CN116391264A - 用于将结构从基底分离的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将结构从基底分离的方法和装置。此外，本发明涉及一种用于将结构从第一基底转移到第二基底上的方法和装置。

Description

用于将结构从基底分离的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将结构从基底分离的方法和装置。此外，本发明涉及一种用于将结构从第一基底转移到第二基底的方法和装置。待从基底分离的结构尤其是由薄层分割的组件或薄层本身。薄层或被分割的结构尤其在基底上产生，优选在基底上生长。因此，薄层和结构在下文中作为同义词来使用。因此，待分离的结构相应地结合被分割的结构或薄层得到公开。
背景技术
现有技术涉及借助于电磁辐射对薄层或分割的结构从基底进行烧蚀。因此通常激光尤其从对于电磁辐射透明的基底的后侧作用到边界区域上，以便实现薄层从该基底脱离。在这种情况下，不对薄层进行透射，而是从固定有薄层的基底一侧进行辐照。该工艺在现有技术中被称为激光剥离(LLO)工艺。
LLO工艺是一种非接触式工艺，其中薄层至超薄层能够从基底，尤其从生长基底分离。分离的先决条件之一是基底对于所使用的激光辐射是透明的。此外，在现有技术中通常设置的是，在基底和薄层之间提供吸收层，使得通过作用到这种所谓的脱离层上的激光作用来实现脱离。在此，激光辐射首先从基底的后侧被引导穿过基底，并且接着撞击到脱离层或薄层上。由于激光辐射与吸收层的相互作用，通过物理和/或化学反应发生烧蚀。
例如，可以设想光化学、光热或组合的分离工艺。还可以设想，薄层本身对激光辐射具有高吸收能力并且省去吸收层。在这种情况下，该工艺发生在基底与薄层的边界区域中或界面处。此外，常常使用等离子体，用以改进薄层从基底的脱离。
通过提及的做法来使基底和薄层之间的附着力显着减弱。特别地，在基底和薄层之间的气体形成也有助于减弱附着力。气体主要产生于在基底和薄层之间使用额外的吸收层的情况。
在LLO工艺中，通常利用基底的透明特性和位于基底与薄层之间的界面或者薄层本身的吸收特性。
在现有技术中的实例是氮化镓/蓝宝石系统。在蓝宝石基底上生长非常薄的氮化镓(GaN)层。用UV辐射来进行烧蚀。在该系统中，GaN非常强烈地吸收所使用的UV辐射，而蓝宝石基底在这个波长范围内非常透明。此外，发生光化学反应
2GaN→2Ga+N2
在该反应中产生氮气，该氮气通过其体积膨胀来促进烧蚀。通过化学反应在界面处产生的纯金属镓的较高的吸收率和反射率进一步支持了该工艺。
在此，激光-物质相互作用尤其通过电子发生。在罕见的情况下，共振允许了与束缚态直接相互作用。为此需要具有精确能量的激光辐射。金属中的准自由电子，即只有在很大程度上受到主导电势影响的电子，能够作为高效率的宽带吸收体来吸收激光辐射。外延生长的GaN层具有3.3eV的带隙，而蓝宝石的带隙约为9.9eV。对于蓝宝石上GaN的LLO工艺，例如能够使用UV激光，用以穿透蓝宝石基底并且与GaN或与GaN-蓝宝石界面相互作用。
这样的薄层，例如GaN层，大多在生长基底上产生，该生长基底对于要用于烧蚀的所使用的电磁辐射具有非常低的透射率。因此，生长基底吸收电磁辐射并且该电磁辐射没有到达位于薄层和生长基底之间的边界区域中或界面处，以至于薄层的分离无法容易地借助电磁辐射来实现。
解决该问题的一种可行方案是选择对于电磁辐射而言是透明的生长基底。然而，必须选择在其上使所期望的薄层以最佳的方式生长的生长基底。因此，对于将尤其是生长的薄层从生长基底分离而言，关于在其上提供薄层或结构的基底的材料方面受到限制。
用以将薄层从生长基底进行分离的一种可行方案是选择具有相应的频率或波长的电磁辐射，在该频率或波长下透射率足够高，以到达位于薄层和生长基底之间的界面。然而，激光对于薄层的烧蚀能力在很大程度上取决于频率，因此对于一方面允许相对于基底的高透射率，另一方面允许高烧蚀能力的频率的最佳选择是很困难的。此外，尤其对于激光而言，仅可用具有不能任意改变或调整的、明确定义的频率的电磁辐射。
因此，如今在小且昂贵的蓝宝石基底上制造或产生例如像GaN-LED(GaN发光二极管)那样的薄层。这允许了借助UV激光辐射从后侧穿过蓝宝石基底来进行LLO工艺。出于经济原因，在较便宜的硅上产生这样的薄层(例如GaN层)是有意义的。然而，由于硅在UV波长范围内是不透明的，因此UV激光不能用于执行GaN烧蚀。因此，借助于电磁辐射从基底分离所产生的薄层，尤其是GaN层或GaN结构是高耗费的。
此外，因为薄层的分离取决于材料对电磁辐射的透射率程度，所以对基底材料和待产生的薄层的材料的选择受到限制。尤其对于电子元件的制造而言，期望一种可选择性地执行的借助电磁辐射的分离方法。在此，在现有技术中局限于用于生长基底的确定的材料，其允许借助电磁辐射通过对生长基底本身的透射来分离结构。
发明内容
因此，本发明的任务在于表明一种方法和装置，其至少部分地消除，尤其是完全消除现有技术中列出的缺点。特别地，本发明的任务在于表明一种用于将结构从基底分离的改进的方法和装置。此外，本发明的任务在于表明一种用于将结构从基底分离的替代方法和替代装置。此外，本发明的任务在于表明一种使结构从授予基底到接收基底的转移得到改进的方法和设备。
本任务通过并列权利要求的特征来实现。本发明的有利的改型方案在从属权利要求中得到说明。在说明书、权利要求和/或附图中说明的至少两个特征的所有组合也落入到本发明的范围内。在说明的数值范围中，处在所提及的界限之内的值也应当被认为是得到公开的临界值，并且能够以任意组合来要求权利。
因此，本发明涉及一种用于将结构从基底分离的方法，其具有至少以下步骤，尤其依照以下顺序：
i)在第一基底上提供至少一个结构；
ii)用电磁辐射来辐照位于第一基底和至少一个结构之间的边界区域；
iii)将至少一个结构从第一基底分离，
其中，电磁辐射首先穿透至少一个结构，然后撞击到边界区域上。
因此，电磁辐射的射束路径首先从射源延伸穿过待分离的结构，然后才到达边界区域。边界区域或界面位于结构和第一基底之间的区域中。如果用于分离的其他的层(分离层)布置在第一基底和结构之间，则边界区域几乎由该层形成。
在这种情况下，在第一基底上，尤其在基底表面上提供薄层。在此，所述薄层能够在第一基底上产生。在可选的其他步骤中，将薄层分割成结构。于是，被分割的结构尤其是具有功能的电子元件。然而，结构也可以由薄层形成，从而也能够代替被分割的结构而将整个薄层分离。因此，薄层也表现为结构。
在用于将结构分离或脱离的方法中，电磁辐射不辐射穿过第一基底。而是，所述电磁辐射对准到至少一个结构上，其中至少一个结构对于电磁辐射是至少部分可穿透的。通过这种方式能够将至少一个结构有利地从第一基底分离，而不必引导辐射穿过第一基底到边界区域。因此，用于分离的方法是更高效的，因为没有产生由于引导电磁辐射穿过第一基底而引起的能量损失。此外，利用所述方法能够使结构从第一基底上脱离，所述第一基底由对于电磁辐射不可穿透的材料构成。此外，能够有利地保护第一基底，因为电磁辐射只在第一基底的边界区域中被吸收并且不辐射穿过第一基底。通过这种方式，能够有利地使用UV范围中的电磁辐射。此外，待分离的至少一个结构同样受到保护，因为该结构被构造成对于电磁辐射基本上是可穿透的。因此，分离尤其能够以无损伤的方式进行。此外，能够有利地从第一基底的在其上提供结构的一侧进行电磁辐射。
此外，本发明涉及一种用于将结构从基底分离的装置，其至少具有：
-第一基底，其具有能够在第一基底上提供的至少一个结构；
-辐照器件，其用于借助电磁辐射来照射位于第一基底和至少一个结构之间的边界区域，以及
-分离器件，其用于将至少一个结构分离，
其中，所述辐照器件如此构造，使得电磁辐射首先穿透至少一个结构，然后撞击到边界区域上。
所述辐照器件优选是发射确定的波长的电磁辐射的激光器。根据所使用的材料和由此引起的降低边界区域中的粘合性能的物理效果，辐照器件也可以被视为分离器件。然而，还可以设想该装置具有用于将结构从第一基底分离的附加的机械分离器件。借助用于将结构分离的装置能够特别有利地执行用于将结构分离的方法。前面提及的优点对于用于将结构分离的装置而言也适用。
此外，本发明涉及一种用于将结构、尤其是用于将电子元件从第一基底转移到第二基底的方法，其中借助用于将结构分离的方法将结构从第一基底分离。在第一基底上提供的结构能够特别高效地转移到第二基底上。此外，第一基底有利地受到保护并且基本上只在边界区域中吸收电磁辐射。
此外，本发明涉及一种用于将结构、尤其是用于将电子元件从第一基底转移到第二基底的装置，其中借助用于将结构分离的装置能够将在第一基底上提供的结构从第一基底分离。借助该装置能够有利地以高效的方式执行结构的转移。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，将至少一个结构选择性地进行分离。在用电磁辐射照射边界区域时，能够有利地将电磁辐射局部受限地引入到至少一个结构的相应的边界区域上。因此，第一基底只在结构的边界区域中吸收电磁辐射。因此，该方法保护了第一基底，因为只在边界区域的选定区域中引入电磁辐射。此外，能够将在第一基底上提供的各个的结构选择性地进行分离，使得用于分离的方法的应用领域能够更广泛。例如，损坏的结构能够有针对性地不从第一基底分离，或者只是某些具有确定特性的结构能够有针对性地从第一基底分离。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，至少一个结构的厚度处在0μm和1000μm之间，优选在0μm和500μm之间，更优选在0μm和200μm之间，最优选在0μm和150μm之间，极优选在0μm和100μm之间。因此，薄层或者结构能够特别地受保护并且高效地被电磁辐射透射。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，在从第一基底分离之前，使至少一个结构在第一基底上产生，优选地生长。换言之，第一基底优选是生长基底，在该生长基底上使薄层或者被分割的结构直接地产生，优选生长。此外，可以设想的是，在第一基底上施加生长层，在该生长层上产生薄层或者结构并且因此将其提供于用于分离的方法。在此，生长层尤其也能够同时作为脱离层起作用。如果薄层或者至少一个结构在基底上产生，则能够有利地借助用于分离的方法将其与第一基底分离，而不必以对于电磁辐射可穿透的方式来构造第一基底。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，在步骤ii)中的辐照期间，辐照器件发射电磁辐射并且对准到至少一个结构上。所述辐照器件优选是激光器。该辐照器件特别优选被脉冲激发且聚焦，使得电磁辐射能够有利地以局部的方式引入。电磁辐射经过至少一个结构并且几乎不被其吸收。在此，所述辐照器件对准至少一个结构。然而，可以设想的是，电磁辐射在其首先撞击到至少一个结构上然后撞击边界区域之前，穿透其他层或其他元件。例如，能够将涂层施加到结构的背离第一基底的一侧上，从而能够将分离的结构更好地施加或固定在另外的表面上。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，第一基底由硅构成。因此，第一基底基本上由硅组成。已被出乎意料地证明的是，借助用于分离的方法能够特别容易且高效地将结构从基于硅的基底分离。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，至少一个结构由氮化镓(GaN)制成。特别优选的是，用于将由氮化镓制成的薄层或者结构分离的方法。已被出乎意料地证明的是，用由氮化镓制成的结构能够特别高效并且容易地执行用于借助电磁辐射、尤其是在UV范围内的电磁辐射来进行分离的方法。根据电磁辐射的波长，由氮化镓制成的至少一个结构能够以特别温和的方式从第一基底分离。电磁辐射在穿透由GaN制成的结构时，在最大程度上不被吸收，使得用于分离的方法适用于由氮化镓制成的结构。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置了，电磁辐射的波长处在300nm和2000nm之间，优选在310nm和1800nm之间，更优选在320nm和1600nm之间，最优选在340nm和1400nm之间，极优选在370nm和1250nm之间。该方法能够在这些波长范围内特别高效地执行。特别优选地，使波长与结构或薄层的材料相匹配，使它们在最大程度上不吸收电磁辐射。通过使用短波电磁辐射、尤其是UV辐射，能够将电磁辐射到第一基底中的穿透限制于边界区域。因此有利地保护了优选是生长基底的第一基底。此外，通过使用脉冲时间特别是在皮秒至纳秒的范围内的短波电磁辐射、尤其是UV辐射，能够在界面中促进等离子体的产生。通过这种方式能够实现结构的特别无损伤且温和的分离。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，至少一个结构对于电磁辐射的透射率大于10％，优选大于25％，更优选大于50％，最优选大于75％，极优选大于90％。至少一个结构或者薄层被尽可能少地加热，从而减少了由于结构中的热量或辐射输入所致的故障。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，第一基底对于电磁辐射的透射率小于90％，优选小于75％，更优选小于50％，最优选小于25％，极优选小于10％。通过这种方式能够有利地以局部的方式来影响边界区域。能够有利地防止电磁辐射穿透到第一基底中，使得第一基底受到保护并且因此能够更频繁地用于提供或者产生结构。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，电磁辐射的强度在100mW和10kW之间，优选在1W和1kW之间，更优选在5W和500W之间，最优选在7W和250W之间，极优选在10W和100W之间。已被出乎意料地证明的是，这些范围的能量输入对于执行用于将结构分离的方法是最佳的。
在本发明的其他的有利的实施方式中设置，第二基底对于电磁辐射是透明的并且在步骤ii)中的辐照期间布置在辐照器件和至少一个结构之间。如果第二基底构造成在最大程度上对于电磁辐射是透明的，则能够特别高效地执行用于转移的方法。通过这种方式，例如能够将辐照器件有利地以节省空间的方式布置在第二基底的背离第一基底的一侧上。此外，在辐照过程中，不仅能够通过相同的辐照器件将结构分离，而且还能够实现将结构转移到第二基底上。
因此，本发明的一个方面是将电磁辐射、尤其是激光辐射，穿过薄层或穿过结构聚焦到边界区域或者界面上。由此能够省去常常对于待使用的电磁辐射是不透明的基底的透射。因此，能够从对置于基底的一侧实现薄层的烧蚀或者分离。此外，如果用所提出的方法进行分离，则对于生长基底的材料选择方面不受到不必要的限制。
这尤其通过选择入射方向来实现，其中电磁辐射(尤其是激光辐射)辐射穿过待脱离的薄层，以便到达位于待分离结构与基底之间的边界区域或者界面。因此，激光辐射不像在现有技术中那样穿过基底到达界面，而是穿过薄层或结构到达界面。
因此，该方法能够在不必接近基底的后侧的情况下实现将结构分离。此外，通过这种方式能够更加成本有利地制造所生长或生产的薄层或结构(例如基于GaN的功率元器件)，因为该薄层或结构也能够在不透明的基底上生产。
例如，硅基底具有较小的带隙，使得在UV波长范围内和在可见的波长范围内的电磁辐射被吸收。因此，在现有技术中，对于烧蚀而言需要具有在红外范围内的波长的激光。
在所提出的用于将结构分离的方法中，尤其对于GaN而言，薄层存在于在所用电磁辐射的波长范围内具有高吸收性的基底上。为此，薄层对所使用的用来烧蚀薄层的电磁辐射必须是至少部分透明的。具有约为3.3eV的带隙的GaN在UV波长范围内是透明的。因此，在硅上的GaN层/结构首先被电磁辐射辐照并且被其穿透。接着，位于下面的硅吸收边界区域中的电磁辐射。然后，所述吸收导致薄层或结构的烧蚀。
GaN在大约710℃和980℃之间热分解成纯的金属镓和氮气。尤其如果通过激光入射在界面中也产生等离子体，则该温度能够在局部通过激光辐射来达到。短暂的脉冲持续时间能够局部地限制热效应。此外，能够通过基底的掺杂来影响分解。
该方法有利地允许使用任意的基底、尤其是生长基底，用以产生薄层。特别地，能够实现使用硅作为生长基底，这是蓝宝石基底的更价廉的替代方案。因此，薄层能够在更便宜、更容易获得、更大或性能更卓越的不透明的基底上制造。
利用处在较高频率的电磁辐射能够有利地执行烧蚀。此外，能够实现对各个的结构或层区域的选择性分离。
此外，能够使用电磁辐射，该电磁辐射尽管穿透薄层但只是不显著地使其加热。借此，薄层或由其产生的结构受到较小的负载。
特别有利地，通过透射的顺序来最小化和减少对生长基底的损坏，因为生长基底没有被透射，而是只在边界区域中吸收辐射。
所提出的方法也能够有利地用于其他的材料或在其他的第一基底/生长基底上的其他的薄层，只要能够产生穿透薄层且被生长基底吸收的电磁辐射即可。
薄层或结构被转移到其上的生长基底和可选的第二基底(转移基底或产品基底)受到较小的损伤并且能够因此更频繁地使用。
因此，该方法描述了一种将薄层或由该薄层产生的结构从第一基底分离的新的可行方案。由于所述结构同样由薄层产生，并且通过其他的工艺步骤只是相应地分割，因此为了简单起见，在下文中优选只提及结构。结构和薄层可以同义地使用，即使结构可以构造成由不只是薄层所组成的元件。
所述薄层优选直接在第一基底上制造，尤其是生长。因此，第一基底也可以称为生长基底。
电磁辐射的脉冲时间优选处在1.0皮秒和100皮秒之间，优选在2.0皮秒和75皮秒之间，更优选在3.0皮秒和50皮秒之间，最优选在4.0皮秒和25皮秒之间，极优选地约是5皮秒。
因此，在皮秒范围内的脉冲也是优选的，因为在飞秒范围内的还更短的脉冲会产生可能对该方法不利的非线性的效应。此外，通过电磁辐射的短脉冲的作用在最大程度上避免了热扩散。
脉冲率的频率理解为每秒发射的电磁辐射的脉冲数。脉冲率的频率处在10kHz和1000kHz之间，优选在50kHz和900kHz之间，更优选在100kHz和800kHz之间，最优选在250kHz和700kHz之间，极优选地约是500kHz。
此外还证明了，电磁辐射的理想的能量表面密度约是10μJ/25μm2，相当于4*105J/m2。因此，所述能量表面密度特别优选处在102J/m2和108J/m2之间，优选在103J/m2和107J/m2之间，最优选在104J/m2和105J/m2之间，极优选地约是4*105J/m2。
薄层具有的厚度处在0μm和1000μm之间，优选在0μm和500μm之间，更优选在0μm和200μm之间，最优选在0μm和150μm之间，极优选在0μm和100μm之间。相应地，被分割的结构优选具有相同的厚度。
在一种实施方式中，应当吸收电磁辐射的吸收层存在于生长基底上。在这种情况下，稍后待分离的薄层在吸收层上制造，尤其是生长。所述吸收层优选是非常薄的并且对于稍后说明的分离工艺的电磁辐射具有最大的吸收能力。因此，边界区域几乎是通过布置在第一基底和薄层之间的吸收层构成的边界区域，该边界区域吸收电磁辐射并且预设了位于第一基底和薄层或者结构之间的分离位置。所述吸收层优选具有与第一基底相同的结晶定向。
在该实施方式的一种非常特别优选的变体方案中，吸收层的和第一基底的晶体系统和晶格系统是相同的。在一种同样优选的实施方式中，吸收层的和第一基底的晶格参数是相同的。
因此，吸收层能够用作待产生的薄层的生长层。当该(吸收)层具有用作生长层和用作吸收层的最佳特性时，这是尤其有利的。
边界区域或者界面理解为必须将待分离的薄层或者结构分离的区域。如果薄层已直接生长在第一基底上，则边界区域位于薄层和第一基底之间。如果薄层已生长在吸收层上，则边界区域位于薄层和吸收层之间。
吸收层具有的厚度处在0μm和100μm之间，优选在0μm和50μm之间，更优选在0μm和20μm之间，最优选在0μm和10μm之间，极优选在0μm和1μm之间。
在界面的两侧上的材料能够如此来匹配，使得吸收和/或释气得到改进。例如可以设想，在第一基底的基底表面、生长基底的基底表面和/或薄层本身中植入一种或多种元素，该元素在电磁辐射的情况下尤其作为气体逸出并且支持烧蚀。还可以设想，将能够特别高效地实现吸收电磁辐射的元素植入到第一基底的基底表面、生长基底的基底表面中，这引起对第一基底进行更好地加热。在这种情况下，例如能够完全放弃使用吸收层并且能够直接在第一基底、生长基底上制造薄层。
该方法优选使用具有确定的频率、强度和相干性的电磁辐射来执行。原则上，可以使用任何能够透射薄层并且导致薄层从基底上烧蚀的电磁辐射。在下文中，将使用激光辐射作为电磁辐射的示例。
在此，所使用的电磁辐射具有不会导致薄层中非期望的吸收现象的波长或频率。所述波长处在1000μm和10nm之间，优选在500μm和25nm之间，更优选在250μm和50nm之间，最优选在100μm和75nm之间，极优选在10μm和100nm之间。
对于在硅上生长的GaN的特殊情况而言，优选的波长范围如下：波长处在300nm和2000nm之间，优选在310nm和1800nm之间，更优选在320nm和1600nm之间，最优选在340nm和1400nm之间，极优选在370nm和1250nm之间。
因此，在这个波长范围内的电磁辐射很好地穿透GaN并且被硅足够好地吸收。相应地，在用于将结构转移到第二基底上的方法中，GaN转移到其上的第二基底对于该波长应是透明的。因此，第二基底能够优选地接收GaN结构/层并且在所使用的波长范围内具有足够好的透射率。优选地，第二基底由蓝宝石制成。
两个基底的厚度处在0μm和2000μm之间，优选在100μm和1500μm之间，更优选在200μm和1300μm之间，最优选在300μm和1200μm之间，极优选在500μm和1000μm之间。由于第一基底用于生长且第二基底用于烧蚀后的固定，因此优选更大的厚度，因为更大的厚度使两个基底足够稳定。
在基底和电磁辐射源之间能够进行相对运动。在一种特别优选的实施方式中，所有的光学组件都是静止的，而被固定在基底保持器上的基底移动。于是基底保持器如此设计，使得电磁辐射能够聚焦到第一基底和薄层之间的界面上。相对运动以曲折和/或线性和/或旋转的方式实现。这种沿路径扫描表面的相对运动有时也称为扫描。
在一种特殊的实施例中，能够通过机械分离工艺来实现将薄层或者由薄层产生的结构从第一基底分离。
与主要使用红外范围内的激光辐射的现有技术相比，在改进的方法中能够使用来自较高的频率范围的激光辐射。优选使用来自UV范围的激光辐射。
对于诸如微型(p)-LED转移那样的一些应用，GaN能够预先构造在载体上。出于经济的原因，每个载体的LED数量应尽可能多。然而，从技术上讲，有必要使LED单独地从载体脱离，以便能够将它们与其他组件组合。在这种情况下，结构的脱离或分离能够有利地选择性地实现。
用于转移组件的方法也可以用于非结构化层，尤其是外延(薄)层。在这种情况下，将薄的并且生长的层从第一基底分离。在此，能够选择性地将各个的区域分离或者将电磁辐射全面地引入到边界区域中。
用于转移组件的方法能够关于多个层和结构来应用。然而，基于GaN的结构(例如p-LED、功率组件或纯GaN薄层)的转移是优选的。在此，在第一基底上优选生长且分割的结构被转移到第二基底上，方法是使电磁辐射，尤其是激光，穿透结构并在结构的界面处引起烧蚀，以便将结构从第一基底分离。
用于将结构分离的方法的重要方面和优点例如是：
·第一基底或者吸收层吸收电磁辐射并且导致结构的烧蚀，尤其是无损伤的烧蚀；
·电磁辐射被脉冲激发并且聚焦，即局部地引入；
·与现有技术相比，电磁辐射不是通过第一基底(生长基底)而是通过结构作用到界面上；
·通过使用短波电磁辐射，尤其是UV辐射，阻止电磁辐射进入到第一基底(生长基底)中，这使生长基底受到保护；
·通过使用短波电磁辐射，尤其是UV辐射，尤其通过皮秒至纳秒范围内的脉冲时间，促进界面中的等离子体产生，这使烧蚀得到改进；以及
·通过改变第一基底的基底表面能够使吸收和/或释气过程(Ausgasprozess)得到改进。
在下面的表中示出了三种可行的系统，利用它们能够执行根据本发明的用于将结构分离的方法。
Figure BDA0004190835710000121
这些系统适用于根据本发明的方法。然而，其他的系统和/或这些其他的系统的组合也可以设想用于执行根据本发明的方法。每个系统包括用于第一基底(用作生长基底)的材料、用于结构或者薄层的材料以及结构或者薄层应转移到其上的优选的第二基底的材料。此外，说明了可行的波长范围以及其光子波长在该波长范围内的激光器。本领域的技术人员通常知晓用于所说明的波长范围的多种激光器。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节由下面的对优选实施例的描述以及借助附图来得出。其中：
图1a示出根据本发明的示例性的方法的第一工艺步骤；
图1b示出根据本发明的示例性的方法的第二工艺步骤；
图1c示出根据本发明的示例性的方法的第三工艺步骤；
图1d示出根据本发明的示例性的方法的第四工艺步骤；
图1e示出根据本发明的示例性的方法的第五工艺步骤；
图1f示出根据本发明的示例性的方法的第六工艺步骤；
图2示出在硅中的穿透深度d关于所使用的电磁辐射的波长λ的函数关系的图表；
图3示出透射率(左纵坐标，实线)和吸收率(右纵坐标，虚线)关于硅(上部)的波长以及关于GaN(下部)的波长的函数关系的两个图表。
在附图中，相同的组件或具有相同功能的组件用相同的附图标记标明。
具体实施方式
在下面的图中示出根据本发明的示例性的方法的实施方式。在此，薄层2直接在第一基底1(生长基底)上产生。薄层2要么是待分离的结构2，要么在可选的步骤中被分成多个结构3，所述多个结构尤其能够单个地且选择性地脱离。在这里省去了吸收层的图示，所述吸收层尤其也能够同时用作生长层并且位于第一基底上。在吸收层的情况下，电磁辐射5的吸收则主要不是发生在第一基底1上，而是主要发生在吸收层上。界面6则是薄层2和吸收层之间的界面。在此，基底1和/或吸收层以对于辐照器件主要地、优选完全地不可穿透的方式构造。
图1a示出了第一工艺步骤，其中在第一基底1上产生薄层2。所述薄层2能够通过任意的方法产生，例如通过PVD或CVD方法。薄层2优选是外延层。因此，基底1适合于让所期望的薄层2生长到表面上。特别地，基底1的结晶定向、晶格参数和材料应当如此选择，使得薄层2能够以最佳的方式，尤其是以外延的、单晶的并且优选地尽可能无损伤的方式生长。用于提供所期望的薄层2的合适的基底1的选择可能性被这些条件限制。然而有利的是，基底1不必以对于辐照器件可穿透的方式来构造。
图1b示出了可选的第二工艺步骤，其中薄层2被分割。为了分割薄层2，通常需要多个工艺步骤。也可以设想不进行该工艺步骤，那么整个薄层2被转移并且形成待转移的结构2。通过对薄层2的分割来产生多个被分割的结构3，所述被分割的结构称为组件，因为它们通常具有功能性。例如可以设想的是，由结构3来产生LED。本领域的技术人员已知能够产生哪些组件。
图1c示出了可选的第三工艺步骤，其中结构3被涂覆，尤其被氧化。涂层4也可以在根据图2的分割的第二步骤之前已经实现。涂层4可以具有任意的目的，但优选用于在将结构3转移到第二基底1′时改进黏结。特别地，氧化层能够改进所述结构3和第二基底1′之间的黏结。
图1d示出了第四工艺步骤，其中在第一基底1的结构3和第二基底1′之间进行接触，即所谓的黏结。两个基底1和1′优选地事先彼此对齐。还可以设想的是，结构3相对于第二基底1′上的对准标记进行对准。还可以设想，在接触之后执行热处理，用以改进结构3和第二基底1′之间的黏结。在此，第二基底1′对于在下一工艺步骤中使用的电磁辐射5是透明的。
图1e示出了第五工艺步骤，在该工艺步骤中辐照器件使确定的电磁辐射5穿过结构3辐射到位于结构3和第一基底1′之间的界面上。借助于电磁辐射5、尤其是激光来辐照位于第一基底1和结构3之间的界面6。在此，根据本发明，电磁辐射5透射结构3。所使用的第二基底1′能够总是如此选择，使其对于相应地使用的电磁辐射是透明的。在此，电磁辐射不穿过作为生长基底必须满足非常特殊的要求的第一基底1辐射到界面6上，而是穿透在其物理特性方面能够相对自由地选择的第二基底1′以及可能的涂层4和结构3。
通常情况下，现有的涂层4非常薄，因此它在极罕见的情况下引起对电磁辐射的高吸收。此外，在大多数情况下，涂层4本来就是氧化物，其在较宽的波长范围内是可穿透的。在图中示出了两个结构3的施加，用以阐明该工艺的选择性可行方案。结构3能够根据需要单独地脱离和转移。所使用的电磁辐射5优选地是脉冲激发的。脉冲激发的能量导致结构3沿着界面6从第一基底1烧蚀。
烧蚀能够通过不同的化学和/或物理作用来实现。例如能够设想的是，结构3的材料和第一基底1的材料的热膨胀度是不同的。这导致热膨胀差异并且因此导致热应力。热应力最终导致烧蚀。还可以设想在界面6中产生气体。尤其如果结构3由具有氮、碳或氢的材料制成，则在附近存在氧化物和水时，氮气、二氧化碳、一氧化碳、氢气的形成会导致沿着界面6的烧蚀(Ablation)，因为所形成的气体和/或液体由于它们的体积膨胀而引起压力增加，这会导致结构3从第一基底1烧蚀。还可以设想在界面6中产生等离子体，这甚至还改善了烧蚀操作。
图1f示出了第六工艺步骤，其中两个结构3位于第二基底1′上，而所有其余的结构3保留在第一基底1上。当然，也可以设想基底1′已经具有其他结构(未被示出)并且转移的结构3不是直接转移到第二基底1′的基底表面lo′，而是转移到已经位于第二基底1′上的结构(未被示出)。在这种情况下，容易在第二基底1′上产生结构3的、尤其是多个的堆叠。到达界面6且延伸穿过结构堆叠的所使用的电磁辐射5可能由于重叠布置的多个结构3而减弱。相应地，必须设计辐照器件。
图2示出了示意性的描绘图表，从中可以读取硅中的穿透深度d关于所使用的电磁辐射的波长λ的函数。硅中的穿透深度能够用于优化吸收范围。在图表中能够看到，当使用的波长小于约900nm时，穿透深度被限制在几微米。例如，基于钛离子的激光器发射该波长的光子。在介于800nm和1100nm之间的波长范围内，穿透深度总是最大100μm。例如，具有λ～1064nm和λ～1043nm的钕或镱激光器可被用于该波长范围。
图3示出了两个图表，其一用于硅(上部)且其一用于GaN(下部)。在每个图表中示出透射率(左纵坐标，实线)和吸收率(右纵坐标，虚线)关于波长的函数。因此，硅对具有大于约1200nm的波长的电磁辐射是透明的，即几乎不吸收光子。GaN对具有大于约380nm的波长的电磁辐射是透明的。在此，电磁辐射应当穿透薄层(在当前情况下为GaN)，但在边界区域6(在当前情况下为硅)中被吸收。相应地，在大约380nm和900nm之间的波长范围内的透射窗7提供用于该示例性的组合。如果接受电磁辐射穿透到硅中，则能够使用高达大约1100nm的扩展透射窗7′。因此，本图表仅涉及示例性的系统GaN/Si。针对其他系统要分析相应的图表，以便获得最优的透射窗。
附图标记列表：
1 第一基底(授予基底、生长基底)
1′ 第二基底(接收基底、转移基底)
1o′ 基底表面
2 薄层
3 结构
4 涂层
5 电磁辐射
6 边界区域、界面
7、7′ 透射窗。

Claims (15)

1.用于将结构(3)从基底分离的方法，其至少包括下面的步骤，尤其依照下面的顺序：
i)在第一基底(1)上提供至少一个结构(3)；
ii)用电磁辐射(5)来辐照位于所述第一基底(1)和至少一个结构(3)之间的边界区域(6)；
iii)将至少一个结构(3)从第一基底(1)分离，
其特征在于，所述电磁辐射(5)首先穿透所述至少一个结构(3)，并且然后撞击到边界区域(6)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以选择性的方式实现所述至少一个结构(3)的分离。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述至少一个结构(3)具有的厚度处在0μm和1000μm之间，优选在0μm和500μm之间，更优选在0μm和200μm之间，最优选在0μm和150μm之间，极优选在0μm和100μm之间。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在分离之前，所述至少一个结构(3)在第一基底(1)上产生，优选地生长。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在步骤ii)中的辐照期间，辐照器件发射电磁辐射(5)并且对准到所述至少一个结构(3)上。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述第一基底(1)由硅制成。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述至少一个结构(3)由氮化镓(GaN)制成。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述电磁辐射(5)的波长处在300nm和2000nm之间，优选在310nm和1800nm之间，更优选在320nm和1600nm之间，最优选在340nm和1400nm之间，极优选在370nm和1250nm之间。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述至少一个结构(3)对电磁辐射(5)的透射率大于10％，优选大于25％，更优选大于50％，最优选大于75％，极优选大于90％。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述第一基底对电磁辐射的透射率小于90％，优选小于75％，更优选小于50％，最优选小于25％，极优选小于10％。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述电磁辐射的强度在100mW和10kW之间，优选在1W和1kW之间，更优选在5W和500W之间，最优选在7W和250W之间，极优选在10W和100W之间。
12.用于将结构(3)从基底(1)分离的装置，其至少具有：
-第一基底(1)，其具有能够在第一基底(1)上提供的至少一个结构(1)；
-辐照器件，其用于借助电磁辐射(5)来辐照位于所述第一基底(1)和所述至少一个结构(3)之间的边界区域(6)；以及
-分离器件，其用于将至少一个结构(1)分离，
其特征在于，所述辐照器件如此构造，使得电磁辐射(5)首先穿透所述至少一个结构(3)，并且然后撞击到边界区域(6)上。
13.用于转移结构(3)的方法，该方法尤其用于将电子元件从第一基底(1)转移到第二基底(1′)上，其特征在于，用根据权利要求1至11中至少一项所述的方法将结构(3)从第一基底(1)分离。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二基底(1′)对所述电磁辐射(5)是透明的并且在步骤ii)中的辐照期间布置在所述辐照器件和所述至少一个结构(3)之间。
15.用于转移结构(3)的装置，该装置尤其用于将电子元件从第一基底(1)转移到第二基底(1′)上，其特征在于，在第一基底(1)上提供的结构(3)能够借助根据权利要求12所述的装置从第一基底(1)分离。
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