CN103703552A - 从外延半导体结构的生长基底激光分离外延膜或外延膜层的方法（变体） - Google Patents

从外延半导体结构的生长基底激光分离外延膜或外延膜层的方法（变体） Download PDF

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Abstract

本发明提出了激光分离方法的变体，其能够从由与外延膜相同的晶体材料制成的基底上分离同质外延膜。这种激光分离的新方法是以使用精细施主和受主杂质选择性掺杂基底和外延膜为基础的。在选择性掺杂中，自由载流子在外延膜和基底中的浓度可基本上不同，这能够导致在接近残余光束区域的红外区中的吸光系数之间的强烈差异，在该红外区中，自由载流子以及光学声子与自由载流子的声子-等离子体相互作用对光学声子的红外吸收做出重要贡献。通过适当选择掺杂级以及红外激光辐射的频率，可以实现激光辐射大体上被吸收至接近界面基底-同质外延膜的强掺杂区域。当使用充足能量的聚焦的激光束扫描界面基底-同质外延膜时，发生半导体晶体的热分解，随后分离该同质外延膜。与已知的方法相比，所提出的用于激光分离外延膜的方法变体的优点在于：其能够从基底上分离同质外延膜，即同质外延膜具有的禁隙的宽度与起始半导体基底的相同。所提出的方法变体能够用于分离外延膜。另外，所提出的方法能够使用高效且廉价的红外气体二氧化硅CO2或氧化硅CO激光来分离外延膜。

Description

从外延半导体结构的生长基底激光分离外延膜或外延膜层的方法(变体)
技术领域
本发明的组涉及固体材料的激光处理，具体地，涉及使用激光辐射分离半导体的表面层的方法，即从外延半导体结构激光分离外延膜或外延膜层的方法。
背景技术
根据倒装芯片技术，以半导体晶体的外延层转移到非生长基底上而从生长基底激光分离所述半导体晶体的外延层现在正被广泛地用在发光二极管的制造（专利US7241667,US7202141）和激光二极管的制造（US6365429）中。
在第一时间，在Kelly等人的著作Physica Status Solidi(a)vol.159,pp.R3,R4,(1997)中提出了从透明生长蓝宝石基底激光分离氮化镓层。在该著作中，使用了具有满足比率
Figure BDA0000456274030000011
的波长λ=355nm的紫外准分子激光器（ultraviolet excimer laser），对于这种激光器，其量子能量处于由蓝宝石制成的基底的禁隙（禁带宽度，forbidden gap）Eg1内，但是大于由氮化镓组成的外延膜的禁隙Eg2的宽度。
后来，基于生长基底与外延膜的禁隙的宽度之间的差异的激光分离的方法得到了改进。特别地，为了改善分离的外延膜的品质并抑制其开裂，提出使用具有禁隙的宽度小于生长基底和外延膜的禁隙的宽度的附加牺牲层，并且使用所述生长基底和外延膜之间的异质界面的扫描（专利US6071795、US6365429）。
基于生长基底和外延膜的禁隙宽度之间的差异的激光分离方法的总体方案如图1所示。
当从生长在蓝宝石的基底101上的异质外延半导体氮化镓膜102的基底侧暴露于紫外线时，紫外激光辐射穿过蓝宝石并且被靠近异质外延界面105氮化镓-蓝宝石的氮化镓薄层所吸收，其中蓝宝石具有的禁隙宽度大于光量子能量。一旦暴露于紫外激光辐射下，通过紫外激光辐射103与异质外延界面105的交叉所确定的区域104中的氮化镓即被加热至温度T1（超过分解温度T0～900℃）并且分解为气态氮和液态镓，由此，氮化镓的外延膜与蓝宝石分离。
所有之前提出的从生长基底激光分离外延膜的方法都是以外延膜的禁隙Eg2和基底的禁隙Eg1的宽度之间的差异为基础。这些方法可以成功地用来分离由异质外延方法（即，在由不同于外延膜材料的材料制成的生长基底上生长外延膜的技术）得到的外延膜。
但是，为了获得不具有整合的机械应力的高品质外延膜，其经常需要使用同质外延方法，该方法提供在生长基底上以相同的材料作为外延膜而生长外延膜。在这种情况下，生长基底和外延膜具有相等的禁隙宽度，并且以上公开的普通激光分离方法将变得无法应用。
本发明的目的是扩展该方法的应用领域，即提供从由与外延膜相同的晶体材料制成的基底上分离所述外延膜的可能性。
发明内容
为了解决上述目的，提出了用于从外延半导体结构的生长基底激光分离外延膜或外延膜层的方法的两种变体。
在生长外延膜或外延膜层的方法的第一变体中，使用了以小施主杂质或受主杂质对外延结构的一些区域的选择性掺杂，由此在选择性掺杂区中所得到的小杂质的浓度实质上大于未掺杂区的背景浓度。然后，将聚焦的激光束引导到由基底和外延膜组成的外延结构上，以使光束焦点置于晶体结构的选择性掺杂区上，其中发生激光辐射的吸收。移动激光束，以光束焦点扫描外延结构的选择性掺杂区，从而局部热分解选择性掺杂区并且降低它们的机械强度。在激光扫描后，将外延结构胶合在临时基底上并且通过施加机械或热机械应力从生长基底或具有部分外延膜的生长基底上分离出外延膜或外延膜层。
该方法的第二变体的特征在于具有相同的特征，且与第一方法的不同之处在于在激光扫描前，将外延结构胶合在临时基底上，然后对胶合在临时基底上的外延结构进行激光扫描，并且在激光扫描后，通过施加机械或热机械应力从生长基底或具有部分外延膜的生长基底上分离外延膜或外延膜层。
优选地，外延膜或外延膜层是通过同质外延方法来生长的。
优选地，选择性掺杂区是基底或基底的表面层。
优选地，选择性掺杂区是外延膜或外延膜的下层。
优选地，由基底和外延膜组成的晶体结构的材料是来自第四族的元素的半导体或来自第四族的元素的半导体化合物、或来自第三族和第五族的元素的半导体化合物、或来自周期系统的第二族和第六族的元素的半导体化合物。
优选地，用于从生长基底分离同质外延膜的激光波长在下列波长范围内：对于硅、锗和砷化镓半导体，在6μm≤λ≤48μm的范围内；对于氮化镓，在4μm≤λ≤32μm的范围内；对于碳化硅，在3μm≤λ≤24μm的范围内；对于氮化铝，在2.5μm≤λ≤20μm的范围内；对于金刚石，为2μm≤λ≤16μm。
优选地，使用红外气体脉冲泵浦二氧化硅CO2或氧化硅CO作为激光。
所提出的激光分离方法的变体能够从由与外延膜相同的晶体材料制成的基底分离同质外延膜。这种新的激光分离方法是以用精细施主杂质或受主杂质对基底和外延膜的选择性掺杂的使用为基础的。在选择性掺杂中，外延膜和基底中的自由载流子的浓度可显著地不同，这能够导致在接近残余光束区域的红外区中的吸光系数之间的强烈差异，其中自由载流子和具有自由载流子的光学声子的声子-等离子体相互作用对光学声子的红外吸收做出了重要贡献。
使用适当选择的掺杂水平和红外激光辐射的频率，能够实现激光辐射大体上被吸收于接近界面基底-同质外延膜的强掺杂区中。当以充足功率的聚焦激光束扫描界面基底-同质外延膜时，发生半导体晶体的热分解，并随后发生同质外延膜的分离。
为了实现所提出的激光分离的方法，优选使用具有处于对未掺杂的半导体相对透明的红外区内的波长λ的激光辐射，即接近残余光束区域的边缘，其中以一个或两个声子过程为代价的光的强吸收是不可能，但是可以存在以三个或更多个声子过程为代价的相对弱的光吸收。
优选地，激光束的波长λ处于c/4v0≤λ≤2c/v0的范围内，其中v0为用于生长基底的半导体材料的LO-光学声子的频率，c为光速。
由以上给出的不等式得出用于从生长基底分离同质外延膜的优选的激光波长处于下列波长范围内：对于硅、锗和砷化镓半导体，在6μm≤λ≤48μm的范围内；对于氮化镓，在4μm≤λ≤32μm范围内；对于碳化硅，在3μm≤λ≤24μm范围内；对于氮化铝，在2,5μm≤λ≤20μm范围内；并且对于金刚石为2μm≤λ≤16μm。
所提出的发明的技术成果包含提供一种外延膜的激光分离的新方法，与已知的方法相比，其允许从基底分离同质外延膜，即具有与初始半导体基底相同禁隙宽度的同质外延膜。另外，所提出的方法允许使用高效和廉价的红外气体二氧化硅CO2或氧化硅CO激光器来分离所述外延膜。
附图说明
通过附图来说明了本发明，其中现有技术如图1所示，说明实现本发明的方案如图2-图5，在各级掺杂精细施主杂质的氮化镓中吸光系数的计算光谱依赖性（dependence）如图6。
图1所示为从异质生长基底激光分离半导体晶体的异质外延膜的已知现有技术方法的方案，其使用具有波长λ的聚焦激光辐射，对于所述波长λ而言，光量子能量处于基底的禁隙Eg1内，并且大于外延膜材料的禁隙Eg2的宽度。
图2所示为说明所提出的从半导体基底激光分离同质外延膜的方法的方案，该半导体基底由与同质外延膜相同的半导体材料组成。该方案说明了以精细施主杂质或受主杂质选择性掺杂基底和同质外延膜、在同质外延膜中的掺杂级大于半导体基底中的掺杂级时的情况下的激光分离。
图3所示为说明所提出的从半导体基底激光分离同质外延膜的方法的方案，所述半导体基底由与所述同质外延膜相同的半导体材料组成。该方案说明了以精细施主杂质或受主杂质选择性掺杂基底和同质外延膜、在半导体基底中的掺杂级大于在同质外延膜中的掺杂级时的情况下的激光分离。
图4所示为说明所提出的从未掺杂的半导体基底激光分离同质外延膜的未掺杂上层的方法的方案，其以激光束穿过基底并且被吸收至用精细施主杂质或受主杂质掺杂的同质外延膜的下层。
图5所示为说明所提出的从未掺杂的半导体基底激光分离同质外延膜的未掺杂上层的方法的方案，其以激光束穿过所述未掺杂上层并且被吸收至用精细施主杂质或受主杂质掺杂的同质外延膜的下层。
图6所示为对于在各级掺杂精细施主杂质的氮化镓的半导体晶体，接近残余光束区域的吸光系数的计算光谱依赖性。依赖性601、602和603分别指的是掺杂级1017、1018和5×1019cm-3。
具体实施方式
从下列示例性实施方式的详细描述，本发明将变得显而易见。应当注意的是，随之而来的这些实施方式的描述仅是说明性的，但不是详尽无遗的。
实施例1.以激光束穿过基底，从未掺杂的半导体氮化镓基底分离用精细施主杂质掺杂的同质外延的氮化镓膜。
图2显示了从半导体氮化镓基底101（200μm宽）激光分离同质外延氮化镓膜202（50μm宽）的方案。以精细硅施主杂质在同质外延膜202中的掺杂级为5×1019cm-3，并且大于精细氧和硅施主在半导体基底101中等于1017cm-3的背景浓度。
为了分离同质外延氮化镓膜，使用CO2脉冲泵浦激光器，在波长λ=10.6μm下操作并且产生能量0.1J、持续时间50ns且重复频率100Hz的脉冲。
具有波长λ=10μm的激光辐射在以浓度5×1019cm-3的精细硅施主杂质掺杂的同质外延氮化镓膜202中的吸收系数等于4×104cm-1，而这种辐射在具有等于1017cm-3的精细氧和硅施主的背景浓度的未掺杂半导体氮化镓基底101中的吸收系数为5×101cm-1。
在图6中给出了接近残余光束区域的吸光系数的相应光谱依赖性，其是我们为具有用精细施主杂质掺杂的不同级的半导体氮化镓晶体计算得出的。曲线601、602和603分别是指掺杂级1017、1018和5×1019cm-3。
图2中的方案显示，红外激光束203穿过基底101并且被聚焦成直径1mm的斑，其提供了10J/cm2的能量密度。脉冲CO2激光具有波长λ=10μm，其聚焦成直径1mm的斑，在未掺杂的半导体氮化镓基底101中被微弱地吸收，并且在用精细施主杂质掺杂的同质外延的氮化镓膜202中被强烈地吸收，在该脉冲CO2激光的红外激光束203的作用下，在区域204中发生同质外延膜202的局部加热，区域204是通过红外激光束203与未掺杂半导体基底101和掺杂同质外延膜202之间的同质外延界面205的交叉来界定的。高于温度900℃的局部加热在区域204中导致氮化镓晶体至气态氮和液态镓的化学分解。在平行于同质外延界面205的水平面上以10cm/s的速度移动激光束203焦点，导致随后的一组区域204中的氮化镓的分解并且弱化未掺杂半导体基底101和掺杂同质外延膜202之间的同质外延界面205。然后，当将同质外延膜202胶合在临时金属、陶瓷或塑料基底上并且施加小的机械或热机械应力时，能够从所述基底101上分离同质外延膜202。
实施例2.通过激光束穿过同质外延膜的方法，从以精细施主杂质掺杂的半导体氮化镓基底分离未掺杂的同质外延氮化镓膜。
图3显示了从1mm厚的半导体氮化镓基底激光分离未掺杂的100μm厚的同质外延氮化镓膜的方案。精细氧和硅施主在该同质外延膜202中的背景浓度为1017cm-3并且基本上小于精细硅施主杂质在掺杂的半导体基底101中的浓度（等于5×1019cm-3）。
为了分离同质外延氮化镓膜，使用CO2脉冲泵浦激光器，其在波长λ=10.6μm下操作并且产生能量0.1J、持续时间50ns和重复频率100Hz的脉冲。具有波长λ=10μm的激光辐射在具有等于1017cm-3的精细氧和硅施主的背景浓度的未掺杂同质外延氮化镓膜202中的吸收系数为5×101cm-1，而这种辐射在以浓度5×1019cm-3的精细硅施主杂质掺杂的半导体氮化镓基底101中的吸收系数等于4×104cm-1。图6中给出了接近残余光束区域的吸光系数的相应光谱依赖性，它们是我们为具有以精细施主杂质掺杂的不同级的半导体氮化镓晶体计算得到的。曲线601、602和603分别指代掺杂级1017、1018和5×1019cm-3。
图3中的方案显示了，红外激光束203穿过同质外延膜202并且聚焦成直径1mm的斑，这提供了10J/cm2的能量密度。
脉冲CO2激光具有波长λ=10.6μm，其聚焦成直径1mm的斑，在未掺杂的同质外延氮化镓膜202中被微弱地吸收并且在用精细施主杂质掺杂的半导体氮化镓基底101中强烈地被吸收，在该脉冲CO2激光的红外激光束203的作用下，在区域204中发生基底101的局部加热，该区域204是通过红外激光束203与掺杂的半导体基底101和未掺杂的同质外延膜202之间的同质外延界面205的交叉来界定的。在高于温度900℃下的局部加热在区域204中导致氮化镓晶体至气态氮和液态镓的化学分解。在平行于同质外延界面205的水平面上以10cm/s的速度移动激光束203焦点，导致随后的一组区域204中的氮化镓的分解并且弱化掺杂半导体基底101和未掺杂同质外延膜202之间的同质外延界面205。然后，当将所述同质外延膜202胶合在临时金属、陶瓷或塑料基底上并且施加小的机械或热机械应力时，能够从所述基底101上分离所述同质外延膜202。
实施例3.从未掺杂的半导体氮化镓基底上分离同质外延氮化镓膜的未掺杂的上层，其中激光束穿过基底并且被吸收至用精细施主杂质掺杂的同质外延膜的下层。图4显示了，使用1μm厚的同质外延膜的掺杂的下层406，从200μm厚的未掺杂的半导体氮化镓基底101激光分离50μm厚的未掺杂同质外延氮化镓膜202的方案。在同质外延氮化镓膜的下层406中精细硅施主杂质的掺杂级为5×1019cm-3并且大于精细硅和氧施主杂质在半导体基底101和同质外延膜202的上层中的背景浓度（等于1017cm-3）。
为了分离同质外延氮化镓膜，使用CO2脉冲泵浦激光器，其在波长λ=10.6μm下操作并且产生能量0.1J、持续时间50ns和重复频率100Hz的脉冲。
具有波长λ=10.6μm的激光辐射在以浓度5×1019cm-3的精细硅施主杂质掺杂的同质外延氮化镓膜的下层406中的吸收系数等于4×104cm-1，而这种激光辐射在未掺杂的半导体氮化镓基底101中和在具有1017cm-3的精细氧和硅施主的背景浓度的同质外延氮化镓膜的未掺杂的上层402中的吸收系数等于5×101cm-1。
图6中给出了接近残余光束区域的吸光系数的相应光谱依赖性，它们是我们为具有以精细施主杂质掺杂的不同级的半导体氮化镓晶体计算得到的。曲线601、602和603分别指代掺杂级1017、1018和5×1019cm-3。
图4中的方法显示，激光束203穿过基底101并且聚焦成直径1mm的斑，这提供了10J/cm2的能量密度。脉冲CO2激光具有波长λ=10.6μm，其聚焦成直径1mm的斑，在未掺杂的半导体氮化镓基底101中被微弱地吸收并且在以精细施上杂质掺杂的同质外延氮化镓膜202的下层406中被强烈地吸收，在该脉冲CO2激光的红外激光束203的作用下，在区域404中发生同质外延膜的下层406的局部加热，区域404是通过红外激光束203与未掺杂的半导体基底101和同质外延膜202的掺杂的下层406之间的同质外延界面405的交叉来界定的。在高于温度900℃的局部加热在区域404中导致氮化镓晶体至气态氮和液态镓的化学分解。在平行于同质外延界面405的水平面上以10cm/s的速度移动激光束203焦点，导致随后的一组区域404中的氮化镓的分解并且弱化未掺杂的半导体基底101和同质外延膜的掺杂的下层406之间的同质外延界面405。然后，当将同质外延膜的未掺杂的上层402胶合在临时金属、陶瓷或塑料基底上并且施加小的机械或热机械应力时，能够从基底101上分离具有非蒸发部分的下掺杂层406的同质外延膜的未掺杂上层402。
实施例4.从未掺杂的半导体氮化镓基底分离同质外延氮化镓膜的未掺杂上层，其中激光束穿过同质外延膜的上层并且被吸收到以精细施主杂质掺杂的同质外延膜的下层。
图5显示了，使用1μm厚的同质外延氮化镓膜的掺杂的下层406，从2μm厚的未掺杂的半导体氮化镓基底101激光分离同质外延氮化镓膜202的未掺杂层的方案。精细硅施主杂质在同质外延氮化镓膜的下层406中的掺杂级为5×1019cm-3，并且大于精细氧和硅施主在半导体基底101和在同质外延膜的上层402中的背景浓度（等于1017cm-3）。
为了分离同质外延氮化镓膜，使用CO2脉冲泵浦激光器，其在波长λ=10.6μm下操作并且产生能量0.1J、持续时间50ns和重复频率100Hz的脉冲。
具有波长λ=10.6μm的激光辐射在以浓度5×1019cm-3的精细硅施主杂质掺杂的同质外延氮化镓膜的下层406中的吸收系数等于4×104cm-1，而这种激光辐射在未掺杂的半导体氮化镓基底101中和在具有1017cm-3的精细氧和硅施主的背景浓度的同质外延氮化镓膜的未掺杂的上层402中的吸收系数等于5×101cm-1。
图6中给出了接近残余光束区域的吸光系数的相应光谱依赖性，它们是我们为具有以精细施主杂质掺杂的不同级的半导体氮化镓晶体计算得到的。曲线601、602和603分别指代掺杂级1017、1018和5×1019cm-3。
图5中的方案显示，激光束203穿过同质外延膜的上层402并且被聚焦成直径1mm的斑，这提供了10J/cm2的能量密度。脉冲CO2激光具有波长λ=10.6，其聚焦为直径1mm的斑，在同质外延氮化镓膜的未掺杂的上层402中被微弱地吸收并且在用精细施主杂质掺杂的同质外延氮化镓膜的下层406中被强烈地吸收，在这种脉冲CO2激光的红外激光束203的作用下，在区域404中发生同质外延氮化镓膜的下层406的局部加热，区域404是通过红外激光束203与未掺杂的上层402和同质外延氮化镓膜的掺杂的下层406之间的界面505的交叉来界定的。高于温度900℃的局部加热在区域404中导致氮化镓晶体至气态氮和液态镓的化学分解。在平行于界面405的水平面上以10cm/s的速度移动激光束203焦点，导致随后的一组区域404中的氮化镓的分解并且弱化未掺杂的上层402和同质外延膜的掺杂的下层406之间的界面405。然后，当将同质外延膜的未掺杂的上层402胶合在临时金属、陶瓷或塑料基底上并且施加小的机械或热机械应力时，能够从非蒸发部分的下掺杂层406并从基底101上分离同质外延膜的未掺杂上层402。
实施例5.通过穿过同质外延膜的激光束，从用精细施主杂质掺杂的半导体碳化硅4H-SiC基底上分离未掺杂的同质外延碳化硅4H-SiC膜。
图3显示了从400μm厚的半导体碳化硅4H-SiC基底101激光分离100μm厚的未掺杂的同质外延碳化硅4H-SiC膜202的方案。精细施主在外延膜202中的背景浓度小于1017cm-3，并且基本上小于精细氮施主杂质在掺杂的半导体基底101中的浓度（等于5×1019cm-3）。
为了分离同质外延碳化硅4H-SiC膜，使用在波长λ=5.2μm下操作并产生能量0.4J、持续时间50ns和重复频率10Hz的CO脉冲泵浦激光器。具有波长λ=5.2μm的激光辐射在精细施主的背景浓度小于1017cm-3的未掺杂的同质外延碳化硅4H-SiC膜202中的吸收系数为10cm-1（A.M.Hofmeister,K.M.Pitman,A.F.Goncharov和A.K.Speck,The AstrophysicalJournal,696:1502-1516,2009年5月10日），而这种辐射在用浓度5×1019cm-3的精细氮施主杂质掺杂的半导体碳化硅4H-SiC基底101中的吸收系数大于104cm-1。
图3中的方案显示，红外激光束203穿过同质外延膜202并且聚焦为直径1mm的斑，这提供了50J/cm2的能量密度。
具有波长λ=5.2μm的脉冲CO激光聚焦为直径1mm的斑，其在未掺杂的同质外延碳化硅4H-SiC膜202中被微弱地吸收并且在使用精细施主杂质掺杂的半导体碳化硅4H-SiC基底101中被强烈地吸收，在这种脉冲CO激光的红外激光束203的作用下，在区域204中发生基底101的局部加热，区域204是通过红外激光束203与掺杂的半导体基底101和未掺杂的同质外延膜202之间的界面205的交叉来界定的。局部加热至高于2800℃的温度，在区域204中导致氮化镓晶体中的碳化硅4H-SiC至硅和碳的化学分解。在平行于界面205的水平面上以2cm/s的速度移动激光束203焦点，导致随后的一组区域204中的碳化硅4H-SiC的分解，并且弱化掺杂的半导体基底101和未掺杂的同质外延膜202之间的界面205。然后，当将外延膜202胶合在临时金属、陶瓷或塑料基底上并且施加小的机械或热机械应力时，能够从基底101上分离外延膜202。
实施例6.使用穿过同质外延膜的激光束，从用精细硼受主杂质强掺杂的半导体硅基底上分离弱掺杂的同质外延硅膜。
图3显示了从700μm厚的半导体硅基底101上激光分离50μm厚的弱掺杂的同质外延硅膜202的方案。精细硼受主杂质的浓度等于1017cm-3，并且基本上小于精细硼受主杂质在掺杂的半导体基底101中的浓度（等于1019cm-3）。
为了分离同质外延硅膜，使用在波长λ=10.6μm下操作并且产生能量0.1J、持续时间50ns和重复频率100Hz的CO2脉冲泵浦激光器。
具有波长λ=10.6μm的激光辐射在具有1017cm-3的精细受主的浓度的弱掺杂的同质外延硅膜中的吸收系数为12cm-1（Hara,H.和Y.Nishi,J.Phys.Soc.Jpn21,6,1222,1966），而这种辐射在用浓度1019cm-3的精细硼受主杂质掺杂的半导体硅基底101中的吸收系数等于3000cm-1。
图3的方案显示，红外激光束203穿过同质外延膜202并且被聚焦为直径0.5mm的斑，这提供了40J/cm2的能量密度。
具有波长λ=10.6μm的脉冲CO2激光聚焦为直径0.5mm的斑，其在未掺杂的同质外延硅膜202中被微弱地吸收并且在用精细硼受主杂质掺杂的半导体硅基底101中被强烈地吸收，在这种脉冲CO2激光的红外激光束203的作用下，在区域204中发生基底101的局部加热，区域204是通过红外激光束203与强掺杂的半导体基底101和弱掺杂的同质外延膜202之间的界面205的交叉来界定的。局部加热到高于1400℃的温度，在区域204中导致硅晶体的部分熔融和非晶性（amorphicity）。在平行于界面205的水平面上以20cm/s的速度移动激光束203焦点，导致随后的一组区域204中的硅晶体的熔融和非晶性，并且弱化强掺杂的半导体基底101和弱掺杂的同质外延膜202之间的界面205。然后，当将外延膜202胶合在临时金属、陶瓷或塑料基底上并且施加小的机械或热机械应力时，能够从基底101上分离该外延膜202。
尽管事实上，通过本发明的实施方式的实施例描述和阐明了本发明，但是应当注意的是，本发明在任何情况下都不受限于所给出的实施例。

Claims (20)

1.从外延半导体结构的生长基底上激光分离外延膜或外延膜层的方法，其特征在于：
-当生长所述外延膜或所述外延膜层时，使用以精细施主或受主杂质对外延结构的一些区域进行的选择性掺杂，以使所述精细杂质在选择性掺杂区中的所得浓度基本上大于在未掺杂区中的背景浓度，
-将聚焦的激光束引导到所述外延结构，以使光束焦点置于所述外延结构的所述选择性掺杂区中，在所述选择性掺杂区中发生激光辐射的吸收，
-移动激光束以便用光束焦点扫描所述外延结构的所述选择性掺杂区，其中，部分地热分解所述选择性掺杂区并且弱化它们的机械强度，
-激光扫描后，将所述外延结构胶合到临时基底上，并且通过施加机械或热机械应力从所述生长基底上或从具有部分所述外延膜的所述生长基底上分离所述外延膜或所述外延膜层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延膜或所述外延膜层是通过同质外延方法来生长的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性掺杂区是基底或所述基底的表面层。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性掺杂区是所述外延膜或所述外延膜的下层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第四族的元素的半导体。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第四族的元素的半导体化合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第三族和第五族的元素的半导体化合物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第二族和第六族的元素的半导体化合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了从所述生长基底上分离所述同质外延膜，使用波长在下列波长范围内的激光：对于硅、锗和砷化镓半导体，在6μm≤λ≤48μm的范围内；对于氮化镓，在4μm≤λ≤32μm的范围内；对于碳化硅，在3μm≤λ≤24μm的范围内；对于氮化铝，在2.5μm≤λ≤20μm的范围内；以及对于金刚石，在2μm≤λ≤16μm范围内。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用红外气体脉冲泵浦的CO2或CO激光作为激光。
11.从外延半导体结构的生长基底上激光分离外延膜或外延膜层的方法，其特征在于：
-当生长所述外延膜或所述外延膜层时，使用以精细施主或受主杂质对外延结构的一些区域进行的选择性掺杂，以使得所述精细杂质在选择性掺杂区中的所得浓度基本上大于在未掺杂区中的背景浓度，
-将所述外延结构胶合在临时基底上，
-将聚焦的激光束引导到所述外延结构，以使光束焦点置于所述外延结构的所述选择性掺杂区中，在所述选择性掺杂区中发生激光辐射的吸收，
-移动激光束以用光束焦点扫描所述外延结构的所述选择性掺杂区，其中，部分地热分解所述选择性掺杂区并且弱化它们的机械强度，
-通过施加机械或热机械应力，从所述生长基底或从具有部分所述外延膜的所述生长基底上分离所述外延膜或所述外延膜层。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述外延膜或所述外延膜层是通过同质外延方法来生长的。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述选择性掺杂区是基底或所述基底的表面层。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述选择性掺杂区是所述外延膜或所述外延膜的下层。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第四族的元素的半导体。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第四族的元素的半导体化合物。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第三族和第五族的元素的半导体化合物。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述外延结构的材料是来自周期系第二族和第六族的元素的半导体化合物。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，为了从所述生长基底分离所述同质外延膜，使用波长在下列波长范围内的激光：对于硅、锗和砷化镓半导体，在6μm≤λ≤48μm的范围内；对于氮化镓，在4μm≤λ≤32μm的范围内；对于碳化硅，在3μm≤λ≤24μm的范围内；对于氮化铝，在2.5μm≤λ≤20μm的范围内；以及对于金刚石，在2μm≤λ≤16μm的范围内。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用红外气体脉冲泵浦的CO2或CO激光作为激光。
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