专利名称：分离两种材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种分离方法，尤其涉及一种用于分离两个或同一材料方法，并用无 线射频加热(Radio Frequency Heating)，促进两个材料因受热而分离。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode)之所以会发光，主要原因是利用半导体在 施加电能后转化为光能的物理特性，当半导体的正负极两端施加电压产生电流流经半导体 时，会促使半导体内部的电子与空穴相互结合，结合后剩余能量便以光的形式释放，依采用 半导体材料的不同，其能阶高低会使光子能量产生不同波长的光，而释放出人眼所能接受 到各种颜色的光。发光二极管最初在1950年代末期于实验室被发展出来，到了 1968年HP 公司开始商业化量产，早期发光二极管只有单调的暗红色系，应用在电子产品的指示灯，一 直到了 1992年日本的日亚化(Nichia)公司突破蓝光二极管技术障碍后，发光二极管逐渐 衍生出多重色彩，亮度也大幅提高，并以显示器(Display)、表面粘着型(SMD)等各种封装 形态深入生活中各个层面。 多数发光二极管被称为III- V族化合物半导体，是由V族元素如氮(N)、磷(P)、 砷(As)等，与III族元素包括铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等结合而成，以与IC半导体所使用的 硅(Si)等IV族元素区别。传统液相外延法(Liquid Phase Epitaxy, LPE)与气相外延法 (Vapor Phase Epitaxy,VPE)，以磷化镓(GaP)或砷化镓(GaAs)为基板，用于生产中低亮度 发光二极管及红外光(IrDa)裸片，其亮度皆在l烛光(lOOOmcd)以下。直到1992年，日亚 化公司的研究员中村修二 (Shuji Nakamura)，在其实验室发明的特殊有机金属气相外延法 (Metal Organic V即or Epitaxy, MOCVD)制造工艺，才得以克服蓝光二极管在制造上的障 碍。拜中村先生发明的有机金属气相外延制造工艺，半导体相关产业才能制造生产出高亮 度发光二极管，其亮度约在6000-8000mcd。 发光二极管以铝、镓、铟、磷四种元素为发光层材料在砷化镓(GaAs)基板上外延 者，发出红、橙、黄光的琥珀色系，通称为四元发光二极管；以氮化镓(GaN)为材料所生产的 蓝、绿光二极管，则称为氮化物发光二极管，一般以蓝宝石(S即phire)作为外延制造工艺 用的基板(substrate)。使用蓝宝石材料作为蓝、绿光二极管基板的主要原因，是因为发出 这些光波长的材料，多半是镓(Ga)、铟(In)的氮化物晶体如GaN，InGaN等。半导体要形成 电路和量子阱，是用外延(印itaxy)的技术，将发光半导体材料"长"在适合的基板上，然后 再用显影蚀刻或其它技术形成电路构造。因为这些晶体材料有固定的晶格结构，亦即结晶 分子之间的排列间隔，必需薄膜和基板达到晶格匹配才能顺利外延。 一般半导体所用的材 料是硅，所以长在硅质的基板上最适合不过了。但是蓝、绿光二极管的这些材料，其晶格常 数(latticeconstant)和硅基板相差太远(约17 % )，如果硬将这些材料的薄膜长在硅基 板上，会产生极大的应力和差排(dislocation)，破坏晶体原来的晶格结构，因此无法用最 廉价的硅基板。 另外，半导体产业不采用氮化镓本身作其外延用基板，其原因是氮化物材料的晶格结构缺陷很大，长晶过程非常困难，因此价格非常昂贵几乎和钻石相当，发光二极管产业 不可能用同样材料做其基板只为了外延制造工艺上的需要。其它可替代的材料中，目前以 蓝宝石(分子构成是A1^》的晶格常数和氮化镓相近，可以人工方式合成，价格上相对比较 便宜，所以被选为发光二极管在外延制造工艺上使用的基板。但是蓝宝石基板在导电性与 热传导能力都不及传统的硅基板，影响发光二极管在电路上使用以及发光寿命，因此一般 发光二极管在制造工艺上，都会设法将外延完成的氮化物晶体，从蓝宝石基板置换到硅基 板，以达日后发光二极管在实务应用上的便利性，故如何将外延完成晶体从蓝宝石基板分 离，是半导体相关研究人员所关切的议题。 美国加州州立大学(The Regents of the University of California)与克里公司 (Cree，Inc)分别在美国专利US 64202425、US 6958093中提出同样用激光做基板分离的两种 方法，此两种切割方法皆利用镓(Ga)金属低熔点特性，将氮化镓晶体从蓝宝石基板上分离， 主要切割技术是采用激光光束直接投射到蓝宝石基板上，借蓝宝石具透光的物理性质，让激 光光束发出的能量被基板上的氮化镓外延层吸收并使其晶体产生活化，当氮化镓外延层受热 温度达到3(TC时，晶体结构被破坏并开始崩解，借此与蓝宝石基板分离。该专利虽能以物理 方式让氮化镓外延层从蓝宝石基板上分离，但所利用的激光光束每次只能对蓝宝石基板做单 点照射，需累积相当多次数的扫描割方，才能够使整个氮化镓外延层完全从蓝宝石基板上分 离，这将占用整个半导体制造工艺上相当的时间比例，影响发光二极管的产能与效率。
另外，德国西门子公司(Siemens Aktiengesellschaft)在美国专利US6740604中 提出以辐射能量促使氮化镓外延层从蓝宝石基板上分离，与加州州立大学的专利差异在于 氮化镓外延层吸收到电磁效应而产生的辐射能量，其范围大于用激光光束照射在外延层上 的能量，并且其辐射能量可以集中在两者之间的界面上施加，使外延层分子因受辐射能量 发生裂解而与基板分离。西门子公司所提出的分离方法，确实比用激光光束做扫描切割来 得有效率，但是氮化镓外延层本属于不易传导电热性金属化合材料，因此利用电磁效应而 产生的辐射能量，须要花费时间让外延层累积吸收足够的辐射能量，才能发生分子裂解，对 于发光二极管制造工艺时间上的縮短有限，仍待更进一步的分离方法。
法国半导体绝缘科技公司(Silicon on Insulator Technologies)在美国专利US 6964914中提出的分离方法，是利用利用蓝宝石基板和氮化镓外延层本身热膨胀系数的差 异，借环境温度的快速改变，导致外延层在与基板的界面上产生极大的应力，该应力促使氮 化镓的外延层从蓝宝石基板上分离。该种借应力分离方法有别于氮化镓吸收外界供应的能 量，在界面上破坏原本晶体结构使外延层分子发生裂解，而是利用物质热胀冷縮的物理现 象，让外延层因温度骤降在界面上产生足以分离的内縮应力。此种分离方法因氮化镓外延 层因受热不均匀，产生的内縮应力大小不一使得外延层分离后无法形成较平整的平面，甚 至发生外延层断裂的问题，使得生产良率控制不易。 上述专利所提出的材料分离技术，影响材料在半导体制造工艺上的良率颇大，尤 其是应用在发光二极管的制造工艺上，有待更好的方法以降低影响材料应有的良率，甚至 提升整个半导体制造工艺上最后的良率。
发明内容
鉴于上述的现有技术的背景中，为了改善上述分离过程中会发生的缺失，并符合产业上某些利益的需求，本发明提供一种新的分离两个材料半导体的方法，可用以解决上 述技术的分离方式未能实现的目标。 本发明的目的是提供一种分离两个或同一半导体材料的方法。以发光二极管制造 工艺为例，其方法步骤包含形成一高磁导金属阵列于一基板与一半导体层之间；以及用 无线射频(Radio Frequency)加热该高磁导金属阵列，使该高磁导金属阵列产生高温裂解， 以分离该基板与该半导体层。该无线射频加热方法是通过一无线射频加热系统的圆柱金属 线圈，产生的无线射频引发电磁感应，导致材料发生涡流效应(eddy current effect)，根
据<formula>formula see original document page 5</formula>热能方程式，对该高磁导金属阵列做加热。
其中上述的高磁导金属阵列包含多个材料区块，可通过物理气相沉积(Physical Vapor D印osition，PVD)、蒸镀(Evaporation)、溅镀(Sputtering)等方式形成。而整个该 高磁导金属阵列的材料区块，因制造工艺缘故被该半导体层所包覆。该高磁导金属阵列其 分布密度是与阵列半径成正相关，该高磁导金属阵列受无线射频加热时，可产生均匀向外 的温度梯度，导致该高磁导金属阵列由外向内裂解，以避免该高磁导金属阵列由内部先裂 解而破坏该半导体层的结构。 本发明在拆开两个原本结合一起的材料时，借助位于两个材料界面之间的高磁导 物质阵列，用无线射频加热(Radio Frequency Heating)于该高磁导物质上并产生高热，使 得该两个材料因此能相互解离。
图1A为本发明两个材料的分离方法一"流程示意图；图IB为本发明两个材料的分离方法一-接续流程示意图；图ic为本发明两个材料的分离方法一-的高磁导金属阵列排列密度示意2A为本发明两个材料的分离方法二.流程示意图；图2B为本发明两个材料的分离方法二.接续流程示意图；以及图2C为本发明两个材料的分离方法二.的高磁导金属阵列排列密度示意图。其中，附图标记说明如下101蓝宝石基板102高磁导性金属微块103氮化镓外延层104载板105无线射频加热装置110 270步骤
具体实施例方式
本发明在此所解释说明，是关于一种分离两个材料半导体的方法与可实施例子。 为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。很显然地，本发明 的施行并未限定于半导体制造工艺的技术人员所熟知的特殊细节。另一方面，众所周知的 组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会 详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后的权利要求的保护范围为准。 本发明提供关于一种分离两个材料半导体的方法，可应用于发光二极管(Light Emitting Diode)制造工艺上，将氮化镓(GaN)外延层从以蓝宝石(S即phire)为外延用的 基板(substrate)上分离，以致使氮化镓外延层能置换在一载板上。其方法主要特征在氮 化镓的外延过程中，埋入高磁导系数(High Magnetic Permeability)的金属物质于靠近 基板界面的外延层中，通过无线射频加热方式(Radio Frequency Heating)以电磁感应原 理(Electromagnetic Induction)，让高磁导系数的金属物质瞬间产生高热，促使包覆在该 金属物质的外延层分子，因吸收热能而发生裂解，最后使氮化镓从靠近基板界面上解离，此 外，本发明通过高磁导系数金属物质的分离方法，同样适用于同质半导体材料的分离。
本发明使用的高磁导系数金属物质，因无线射频加热方式瞬间产生高热，其技术 为一种以电磁原理产生热感应的加热方法，该技术原理是一圆柱型金属线圈(Coil)并通 上直流电源，当电流通过该圆柱型金属线圈会生成一电磁场(Electromagnetic Field)，该 电磁场会影响凡位于圆柱型金属线圈内的金属物质，使其本身产生一感应电场(Induction Electric Field)，随着圆柱型金属线圈的电磁场大小改变使该感应电场会发生变动，而金 属物质因该感应电场的变动，其内的电子被激发进行运动并生成一涡电流(EddyCurrent)， 该涡电流因金属物质本身的电阻关系(Resistance Impedance)而产生热量。
依据上述的电磁感应原理，设计一无线射频加热装置，将其直流电源供应器搭配 一功率晶体管(Power Transistor)以产生一秒钟变化二万次左右的高周波电流，快速并 有规律地改变流经圆柱型金属线圈的电流方向，使圆柱型金属线圈内的金属物质快速产生 高热。此外，通过电磁感应产生热能方程式户^/丌.p;v;^ f U，
能在升温过程中控制金属物质生成热能大小。其中参数d为圆柱型金属线圈的半径 (di謙ter of the cylinder)、参数h为金属圆柱线圈的高度(height of the cylinder)、 参数H为感应磁场强度(magnetic field intensity)、参数P为电阻(resistivity)、 参数P。为真空的磁导率(magnetic permeability of vacuum)、参数Pr为相对的磁导 率(relativ印ermeability)、参数f为频率(frequency)、变数C为耦合系数(coupling factor)、参数F为會g量传递系数(power transmission factor)。 在热能方程式中P。以及Pr为圆柱型金属线圈内的金属物质的磁导性相关系数， 若P。或yr系数值越高其金属物质被磁导能力越强，经电磁感应产生的热能也越高，故此，
在金属物质中以铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)为三种具较高磁导系数的金属材料，适合作为本 发明在无线射频加热方式的触媒，最主要目的让温度在短时间内，升温至使外延层分子发 生裂解的程度。 本发明为一种分离两个材料半导体的方法，以发光二极管制造工艺中，将氮化镓 (GaN)外延层从蓝宝石基板(Sapphire substrate)上分离为例，作为说明本发明主要技术 的实施例。制造工艺中使用的基板也可为氧化铝(A1203)基板、碳化硅(SiC)基板、铝酸锂 基板(LiA10》、镓酸锂基板(LiGa0》、硅(Si)基板、氮化镓(GaN)基板，氧化锌(Zn0)基板、 氧化铝锌基板(AlZn0)、砷化镓(GaAs)基板、磷化镓(GaP)基板、锑化镓基板(GaSb)、磷化 铟(InP)基板、砷化铟(InAs)基板、硒化锌(ZnSe)基板、金属基板等。
关于发光二极管选用何种材料基板，是依照各种发光二极管原本半导体物理特性
来决定。举例来说，一般n -vi半导体化合物会使用硒化锌基板或是氧化锌基板作为外延
6基材；III _砷化物或是磷化物通常是使用砷化镓基板，磷化镓基板，磷化铟基板，或是砷化 铟基板；而III-氮化物在商业上通常会使用蓝宝石基板，或是碳化硅基板，目前实验阶段有 使用铝酸锂基板，镓酸锂基板，硅基板，或是氧化铝锌基板等。另外，晶格结构与晶格常数是 另一项选择外延基板的重要依据。晶格常数差异过大，往往需要先形成一缓冲层才可以得 到较佳的外延品质。 请参考图1A，本发明的主要特征在于半导体的外延制造工艺中，于外延用的基板 101参入高磁导性的金属微块102，因无线射频加热该高磁导性金属微块102，使得其周围 的外延材料103受热发生裂解。在本发明的实施例中，使用的外延材料为III-氮化物，特别 是使用氮化镓(GaN)，而搭配使用的外延基板是目前商业上常见的蓝宝石(Sapphire)基板 或是碳化硅(SiC)基板。然而，任何本领域普通技术人员应能理解，本发明的外延材料的选
择并不限定于ni-氮化物，或甚至是氮化镓等的材料。任何m- V半导体化合物或是II -VI
半导体化合物皆可应用在本发明中。 在第一实施例中，如图1A所示步骤110中，在半导体外延制造工艺进行之前，先 在外延用的蓝宝石基板101上设置一高磁导金属阵列，其中该高磁导金属阵列由多个高磁 导性的金属微块102排列组成，并且该阵列排列方式采由中心往外逐渐增加金属微块之间 的紧密度，请参看图1C示，其排列方式可为规则的矩阵或圆阵，甚至是如图1C所示的不规 则阵列。该高磁导金属阵列受到加热时，可产生均匀向外的温度梯度，导致该高磁导金属 阵列由外向内裂解，以避免该高磁导金属阵列由内部先裂解而破坏该氮化镓外延层103的 结构。该金属阵列所使用的高磁导性金属微块102，主要为铁磁性材料、钼(Mu-metal)、 高磁导合金(Permalloy)、电磁钢体(Electrical steel)、镍锌铁氧磁体(nickel zinc ferrite)、锰锌铁氧磁体(manganese zinc ferrite)、钢(Steel)等材料。
上述的高磁导金属阵列设置方式，可通过物理气相沉积(Physical VaporD印osition， PVD)、蒸镀(Evaporation)、溅镀(Sputtering)等方式，于外延用的蓝 宝石基板101上形成。该金属阵列设置之后，请参考图1A的步骤120，将具有金属阵列基 板IOI，导入有机金属气相外延制造工艺(MetalOrganic Chemistry Vapor D印osition， MOCVD)，让氮化镓(GaN)从该金属微块102的间隔，在蓝宝石基板101往上生成一氮化镓外 延层103。 该蓝宝石基板101经过有机金属气相外延制造工艺，生成一层的氮化镓外延层 103，该氮化镓外延层103厚度淹过该蓝宝石基板101上金属阵列，且每一高磁导金属微块 102皆被氮化镓外延层103包覆。请参考图1A的步骤130，在该氮化镓外延层103的表面接 合一载板104，该载板104用在载乘将来从该蓝宝石基板101分离的氮化镓外延层103，该 载板104材料可为硅(Si)、金硅(Au-Si)、金银合金(Au-Ag)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、 铜(Cu)、铜钨合金(Cu-W)。由于在该氮化镓外延层103的表面如何接合该载板104，并非本 发明主要目的，故此，不以文字及图示详加说明其接合方式。 请参考图IB的步骤140，将氮化镓外延层103连同该蓝宝石基板101与该载板 104，送至无线射频加热(Radio Frequency Heating)装置105做受热。该加热装置105主 要由一圆柱型金属线圈以及一直流电源供应器所构成，其中该圆柱型金属线圈大小足以容 纳包含该载板104、该氮化镓外延层103、高磁导金属微块102以及该蓝宝石基板101。该 无线射频加热装置105的直流电源供应器，还包括一功率晶体管(Power Transistor)，用以使该直流电源供应器对该圆柱型金属线圈产生高周波电流。当高周波电流流经该圆柱型 金属线圈，因电磁感应效应(Electromagnetic Induction Effect)，让该氮化镓外延层103 内金属阵列的高磁导金属微块102产生热能，使该氮化镓外延层103因此受热。
无线射频加热装置105持续在其圆柱型金属线圈产生高周波电流，使该金属阵 列的高磁导金属微块102因电磁感应产生热能，无线射频加热装置105依据热能方程式
尸=".,A #、 7丌."0-~ . f . C F ，控制该高磁导金属微块102所产生的热能。 请参考图IB的步骤150，一直到金属阵列的高磁导金属微块102产生的热量足以破坏该氮 化镓外延层103与该蓝宝石基板101于界面上的链结力量，最后使该氮化镓外延层102大 范围发生分子裂解而从该蓝宝石基板101上解离。 如同图IB的步骤160所示，最后是由该载板104载乘从该蓝宝石基板101分离的 氮化镓外延层103，也是整个分离过程结束时，最终得到的产物该载板104上有该氮化镓外 延层103。 除上述实施例，本发明还有第二个实施例，来实现分离两个半导体材料。请参考 图2A，其使用到的基板与半导体材料，仍以蓝宝石基板101与氮化镓(GaN)材料作为本发 明的实例施说明，并非限制本发明应用在其他的基板与半导体材料。在图2A的步骤210 中，采蓝宝石基板101作为半导体外延制造工艺的媒介，使氮化镓外延层103在该蓝宝石 基板101表面形成。其中该半导体外延制造工艺采取有机金属气相外延制造工艺(Metal OrganicChemistry V即or D印osition， MOCVD)，让氮化镓(GaN)在蓝宝石基板101往上生 成一氮化镓外延层103。 此外，假若上述的有机金属气相外延制造工艺，用以形成其他III _氮化物外延层，
甚至是m- v半导体化合物或n -vi半导体化合物外延层，其外延制造工艺所使用的基板
(Substrate)，须依照该半导体的物理特性来做选定，其基板可为氧化铝(A1203)基板、碳化 硅(SiC)基板、铝酸锂基板(LiA10》、镓酸锂基板(LiGaO》、硅(Si)基板、氮化镓(GaN)基 板，氧化锌(ZnO)基板、氧化铝锌基板(AlZnO)、砷化镓(GaAs)基板、磷化镓(GaP)基板、锑
化镓基板(GaSb)、磷化铟(InP)基板、砷化铟(InAs)基板、硒化锌(ZnSe)基板、金属基板等。 请参考图2A的步骤220，当该有机金属气相外延制造工艺进行的前半段，在该蓝 宝石基板101上已生成一层薄薄地氮化镓外延层103，然后在该氮化镓外延层103表面上设 置一金属阵列，其中金属阵列是由多个高磁导性的金属微块102排列组成，其材料主要为 铁磁性材料、钼(Mu-metal)、高磁导合金(Permalloy)、电磁钢体(Electrical steel)、镍 锌铁氧磁体(nickelzinc ferrite)、锰锌铁氧磁体(manganese zinc ferrite)、钢(Steel) 等材料。 上述的金属阵列的排列方式，采用以该氮化镓外延层103表面中心往外逐渐增加 高磁导性金属微块102之间的紧密度，请参看图2C示，其排列方式可为规则的矩阵或圆阵， 甚至是如图2C所示的不规则阵列。该阵列设置方法理由是，当该高磁导金属阵列受到加 热时，可产生均匀向外的温度梯度，导致该高磁导金属阵列由外向内裂解，以避免该高磁导 金属阵列由内部先裂解而破坏该氮化镓外延层103的结构。该金属阵列通过物理气相沉积 (Physical Vapor Deposition, PVD)、蒸镇(Evaporation)、滅镇(Sputtering)等方式，将 该多个高磁导性金属微块102于该氮化镓外延层103表面上形成。
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请参阅图2A的步骤230中，该金属阵列于该氮化镓外延层103表面上设置之后， 如同图2A的步骤220中，继续进行后半段的有机金属气相外延制造工艺，使每一高磁导性 金属微块102皆被氮化镓外延层103所包覆，直到该磊氮化镓外延层103达到制造工艺 上要求的厚度。请参考图2A的步骤240，把完成好有机金属气相外延制造工艺的整个材 料，在该氮化镓外延层103的表面接合一载板104，该载板104用在将来取代该蓝宝石基板 101以乘载最后的氮化镓外延层103，该载板104材料可为硅(Si)、金硅(Au-Si)、金银合金 (Au-Ag)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、铜(Cu)、铜鸨合金(Cu-W)。由于在该氮化镓外延层 103的表面如何接合该载板104，并非本发明主要目的，故此，不以文字及图示详加说明其 接合方式。 请参考图2B的步骤250，将接合在该氮化镓外延层103表面的载板(104)，包括底 部的蓝宝石基板IOI，整个材料送至无线射频加热装置(RadioFrequency Heating) 105，该 加热装置105也是同样由一圆柱型金属线圈以及一直流电源供应器所构成，其中该圆柱型 金属线圈的大小，足以容纳包括最上层的载板104、中层的氮化镓外延层103以及底层的蓝 宝石基板101整个半导体材料。此外，该加热装置105的直流电源供应器也包含了一功率 晶体管(Power Transistor)，以对该圆柱型金属线圈产生高周波电流。整个无线射频加热 装置105运行原理如同前述的说明解释，故不再多加赘述。 诚如图2B的步骤260所示，当该无线射频加热装置105产生的高周波电流流经其 中的圆柱型金属线圈时，因着电磁感应效应(Electromagneticlnduction Effect)，让位于 氮化镓外延层103内的高磁导性金属微块102阵列加速升温，直到整个金属阵列产生的热 量足以让该氮化镓外延层103分子发生裂解，最后发生大范围的分子裂解，从蓝宝石基板 101上解离。 整个半导体材料在该氮化镓外延层103解离完成后，如同图2B的步骤270所示， 最后是该载板104替代该蓝宝石基板101，载乘最后的氮化镓外延层103，也是整个分离过 程结束时，最终得到的产物是该载板104上有该氮化镓外延层103。 本发明在第三实施例中，采用除了上述方法的氮化镓外延层以外的半导体材料， 例如外延材料为III _氮化物，或者是III _ V半导体化合物，也可以是II _ VI半导体化合物， 甚至如同AlxInyGaa—x—y)N半导体化合物，其中x与y皆《1。在半导体外延制造工艺进行 之前，先在外延用的基板上设置一金属阵列，其中该基板可为氧化铝(A1203)基板、碳化硅 (SiC)基板、铝酸锂基板(LiA10》、镓酸锂基板(LiGaO》、硅(Si)基板、氮化镓(GaN)基板， 氧化锌(ZnO)基板、氧化铝锌基板(AlZnO)、砷化镓(GaAs)基板、磷化镓(GaP)基板、锑化镓 基板(GaSb)、磷化铟(InP)基板、砷化铟(InAs)基板、硒化锌(ZnSe)基板、金属基板等，而 基板的选择是依照各个外延材料原本半导体物理特性，来决定何种材料的基板。
该基板上的金属阵列是由多个高磁导性的金属微块所排列组成的，通过物理气 相沉禾只(Physical Vapor Deposition, PVD)、蒸渡(Evaporation)、滅渡(Sputtering)等
方式，将该多个高磁导性金属微块能于该半导体外延层表面上形成。该高磁导性的金属
微块采用如铁磁性材料、钼(Mu-metal)、高磁导合金(Permalloy)、电磁钢体(Electrical steel)、镇锋铁氧石兹体(nickelzinc ferrite)、猛锋铁氧石兹体(manganese zinc ferrite)、 钢(Steel)等材料。该金属阵列的排列方式采用由中心往外逐渐增加金属微块之间的紧密 度。该金属阵列设置之后将具有金属阵列基板，导入有机金属气相外延制造工艺，使该半导体外延层在该金属微块之间隔中生成半导体外延层，直到外延层厚度达到制造工艺上的要求。 该基板经过外延制造工艺生成一半导体外延层，该半导体外延层厚度高过基板上金属阵列，且每一金属微块皆被该半导体外延层包覆，于该半导体外延层的顶部表面接合一半导体材料层，该半导体材料层为替代原先外延制造工艺用的基板。将该半导体外延层连同原本基板以及其上的该半导体材料层，送至无线射频加热装置(Radio FrequencyHeating)，该加热装置主要由一圆柱型金属线圈以及一直流电源供应器所构成，其中该圆柱型金属线圈大小足以容纳该整个半导体材料。当该直流电源供应器产生的高周波电流，不断流经该圆柱型金属线圈同时，因磁导效应让该半导体外延层内的金属阵列加速升温，直到该金属阵列产生的热量足以让该半导体外延层的分子发生裂解，最后使该半导体外延层大范围发生分子裂解而从该基板上解离，而接合在该半导体外延层表面的半导体材料层，成为该半导体外延层新的基板。 本发明在第四实施例中，要从外延制造工艺得到的半导体外延层，其半导体外延
层采用的材料包括m-氮化物，也可以是iii- v半导体化合物或是n -vi半导体化合物，甚
至如AlxInyGaa—x—y)N半导体化合物，其中x与y皆《1。设置一基板并进行有机金属气相外
延制造工艺，以生成该半导体外延层，其中该基板可为氧化铝(A1203)基板、碳化硅(SiC)基
板、铝酸锂基板(LiA10》、镓酸锂基板(LiGaO》、硅(Si)基板、氮化镓(GaN)基板，氧化锌
(ZnO)基板、氧化铝锌基板(AlZnO)、砷化镓(GaAs)基板、磷化镓(GaP)基板、锑化镓基板
(GaSb)、磷化铟(InP)基板、砷化铟(InAs)基板、硒化锌(ZnSe)基板、金属基板等，而基板
的选择是依照各个半导体外延层材料原本半导体物理特性，来决定何种材料的基板。 经过有机金属气相外延制造工艺进行至中段时，在外延用的基板已形成一层的半
导体外延层。在该半导体外延层的表面上设置一金属阵列，该金属阵列是由多个高磁导
性的金属微块所排列组成的，该高磁导性的金属微块采用如铁磁性材料、钼(Mu-metal)、
高磁导合金(Permalloy)、电磁钢体(Electricalsteel)、镍锌铁氧磁体(nickel zinc
ferrite)、锰锌铁氧磁体(manganese zincferrite)、钢(Steel)等材料。 其中该金属阵列的排列方式，采用由中心往外逐渐增加金属微块之间的紧密度。
当该高磁导金属阵列加热时，可产生均匀向外的温度梯度，导致该高磁导金属阵列由外向
内裂解，以避免该高磁导金属阵列由内部先裂解而破坏该半导体层的结构。 待该金属阵列设置完成之后，将具有金属阵列的该半导体外延层包括底下的基
板，继续导入有机金属气相外延制造工艺，使该半导体外延层在该金属微块之间隔中生成
半导体外延层，直到外延层厚度达到制造工艺上的要求。 该基板经外延制造工艺完成该半导体外延层，该半导体外延层厚度高过基板上金属阵列，且每一金属微块皆被该半导体外延层包覆，之后，于该半导体外延层的顶部表面接合一半导体材料层，该半导体材料层主要目的是替代原先外延制造工艺用的基板。接合过程完成后，将该半导体外延层连同原本基板以及其上的该半导体材料层，送至无线射频加热装置(Radio FrequencyHeating)，该加热装置主要由一大小足以容纳该整个半导体材料的圆柱型金属线圈，以及一直流电源供应器所构成。 当该无线射频加热装置启动时，其中的直流电源供应器产生的高周波电流，不断流经该圆柱型金属线圈同时，因磁导效应使得该半导体外延层内的金属阵列加速升温，直到该金属阵列的金属微块产生的热量，足以破坏该半导体外延层的分子原来链结力量，从 与金属阵列的界面上发生裂解，逐渐使该半导体外延层大范围发生分子裂解，最后与底下 的基板上解离。而接合在该半导体外延层表面的半导体材料层，就替代原本的基板成为该 半导体外延层新的基板。 显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在 其附加的权利要求所述的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地 在其他的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明权利要 求的范围；凡其它未脱离本发明所示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述 权利要求保护范围内。
权利要求
一种分离两种材料的方法，包含形成一高磁导金属阵列于一基板与一半导体层之间；以及以无线射频加热该高磁导金属阵列，使该高磁导金属阵列产生高温，以分离该基板与该半导体层。
2. 根据权利要求1所述的分离两种材料的方法，其中上述的高磁导金属阵列包含多个 区块。
3. 根据权利要求2所述的分离两种材料的方法，其中形成该高磁导金属阵列于该基板 与该半导体层之间包含下列步骤形成该高磁导金属阵列于该基板上；以及通过所述多个高磁导金属区块间的该基板生长该半导体层，以使该半导体层包覆该高 磁导金属阵列。
4 根据权利要求2所述的分离两种材料的方法，其中形成该高磁导金属阵列于该基板 与该半导体层之间包含下列步骤形成该半导体层于该基板上； 形成该高磁导金属阵列于该半导体层上；以及通过所述多个高磁导金属区块间的该半导体层持续外延该半导体层，以使该半导体层 包覆该高磁导金属阵列。
5. 根据权利要求2所述的分离两种材料的方法，其中上述的高磁导金属阵列的分布密 度是与阵列半径成正相关，以使该高磁导金属阵列受无线射频加热时，可产生均匀向外的 温度梯度，导致由外向内产生分离，以避免由内部先分离而破坏该半导体层的结构。
6. 根据权利要求1所述的分离两种材料的方法，在以无线射频加热该高磁导金属阵列 之前，可先形成一材料层于该半导体上，且该材料层可为硅、金硅、金银合金、碳化硅、砷化 镓、铜、铜钨合金。
7. 根据权利要求1所述的分离两种材料的方法，其中上述的高磁导金属阵列包含铁 磁性材料、钼、高磁导合金、电磁钢体、镍锌铁氧磁体、锰锌铁氧磁体、钢，且该铁磁性材料包 含铁、钴、镍及其合金。
8. 根据权利要求l所述的分离两种材料的方法，其中上述的高磁导金属阵列是 通过一无线射频加热系统的圆柱线圈所产生的无线射频引发涡流效应，借此以根据 尸if2.^/;r./v/V/.C.F加热，其中d为圆柱线圈的半径、h为圆柱线圈的高度、H为磁场强度、P为电阻、P。为真空的磁导率、Pr为相对的磁导率、f为频率、C为耦 合系数、F为能量传递系数。
9. 根据权利要求1所述的分离两种材料的方法，上述的高磁导金属阵列可通过物理气 相沉积、蒸镀、溅镀等方式形成。
10. 根据权利要求1所述的分离两种材料的方法，其中上述的基板可为蓝宝石基板、碳 化硅基板、铝酸锂基板、镓酸锂基板、硅基板、氮化镓基板，氧化锌基板、氧化铝锌基板、砷化 镓基板、磷化镓基板、锑化镓基板、磷化铟基板、砷化铟基板、硒化锌基板、金属基板。
全文摘要
本发明公开一种分离方法，包含形成一高磁导金属阵列于一基板与一半导体层之间；以及以无线射频加热该高磁导金属阵列，使该高磁导金属阵列产生高温，以分离该基板与该半导体层。本发明在拆开两个原本结合一起的材料时，借助位于两个材料界面之间的高磁导物质阵列，用无线射频加热(Radio Frequency Heating)于该高磁导物质上并产生高热，使得该两个材料因此能相互解离。
文档编号H01L21/00GK101783279SQ20091000028
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者叶颖超, 吴芃逸, 林文禹, 涂博闵, 詹世雄, 黄世晟 申请人:先进开发光电股份有限公司