DE102014105192A1

DE102014105192A1 - Verfahren zum Ablösen einer abzulösenden Schicht von einem Substrat

Info

Publication number: DE102014105192A1
Application number: DE102014105192.0A
Authority: DE
Inventors: Marika Hirmer; Joachim Hertkorn; Alexander Frey; Andreas Weimar; Harald Laux; Adam Bauer; Alexander Walter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-10-15
Also published as: WO2015154922A1; TW201601222A; DE112015001767A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ablösen einer Halbleiterschichtenfolge (2) von einem Substrat (1) angegeben, bei dem die Halbleiterschichtenfolge auf dem Substrat bereitgestellt wird, wobei die Halbleiterschichtenfolge eine Trennschicht (4) und zwischen dem Substrat und der Trennschicht eine Wärmeisolationsschicht (3) aufweist und wobei die Wärmeisolationsschicht eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als ein auf einer dem Substrat zugewandten Seite angrenzendes Material. Die Trennschicht wird mit kohärenter Strahlung bestrahlt, wobei die Wärmeisolationsschicht für die Strahlung durchlässig ist und Material der Trennschicht durch die in der Trennschicht absorbierte Strahlung zumindest bereichsweise zersetzt wird.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Ablösen einer abzulösenden Schicht von einem Substrat.
Zur Herstellung von Dünnfilm-Halbleiterbauelementen, beispielsweise optoelektronischen Bauelementen auf der Basis von nitridischem Halbleitermaterial, kann ein Aufwachssubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge der Bauelemente mittels eines Laserablöseverfahrens (Laser Lift Off, LLO) entfernt werden. Bei diesem Verfahren wird Halbleitermaterial an der Grenzfläche zum Aufwachssubstrat mittels Laserstrahlung zersetzt, so dass das Substrat abgelöst werden kann. Dieses Verfahren führt jedoch zu einer starken Schädigung des Substrats, was die Wiederverwendung des Substrats als Aufwachssubstrat erschwert.
Es ist eine Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine abzulösende Schicht zuverlässig von einem Substrat abgelöst werden kann und bei dem die Wiederverwendbarkeit des Substrats vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine abzulösende Schicht auf einem Substrat bereitgestellt. Die abzulösende Schicht kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Beispielsweise enthält die abzulösende Schicht eine Halbleiterschichtenfolge oder besteht aus einer Halbleiterschichtenfolge.
Als Substrat wird allgemein ein Träger angesehen, auf dem eine abzulösende Schicht angeordnet ist. Beispielsweise ist das Substrat ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch auf dem Substrat abgeschieden sein, beispielsweise mittels MOCVD oder MBE. Das Substrat kann aber auch von einem Aufwachssubstrat verschieden sein. Das Substrat kann einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Beispielsweise weist die Halbleiterschichtenfolge einen zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf.
Die Halbleiterschichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich, basiert beispielsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, zum Beispiel nitridischem Verbindungshalbleitermaterial. Insbesondere können alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, beispielsweise einem nitridischen Verbindungshalbleitermaterial basieren. Weiterhin kann zwischen dem aktiven Bereich und dem Substrat ausschließlich auf III-V-Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere ausschließlich auf nitridischem Verbindungshalbleitermaterial basierendes Material angeordnet sein.
„Auf nitridischem Verbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet für eine Schicht im vorliegenden Zusammenhang, dass die Schicht oder ein Teil der Schicht ein Nitrid-III-V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_xIn_yGa_1-x-yN umfasst, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die abzulösende Schicht eine Trennschicht auf. Als Trennschicht wird allgemein eine Schicht oder ein Teilbereich einer Schicht verstanden, welche beziehungsweise welcher dafür vorgesehen ist, bei dem Ablöseverfahren zumindest teilweise zersetzt zu werden. Die Zersetzung erfolgt beispielsweise aufgrund einer Erwärmung der Trennschicht. Dies kann durch Absorption von eingebrachter Energie, beispielsweise Energie in Form von kohärenter Strahlung, erfolgen. Insbesondere grenzt die Trennschicht auf der dem Substrat zugewandten Seite an ein Material an, das nicht für die Zersetzung vorgesehen ist und insbesondere die eingebrachte Energie nicht oder zumindest verglichen zur Trennschicht nur geringfügig absorbiert. Beispielsweise ist die Trennschicht Teil der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist zwischen dem Substrat und der Trennschicht eine Wärmeisolationsschicht angeordnet. Die Wärmeisolationsschicht kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Insbesondere weist die Halbleiterschichtenfolge die Wärmeisolationsschicht auf. Beispielsweise ist die Wärmeisolationsschicht Teil des epitaktisch auf dem Substrat abgeschiedenen Materials. Alternativ ist die Wärmeisolationsschicht zwischen dem Substrat und dem epitaktisch abgeschiedenen Material der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. In diesem Fall kann die Wärmeisolationsschicht beispielsweise mittels Sputterns oder Aufdampfens aufgebracht sein. Die Wärmeisolationsschicht weist insbesondere eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf als ein auf einer dem Substrat zugewandten Seite an die Wärmeisolationsschicht angrenzendes Material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem die Trennschicht mit Strahlung, insbesondere mit kohärenter Strahlung, bestrahlt wird und Material der Trennschicht durch die in der Trennschicht absorbierte Strahlung zumindest bereichsweise zersetzt wird. Zweckmäßigerweise ist eine Bandlücke der Trennschicht kleiner oder gleich einer Photonenenergie der auftreffenden Strahlung. Die Bestrahlung erfolgt insbesondere durch die Wärmeisolationsschicht hindurch.
Die Wärmeisolationsschicht ist zweckmäßigerweise für die Strahlung durchlässig. Beispielsweise weist das Material der Wärmeisolationsschicht eine Bandlücke auf, die größer als die Photonenenergie der Strahlung ist. Es erfolgt in der Wärmeisolationsschicht also, insbesondere unabhängig von deren Dicke, beim Durchtritt der Strahlung durch die Wärmeisolationsschicht keine oder zumindest keine wesentliche Absorption der Strahlung. Beispielsweise beträgt die Transmission der Wärmeisolationsschicht für die zur Ablösung eingesetzte Strahlung mindestens 80 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Strahlung eine Peak-Wellenlänge zwischen einschließlich 210 nm und einschließlich 365 nm auf. Strahlung in diesem Wellenlängenbereich wird beispielsweise durch eine auf nitridischem Verbindungshalbleitermaterial, etwa auf GaN, basierende Trennschicht effizient absorbiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ablösen einer abzulösenden Schicht von einem Substrat wird die abzulösende Schicht auf dem Substrat bereitgestellt, wobei die abzulösende Schicht eine Trennschicht aufweist und zwischen dem Substrat und der Trennschicht eine Wärmeisolationsschicht angeordnet ist. Die Wärmeisolationsschicht weist eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf als ein auf einer dem Substrat zugewandten Seite angrenzendes Material. Die Trennschicht wird mit kohärenter Strahlung bestrahlt, wobei die Wärmeisolationsschicht für die Strahlung durchlässig ist und Material der Trennschicht durch die in der Trennschicht absorbierte Strahlung zumindest bereichsweise zersetzt wird.
Beim Ablösen der Halbleiterschichtenfolge von dem Substrat ist die Trennschicht von dem Substrat mittels der Wärmeisolationsschicht beabstandet. Die Gefahr einer Schädigung des Substrats wird dadurch verringert. Die Wiederverwendung des Substrats, beispielsweise als Aufwachssubstrat für die weitere epitaktische Abscheidung einer Halbleiterschichtenfolge wird vereinfacht.
Das Vorsehen einer Wärmeisolationsschicht widerspricht an sich dem üblichen Bestreben, eine möglichst effiziente Wärmeabfuhr aus den herzustellenden Bauelementen in deren Betrieb zu erzielen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Wärmeisolationsschicht das Herstellungsverfahren insgesamt verbessert.
Beispielsweise verhindert die Wärmeisolationsschicht, dass die durch die Strahlungsabsorption in der Trennschicht entstehende Wärme in Richtung des Substrats abgeleitet wird. Die für die Zersetzung erforderliche Strahlungsleistung kann so reduziert werden. Mit anderen Worten steht aufgrund der Wärmeisolationsschicht bei gleicher Strahlungsleistung mehr Wärme für die Zersetzung des Materials der Trennschicht zur Verfügung.
Die strahlungsbedingte Schädigung des Substrats wird durch die Verringerung der Strahlungsleistung weitergehend reduziert. Eine reduzierte Strahlungsleistung erhöht weiterhin die Lebensdauer der im Strahlengang der Strahlung angeordneten optischen Elemente und der Strahlungsquelle selbst, beispielsweise einem Laser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Wärmeisolationsschicht eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 50 W/mK auf. Die vorliegend angegebenen Wärmeleitfähigkeiten beziehen sich im Zweifel auf die Werte bei einer Temperatur von 300 K. Je niedriger die Wärmeleitfähigkeit ist, desto stärker kann die Wärmeableitung in Richtung des Substrats unterdrückt werden. Vorzugsweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 30 W/mK, besonders bevorzugt höchstens 15 W/mK.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 80 %, bevorzugt höchstens 50 %, besonders bevorzugt höchstens 10 % der Wärmeleitfähigkeit des auf der dem Substrat zugewandten Seite angrenzenden Materials.
Auf der dem Substrat zugewandten Seite der Wärmeisolationsschicht kann also auch Material Anwendung finden, das eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch erhöht sich die Freiheit in der Auswahl dieses Materials.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist zwischen dem Substrat und der Wärmeisolationsschicht eine Zwischenschicht angeordnet. Die Zwischenschicht ist insbesondere für die Strahlung durchlässig und weist weiterhin eine größere Wärmeleitfähigkeit auf als die Wärmeisolationsschicht. Die Zwischenschicht grenzt insbesondere unmittelbar an die Wärmeisolationsschicht an.
Die Zwischenschicht kann unmittelbar an das Substrat angrenzen. Zum Beispiel erfüllt die Zwischenschicht die Funktion einer Pufferschicht oder einer Teilschicht einer Pufferschicht. Eine Pufferschicht dient insbesondere der Erhöhung der Kristallqualität des nachfolgend abgeschiedenen Halbleitermaterials auf einem Fremdsubstrat, also einem Substrat, das eine von der Halbleiterschichtenfolge verschiedene Gitterkonstante aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 50 % der Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht, bevorzugt höchstens 30 %%, besonders bevorzugt höchstens 10 % der Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht.
Für eine Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich auf der Basis von nitridischem Verbindungshalbleitermaterial eignet sich für die Zwischenschicht beispielsweise Aluminiumnitrid. Aluminiumnitrid zeichnet sich durch eine hohe Bandlücke von etwa 6,2 eV aus und ist daher auch für Strahlung bis zu einer minimalen Peak-Wellenlänge von etwa 200 nm strahlungsdurchlässig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens grenzt die Wärmeisolationsschicht unmittelbar an das Substrat an. Insbesondere ist zwischen dem Substrat und der Trennschicht ausschließlich die Wärmeisolationsschicht angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist auf der dem Substrat abgewandten Seite der Trennschicht eine weitere Wärmeisolationsschicht angeordnet. Mittels der weiteren Wärmeisolationsschicht kann der Wärmeeintrag durch die in der Trennschicht absorbierte Strahlung in vertikaler Richtung, also senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge, auf beiden Seiten der Trennschicht räumlich begrenzt werden. Die für die Zersetzung des Materials der Trennschicht erforderliche Strahlungsleistung kann so weitergehend verringert werden. Die weitere Wärmeisolationsschicht kann insbesondere eines oder mehrere der im Zusammenhang mit der Wärmeisolationsschicht genannten Merkmale aufweisen, insbesondere im Hinblick auf die Dicke und das Material der Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Wärmeisolationsschicht ein Verbindungshalbleitermaterial auf, das zumindest zwei voneinander verschiedene Gruppe-III-Elemente aufweist, insbesondere mit einem Anteil von jeweils mindestens 5 % bezogen auf den Gruppe-III-Anteil. Beispielsweise ist das Verbindungshalbleitermaterial ein ternäres oder quaternäres Verbindungshalbleitermaterial.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die zumindest zwei voneinander verschiedenen Gruppe-III-Elemente jeweils gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ga, Al und In.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Wärmeisolationsschicht Al_xIn_yGa_1-x-yN mit einem Aluminiumgehalt x zwischen einschließlich 0,05 und einschließlich 0,95 auf. Die Schicht kann insbesondere frei von Indium sein, also mit einem Indiumgehalt von y = 0. Eine ternäre oder quaternäre Al(In)GaN-Schicht mit einem Aluminiumgehalt in dem genannten Bereich weist eine sehr viel geringere Wärmeleitfähigkeit auf als die binären Materialien Galliumnitrid und Aluminiumnitrid. So beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Galliumnitrid und Aluminiumnitrid jeweils über 125 W/mK und fällt ausgehend von Galliumnitrid bereits bei einem prozentual geringen Austausch der Gallium-Atome durch Aluminium und entsprechend auch ausgehend von Aluminiumnitrid bei einem prozentual geringen Austausch der Aluminium-Atome durch Gallium auf Werte von kleiner oder gleich 50 W/mK ab.
Vorzugsweise beträgt der Aluminiumgehalt der Wärmeisolationsschicht zwischen einschließlich 0,1 und einschließlich 0,9. In diesem Bereich liegt die Wärmeleitfähigkeit typischerweise unter 30 W/mK.
Zweckmäßigerweise ist der Aluminiumgehalt derart an die Strahlung angepasst, dass die dem Aluminiumgehalt entsprechende Bandlücke der Wärmeisolationsschicht größer ist als die Photonenenergie der Strahlung. Je größer die Photonenenergie der Strahlung ist, desto größer muss also die Bandlücke und damit, insbesondere bei nitridischem Verbindungshalbleitermaterial, der Aluminiumgehalt der Wärmeisolationsschicht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthält die Wärmeisolationsschicht Al_xIn_yGa_1-x-yN mit einem Aluminiumgehalt x zwischen einschließlich 0,8 und einschließlich 0,94 und mit einem Indiumgehalt y zwischen einschließlich 0,06 und einschließlich 0,2. Ein derartiges Material eignet sich aufgrund einer besonders geringen Wärmeleitfähigkeit besonders für die Wärmeisolationsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthält die Wärmeisolationsschicht eine Übergitterstruktur mit einer Mehrzahl von Schichtpaaren. Beispielsweise enthält eine erste Schicht eines Schichtpaars GaN und eine zweite Schicht AlGaN, insbesondere mit einem Al-Gehalt zwischen einschließlich 10 % und einschließlich 30 %. Eine Periodenlänge der Übergitterstruktur, also die Summe der Schichtdicken der ersten und zweiten Schicht beträgt vorzugsweise höchstens 6 nm. Die Schichtdicke der ersten Schicht ist vorzugsweise kleiner als die Schichtdicke der zweiten Schicht, wobei als erste Schicht diejenige Schicht des Schichtpaars angesehen wird, die eine kleinere Bandlücke aufweist. Bei Übergitterstrukturen kann Phononenstreuung an den Grenzflächen der dünnen Schichten zu einem hohen Wärmewiderstand führen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthält die Wärmeisolationsschicht einen Zusatzstoff mit einer Konzentration von mindestens 1·10¹⁷ cm^–3. Der Zusatzstoff ist insbesondere zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit vorgesehen. Beispielsweise ist der Zusatzstoff gewählt aus der Gruppe der Materialien bestehend aus: Mg, Si, C, O, Fe, In.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Wärmeisolationsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 25 nm und einschließlich 250 nm auf, bevorzugt zwischen einschließlich 30 nm und einschließlich 100 nm, beispielsweise 50 nm oder 80 nm. Je größer die Dicke ist, desto größer ist der Abstand zwischen der Trennschicht und dem Substrat. Weiterhin erhöht sich mit größerer Dicke auch der Wärmewiderstand der Wärmeisolationsschicht. Gleichzeitig erhöht sich jedoch auch die Abscheidedauer mit zunehmender Dicke. Eine Dicke in dem angegebenen Bereich hat sich daher als besonders geeignet herausgestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden nach dem Ablösen der abzulösenden Schicht vom Substrat auf dem Substrat verbliebene Reste abzulösenden Schicht, beispielsweise der Halbleiterschichtenfolge, entfernt und das Substrat wird für die Abscheidung einer weiteren Halbleiterschichtenfolge wieder verwendet. Im Unterschied zu einem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Trennung zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Substrat direkt an der Grenzfläche zum Substrat erfolgt, muss das Substrat selbst für die Wiederaufbereitung nicht gedünnt werden. Es reicht aus, lediglich die auf dem Substrat verbliebenen Reste der Halbleiterschichtenfolge zu entfernen. Selbstverständlich kann bei diesem Schritt auch ein Teil des Substrats entfernt werden. Zumindest ist jedoch der für die Erzielung einer hinreichend hohen Materialqualität erforderliche Materialabtrag des Substrats gegenüber dem herkömmlichen Verfahren reduziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Halbleiterschichtenfolge vom Substrat, beispielsweise einem Saphir-Substrat, aus gesehen eine AlN-Zwischenschicht, eine AlGaN-Wärmeisolationsschicht mit einem Aluminiumgehalt zwischen einschließlich 0,05 und einschließlich 0,95 und eine GaN-Trennschicht auf, wobei das Substrat und diese Schichten insbesondere unmittelbar aneinander angrenzen. Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Schichtaufbau für eine Halbleiterschichtenfolge basierend auf nitridischem Verbindungshalbleitermaterial besonders geeignet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden Dünnfilm-Halbleiterbauelemente hergestellt, wobei die Halbleiterbauelemente jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Das Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge ist mittels des Verfahrens entfernt. Zur mechanischen Stabilisierung der Halbleiterschichtenfolge kann die Halbleiterschichtenfolge vor oder nach dem Ablösen des Substrats auf einen Träger aufgebracht werden. Beispielsweise sind die Dünnfilm-Halbleiterbauelemente Dünnfilm-Lumineszenzdioden, etwa Dünnfilm-Laser oder Dünnfilm-LEDs.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
Die 1A bis 1E ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Ablösen einer Halbleiterschichtenfolge anhand von schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten;
die 2A und 2B ein zweites beziehungsweise drittes Ausführungsbeispiel für eine von einem Substrat abzulösende Halbleiterschichtenfolge;
3A Messergebnisse der Rauigkeit eines abgelösten Substrats in Abhängigkeit von der zur Ablösung verwendeten Laserleistung P in beliebigen Einheiten;
3B Simulationen eines räumlichen Temperaturverlaufs für zwei verschiedene Halbleiterschichtenfolgen;
3C Simulationen der auftretenden Temperatur T in Abhängigkeit von der Laserleistung P in beliebigen Einheiten;
3D ein Balkendiagramm zur Darstellung der prozentualen Veränderung der für die Ablösung erforderlichen Leistungsänderung ΔP der Laserleistung für verschiedene Halbleiterschichtenfolgen; und
die 3E und 3F Simulationsergebnisse der relativen Leistung P_R in Abhängigkeit vom Wärmewiderstand R der Wärmeisolationsschicht bei einer Variation der Dicke der Wärmeisolationsschicht (3E) und bei einer Variation der Materialzusammensetzung (3F).
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der 1A bis 1E wird exemplarisch ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Ablösen einer abzulösenden Schicht von einem Substrat beschrieben, wobei die abzulösende Schicht eine Halbleiterschichtenfolge ist, aus der bei dem Verfahren Dünnfilm-Lumineszenzdiodenchips, beispielsweise Dünnfilm-LEDs hergestellt werden. Das Verfahren eignet sich jedoch generell für das Ablösen von abzulösenden Schichten, insbesondere von Halbleitermaterial an einer Grenzfläche zu einem angrenzenden Material. Insbesondere eignet sich das Verfahren auch für die Herstellung von anderen elektronischen oder optoelektronischen Bauelementen. Weiterhin basiert die Halbleiterschichtenfolge exemplarisch auf nitridischem Verbindungshalbleitermaterial. Es ist jedoch auch denkbar, das Verfahren für die Ablösung eines anderen Halbleitermaterials, insbesondere eines anderen III-V-Verbindungshalbleitermaterials, einzusetzen. Wie in 1A dargestellt, wird auf einem Substrat 1 eine Halbleiterschichtenfolge 2 bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist epitaktisch auf dem Substrat abgeschieden, beispielsweise mittels MOCVD oder MBE. Das Substrat ist also ein Aufwachssubstrat, beispielsweise Saphir im Fall einer auf nitridischem Verbindungshalbleitermaterial basierenden Halbleiterschichtenfolge. Auch Siliziumkarbid ist als Aufwachssubstrat geeignet.
Das Verfahren kann jedoch auch für das Ablösen von Halbleitermaterial Anwendung finden, das sich nicht auf einem Aufwachssubstrat, sondern einem anderen Träger befindet.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20 auf, der zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 und einer zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet ist. Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 sind bezüglich des Leitungstyps voneinander verschieden. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht n-leitend und die zweite Halbleiterschicht p-leitend oder umgekehrt.
Die Halbleiterschichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich 20, weist ein nitridisches Verbindungshalbleitermaterial auf.
Der aktive Bereich weist beispielsweise eine Quantenstruktur auf. Die Bezeichnung Quantenstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss ("confinement") eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantenstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentöpfe, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Beispielsweise kann die Quantenstruktur zumindest eine Quantenschicht, die In_yGa_1-yN enthält mit 0 ≤ y ≤ 1, aufweisen.
Zwischen dem aktiven Bereich 20 und dem Substrat 1 ist eine Trennschicht 4 ausgebildet. Die Trennschicht 4 ist dafür vorgesehen, beim späteren Ablösen vom Substrat zumindest bereichsweise zersetzt zu werden. Beispielsweise enthält die Trennschicht GaN.
Zwischen der Trennschicht 4 und dem Substrat 1 ist weiterhin eine Wärmeisolationsschicht 3 angeordnet. Die Wärmeisolationsschicht weist eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf als das seitens des Substrats 1 angrenzende Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wärmeisolationsschicht Teil der Halbleiterschichtenfolge. Die Wärmeisolationsschicht kann jedoch auch vor dem epitaktischen Abscheiden der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet werden, beispielsweise durch Sputtern oder Aufdampfen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das angrenzende Material durch eine Zwischenschicht 5 gebildet. Für die Zwischenschicht 5 eignet sich beispielsweise AlN. Davon abweichend kann auf die Zwischenschicht aber auch verzichtet werden. In diesem Fall kann die Wärmeisolationsschicht 3 unmittelbar an das Substrat angrenzen.
Für die Wärmeisolationsschicht 3 eignet sich beispielsweise ein ternäres oder quaternäres Verbindungshalbleitermaterial, das zumindest zwei voneinander verschiedene Gruppe-III-Elemente mit einem Anteil von jeweils mindestens 5 % bezogen auf den Gruppe-III-Anteil aufweist. Beispielsweise können die zwei Elemente Al und Ga oder Al und In sein.
Insbesondere eignet sich für die Wärmeisolationsschicht 3 beispielsweise Al_xIn_yGa_1-x-yN mit einem Aluminium-Gehalt x zwischen einschließlich 5 % und einschließlich 95 %, bevorzugt zwischen einschließlich 10 % und einschließlich 90 %. Derartiges ternäres (im Fall von y = 0) oder quaternäres (im Fall von y < 0) nitridisches Verbindungshalbleitermaterial weist eine erheblich niedrigere Wärmeleitfähigkeit auf als die rein binären Materialien GaN und AlN.
Vorzugsweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 50 W/mK, besonders bevorzugt höchstens 30 W/mK, am meisten bevorzugt höchstens 15 W/mK.
Der Verlauf der Wärmeleitfähigkeit von AlGaN in Abhängigkeit vom Aluminiumgehalt x ist beispielsweise in 4.3 des Kapitels 4.2.3 der Dissertation von Stanislav Vitanov an der Technischen Universität Wien vom Dezember 2010, online verfügbar über www.iue.tuwien.ac.at/phd/vitanov, gezeigt.
Demnach beträgt die Wärmeleitfähigkeit für die AlN-Zwischenschicht 5 über 200 W/mK, während eine AlGaN-Schicht mit einem Aluminiumgehalt zwischen einschließlich 5 % und einschließlich 10 % eine Wärmeleitfähigkeit von unter 50 W/mK aufweist. Die Wärmeisolationsschicht 3 weist also eine Wärmeleitfähigkeit auf, die weniger als 30 % der Wärmeleitfähigkeit des angrenzenden Materials der Zwischenschicht 5 beträgt.
Bei nitridischem Verbindungshalbleitermaterial eignet sich also eine AlGaN-Schicht mit dem angegebenen Aluminiumgehalt besonders als Wärmeisolationsschicht. Grundsätzlich kann jedoch auch ein anderes binäres, ternäres oder quaternäres Material Anwendung finden, das sich durch eine geringe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 50 W/mK auszeichnet. Zweckmäßigerweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 80 %, bevorzugt höchstens 50 % der Wärmeleitfähigkeit des auf der dem Substrat zugewandten Seite angrenzenden Materials.
Die Wärmeisolationsschicht kann zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit weiterhin einen Zusatzstoff mit einer Konzentration von mindestens 1·10¹⁷ cm^–3 aufweisen.
Beispielsweise ist der Zusatzstoff gewählt aus der Gruppe der Materialien bestehend aus: Mg, Si, C, O, Fe, In.
Die Dicke der Wärmeisolationsschicht beträgt vorzugsweise zwischen einschließlich 25 nm und einschließlich 250 nm.
Insbesondere hat sich eine AlGaN-Wärmeisolationsschicht mit einer Dicke zwischen einschließlich 20 nm und einschließlich 100 nm und einem Aluminiumgehalt zwischen einschließlich 15 % und einschließlich 30 % als besonders geeignet herausgestellt.
Die Zwischenschicht 5 kann gleichzeitig die Funktion einer Pufferschicht erfüllen. Weiterhin erhöht sich mittels der Zwischenschicht 5 der Abstand der Trennschicht 4 von dem Substrat 1. Die Gefahr einer Schädigung des Substrats beim nachfolgenden Ablösen wird dadurch verringert.
Die Wärmeisolationsschicht 3 und die Trennschicht 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils Teil der epitaktisch auf dem Substrat abgeschiedenen Halbleiterschichtenfolge 2. Die Herstellung dieser Schichten ist also in den Wachstumsprozess der Halbleiterschichtenfolge integriert. Mit anderen Worten ist für die nachfolgende Ablösung kein zwischen dem aktiven Bereich 20 und dem Substrat 1 angeordnetes, nicht-epitaktisches Material erforderlich. Derartiges nicht-epitaktisches Material kann jedoch vorgesehen sein, beispielsweise durch Sputtern aufgebrachtes Material.
Wie in 1B dargestellt, wird die Halbleiterschichtenfolge 2 auf der vom Substrat 1 abgewandten Seite an einem Träger 6 befestigt, beispielsweise mittels einer Verbindungsschicht 61, etwa einer Lotschicht oder einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht. Der Träger kann wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, im fertig gestellten Bauelement verbleiben. Ein im Bauteil verbleibender Träger kann aber auch zu einem späteren Zeitpunkt aufgebracht oder auch weggelassen werden.
Die Trennschicht 4 wird mittels kohärenter Strahlung, in 1B dargestellt durch einen Pfeil 7, bestrahlt. Das Substrat und die zwischen der Trennschicht 4 und dem Substrat 1 angeordneten Schichten, vorliegend die Wärmeisolationsschicht 3 und die Zwischenschicht 5, sind hinsichtlich ihrer Bandlücke derart an die Strahlung angepasst, dass die Photonenenergie der Strahlung kleiner ist als die Bandlücke dieser Materialien, so dass die zwischen der Trennschicht 4 und dem Substrat 1 angeordneten Schichten für die Strahlung durchlässig sind. Weiterhin ist das Substrat 1 für die Strahlung durchlässig. Die Bandlücke der Trennschicht 4 ist dagegen kleiner oder gleich der Photonenenergie der Strahlung, so dass diese effizient absorbiert werden kann.
Bei einer Bestrahlung einer Trennschicht 4 aus nitridischem Verbindungshalbleitermaterial, beispielsweise einer GaN-Trennschicht, kann das Material der Trennschicht an der dem Substrat 1 zugewandten Grenzfläche bei einem hinreichend hohen Energieeintrag in metallisches Gallium und gasförmigen Stickstoff zersetzt werden. Dadurch kann die Halbleiterschichtenfolge wie in 1C dargestellt an der Trennschicht 4 vom Substrat 1 abgelöst werden.
Die Peak-Wellenlänge der Strahlung kann in weiten Grenzen variiert werden. Vorzugsweise beträgt die Peak-Wellenlänge zwischen einschließlich 220 nm und einschließlich 365 nm.
Strahlung in diesem Wellenlängenbereich kann durch nitridisches Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere GaN effizient absorbiert werden. Als Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Festkörper-Laser, etwa ein Diodengepumpter Festkörper-Laser oder ein Excimer-Laser Anwendung finden. Das Abstrahlprofil kann Gauß-förmig sein oder ein Tophat-Profil aufweisen.
In 1D ist ein fertiggestelltes Halbleiterbauelement 8 gezeigt, für das aus dem Träger 6 und der Halbleiterschichtenfolge 2 ein Trägerkörper 60 beziehungsweise ein Halbleiterkörper 200 hervorgehen. Die Vereinzelung des Trägers 6 mit der Halbleiterschichtenfolge in einzelne Halbleiterbauelemente erfolgt beispielsweise mittels eines Lasertrennverfahrens oder mittels Sägens.
Auf der dem Trägerkörper 60 abgewandten Seite weist die erste Halbleiterschicht 21 eine Strukturierung 85 zur Erhöhung der Auskoppeleffizienz der im aktiven Bereich 20 erzeugten Strahlung auf. Die Strukturierung kann beispielsweise mittels nasschemischen oder trockenchemischen Ätzens nach dem Ablösen des Substrats 1 erfolgen.
Weiterhin weist das Halbleiterbauelement 8 einen ersten Kontakt 81 zur externen elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 und einen zweiten Kontakt 82 zur externen elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Kontakt und der zweite Kontakt auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterbauelements 8 angeordnet. Die Anordnung der Kontakte ist jedoch in weiten Grenzen variierbar, solange Ladungsträger über die Kontakte 81, 82 von verschiedenen Seiten in den aktiven Bereich 20 injiziert werden können und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren. Insbesondere können der erste Kontakt 81 und der zweite Kontakt 82 auch auf derselben Seite des Halbleiterbauelements 8 angeordnet sein, beispielsweise können beide Kontakte auf einer Vorderseite des Halbleiterbauelements 8 oder auf einer Rückseite des Halbleiterbauelements 8 angeordnet sein. Als Vorderseite wird diejenige Seite angesehen, durch die im Betrieb des Bauelements die Strahlung austritt. Im fertig gestellten Halbleiterbauelement 8 ist die Wärmeisolationsschicht 3 nicht mehr vorhanden, so dass sich diese nicht negativ auf die Wärmeableitung der im Halbleiterbaulement im Betrieb entstehende Verlustwärme auswirken kann.
Das nach dem Ablösen des Substrats 1 verbliebene Material der Wärmeisolationsschicht 3 und der Zwischenschicht 5 kann nachfolgend entfernt werden, beispielsweise mittels Schleifens, Läppens oder Polierens und/oder mittels eines chemischen Verfahrens, etwa eines nasschemischen oder trockenchemischen Ätzverfahrens.
Das derart nachbehandelte Substrat 1 kann nun für die insbesondere epitaktische Abscheidung einer weiteren Halbleiterschichtenfolge wiederverwendet werden (1E). Im Unterschied zu einem Laser-Abhebeverfahren, bei dem die Ablösung der Halbleiterschichtenfolge unmittelbar an der Grenzfläche zum Substrat 1 erfolgt, ist die Schädigung des Substrats durch das Ablöseverfahren verringert. Für die Wiederverwendung des Substrats muss daher kein Material des Substrats oder zumindest nur ein stark verringerter Anteil des Substrats entfernt werden. Das Substrat kann also wiederverwendet werden, ohne dass sich die Dicke des Substrats wesentlich verringert. Insbesondere kann das Substrat mindestens zweimal, beispielsweise dreimal, für eine epitaktische Abscheidung wiederverwendet werden.
Der Einfluss der Zwischenschicht 5 ist anhand der in 3B dargestellten Simulationen veranschaulicht. In der linken Darstellung ist der Temperaturverlauf während der Bestrahlung mit kohärenter Strahlung an einer Grenzfläche zwischen dem Substrat 1 und der Trennschicht 4 gezeigt. Hier fällt die Temperatur von einem Bereich hoher Temperatur 910 kontinuierlich zu einem Bereich niedriger Temperatur 911 hin ab. Eine Linie 925 veranschaulicht die Grenzfläche zwischen dem Substrat 1 und der Trennschicht 4.
Im rechten Teil der Abbildung ist zusätzlich eine AlN-Zwischenschicht 5 vorgesehen, die zwischen den Linien 926 und 927 verläuft.
Wie die Simulationen zeigen, wird die Wärme aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht 5 stärker verteilt, so dass die maximale Temperatur im Bereich hoher Temperatur 920 verringert ist. Das Bezugszeichen 921 verweist auf den Bereich niedriger Temperatur im rechten Teil der Abbildung.
In 3C ist der Temperaturverlauf für verschiedene Strahlungsleistungen P in beliebigen Einheiten gezeigt, wobei die Symbole 931 den Verlauf ohne Zwischenschicht und die Symbole 932 den Verlauf mit Zwischenschicht 5 zeigen. Um dieselbe Temperatur, beispielsweise eine Temperatur von 1000 °C zu erzielen, muss also die Strahlungsleistung P erhöht werden.
Eine derartige Erhöhung der Strahlungsleistung führt jedoch zu einer unerwünschten erhöhten Rauigkeit der Substratoberfläche nach dem Ablösen des Substrats. Dies belegen die in 3A dargestellten Ergebnisse der Messungen der Rauigkeit R in Nanometern, gemessen als mittlere quadratische Rauigkeit in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung P in beliebigen Einheiten.
Die prozentuale Änderung der Strahlungsleistung ΔP ist in 3D für verschiedene Schichtfolgen anhand eines Balkendiagramms gezeigt. Als Referenz wird eine GaN-Trennschicht angesetzt, die unmittelbar an das Substrat angrenzt. Der Balken 941 zeigt die relative Änderung für eine AlN-Zwischenschicht mit einer Dicke von 25 nm. Dies führt zu einer leichten Erhöhung der erforderlichen Strahlungsleistung. Bei einer Vergrößerung der Schichtdicke der Zwischenschicht erhöht sich die relative Änderung weiter. So beträgt diese, wie Balken 942 zeigt, bei einer Dicke von 100 nm etwa 10 %. Durch das Vorsehen einer Wärmeisolationsschicht zusätzlich zur Zwischenschicht kann dieser Effekt überkompensiert werden, so dass die erforderliche Strahlungsleistung abnimmt. Balken 943 bezieht sich auf eine Wärmeisolationsschicht mit einer Dicke von 35 nm auf einer AlN-Zwischenschicht mit einer Dicke von 100 nm.
Trotz der hohen Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht 5 kann also die erforderliche Strahlungsleistung mittels der Wärmeisolationsschicht 3 gegenüber einer Ablösung direkt an der Grenzfläche zum Substrat signifikant verringert werden. Dadurch wird die Wiederverwendbarkeit des Substrats, beispielsweise des Saphirsubstrats, vereinfacht und die Lebensdauer der optischen Elemente und der Strahlungsquelle erhöht.
In den 3E und 3F ist jeweils die normierte Leistung P_R gegenüber einem normierten Wärmewiderstand R aufgetragen, wobei die Erhöhung des Wärmewiderstands in 3E aus einer Erhöhung der Dicke der Wärmeisolationsschicht und in 3F aus einer Änderung des Aluminium-Gehalts resultiert. So nimmt die Dicke der Wärmeisolationsschicht von Symbol 951 über Symbol 952 zu Symbol 953 hin zu. Die Kurve 954 zeigt eine Anpassungskurve an die simulierten Werte.
In 3F nimmt der Aluminiumgehalt von Symbol 962 über Symbol 963 zu Symbol 964 hin zu, angepasst durch eine Anpassungskurve 965. Zum Vergleich zeigt Symbol 961 die relative Leistungsänderung für eine reine AlN-Schicht, was dem Fehlen einer Wärmeisolationsschicht entspricht.
Diese Simulationsergebnisse konnten durch experimentelle Daten bestätigt werden. Bezogen auf eine direkt an ein Saphir-Substrat angrenzende GaN-Trennschicht erhöht sich die für die Ablösung erforderliche Laserleistung um etwa 6 %, wenn eine AlN-Zwischenschicht vorhanden ist. Dieser Effekt wird durch eine zusätzlich zur Zwischenschicht vorgesehene Wärmeisolationsschicht überkompensiert, so dass eine um etwa 3 bis 6 % reduzierte Strahlungsleistung ausreicht.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine durch das Verfahren abzulösende Halbleiterschichenfolge ist in 2A gezeigt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A bis 1E beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die Halbleiterschichtenfolge auf der dem Substrat 1 abgewandten Seite der Trennschicht 4 eine weitere Wärmeisolationsschicht 35 auf. Die weitere Wärmeisolationsschicht 35 kann insbesondere wie im Zusammenhang mit der Wärmeisolationsschicht 3 beschrieben ausgebildet sein. Durch diese weitere Wärmeisolationsschicht kann die zur Ablösung vom Substrat eingebrachte Wärmeenergie in ihrer Ausbreitung in vertikaler Richtung, also senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 2, begrenzt werden. Dadurch wird in der Trennschicht die für die Ablösung erforderliche Temperatur bereits bei niedrigeren Strahlungsleistungen erzielt, so dass die Strahlungsleistung reduziert werden kann.
Ein drittes Ausführungsbeispiel für eine durch das Verfahren abzulösende Halbleiterschichenfolge ist in 2B gezeigt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A bis 1E beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied hierzu ist die Wärmeisolationsschicht 3 mehrschichtig ausgebildet. Die Wärmeisolationsschicht enthält eine Übergitterstruktur 30 mit einer Mehrzahl von Schichtpaaren 31. Ein Schichtpaar enthält jeweils eine erste Schicht 311 und eine zweite Schicht 312, wobei die erste Schicht diejenige Schicht des Schichtpaars ist, die eine kleinere Bandlücke aufweist. Die Übergitterstruktur ist so ausgebildet, dass diese, insbesondere unter Ausnutzung von Quantisierungseffekten in der ersten Schicht, für die zur Ablösung verwendete Strahlung durchlässig ist. Beispielsweise enthält die erste Schicht 311 GaN und die zweite Schicht 312 AlGaN, insbesondere mit einem Al-Gehalt zwischen einschließlich 10 % und einschließlich 30 %. Eine Periodenlänge der Übergitterstruktur 30, also die Summe der Schichtdicken der ersten und zweiten Schicht beträgt vorzugsweise höchstens 6 nm. Die Schichtdicke der ersten Schicht ist vorzugsweise kleiner als die Schichtdicke der zweiten Schicht, wobei als erste Schicht diejenige Schicht des Schichtpaars angesehen wird, die eine kleinere Bandlücke aufweist. Beispielsweise beträgt die Schichtdicke der ersten Schicht zwischen einschließlich 1 nm und einschließlich 2 nm und die Schichtdicke der zweiten Schicht zwischen einschließlich 2 nm und einschließlich 3 nm.
Auch bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kann auf die Zwischenschicht 5 verzichtet werden, so dass die Wärmeisolationsschicht unmittelbar an das Substrat angrenzt.
Das Ablösen der Halbleiterschichtenfolge vom Substrat kann jeweils wie im Zusammenhang mit den 1A bis 1E beschrieben erfolgen.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann eine Halbleiterschichtenfolge auf einfache und zuverlässige Weise effizient von einem Substrat abgelöst werden. Insbesondere kann die Wärmeisolationsschicht in die auf dem Substrat epitaktische Halbleiterschichtenfolge integriert werden. Bei nitridischem Verbindungshalbleitermaterial kann beispielsweise durch eine AlGaN-Wärmeisolationsschicht eine Verringerung der erforderlichen Strahlungsleistung auch dann erzielt werden, wenn zwischen dem Substrat und der Trennschicht 4 eine thermisch hochleitende Zwischenschicht, etwa eine AlN-Schicht, angeordnet ist. Dadurch kann das Material für die Zwischenschicht, die beispielsweise als Pufferschicht dienen kann, weitgehend unabhängig von seiner Wärmeleitfähigkeit gewählt werden, beispielsweise im Hinblick auf eine hohe erzielbare Kristallqualität des nachfolgend abgeschiedenen Halbleitermaterials der Halbleiterschichtenfolge und/oder ihre Strahlungsdurchlässigkeit für die zur Ablösung eingesetzten Strahlung.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

www.iue.tuwien.ac.at/phd/vitanov [0063]

Claims

Verfahren zum Ablösen einer abzulösenden Schicht (2) von einem Substrat (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen der abzulösenden Schicht auf dem Substrat, wobei die abzulösende Schicht eine Trennschicht (4) aufweist und zwischen dem Substrat und der Trennschicht eine Wärmeisolationsschicht (3) angeordnet ist und wobei die Wärmeisolationsschicht eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als ein auf einer dem Substrat zugewandten Seite angrenzendes Material; b) Bestrahlen der Trennschicht mit kohärenter Strahlung, wobei die Wärmeisolationsschicht für die Strahlung durchlässig ist und Material der Trennschicht durch die in der Trennschicht absorbierte Strahlung zumindest bereichsweise zersetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmeisolationsschicht eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 50 W/mK aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 80 % der Wärmeleitfähigkeit des auf der dem Substrat zugewandten Seite angrenzenden Materials beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Substrat und der Wärmeisolationsschicht eine Zwischenschicht (5) angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht für die Strahlung durchlässig ist und eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Wärmeisolationsschicht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Zwischenschicht unmittelbar an das Substrat angrenzt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeisolationsschicht höchstens 50 % der Wärmeleitfähigkeit der Zwischenschicht beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der dem Substrat abgewandten Seite der Trennschicht eine weitere Wärmeisolationsschicht (35) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeisolationsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 25 nm und einschließlich 250 nm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeisolationsschicht ein Verbindungshalbleitermaterial aufweist, das zumindest zwei voneinander verschiedene Gruppe-III-Elemente mit einem Anteil von jeweils mindestens 5 % bezogen auf den Gruppe-III-Anteil aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zumindest zwei voneinander verschiedenen Gruppe-III-Elemente jeweils gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ga, Al und In.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeisolationsschicht Al_xIn_yGa_1-x-yN mit einem Aluminiumgehalt x zwischen einschließlich 0,1 und einschließlich 0,9 enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeisolationsschicht Al_xIn_yGa_1-x-yN mit einem Aluminiumgehalt x zwischen einschließlich 0,8 und einschließlich 0,94 und mit einem Indiumgehalt y zwischen einschließlich 0,06 und einschließlich 0,2 enthält, wobei x + y ≤ 1 gilt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeisolationsschicht eine Übergitterstruktur (30) mit einer Mehrzahl von Schichtpaaren (31) enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeisolationsschicht einen Zusatzstoff mit einer Konzentration von mindestens 1·10¹⁷ cm^–3 enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlung eine Peak-Wellenlänge zwischen einschließlich 220 nm und einschließlich 365 nm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die abzulösende Schicht eine Halbleiterschichtenfolge ist und nach Schritt b) auf dem Substrat verbliebene Reste der Halbleiterschichtenfolge entfernt werden und das Substrat für die Abscheidung einer weiteren Halbleiterschichtenfolge wiederverwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Dünnfilm-Halbleiterbauelemente (8) hergestellt werden, die jeweils einen Teil der abzulösenden Schicht aufweisen.