DE102009036412A1 - Entspannung einer Schicht aus gespanntem Material unter Anwendung eines Versteifungsmittels - Google Patents

Entspannung einer Schicht aus gespanntem Material unter Anwendung eines Versteifungsmittels Download PDF

Info

Publication number
DE102009036412A1
DE102009036412A1 DE102009036412A DE102009036412A DE102009036412A1 DE 102009036412 A1 DE102009036412 A1 DE 102009036412A1 DE 102009036412 A DE102009036412 A DE 102009036412A DE 102009036412 A DE102009036412 A DE 102009036412A DE 102009036412 A1 DE102009036412 A1 DE 102009036412A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
stiffening
reflow
heat treatment
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009036412A
Other languages
English (en)
Inventor
Oleg Kononchuk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soitec SA
Original Assignee
Soitec SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soitec SA filed Critical Soitec SA
Publication of DE102009036412A1 publication Critical patent/DE102009036412A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • H01L21/187Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02422Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02488Insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/0254Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656Special treatments
    • H01L21/02664Aftertreatments
    • H01L21/02667Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, für Elektronik, Optoelektronik oder Photovoltaik, das das Bereitstellen einer Struktur, die eine Schicht aus gespanntem Material enthält, die sich zwischen einer Reflow-Schicht und einer Versteifungsschicht befindet, und die Anwendung einer Wärmebehandlung umfasst, mit der die Reflow-Schicht auf eine Temperatur gebracht wird, die der Glasübergangstemperatur der Reflow-Schicht entspricht oder höher ist als diese, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die zunehmende Verringerung der Dicke der Versteifungsschicht während der Anwendung der Wärmebehandlung umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, das die Bereitstellung einer Schicht aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, umfasst, die mit dem obenstehenden Verfahren erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch die Ausbildung wenigstens einer aktiven Schicht auf der wenigstens teilweise entspannten Materialschicht, insbesondere aktiver Schichten von Laser-Komponenten, Photovoltaik-Komponenten oder Elektrolumineszenzdioden, umfasst.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, für Elektronik, Optoelektronik oder Photovoltaik, das die Bereitstellung einer Struktur, die eine Schicht aus gespanntem Material umfasst, die sich zwischen einer Reflow-Schicht und einer Versteifungsschicht befindet, und die Anwendung einer Wärmebehandlung einschließt, mit der die Reflow-Schicht auf eine Temperatur gebracht wird, die der Glasübergangstemperatur der Reflow-Schicht entspricht oder höher als diese.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren die Herstellung von Halbleitervorrichtungen aus der Schicht aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist.
  • Stand der Technik
  • Wenn Substrate in massiver Form nicht verfügbar sind oder sehr teuer sind, können sie durch epitaxiales Aufwachsen auf Impfsubstraten gewonnen werden. Die Eigenschaften dieser Impfsubstrate entsprechen jedoch nicht immer den Materialien, von denen das Wachstum ausgeführt werden soll. Impfsubstrate können vielmehr einen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen Gitterparameter aufweisen, die sich von denen der Materialien unterscheiden, von denen das Wachstum ausgeführt werden soll, was eine bestimmte Anzahl von Defekten in der ausgebildeten Schicht verursacht, so beispielsweise Risse, die während des Aufwachsens oder des Abkühlens der Struktur entstehen können, oder das Vorhandensein von Gitterdefekten, durch die die Effektivität der später ausgebildeten Vorrichtungen verringert wird, oder auch die Druckspannung oder Zugspannung der Schicht.
  • Es sind Methoden zum Entspannen derartiger Schichten aus gespanntem Material bekannt, insbesondere das Einfügen einer Reflow-Schicht zwischen die gespannte Schicht und ein Trägersubstrat. Dies Methoden zeitigen jedoch keine vollständig zufriedenstellenden Ergebnisse, d. h., die gespannte Schicht wird nicht immer oder vollständig elastisch entspannt. Die Struktur, die aus einem Schichtstapel besteht, kann auch beeinträchtigt werden, und die zu entspannende Schicht kann vom Rest der Struktur gelöst werden. Des Weiteren kann, wenn das Material unter Druck gespannt wird, diese elastische Entspannung zu Wölbung des Materials führen, wobei die Rauhigkeit und die Amplitude zwischen den Spitzen und Tälern der gewölbten Schicht nicht mit den gewünschten Einsatzzwecken in Übereinstimmung gebracht werden können. Wenn das Material unter Zug gespannt wird, führt die Entspannung häufig zu Rissen und zu einer Zunahme der Oberflächenrauhigkeit.
  • Der Artikel "Buckling suppression of SiGe islands an compliant substrates" von H. Yin et al. (im Journal of Applied Physics, Vol. 94, Nummer 10, veröffentlicht am 15. November 2003) beschreibt die elastische Entspannung, Entspannung in Querrichtung und Wölbungs-Entspannung von unter Druck gespannten Materialien als Umsetzung zweier widerstreitender Erscheinungen. Gemäß diesem Dokument besteht eine erste Erscheinung aus der Entspannung in Querrichtung des gespannten Materials, wobei diese Entspannung dann von den Rändern des Films oder Inseln, die in dem Film ausgebildet sind, zur Mitte des Films bzw. der Insel verläuft. Es wird erläutert, dass die Entspannung in Querrichtung umso schneller abläuft (wobei sie durch die Dicke der gespannten Materialschicht verstärkt wird), je kleiner die Insel ist. Diese Entspannung in Querrichtung ermöglicht es, einen Film aus im Wesentlichen flachen entspannten Material mit geringer Oberflächenrauhigkeit zu gewinnen. Beispielsweise entsteht bei der Entspannung in Querrichtung von 60 × 60 μm großen SiGe-Inseln aus Epitaxie auf einem Ausgangs-Siliziumsubstrat mit einem Germaniumgehalt von 30% ein flacher Film, dessen Rauhigkeit rms weniger als 2 nm beträgt.
  • Die zweite Erscheinung ist, wie in dem erwähnten Artikel erläutert, Entspannung durch Wölbung, bei der die Geschwindigkeit nicht von der Oberfläche des Films oder der Insel, der/die entspannt werden soll/sollen, abhängt, sondern von der Belastung in dem Material. Durch Wölbung entsteht ein Film, der wenigstens teilweise entspannt, jedoch sehr rau ist, und es kommt sogar zu Bruchbildung des Films, wenn die Rauhigkeit einen kritischen Wert übersteigt. Diese Erscheinung wird durch relativ dünne Filme weiter gefördert, die einfache Krümmung ermöglichen.
  • Um ein entspanntes Material mit der besten Morphologie zu gewinnen, schlägt H. Yin vor, das Wölbungsphänomen zu verlangsamen und das Phänomen Entspannung in Querrichtung zu fördern. Dazu wird vorgeschlagen, eine Schicht aus nicht gespanntem Material auf dem zu entspannenden Film aus Material abzuscheiden. Durch diese Schicht kann die Gesamtdicke des Materials auf der Reflow-Schicht erhöht werden, indem eine Doppelschicht (gespannte Materialschicht und Abdeckschicht) ausgebildet wird, so dass die Geschwindigkeit der Entspannung in Querrichtung erhöht werden kann. Die Abscheidung dieser Ab deckschicht ermöglicht auch eine zweischichtige Struktur, die mechanisch steifer ist und die eine geringere Neigung zur Krümmung aufweist. Des Weiteren ist, da die mittlere Spannung in der Doppelschicht aufgrund des freien Abscheidens der Abdeckschicht geringer ist, die Wölbungskraft geringer. Jedoch bleibt es bei Wärmebehandlung bei nur teilweiser Entspannung in dem anfangs gespannten Material. Das heißt, die Entspannung wird unterbrochen, wenn die Spannungen in der Doppelschicht im Gleichgewicht sind. Daher wird ein Mehrfachzyklusverfahren vorgeschlagen, um Entspannung in Querrichtung auf Kosten von Wölbungsentspannung zu fördern. Dies bedeutet, dass Wärmebehandlung der Doppelschicht ausgeführt wird, bis die durch das neue Spannungsgleichgewicht ermöglichte Entspannung erreicht ist, dann wird die Abdeckschicht auf eine vorgegebene Dicke verringert, die ein neues Spannungsgleichgewicht und die Herstellung einer neuen Teilentspannung am Ende der zweiten Entspannungs-Wärmebehandlung ermöglicht, während gleichzeitig das Phänomen der Wölbungsentspannung reduziert wird. Diese Schritte der Verdünnungs-/Wärmebehandlung werden wiederholt, bis die Abdeckschicht vollständig entfernt ist. Die Dicke der zu entfernenden Abdeckschicht kann bei jedem Zyklus identisch sein oder kann variabel sein und kann so definiert sein, dass sie die Hälfte der Dicke der Abdeckschicht aus dem vorhergehenden Zyklus ist. Optimierung der Zyklen, die diese zwei Varianten kombinieren, ist ebenfalls vorgesehen, aber die Umsetzung des Entspannungsverfahrens dauert relativ lang.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die erwähnten Nachteile zu beheben und ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, für Elektronik, Optoelektronik oder Photovoltaik vorzuschlagen, das schnell, effektiv und praktisch umzusetzen ist.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Tatsache erfüllt, dass das Verfahren eine zunehmende Verringerung der Dicke der Versteifungsschicht während der Anwendung der Wärmebehandlung umfasst.
  • Auf besonders vorteilhafte Weise umfasst das Herstellungsverfahren zusätzlich einen Schritt des Ausbildens von Inseln, insbesondere durch Ätzen oder elektromagnetische Bestrahlung der gespannten Materialschicht vor dem Anwenden der Wärmebehandlung.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird die gespannte Materialschicht über die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte ausgebildet:
    • a) Abscheiden der monokristallinen oder polykristallinen gespannten Materialschicht auf einem Keimbildungssubstrat
    • b) Zusammensetzen der gespannten Materialschicht und eines Trägersubstrats über eine Reflow-Schicht
    • c) wenigstens teilweise Entfernung des Keimbildungssubstrats.
  • Gemäß einer anderen speziellen Ausführungsform der Erfindung wird das Keimbildungssubstrat teilweise entfernt, und die Versteifungsschicht wird wenigstens teilweise durch den Rest des Keimbildungssubstrats gebildet.
  • Gemäß einem speziellen Aspekt der Erfindung besteht die Reflow-Schicht aus wenigstens einem Material mit niedriger Viskosität, d. h., das Material ist ein Borphosphorsilikat-Glas, das zwischen 3 und 7% und vorzugsweise zwischen 3 und 5% Bor umfasst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Versteifungsschicht aus GaN, die gespannte Materialschicht besteht aus InGaN, und das Ätzen der Versteifungsschicht wird in einer Atmosphäre durchgeführt, die HCl umfasst.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, das die Bereitstellung einer Schicht aus einem Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, gemäß der Erfindung und die Ausbildung wenigstens einer aktiven Schicht auf der wenigstens teilweise entspannten Materialschicht umfasst. Diese aktiven Schichten sind die aktiven Schichten von Laser-Komponenten, Photovoltaik-Komponenten oder Elektrolumineszenzdioden.
  • Gemäß einem speziellen Verfahren der Erfindung besteht die wenigstens teilweise entspannte Materialschicht aus einem III/N-Material, die aktive Schicht bzw. Schichten besteht/bestehen aus einem III/N-Material, und die Ausbildung der aktiven Schicht oder Schichten wird durch Epitaxie an der Außenfläche des III-Elementes des Materials aus der wenigstens teilweise entspannten Materialschicht ausgeführt.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Andere Eigenschaften, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
  • 1 und 2 eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung darstellen.
  • 3 und 4 eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung darstellen.
  • 5 bis 8 die verschiedenen Schritte der Herstellung eines Substrats zum Entspannen einer gespannten Schicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.
  • 9 bis 11 eine Abwandlung zum Herstellen eines Substrats zum Entspannen einer gespannten Schicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.
  • 12 bis 14 die Herstellung aktiver Schichten auf einer Schicht aus Material darstellen, das wenigstens teilweise entspannt ist, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt wurde,.
  • 15 bis 17 ein Beispiel der Umsetzung des Verfahrens zum Herstellen eines Substrats zum Entspannen einer gespannten Schicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen.
  • 18 bis 20 ein Beispiel der Umsetzung des Verfahrens zum Entspannen der Inseln der gespannten Materialschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und der Übertragung von Inseln zum Freilegen der gewünschten Polarität des Materials darstellen.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 1 stellt eine Struktur dar, die eine Schicht aus gespanntem Material 3 umfasst, die sich zwischen einer Reflow-Schicht 2 und einer Versteifungsschicht 4 befindet. Vorzugsweise umfasst Struktur 10 auch ein Trägersubstrat 1, auf dem die Reflow-Schicht 2 liegt. Dadurch wird die Steifigkeit der Struktur 10 während der Anwendung der Wärmebehandlung verstärkt.
  • Die Wärmebehandlung wird angewendet, um die Reflow-Schicht 2 auf eine Temperatur zu bringen, die seiner Glasübergangstemperatur entspricht oder darüber liegt, wobei dabei die Dicke der Versteifungsschicht 4 zunehmend verringert wird, wie dies in 2 dargestellt ist.
  • Es wurde angemerkt, dass ein Material als durch Zug oder Druck an der Grenzflächenebene mit dem Material, auf dem es liegt, gespannt bezeichnet wird, wenn sein Gitterparameter größer oder kleiner ist als sein Soll-Gitterparameter, d. h. sein Gitterparameter im natürlichen Zustand. Es wird auch darauf hingewiesen, dass der Begriff ”Schicht” im weitesten Sinne zu verstehen ist, d. h., dass die Schicht durchgehend oder nicht durchgehend sein kann.
  • Unter Reflow-Schicht ist eine Schicht aus einem amorphen Material zu verstehen, das fließt und viskos wird, wenn es auf eine Temperatur jenseits seiner Glasübergangstemperatur gebracht wird. Vorzugsweise wird eine Reflow-Schicht mit niedriger Viskosität für die Erfindung eingesetzt, d. h. eine Schicht, deren Glasübergangstemperatur relativ niedrig ist. Die Glasübergangstemperatur eines Oxids mit hoher Viskosität liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1000°C oder auch unterhalb von 1200°C, und die Glasübergangstemperatur eines Oxids mit niedriger Viskosität liegt zwischen 600°C und 1000°C.
  • Das amorphe Material der Reflow-Schicht gemäß der Erfindung kann ein Glas, wie beispielsweise ein Glas auf Siliziumbasis, oder ein Oxid, wie beispielsweise SiO2, sein, das mit Bor oder mit Bor und Phosphor dotiert ist, um ein Borsilikatglas oder Borphosphorsilikat-Glas auszubilden. Da der Anteil an Bor die Glasübergangstemperatur des Oxids bestimmt, ist es damit möglich, die Oxidzusammensetzung so festzulegen, dass sie bei der gewünschten Temperatur viskos wird. Beispielsweise beträgt die Glasübergangstemperatur einer Schicht aus Borphosphorsilikat-Glas, das 4,5% Bor enthält, ungefähr 650°C. Das Material der Reflow-Schicht 2 kann so ausgewählt werden, dass die Wärmebehandlung zwischen 750°C und 1050°C ausgeführt werden kann, und vorzugsweise zwischen 850°C und 950°C.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung besteht die Reflow-Schicht 2 aus Borphosphorsilikat-Glas, und der Borgehalt des Oxids liegt vorzugsweise zwischen 7% und 3%. Wenn bei einer Temperatur über 850°C gearbeitet werden soll, beträgt der Borgehalt vorzugsweise 4% oder weniger.
  • So kann, wenn die Reflow-Schicht 2 der Struktur 10 über die Glasübergangstemperatur hinaus erhitzt wird, bei der das Material der Schicht in den viskosen Zustand übergehen kann, die gespannte Materialschicht 3 wenigstens teilweise entspannt werden, so dass eine Schicht 5 aus Material entsteht, das wenigstens teilweise entspannt ist. Diese Entspannung wird durch elastische Verformung erreicht, die aufgrund des Vorhandenseins der Versteifungsschicht 4 an der Oberfläche hauptsächlich in Querrichtung stattfindet. Die Versteifungsschicht 4 trägt dazu bei, die Geschwindigkeit der Verformung durch Wölben, durch Ausbilden von Rissen oder durch Vergrößern von Oberflächenrauhigkeit zugunsten von Verformung in Querrichtung zu begrenzen. Das Versteifungsmittel 4, das im Kontakt mit der gespannten Materialschicht 3 ist, wirkt jedoch der Entspannung des gespannten Materials entgegen. Solange die durch das Versteifungsmittel ausgeübte Gegenwirkung, die teilweise von der Dicke des letzteren abhängt, im Vergleich mit der Kraft, die Entspannung fördert, nicht unerheblich ist, findet die Entspannung des gespannten Materials nur teilweise statt. Daher wird die Dicke des Versteifungsmittels 4 zunehmend verringert, während gleichzeitig die Reflow-Schicht 2 auf einer Temperatur über der Glasübergangstemperatur gehalten wird und so die wirkenden Kräfte kontinuierlich wieder ins Gleichgewicht gebracht werden und eine vollständige oder wenigstens teilweise Entspannung in Querrichtung des gespannten Materials erreicht werden kann.
  • Vorzugsweise wird die Reflow-Schicht 2 über ihre Glasübergangstemperatur hinaus erwärmt, indem die gesamte Struktur 10 in einer Erwärmungsvorrichtung so erwärmt wird, dass alle Schichten, die die Struktur 10 bilden, ebenfalls ewärmt werden. Es kann jedoch auch geplant werden, eine lokale Wärmebehandlung an der Reflow-Schicht 2 durchzuführen.
  • Die Versteifungsschicht 4 kann auch aus einem Material bestehen, das so abgeschieden wird, dass es nicht gespannt ist, oder vorzugsweise mit einer Druck- oder Zugspannung, wenn die Schicht aus Material 3 Druck- oder Zugspannung aufweist. Die eingesetzten Abscheidungsverfahren können aus chemischer Abscheidung aus der flüssigen Phase, chemischer Abscheidung aus der Gasphase oder Molekularstrahl-Abscheidung ausgewählt werden.
  • Das Material der Versteifungsschicht 4 kann monokristallin, polykristallin oder amorph sein. Es sollte thermomechanischn Eigenschaften aufweisen, die so angepasst sind, dass ausreichende Steifigkeit bei den betreffenden Temperaturen gewährleistet ist und die gewünschte Versteifungswirkung erzielt wird. Das Material kann Germanium oder Silizium sein oder aus einem III/N-Material bestehen. Wenn Silizium ausgewählt wird, ist das Silizium vorzugsweise polykristallin, da es weniger kostenaufwändig auszubilden ist. Seine Dicke kann zwischen 50 nm und 1 μm betragen.
  • Das Verfahren zum zunehmenden Reduzieren der Dicke der Versteifungsschicht 4 kann Trockenätzen oder plasmagestütztes Trockenätzen sein, oder Trockenätzen durch chemische Reaktion in der Gasphase. Die verwendete Ätzmethode muss kompatibel mit der Temperatur der Wärmebehandlung sein, die auf die Struktur angewendet wird.
  • Die Dicke der Versteifungsschicht 4 kann reduziert werden, bis die Schicht vollständig entfernt ist. Obwohl die Dauer der Wärmebehandlung vom Ende des Ätzens abhängt, ist es möglich, dass das gespannte Material von Schicht 3 nicht vollständig oder ausreichend entspannt ist. In diesem Fall kann die Wärmebehandlung über mehrere Stunden fortgesetzt werden, beispielsweise um die Entspannung des gespannten Materials abzuschließen und eine Schicht 5 aus Material zu erhalten, das vollständig oder wenigstens teilweise, hauptsächlich in Querrichtung, entspannt ist.
  • Entsprechend den thermomechanischen Eigenschaften des gespannten Materials aus Schicht 3 und insbesondere seines Elastizitätsmoduls und des Volumens des zu entspannenden Materials kann der Fachmann leicht die erforderlichen Anpassungen vornehmen, um die Verringerung der Versteifungsschicht so zu optimieren, dass die Schicht aus Material 3 wenigstens teilweise, vorzugsweise in Querrichtung, entspannt wird, während gleichzeitig die Ausbildung von Wölbung, Rissen und Oberflächenrauhigkeit vermieden wird.
  • Die Schicht 3 aus gespanntem Material besteht vorzugsweise aus einem polykristallinen oder monokristallinen Material. Gemäß einer Ausführungsform entsprechend der Erfindung ist das gespannte Material ein III/N-Material, das Materialien aus Elementen der Gruppe III sowie binäre, ternäre oder quaternäre Legierungen auf Stickstoffbasis umfasst. Vorzugsweise ist das III/N-Material monokristallines InGaN mit einem Indiumgehalt zwischen 3 und 35%. Noch besser hat das InGaN einen Indiumgehalt zwischen 5 und 10%.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Schicht 3 aus gespanntem Material in Inseln aus Materialien 3a, 3b geschnitten sein, wie dies in 3 dargestellt ist. Diese Inseln ermöglichen es, die Entspannung durch Wölben oder Ausbilden von Rissen einzuschränken, während Entspannung in Querrichtung gefördert wird. Es wird so möglich, die Geschwindigkeit der Dickenverringerung der Versteifungsschicht 4 zu beschleunigen, wäh rend gleichzeitig die hauptsächlich in Querrichtung stattfindende Entspannung beibehalten wird, durch die ein Material entsteht, das wenigstens teilweise in Querrichtung entspannt ist, wie es in 4 mit 5a und 5b dargestellt ist. Diese Inseln können jede beliebige Form und Größe haben. Quadratisch geformte Inseln werden aus praktischen Gründen bezüglich ihrer Herstellung bevorzugt. Ihre Größen können entsprechend der Anfangsspannung des Materials von 100 μm × 100 μm bis 3 mm × 3 mm variieren. Sie können durch elektromagnetische Strahlung mit einer Strahlungsquelle ausgebildet werden, deren Wellenlänge den absorbierenden Eigenschaften des Materials entspricht. Beispielsweise kann ein Laser die Ausbildung von Inseln in einem III/N-nitrierten Material ermöglichen, und zwar ermöglicht insbesondere ein Laser mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm das Ätzen von Gräben zum Ausbilden von GaN-Inseln. Die Inseln können auch durch Maskieren und Ätzen ausgebildet werden, wie dies dem Fachmann bekannt ist.
  • Gemäß einer Abwandlung der Erfindung werden Muster 2a, 2b, die auf die Inseln des gespannten Materials 3a, 3b ausgerichtet sind, in wenigstens einem Teil der Dicke der Reflow-Schicht 2 ausgebildet, um den Wölbungsvorgang oder die Ausbildung von Rissen weiter zu verringern, wenn sich das gespannte Material entspannt. Je nach den Umständen werden die Muster der gesamten Dicke der Reflow-Schicht 2 ausgebildet, bis separate Inseln entstanden sind, wie dies in 3 dargestellt ist. Vorzugsweise haben diese Inseln 2a, 2b die gleiche Größe wie Inseln 3a, 3b des gespannten Materials.
  • Gemäß der Ausführungsform zum Ausbilden dieser Inseln 3a, 3b wird die Versteifungsschicht 4 ebenfalls in Form von Inseln 4a, 4b geschnitten, die auf die Inseln aus gespanntem Material 3a, 3b ausgerichtet sind, wie dies in 3 dargestellt ist, um die Entspannung in den Inseln 5a, 5b zu optimieren, wie dies in 4 dargestellt ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der Struktur 10. Die gespannte Materialschicht 3 wird, wie in 5 dargestellt, zuerst beispielsweise mittels Epitaxie auf einem Keimbildungssubstrat 11 abgeschieden, bei dem sich der Gitterparameter des Materials von dem des Material von Schicht 3 unterscheidet. Die Epitaxie kann entsprechend einem bekannten Verfahren, wie beispielsweise MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) oder MBE (Molecular Beam Epitaxy) ausgeführt werden, und so entsteht eine Schicht 3, die durchgehend aus einem monokristallinen oder polykristallinen gespannten Material besteht. Eine Schicht 3 aus polykristallinen Material kann auch durch einfaches Abscheiden erzeugt werden. Die Dicke dieser gespannten Materialschicht 3 ist vorzugsweise begrenzt, um zu verhindern, dass die akkumulierte Belastung zu plastischer Verformung führt und dadurch die kristallografische Qualität des Materials von Schicht 3 verändert wird. Sie kann entsprechend der Art der eingesetzten Materialien zwischen 50 nm und 2 μm variieren, ohne dass während des Aufwachsens Defekte in Form von Versetzung oder Rissen entstehen.
  • Wenn die Epitaxie mit einer auf dem Keimbildungssubstrat ausgebildeten Maske ausgeführt wird, kann eine diskontinuierliche Schicht 3 erzeugt werden, die Inseln 3a, 3b mit einer Größe umfassen kann, die von 50 μm × 50 μm bis 3 mm × 3 mm reicht. Sie können darüber hinaus jede beliebige Form haben. Das Keimbildungssubstrat 11 kann aus massivem oder aus Verbundmaterial bestehen. Ein Verbundsubstrat 11, das eine Impfschicht 15, auf der die Schicht 3 ausgebildet wird, und einen mechanischen Träger 16 (in den Figuren nicht dargestellt) umfasst, weist den Vorteil auf, dass die Impfschicht 15 und der mechanische Träger 16 aufgrund des Wärmeausdehnungskoeffizienten individuelle Gitterparameter und Spannung aufweisen können und beispielsweise die Kosten für das Substrat begrenzt werden können, wenn der mechanische Träger 16 polykristallin ist oder wenn er wiederverwendet werden kann.
  • Eine Reflow-Schicht 2, 2a, 2b wird, wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, auf der gespannten Materialschicht 3, 3a, 3b oder auf der gespannten Materialschicht, 3, 3a, 3b und dem Trägersubstrat 1 abgeschieden. Die Außenflächen von Schicht 3, 3a, 3b und von Trägersubstrat 1 werden dann über die Reflow-Schicht 2, 2a, 2b zusammengesetzt, wie dies in 7 dargestellt ist. Dieses Zusammensetzen kann Bonden durch Molekularadhäsion umfassen. Die Reflow-Schicht 2, 2a, 2b kann dann in einer Dicke von 0,1 μm bis 5 μm vorhanden sein.
  • Das Keimbildungssubstrat 11 wird dann wenigstens teilweise von der Schicht 3 entfernt. Wenn die Entfernung, beispielsweise durch mechanisches oder chemisches Verdünnen oder durch elektromagnetische Bestrahlung an der Grenzfläche mit Schicht 3, abgeschlossen ist, wird die Versteifungsschicht 4, 4a, 4b direkt auf der freiliegenden Fläche der gespannten Materialschicht 3, 3a, 3b abgeschieden, bis die gewünschte Dicke erreicht ist, so dass die in 8 dargestellte Struktur 10 entsteht.
  • Teilweises Entfernen des Keimbildungssubstrats 11 kann durch mechanisches und/oder chemisches Verdünnen oder durch Abspalten, beispielsweise an einer Versprödungszone 13 in dem Substrat 11, erzielt werden, wie dies in 9 und 10 dargestellt ist. Diese Versprödungszone ist zuvor in dem Substrat 11 ausgebildet worden, indem Ionenverbindungen eingefügt werden, beispielsweise entsprechend der sogenannten Smart CutTM-Methode, wie dies in 9 dargestellt ist. Der Rest 14 des Keimbildungssubstrats 11, das in 11 dargestellt ist, kann dann wenigstens einen Teil der Versteifungsschicht 4 bilden. Eine Schicht aus Material kann auch auf diesem Rest 14 abgeschieden werden, um die Ausbildung der gewüschten Versteifungsschicht 4 abzuschließen. Als Alternative dazu kann der Rest 14 vor der Ausbildung der Versteifungsschicht 4 entfernt werden. Die Dicke des Restes 14 variiert entsprechend der Energie der implantierten Ionenverbindungen und der Dicke der Schichten aus Material, über die sich diese Verbindungen erstrecken. Sie kann zwischen 50 nm und 1 μm betragen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird, wenn die Wärmebehandlung angewendet wird und eine Schicht 5, 5a, 5b aus Material, die wenigstens teilweise, vorzugsweise in Querrichtung, entspannt ist, wie dies in 12 dargestellt ist, erzeugt worden ist, der mögliche Rest der Versteifungsschicht 4, 4a, 4b entfernt, und Epitaxie einer oder mehrerer Schichten aus Material wird durchgeführt, um eine oder mehrere aktive Schichten 6, 6a, 6b auszubilden, wie dies in 13 dargestellt ist. Die Materialien der Schichten 5, 5a, 5b werden vorzugsweise so gewählt, dass sie, wenn sie wenigstens teilweise in Querrichtung entspannt sind, einen Gitterparameter aufweisen, der identisch mit dem des Materials der gewünschten aktiven Schichten 6, 6a, 6b oder diesem sehr nahe ist. Da diese Schichten 5, 5a, 5b als Impfschichten verwendet werden, haben die so erzeugten aktiven Schichten 6, 6a, 6b sehr gute kristallografische Qualität. Bei einer vollständig entspannten Schicht 5, 5a, 5b aus InGaN, dessen Indium-Gehalt zwischen 5 und 10% beträgt, besteht das Material wenigstens einer der aktiven Schichten 6 vorzugsweise aus InGaN, das Indium in einem Bereich von 5 bis 10% umfasst. Die aktiven Schichten 6 werden so entspannt und weisen eine Durchstoßversetzungsdichte (threading dislocation density) von 5,10e8/cm2 oder weniger auf. Sie können eine kumulative Dicke von 100 nm bis 2 μm aufweisen. Diese Schichten haben die erforderlichen kristallografischen Eigenschaften für den Einsatz als Laser- oder Photovoltaik-Komponenten oder Elektrolumineszensdioden.
  • Des Weiteren ist, wenn die Epitaxie der aktiven Schichten 6, 6a, 6b direkt auf Struktur 10 ausgeführt wird, die Temperatur der Wärmebehandlung, die Entspannung ermöglicht, vorzugsweise größer als die Epitaxietemperatur der aktiven Schichten. Wenn Epitaxie von InGaN bei 800°C ausgeführt wird, hat das eingesetzte Borphosphosilikat-Glas vorzugsweise einen Bor-Gehalt von weniger als 4%.
  • Bei polaren III/N-Materialien ist Epitaxie bekanntermaßen einfacher an der Polaritätsfläche des Elementes der Gruppe III, d. h. Gallium bei InGaN, als an einer N-Polaritätsfläche. Es kann dann notwendig sein, die wenigstens teilweise in Querrichtung entspannte Schicht 5, 5a, 5b aus Material auf ein abschließendes Substrat 18, wie es in 14 dargestellt ist, über eine Bonding-Schicht 17 zu übertragen, damit sie die Außenfläche des Elementes der Gruppe III für Epitaxie der aktiven Schichten aufweist.
  • Ein erstes Beispiel einer Ausführungsform gemäß der Erfindung wird im Folgenden beschrieben. Wie unter Bezugnahme auf 15 zu sehen ist, wird eine Schicht aus Indium-Nitrid und Gallium (InGaN) 3, die 10% Indium enthält und eine Dicke von 50 nm hat, durch Epitaxie auf einem Keimbildungssubstrat 11 abgeschieden, das aus einem mechanischen Träger 16 aus Saphir besteht, der von einer Impfschicht 15 aus Galliumnitrid GaN abgedeckt wird.
  • Diese Schicht aus InGaN weist eine Differenz des Gitterparameters von ungefähr 1% zu der Impfschicht 15 aus Galliumnitrid auf, auf der sie ausgebildet ist. Sie weist eine Versetzungsdichte von 5,108/cm2 oder weniger und vorzugsweise eine Dichte von 1,108/cm2 oder weniger auf.
  • Eine Reflow-Schicht 2 aus Borphosphorsilikat, dessen Borgehalt 4,5% beträgt, wird dann, wie in 16 dargestellt, auf der Schicht 3 InGaN mit einer Dicke von ungefähr 500 nm abgeschieden. Wahlweise wird eine vergrabene Schicht aus SiO2 von 50 nm (in dem Schema nicht dargestellt) auf der Gallium-Fläche von InGaN abgeschieden, um die Haftung des Material an dem Substrat 1 zu verbessern.
  • Wasserstoffionen oder Wasserstoff- und Heliumionen werden dann in einer Gesamtdosis von 2,5 bis 6,1017 Atome/cm2 über die Schicht aus InGaN und die Schicht aus Borphosphorsilikat-Glas in dem GaN implantiert, um eine Versprödungszone 13 auszubilden. Diese Versprödungszone begrenzt einerseits ein Negativ 12, das den mechanischen Träger aus Saphir und den Rest der Galliumschicht umfasst, und andererseits einen Rest 14, der aus GaN mit einer Dicke von 150 nm besteht, wie dies in 16 dargestellt ist.
  • Eine Schicht aus Borphosphorsilikat-Glas wird mit einer Dicke von 1 μm auf dem Trägersubstrat 1 abgeschieden, dann werden die freiliegenden Flächen der Schichten aus Borphosphorsilikat-Glas, die auf dem Träger 1 und auf der Schicht 3 aus InGaN abgeschieden sind (in den Figuren nicht dargestellt), beispielsweise mittels eines CMP (Chemical Mechanical Polishing)-Verfahrens poliert, bevor sie in engen Kontakt gebracht werden. Die so ausgebildete Reflow-Schicht 2 aus Borphosphorsilikat-Glas weist aufgrund des Entfernens von 500 nm des Materials beim Polieren eine Dicke von ungefähr 1 μm auf.
  • Eine abspaltende Wärmebehandlung wird dann angewendet, um den Rest 14 von dem Negativ 12 in der Versprödungszone 13 zu trennen, die auf dem Keimbildungssubstrat 11 ausgebildet ist. Diese Wärmebehandlung kann durch das Wirken mechanischer oder jeder beliebigen anderen Energie ergänzt werden. Die Schicht 3 aus InGaN, die auf das Trägersubstrat 1 übertragen ist, wird, wie unter Bezugnahme auf 17 zu sehen ist, über die Reflow-Schicht 2 erzeugt, und der Rest 14, der aus GaN besteht, wird dann als die Versteifungsschicht 4 verwendet.
  • Der Rest 14, die gespannte Schicht 3 aus InGaN und die Reflow-Schicht 2 werden, wie unter Bezugnahme auf 18 zu sehen ist, optional mit einem standardgemäßen Lithografie-/Ätzverfahren geätzt, um quadratische Inseln zu erzeugen, die jeweils Versteifungsschichten 4a, 4b, die gespannten Materialschichten 3a, 3b und die Reflow-Schichten 2a, 2b umfassen und eine Abmessung von 1 mm × 1 mm haben. Da sie an der Versteifungsschicht 4 assimiliert ist, die vom Rest 14 ausgeht, wird sie mit 4 gekennzeichnet, wie auch die Inseln 14a und 14b mit 4a und 4b gekennzeichnet sind.
  • Eine Wärmebehandlung in einer neutralen Gasatmosphäre, die HCl enthält, wird auf die Struktur angewendet, um die Reflow-Schicht 2a, 2b über ihre Glasübergangstemperatur hinaus zu erwärmen, so beispielsweise über 4 Stunden auf 850°C. Die Versteifungsschicht 4a, 4b wird während der Wärmebehandlung durch die Ätzwirkung der Atmosphäre verdünnt, die HCl enthält. Die Wärmebehandlung in einer neutralen Gasatmosphäre wird über die totale Entfernung der Versteifungsschicht 4, 4a, 4b hinaus fortgesetzt, um vollständige Entspannung in Querrichtung zu erzielen, d. h. ohne Wölbung oder andere Beeinträchtigung der kristallinen Qualität des Materials der Schicht 3, 3a, 3b aus InGaN in der Schicht 5, 5a, 5b aus InGaN, wie dies in 19 dargestellt ist.
  • Die freiliegende Fläche der Schicht aus InGaN 5, 5a, 5b weist aufgrund ihrer Übertragung auf Substrat 1 eine Polarität N auf. Sie wird dann über eine Bondschicht 17, wie sie in 20 dargestellt ist, durch Zusammensetzen der in 19 dargestellten Struktur und Entfernung von Substrat 1 und Schichten 2a, 2b wieder auf einen Substratträger 18 übertragen. So weist die Schicht 5, 5a, 5b aus InGaN-Material 4, 4a, 4b eine freiliegende Gallium-Polaritätsfläche auf. Aktive Schichten 6, 6a, 6b, die eine oder mehrere Schichten aus III/N-Material umfassen, so beispielsweise 10% InGaN oder mit einem vergleichbarem Indium-Gehalt, können dann durch Epitaxie auf der Galliumfläche der Schicht 5, 5a, 5b aus InGaN abgeschieden werden, die vollständig und in Querrichtung entspannt ist.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Schicht 3 aus InGaN mit einem Indium-Gehalt von 5% unter Verwendung einer Maske diskontinuierlich auf dem Keimbildungssubstrat 11 abgeschieden. Die Dicke dieser Schicht beträgt 100 nm, und die so ausgebildeten Inseln 3a und 3b haben eine Größe von 1 mm × 1 mm.
  • Die Reflow-Schicht 2a, 2b wird ebenfalls diskontinierlich abgeschieden und auf Inseln 3a, 3b ausgerichtet. Das Material der Reflow-Schicht ist Borphosphorsilikat-Glas mit 4,5% Bor. Die Schicht 2a, 2b wird mit einer Dicke von 2 μm abgeschieden. Dann werden die Schicht 3a, 3b und das Trägersubstrat 1 über die Reflow-Schicht 2a, 2b zusammengesetzt, nachdem ein Schritt des CMP-Polierens auf die Schicht angewendet wurde, der Teil der Entfernung von 1 μm ihrer Dicke ist.
  • Das Keimbildungssubstrat 11 wird durch mechanisches Verdünnen vollständig entfernt, und eine diskontinuierliche Versteifungsschicht 4a, 4b aus polykristallinem Silizium wird auf Inseln 3a, 3b mit einer Dicke von 200 nm abgeschieden und so abgeschieden, dass sie auf Inseln 3a, 3b ausgerichtet wird.
  • Eine Wärmebehandlung in einem neutralen Gas und einer HCl-Atmosphäre wird über 4 Stunden bei 950°C auf die Struktur angewendet, um die Versteifungsschicht 4, 4a, 4b aus Silizium zu verdünnen. Das Silizium kann bei dieser Temperatur durch eine Atmosphäre geätzt werden, die HCl enthält, wodurch gleichzeitig Entspannung erzielt werden kann. Die Wärmebehandlung wird 2 Stunden lang über die vollständige Entfernung der Versteifungsschicht 4a, 4b hinaus fortgesetzt, um wenigstens teilweise Entspannung der Schicht 3a, 3b aus InGaN in der Schicht 5a, 5b aus InGaN zu erzielen.
  • Anschließende Schritte zum Übertragen der Schicht 5a, 5b zum Ausbilden aktiver Schichten 6a, 6b entsprechend den in dem ersten Beispiel beschriebenen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ”Buckling suppression of SiGe islands an compliant substrates” von H. Yin et al. (im Journal of Applied Physics, Vol. 94, Nummer 10, veröffentlicht am 15. November 2003) [0005]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Schicht (5, 5a, 5b) aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, für Elektronik, Optoelektronik oder Photovoltaik, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung einer Struktur (10), die ein Trägersubstrat (1), auf dem eine Reflow-Schicht (2, 2a, 2b) liegt, und eine Schicht aus gespannten Material (3, 3a, 3b) umfasst, die sich zwischen einer Reflow-Schicht (2, 2a, 2b) und einer Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) befindet, Anwendung einer Wärmebehandlung, mit der die Reflow-Schicht (2, 2a, 2b) auf eine Temperatur gebracht wird, die der Glasübergangstemperatur der Reflow-Schicht (2, 2a, 2b) entspricht oder höher ist als diese, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine zunehmende Verringerung der Dicke der Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) während der Anwendung der Wärmebehandlung umfasst.
  2. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung auf die gesamte Struktur (10) angewendet wird und dass die Verringerung der Dicke der Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) durch Trockenätzen, insbesondere durch chemisches Gasphasen-Ätzen, ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Weiteren einen Schritt des Ausbildens von Inseln (3a, 3b), insbesondere durch Ätzen oder durch elektromagnetische Bestrahlung, in der Schicht aus gespannten Material (3) vor der Anwendung der Wärmebehandlung umfasst.
  4. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Muster (2a, 2b), die auf die Inseln (3a, 3b) ausgerichtet sind, in wenigstens einem Teil der Dicke der Reflow-Schicht (2) ausgebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus gespanntem Material (3, 3a, 3b) über die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte ausgebildet wird: a) Abscheidung der Schicht aus monokristallinem oder polykristallinem gespanntem Material (3, 3a, 3b) auf einem Keimbildungssubstrat (11) b) Zusammensetzen der gespannten Materialschicht (3, 3a, 3b) und des Trägersubstrats (1) über die Reflow-Schicht (2, 2a, 2b) c) Ausbilden der Versteifungsschicht (4, 4a, 4b).
  6. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine teilweise Entfernung des Keimbildungssubstrats (11) durchgeführt wird, um einen Rest (14, 14a, 14b) des Keimbildungssubstrats (11) auszubilden, und dass die Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) wenigstens teilweise durch einen Rest (14, 14a, 14b) des Keimbildungssubstrats (11) ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine vollständige Entfernung des Keimbildungssubstrats (11) durchgeführt wird, und dass die Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) durch Abscheidung auf der gespannten Materialschicht (3, 3a, 3b) ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Keimbildungssubstrat (11) durch Abspalten entfernt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) verringert wird, bis die Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) vollständig entfernt ist, und dass die Anwendung der Wärmebehandlung fortgesetzt wird, nachdem die Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) vollständig entfernt ist.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) aus polykristallinem Silizium, Germanium oder einem III/N-Material besteht.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gespannte Materialschicht (3, 3a, 3b) ein monokristallines III/N-Material ist und die Schicht insbesondere aus InGaN besteht.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) aus GaN besteht, die gespannte Materialschicht (3, 3a, 3b) aus InGaN besteht und das Ätzen der Versteifungsschicht (4, 4a, 4b) in einer Atmosphäre ausgeführt wird, die HCl umfasst.
  13. Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, das die Bereitstellung einer Schicht (5, 5a, 5b) aus Material, das wenigstens teilweise entspannt ist, umfasst, die mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch die Ausbildung wenigstens einer aktiven Schicht (6, 6a, 6b) auf der wenigstens teilweise entspannten Materialschicht (5, 5a, 5b), insbesondere aktiver Schichten (6, 6a, 6b) von Laser-Komponenten, Photovoltaik-Komponenten oder Elektrolumineszenzdioden, umfasst.
  14. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch die Übertragung der Schicht aus wenigstens teilweise entspanntem Material (5, 5a, 5b) auf ein abschließendes Substrat (18) vor der Ausbildung der aktiven Schicht oder Schichten (6, 6a, 6b) umfasst.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus wenigstens teilweise entspanntem Material (5, 5a, 5b) aus einem III/N-Material besteht, die aktive/n Schicht bzw. Schichten (6, 6a, 6b) aus einem III/N-Material besteht/bestehen und die Ausbildung der aktiven Schicht bzw. Schichten (6, 6a, 6b) mittels Epitaxie an einer Polaritätsfläche des Elementes der Gruppe III des Materials aus der Schicht aus wenigstens teilweise entspanntem Material (5, 5a, 5b) ausgeführt wird.
DE102009036412A 2008-10-07 2009-08-06 Entspannung einer Schicht aus gespanntem Material unter Anwendung eines Versteifungsmittels Withdrawn DE102009036412A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0805532A FR2936903B1 (fr) 2008-10-07 2008-10-07 Relaxation d'une couche de materiau contraint avec application d'un raidisseur
FR0805532 2008-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009036412A1 true DE102009036412A1 (de) 2010-04-15

Family

ID=40622166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009036412A Withdrawn DE102009036412A1 (de) 2008-10-07 2009-08-06 Entspannung einer Schicht aus gespanntem Material unter Anwendung eines Versteifungsmittels

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8067298B2 (de)
JP (1) JP2010093233A (de)
KR (1) KR20100039216A (de)
CN (1) CN101714505B (de)
DE (1) DE102009036412A1 (de)
FR (1) FR2936903B1 (de)
SG (1) SG160272A1 (de)
TW (1) TW201021127A (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010036622A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies Methods of forming relaxed layers of semiconductor materials, semiconductor structures, devices and engineered substrates including same
US8637383B2 (en) 2010-12-23 2014-01-28 Soitec Strain relaxation using metal materials and related structures
KR101408475B1 (ko) * 2008-10-30 2014-06-19 소이텍 감소된 격자 변형을 갖는 반도체 재료층들, 반도체 구조들, 디바이스들 및 이를 포함하는 가공된 기판을 형성하는 방법들
US8105852B2 (en) * 2010-01-15 2012-01-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming a composite substrate and growing a III-V light emitting device over the composite substrate
JP5696543B2 (ja) * 2011-03-17 2015-04-08 セイコーエプソン株式会社 半導体基板の製造方法
FR2973157B1 (fr) * 2011-03-25 2014-03-14 Soitec Silicon On Insulator Procédé de réalisation d'ilots de matériau contraint au moins partiellement relaxe
US8471243B1 (en) 2012-01-31 2013-06-25 Soitec Photoactive devices with improved distribution of charge carriers, and methods of forming same
CN104094419A (zh) * 2012-01-31 2014-10-08 索泰克公司 具有电荷载流子的改进分布的光敏器件及其形成方法
FR2992466A1 (fr) 2012-06-22 2013-12-27 Soitec Silicon On Insulator Procede de realisation de contact pour led et structure resultante
FR3063571B1 (fr) * 2017-03-01 2021-04-30 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'un substrat donneur pour la formation de dispositifs optoelectroniques, collection de substrats issus de ce procede
FR3064108B1 (fr) 2017-03-17 2022-12-30 Soitec Silicon On Insulator Substrat de croissance pour la formation de dispositifs optoelectroniques, procede de fabrication d'un tel susbstrat, et utilisation du susbtrat notamment dans le domaine des micro-ecrans d'affichage
FR3079071B1 (fr) 2018-03-13 2020-02-28 Soitec Procede de fabrication d'une pluralite d'ilots semi-conducteurs cristallins prensentant une variete de parametres de maille
FR3079070B1 (fr) 2018-03-13 2020-02-28 Soitec Procede de fabrication d'une pluralite d'ilots semi-conducteurs cristallins presentant une variete de parametres de maille
EP4033531B1 (de) 2017-03-17 2023-08-02 Soitec Verfahren zur herstellung einer vielzahl von kristallinen halbleitenden inseln
FR3075833B1 (fr) * 2017-12-22 2022-05-20 Commissariat Energie Atomique Procede permettant d'obtention d'une couche de nitrure
GB2586862B (en) * 2019-09-06 2021-12-15 Plessey Semiconductors Ltd LED precursor incorporating strain relaxing structure

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3478005B2 (ja) * 1996-06-10 2003-12-10 ソニー株式会社 窒化物系化合物半導体のエッチング方法および半導体装置の製造方法
JPH10321533A (ja) * 1997-05-22 1998-12-04 Tokin Corp ウェーハの製造方法、及び半導体装置
JP3274674B2 (ja) * 2000-05-16 2002-04-15 士郎 酒井 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
JP2001313259A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Toyoda Gosei Co Ltd Iii族窒化物系化合物半導体基板の製造方法及び半導体素子
JP2002261075A (ja) * 2001-03-02 2002-09-13 Gakushuin School Corp 窒化ガリウム部材の気相エッチング方法
JP2003017790A (ja) * 2001-07-03 2003-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化物系半導体素子及び製造方法
JP2004104056A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Hosiden Corp 窒化ガリウム系半導体発光素子
US20040192067A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-30 Bruno Ghyselen Method for forming a relaxed or pseudo-relaxed useful layer on a substrate
FR2851847B1 (fr) * 2003-02-28 2005-10-14 Soitec Silicon On Insulator Relaxation d'une couche mince apres transfert
US7018909B2 (en) * 2003-02-28 2006-03-28 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. Forming structures that include a relaxed or pseudo-relaxed layer on a substrate
FR2851848B1 (fr) * 2003-02-28 2005-07-08 Soitec Silicon On Insulator Relaxation a haute temperature d'une couche mince apres transfert
US7261777B2 (en) * 2003-06-06 2007-08-28 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Method for fabricating an epitaxial substrate
EP1484794A1 (de) * 2003-06-06 2004-12-08 S.O.I. Tec Silicon on Insulator Technologies S.A. Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats
JP4218597B2 (ja) * 2003-08-08 2009-02-04 住友電気工業株式会社 半導体発光素子の製造方法
JP4055763B2 (ja) * 2004-09-30 2008-03-05 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体及び半導体基板
EP1681712A1 (de) * 2005-01-13 2006-07-19 S.O.I. Tec Silicon on Insulator Technologies S.A. Verfahren zur Herstellung von Substraten für Optoelektronischen Anwendungen
JP5095244B2 (ja) * 2006-03-20 2012-12-12 株式会社半導体エネルギー研究所 マイクロマシン、およびその作製方法
JP5003033B2 (ja) * 2006-06-30 2012-08-15 住友電気工業株式会社 GaN薄膜貼り合わせ基板およびその製造方法、ならびにGaN系半導体デバイスおよびその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Buckling suppression of SiGe islands an compliant substrates" von H. Yin et al. (im Journal of Applied Physics, Vol. 94, Nummer 10, veröffentlicht am 15. November 2003)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010093233A (ja) 2010-04-22
US8067298B2 (en) 2011-11-29
TW201021127A (en) 2010-06-01
CN101714505B (zh) 2014-05-28
SG160272A1 (en) 2010-04-29
US20100087049A1 (en) 2010-04-08
CN101714505A (zh) 2010-05-26
KR20100039216A (ko) 2010-04-15
FR2936903A1 (fr) 2010-04-09
FR2936903B1 (fr) 2011-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009036412A1 (de) Entspannung einer Schicht aus gespanntem Material unter Anwendung eines Versteifungsmittels
EP1604390B1 (de) Verfahren zur herstellung einer spannungsrelaxierten schichtstruktur auf einem nicht gitterangepassten substrat sowie verwendung eines solchen schichtsystems in elektronischen und/oder optoelektronischen bauelementen
EP0475378B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Substraten für elektronische, elektrooptische und optische Bauelemente
DE60126328T2 (de) Verfahren zur herstellung eines substrats insbesondere für die optik, elektronik oder optoelektronik und resultierendes substrat
DE69333619T2 (de) Herstellungsverfahren für Halbleitersubstrate
DE69906491T2 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER SiCOI-STRUKTUR
EP1727190A1 (de) Halbleiter-Schichtstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Schichtstruktur
DE112016003716T5 (de) Verfahren zur Abtrennung eines Halbleiter-Substrats von der darauf liegenden Funktionsschicht
WO2011051499A1 (de) Verfahren zur herstellung von silizium-halbleiterscheiben mit einer schicht zur integration von iii-v halbleiterbauelementen
DE112010001477B4 (de) Verfahren zum Anpassen des Gitterparameters einer Keimschicht aus verspanntem Material
DE112013004330T5 (de) Pseudosubstrat mit verbesserter Nutzungseffizienz eines Einkristallmaterials
DE102014116231A1 (de) Gesteuertes Abspalten von Gruppe-III-Nitriden, die eine eingebettete Abspalt-Ablösungsebene enthalten
DE102012217631B4 (de) Optoelektronisches Bauelement mit einer Schichtstruktur
EP1681711A1 (de) Halbleiterscheibe mit Silicium-Germanium-Schicht und Verfahren zu deren Herstellung
DE102018213434A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Galliumnitridsubstrat unter Verwendung der Multiionimplantation
WO2012116978A1 (de) Verfahren zur herstellung eines dünnfilm-halbleiterkörpers und dünnfilm-halbleiterkörper
DE19936941B4 (de) Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere Dünnschichtsolarzellen, auf einem Trägersubstrat
DE112014000633B4 (de) Halbleiterschichtenfolge und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge
DE102004054564B4 (de) Halbleitersubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
DE202022101103U1 (de) Verbundhalbleiter-Schichtstruktur
DE102019119289A1 (de) Träger, laminat und verfahren zum herstellen von halbleitervorrichtungen
DE112011100445T5 (de) Schichttransfer unter Verwendung einer mit Bor dotierten SiGe-Schicht
DE102011113775B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102015102735B4 (de) Halbleitersubstratanordnungen und ein Verfahren zum Bilden einer Halbleitersubstratanordnung
DE102016117030B4 (de) Herstellung von Halbleiterstrukturen auf einem Trägersubstrat, die durch Überführungsdruck (Transfer Print) übertragbar sind.

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUS, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SOITEC, FR

Free format text: FORMER OWNER: S.O.I.TEC. SILICON ON INSULATOR TECHNOLOGIES S.A., CROLLES, FR

Effective date: 20120905

R082 Change of representative

Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUS, DE

Effective date: 20120905

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140301