TW536728B - Method for making a substrate in particular for optics, electronics or optoelectronics and resulting substrate - Google Patents

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Fabrice Letertre
Bruno Ghyselen
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Soitec Silicon On Insulator
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Description

B7 五、發明說明（i) 學、體製造方法之領域有關，尤其適用於光 θ S光電，亦與以此類方法獲得之基體有關。尤复 疋此基體適麟發轴雷射二_之製造。 /、 光學、電子或光電之使时，常欲獲得具薄工作芦 土 -、。已知針對此目的，用於製造此類基體的有兩類卢 2方法k。這些鱗所含方法巾，將自—絲體取得之 子^晶（赃）、金屬有機化學蒸氣沉積 )等沉積技術轉換與放置於一支撐基體上。然 而’存在㈣層所練得之源基翻式不胃 ς 無法獲得㈣題；及域以沉積於支麟體長韻層= 法尚ίΐ完善。上述尤其適用於不具適用及/或合理價格 之固態單晶品質及/或直徑型式之單晶氮化鎵；故僅可二 異質磊晶技術長成之。 此外，以已知技術在由自身為一支撐體承載之種晶層 上長成工作層，常須考量移除支撐體，俾得到最終產物。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 已知可執行上述事項之技術眾多。故文件FR 2 787 919 A巾描述以機械化學薄化技術消除賴基體。然而所 f以蝕刻或一些等效技術消除支撐體之技術均不列入考 $，此係因其會導致材料流失並且有時價格昂貴。 、·』=件US 6 114 188 A中描述-種用以隔離以沉積方 式製得之複過渡金屬氧化物（CTMO)膜，其中在該膜所 由長成之本質基體上做特殊處理，並接著將該沉積膜自本 質基體剝離。然而該技術有拖累適當之膜啟始長成以及造 成良率下降或沉積層品質不佳的風險，故並不符所其。 ________90636 發明說明.doc 本紙張尺度適用中國國家規格（21G χ 297公髮） —-- 536728 Α7 Β7 五、發明說明（2) 本發明之目的即在搜尋解決上述缺陷之道。 至此本發明提供-種基體製造方法，尤其適用於光 予、電子或光電’本發明之特徵在於其包括下列步驟： *以在-_介面中的分子枯著，將—種晶層搬移至 一支撐體之上； *磊晶長成一工作層於種晶層上；以及 氺施力使得由種晶層與工作層建構而成的總成與其位 於支撐體之粘著介面分離。 其優點在於用以施行分離而施加之應力係選自包含下 列應力之群組巾：機械應力、熱應力、靜電應力及雷射照 射應力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一再者，為回復氮化鎵，已知可以藍寶石與碳化石夕建構 示於此材料之異質蠢晶之良種基體。但藍f石係祕絕緣 體’而不適用於某些應用，而單晶碳化歡缺點在於其價 格昂貴以及直徑愈大不易。對氮化鎵而言，用於異質蠢晶 之理想基體為{111}石夕。此基體之所以理想的原因在於其 係-料制之材料（故因㈣驗録已採用此材料之 基體處理系統），並且其價格不高而可具大直徑。但當欲 利用標準MOCVD技術，在約攝氏1〇〇〇至11〇〇度下沉 積氣化鎵抑11㈣之上時，會_錢化鎵薄層上形成 之錯位濃度超過1GW，甚至造成該薄層斷裂的問題。 本發明之另-目的即在提供一種可獲得工作薄層之方 法，其品質優独先前記憶方法所得之薄層，尤其適用於 可取付薄層之源基體型式之材料不可得S不易得，或是無 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公复） 536728 A7 B7 五、發明說明^一^^ --— 法以令人滿意的方式沉積長成於支撐基體者。考量到工作 薄層品質，首要為斷裂問題，其次為錯位濃度問題， 特別評估。 ^ 此一目的可藉由本發明之光學特徵實現之，其中支撐 體係由熱膨脹係數為工作層的〇·7至3倍之材料建構而 成，並且種晶層可容忍支撐體及工作層之熱膨脹。 在本文中考量之熱膨脹係數值與工作層平面平行之平 面相關較佳。 _ ^由此特徵，所選用以形成支撐體之材料呈現之熱膨脹 係數在長成工作層期間或當以此方式形成之基體溫度回復 至與週遭溫度相同時，可減少或甚至消除因固有溫度變化 造成的顯著張力或壓縮應力。 應可觀察到，尤其是在對斷裂的問題上，與工作層和 支撐體之各材料熱膨脹係數差有關之容忍值，在該差係導 致工作層收縮時，較其導致該工作層舒張時為高。因此在 收縮時，支撐體之熱膨脹係數可高於工作層數倍。但在舒 張時’支揮體之熱膨脹係數則以不低於工作層的〇·7倍較 佳。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 應可觀察到種晶層可用以調節因支撐體及/或工作層 引發之熱膨脹問題。針對此目的，種晶層之厚度須低到足 以使其了循支撐體及/或工作層因熱膨服造成的尺寸變化 而形變。此厚度係適用以建構種晶層之料以及支撐體和工 作層之個別材料而定。典型對厚300微米（#m)之碳化 矽支撐體以及厚數微米之加氮化物工作層而言，單晶礙化 國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 536728 A7 B7 五、發明說明（4) 夕種曰曰層厚度應低於0.5"m，並以低於1000埃（A)較 佳。 - 工X此材料建構種晶層在晶袼參數上易顯其優，其使得 乍曰得以磊晶長成於種晶層上，而在工作層中的錯位濃 度低於ίο7/⑽2。熟悉此技藝者可知如何藉由參數與幅向之 選擇對種晶層及工作層施行此類磊晶長成。 藉由示例，下表1概述各種適用於本發明之方法所使 用的材料之晶格參數及熱膨脹係數，其可做為工 或種晶層材料或支撐基體材料。 9 ^
參 ^9=3.18 a=3.11 a=4.75 (A) 9 2 8 0 c=5.18 c=4.98 c=12.9 5 沿I或L之 熱膨脹係彰^:χι〇_6η 5.59 3.17 2 9 4.15 5.27 7.5 8.5 0=15.1 2Ϊ20 4.68
熱傳導率(W/cm.K 1,3 2.5
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
之徑 得直、1吋一前力英 最C 體基之 得質可品 吋 對任 \)x相{位 之格單 體賈意 基彳' 4 8 2 優 優 變 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7
、發明說明（ 層本發明之方法優點由在於欲形成氮化鎵以外之工作 卢為達此目的，先前技藝所提出之各種技術上不足之 处，本發明均可迎刃而解。 金2此在先前技藝之技術中的基體係由單晶碳化矽或藍 I石I成工作層之支撐體與長成種。但當以此工作層形成 以2〜極體（LEDS)時，利用不可能令人滿意的方式， 所f化矽或藍寶石支撐裝置來控制電氣接點位置、二極體 潠么射之光的萃取，或反射面之使用等。在女狀況下，可 =擇適於沉積操作亦可恢復之第一支撐體，在移除 一 U後，接著可選擇適於實現上述觀點之較佳控制之第 ^支，體。再者，由單晶碳化矽製成之基體以及具較低延 之，寶石均價值不菲且直徑受限，然在此狀況下所採用 2種，層既薄又可自可光學回收之基體或單晶取得，故使 ，可節省昂貴材料之消耗。再者，本發明使其可採用之種 晶層材料，較例如單晶碳化矽易於具大直徑。 _再者，藍寶石係電性絕緣體，故如其保持為固態支撐 體型式，則僅需在工作層上具有對工作層應用所需之任何 =極’造成可用空間的問題（例如：如兩電氣接點係置於 七’亦即工作層的自由表面上）。 本發明使得所欲形成對工作層之長成種性質可與所欲 對支擇體之性質無關，尤其是#支龍因可回收而可不加 以考慮時，即可解決上述缺失。 匕在其它先前技藝技術中，已嘗試直接將氮化鎵沉積於 固態氮化鎵甚或歛沒食子酸鹽（ga丨丨ate)或銦沒食子酸鹽 -7-
536728 A7 五、發明說明（6) S。）上但固態氮化鎵既昂貴並且這些技術也未臻 在其它上述之先前技藝技術中，已將氮化嫁工作 積，⑴1}歡上。但如{111}料充作支撐體之用，亦即 =存在，則工作層會因不良接合而在熱膨脹之下 裂。猎由斷絕關聯之選擇，本發明可先選擇適於成核之種 晶層’其夠薄而可在熱應力下形變，接著選擇—與工脖 之熱膨脹相符之厚層，長成於種晶層之上。— 本發明之方法優點在於其包含下列個別特徵或复組 合·· … *至少—打線層插置於種晶層與支撐體之間，钻著介 面遍及此或各打線層； *工作層係由下職料建構而成，其包括：氮化嫁、 氮化鋁，以及鎵氮化鋁（一般係為具大帶隙之半導體氮化 物）； *種晶層包含以下所騎料：歸石、碳切、氧化 鋅以及{111}矽； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氺種晶層係經選擇俾具精確晶體結構及幅向，例如可 獲得六角或立方氮化鎵，或者如Si面或c面經選擇俾沉 積工作層於碳化矽種晶層上； *種晶層係由非常高品質之氮化鎵製得，亦即其錯位 濃度低於1〇6/⑽2，以磊晶橫向過長成（EL0G)技術所得 之氮化鎵； 木支撐體包含以下所列材料：非晶系材料、多晶系材 536728 A7 B7 五、發明說明（7) 料及燒結材料； *支撐體包含以下所列材料：多晶系碳化矽、單晶系 碳化石夕、多晶系氮化|呂，以及具高錯位濃度（高於 l〇7/cw2 )之單晶系氮化鎵； 氺種晶層之化學成分與支撐體相同； 氺種晶層係取自源基體，經一預弱化區將種晶層自源 基體分離； 氺種晶層係取自與支撐體總成為一體之孫基體，並接 著經其自由面侵蝕之，俾德所欲厚度之種晶層（為達此目 的’可採用之技術與用以得到基體之技術相同，其係以已 知技藝中之型悲為打線，並钱回絕緣體上之碎 (BESOI)); 氺預弱化區係藉由將種原子植入源基體中製得，其深 度則與種晶層厚度相對應（完結步驟略之）； 氺種晶層之自源基體分離操作至少部分包含：熱處 理、施加機械應力及化學蝕刻，或至少自這些操作甲擇取 二種的組合。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述及本文其它部份中的，，原子佈植，，乙項，係用以涵 蓋任何利用原子或離子種而為之撞擊，並適於將這些種引 入材料中，俾使這些種在材料中的濃度最高，該最高值係 位於與撞擊面相對之預定深度中。原子或離子種經引入材 料中，而能量分佈接近最大值。可利用離子束佈植器、電 聚沉浸佈植器等，將原子種植人材料中。”原子或離子種” -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 536728 A7 B7 五、發明說明（8) 乙項，係用以代表具離子、中性或分子型式之原子，或具 離子或中性型式之分子，甚或具離子或中性型式之相異原 子或分子。 參閱下列詳細敘述，即可瞭解本發明之其它觀點、目 的及優點，在隨附圖式之助益下，更可增進對本發明之瞭 解，其中： *圖1係用以實現本發明之方法步驟圖； 氺圖2係另一用以實現本發明之方法步騍圖； 氺圖3係又另一用以實現本發明之方法步驟圖； *圖4係在本發明之各式方法中，所採用之具四種晶 層之中間支撐體透視圖。 以下即將參閱本發明方法的四個特殊但不以之為限之 施行方式，詳細敘述之。 在第一施行中，示如圖1，所製成之最終基體14包 含在種晶層2上之工作層16，其施行步驟如次： 氺在經佈植原子種之源基體6表面上形成用以製作打 線層10的一層無晶系材料，在支撐體12表面上形成一層 無晶系材料，俾製作另一打線層11 ; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氺在源基體6中佈植原子種於一預定深度，俾形成弱 化區8， 氺100，使打線層10與11相接； *200，將種晶層2自源基體6經弱化區8剝離；以 及 *300，沉積工作層16於與弱化區8相對應之種晶 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4戒格（210 X 297公釐） 536728
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 層2表面上。 這些用以形成打線層10及佈植原子種之步驟，可以 上述順序或其它順序施行之。 施行原子種之步驟及剝離種晶層2之步驟2〇 例，係以法國專利號FR 2 681 472所述為例。 在步驟200肖300之間，本發明之方 含製備用以接收卫作層16之種晶層2表面的操作步驟^ 例如此製備操作包含拋光㈣、退火操作、销退火操作 (例如在氫中）、用以強化打線層1〇與Μ間粘著介面之 退火操作、犧牲氧化操作（消除氧化材料後之氧化）、敍 刻操作等。 以下即將依序參閱五個特殊但不以之為限之示例，詳 細敘述本發明方法之第一施行，而在這些示例中所具之粘 著介面的剝離施行方式，概於示例5之後述之。 下表2概摘適於實現上述第一施行之材料示例。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公爱）
矣9
工作層16 種晶層 2 (典型厚度 為 1000A) 打線層 10 、 11 (典型厚 度為1 // m) 支撐體12 (典 型厚度為300 #m) GaN 或 ΑΙΝ 或AIGaN或 GalnN 或 SiC或其它 --— 單晶系Sic Si〇2 或 Si3N4 多晶系SiC或 單晶系SiC或 藍寶石或多晶 系AIN或多晶 系GaN -11- 536728 A7 B7 五、發明說明（10)
GaN 或 AIN 或AIGaN或 GalnN 或 SiC或其它 {111}Si Si〇2 或 Si3N4 多晶系SiC或 單晶系SiC或 藍寶石或多晶 系AIN或多晶 系GaN GaN 或 AIN 或AIGaN或 GalnN 或 SiC或其它 藍寶石 Si〇2 或 Si3N4 多晶系SiC或 單晶系SiC或 藍寶石或多晶 糸AIN或多晶 系 GahT GaN 或 AIN 或AIGaN或 GalnN 或 SiC或其它 單晶GaN Si02 或 Si3N4 多晶糸SiC或 單晶系SiC或 藍寶石或多晶 系AIN或多晶 系GaN GaN 或 AIN 或AIGaN或 GalnN 或 SiC或其它 NdGa〇2或 LiGa03 Si02 或 Si3N4 多晶系SiC或 單晶系SiC或 藍寶石或多晶 系AIN或多晶 系GaN 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上表與爾後之表中，”單（mono) ”係指”單晶系 (monocrystalline ) ”，而”多（poly ) ” 則係指”多晶系 (polycrystalline) ”。 示例1 在與表2之第一列相對應之示例中，以氮化鎵製成之 工作層16係位於以單晶系碳化矽建構之種晶層2之上， 而該種晶層2本身則位於多晶系碳化矽支撐體12之上， -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 536728 A7 五、發明說明（11) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 而碳化矽打線層10、糾則内插於支撐體12與種晶層2 之間。 由示例可知種晶層2厚度為1000A。支撐體12厚度 則以300// m為例。 由單晶系碳化矽種晶層2、兩氧化矽打線層10、n 以及多晶系碳化矽支撐體12之堆疊建構而成之結構係由 熟悉此技藝者已知之層轉換法製成（例如可見於法國專利 號 FR 2 681 472 中之 Smart-Cut®方法應用 可以化學蒸氣沉積（CVD)、高溫化學蒸氣沉積 (HTCVD)、M〇CVD、MBE 或混合氣相磊晶（HVPE) 法製得工作層16，其示例可見於由〇·〇da等人於phys· Stat· Sol_ (a)，N〇 18〇，p 51(2〇〇〇)之”GaN bu|k substrates for GaN_based LEDs and LDs”之文或其它等 效技術中。 以氧化矽做為打線層10,使得自源基體6取得種晶 層2較易。氧化矽之平面化沉積造成消弭不均勻表面之可 行，並利於以習知易於施行之技術施行拋光步驟、化學製 備步驟以及將該氧化矽固接於在支撐體12上形成之=化 矽打線層11。藉由示例，大線層1〇、Μ組織厚度為一微 米。 示例2 在此示例中（上表中第二列），所提供之結構等效於 不例1，其相異處在於以{111}矽種晶層2取代 層2。 y禋日日 -13- 本紙張尺度適財@ S ¥標準(CNS)A4規格（210x297公釐） — 〜^ 計 線 536728 Α7 五、發明說明（12 {111}矽厚度侷限在低於3000 A較佳，使其在上述 各式操作中，得以免於因熱膨脹而斷裂。 示例3 在此示例中（上表中第三列），所提供之結構等效於 示例1與2，其相異處在於種晶層2係以藍寶石製得。 藍寶石係另一種已知可使氮化鎵具良磊晶之材 示例4 一在此示例中（上表中第四列），所提供之結構等效於 不例1至3，其相異處在於種晶層2係以單晶系氮化嫁製 得。 、 示例5 一在此示例中（上表中第五列），所提供之結構等效於 不例1至4 ’其相異處在於種晶層2係以鈦沒食子酸鹽或 鋰沒食子酸鹽製得。 可針對上述示例設計多種各式變化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此’在打線層10與Μ之一中的氧化石夕，或是在 打線層10與11兩者中的氧化石夕可為其它材料置換之例 如亂化石夕（SI3N4)。此材料可耐溫度高於氧化石夕。此項 優點在將工作層16最佳化沉積以形成良品質單晶系層或 欲增加沉機率時更顯其功。氮化石夕亦具可限制甚或避免嫁 擴散入支撐體12中的優點。 在本發明方法之第一施行之另一變化中，可以氮化 鋁、碳化^夕、鋁鎵合金以及鋁銦合金或其它化合物工作層 16取代氮化鎵;l作層16。亦可以由氮化鎵、氮化銘、嫁 -14· Ο/Ζδ
、發明說明 型態建構之多層結構（其可具相異種類換雜 物）取代氮化鎵工作層16。 另、1化中’可以單晶系碳化石夕（尤其當支撐體 >π於下述可回收時）、藍寶石、多晶系氮化銘或多晶系 鼠化銥取代多晶系碳化矽支撐體12。 旦在長成工作層16後，即可移除支撐體12，亦可在考 里，度後’以其匕支撐體藉由直接#著或藉由將其沉積於 工4層上形成該其它支撐料，使得題結懒 移除。 、接著支撐體12須不僅可容忍長成工作層16時之狀 況亦/頁具適於移除的優點。選擇用以移除中間支撐體 12之技術，可決定所_域構支賴12之材料。如欲 以钱刻或機械或化學移_牲之，接下來祕觀移除步 驟以及中間支撐體12本身的成本須僅可能低廉。在此狀 況下，應以多晶系氮化鋁製造支撐體12。 剝離 在本發明中，採用諸如機械、熱、靜電、雷射等應力 使得總成分成在粘著介面各側的兩部分。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此狀況下，可以單晶系碳化矽製成支撐體12，此 係因其未被消耗而可回收再度使用。 在另一變化中，所有或某些在工作層16上的部件係 在移除支撐體12前後製成。 在本發明方法之第二施行中，示如圖2，其結構係由 上述本發明方法之第一施行製得，此結構包括在種晶層2 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 536728 五 、發明說明 上之工作層16，而該種晶層2本身則位於支撐體1 上’而打線層10、11則係内插於支撐體12 之 之間。接著依本施行將一厚層4沉積於工作層16 :層2 表面上’並將支撐體12移除，以可一併將種 自由 除。接著在移除支樓體12後，即可以厚層4 '移 16的支撐體。 作層 下表3概摘實現本發明方法之第二施行 示例。 材料
種晶層2 支撐體12 厚層4 層 作 Η GJAINAIGGasic$ Ν 或或或或其 Ν Ν或 {111}Si 或單晶系 SiC 或 GaN或 藍寶石或 NdGa02 或 LiGa03 打線層 10、11
Si02 Si3N4 或
多晶系 SiC或單 晶系SiC 或藍寶石 或多晶糸 AIN或多 晶糸GaN 鑽石或多 晶系SiC 或GaN或 AIN或氦 化硼或名 屬（銅） 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 示例6 山在此示例中，單晶系{111}矽種晶層2經製於多晶系 灭化石夕支撐體12之上，而氧化石夕打線層與Μ則介X 其間。而後以MOCVD沉積一單晶系氮化鎵工作層16， 並將鑽石厚層4沉積於單晶系氮化鎵工作層16的自由g 上0 而後將所得結構做適當處理，俾將以工作層16建才| -16- 本紙張；5^iii^CNS)A4-規格
536728 A7 B7 五、發明說明（15) 之總成自由支撐體12與種晶層2建構之總賴離。此處 理包括利用機械、㉟、靜電等應力使得兩部分隔離於枯著 介面兩側。 此示例呈現之優點在於使其可利用支撐體12表面接 收尚未完成之種晶磨2，但只要已經由{111}石夕種晶層2形 成GaN工作| 16，即可使得對工作㉟16之最終支撐體 (厚層4)具可隨所採用之該工作層16 (在此狀況下，其 為具所欲良熱傳導率與電氣絕緣性質之鑽石—例如供微波 應用）調整性質，其亦可確保厚層4與工作層16間之高 品質介面，例如可獲得較佳熱傳導。 此示例可包括數種變化。 因此，可以單晶系碳化矽、藍寶石、鈥沒食子酸鹽或 鋰沒食子酸鹽取代{111}矽種晶層2 ’·可以氮化矽取代=化 矽打線層10與11 ;可以單晶系氮化矽或藍寶石取代多晶 系碳化矽支撐體12 ;以及可以多晶系碳化矽、多晶系^ 化叙（例如以HVPE >儿積）、氮化硼或諸如銅金屬（j列如 以電解沉積為厚層）取代鑽石厚層4。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應可觀察到厚層4之厚度性質具重要性，例如當欲穿】 作與最終基體14後面之電氣接觸時；或當須可排除在工 作層16上之部件所生熱量時；或當欲改善製於工作層 中之二極體或雷射所發射之光的聚集與控制時。接著將瞭 解所選厚層4之性質提供了基體製造方法之自由度，在製 造供光學、電子、光電等之用的基體時尤顯其功。亦可藉 由製備步驟（為熟悉此技藝者所知）增加基體製造方法之 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 χ297公釐） 536728 A7 B7 五、發明說明（16) 自由度，俾使後續厚層4得以自工作層16分離。 類似地，這些變化可調換至工作層16係由氮化鋁、 碳化矽、鎵鋁合金或其它化合物製成，取代上述工作層 16之由氮化鎵製成。氮化鎵工作層16亦可為氮化鎵、氮 化鋁等類型之多層結構堆疊層，而其具不同種類之摻雜 等。 在本發明方法之第三施行中，示如圖3，其所製得之 結構係在工作層16與種晶層2已經分離發始沉積厚層 4，與本發明之第二施行所述相異。接著可將厚層4沉積 與工作層16之自由面同側，或可沉積與種晶層2同側， 在該種晶層2或工作層16之對應面上，如種晶層2係與 支撐體12 —併移除或在以移除支撐體12之後。 本發明方法之第三施行可參閱下列三個示例之描述。 這三個示例中所採用的材料概摘於表4，並與表3材 料相對應。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表4 工作層16 種晶層2 打線層 支撐體12 厚層4 10、11 GaN 或 早晶糸 Si〇2 或 單晶系 AIN 或 AIN 或 SiC 或 Si3N4 SiC或多 GaN或多 AIGaN 或 {111}Si 晶糸S i C 晶糸S i C GalnN 或 或藍寶石 或多晶糸 或鑽石或 SiC 或GaN或 AIN或藍 氮化侧或 NdGa02 寶石或多 金屬 或 晶糸GaN LiGa03 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536728 Α7 Β7 五、發明說明（17)
GaN 或 AIN 或 AIGaN 或 Ga 1 πN 或 SiC 单晶糸 SiC 或 {111}Si 或藍寶石 + ik 刻 GaN 或 NdGa02 或 LiGa03 Si02 或 Si3N4 單晶系 SiC或多 晶系SiC 或多晶系 AIN或藍 寶石或多 晶糸GaN AIN 或 GaN或多 晶系SiC 或鑽石或 氣化或 金屬 GaN 或 AIN 或 AIGaN 或 GalnN 或 SiC 早晶糸 SiC 或 {111}Si 或藍寶石 + 钱刻 GaN 或 NdGa02 或 LiGa03 Si02 或 Si3N4 早晶糸 SiC或多 晶系SiC 或多晶系 AIN或藍 寶石或多 晶糸GaN SiC或鑽 石或氮化 蝴或金屬 示例7 在此示例中（表4之第一列），所製得之一種結構包 括位於單晶系碳化矽支撐體12上之單晶系碳化矽種晶層 2，而氧化矽打線層10、11則位於其間，其狀離盥二 例1相同。而後以MOCVD將單晶系氮化鎵工;;層16= ==夕種晶層2之上。接著將以此方式所得之轉經適 =理，將由種晶層2紅作層16建構之結構自支撐 破化砂種晶層2所建構之結構 ，並且即可回收^二 -19· 本紙張尺度適規格（2跑297公楚）-——~~·
^36728 Α7
2接著以CVD將多晶系碳化石夕厚層4沉積於種晶層2 之上0 θ 〜早晶系碳化秒支撐體12相當昂貴，但在本示例中， *施行本發明之方法時，其在後_機巾係可回收。 示例8 在本發明方法之第三施行的另一示例中（表4中第二 歹J) ’所製仔之結構同於示例7,但在形成多晶系碳化石夕 厚層4之前’即將單Μ碳化树晶層2絲（例如以雷 漿蝕刻）。 电 示例9 在本&月方法之苐三施行的另一示例中（表4中第三 列)山’所製得之結_於示例8，其相異處在於不僅單晶 系石反化石夕種晶層2經移除，並且部分氣化鎵工作層」 經移=俾使工作層16所具缺陷盡量少些。 可觀察到單晶系碳化石夕種晶層2或單晶系氮化鎵工作 層16在後層4經沉積前，可經各式附加技術步驟，這些 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 步驟係為提供—些或所有的電子部件，或包括製造均勻沉 積之附加膜，不論磊晶或其它。 亦應嬈察到單晶系碳化矽種晶層2之極性（Sj面或c 面）以及氮化鎵工作層16之極性係視所選之初始源基體 6極性而定。本發明之方法是需要包含至少一雙轉換，使 得極性得以切換兩次。 類似地，這些示例可依本發明調換至其它狀況，其中 工作層1係由氮化鋁、碳化矽、鎵鋁合金、鎵銦合金或一 -20- 本紙張尺纟_^ϊϋϊ^)Α4規格（210x297公爱） 536728 A7 B7 五、發明說明（19) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 些其它化合物製成，取代如上 …氮化鎵工作層16亦可為士 =鎵製成之工作層 鎵、氮化鋁等型態之堆疊層 曰、、“冓’其包括氮化 等。 視而要可具不同種類之摻雜 種晶層2可由{111}矽或藍寶 沒食子酸㈣製得，取代以單 ^沒食子酸鹽或鐘 2。 早日日系碳化矽製得之種晶層 支樓體12可由多晶系碳化 系氮化域藍寶石或多晶系氮化上 =寻:_12,4可由多晶系2 = 或氮化蝴製得，取代由多晶系碳化外得之厚層4。 灶構mr之第喊行巾，製成-㈣上述示例之 、，、。構、、才目異處在於無中間層10與^。例如：種晶層2 :=1Γ源基體6 ’並藉由直接枯著而與多晶系碳化 夕支|體總成為一（例如：如切施行所述）。而後 利用上述技術之—沉積氮化鎵卫作層16於種晶層2上。 在不違背本發明之目標下，村針對上述施θ行設計多 種其它變化。 例如在本發明方法之各式施行示例所述操作，均可互 相併用。 如圖4所示，在沉積工作層16之前，在種晶層2上 執行包含於整批處理之變化。在此狀況下，種晶層2係固 定於大尺寸支撐體12之上。 此通用支撐體12可為任意外型（圓形、矩形等）。 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 鑤 裝 計 線 536728 A7 B7 五、發明說明（2〇 ) 在此類狀況下，種晶層2可為單一種或相異。各種晶 層2可經分離操作，將種晶層自支撐體12剝離。藉由示 例，通用支撐體12可為覆蓋於矽氧化物之多晶系碳化矽 板。 其優點在於在為將在種晶層2上之工作層總成16自 支撐體12剝離之操作前，即將一硬化基體固摔於各相異 總成之工作層16上。 各通用支撐體12均可回收。 一 在本發明方法之另一變化中，主導厚層4沉積之參數 經最佳化，俾使厚層4為單晶。 即使單晶系厚層4之品質並非最佳，然其品質以足敷 於各式應用，不論何時均需具高結晶品質者僅有工作層 16。 本發明之方法優點尤在於無法長成單晶（如氮化鎵） 或不易長成時（如碳化石夕）。 在其它變化中，以上敘述可調換至以其它半導體材料 長成工作層的狀況，諸如填化銦、珅化鎵、鍺、>5夕錯化物 等，或其它諸如鈮化鋰材料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在其它變化中，未使用打線層10與11，或僅使用此 類層之一（於支撐體12或種晶層2上）。 在其它變化中，一中間層（例如一絕緣層）經製於工 作層16與/或種晶層2 (如仍保存）及支撐體12或厚層4 之間，俾形成包含絕緣體上半導體之基體。例如：中間層 可由鑽石、精細氧化物（厚500 A)等製成。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 536728 A7 B7 五、發明說明（21) 圖式之代號說明 2 種晶層 6 源基體 10打線層 12支撐體 16工作層 4 厚層 8 弱化區 11打線層 14最終基體 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、 -Λ-Ν 申請專利範圍 專利申請案第90129485號 ROC Patent Appln. No.90129485 修正之申請專利範圍中文本（共14項）-附件(二） Amended Claims in Chinese - Encl.dl) (民國92年3月~~G戶送呈） (Submitted on March 4 ? 2003) 1. 一種基體製造方法，尤其適用於光學、電子或光電， 該方法之特徵在於其包括步驟如次： 以在一枯著介面中的分子钻著，將一種晶層 (2)轉移至一支撐體（12)之上； 磊晶長成一工作層（16)於種晶層上；以及 施加應力使得由種晶層（2)與工作層（16)建 構而成的總成從位於粘著介面之支撐體（12)分離。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於用以施行 分離而施加之應力係選自包含下列應力之群組中：機 械應力、熱應力、靜電應力及雷射照射應力。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於用以建 構支撐體（12)之材料的熱膨脹係數為工作層（16) 的0.7至3倍，以及種晶層係適於可容忍支撐體及工作 層之熱膨脹。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其特徵在於種晶層 (2)所具晶格參數使得工作層（16)得以磊晶長成 於種晶層（2)上，而在工作層（16)中的錯7立濃度 低於 l〇7/cm2。 5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於至少一 打線層（10、11 )係插置於種晶層（2)與支撐體 (12)之間，枯著介面包圍該打線層各打線層。 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）
    90636專利範圍-接 536728 A8 B8
    6.如申凊專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於工作層 (16)係由氮化鎵製成。 7·如申請專利範圍第阳項之方法，其特徵在於種晶層 (2)包含以下所列材料：藍寶石、碳化矽、氧化 鋅、矽、氮化鎵、歛沒食子酸鹽（gallate)及鋰 沒食子酸鹽。 -8_如t請翻範目帛uiu項之方法，其賴在於支撐體 (12)包含以下所列材料：非晶系材料、多晶系材料 及燒結材料。 9.如申請專利範圍第7項之方法，其特徵在於支撐體 02)包含以下所列材料：多晶系碳化矽、單晶系碳 化矽、多晶系氮化鋁及藍寶石。 - 10·如申请專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於種晶層 (2)之化學成分與支撐體（12)相同。 11. 如申凊專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於經由一 預弱化區（8)，藉由將種晶層（2)自源基體（6)分 離而自源基體（6)取出種晶層（2)。 12. 如申晴專利範圍第10項之方法，其特徵在於預弱化區 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (8)係藉由將種原子植入源基體（6)中製得，其深 度則與源基體（6)厚度相對應。 ·一 13·如申請專利範圍第11項之方法，其特徵在於種晶層 (2)之自源基體（6)分離操作包含：熱處理、施加 機械應力及化學蝕刻，或至少自這些操作中擇取二種 的組合。 -25- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 536728 A8 B8 C8 _D8_ 六、申請專利範圍 14.如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於所沉積 之工作層（16)厚度小於10微米，以及低於5微米較 佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）
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