专利名称：材料层分离方法
技术领域：
本发明涉及一种材料层分离方法，尤其涉及一种半导体器件的材料层分离方法。
背景技术：
半导体器件一般由基板上磊晶生长半导体结构层而形成，如蓝光发光二极管由在 蓝宝石基板上以有机金属化学气相沉积法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)等方法磊晶生长三族氮化物半导体材料层(Ill-Nitride semiconductor)而形成。然而，因蓝宝石基板热传效率不高，发光二极管产生的热无法有效散发出去，造成 发光二极管内部的热堆积而影响发光二极管出光效率。另一方面，蓝宝石基板的热膨胀系 数(thermal expansion coefficient)与三族氮化物半导体材料层不同，发光二极管受热 升温后容易造成蓝宝石基板或半导体材料层弯曲形变，因此，一般三族氮化物半导体在蓝 宝石基板上磊晶完成后会再移除该蓝宝石基板。一般半导体材料层厚度很薄且易碎，基板提供半导体材料层支撑性及增加其机械 强度，若无基板存在则易造成半导体材料层碎裂损坏，为了改善上述问题，现有技术提出基 板置换技术，即在半导体材料层上增加一第二基板，然后将原先的蓝宝石基板移除。现有的将基板与半导体材料层分离的方法大多使用激光分离(laser lift-off) 技术。然而，使用激光照射半导体材料层与基板的分界处时，伴随着激光的高能量会被半导 体层吸收，很可能会破坏半导体层的晶体结构，或使其切割面焦黑，使半导体光电元件的品 质降低。
发明内容
下面将以实施例说明一种材料层分离方法，可提高半导体器件的品质。—种材料层分离方法，用于分离半导体器件中的材料层，其包括以下步骤在一第 一材料层上形成一高磁导率材料层；在该高磁导率材料层表面形成一第二材料层，从而使 该高磁导率材料层形成于该第一材料层与该第二材料层之间；冷却该第一材料层及第二材 料层，使第一材料层及第二材料层产生收缩应力；利用一高频率射频加热该高磁导率材料 层，使该高磁导率材料层产生拉伸应力，从而分离该第一材料层与该第二材料层。一种材料层分离方法，用于分离半导体器件中的材料层，其包括以下步骤在一第 一材料层上形成一高磁导率材料层；按照一预定图案去除部分该高磁导率材料层，使第一 材料层对应于该预定图案的部分暴露；在该第一材料层表面对应于该预定图案的部分生长 一第二材料层并使该第二材料层覆盖该高磁导率材料表面；冷却该第一材料层及第二材料 层，使第一材料层及第二材料层产生收缩应力；利用一高频率射频加热该高磁导率材料层， 使该高磁导率材料层产生拉伸应力，从而分离该第一材料层与该第二材料层。所述的材料层分离方法通过冷却第一及第二材料层并通过高频率射频加热高磁 导率材料层，从而使待分离材料层与高磁导率材料层产生应力拉扯，待分离材料层与高磁 导率材料层之间发生断裂从而完成相互分离，避免破坏半导体层的晶体结构，也避免了采用激光分离法造成的切割面焦黑，从而提高半导体器件的品质。
图1是本发明第一实施例材料层分离方法的流程图。图2是图1中所示的材料层分离方法的过程示意图。图3是分别在未使用冷却体及使用冷却体时材料层各处温度梯度示意图。图4是本发明第二实施例材料层分离方法的流程图。图5是图3中所示的材料层分离方法的过程示意图。图6是本发明第三实施例的材料层分离方法的过程示意图。图7是本发明第四实施例的材料层分离方法的过程示意图。图8是本发明第五实施例的材料层分离方法的过程示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。请参阅图1与图2，本发明第一实施例提供一种材料层分离方法，用于分离半导体 器件中一半导体材料层与另一半导体材料层、或一半导体材料层与一绝缘体材料层，该材 料层分离方法包括以下步骤。步骤12，在第一材料层上形成一高磁导率材料层。如图2(a)所示，一高磁导率材料层104以电镀或蒸镀等方法形成在一第一材料层 102表面。该第一材料层102为阻磁材料，其可为半导体材料或是绝缘材料，但不限定于上 述两种材料。该高磁导率材料层104可以为钼合金(Mo-metal)，透磁合金(permalloy)、电炉 钢(electrical steel)、镍锌铁氧体(Nickel Zinc Ferrite)、猛锌铁氧体(manganese zincferrite),^ (steel)、镍(nickel)等金属或合金。一般地，高磁导率材料层104的磁 导率大于第一材料层102的阻磁材料两个数量级。一般地，第一材料层102的阻磁材料如 蓝宝石的磁导率约为1. 25N/A2，而高磁导率材料层104的磁导率等于或大于125N/A2。材料
的磁导率举例如下表
权利要求
1.一种材料层分离方法，用于分离半导体器件中的材料层，其包括以下步骤在一第一材料层上形成一高磁导率材料层；在该高磁导率材料层表面形成一第二材料层，从而使该高磁导率材料层形成于该第一 材料层与该第二材料层之间；冷却该第一材料层及第二材料层，使第一材料层及第二材料层产生收缩应力；利用一高频率射频加热该高磁导率材料层，使该高磁导率材料层产生拉伸应力，从而 分离该第一材料层与该第二材料层。
2.如权利要求1所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和第二材料层为 阻磁材料。
3.如权利要求1所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和第二材料层为 半导体材料或绝缘材料。
4.如权利要求3所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层与第二材料层为 同质材料。
5.如权利要求4所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和该第二材料层 为半导体材料。
6.如权利要求3所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和该第二材料层 为异质材料。
7.如权利要求6所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层为蓝宝石衬底层， 该第二材料层为半导体材料。
8.如权利要求3所述的材料层分离方法，其特征在于，该半导体材料包括IV-IV族化合 物半导体、III-V族化合物半导体、H-VI族化合物半导体。
9.如权利要求8所述的材料层分离方法，其特征在于，该III-V族化合物半导体包括磷 化铝铟镓系半导体、氮化铝铟镓系半导体、砷化铝镓系半导体。
10.如权利要求1所述的材料层分离方法，其特征在于，该高频率射频的频率范围为 3Ghz 至 300Ghz。
11.如权利要求1所述的材料层分离方法，其特征在于，该高磁导率材料层的材料包括 钼合金、透磁合金、电炉钢、镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钢、和镍中的一种或多种。
12.如权利要求1所述的材料层分离方法，其特征在于，提供一冷却体冷却该第一材料 层及第二材料层。
13.如权利要求12所述的材料层分离方法，其特征在于，该冷却体为低温气体、低温液 体或半导体热电致冷器。
14.一种材料层分离方法，用于分离半导体器件中的材料层，其包括以下步骤在一第一材料层上形成一高磁导率材料层；按照一预定图案去除部分该高磁导率材料层，使第一材料层对应于该预定图案的部分暴露；在该第一材料层表面对应于该预定图案的部分生长一第二材料层并使该第二材料层 覆盖该高磁导率材料表面；冷却该第一材料层及第二材料层，使第一材料层及第二材料层产生收缩应力；利用一高频率射频加热该高磁导率材料层，使该高磁导率材料层产生拉伸应力，从而分离该第一材料层与该第二材料层。
15.如权利要求14所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和第二材料层 为半导体材料或绝缘材料。
16.如权利要求15所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层与第二材料层 为同质材料。
17.如权利要求16所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和该第二材料 层为半导体材料。
18.如权利要求15所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层和该第二材料 层为异质材料。
19.如权利要求18所述的材料层分离方法，其特征在于，该第一材料层为蓝宝石衬底 层，该第二材料层为半导体材料。
20.如权利要求15所述的材料层分离方法，其特征在于，该半导体材料包括IV-IV族化 合物半导体、III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体。
21.如权利要求20所述的材料层分离方法，其特征在于，该III-V族化合物半导体包括 磷化铝铟镓系半导体、氮化铝铟镓系半导体、砷化铝镓系半导体。
22.如权利要求14所述的材料层分离方法，其特征在于，该高频率射频的频率范围为 3Ghz 至 300Ghz。
23.如权利要求14所述的材料层分离方法，其特征在于，该高磁导率材料层的材料包 括钼合金、透磁合金、电炉钢、镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、钢、和镍中的一种或多种。
24.如权利要求14所述的材料层分离方法，其特征在于，提供一冷却体冷却该第一材 料层及第二材料层。
25.如权利要求24所述的材料层分离方法，其特征在于，该冷却体为低温气体、低温液 体或半导体热电致冷器。
全文摘要
本发明涉及一种材料层分离方法，其包括以下步骤在一第一材料层上形成一高磁导率材料层；在该高磁导率材料层上形成一第二材料层，从而使该高磁导率材料层形成于该第一材料层与该第二材料层之间；冷却该第一材料层及第二材料层，使第一材料层及第二材料层产生收缩应力；利用一高频率射频加热该高磁导率材料层，使该高磁导率材料层产生拉伸应力，从而分离该第一材料层与该第二材料层。
文档编号H01L21/00GK101996943SQ20091030574
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者黄世晟 申请人:展晶科技(深圳)有限公司;先进开发光电股份有限公司