RU2543215C2

RU2543215C2 - Method of growing epitaxial layers of semiconductor crystals of group three nitrides on layered crystalline structure

Info

Publication number: RU2543215C2
Application number: RU2013131291/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Георгиевич Шретер; Юрий Тоомасович Ребане; Алексей Владимирович Миронов
Original assignee: Юрий Георгиевич Шретер; Юрий Тоомасович Ребане; Алексей Владимирович Миронов
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2015-02-27
Also published as: RU2013131291A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method is based on application of laser radiation with wavelength and power, selected in such a way that laser radiation is absorbed near one of the borders of layered crystalline structure and partially destroys group III nitride near said border, and thus weakens mechanical strength of said border and entire layered crystalline structure. Obtained by said method crystalline structures with optically weakened border can be used as substrates for growing epitaxial crystalline layers of group three nitrides and make it possible to considerably weaken mechanical stresses that arise due to mismatch of parameters of crystalline lattices and thermal expansion coefficients.

EFFECT: weakening of mechanical stresses results in reduction of curvature of epitaxial layers and reduces quantity of growth defects in epitaxial layers, application of mechanical or thermomechanical stress to epitaxial layers, grown on crystalline structures with optically weakened border makes it possible to easily separate obtained epitaxial layers from initial substrate on optically weakened border.

8 cl, 20 dwg, 7 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области технологии получения твердых кристаллических материалов, в частности к способу выращивания эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов методами газофазной и жидкофазной эпитаксии.The invention relates to the field of technology for producing solid crystalline materials, in particular to a method for growing epitaxial layers of semiconductor crystals by gas-phase and liquid-phase epitaxy.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Основная проблема при выращивании эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы, таких как GaN, AlN, InN и их твердых растворов Al_xGa_1-xN, In_xGa_1-xN и Al_xIn_yGa_1-x-yN заключается в отсутствии подходящих для эпитаксии ростовых подложек, имеющих малое рассогласование параметра кристаллической решетки и малое рассогласование коэффициентов термического расширения. Поэтому при выращивании эпитаксиальных пленок нитридов третьей группы на подложках, имеющих большое рассогласование латерального параметра решетки с нитридами третьей группы и большое рассогласование коэффициентов термического расширения, на границе между подложкой и эпитаксиальным слоем возникают сильные механические напряжения. Эти механические напряжения приводят к изгибу кристаллической структуры, состоящей из подложки и эпитаксиальной пленки, и способствуют возникновению ростовых дефектов и трещин в эпитаксиальных слоях.The main problem when growing epitaxial layers of semiconductor crystals of the third group nitrides, such as GaN, AlN, InN and their solid solutions Al _x Ga _1-x N, In _x Ga _1-x N and Al _x In _y Ga _1-xy N, is the absence of growth substrates suitable for epitaxy, having a small mismatch of the crystal lattice parameter and a small mismatch of thermal expansion coefficients. Therefore, when growing epitaxial films of the third group nitrides on substrates having a large mismatch of the lateral lattice parameter with the third group nitrides and a large mismatch of thermal expansion coefficients, strong mechanical stresses arise at the interface between the substrate and the epitaxial layer. These mechanical stresses lead to the bending of the crystal structure, consisting of a substrate and an epitaxial film, and contribute to the appearance of growth defects and cracks in the epitaxial layers.

Для компенсации ростовых механических напряжений, связанных с большими рассогласованиями решеток подложки и эпитаксиальной пленки в статье Y. Oshima, Т. Eri, M. Shibata, H. Sunakawa, К. Kobayashi, Т. Ichihashi, and A. Usui, "Preparation of Freestanding GaN Wafers by Hydride Vapor Phase Epitaxy with Void-Assisted Separation", Jpn. J. Appi. Phys., vol.42, pp.L1-L3, 2002, было предложено использовать кристаллические структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат вольфрам и полости и расположены между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы.To compensate for the growth mechanical stresses associated with large mismatches of the substrate lattices and the epitaxial film in the article by Y. Oshima, T. Eri, M. Shibata, H. Sunakawa, K. Kobayashi, T. Ichihashi, and A. Usui, "Preparation of Freestanding GaN Wafers by Hydride Vapor Phase Epitaxy with Void-Assisted Separation ", Jpn. J. Appi. Phys., Vol. 42, pp. L1-L3, 2002, it was proposed to use crystalline structures with mechanically weakened layers that contain tungsten and cavities located between the growth substrate and the epitaxial layer of the nitride of the third group.

В US 8294183 B2 предложено использовать кристаллические приборные структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат металл и полости, и расположены между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы с выращенными на нем полупроводниковыми приборами.US 8294183 B2 proposes the use of crystalline device structures with mechanically weakened layers that contain metal and cavities, and are located between the growth substrate and the epitaxial layer of the nitride of the third group with semiconductor devices grown on it.

В US 2008/0283821 А1 предложено использовать кристаллические приборные структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат нитрид титана и расположены между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы с выращенными на нем светоизлучающими полупроводниковыми приборами.US 2008/0283821 A1 proposes the use of crystalline instrument structures with mechanically weakened layers that contain titanium nitride and are located between the growth substrate and the epitaxial layer of the third group nitride with light-emitting semiconductor devices grown on it.

В статье M. Mynbaeva, A. Titkov, A. Kryganovskii, V. Ratnikov, and К. Mynbaev, "Structural characterization and strain relaxation in porous GaN layers". Applied physics Letters vol 76, N 9, p.1113, 2000, предложено использовать кристаллические структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат поры, полученные с помощью анодного травления нитрида галлия и расположены между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы.In the article by M. Mynbaeva, A. Titkov, A. Kryganovskii, V. Ratnikov, and K. Mynbaev, "Structural characterization and strain relaxation in porous GaN layers". Applied physics Letters vol 76, N 9, p. 1113, 2000, it is proposed to use crystalline structures with mechanically weakened layers that contain pores obtained by anodic etching of gallium nitride and are located between the growth substrate and the epitaxial layer of the third group nitride.

В US 8349076 B2 предложено использовать кристаллические структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат поры, полученные с помощью травления нитрида галлия в атмосфере HCl и аммиака в газофазном химическом реакторе, и расположены между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы.US 8349076 B2 proposes the use of crystalline structures with mechanically weakened layers that contain pores obtained by etching gallium nitride in an HCl atmosphere and ammonia in a gas-phase chemical reactor and are located between the growth substrate and the epitaxial layer of the third group nitride.

В US 6380108 B1 предложено использовать кристаллические структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат кристаллические столбики и расположены между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы, выращенным на кристаллических столбиках методом пендеоэпитаксии.US 6380108 B1 proposes the use of crystalline structures with mechanically weakened layers that contain crystalline columns and are located between the growth substrate and the epitaxial layer of the third group nitride, grown on crystalline columns by the pendeoepitaxy method.

В US 6380108 B1 предложено использовать кристаллические структуры с механически ослабленными слоями, которые содержат примесные атомы, имплантированные в ослабленные слои методом ионной имплантации и расположенные между ростовой подложкой и эпитаксиальным слоем нитрида третьей группы.US 6380108 B1 proposes the use of crystalline structures with mechanically weakened layers that contain impurity atoms implanted in the weakened layers by ion implantation and located between the growth substrate and the epitaxial layer of the third group nitride.

Все вышеприведенные методы получения ослабленных слоев используют дорогостоящие и повреждающие кристаллическую структуру технологические процессы, такие как нанесение фотолитографических масок, нанесение металлических пленок, ионная имплантация и химическое травление.All of the above methods for producing attenuated layers use expensive and damaging crystal structure processes, such as applying photolithographic masks, applying metal films, ion implantation and chemical etching.

Задачей настоящего изобретения является предложить способ выращивания эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы с использованием кристаллических структур с ослабленными слоями, полученными без применения дорогостоящих и повреждающих кристаллическую структуру технологических процессов, таких как нанесение фотолитографических масок, нанесение металлических пленок, ионная имплантация и химическое травление.The objective of the present invention is to provide a method for growing epitaxial layers of semiconductor crystals of nitrides of the third group using crystalline structures with weakened layers obtained without the use of expensive and damaging the crystal structure of technological processes, such as applying photolithographic masks, applying metal films, ion implantation and chemical etching.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Для решения этой задачи предлагается способ выращивания эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы на слоистой кристаллической структуре, имеющей границу между слоями с ослабленной механической прочностью, причем слой, примыкающий к указанной границе с одной стороны, является сильно поглощающим лазерное излучение, а остальные слои, расположенные с другой стороны указанной границы, являются прозрачными для него. В отличие от известных способов слоистую кристаллическую структуру, имеющую границу с ослабленной механической прочностью, получают посредством оптической обработки сфокусированным лазерным излучением, при этомTo solve this problem, we propose a method for growing epitaxial layers of semiconductor crystals of nitrides of the third group on a layered crystalline structure having a boundary between layers with weakened mechanical strength, the layer adjacent to this boundary on one side being highly absorbing laser radiation, and the remaining layers located on the other side of the specified border, are transparent to it. In contrast to the known methods, a layered crystalline structure having a boundary with weakened mechanical strength is obtained by optical processing by focused laser radiation, while

- направляют сфокусированный лазерный луч сквозь прозрачные слои указанной кристаллической структуры на сильно поглощающий слой,- direct the focused laser beam through the transparent layers of the specified crystalline structure to a strongly absorbing layer,

- создают области с ослабленной механической прочностью, возникающие вследствие частичного разрушения нитрида третьей группы на границе между прозрачными слоями и сильно поглощающим слоем в районе пересечения конуса фокусировки лазерного излучения с вышеуказанной границей,- create areas with weakened mechanical strength arising from the partial destruction of the nitride of the third group at the boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer at the intersection of the focusing cone of the laser radiation with the above boundary,

- перемещают лазерный луч с шагом, осуществляя сканирование фокусом луча всей границы между прозрачными слоями и сильно поглощающим слоем, создавая тем самым множество областей с ослабленной механической прочностью и получая слоистую кристаллическую структуру с оптически ослабленной границей,- move the laser beam in steps, scanning by the beam focus of the entire boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer, thereby creating many regions with weakened mechanical strength and obtaining a layered crystalline structure with an optically weakened boundary,

- выращивают эпитаксиальные слои полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы на слоистой кристаллической структуре с оптически ослабленной границей.- grow epitaxial layers of semiconductor crystals of nitrides of the third group on a layered crystalline structure with an optically weakened boundary.

В предпочтительном варианте слоистая кристаллическая структура содержит подложку, выполненную из сапфира, или карбида кремния, или кремния, или арсенида галлия, или нитрида галлия, или нитрида алюминия, прозрачную для лазерного излучения, и слои нитридов третьей группы, один из которых сильно поглощает лазерное излучение.In a preferred embodiment, the layered crystalline structure contains a substrate made of sapphire, or silicon carbide, or silicon, or gallium arsenide, or gallium nitride, or aluminum nitride, transparent to laser radiation, and layers of the third group nitrides, one of which strongly absorbs laser radiation .

В предпочтительном варианте слоистая кристаллическая структура содержит подложку, выполненную из сапфира, или карбида кремния, или кремния, или арсенида галлия, или нитрида галлия, или нитрида алюминия, поглощающую лазерное излучение, и слои нитридов третьей группы, прозрачные для лазерного излучения.In a preferred embodiment, the layered crystalline structure contains a substrate made of sapphire, or silicon carbide, or silicon, or gallium arsenide, or gallium nitride, or aluminum nitride, which absorbs laser radiation, and layers of the third group of nitrides that are transparent to laser radiation.

В предпочтительном варианте сканирование фокусом луча всей границы между прозрачными слоями и сильно поглощающим слоем осуществляют возвратно-поступательным перемещением луча со сдвигом на шаг с формированием траектории перемещения фокуса в виде меандра.In a preferred embodiment, the beam focus scans the entire boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer by reciprocating the beam with a shift by a step to form a focus path in the form of a meander.

В предпочтительном варианте сканирование фокусом луча всей границы между прозрачными слоями и сильно поглощающим слоем осуществляют по спирали от периферии кристаллической структуры к ее центру.In a preferred embodiment, the beam focus scan of the entire boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer is carried out in a spiral from the periphery of the crystalline structure to its center.

Эпитаксиальные слои полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы, выращенные на кристаллической структуре с оптически ослабленной границей, предпочтительно являются слоями нитрида галлия, слоями полупроводниковых твердых растворов In_xGa₁-_xN, слоями полупроводниковых твердых растворов Al_xGa₁-_xN, где x находится в пределах 0≤x≤1, или слоистой полупроводниковой приборной структурой, содержащей слои нитрида галлия, слои полупроводниковых твердых растворов In_xGa_1-xN, слои полупроводниковых твердых растворов Al_xGa_1-xN и слои полупроводниковых твердых растворов Al_xIn_yGa_1-x-yN, где x и у находятся в пределах 0≤x≤1, 0≤y≤1.Epitaxial layers of semiconductor crystals of the third group nitrides grown on a crystal structure with an optically weakened boundary are preferably gallium nitride layers, layers of In _x Ga ₁ - _x N semiconductor solid solutions, layers of Al _x Ga ₁ - _x N semiconductor solid solutions, where x is within 0≤x≤1, or a layered semiconductor device structure containing gallium nitride layers, In _x Ga _1-x N semiconductor solid solutions, Al _x Ga _1-x N semiconductor solid solutions, and semiconductor layers dynic solid solutions Al _x In _y Ga _1-xy N, where x and y are in the range 0≤x≤1, 0≤y≤1.

Оптический метод ослабления механической прочности слоистой кристаллической структуры основан на использовании лазерного излучения с длиной волны и мощностью, подобранными таким образом, чтобы лазерное излучение поглощалось вблизи одной из границ слоистой кристаллической структуры и частично разрушало нитрид третьей группы вблизи этой границы, ослабляя механическую прочность указанной границы и всей слоистой кристаллической структуры. Полученные таким способом кристаллические структуры с оптически ослабленной границей могут использоваться в качестве подложек для выращивания эпитаксиальных кристаллических слоев нитридов третьей группы и позволяют существенно ослабить механические напряжения, возникающие из-за рассогласования параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения. Ослабление механических напряжений приводит к уменьшению изгиба эпитаксиальных полупроводниковых слоев снижает количество ростовых дефектов в эпитаксиальных слоях и улучшает, таким образом, качество эпитаксиальных слоев и эпитаксиальных слоистых полупроводниковых приборных структур.The optical method for weakening the mechanical strength of a layered crystalline structure is based on the use of laser radiation with a wavelength and power selected so that the laser radiation is absorbed near one of the boundaries of the layered crystalline structure and partially destroys the nitride of the third group near this boundary, weakening the mechanical strength of this boundary and entire layered crystalline structure. The crystal structures obtained in this way with an optically weakened boundary can be used as substrates for growing epitaxial crystal layers of the nitrides of the third group and can significantly reduce mechanical stresses arising from the mismatch of the crystal lattice parameters and thermal expansion coefficients. The weakening of mechanical stresses reduces the bending of the epitaxial semiconductor layers, reduces the number of growth defects in the epitaxial layers, and thus improves the quality of the epitaxial layers and epitaxial layered semiconductor device structures.

Кроме этого, при приложении механического или термомеханического напряжения к эпитаксиальным слоям, выращенным на кристаллических структурах с оптически ослабленной границей, полученные эпитаксиальные слои могут легко отделяться от исходной подложки по оптически ослабленной границе.In addition, when mechanical or thermomechanical stress is applied to epitaxial layers grown on crystalline structures with an optically weakened boundary, the obtained epitaxial layers can easily be separated from the initial substrate along an optically weakened boundary.

Технический результат предложенного изобретения состоит в обеспечении улучшенного качества эпитаксиальных полупроводниковых слоев и эпитаксиальных слоистых полупроводниковых приборных структур за счет ослабления механических напряжений, возникающих из-за рассогласования параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения между эпитаксиальными слоями и подложкой, уменьшения изгиба эпитаксиальных слоев, снижения количества ростовых дефектов в эпитаксиальных слоях, а также в облегчении отделения эпитаксиальных слоев и эпитаксиальных слоистых полупроводниковых приборных структур от ростовой подложки.The technical result of the proposed invention is to provide improved quality of epitaxial semiconductor layers and epitaxial layered semiconductor device structures due to the weakening of mechanical stresses arising from the mismatch of the crystal lattice parameters and thermal expansion coefficients between the epitaxial layers and the substrate, reduce the bending of epitaxial layers, reduce the number of growth defects in the epitaxial layers, as well as in facilitating the separation of epitaxial ial layers and epitaxial layered semiconductor device structures from the growth substrate.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Настоящее изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены: схема этапов выращивания эпитаксиального слоя нитрида галлия на простой кристаллической структуре с оптически ослабленной границей, которая состоит из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия, Фиг.1-5; схема этапов выращивания эпитаксиального слоя нитрида галлия на кристаллической структуре с оптически ослабленной границей, которая состоит из подложки карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия с различными уровнями легирования мелкими примесями, Фиг.6-9; схема этапов выращивания и отделения эпитаксиального слоя нитрида галлия на кристаллической структуре с оптически ослабленной границей, состоящей из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, заключенного между слоями нитрида галлия, Фиг.10-14; схема выращивания и отделения эпитаксиального слоя твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N, на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия, Фиг.15-16; схема выращивания и отделения эпитаксиального слоя твердого раствора In_0.3Ga_0.7N, на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия, Фиг.17-18; схема выращивания и отделения лазерной приборной структуры GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия, Фиг.19-20.The present invention is illustrated by drawings, in which: a diagram of the steps of growing an epitaxial layer of gallium nitride on a simple crystalline structure with an optically weakened border, which consists of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride, Figs. 1-5; a diagram of the steps for growing an epitaxial gallium nitride layer on a crystalline structure with an optically weakened boundary, which consists of a silicon carbide substrate and two epitaxial gallium nitride layers with different levels of doping with fine impurities, Fig.6-9; diagram of the steps of growing and separating the gallium nitride epitaxial layer on a crystalline structure with an optically weakened boundary consisting of a gallium nitride substrate, two gallium nitride epitaxial layers and one layer of In _0.4 Ga _0.6 N solid solution enclosed between the gallium nitride layers, FIGS. 10-14 ; scheme for growing and separating the epitaxial layer of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution on a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial gallium nitride layer with an optically weakened boundary between the sapphire substrate and the gallium nitride layer, FIGS. 15-16; scheme for growing and separating an epitaxial layer of an In _0.3 Ga _0.7 N solid solution on a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary between the sapphire substrate and the gallium nitride layer, Figs. 17-18; scheme of growing and separating a laser instrument structure GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN on a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary between the sapphire substrate and the layer of gallium nitride, Fig.19-20.

Фиг.1 иллюстрирует кристаллическую структуру, состоящую из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия, подготовленную для оптической обработки лазерным излучением.Figure 1 illustrates a crystalline structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride, prepared for optical processing by laser radiation.

Фиг.2 иллюстрирует схему оптической обработки кристаллической структуры, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия, с помощью ультрафиолетового лазерного излучения, проходящего сквозь сапфировую подложку и поглощающегося на границе слоя нитрида галлия.Figure 2 illustrates an optical processing scheme for a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride using ultraviolet laser radiation passing through the sapphire substrate and absorbed at the boundary of the gallium nitride layer.

Фиг.3 иллюстрирует эпитаксиальный слой нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов, нанесенный на кристаллическую структуру из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия.Figure 3 illustrates an epitaxial layer of gallium nitride with a small bend and a low content of growth defects deposited on the crystal structure from a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary between the sapphire substrate and the gallium nitride layer.

Фиг.4 иллюстрирует процесс отделения, при приложении механического или термомеханического напряжения, эпитаксиального слоя нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов от сапфировой подложки, при использовании кристаллической структуры, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия.Figure 4 illustrates the process of separation, when applying mechanical or thermomechanical stress, of the epitaxial layer of gallium nitride with a small bend and low content of growth defects from the sapphire substrate, using a crystalline structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary between sapphire substrate and a layer of gallium nitride.

Фиг.5 иллюстрирует схему оптической обработки кристаллической структуры, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия, с помощью инфракрасного лазерного излучения, проходящего сквозь слой нитрида галлия и поглощающегося на границе с сапфировой подложкой.Figure 5 illustrates an optical processing scheme for a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride using infrared laser radiation passing through a gallium nitride layer and absorbed at the interface with the sapphire substrate.

Фиг.6 иллюстрирует кристаллическую структуру, состоящую из подложки карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия с различными уровнями легирования мелкими примесями, подготовленную для оптической обработки.6 illustrates a crystalline structure consisting of a silicon carbide substrate and two epitaxial layers of gallium nitride with different levels of doping with small impurities, prepared for optical processing.

Фиг.7 иллюстрирует схему оптической обработки кристаллической структуры, состоящей из подложки карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия с различными уровнями легирования мелкими примесями, с помощью инфракрасного лазерного излучения, проходящего сквозь верхний слой нитрида галлия с низким уровнем легирования и поглощающегося на границе слоя нитрида галлия с высоким уровнем легирования.Fig. 7 illustrates an optical processing scheme for a crystal structure consisting of a silicon carbide substrate and two epitaxial layers of gallium nitride with various levels of doping with fine impurities, using infrared laser radiation passing through the upper layer of gallium nitride with a low doping level and absorbed at the boundary of the nitride layer gallium with a high level of doping.

Фиг.8 иллюстрирует эпитаксиальный слой нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов, нанесенный на кристаллическую структуру, состоящую из подложки карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия с различными уровнями легирования мелкими примесями, и с оптически ослабленной границей между двумя эпитаксиальными слоями нитрида галлия.Fig. 8 illustrates an epitaxial layer of gallium nitride with a small bend and a low content of growth defects, deposited on a crystalline structure consisting of a silicon carbide substrate and two epitaxial layers of gallium nitride with different levels of doping with small impurities, and with an optically weakened boundary between two epitaxial layers of nitride Gaul.

Фиг.9 иллюстрирует процесс отделения, при приложении механического или термомеханического напряжения, эпитаксиального слоя нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов от подложки карбида кремния, при использовании кристаллической структуры, состоящей из подложки карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия с различными уровнями легирования мелкими примесями, и с оптически ослабленной границей между двумя эпитаксиальными слоями нитрида галлия.Figure 9 illustrates the process of separation, upon application of mechanical or thermomechanical stress, of a gallium nitride epitaxial layer with a small bend and low content of growth defects from a silicon carbide substrate, using a crystalline structure consisting of a silicon carbide substrate and two epitaxial layers of gallium nitride with different levels doping with fine impurities, and with an optically weakened boundary between two epitaxial layers of gallium nitride.

Фиг.10 иллюстрирует кристаллическую структуру, состоящую из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, заключенного между слоями нитрида галлия, подготовленную для оптической обработки.Figure 10 illustrates a crystalline structure consisting of a gallium nitride substrate, two epitaxial layers of gallium nitride and one layer of In _0.4 Ga _0.6 N solid solution enclosed between layers of gallium nitride prepared for optical processing.

Фиг.11 иллюстрирует схему оптической обработки кристаллической структуры, состоящей из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, заключенного между слоями нитрида галлия, с помощью лазерного излучения видимого диапазона, проходящего сквозь верхний слой нитрида галлия и поглощающегося на границе слоя твердого раствора In_0.4Ga_0.6N.11 illustrates an optical processing scheme for a crystal structure consisting of a gallium nitride substrate, two epitaxial layers of gallium nitride and one layer of In _0.4 Ga _0.6 N solid solution enclosed between layers of gallium nitride, using visible laser radiation passing through the upper nitride layer gallium and In _0.4 Ga _0.6 N. solid solution absorbed at the boundary of the layer

Фиг.12 иллюстрирует эпитаксиальный слой нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов, нанесенный на кристаллическую структуру, состоящую из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора. In_0.4Ga_0.6N, заключенного между слоями нитрида галлия, и с оптически ослабленной границей между верхним слоем нитрида галлия и слоем твердого раствора In_0.4Ga_0.6N.12 illustrates an epitaxial layer of gallium nitride with a small bend and a low content of growth defects, deposited on a crystalline structure consisting of a substrate of gallium nitride, two epitaxial layers of gallium nitride and one layer of solid solution. In _0.4 Ga _0.6 N, enclosed between gallium nitride layers, and with an optically weakened boundary between the upper layer of gallium nitride and the layer of In _0.4 Ga _0.6 N. solid solution

Фиг.13 иллюстрирует наклеенный на временную подложку эпитаксиальный слой нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов, нанесенный на кристаллическую структуру, состоящую из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, заключенного между слоями нитрида галлия, и с оптически ослабленной границей между верхним слоем нитрида галлия и слоем твердого раствора In_0.4Ga_0.6N.13 illustrates a gallium nitride epitaxial layer glued onto a temporary substrate with a small bend and a low content of growth defects, deposited on a crystalline structure consisting of a gallium nitride substrate, two epitaxial layers of gallium nitride and one layer of In _0.4 Ga _0.6 N solid solution, interposed between layers of gallium nitride, and with an optically weakened boundary between the upper layer of gallium nitride and the layer of solid solution In _0.4 Ga _0.6 N.

Фиг.14 иллюстрирует процесс отделения, при приложении механического напряжения, наклеенного на временную подложку эпитаксиального слоя нитрида галлия с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов от ростовой подложки нитрида галлия, при использовании кристаллической структуры, состоящей из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, заключенного между слоями нитрида галлия, и с оптически ослабленной границей между верхним слоем нитрида галлия и слоем твердого раствора In_0.4Ga_0.6N.Fig. 14 illustrates the process of separation, upon application of mechanical stress, applied to a temporary substrate of an epitaxial layer of gallium nitride with a small bend and low content of growth defects from the growth substrate of gallium nitride, using a crystalline structure consisting of a substrate of gallium nitride, two epitaxial layers of gallium nitride and one layer of In _0.4 Ga _0.6 N solid solution enclosed between gallium nitride layers and with an optically weakened boundary between the upper gallium nitride layer and the solid layer In _0.4 Ga _0.6 N.

Фиг.15 иллюстрирует эпитаксиальный слой твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов, нанесенный на кристаллическую структуру из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия.Fig. 15 illustrates an epitaxial layer of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution with a small bend and a low content of growth defects deposited on a crystal structure from a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened interface between the sapphire substrate and the gallium nitride layer.

Фиг.16 иллюстрирует процесс отделения, при приложении термомеханического напряжения, эпитаксиального слоя твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N вместе с частью исходного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей от сапфировой подложки.Fig.16 illustrates the process of separation, upon application of thermomechanical stress, of the epitaxial layer of Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution together with part of the initial epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary from the sapphire substrate.

Фиг.17 иллюстрирует эпитаксиальный слой твердого раствора In_0.3Ga_0.7N с малым изгибом и низким содержанием ростовых дефектов, нанесенный на кристаллическую структуру из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия.17 illustrates an epitaxial layer of an In _0.3 Ga _0.7 N solid solution with a small bend and a low content of growth defects deposited on a crystal structure from a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary between the sapphire substrate and the gallium nitride layer.

Фиг.18 иллюстрирует процесс отделения, при приложении термомеханического напряжения, эпитаксиального слоя твердого раствора In_0.3Ga_0.7N вместе с частью исходного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей от сапфировой подложки.Fig. 18 illustrates the process of separation, upon application of thermomechanical stress, of an epitaxial layer of an In _0.3 Ga _0.7 N solid solution together with a portion of the initial epitaxial layer of gallium nitride with an optically weakened boundary from the sapphire substrate.

Фиг.19 иллюстрирует лазерную приборную структуру GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN, нанесенную на кристаллическую структуру из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия с оптически ослабленной границей между сапфировой подложкой и слоем нитрида галлия.Fig. 19 illustrates a laser instrument structure GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN deposited on a crystal structure from a sapphire substrate and one epitaxial gallium nitride layer with an optically weakened boundary between the sapphire substrate and the gallium nitride layer.

Фиг.20 иллюстрирует процесс отделения, при приложении термомеханического напряжения, лазерной приборной структуры GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN от сапфировой подложки.Fig. 20 illustrates the process of separation, upon application of thermomechanical voltage, of the GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN laser instrument structure from sapphire substrate.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение будет прояснено ниже на нескольких примерах его осуществления. Следует отметить, что последующее описание этих примеров осуществления является лишь иллюстративным и не является исчерпывающим.The present invention will be clarified below with a few examples of its implementation. It should be noted that the following description of these embodiments is merely illustrative and not exhaustive.

Пример 1. Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного исходного эпитаксиального слоя нитрида галлия и содержащей границу между слоем нитрида галлия и сапфировой подложкой, ослабленную с помощью оптической обработки излучением ультрафиолетового азотного лазера.Example 1. Growing an epitaxial layer of gallium nitride having a small bend and a low concentration of growth defects on a crystalline structure consisting of a sapphire substrate and one initial epitaxial layer of gallium nitride and containing a boundary between the gallium nitride layer and the sapphire substrate, weakened by optical processing with ultraviolet radiation nitrogen laser.

Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную сапфировую подложку 101 толщиной 300 мкм, методом газофазной эпитаксии исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, толщиной 50 мкм, Фиг.1.The growth of the gallium nitride epitaxial layer having a small bend and a low concentration of growth defects begins with the application of 300 μm thick onto the initial sapphire substrate 101 by gas-phase epitaxy of the initial gallium nitride epitaxial layer 102 with a thickness of 50 μm, FIG. 1.

В результате получается кристаллическая структура 100, состоящая из сапфировой подложки 101 и одного исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, с границей 103 между исходным эпитаксиальным слоем 102 нитрида галлия и сапфировой подложкой 101.The result is a crystalline structure 100 consisting of a sapphire substrate 101 and one original gallium nitride epitaxial layer 102, with a boundary 103 between the original gallium nitride epitaxial layer 102 and the sapphire substrate 101.

Затем полученная кристаллическая структура 100 подвергается оптической обработке излучением импульсного ультрафиолетового азотного лазера, имеющим длину волны 337 нм, длительность импульса 5 нс, энергию в импульсе 1 мкДж и частоту повторения импульсов 100 Гц. Схема оптической обработки кристаллической структуры 100 представлена на Фиг.2. Сфокусированное в пятно диаметром 20 мкм ультрафиолетовое лазерное излучение 201 с длиной волны 337 нм проходит сквозь сапфировую подложку 101 и поглощается на границе 103 между слоем 102 нитрида галлия и сапфировой подложкой 101. В области пересечения конуса фокусировки лазерного излучения 201 с границей 103 происходит частичное термическое разложение нитрида галлия на азот и жидкий галлий, и возникают области 202 диаметром 20 мкм с пониженной механической прочностью. Затем конус фокусировки лазерного излучения 201 перемещается с шагом 100 мкм и средней скоростью 1 см/с, сканируя всю площадь кристаллической структуры 100. После завершения сканирования граница 103 будет покрыта областями 202 с пониженной механической прочностью с шагом 100 мкм и поверхностной плотностью 104 см^-2. В результате механическая прочность границы 103 будет существенно ослаблена.Then, the obtained crystal structure 100 is subjected to optical processing by radiation of a pulsed ultraviolet nitrogen laser having a wavelength of 337 nm, a pulse duration of 5 ns, a pulse energy of 1 μJ, and a pulse repetition rate of 100 Hz. The optical processing scheme of the crystal structure 100 is shown in FIG. 2. Focused on a spot with a diameter of 20 μm, ultraviolet laser radiation 201 with a wavelength of 337 nm passes through the sapphire substrate 101 and is absorbed at the boundary 103 between the gallium nitride layer 102 and the sapphire substrate 101. In the region where the focusing cone of the laser radiation 201 intersects the boundary 103, partial thermal decomposition occurs gallium nitride to nitrogen and liquid gallium, and there are areas 202 with a diameter of 20 microns with reduced mechanical strength. Then, the focusing cone of laser radiation 201 moves with a step of 100 μm and an average speed of 1 cm / s, scanning the entire area of the crystal structure 100. After the scan is completed, the boundary 103 will be covered by regions 202 with reduced mechanical strength with a step of 100 μm and a surface density of 104 cm ^-2 . As a result, the mechanical strength of the boundary 103 will be significantly weakened.

Таким образом, после оптической обработки кристаллическая структура 100 превращается в кристаллическую структуру 200, содержащую оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью.Thus, after optical processing, the crystalline structure 100 is transformed into a crystalline structure 200 containing an optically weakened border 103, covered with regions 202 with reduced mechanical strength.

Затем на кристаллической структуре 200, содержащей оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии при температуре 1050°C наносится эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия толщиной 200 мкм, см. Фиг.3. Из-за ослабленной механической прочности границы 103 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 301 нитрида галлия, возникающих из-за сильного рассогласования латеральных параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения нитрида галлия и сапфира. В результате полученный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин и других ростовых дефектов.Then, on a crystalline structure 200 containing an optically weakened boundary 103, covered with regions 202 with reduced mechanical strength, an epitaxial layer 301 of gallium nitride 301 of a thickness of 200 μm is deposited by gas phase epitaxy at a temperature of 1050 ° C, see FIG. 3. Due to the weakened mechanical strength of the boundary 103, relaxation of mechanical stresses in the epitaxial layer 301 of gallium nitride occurs due to the strong mismatch of the lateral parameters of the crystal lattices and the thermal expansion coefficients of gallium nitride and sapphire. As a result, the obtained gallium nitride epitaxial layer 301 will have a small bend and a low concentration of growth dislocations, stacking faults, microcracks, and other growth defects.

При охлаждении кристаллической структуры 300, содержащей эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов и оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, от температуры роста 1050°C эпитаксиального слоя 301 нитрида галлия до комнатной температуры 20°C возникают термомеханические напряжения, приводящие к раскалыванию в процессе охлаждения кристаллической структуры 300 по оптически ослабленной границе 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью. В результате, в интервале температур 600-800°C верхняя часть структуры 300, содержащая эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов и часть исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия с оптически ослабленной границей 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью, отделяется от сапфировой подложки 101, Фиг.4.When cooling a crystalline structure 300 containing a gallium nitride epitaxial layer 301 with a small bend and a low concentration of growth defects and an optically weakened boundary 103, covered by regions 202 with reduced mechanical strength, from a growth temperature of 1050 ° C of the gallium nitride epitaxial layer 301 to room temperature of 20 ° C thermomechanical stresses arise, which lead to the cracking during cooling of the crystalline structure 300 along an optically weakened boundary 103 covered by regions 202 with a reduced mechanical th strength. As a result, in the temperature range 600-800 ° C, the upper part of the structure 300 containing the epitaxial layer 301 of gallium nitride with a small bend and a low concentration of growth defects and part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride with an optically weakened boundary 103 covered by regions 202 with a reduced mechanical strength, is separated from the sapphire substrate 101, Fig.4.

Верхняя отделенная часть структуры 300, содержащая высококачественный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия, толщиной 200 мкм, представляет собой конечный продукт, который может применяться в качестве подложки для производства полупроводниковых приборов методом эпитаксии.The upper separated part of the structure 300, containing a high-quality epitaxial layer 301 of gallium nitride, 200 μm thick, is the final product that can be used as a substrate for the manufacture of semiconductor devices by epitaxy.

Пример 2. Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия и содержащей границу между слоем нитрида галлия и сапфировой подложкой, ослабленную с помощью оптической обработки излучением инфракрасного СО₂ лазера.Example 2. Growing an epitaxial gallium nitride layer having a small bend and a low concentration of growth defects on a crystalline structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial gallium nitride layer and containing a boundary between the gallium nitride layer and the sapphire substrate, weakened by optical processing by infrared CO radiation ₂ lasers.

Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную сапфировую подложку 101 толщиной 430 мкм методом газофазной эпитаксии исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия толщиной 100 мкм, Фиг.1.The growth of the gallium nitride epitaxial layer having a small bend and a low concentration of growth defects begins with the application of 430 μm thick onto the initial sapphire substrate 101 by gas-phase epitaxy of the initial gallium nitride epitaxial layer 102 with a thickness of 100 μm, Fig. 1.

В результате получается кристаллическая структура 100, состоящая из сапфировой подложки 101 и одного исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, с границей 103 между исходным слоем 102 нитрида галлия и сапфировой подложкой 101.The result is a crystalline structure 100 consisting of a sapphire substrate 101 and one initial gallium nitride epitaxial layer 102, with a boundary 103 between the initial gallium nitride layer 102 and sapphire substrate 101.

Затем полученная кристаллическая структура 100 подвергается оптической обработке излучением СО₂ лазера, работающего в режиме импульсной накачки на длине волны λ=10,6 мкм и генерирующий импульсы с энергией 25 мкДж, длительностью 50 нс и частотой повторения 100 Гц. Схема оптической обработки кристаллической структуры 100 представлена на Фиг.5. Сфокусированное в пятно диаметром 100 мкм инфракрасное лазерное излучение 501 с длиной волны 10,6 мкм проходит сквозь исходный эпитаксиальный слой 102 нитрида галлия и поглощается на границе 103 между исходным слоем нитрида галлия 102 и сапфировой подложкой 101. В области пересечения конуса фокусировки инфракрасного лазерного излучения 501 с границей 103 происходит частичное термическое разложение нитрида галлия на азот и жидкий галлий и возникают области 202 диаметром 100 мкм с пониженной механической прочностью. Затем конус фокусировки лазерного излучения 501 перемещается с шагом 200 мкм и средней скоростью 2 см/с, сканируя всю площадь кристаллической структуры 100. После завершения сканирования граница 103 будет покрыта областями 202 с пониженной механической прочностью с шагом 200 мкм и поверхностной плотностью 2,5·10³ см^-2. В результате механическая прочность границы 103 будет существенно ослаблена.Then, the obtained crystal structure 100 is subjected to optical processing by radiation of a CO ₂ laser operating in the pulsed pump mode at a wavelength of λ = 10.6 μm and generating pulses with an energy of 25 μJ, a duration of 50 ns, and a repetition rate of 100 Hz. The optical processing scheme of the crystal structure 100 is shown in FIG. 5. Focused on a spot with a diameter of 100 μm, infrared laser radiation 501 with a wavelength of 10.6 μm passes through the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride and is absorbed at the interface 103 between the initial layer of gallium nitride 102 and sapphire substrate 101. At the intersection of the focusing cone of infrared laser radiation 501 with boundary 103, partial thermal decomposition of gallium nitride into nitrogen and liquid gallium occurs, and regions 202 with a diameter of 100 μm with reduced mechanical strength arise. Then, the focusing cone of laser radiation 501 moves with a step of 200 μm and an average speed of 2 cm / s, scanning the entire area of the crystal structure 100. After the scan is completed, the boundary 103 will be covered by regions 202 with reduced mechanical strength with a step of 200 μm and a surface density of 2.5 10 ³ cm ^-2 . As a result, the mechanical strength of the boundary 103 will be significantly weakened.

Затем на кристаллической структуре 200, содержащей оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии при температуре 1050°C наносится эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия толщиной 500 мкм, Фиг.3. Из-за ослабленной механической прочности границы 103 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 301 нитрида галлия, возникающих из-за сильного рассогласования латеральных параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения нитрида галлия и сапфира. В результате полученный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин и других ростовых дефектов.Then, on a crystalline structure 200 containing an optically weakened boundary 103, covered with regions 202 with reduced mechanical strength, an epitaxial layer 301 of gallium nitride 301 with a thickness of 500 μm is deposited by gas phase epitaxy at a temperature of 1050 ° C, FIG. 3. Due to the weakened mechanical strength of the boundary 103, relaxation of mechanical stresses in the epitaxial layer 301 of gallium nitride occurs due to the strong mismatch of the lateral parameters of the crystal lattices and the thermal expansion coefficients of gallium nitride and sapphire. As a result, the obtained gallium nitride epitaxial layer 301 will have a small bend and a low concentration of growth dislocations, stacking faults, microcracks, and other growth defects.

При охлаждении кристаллической структуры 300, содержащей эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия, с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов, и оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, от температуры роста 1050°C эпитаксиального слоя нитрида галлия 301 до комнатной температуры 20°C возникают термомеханические напряжения, приводящие к раскалыванию в процессе охлаждения кристаллической структуры 300 по оптически ослабленной границе 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью.When cooling a crystalline structure 300 containing a gallium nitride epitaxial layer 301 with a small bend and a low concentration of growth defects, and an optically weakened boundary 103 covered by regions 202 with reduced mechanical strength, from a growth temperature of 1050 ° C of the epitaxial gallium nitride layer 301 to room temperature At 20 ° C, thermomechanical stresses occur, leading to the cracking during cooling of the crystalline structure 300 along an optically weakened boundary 103, covered by regions 202 with a reduced mechanical oh strength.

В результате, в интервале температур 700-900°C верхняя часть структуры 300, содержащая эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов и часть исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия с оптически ослабленной границей 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью, отделяется от сапфировой подложки 101, Фиг.4.As a result, in the temperature range 700–900 ° C, the upper part of the structure 300 containing the epitaxial layer 301 of gallium nitride with a small bend and a low concentration of growth defects and a part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride with an optically weakened boundary 103 covered by regions 202 with a reduced mechanical strength, is separated from the sapphire substrate 101, Fig.4.

Верхняя отделенная часть структуры 300, содержащая высококачественный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия толщиной 500 мкм, представляет собой конечный продукт, который может применяться в качестве подложки для производства полупроводниковых приборов методом эпитаксии.The upper separated part of the structure 300, containing a high-quality epitaxial layer 301 of gallium nitride with a thickness of 500 μm, is the final product that can be used as a substrate for the manufacture of semiconductor devices by epitaxy.

Пример 3. Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из подложки карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия с различными уровнями легирования мелкими примесями и содержащей границу между слоями нитрида галлия с различными уровнями легирования, ослабленную с помощью оптической обработки излучением инфракрасного СО₂ лазера.Example 3. Growing an epitaxial layer of gallium nitride having a small bend and a low concentration of growth defects on a crystalline structure consisting of a silicon carbide substrate and two epitaxial layers of gallium nitride with different levels of doping with fine impurities and containing a boundary between layers of gallium nitride with different levels of doping, attenuated by optical processing by radiation of an infrared CO ₂ laser.

Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную подложку 601 карбида кремния толщиной 300 мкм методом газофазной эпитаксии двух эпитаксиальных слоев 602 и 604 нитрида галлия, Фиг.6. Слой 602 имеет толщину 100 мкм и уровень легирования кремнием 10¹⁹ см^-3, слой 604 имеет толщину 20 мкм и уровень легирования кремнием 10¹⁷ см^-3.The growth of the gallium nitride epitaxial layer having a small bend and a low concentration of growth defects begins with the deposition of 300 μm thick silicon carbide onto the initial substrate 601 by the method of gas-phase epitaxy of two epitaxial layers of gallium nitride 602 and 604, Fig.6. Layer 602 has a thickness of 100 μm and a doping level of silicon of 10 ¹⁹ cm ^-3 , layer 604 has a thickness of 20 μm and a doping level of silicon of 10 ¹⁷ cm ^-3 .

В результате получается кристаллическая структура 600, состоящая из подложки 601 карбида кремния и двух эпитаксиальных слоев 602, 604 нитрида галлия с границей 603 между слоем 602 нитрида галлия с высоким уровнем легирования кремнием 10¹⁹ см^-3 и слоем 604 нитрида галлия с низким уровнем легирования кремнием 10¹⁷ см^-3.The result is a crystalline structure 600 consisting of a silicon carbide substrate 601 and two epitaxial layers 602, 604 of gallium nitride with a boundary of 603 between the gallium nitride layer 602 with a high level of doping with silicon 10 ¹⁹ cm ^-3 and the gallium nitride layer 604 with a low level of doping with silicon 10 ¹⁷ cm ^-3 .

Затем полученная кристаллическая структура 600 подвергается оптической обработке излучением СО₂ лазера, работающего в режиме импульсной накачки на длине волны λ=10,6 мкм и генерирующего импульсы с энергией 25 мкДж, длительностью 50 нс и частотой повторения 100 Гц. Схема оптической обработки кристаллической структуры 600 представлена на Фиг.7. Сфокусированное в пятно диаметром 100 мкм инфракрасное лазерное излучение 501 с длиной волны 10,6 мкм проходит сквозь слой 604 нитрида галлия с низким уровнем легирования кремнием и поглощается на границе 603 между слоем нитрида 604 галлия и слоем 602 нитрида галлия с высоким уровнем легирования кремнием. В области пересечения конуса фокусировки инфракрасного лазерного излучения 501 с границей 603 происходит частичное термическое разложение нитрида галлия на азот и жидкий галлий и возникают области 202 диаметром 100 мкм с пониженной механической прочностью. Затем конус фокусировки лазерного излучения 501 перемещается с шагом 200 мкм и средней скоростью 2 см/с, сканируя всю площадь кристаллической структуры 100. После завершения сканирования граница 603 будет покрыта областями 202 с пониженной механической прочностью с шагом 200 мкм и поверхностной плотностью 2,5·10³ см^-2. В результате механическая прочность границы 603 будет существенно ослаблена.Then, the obtained crystal structure 600 is subjected to optical processing by radiation of a CO ₂ laser operating in the pulsed pump mode at a wavelength of λ = 10.6 μm and generating pulses with an energy of 25 μJ, a duration of 50 ns, and a repetition rate of 100 Hz. An optical processing diagram of the crystal structure 600 is shown in FIG. Focused on a spot with a diameter of 100 μm, infrared laser radiation 501 with a wavelength of 10.6 μm passes through a gallium nitride layer 604 with a low level of silicon doping and is absorbed at a boundary 603 between a gallium nitride layer 604 and a gallium nitride layer 602 with a high level of silicon doping. At the intersection of the focusing cone of infrared laser radiation 501 with a boundary of 603, partial thermal decomposition of gallium nitride into nitrogen and liquid gallium occurs, and regions 202 with a diameter of 100 μm with reduced mechanical strength occur. Then, the focusing cone of laser radiation 501 moves with a step of 200 μm and an average speed of 2 cm / s, scanning the entire area of the crystal structure 100. After the scan is completed, the boundary 603 will be covered by regions 202 with reduced mechanical strength with a step of 200 μm and a surface density of 2.5 10 ³ cm ^-2 . As a result, the mechanical strength of the boundary 603 will be significantly weakened.

Таким образом, после оптической обработки кристаллическая структура 600 превращается в кристаллическую структуру 700, содержащую оптически ослабленную границу 603, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью.Thus, after optical processing, the crystalline structure 600 turns into a crystalline structure 700 containing an optically weakened border 603, covered by regions 202 with reduced mechanical strength.

Затем на кристаллической структуре 700, содержащей оптически ослабленную границу 603, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии при температуре 1050°C наносится эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия толщиной 500 мкм, Фиг.3. Из-за ослабленной механической прочности границы 603 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 301 нитрида галлия, возникающих из-за сильного рассогласования латеральных параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения нитрида галлия и карбида кремния. В результате полученный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин и других ростовых дефектов.Then, on a crystalline structure 700 containing an optically weakened boundary 603, covered with regions 202 with reduced mechanical strength, an epitaxial layer 301 of gallium nitride 301 with a thickness of 500 μm is deposited by gas phase epitaxy at a temperature of 1050 ° C, FIG. 3. Due to the weakened mechanical strength of the boundary 603, there is a relaxation of mechanical stresses in the epitaxial layer 301 of gallium nitride, arising due to the strong mismatch between the lateral parameters of the crystal lattices and the thermal expansion coefficients of gallium nitride and silicon carbide. As a result, the obtained gallium nitride epitaxial layer 301 will have a small bend and a low concentration of growth dislocations, stacking faults, microcracks, and other growth defects.

При охлаждении кристаллической структуры 800, содержащей эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов и оптически ослабленную границу 603, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, от температуры роста 1050°C эпитаксиального слоя 301 нитрида галлия до комнатной температуры 20°C возникают термомеханические напряжения, приводящие к раскалыванию, в процессе охлаждения, кристаллической структуры 800 по оптически ослабленной границе 603, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью. В результате, в интервале температур 600-800°C, верхняя часть структуры 800, содержащая эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов и часть исходного слабо легированного слоя 604 нитрида галлия отделяется от подложки карбида кремния 601 с нанесенным на нем слоем 602 сильно легированного нитрида галлия, см. Фиг.9.When cooling a crystalline structure 800 containing a gallium nitride epitaxial layer 301 with a small bend and a low concentration of growth defects and an optically weakened boundary 603, covered by regions 202 with reduced mechanical strength, from a growth temperature of 1050 ° C of the gallium nitride epitaxial layer 301 to room temperature of 20 ° C thermomechanical stresses occur, leading to the cracking, during cooling, of the crystal structure 800 along the optically weakened boundary 603, covered by regions 202 with reduced mechanical oh strength. As a result, in the temperature range 600–800 ° C, the upper part of the structure 800 containing the epitaxial layer 301 of gallium nitride with a small bend and low concentration of growth defects and part of the initial lightly doped layer 604 of gallium nitride is separated from the substrate of silicon carbide 601 coated with it layer 602 of heavily doped gallium nitride, see FIG. 9.

Верхняя отделенная часть структуры 800, содержащая высококачественный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия толщиной 500 мкм и часть исходного слабо легированного слоя нитрида галлия 604, представляет собой конечный продукт, который может применяться в качестве подложки для производства полупроводниковых приборов методом эпитаксии.The upper separated part of the structure 800, containing a high-quality gallium nitride epitaxial layer 301 with a thickness of 500 μm and a portion of the initial lightly doped gallium nitride layer 604, is the final product that can be used as a substrate for the manufacture of semiconductor devices by epitaxy.

Пример 4. Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из подложки нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев нитрида галлия и одного слоя твердого раствора In_xGa_1-xN, заключенного между слоями нитрида галлия, и содержащей границу между верхним слоем нитрида галлия и слоем твердого раствора In_xGa_1-xN, ослабленную с помощью оптической обработки видимым излучением Nd:YAG лазера.Example 4. Growing an epitaxial layer of gallium nitride having a small bend and a low concentration of growth defects on a crystalline structure consisting of a substrate of gallium nitride, two epitaxial layers of gallium nitride and one layer of In _x Ga _1-x N solid solution enclosed between layers of gallium nitride , and containing the boundary between the upper layer of gallium nitride and the layer of In _x Ga _1-x N solid solution, weakened by optical processing by visible radiation of an Nd: YAG laser.

Выращивание эпитаксиального слоя нитрида галлия, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную подложку 1001 нитрида галлия толщиной 300 мкм, методом газофазной эпитаксии двух эпитаксиальных слоев 1002 и 1004 нитрида галлия с заключенным между ними слоем 1005 твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, Фиг.10. Слой 1002 нитрида галлия имеет толщину 30 мкм, слой 1004 нитрида галлия имеет толщину 50 мкм, и слой 1005 твердого раствора In_0.4Ga_0.6N имеет толщину 1 мкм.The growth of the gallium nitride epitaxial layer, which has a small bend and a low concentration of growth defects, begins with the application of 1001 gallium nitride 1001 gallium nitride onto the initial substrate by gas-phase epitaxy of two epitaxial gallium nitride layers 1002 and 1004 with an In _0.4 Ga solid solution layer 1005 between them _0.6 N, Fig. 10. The gallium nitride layer 1002 has a thickness of 30 μm, the gallium nitride layer 1004 has a thickness of 50 μm, and the In _0.4 Ga _0.6 N solid solution layer 1005 has a thickness of 1 μm.

В результате получается кристаллическая структура 1000, состоящая из подложки 1001 нитрида галлия, двух эпитаксиальных слоев 1002, 1004 нитрида галлия с заключенным между ними слоем 1005 твердого раствора In_0.4Ga_0.6N и с границей 1003 между слоем 1004 нитрида галлия с краем поглощения, лежащим в ультрафиолетовой области спектра, и слоем твердого раствора In_0.4Ga_0.6N, с краем поглощения, лежащим в видимой области спектра.The result is a crystalline structure 1000 consisting of a substrate 1001 of gallium nitride, two epitaxial layers 1002, 1004 of gallium nitride with an In _0.4 Ga _0.6 N solid solution layer 1005 between them and with a boundary of 1003 between the gallium nitride layer 1004 with the absorption edge lying in ultraviolet region of the spectrum, and a layer of In _0.4 Ga _0.6 N solid solution, with the absorption edge lying in the visible region of the spectrum.

Затем полученная кристаллическая структура 1000 подвергается оптической обработке излучением Nd:YAG лазера, работающего в режиме модулированной добротности и удвоения частоты на длине волны λ=532 нм, находящейся в зеленой области видимого спектра, и генерирующего импульсы с энергией 0,1 мкДж, длительностью 5 нс и частотой повторения 1000 Гц. Схема оптической обработки кристаллической структуры 1000 представлена на Фиг.11. Сфокусированное в пятно диаметром 10 мкм видимое зеленое лазерное излучение 1101 с длиной волны 532 нм проходит сквозь слой 1004 нитрида галлия с краем поглощения, лежащим в ультрафиолетовой области спектра, и поглощается на границе 1003 между слоем 1004 нитрида галлия и слоем 1005 твердого раствора In_0.4Ga_0.6N с краем поглощения, лежащим в видимой области спектра. В области пересечения конуса фокусировки видимого зеленого лазерного излучения 1101 с границей 1003 происходит частичное термическое разложение нитрида галлия на азот и жидкий галлий и возникают области 202 диаметром 10 мкм с пониженной механической прочностью. Затем конус фокусировки лазерного излучения 1101 перемещается с шагом 20 мкм и средней скоростью 2 см/с, сканируя всю площадь кристаллической структуры 1000. После завершения сканирования граница 1003 будет покрыта областями 202 с пониженной механической прочностью с шагом 20 мкм и поверхностной плотностью 2,5·10⁵ см^-2. В результате механическая прочность границы 1003 будет существенно ослаблена.Then, the obtained crystal structure 1000 is subjected to optical processing by radiation of an Nd: YAG laser operating in the Q-switched mode and frequency doubling at a wavelength of λ = 532 nm, located in the green region of the visible spectrum, and generating pulses with an energy of 0.1 μJ, duration of 5 ns and a repetition rate of 1000 Hz. An optical processing diagram of the crystal structure 1000 is shown in FIG. 11. Focused on a spot with a diameter of 10 μm, visible green laser radiation 1101 with a wavelength of 532 nm passes through a gallium nitride layer 1004 with an absorption edge lying in the ultraviolet region of the spectrum and is absorbed at the interface 1003 between a gallium nitride layer 1004 and an In _0.4 Ga solid solution layer 1005 _0.6 N with the absorption edge lying in the visible region of the spectrum. In the region where the focusing cone of the visible green laser radiation 1101 intersects with the boundary 1003, partial thermal decomposition of gallium nitride into nitrogen and liquid gallium occurs and regions 202 with a diameter of 10 μm with reduced mechanical strength arise. Then, the focusing cone of laser radiation 1101 moves with a step of 20 μm and an average speed of 2 cm / s, scanning the entire area of the crystal structure 1000. After the scan is completed, the boundary 1003 will be covered by regions 202 with reduced mechanical strength with a step of 20 μm and a surface density of 2.5 10 ⁵ cm ^-2 . As a result, the mechanical strength of the boundary 1003 will be significantly weakened.

Таким образом, после оптической обработки кристаллическая структура 1000 превращается в кристаллическую структуру 1100, содержащую оптически ослабленную границу 1003, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью.Thus, after optical processing, the crystalline structure 1000 turns into a crystalline structure 1100 containing an optically weakened border 1003, covered by regions 202 with reduced mechanical strength.

Затем на кристаллической структуре 1100, содержащей оптически ослабленную границу 1003, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии при температуре 1050°C наносится эпитаксиальный слой нитрида галлия 301 толщиной 100 мкм, Фиг.12. Из-за ослабленной механической прочности границы 1003 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 301 нитрида галлия, возникающих в процессе эпитаксиального роста. В результате полученный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин, и других ростовых дефектов.Then, an epitaxial layer of gallium nitride 301 with a thickness of 100 μm is deposited by gas-phase epitaxy at a temperature of 1050 ° C on a crystalline structure 1100 containing an optically weakened boundary 1003 covered by regions 202 with reduced mechanical strength, Fig. 12. Due to the weakened mechanical strength of the boundary 1003, there is a relaxation of mechanical stresses in the epitaxial layer 301 of gallium nitride arising in the process of epitaxial growth. As a result, the obtained epitaxial layer 301 of gallium nitride will have a small bend and a low concentration of growth dislocations, stacking faults, microcracks, and other growth defects.

Затем полученный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия наклеивается на временную подложку 1301, представляющую собой гибкую полимерную пленку, см. Фиг.13.Then, the obtained epitaxial layer 301 of gallium nitride is glued onto a temporary substrate 1301, which is a flexible polymer film, see Fig. 13.

При приложении механического напряжения к гибкой полимерной пленке 1301, наклеенной на слой 301 нитрида галлия, выращенный на кристаллической структуре 1200 с оптически ослабленной границей 1003, происходит раскалывание кристаллической структуры 1200 по оптически ослабленной границе 1003.When a mechanical stress is applied to a flexible polymer film 1301 glued to a gallium nitride layer 301 grown on a crystal structure 1200 with an optically weakened boundary 1003, the crystal structure 1200 splits along an optically weakened boundary 1003.

В результате, верхняя часть структуры 1200, наклеенная на гибкую полимерную пленку 1301 и содержащая эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов и часть исходного эпитаксиального слоя 1004 нитрида галлия с областями 202, отделяется от исходной подложки 1001 нитрида галлия с выращенным на ней эпитаксиальным слоем 1002 нитрида галлия и слоем 1005 твердого раствора In_0.4Ga_0.6N и остается наклеенной на полимерной пленке 1301, см. Фиг.14. После процесса отделения полимерную пленку можно использовать для переноса верхней отделенной части структуры 1200 или удалить ее с помощью химической или термической обработки.As a result, the upper part of the structure 1200, glued to a flexible polymer film 1301 and containing an epitaxial layer 301 of gallium nitride with a small bend and a low concentration of growth defects and part of the original epitaxial layer 1004 of gallium nitride with regions 202, is separated from the original substrate 1001 of gallium nitride with grown on it with an epitaxial layer 1002 of gallium nitride and a layer 1005 of an In _0.4 Ga _0.6 N solid solution and remains glued to the polymer film 1301, see Fig. 14. After the separation process, the polymer film can be used to transfer the upper separated part of the structure 1200 or to remove it by chemical or thermal treatment.

Верхняя отделенная часть структуры 1200, содержащая наклеенный на гибкую полимерную пленку 1301 высококачественный эпитаксиальный слой 301 нитрида галлия толщиной 100 мкм, и часть исходного эпитаксиального слоя 1004 нитрида галлия представляет собой конечный продукт, который может применяться в качестве подложки для производства полупроводниковых приборов методом эпитаксии.The upper separated part of the structure 1200 containing a high-quality gallium nitride epitaxial layer 301 glued onto a flexible polymer film 1301 and a thickness of 100 μm, and a part of the initial gallium nitride epitaxial layer 1004 is an end product that can be used as a substrate for the manufacture of semiconductor devices by epitaxy.

Пример 5. Выращивание эпитаксиального слоя твердого раствора Al_xGa_1-xN с атомной частью алюминия x=0.25 (Al_0.25Ga_0.75N), имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия и содержащей границу между слоем нитрида галлия и сапфировой подложкой, ослабленную с помощью оптической обработки излучением инфракрасного СО₂ лазера.Example 5. Growth of an epitaxial layer of an Al _x Ga _1-x N solid solution with an atomic part of aluminum x = 0.25 (Al _0.25 Ga _0.75 N) having a small bend and a low concentration of growth defects on a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer gallium nitride and containing the boundary between the gallium nitride layer and the sapphire substrate, weakened by optical processing by radiation from an infrared CO ₂ laser.

Выращивание эпитаксиального слоя твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную сапфировую подложку 101 толщиной 430 мкм методом газофазной эпитаксии исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия толщиной 5 мкм, Фиг.1.The growth of the epitaxial layer of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution having a small bend and a low concentration of growth defects begins with the application of 430 μm thick onto the initial sapphire substrate 101 by gas-phase epitaxy of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride 102 with a thickness of 5 μm, FIG. 1.

Затем полученная кристаллическая структура 100 подвергается оптической обработке излучением СО₂ лазера, работающего в режиме импульсной накачки на длине волны λ=10,6 мкм и генерирующего импульсы с энергией 10 мкДж, длительностью 50 нс и частотой повторения 100 Гц. Схема оптической обработки кристаллической структуры 100 представлена на Фиг.5. Сфокусированное в пятно диаметром 20 мкм, инфракрасное лазерное излучение 501 с длиной волны 10,6 мкм, проходит сквозь исходный эпитаксиальный слой 102 нитрида галлия и поглощается на границе 103 между исходным слоем нитрида галлия 102 и сапфировой подложкой 101. В области пересечения конуса фокусировки инфракрасного лазерного излучения 501 с границей 103 происходит частичное термическое разложение нитрида галлия на азот и жидкий галлий и возникают области 202 диаметром 20 мкм с пониженной механической прочностью. Затем конус фокусировки лазерного излучения 201 перемещается с шагом 50 мкм и средней скоростью 2 см/с, сканируя всю площадь кристаллической структуры 100. После завершения сканирования граница 103 будет покрыта областями 202 с пониженной механической прочностью с шагом 50 мкм и поверхностной плотностью 4·10⁴ см^-2. В результате механическая прочность границы 103 будет существенно ослаблена.Then, the obtained crystal structure 100 is subjected to optical processing by radiation of a CO ₂ laser operating in the pulsed pump mode at a wavelength of λ = 10.6 μm and generating pulses with an energy of 10 μJ, a duration of 50 ns, and a repetition rate of 100 Hz. The optical processing scheme of the crystal structure 100 is shown in FIG. 5. Focused on a spot with a diameter of 20 μm, infrared laser radiation 501 with a wavelength of 10.6 μm passes through the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride and is absorbed at the interface 103 between the initial layer of gallium nitride 102 and sapphire substrate 101. At the intersection of the focusing cone of the infrared laser of radiation 501 with a boundary of 103, partial thermal decomposition of gallium nitride into nitrogen and liquid gallium occurs, and regions 202 with a diameter of 20 μm with reduced mechanical strength arise. Then, the focusing cone of laser radiation 201 moves with a step of 50 μm and an average speed of 2 cm / s, scanning the entire area of the crystal structure 100. After the scan is completed, the boundary 103 will be covered by regions 202 with reduced mechanical strength with a step of 50 μm and a surface density of 4 · 10 ⁴ cm ^-2 . As a result, the mechanical strength of the boundary 103 will be significantly weakened.

Затем на кристаллической структуре 200, содержащей оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии при температуре 1070°C наносится эпитаксиальный слой 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N толщиной 200 мкм, Фиг.15. Из-за ослабленной механической прочности границы 103 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N, возникающих из-за сильного рассогласования латеральных параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N и сапфира. В результате полученный эпитаксиальный слой 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин и других ростовых дефектов.Then, an epitaxial layer 1501 of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution of 200 μm thick with a thickness of 200 μm is deposited by gas-phase epitaxy at a temperature of 1070 ° C on a crystalline structure 200 containing an optically weakened boundary 103, covered with regions 202, FIG. 15. Due to the weakened mechanical strength of the boundary 103, there is a relaxation of mechanical stresses in the epitaxial layer 1501 of the Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution arising from the strong mismatch between the lateral parameters of the crystal lattices and the thermal expansion coefficients of the Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution and sapphire. As a result, the obtained epitaxial layer 1501 of the Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution will have a small bend and a low concentration of growth dislocations, stacking faults, microcracks, and other growth defects.

При охлаждении кристаллической структуры 1500, содержащей эпитаксиальный слой 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N, с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов, и оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, от температуры роста 1070°C эпитаксиального слоя 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N до комнатной температуры 20°C возникают термомеханические напряжения, приводящие к раскалыванию в процессе охлаждения кристаллической структуры 1500 по оптически ослабленной границе 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью. В результате, в интервале температур 700-900°C верхняя часть структуры 1500, содержащая эпитаксиальный слой 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов вместе с частью исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия отделяется от сапфировой подложки 101, Фиг.16.When cooling a crystalline structure 1500 containing an epitaxial layer 1501 of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution with a small bend and a low concentration of growth defects, and an optically weakened boundary 103, covered by regions 202 with reduced mechanical strength, from a growth temperature of 1070 ° C of the epitaxial layer 1501 of a _0.25 Ga _0.75 N Al solution to room temperature of 20 ° C, thermomechanical stresses arise, which crack during the cooling of the crystal structure 1500 along an optically weakened boundary 103 covered by the region mi 202 with reduced mechanical strength. As a result, in the temperature range 700–900 ° C, the upper part of the structure 1500 containing the epitaxial layer 1501 of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution with a small bend and low concentration of growth defects together with a part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride is separated from the sapphire substrate 101. Fig.16.

Верхняя отделенная часть структуры 1500, содержащая высококачественный эпитаксиальный слой 1501 твердого раствора Al_0.25Ga_0.75N толщиной 200 мкм, и часть исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, представляет собой конечный продукт, который может применяться в качестве подложки для производства полупроводниковых приборов методом эпитаксии.The upper separated part of structure 1500, containing a high-quality epitaxial layer 1501 of an Al _0.25 Ga _0.75 N solid solution with a thickness of 200 μm and a part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride, is the final product that can be used as a substrate for the manufacture of semiconductor devices by epitaxy.

Пример 6. Выращивание эпитаксиального слоя твердого раствора In_xGa_1-xN с атомной частью индия x=0.3 (In_0.3Ga_0.7N), имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из сапфировой подложки и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия и содержащей границу между слоем нитрида галлия и сапфировой подложкой, ослабленную с помощью оптической обработки излучением инфракрасного СО₂ лазера.Example 6. Growth of an epitaxial layer of an In _x Ga _1-x N solid solution with an atomic part of indium x = 0.3 (In _0.3 Ga _0.7 N) having a small bend and a low concentration of growth defects on a crystal structure consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer gallium nitride and containing the boundary between the gallium nitride layer and the sapphire substrate, weakened by optical processing by radiation from an infrared CO ₂ laser.

Выращивание эпитаксиального слоя твердого раствора In_0.3Ga_0.7N, имеющего малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную сапфировую подложку 101 толщиной 430 мкм методом газофазной эпитаксии исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия толщиной 5 мкм, Фиг.1.The cultivation of the epitaxial layer of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution having a small bend and a low concentration of growth defects begins with the application of 430 μm thick onto the initial sapphire substrate 101 by gas phase epitaxy of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride 102 with a thickness of 5 μm, FIG. 1.

Затем полученная кристаллическая структура 100 подвергается оптической обработке излучением СО₂ лазера, работающего в режиме импульсной накачки на длине волны λ=10,6 мкм и генерирующего импульсы с энергией 10 мкДж, длительностью 50 нс и частотой повторения 100 Гц. Схема оптической обработки кристаллической структуры 100 представлена на Фиг.5. Сфокусированное в пятно диаметром 20 мкм инфракрасное лазерное излучение 501 с длиной волны 10,6 мкм проходит сквозь исходный эпитаксиальный слой 102 нитрида галлия и поглощается на границе 103 между исходным слоем нитрида галлия 102 и сапфировой подложкой 101. В области пересечения конуса фокусировки инфракрасного лазерного излучения 501 с границей 103 происходит частичное термическое разложение нитрида галлия на азот и жидкий галлий и возникают области 202 диаметром 20 мкм с пониженной механической прочностью. Затем конус фокусировки лазерного излучения 201 перемещается с шагом 50 мкм и средней скоростью 2 см/с, сканируя всю площадь кристаллической структуры 100. После завершения сканирования граница 103 будет покрыта областями 202 с пониженной механической прочностью с шагом 50 мкм и поверхностной плотностью 4·10⁴ см^-2. В результате механическая прочность границы 103 будет существенно ослаблена.Then, the obtained crystal structure 100 is subjected to optical processing by radiation of a CO ₂ laser operating in the pulsed pump mode at a wavelength of λ = 10.6 μm and generating pulses with an energy of 10 μJ, a duration of 50 ns, and a repetition rate of 100 Hz. The optical processing scheme of the crystal structure 100 is shown in FIG. 5. Focused on a spot with a diameter of 20 μm, infrared laser radiation 501 with a wavelength of 10.6 μm passes through the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride and is absorbed at the interface 103 between the initial layer of gallium nitride 102 and sapphire substrate 101. At the intersection of the focusing cone of infrared laser radiation 501 with boundary 103, partial thermal decomposition of gallium nitride into nitrogen and liquid gallium occurs, and regions 202 with a diameter of 20 μm with a reduced mechanical strength arise. Then, the focusing cone of laser radiation 201 moves with a step of 50 μm and an average speed of 2 cm / s, scanning the entire area of the crystal structure 100. After the scan is completed, the boundary 103 will be covered by regions 202 with reduced mechanical strength with a step of 50 μm and a surface density of 4 · 10 ⁴ cm ^-2 . As a result, the mechanical strength of the boundary 103 will be significantly weakened.

Затем на кристаллической структуре 200, содержащей оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии при температуре 920°C наносится эпитаксиальный слой 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N толщиной 300 мкм, Фиг.17. Из-за ослабленной механической прочности границы 103 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N, возникающих из-за сильного рассогласования латеральных параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения твердого раствора In_0.3Ga_0.7N и сапфира. В результате полученный эпитаксиальный слой 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин и других ростовых дефектов.Then, an epitaxial layer 1701 of an In _0.3 Ga _0.7 N solid solution of 300 μm thickness 300 μm thick is deposited by gas-phase epitaxy at a temperature of 920 ° C on a crystalline structure 200 containing an optically weakened boundary 103, covered with regions 202, FIG. 17. Due to the weakened mechanical strength of the boundary 103, relaxation of mechanical stresses in the epitaxial layer 1701 of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution occurs due to the strong mismatch between the lateral parameters of the crystal lattices and the thermal expansion coefficients of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution and sapphire. As a result, the resulting epitaxial layer 1701 of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution will have a small bend and a low concentration of growth dislocations, stacking faults, microcracks, and other growth defects.

При охлаждении кристаллической структуры 1700, содержащей эпитаксиальный слой 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N, с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов, и оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, от температуры роста 920°C эпитаксиального слоя 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N до комнатной температуры 20°C возникают термомеханические напряжения, приводящие к раскалыванию в процессе охлаждения кристаллической структуры 1700 по оптически ослабленной границе 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью. В результате, в интервале температур 700-900°C верхняя часть структуры 1700, содержащая эпитаксиальный слой 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов вместе с частью исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия отделяется от сапфировой подложки 101, Фиг.18.Upon cooling the crystal structure 1700 containing the epitaxial layer 1701 of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution with a small bend and a low concentration of growth defects, and the optically weakened boundary 103, covered by regions 202 with reduced mechanical strength, from the growth temperature of 920 ° C of the epitaxial layer 1701 of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution to room temperature of 20 ° C, thermomechanical stresses arise, which crack during the cooling of the 1700 crystal structure along an optically weakened boundary 103 covered by regions 202 with reduced mechanical strength. As a result, in the temperature range 700–900 ° C, the upper part of the 1700 structure containing the epitaxial layer 1701 of the In _0.3 Ga _0.7 N solid solution with a small bend and low concentration of growth defects together with part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride is separated from the sapphire substrate 101. Fig. 18.

Верхняя отделенная часть структуры 1700, содержащая высококачественный эпитаксиальный слой 1701 твердого раствора In_0.3Ga_0.7N толщиной 300 мкм и часть исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, представляет собой конечный продукт, который может применяться в качестве подложки для производства полупроводниковых приборов методом эпитаксии.The upper separated part of structure 1700, containing a high-quality epitaxial layer 1701 of an In _0.3 Ga _0.7 N solid solution with a thickness of 300 μm and a part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride, is a final product that can be used as a substrate for the manufacture of semiconductor devices by epitaxy.

Пример 7. Выращивание слоистой эпитаксиальной полупроводниковой лазерной приборной структуры GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.2Ga_0.6N/GaN/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN, содержащей слои нитрида галлия, слои твердых растворов In_xGa_1-xN, слои твердых растворов Al_xGa_1-xN и слои твердых растворов Al_xIn_yGa_1-x-yN, имеющей малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов на кристаллической структуре, состоящей из подложки сапфира и одного эпитаксиального слоя нитрида галлия и содержащей границу между слоем нитрида галлия и сапфиром, ослабленную с помощью оптической обработки излучением инфракрасного СО₂ лазера.Example 7. The growth of a layered epitaxial semiconductor laser device structure GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.2 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN containing layers gallium nitride, layers of In _x Ga _1-x N solid solutions, layers of Al _x Ga _1-x N solid solutions and layers of Al _x In _y Ga _1-xy N solid solutions having a small bend and a low concentration of growth defects on the crystal structure, consisting of a sapphire substrate and one epitaxial layer of gallium nitride and containing the boundary between the layer of gallium nitride and sapphire, weakened by optical brabotki infrared radiation CO ₂ laser.

Выращивание слоистой эпитаксиальной полупроводниковой лазерной приборной структуры начинается с нанесения на исходную сапфировую подложку 101 толщиной 430 мкм методом газофазной эпитаксии исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия толщиной 10 мкм, Фиг.1.The growth of a layered epitaxial semiconductor laser device structure begins with deposition of 430 μm thick onto the initial sapphire substrate 101 by gas-phase epitaxy of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride 10 μm thick, FIG. 1.

Выращивание слоистой эпитаксиальной полупроводниковой лазерной приборной структуры, имеющей малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дефектов, начинается с нанесения на исходную сапфировую подложку 101 толщиной 430 мкм методом газофазной эпитаксии исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, легированного кремнием с концентрацией 5·10¹⁷ см^-3 и имеющего толщину 10 мкм, Фиг.1.The growth of a layered epitaxial semiconductor laser device structure having a small bend and a low concentration of growth defects begins by applying 430 μm thick to the initial sapphire substrate 101 by gas-phase epitaxy of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride doped with silicon with a concentration of 5 · 10 ¹⁷ cm ^-3 and having a thickness of 10 μm, Figure 1.

Затем на кристаллическую структуру 200, содержащую оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, методом газофазной эпитаксии наносится эпитаксиальная полупроводниковая лазерная приборная структура GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN общей толщиной 11,343 мкм и содержащая, Фиг.19:Then, a GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga epitaxial semiconductor laser instrument structure is deposited onto a crystalline structure 200 containing an optically weakened boundary 103 covered by regions 202 with reduced mechanical strength _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN with a total thickness of 11.343 μm and containing, Fig.19:

- исходный слой нитрида галлия 102 толщиной 10 мкм,- the initial layer of gallium nitride 102 with a thickness of 10 μm,

- первый обкладочный слой 1901 твердого раствора Al_0.74Ga_0.1In_0.16N n-типа толщиной 0,5 мкм, постоянная решетки которого совпадает с постоянной решетки нитрида галлия, легированный кремнием с концентрацией 10¹⁹ см^-3,- the first covering layer 1901 of a solid solution of Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N n-type with a thickness of 0.5 μm, the lattice constant of which coincides with the lattice constant of gallium nitride doped with silicon with a concentration of 10 ¹⁹ cm ^-3 ,

- первый волноводный слой 1902 нитрида галлия толщиной 0,1 мкм, легированный кремнием с концентрацией 10¹⁷ см^-3,- the first waveguide layer 1902 of gallium nitride with a thickness of 0.1 μm, doped with silicon with a concentration of 10 ¹⁷ cm ^-3 ,

- квантовую яму In_0.3Ga_0.7N 1903 шириной 3 нм,- quantum well In _0.3 Ga _0.7 N 1903 with a width of 3 nm,

- барьерный слой Al_0.4Ga_0.6N 1904 шириной 40 нм, легированный магнием с концентрацией 10¹⁹ см^-3,- a barrier layer of Al _0.4 Ga _0.6 N 1904 40 nm wide, doped with magnesium with a concentration of 10 ¹⁹ cm ^-3 ,

- второй волноводный слой 1905 нитрида галлия толщиной 0,1 мкм, легированный магнием с концентрацией 10¹⁸ см^-3,- the second waveguide layer 1905 of gallium nitride with a thickness of 0.1 μm, doped with magnesium with a concentration of 10 ¹⁸ cm ^-3 ,

второй обкладочный слой 1906 Al_0.74Ga_0.1In_0.16N p-типа толщиной 0,5 мкм, постоянная решетки которого совпадает с постоянной решетки нитрида галлия, легированный магнием с концентрацией 10²⁰ см^-3,the second covering layer 1906 Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N p-type 0.5 μm thick, the lattice constant of which coincides with the lattice constant of gallium nitride, doped with magnesium with a concentration of 10 ²⁰ cm ^-3 ,

- контактный слой нитрида галлия p-типа 1907 толщиной 0,2 мкм, легированный магнием с концентрацией 10²⁰ см^-3.- a contact layer of gallium nitride p-type 1907 with a thickness of 0.2 μm, doped with magnesium with a concentration of 10 ²⁰ cm ^-3 .

Из-за ослабленной механической прочности границы 103 происходит релаксация механических напряжений в эпитаксиальном слое 102 нитрида галлия и в обкладочных слоях 1901 и 1906 твердого раствора Al_0.74Ga_0.1In_0.16N, постоянная решетки которого совпадает с постоянной решетки нитрида галлия, возникающих из-за сильного рассогласования латеральных параметров кристаллических решеток и коэффициентов термического расширения кристаллов нитрида галлия и сапфира.Due to the weakened mechanical strength of the boundary 103, relaxation of mechanical stresses occurs in the epitaxial layer 102 of gallium nitride and in the casing layers 1901 and 1906 of the Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N solid solution, the lattice constant of which coincides with the lattice constant of gallium nitride, arising due to the strong mismatch of lateral parameters of crystal lattices and thermal expansion coefficients of gallium nitride and sapphire crystals.

В результате полученная эпитаксиальная приборная структура GaAl_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN будет иметь малый изгиб и низкую концентрацию ростовых дислокаций, дефектов упаковки, микротрещин и других ростовых дефектов.As a result, the resulting epitaxial device structure of GaAl _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN will have a small bend and a low concentration of growth dislocations and defects packaging, microcracks and other growth defects.

При охлаждении кристаллической структуры 1900, содержащей высококачественную эпитаксиальную лазерную приборную структуру GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN, с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов, и оптически ослабленную границу 103, покрытую областями 202 с пониженной механической прочностью, от температуры роста, находящейся в интервале 920°-1070°C, до комнатной температуры 20°C возникают термомеханические напряжения, приводящие к раскалыванию в процессе охлаждения кристаллической структуры 1900 по оптически ослабленной границе 103, покрытой областями 202 с пониженной механической прочностью.When cooling a 1900 crystal structure containing a high-quality epitaxial laser instrument structure, GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN, with a small bending and a low concentration of growth defects, and an optically weakened boundary 103, covered by regions 202 with reduced mechanical strength, from the growth temperature in the range 920 ° -1070 ° C to room temperature 20 ° C, thermomechanical stresses occur, leading to cracking in the process cooling of the crystal structure 1900 optical ki weakened edge 103, the coverage area 202 with reduced mechanical strength.

В результате, в интервале температур 700-900°C верхняя часть структуры 1900, содержащая лазерную приборную структуру GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN, с малым изгибом и низкой концентрацией ростовых дефектов, включающая часть исходного эпитаксиального слоя 102 нитрида галлия, отделяется от сапфировой подложки 101, Фиг.20.As a result, in the temperature range 700–900 ° C, the upper part of the 1900 structure containing the laser instrument structure GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN, with a small bend and a low concentration of growth defects, including a part of the initial epitaxial layer 102 of gallium nitride, is separated from the sapphire substrate 101, Fig.20.

Верхняя отделенная часть кристаллической структуры 1900, содержащая эпитаксиальную лазерную приборную структуру GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN/In_0.3Ga_0.7N/Al_0.4Ga_0.6N/GaN/Al_0.74Ga_0.1In_0.16N/GaN, представляет собой конечный продукт, который может использоваться для производства полупроводниковых лазерных диодов с помощью процессов вытравливания полосковых или дисковых резонаторов, нанесения контактов, разделения на чипы и упаковки.The upper separated part of the 1900 crystal structure containing the GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN / In _0.3 Ga _0.7 N / Al _0.4 Ga _0.6 N / GaN / Al _0.74 Ga _0.1 In _0.16 N / GaN epitaxial laser instrument structure is the final product that can be used to manufacture semiconductor laser diodes using the process of etching strip or disk resonators, applying contacts, separation into chips and packaging.

Несмотря на то что настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано примерами осуществления изобретения, необходимо отметить, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничено приведенными примерами.Although the present invention has been described and illustrated by examples of carrying out the invention, it should be noted that the present invention is by no means limited to the examples given.

Claims

1. A method of growing epitaxial layers of semiconductor crystals of nitrides of the third group on a layered crystalline structure having a boundary between layers with weakened mechanical strength, the layer adjacent to the specified border on the one hand is highly absorbing laser radiation, and the remaining layers located on the other side specified boundaries are transparent to it,
characterized in that a layered crystalline structure having a boundary with a weakened mechanical strength is obtained by optical processing by focused laser radiation, wherein
- direct the focused laser beam through the transparent layers of the indicated crystalline structure to the strongly absorbing layer and create areas with weakened mechanical strength resulting from the partial destruction of the nitride of the third group at the interface between the transparent layers and the strongly absorbing layer at the intersection of the focusing cone of the laser radiation with the above boundary,
- move the laser beam in steps, scanning by the beam focus of the entire boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer, thereby creating many regions with weakened mechanical strength and obtaining a layered crystalline structure with an optically weakened boundary,
- grow epitaxial layers of semiconductor crystals of nitrides of the third group on a layered crystalline structure with an optically weakened boundary.

2. The method according to p. 1, characterized in that the layered crystalline structure contains a substrate made of sapphire or silicon carbide, or silicon, or gallium arsenide, or gallium nitride, or aluminum nitride, which absorbs laser radiation and layers of the third group nitrides, transparent for laser radiation.

3. The method according to p. 1, characterized in that the beam focus scan of the entire boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer is carried out by reciprocating beam movement with a shift by a step with the formation of the focus path in the form of a meander.

4. The method according to p. 1, characterized in that the beam focus scan of the entire boundary between the transparent layers and the strongly absorbing layer is carried out in a spiral from the periphery of the crystalline structure to its center.

5. The method according to p. 1, characterized in that the epitaxial layer of a semiconductor crystal of a nitride of the third group grown on a crystalline structure with an optically weakened boundary is gallium nitride.

6. The method according to p. 1, characterized in that the epitaxial layer of a semiconductor crystal of a nitride of the third group grown on a crystal structure with an optically weakened boundary is an In _x Ga _1-x N. solid solution

7. The method according to p. 1, characterized in that the epitaxial layer of a semiconductor crystal of a nitride of the third group grown on a crystalline structure with an optically weakened boundary is a solid solution Al _x Ga _1-x N.

8. The method according to p. 1, characterized in that the set of epitaxial layers of semiconductor crystals of nitrides of the third group grown on a crystalline structure with an optically weakened boundary is a layered epitaxial semiconductor device structure containing layers of gallium nitride, layers of In _x Ga _1- solid solutions _x N, Al _x Ga _1-x N solid solution layers and Al _x InyGa _1-xy N. solid solution layers