN的氮化镓垫片902从主柱形氮化镓晶锭分离。
尽管这个发明已经通过本发明实施方式的实例描述和说明，但是应该注意到，这个发明不以任何方式被给出的实例限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.分离半导体晶体的表面层的方法，所述方法包括：
-将聚焦激光束引导至所述晶体上，使得焦点位于垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，
-使激光束运动，在从所述晶体的开放侧表面深入所述晶体的方向上用焦点扫描所述层分离平面，以形成连续狭缝，所述连续狭缝的宽度随着所述激光束的每次经过而增大，
-执行前面的操作直至所述表面层分离。
2..根据权利要求1所述的方法，其中，为了从柱形晶锭形式的晶体分离所述层，在螺旋路径上以从侧柱形表面深入所述晶体的方式来执行所述层分离平面的扫描。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，为了从平行六面体形式的晶体分离所述层，通过所述光束的具有步进移位的往复运动来执行所述层分离平面的扫描，从而形成曲折形式的焦点运动轨迹。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶体或者晶体晶锭被预先加热直至100-1000℃。
5.分离半导体晶体的表面层的方法，所述方法包括：
-产生脉冲激光发射，
-将聚焦激光束引导至所述晶体上，使得焦点位于垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，
-使激光束运动，使得焦点在所述层分离平面中运动，以形成具有所述晶体结构的受扰拓扑并且具有减少的原子间键的非重叠局部区域，其中所述局部区域分布在整个所述平面上，
-将外部作用施加至可分离层，以扰乱所述减少的原子间键。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述外部作用是机械作用。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述外部作用是热机械作用。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用附接至所述可分离层的外表面的金属板并且将所述金属板加热直至50-1000℃的温度而产生热机械作用。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述非重叠局部区域的中心之间的距离构成所述可分离层的厚度的0.03-0.3。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，半导体晶体的所述表面层包含层状生长半导体器件结构。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，半导体晶体的所述表面层包含层状生长半导体器件结构。

Claims (9)

1.分离半导体晶体的表面层的方法，所述方法包括：
-将聚焦激光束引导至所述晶体上，使得焦点位于垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，
-使激光束运动，在从所述晶体的开放侧表面深入所述晶体的方向上用焦点扫描所述层分离平面，以形成连续狭缝，所述连续狭缝的宽度随着所述激光束的每次经过而增大，
-执行前面的操作直至所述表面层分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了从柱形晶锭形式的晶体分离所述层，在螺旋路径上以从侧柱形表面深入所述晶体的方式来执行所述层分离平面的扫描。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，为了从平行六面体形式的晶体分离所述层，通过所述光束的具有步进移位的往复运动来执行所述层分离平面的扫描，从而形成曲折形式的焦点运动轨迹。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶体或者晶体晶锭被预先加热直至100-1000℃。
5.分离半导体晶体的表面层的方法，所述方法包括：
-产生脉冲激光发射，
-将聚焦激光束引导至所述晶体上，使得焦点位于垂直于所述光束的轴线的层分离平面中，
-使激光束运动，使得焦点在所述层分离平面中运动，以形成具有所述晶体结构的受扰拓扑并且具有减少的原子间键的非重叠局部区域，其中所述局部区域分布在整个所述平面上，
-将外部作用施加至可分离层，以扰乱所述减少的原子间键。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述外部作用是机械作用。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述外部作用是热机械作用。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用附接至所述可分离层的外表面的金属板并且将所述金属板加热直至50-1000℃的温度而产生热机械作用。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述非重叠局部区域的中心之间的距离构成所述可分离层的厚度的0.03-0.3。
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