專利名稱：材料層分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料層分離方法，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的材料層分離方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件一般由基板上磊晶生長半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層而形成，如藍光發(fā)光二極管由在 藍寶石基板上以有機金屬化學(xué)氣相沉積法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)等方法磊晶生長三族氮化物半導(dǎo)體材料層(Ill-Nitride semiconductor)而形成。然而，因藍寶石基板熱傳效率不高，發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱無法有效散發(fā)出去，造成 發(fā)光二極管內(nèi)部的熱堆積而影響發(fā)光二極管出光效率。另一方面，藍寶石基板的熱膨脹系 數(shù)(thermal expansion coefficient)與三族氮化物半導(dǎo)體材料層不同，發(fā)光二極管受熱 升溫后容易造成藍寶石基板或半導(dǎo)體材料層彎曲形變，因此，一般三族氮化物半導(dǎo)體在藍 寶石基板上磊晶完成后會再移除該藍寶石基板。一般半導(dǎo)體材料層厚度很薄且易碎，基板提供半導(dǎo)體材料層支撐性及增加其機械 強度，若無基板存在則易造成半導(dǎo)體材料層碎裂損壞，為了改善上述問題，現(xiàn)有技術(shù)提出基 板置換技術(shù)，即在半導(dǎo)體材料層上增加一第二基板，然后將原先的藍寶石基板移除?，F(xiàn)有的將基板與半導(dǎo)體材料層分離的方法大多使用激光分離(laser lift-off) 技術(shù)。然而，使用激光照射半導(dǎo)體材料層與基板的分界處時，伴隨著激光的高能量會被半導(dǎo) 體層吸收，很可能會破壞半導(dǎo)體層的晶體結(jié)構(gòu)，或使其切割面焦黑，使半導(dǎo)體光電元件的品 質(zhì)降低。

發(fā)明內(nèi)容
下面將以實施例說明一種材料層分離方法，可提高半導(dǎo)體器件的品質(zhì)。—種材料層分離方法，用于分離半導(dǎo)體器件中的材料層，其包括以下步驟在一第 一材料層上形成一高磁導(dǎo)率材料層；在該高磁導(dǎo)率材料層表面形成一第二材料層，從而使 該高磁導(dǎo)率材料層形成于該第一材料層與該第二材料層之間；冷卻該第一材料層及第二材 料層，使第一材料層及第二材料層產(chǎn)生收縮應(yīng)力；利用一高頻率射頻加熱該高磁導(dǎo)率材料 層，使該高磁導(dǎo)率材料層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而分離該第一材料層與該第二材料層。一種材料層分離方法，用于分離半導(dǎo)體器件中的材料層，其包括以下步驟在一第 一材料層上形成一高磁導(dǎo)率材料層；按照一預(yù)定圖案去除部分該高磁導(dǎo)率材料層，使第一 材料層對應(yīng)于該預(yù)定圖案的部分暴露；在該第一材料層表面對應(yīng)于該預(yù)定圖案的部分生長 一第二材料層并使該第二材料層覆蓋該高磁導(dǎo)率材料表面；冷卻該第一材料層及第二材料 層，使第一材料層及第二材料層產(chǎn)生收縮應(yīng)力；利用一高頻率射頻加熱該高磁導(dǎo)率材料層， 使該高磁導(dǎo)率材料層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而分離該第一材料層與該第二材料層。所述的材料層分離方法通過冷卻第一及第二材料層并通過高頻率射頻加熱高磁 導(dǎo)率材料層，從而使待分離材料層與高磁導(dǎo)率材料層產(chǎn)生應(yīng)力拉扯，待分離材料層與高磁 導(dǎo)率材料層之間發(fā)生斷裂從而完成相互分離，避免破壞半導(dǎo)體層的晶體結(jié)構(gòu)，也避免了采用激光分離法造成的切割面焦黑，從而提高半導(dǎo)體器件的品質(zhì)。


圖1是本發(fā)明第一實施例材料層分離方法的流程圖。圖2是圖1中所示的材料層分離方法的過程示意圖。圖3是分別在未使用冷卻體及使用冷卻體時材料層各處溫度梯度示意圖。圖4是本發(fā)明第二實施例材料層分離方法的流程圖。圖5是圖3中所示的材料層分離方法的過程示意圖。圖6是本發(fā)明第三實施例的材料層分離方法的過程示意圖。圖7是本發(fā)明第四實施例的材料層分離方法的過程示意圖。圖8是本發(fā)明第五實施例的材料層分離方法的過程示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。請參閱圖1與圖2，本發(fā)明第一實施例提供一種材料層分離方法，用于分離半導(dǎo)體 器件中一半導(dǎo)體材料層與另一半導(dǎo)體材料層、或一半導(dǎo)體材料層與一絕緣體材料層，該材 料層分離方法包括以下步驟。步驟12，在第一材料層上形成一高磁導(dǎo)率材料層。如圖2(a)所示，一高磁導(dǎo)率材料層104以電鍍或蒸鍍等方法形成在一第一材料層 102表面。該第一材料層102為阻磁材料，其可為半導(dǎo)體材料或是絕緣材料，但不限定于上 述兩種材料。該高磁導(dǎo)率材料層104可以為鉬合金(Mo-metal)，透磁合金(permalloy)、電爐 鋼(electrical steel)、鎳鋅鐵氧體(Nickel Zinc Ferrite)、猛鋅鐵氧體(manganese zincferrite),^ (steel)、鎳(nickel)等金屬或合金。一般地，高磁導(dǎo)率材料層104的磁 導(dǎo)率大于第一材料層102的阻磁材料兩個數(shù)量級。一般地，第一材料層102的阻磁材料如 藍寶石的磁導(dǎo)率約為1. 25N/A2，而高磁導(dǎo)率材料層104的磁導(dǎo)率等于或大于125N/A2。材料
的磁導(dǎo)率舉例如下表
權(quán)利要求
1.一種材料層分離方法，用于分離半導(dǎo)體器件中的材料層，其包括以下步驟在一第一材料層上形成一高磁導(dǎo)率材料層；在該高磁導(dǎo)率材料層表面形成一第二材料層，從而使該高磁導(dǎo)率材料層形成于該第一 材料層與該第二材料層之間；冷卻該第一材料層及第二材料層，使第一材料層及第二材料層產(chǎn)生收縮應(yīng)力；利用一高頻率射頻加熱該高磁導(dǎo)率材料層，使該高磁導(dǎo)率材料層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而 分離該第一材料層與該第二材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和第二材料層為 阻磁材料。
3.如權(quán)利要求1所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和第二材料層為 半導(dǎo)體材料或絕緣材料。
4.如權(quán)利要求3所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層與第二材料層為 同質(zhì)材料。
5.如權(quán)利要求4所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和該第二材料層 為半導(dǎo)體材料。
6.如權(quán)利要求3所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和該第二材料層 為異質(zhì)材料。
7.如權(quán)利要求6所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層為藍寶石襯底層， 該第二材料層為半導(dǎo)體材料。
8.如權(quán)利要求3所述的材料層分離方法，其特征在于，該半導(dǎo)體材料包括IV-IV族化合 物半導(dǎo)體、III-V族化合物半導(dǎo)體、H-VI族化合物半導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求8所述的材料層分離方法，其特征在于，該III-V族化合物半導(dǎo)體包括磷 化鋁銦鎵系半導(dǎo)體、氮化鋁銦鎵系半導(dǎo)體、砷化鋁鎵系半導(dǎo)體。
10.如權(quán)利要求1所述的材料層分離方法，其特征在于，該高頻率射頻的頻率范圍為 3Ghz 至 300Ghz。
11.如權(quán)利要求1所述的材料層分離方法，其特征在于，該高磁導(dǎo)率材料層的材料包括 鉬合金、透磁合金、電爐鋼、鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋼、和鎳中的一種或多種。
12.如權(quán)利要求1所述的材料層分離方法，其特征在于，提供一冷卻體冷卻該第一材料 層及第二材料層。
13.如權(quán)利要求12所述的材料層分離方法，其特征在于，該冷卻體為低溫氣體、低溫液 體或半導(dǎo)體熱電致冷器。
14.一種材料層分離方法，用于分離半導(dǎo)體器件中的材料層，其包括以下步驟在一第一材料層上形成一高磁導(dǎo)率材料層；按照一預(yù)定圖案去除部分該高磁導(dǎo)率材料層，使第一材料層對應(yīng)于該預(yù)定圖案的部分暴露；在該第一材料層表面對應(yīng)于該預(yù)定圖案的部分生長一第二材料層并使該第二材料層 覆蓋該高磁導(dǎo)率材料表面；冷卻該第一材料層及第二材料層，使第一材料層及第二材料層產(chǎn)生收縮應(yīng)力；利用一高頻率射頻加熱該高磁導(dǎo)率材料層，使該高磁導(dǎo)率材料層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而分離該第一材料層與該第二材料層。
15.如權(quán)利要求14所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和第二材料層 為半導(dǎo)體材料或絕緣材料。
16.如權(quán)利要求15所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層與第二材料層 為同質(zhì)材料。
17.如權(quán)利要求16所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和該第二材料 層為半導(dǎo)體材料。
18.如權(quán)利要求15所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層和該第二材料 層為異質(zhì)材料。
19.如權(quán)利要求18所述的材料層分離方法，其特征在于，該第一材料層為藍寶石襯底 層，該第二材料層為半導(dǎo)體材料。
20.如權(quán)利要求15所述的材料層分離方法，其特征在于，該半導(dǎo)體材料包括IV-IV族化 合物半導(dǎo)體、III-V族化合物半導(dǎo)體、II-VI族化合物半導(dǎo)體。
21.如權(quán)利要求20所述的材料層分離方法，其特征在于，該III-V族化合物半導(dǎo)體包括 磷化鋁銦鎵系半導(dǎo)體、氮化鋁銦鎵系半導(dǎo)體、砷化鋁鎵系半導(dǎo)體。
22.如權(quán)利要求14所述的材料層分離方法，其特征在于，該高頻率射頻的頻率范圍為 3Ghz 至 300Ghz。
23.如權(quán)利要求14所述的材料層分離方法，其特征在于，該高磁導(dǎo)率材料層的材料包 括鉬合金、透磁合金、電爐鋼、鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋼、和鎳中的一種或多種。
24.如權(quán)利要求14所述的材料層分離方法，其特征在于，提供一冷卻體冷卻該第一材 料層及第二材料層。
25.如權(quán)利要求24所述的材料層分離方法，其特征在于，該冷卻體為低溫氣體、低溫液 體或半導(dǎo)體熱電致冷器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種材料層分離方法，其包括以下步驟在一第一材料層上形成一高磁導(dǎo)率材料層；在該高磁導(dǎo)率材料層上形成一第二材料層，從而使該高磁導(dǎo)率材料層形成于該第一材料層與該第二材料層之間；冷卻該第一材料層及第二材料層，使第一材料層及第二材料層產(chǎn)生收縮應(yīng)力；利用一高頻率射頻加熱該高磁導(dǎo)率材料層，使該高磁導(dǎo)率材料層產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而分離該第一材料層與該第二材料層。
文檔編號H01L21/00GK101996943SQ20091030574
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者黃世晟 申請人:展晶科技(深圳)有限公司;先進開發(fā)光電股份有限公司