CN105765710A - 外延薄膜结构的激光剥离 - Google Patents

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Abstract

此文献提供了用于外延剥离的新途径。代替使用被选择性地化学蚀刻掉的牺牲层，该牺牲层选择性地吸收没有被该结构的其他部分吸收的光。在此类光足够强的照射下，该牺牲层被机械地削弱、熔化、和/或破坏，由此实现外延剥离。有待释放的半导体区域的周界是通过侧向图案化来(部分地或完全地)限定的，并且有待释放的部分在激光辐射之前还附着至支撑构件上。最终结果是半导体区域从其基底上去除并且附着至该支撑构件上。

Description

外延薄膜结构的激光剥离
发明领域
本发明涉及从基底上去除外延层。
背景
常规的半导体器件制造通常需要在基底上制造薄膜器件。器件厚度典型地在1-10微米的数量级上，而基底厚度通常为500微米厚。因此，该基底的成本对半导体器件而言可能是重要因素。外延剥离工艺被认为缓解了这个问题，其中包括所制造的器件的薄材料层从该基底上去除，由此实现该基底的再利用。例如，可以在该器件层与该基底的其余部分之间布置牺牲层。用蚀刻剂来蚀刻此类牺牲层可以提供这些器件层的所希望的剥离，该蚀刻剂蚀刻该牺牲层但是不蚀刻该基底或器件层。然而，此类选择性蚀刻在实践中可能难以执行。相应地，本领域中提供改善的外延剥离会是一种进步。
概述
此文献提供了用于外延剥离的新途径。代替使用被选择性地化学蚀刻掉的牺牲层，该牺牲层选择性地吸收没有被该结构的其他部分吸收的光。在此类光足够强的照射下，该牺牲层被机械地削弱、熔化、和/或破坏，由此实现外延剥离。有待释放的半导体区域的周界是通过侧向图案化来(部分地或完全地)限定的，并且有待释放的部分在激光辐射之前还附着至支撑构件上。最终结果是半导体区域从其基底上去除并且附着至该支撑构件上。
该途径可应用于所有半导体电子器件和光电器件，例如太阳能电池、发光二极管(LED)、和晶体管。优点包括材料成本更低并且处理时间更快。
这种技术使外延材料能够与生长基底快速分离并且允许再使用该生长基底。
附图简要说明
图1A-F示出了根据本发明实施例的示例性制造次序。
图2A-C示出了可以如何限定释放周界的若干个实例。
图3示出了包括有一个或多个清洁层的实施例。
图4示出了用于太阳能电池应用的优选实施例。
图5是针对B部分的实验的X射线衍射摇摆曲线。
图6A-B示出了样品在剥离前和剥离后的透射式电子显微镜(TEM)截面。
图7示出了针对B部分的实验所测量到的激光束轮廓。
图8A-B示出了被释放的器件层和基底在剥离之后的分离表面的扫描电子显微镜(SEM)显微图。
详细描述
本描述的A部分考虑了与本发明实施例相关的一般原理，并且B部分与实验性实例相关。
A)一般原理
图1A-F示出了根据本发明实施例的示例性制造次序。图1A示出了起始点的基底102、牺牲层104、和包括一个或多个半导体器件层的器件区域106。图1B和1C示出了将这些半导体器件层进行图案化以便部分或完全地限定释放周界108的结果。在这个实例中，该释放周界被完全限定，如从图1B的侧视图和图1C的对应顶视图中清楚可见。该释放周界将这些半导体器件层的有待释放的部分(即，106)与这些半导体器件层的其余部分(110)侧向地分离。图1D示出了被粘附至这些半导体层上的固体构件112(例如，胶带)的布置结果。在图1E中，向该结构提供一个或多个激光辐射脉冲114。这些激光辐射脉冲在牺牲层104中的吸收提供了这些半导体装器件层106从基底102上的烧蚀释放。在此烧蚀释放被定义为该牺牲层的汽化，以便将这些器件层从基底上释放开。这些激光能量脉冲相对于该基底和/或这些半导体器件层而言被该牺牲层选择性地吸收。激光辐射114可以从上方或下方入射。图1F示出了所得的分离的结构，其中器件区域106的被释放部分被布置在固体构件112上并且基底102(未示出)可用于再使用。
在优选的实施例中，该基底包括砷化镓，并且该牺牲层包括具有小于1.43eV的带隙并且具有大约565pm的晶格常数的InGaAsN。
优选地，是使用单一激光辐射脉冲来提供这些半导体器件层从该基底的烧蚀释放的。这些激光辐射脉冲所具有的能量密度(fluence)优选地在大约100mJ/cm2与大约6J/cm2之间。这些激光辐射脉冲所具有的持续时间优选地在大约0.1纳秒与大约1微秒之间。该牺牲层的厚度优选地在大约1nm与大约1μm之间。
这些半导体器件层可以包括具有该基底组分的一个或多个层。以此方式，可以获得X在X上的外延剥离。
在支撑构件112与牺牲层104上形成的外延膜106之间可以放置任何数量的材料层。这些额外的层可以包括额外的外延层或非外延层、并且可以包括将该支撑构件粘附至下面的层上的粘合剂层。这些额外的层可以包括一个或多个电子器件和光电器件，例如太阳能电池、LED、和/或晶体管并且还可以包括导电层。在该牺牲层上形成的外延膜以及在该外延膜上方的任何额外的层都不需要是激光可透过的，只要1)透过该生长基底执行照射，并且2)该牺牲层足够厚而能吸收足够的激光使得该外延膜或额外的层都不被该激光显著地损坏即可。对于粘合剂的选择而言，任何数量的粘合剂都将对这个过程起作用。粘合剂选择要考虑的主要因素是温度稳定性和刚度。硅酮粘合剂对这个目的有效，但是各种不同的有机粘合剂(如本领域技术人员已知的粘合剂选择)也可以是适合的。
在该牺牲层与该生长基底之间可以放置任何数量的外延层，但是如果是透过该生长基底执行照射的，这些额外的外延层就必须在很大程度上是激光可透过的。
生长基底102本身可以包括任何数量的材料层，只要至少一个表面是牺牲层和外延膜的外延生长的模板。这些层可以涉及有助于防止激光对该生长基底的(与该外延吸收体层相反的一侧)背表面造成损坏的多个层。如果是透过该生长基底执行照射的，则这些层都必须在很大程度上是激光可透过的。出于钝化目的，具有比该生长基底更大带隙的材料构成的外延膜将有助于防止激光损坏该生长基底的背表面。出于防反射目的，具有的带隙比该生长基底更大并且具有的折射率在该生长基底的折射率与该生长基底背表面周围的介质(可能是空气)的折射率之间的材料将可用于减少从该生长基底背表面反射的激光的量并且将到达该外延吸收体层的光的量最大化。用于形成防反射涂层的另一种方式是形成以下的层：其厚度等于所使用的激光的波长的1/4(即，厚度＝λ/4n，其中λ是波长并且n是折射率)并且具有的折射率尽可能接近该基底折射率的平方根。光学领域的技术人员将能够针对给定的基底和激光波长选择适合的防反射涂层。
图2A-C(均是顶视图)示出了可以如何限定释放周界的若干个实例。本发明的实践不是关键取决于如何在几何上限定该释放周界。图2A示意性地示出了在器件层202中被完全限定的释放周界204。图2B示意性地示出了在器件层202中被部分限定的释放周界206。图2C示出了在器件层202中另一个被部分限定的释放周界208。在这个实例中，既定的释放周界是矩形，并且这个矩形的两个最长边是通过将器件层202进行图案化来限定的。总体上，期望的是将需要限定既定的释放周界的至少50％。用于限定该释放周界的这种图案化可以延伸或不延伸穿过这些器件层进入该牺牲层中。并不认为哪种方式是重要的。
本发明的实践也不关键取决于用于在这些器件层中限定释放周界的技术。可以采用激光烧蚀、湿蚀刻和/或干蚀刻来限定该释放周界。对激光烧蚀而言这三种情况是可能的：1)激光照明来自顶部，激光被这些器件层吸收来限定该周界；2)激光照明来自顶部，激光被牺牲层吸收来限定该周界；以及3)激光照明来自底部、激光被该牺牲层吸收来限定该周界。
图3示出了包括有一个或多个可选的清洁层的实施例。此类清洁层可以利于在剥离之后的进一步处理，例如对被释放的器件层的进一步处理和/或该基底的再使用。在此，清洁层302被布置在基底102与牺牲层104之间，清洁层304被布置在牺牲层104与器件区域106之间，并且清洁层306被布置在基底102的底部上。在大多数情况下，这些清洁层旨在是在激光剥离过程之后易于完全去除，从而由此从该基底上和/或从被释放的器件层上去除被激光损坏的表面。
通过调整牺牲层的厚度和激光能量密度，将有可能使激光烧蚀留下的空隙延伸进入这些清洁层中，由此赋予化学蚀刻剂在剥离之后容易触及蚀刻层的通路，从而允许进行“平视”蚀刻而不是侧向蚀刻。被放在进入激光的路径(吸收体层的上游)中的清洁层应具有比激光光子能量更大的带隙。各种不同的蚀刻层材料可以用于这个过程。
对处于基底底部处的清洁层306的考虑有些不同，因为这个层远离遭受激光损坏最大的牺牲层。有时，MOCVD过程和其他层的沉积过程用废物材料污染了该基底的背表面。这在用激光照射该结构时是个问题，因为废物材料吸收激光，由此遮挡该牺牲层并且通常损坏该基底背表面。我们发现，如果在外延层沉积之前在GaAs基底的背面(例如，SiO2)上沉积保护层，则所有的废物材料沉积在该SiO2上而不GaAs基底背表面上。一旦该结构准备好进行激光剥离，则可以去除该SiO2层，这也就去除了粘附至其上的废物材料。这暴露出干净的GaAs基底表面，从而赋予了激光要通过的干净表面。
在这个技术的另一个变体中，该保护层在激光剥离过程中被留在该基底上。这可以是在废物材料不趋向于粘在SiO2或类似材料上的情况下完成。在又另一个变体中，使用了两个保护层。一个层是永久性的，而另一层在每次激光剥离照射之前被去除。例如，在该背表面上的外延InGaP层可以是永久性的，而多个SiO2层可以被沉积并且如以上所描述的在每次执行激光剥离时被去除。
这些保护层中的一个或多个层可以用作防反射涂层-用于减少从该基底底表面反射的激光的量。代替保护层，可以根据需要将该基底的背表面化学地或经由抛光进行简单清洁。
如图3中在牺牲层104两侧布置了层302和304的结构可以在该牺牲层与该结构的其他部分之间需要晶格匹配的情况下使用。例如，如果InGaAs牺牲层被用在GaAs基底上，将存在晶格失配。以此方式，层302可以具有适合地分级的组成以用于提供晶格匹配。例如，层302可以具有组成InxGa1-xAs，其中x随着该层的生长而逐渐增大，直至与该牺牲层吸收体层相匹配。替代地，层302可以具有组成InxAl1-xAs，其中x随着该层的生长而逐渐增大，直至与该牺牲层晶格匹配。在任一情况下，层304可以是层302的镜像以便在层104与器件层106之间提供晶格匹配。
然而，还有可能使晶格匹配贯穿该结构，这在一些情况下可以是优选的。InGaAsN可以是与GaAs晶格匹配的，所以这是对于该牺牲层的适合的材料。用于这个实例的晶格匹配的清洁层可以是由InGaP制成的。
图4示出了用于太阳能电池应用的优选实施例。在这个实例中，基底102是GaAs，层402和408是AlzGa1-zAs清洁层(z>0.4)，层404和406是GaAs熔体缓冲剂，牺牲层104是与GaAs晶格匹配的、并且具有小于1.43eV的带隙的InxGa1-xNyAs1-y，并且层410是太阳能电池层。
InxGa1-xNyAs1-y牺牲层104是使用MOCVD而外延地布置到GaAs基底上的，其中InxGa1-xNyAs1-y层的厚度在50nm与5微米之间、优选地在100nm与1微米之间，并且其中这个层的带隙将低于1.43eV、优选地低于1.16eV。这个膜的组成范围将是：0<x<0.75、并且0<y<0.08，优选地在0<x<0.4并且0.01<y<0.05的范围内，并且更优选地在0<x<0.2并且0.01<y<0.04的范围内。此类膜的假设组成可以是In.08Ga.92N.015As.985。层410被外延沉积在InxGa1-xNyAs1-y层上，并且玻璃或塑料支撑衬底(未示出)粘附至层410上(例如，类似于图1D)。该激光器可以是产生1064nm脉冲辐射、持续时间在1ns与100ns之间、优选地在5ns与20ns之间的脉冲式Nd:YAG或Nd:玻璃激光器，其中脉冲能量密度在100mJ/cm2与8J/cm2之间、优选地在500mJ/cm2与5J/cm2之间、并且更优选地在700mJ/cm2与2J/cm2之间。在牺牲层104周围放置了外延GaAs的层404和406以用作缓冲剂层，来防止在照射时对生长基底和该吸收体层上方的外延薄膜造成损坏。这些GaAs层各自的厚度可以在50nm与2微米之间。在这些GaAs缓冲剂层周围是两个AlGaAs蚀刻层。在最上部AlGaAs蚀刻层的顶上是GaAs基太阳能电池结构(即，层410)和电触点，其中这些层的组成和厚度可以针对太阳能电池性能进行优化。外延太阳能电池层的总厚度应在2-15微米的范围内。
B)实验演示
B1)介绍
GaAs和相关的闪锌矿III-V材料对各种不同的电子器件和光电器件具有吸引力，但是III-V基底的高成本阻碍其用于某些应用，尤其光伏应用。将外延生长的膜与III-V基底分离并且将该基底回收利用是降低成本的一种手段，并且如今这是通过使用酸溶液来将放在生长基底与所感兴趣的这一个或多个外延层之间的牺牲层进行侧向蚀刻而实现的。然而这个途径由于长的蚀刻时间以及长时间浸入蚀刻剂溶液中而对所完成器件的可能损坏而受到阻碍。在此我们描述了一种基于来自脉冲式激光的空间受控的能量沉积的新途径。
不同于使用激光辅助GaN分解和随后Ga熔体剥离来将纤锌矿GaN的外延膜与c面蓝宝石基底分离的现有技术，我们的途径使用了对带隙的空间控制来将激光吸收定位在牺牲层中，从而实现了外延单晶闪锌矿III-IV膜与其基底的一步式烧蚀剥离。这比侧向蚀刻途径快了几个数量级、不需要长时间浸入蚀刻剂溶液中、并且允许释放所完成的器件。我们演示这个途径是通过使用常见的1064nm、纳秒、Q开关激光器来将单晶外延GaAs膜从其GaAs生长基底转移至柔性聚合物衬底。此外，我们示出了，这个被转移的GaAs层在结构品质上是不能与单晶GaAs生长基底区分开的。
我们的途径通过致使埋入的吸光层烧蚀而以单一步骤实现了剥离。这与GaN/蓝宝石激光剥离途径——两步途径形成对比，该两步途径使用了紫外线激光器来使GaN沿着异质结面分离以形成低熔点的富Ga层，该层随后被加热并被融化，从而允许其余的GaN从该蓝宝石上被机械地去除。为了用我们的途径实现单步剥离，我们在GaAs膜上沉积InGaAsN的薄的假象层、然后沉积外延GaAs膜——该膜由于在InGaAsN层中不存在错配位错而具有异常高的结构品质。我们接着将柔性聚合物衬底粘附至该GaAs膜表面上、然后将该结构暴露于被导向穿过GaAs基底的单一激光脉冲。通过调整InGaAsN层的组分使得其带隙低于1.165eV(1064nm光子能量)，InGaAsN层强力吸收1064nm激光，GaAs基底是该激光可有效透过的。在吸收激光脉冲之后，沿着InGaAsN层发生烧蚀，从而将GaAs膜与其GaAs生长基底分离，进而产生粘附至柔性聚合物衬底上的无裂缝GaAs层。
通过使用掠入射X射线衍射(XRD)，我们示出了，生长出的外延GaAs膜在结构品质上是与其GaAs生长基底不可区分的。接着，通过使用横截面透射电子显微镜(TEM)，我们示出了，InGaAsN层和GaAs层在剥离前不含可检测的量的位错，并且没有可检测的量的位错由于激光剥离被引入GaAs膜中。最后，我们对简单廉价的化学蚀刻程序提供了初始数据，该程序被设计成用于恢复GaAs生长基底以便再使用。我们的结果强烈表明，通过优化运行参数，我们的激光剥离技术可以用来将大面积闪锌矿III-V膜(以及所完成的器件)从其III-V生长基底上快速转移至柔性衬底上，并且其生长基底可以被再使用。
B2)结果
通过使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)，190nm厚的InGaAsN层被沉积到500μm厚的<001>GaAs基底上，然后沉积2.25μm厚的GaAs层(参见方法部分)。根据这种结构的光致发光数据、以及这个样品的InGaAsN和GaAs(115)峰的X射线衍射(XRD)倒易空间图，该InGaAsN层的组成被近似为In0.09Ga0.91As0.962N0.038。
为了确定在剥离之前GaAs膜的结构品质，获得GaAs膜(113)峰的掠入射倒易空间图、并将其与从该生长基底相同的铸锭上锯下的裸露GaAs基底上获得的相同测量值进行比较。根据这些倒易空间图，提取出了图5中所示的摇摆曲线。从图5中我们看到，这两条GaAs(113)摇摆曲线几乎重合，各自具有的FWHM为0.003°(ω)，从而显示该外延GaAs膜在结构品质上是与裸露GaAs单晶基底不可区分的。
通过使用以上结合图1A-F所描述的过程、使用Q开关Nd:YAG激光器(具有8-9纳秒的脉冲持续时间FWHM)，GaAs膜的多个区段被转移至3M苏格兰魔术胶带(3MScotchMagicTape)(带有丙烯酸酯粘合剂的醋酸纤维素膜)上。图7中示出了这个光束的能量密度轮廓。值得指出的是，尽管存在高度不均匀的激光束，但仍可以转移GaAs的大面积的无裂缝层。在从650mJ/cm2至3.5J/cm2的大范围平均能量密度上实现了剥离，但是当使用大于约1.5J/cm2的平均能量密度时，GaAs基底的背表面(该光束的高能量密度区域在该背表面撞击在该基底上)被损坏。能量密度平均值是通过用热释电能量检测器来测量总的脉冲能量并将这个值除以整个光束的截面积而计算出的，该截面积是通过测量该光束的烧纸图案的直径计算出的。
在一个实验中，GaAs膜的2mmx3.4mm区段被转移至思高牌胶带(Scotchtape)上。针对这个样品，使用了平均能量密度为750mJ/cm2的6.4mm直径光束，该能量密度远低于损坏该GaAs基底背表面时所处的阈值。仔细观察GaAs膜反映出，它完全没有裂缝或针孔。该GaAs膜和该基底的最新暴露出的表面由于好像已经熔化且再固化的薄材料层而变得粗糙，从而产生典型地几百纳米高的表面特征。在图8A和8B中示出了这些特征的扫描电子显微图。在此图8A示出了被释放的膜，图8B示出了基底并且比例尺是2μm。目前，通过使用我们的不均匀的激光束我们可以转移的最大膜面积大约是2mmx3.4mm，因为这是可以被照射而该光束的任一部分都不低于以其发生剥离的能量密度阈值的最大面积。为了转移更大的面积，应采用更高能量的激光，理想地具有更高光束均质性的激光。
图6A和6B示出了生长出的结构和剥离后的GaAs膜的明场截面TEM图像。在此图6A示出了生长出的结构，图6B示出了剥离后GaAs膜，并且比例尺为500nm。更具体地，606是GaAs膜，604是InGaAsN牺牲层，602是GaAs基底，608是再固化的材料，并且610是TEM安装用粘合剂。这两个截面都是经由双光束聚焦离子束/扫描电子显微镜(FIB/SEM)中的离子铣削而准备的，如在方法部分中描述的。这两个TEM图像是以略微离开<110>型区轴线的角度、采用了200kV的束电压获得的。图6A-B中看到的广阔的强度变化是弯曲轮廓，并且图6B中的竖直条痕是从FIB样品制备过程中由再固化的熔化区域中的不规则表面特征造成的淋涂效应(curtainingartifact)。在图6B中，我们看到，熔化的区域没有深度穿透该GaAs层中，该层维持了2.25μm的标称厚度。在TEM分析过程中，在生长出的结构中在GaAs或InGaAsN层中均没有观察到位错，在剥离后GaAs膜中也没有观察到位错。以不同的放大倍数和样品倾斜度来观察每个TEM样品的多个区域，并且在每个样品中都没有检测到位错。在生长出的TEM样品中不存在位错是与生长出的GaAs(113)膜峰的窄XRD摇摆曲线一致的，并且在剥离后GaAs样品中不存在位错则显示该激光剥离过程没有将可检测量的位错引入该GaAs层中。
为了再使用GaAs基底，该GaAs晶片表面必须在激光剥离过程之后恢复到准备就绪状态。在利于此的尝试中，生长出了类似于该<001>GaAs基底/InGaAsN(190nm)/GaAs(2.25μm)结构的结构，但是在该GaAs基底与InGaAsN层之间添加了约1μm厚的晶格匹配的InGaP层。使用该InGaP层是因为磷化物材料容易被盐酸(HCl)蚀刻，盐酸是不蚀刻砷化物材料的酸，从而使InGaP层成为选择性牺牲蚀刻层。此外，InGaP具有的带隙大于1.17eV，使得它是1064nm光子可透过的。在经由激光剥离去除该GaAs层之后，GaAs基底表面是粗糙的。接着将该基底浸入12.1M的HCl中持续大致5分钟。在从HCl中取出之后，该基底表面明显地更光滑、但是可见被碎屑涂覆。接着将该基底浸入丙酮中并且用棉签擦洗，这将几乎去除了所有碎屑，从而产生镜子状的表面。这个碎屑很可能包括残留的InGaAsN材料(该材料由于其非常低的N含量而基本上是砷化物)、并且因此预计将化学地表现为砷化物并且抵抗HCl的蚀刻。该剥离后基底的粗糙形貌以及蚀刻该InGaP层的速度表明，此残留的InGaAsN层是多洞的，这允许HCl容易地触及下面的InGaP层，该层在蚀刻之后将不溶性InGaAsN材料沉积到GaAs晶片表面上。
虽然该碎屑的大部分通过将该基底在丙酮中擦洗而被清除，但是该蚀刻剂溶液中不溶性颗粒的存在可能阻碍制备用于外延生长的表面。理想地，重要的是防止形成这些颗粒。为此，可以采用多部分化学蚀刻，这是将来研究的主题。通过多部分蚀刻，残留的InGaAsN可以用专用于砷化物的蚀刻剂例如C6H8O7:H2O2:H20来进行蚀刻，其中InGaP层用作蚀刻终止物。接下来，该InGaP层可以用专用于磷化物的蚀刻剂例如HCl来进行蚀刻，其中GaAs基底用作蚀刻终止物。同样的方案也可以用于GaAs膜，这是通过在InGaAsN层与GaAs膜之间放置第二InGaP层，这将产生高品质GaAs膜表面，该表面将允许如果希望的话在剥离之后对GaAs膜进行额外的处理。由于这些步骤不是侧向蚀刻，所以它们应是快速的，这意味着这些样品将在蚀刻剂溶液中花费很少的时间，这将有助于防止该蚀刻剂溶液对其他器件层造成损坏。
在此呈现的结果提出了新的基本的材料科学问题。在我们的过程下原子比例的机理仍是未知的并且此时是相对未开发的。根据基本的观点，对于在短时间尺度上选择性地过度加热埋入的单晶层时发生的结构过程并没有得到原子水平上的理解。出现了多个问题：埋入的、具有固有应变的InGaAsN层的结构在被过度加热到高于其熔点时是如何在受限的几何形状方面演变的？此外，在没有自由表面来使液相成核的情况下，这种相变的性质是什么并且它演变有多快？回答这些问题将不仅对我们激光剥离过程的优化提供有用的解释、并且还动态地扩展了我们对材料科学的大多数基本概念中的一些的理解。
总之，我们的激光剥离途径提供了用于将高品质单晶闪锌矿III-V膜从其生长基底转移至柔性聚合物衬底而在转移过程中在这些层的结晶品质中不产生位错的新手段。我们的途径提供了克服了侧向蚀刻途径面临的主要挑战的一种用于创建柔性III-V器件的新路。由于在选择其他器件层时增多了选项，通过使用这个过程，柔性多层III-V器件(包括柔性多接点太阳能电池)将来可能会变成现实。通过使用750mJ/cm2的剥离能量密度，市售的10JNd:YAG纳秒脉冲式激光器将提供足够的能量来以单个脉冲将超过13cm2(对于实际太阳能电池而言足够大的面积)的膜进行分离。通过使多个激光器同步来创建单一大脉冲，可以分离甚至更大面积的膜。
B3)方法
通过使用MOCVD，使用0.11的In/Ga摩尔流量比、0.97的N/V比、以及0.0028的III/V比在520℃和100mbar的反应器压力下沉积190nm厚的InGaAsN层，随后使用0.074的III/V比、也在520℃和100mbar的反应器压力下沉积2.25μm厚的GaAs层。In、Ga、As和N的前体分别是三甲基铟、三甲基镓、叔丁基胂、和1,1-二甲基肼。通过将叔丁基膦用作磷前体，使用0.42的In/Ga摩尔流量比、0.058的III/V比在520℃和100mbar下沉积了在基底再使用实验中所描述的InGaP层。针对生长出的TEM样品，GaAs膜截面是从包括以下结构的样品铣削而来的：<001>GaAs基底/InGaAsN(190nm)/GaAs(2.25μm)。针对剥离后GaAs膜TEM样品，一片上述异质结构通过CrystalBondTM粘合剂沿着GaAs膜表面粘附至Si基底上、并且接着用能量密度为1195mJ/cm2的单一激光脉冲透过GaAs基底进行照射，由此将GaAs膜转移至该Si基底上。接着从Si基底离子铣削这个转移的GaAs膜的截面。

Claims (12)

1.一种用于从基底去除器件层的方法，所述方法包括：
提供具有基底组分的基底；
在所述基底上布置牺牲层；
在所述牺牲层上布置一个或多个半导体器件层以创建多层堆叠物；
将所述半导体器件层进行图案化以便部分或完全地限定释放周界；
布置被粘附至所述半导体器件层上的固体构件；
向所述多层堆叠物提供一个或多个激光辐射脉冲，其中所述激光辐射脉冲在所述牺牲层中的吸收提供了所述半导体器件层从所述基底的烧蚀释放，并且其中激光能量脉冲相对于所述基底和/或所述半导体器件层被所述牺牲层选择性地吸收；
由此所述半导体层的被释放部分与所述基底分离并且粘附至所述固体构件上。
2.如权利要求1所述的方法，其中，使用单一激光辐射脉冲来提供所述半导体器件层从所述基底的烧蚀释放。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述基底包括砷化镓，并且所述牺牲层包括具有小于1.43eV的带隙并且具有大约565pm的晶格常数的InGaAsN。
4.如权利要求1所述的方法，其中，这些激光辐射脉冲具有大约100mJ/cm2与大约6J/cm2之间的能量密度。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述激光辐射脉冲具有大约0.1纳秒与大约1微秒之间的持续时间。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲层的厚度在大约1nm与大约1μm之间。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述半导体器件层包括具有所述基底组分的一层或多层。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述器件层包括与所述牺牲层相邻布置的清洁层，并且所述方法进一步包括在所述半导体器件层从所述基底烧蚀释放之后去除所述清洁层。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述基底包括被布置在所述牺牲层下方的清洁层，并且所述方法进一步包括在这些半导体器件层从所述基底烧蚀释放之后去除所述清洁层。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲层被布置在所述基底的顶表面上，其中所述基底包括被布置在所述基底的与所述顶表面相反的底表面上的清洁层，并且所述方法进一步包括在所述半导体器件层从所述基底烧蚀释放之后去除所述清洁层。
11.如权利要求1所述的方法，其中，将所述半导体器件层进行图案化是经由激光烧蚀来执行的。
12.如权利要求1所述的方法，其中，将所述半导体器件层进行图案化是经由湿蚀刻或干蚀刻来执行的。
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