具有自剥离功能的衬底以及剥离外延层的方法

专利名称：具有自剥离功能的衬底以及剥离外延层的方法
具有自剥离功能的衬底以及剥离外延层的方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及具有剥离层的衬底以及自动剥离外延层的 方法。背景技术：
半导体材料，尤其是化合物半导体材料的制备通常都是在特定的衬底表面通过化 学沉积或者其他手段形成具有一定厚度的薄膜材料。例如在蓝宝石或者硅衬底表面外延 GaN,ZnO或者InP等化合物半导体材料，在单晶硅衬底表面外延SiGe、SiC或者应力硅等材 料。在获得一定厚度的外延材料之后，出于器件结构等方面的需要，有时还要将衬底同外延 层相互分离开，或者称之为外延层的剥离工艺。剥离后的外延层依附于另一支撑衬底的表 面或者不依附任何支撑结构而呈现自支撑的状态。
现有技术中的剥离工艺包括腐蚀剥离、激光剥离和注氢剥离等。
腐蚀剥离是现有技术中历史最为悠久的一种剥离技术，该工艺的基本步骤是选用 一种对外延层的腐蚀速率明显小于对衬底腐蚀速率的腐蚀液，将带有外延层的衬底浸没于 该腐蚀液之中，将衬底腐蚀除去而保留外延层。该工艺的缺点在于工艺时间长，衬底不能重 复利用，并且在选择性腐蚀的过程中外延层也很难确保完全不遭到侵蚀。
激光剥离技术主要应用于将蓝宝石衬底和表面外延层分离。该工艺需要选择一种 只被外延层或者只被衬底吸收的激光，将该激光照射到衬底和外延层的表面，通过外延层 或者衬底对激光能量的吸收从而打破两种材料在界面处的结合，实现外延层和衬底两者的 分离。该工艺的缺点在于剥离后的界面粗糙，剥离工艺的时间过长且成本昂贵。
注氢剥离技术又称智能剥离技术，是将氢离子或者氦离子等其他起泡离子注入外 延层中，通过退火在注入深度的位置形成气泡层而实现剥离。该工艺的缺点在于剥离的位 置受到注入深度的限制，只能实现薄膜的剥离，因此就必须同键合工艺相结合，首先为剥离 后的薄膜提供另一个支撑衬底才能够进行剥离。该工艺并不能够将外延层从衬底中完全独 立而呈现自支撑的形态，因此从严格意义上来说，该工艺还不能称作是一种衬底剥离工艺。 并且氢离子注入工艺也会对外延层造成一定程度的损伤。
综上所述，现有技术中的剥离工艺都存在诸多缺点。现有技术中还无法找到一种 剥离工艺能够全部克服上述工艺的缺陷，实现低成本、高效率且对外延层无损伤的剥离工 艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够解决现有技术中提出的诸多问题的 具有自剥离功能的衬底以及剥离方法，能够实现低成本、高效率且对外延层无损伤的剥离 工艺。
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有自剥离功能的衬底，包括支撑衬底和 设置于支撑衬底表面的外延层，所述支撑衬底具有第一热膨胀系数，外延层具有第二热膨胀系数，还包括设置于支撑衬底和外延层界面处的热弹性体，所述热弹性体具有第三热膨 胀系数，通过改变所述剥离层中的热弹性体的温度实现剥离外延层的功能。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数小于第一与第二热膨胀系数之间的较 小者，或者所述第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系数之间的较大者。
作为可选的技术方案，所述热弹性体为多个在支撑衬底与外延层界面处呈水平二 维分布的热弹性球或者网格。
作为可选的技术方案，所述外延层的材料选自于III族化合物、II-VI族化合物、 SiC和金刚石中的一种或多种，所述支撑衬底的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、铝酸锂以及III 族氮化物中的一种或多种。
作为可选的技术方案，所述热弹性球的材料选自于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、含 有Si的化合物和含有氮的化合物中的一种或多种。
作为可选的技术方案，所述热弹性球的材料为金属或者含有金属的化合物，所述 金属选自Al、Ti、W、Ni、Si、Fe和Au中的一种或多种。
作为可选的技术方案，所述热弹性球的直径的范围是20nm 20 μ m，两个相邻热 弹性体之间的最小间距范围是2nm 20 μ m。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较小 者之间的比值小于0. 9，或者所述第三热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较大者 之间的比值大于1.1。
本发明进一步提供了一种剥离外延层的方法，包括如下步骤提供支撑衬底，所述 支撑衬底具有第一热膨胀系数；在支撑衬底表面形成热弹性体，所述热弹性体具有第三热 膨胀系数；在形成有热弹性体的支撑衬底表面进一步形成具有第二热膨胀系数的外延层， 所述外延层将热弹性体和支撑衬底的表面全部覆盖；改变热弹性体的温度，从而使支撑衬 底与外延层分离；除去附着于外延层表面的热弹性体。
作为可选的技术方案，所述热弹性体为多个在支撑衬底与外延层界面处呈水平二 维分布的热弹性球或者网格。
作为可选的技术方案，所述改变热弹性体温度的步骤中，采用选择性加热的手段， 只改变热弹性体的温度。所述选择性加热的手段选自于射频加热、涡旋电流加热和激光加 热中的一种或两种。
作为可选的技术方案，所述的第三热膨胀系数小于第一与第二热膨胀系数之间的 较小者，或者第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系数之间的较大者，并且所述改变热 弹性体温度的步骤中，是通过改变所述外延层、支撑衬底和热弹性体所构成体系的整体温 度的方法，达到改变热弹性体温度的目的。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数小于第一与第二热膨胀系数之间的较 小者，改变体系温度的步骤具体为升高体系温度，在热弹性体所处位置形成空洞；在外延 层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数小于第一与第二热膨胀系数之间的较 小者，改变体系温度的步骤具体为降低体系温度，使热弹性体在界面处发生相对膨胀，将 外延层与支撑衬底分离。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系数之间的较大者，改变体系温度的步骤具体为降低体系温度，在热弹性体所处位置形成空洞；在外延 层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系数之间的较 大者，改变体系温度的步骤具体为升高体系温度，使热弹性体在界面处发生相对膨胀，将 外延层与支撑衬底分离。
作为可选的技术方案，述热弹性球的直径的范围是20nm 20 μ m，两个相邻热弹 性体之间的最小间距范围是2nm 20 μ m。
作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较小 者之间的比值小于0. 9，或者所述第三热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较小者 之间的比值大于1.1。
本发明的优点在于，克服了现有技术中各种技术所带来的缺陷，具体的说
1、同腐蚀剥离工艺相比，工艺周期短，支撑衬底可以重复利用，并且剥离是严格控 制在在外延层和支撑衬底的界面处实施，因此外延层和支撑衬底之间的剥离无残留；
2、同激光剥离技术相比，工艺周期短且成本低廉，并且不容易造成表面裂纹，因此 具有更高的成品率；
3、同智能剥离技术相比，不会对外延层造成损伤且能够实现外延层的自支撑。
并且，由于在生长外延层之前首先生长了热弹性体，因此再生长外延层相当于是 一种侧向生长(ELOG)工艺，首先从热弹性体的缝隙中生长再通过横向生长合并成连续的 外延层，横向生长能够消除一部分的位错，因此提高了外延层的质量。
总之，本发明所述的技术方案能够实现低成本、高效率且对外延层无损伤的剥离 工艺。

附图1与附图2为本发明所述具有自剥离功能衬底的具体实施方式
的衬底结构示 意附图3与附图4为本发明所述具有自剥离功能衬底的具体实施方式
的衬底在温度 变化情况下的结构示意附图5为本发明所述自动剥离外延层的方法第一具体实施方式
的实施步骤示意 附图6至附图12为本发明所述自动剥离外延层的方法第一具体实施方式
的工艺 示意附图13为本发明所述自动剥离外延层的方法第二具体实施方式
的实施步骤示意 附图14为本发明所述具有自剥离功能衬底的另一具体实施方式
的衬底结构示意 图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的具有剥离层的衬底以及自动剥离外延层的方法的具体实施方式
做详细说明。
首先结合附图给出本发明所述具有自剥离功能衬底的具体实施方式
。
附图1所示为本具体实施方式
所述具有自剥离功能的衬底10的俯视图，附图2所 示为附图1沿AA方向的剖面图。所示衬底10包括支撑衬底110和设置于支撑衬底110表 面的外延层120，以及设置于支撑衬底110和外延层120之间的多个热弹性体130。所述支 撑衬底110具有第一热膨胀系数、外延层120具有第二热膨胀系数、而热弹性体130具有第 三热膨胀系数。
本具体实施方式
中，所述热弹性体130为多个在支撑衬底与外延层界面处呈水平 二维分布的热弹性球。
本具体实施方式
中，所述外延层120的材料为GaN，热膨胀系数为a方向 5. 59XlO-6A, c方向3. 17X IO-6A ；支撑衬底110的材料为蓝宝石，热膨胀系数为a方 向7. 5X10-6/K, c方向8. 5XlO-6A,而热弹性体130的材料为氧化硅，热膨胀系数为 0.5X 10-6/Ko通过比较可以看出，氧化硅的热膨胀系数明显小于GaN和蓝宝石的热膨胀系数。
可以通过升温或者降温的手段实现所述衬底10的外延层120和支撑衬底110之 间的剥离。
附图3所示为该衬底10的温度升高时所发生变化的示意图。当温度升高时，氧化 硅的膨胀程度不及GaN和蓝宝石，因此能够在衬底之间形成空洞140，降低外延层120和支 撑衬底110之间的附着力。又由于蓝宝石和GaN的热膨胀系数也不完全相同，在界面处也 会产生残余热应力。在外延层120和支撑衬底110之间的附着力降低的情况下，可以实现 两者的分离。如果界面处的残余热应力还不足以使外延层120和支撑衬底110分离，还可 以继续在外延层120和支撑衬底110之间施加剪切力，使两者在外力的作用下分离。
附图4所示为该衬底10的温度降低时所发生变化的示意图。当温度降低时，由于 氧化硅热膨胀系数低，因此收缩的程度不及GaN和蓝宝石。相对于外延层120和支撑衬底 110而言，热弹性体130会发生相对膨胀，从而使外延层120与支撑衬底110分离。
作为优选的技术方案，所述热弹性体130直径的范围是20nm 20 μ m，两个相邻热 弹性体之间的最小间距范围是2nm 20 μ m。
在另一具体实施方式
中，所述外延层的材料为GaN，支撑衬底110的材料为蓝宝 石，而所述热弹性体的材料为金属，例如Al、Ti、W、Ni、Zn、!^*Au中的一种或多种。金属的 热膨胀率普遍大于常见的半导体材料和外延衬底材料。例如M的热膨胀系数为13X10_6/ K，远大于GaN和蓝宝石。本具体实施方式
所述衬底实现剥离的方法与前一实施方式类似。 不同的是由于热弹性体的热膨胀系数大于外延层和支撑衬底，因此在温度升高时热弹性体 发生相对膨胀，而温度降低时热弹性体会在原位形成空洞，这与前一个采用氧化硅作为热 弹性体构成材料的具体实施方式
所述情况是恰好相反的。
从上面两个具体实施方式
中可以看出，热弹性体的热膨胀系数是热弹性体、外延 层和支撑衬底三者中最大的或者是最小的，可以通过改变体系温度实现外延层和支撑衬底 之间的剥离。
实际上，在热弹性体的热膨胀系数是三者之中居中者，也可以采用上述升温或者 降温的工艺实现剥离，但由于在此情况下热弹性体相对与外延层和支撑衬底而言，一方面 是相对膨胀的而另一方面是相对收缩的，因此效果不如上述实施方式明显，需要更大的温度跨度才能够实现剥离，或者采用选择性加热的手段，只改变热弹性体的温度，或者只改变 支撑衬底和外延层的温度，而不改变热弹性体的温度。
在其他的具体实施方式
中，所述外延层的材料也可以是选自于III-V族化合物、 II-VI族化合物、SiC和金刚石中的一种或多种，尤其是选自于GaN、InP、GaAs, A1N、InN、 AlGaN, InGaAs, InGaN和AlInGaN中的一种或多种，或者其他的常见半导体材料，所述支撑 衬底110的材料也可以在常见的外延衬底材料中灵活选择，例如蓝宝石、硅、碳化硅、铝酸 锂以及III族氮化物中的一种或多种等。而热弹性体的材料最好能够满足上述条件，即热 弹性体的热膨胀系数是热弹性体、外延层和支撑衬底三者中最大的或者是最小的。
接下来结合附图给出本发明所述剥离外延层的方法的第一具体实施方式
。
附图5所示为本具体实施方式
的实施步骤示意图，包括；步骤S20，提供支撑衬底； 步骤S21，在支撑衬底表面形成多个热弹性体，所述多个热弹性体在支撑衬底表面呈二维分 布；步骤S22，在形成有多个热弹性体的支撑衬底表面进一步形成外延层，所述外延层将热 弹性体和支撑衬底的表面全部覆盖；步骤S23，升高体系温度，在热弹性体所处位置形成空 洞；步骤S24，在外延层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离；步骤S25，除去附着于外 延层表面的热弹性体。
本具体实施方式
中，所述热弹性体130为多个在支撑衬底与外延层界面处呈水平 二维分布的热弹性球。
以上步骤中所述支撑衬底具有第一热膨胀系数，所述外延层具有第二热膨胀系 数，所述热弹性体具有第三热膨胀系数，所述第三热膨胀系数小于第一与第二热膨胀系数 之间的较小者。
附图6至附图12所示为本具体实施方式
的工艺示意图。
附图6所示，参考步骤S20，提供支撑衬底210。
所述支撑衬底210的材料是蓝宝石或者其他任何常见的衬底材料，如单晶硅、碳 化硅或者铝酸锂等。
附图7所示，参考步骤S21，在支撑衬底210表面形成多个热弹性体230，所述多个 热弹性体230在支撑衬底表面呈二维分布。
本具体实施方式
中，所述热弹性体230的材料为氧化硅。在支撑衬底210表面 形成二维分布的氧化硅球状结构，作为优选的技术方案，所述热弹性体230直径的范围是 20nm 20 μ m，两个相邻热弹性体之间的最小间距范围是2nm 20 μ m。所述生长氧化硅 球状结构的实质是一种纳米尺度下的自组织生长，可以采用Langmuir-Blodgett (LB膜)工 艺形成，该工艺的具体实施方法如下S^2胶体采用种子生长法或硅酸乙酯的水解制备而 得；然后用表面活性剂包裹S^2胶体粒子，表面活性剂的两亲性使表面活性剂在水溶液表 面一一气-液界面上能够形成定向排列的单分子层，然后通过提拉法使单分子层转移到基 片上。
附图8所示，参考步骤S22，在形成有多个热弹性体230的支撑衬底200表面进一 步形成外延层220，所述外延层220将热弹性体230和支撑衬底210的表面全部覆盖。
本具体实施方式
中，所述外延层220的材料为GaN。所述外延层220的材料也可以 是选自于III-V族化合物、II-VI族化合物、SiC和金刚石中的一种或多种，尤其是选自于 GaN, InP、GaAs、A1N、InN, AlGaN, InGaAs, InGaN 禾Π AUnfeiN 中的一种或多种。无论是上述何种材料，都属于半导体领域内常见的化合物半导体材料，可以采用外延工艺，包括分子束 外延、金属有机物化学气相沉积或者氢化物气相外延等手段形成。
本具体实施方式
中，由于在生长外延层220之前首先生长了热弹性体230，因此再 生长外延层220相当于是一种侧向生长工艺。所谓侧向生长工艺是指首先从热弹性体230 的缝隙中生长外延层，再通过横向生长合并成连续的外延层220，横向生长能够通过位错合 并的方式消除一部分的外延层220中的位错，因此降低了外延层220的位错密度，提高了外 延层的质量。
附图9所示，参考步骤S23，升高体系温度，在热弹性体230所处位置形成空洞 240。
本具体实施方式
中，所述热弹性体230的热膨胀系数即小于外延层220的热膨胀 系数，也小于支撑衬底210的热膨胀系数，因此热弹性体230的膨胀程度不及外延层220和 支撑衬底210，从而在热弹性体230所处的位置形成了空洞M0。
附图10所示，参考步骤S24，在外延层220与支撑衬底210之间施加剪切力，使两者分离。
本步骤为可选步骤。
由于支撑衬底210和外延层220的热膨胀系数也不完全相同，在界面处也会产生 残余热应力。在外延层220和支撑衬底210之间由于形成空洞而导致附着力降低的情况下， 可以实现两者的分离。
但是，如果界面处的残余热应力还不足以使外延层220和支撑衬底210分离，则需 要实施本步骤，继续在外延层220和支撑衬底210之间施加剪切力，使两者在外力的作用下 分离。
以上步骤S23与步骤SM还可以采用以下步骤代替降低体系温度，使热弹性体 230在界面处发生相对膨胀，将外延层与支撑衬底分离。
附图11所示为降低体系温度情况下的工艺示意图。当温度降低时，由于热弹性体 230的热膨胀系数低，因此收缩的程度不及支撑衬底210和外延层220，因此相对于外延层 220和支撑衬底210而言，热弹性体230会发生相对膨胀，从而使外延层220与支撑衬底210 分离。附图12所示，参考步骤S25，除去附着于外延层220表面的热弹性体230。本具体实 施方式采用化学机械抛光工艺，在除去热弹性体230的同时，将其所在的表面抛光。
如果外延层220的表面仍然附着有热弹性体230，在此情况下可以选择实施该步 骤，采用选择性腐蚀工艺将热弹性体230腐蚀除去，或者选择化学机械抛光工艺，在除去热 弹性体230的同时，将其所在的表面抛光。
无论是采用何种步骤，剥离之后的支撑衬底经过再次处理之后都可以继续作为支 撑衬底再次使用，因此降低了工艺成本。由于外延层的与剥离表面相对的一表面仍然是光 滑的，因此在后续的工艺中可以在该相对的表面上制作器件。
接下来结合附图给出本发明所述剥离外延层的方法的第二具体实施方式
。
附图13所示为本具体实施方式
的实施步骤示意图，包括；步骤S30，提供支撑衬 底；步骤S31，在支撑衬底表面形成多个热弹性体，所述多个热弹性体在支撑衬底表面呈二 维分布；步骤S32，在形成有多个热弹性体的支撑衬底表面进一步形成外延层，所述外延层 将热弹性体和支撑衬底的表面全部覆盖；步骤S33，降低体系温度，在热弹性体所处位置形成空洞；步骤S34，在外延层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离；步骤S35，除去附着 于外延层表面的热弹性体。
以上步骤中所述支撑衬底具有第一热膨胀系数，所述外延层具有第二热膨胀系 数，所述热弹性体具有第三热膨胀系数，所述第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系数 之间的较大者。
上述步骤S30至步骤S32与前一具体实施方式
类似，此处不再赘述。
参考步骤S33，降低体系温度，在热弹性体所处位置形成空洞。
本具体实施方式
中，所述热弹性体的热膨胀系数即大于外延层的热膨胀系数，也 大于支撑衬底的热膨胀系数，因此热弹性体的收缩程度不及外延层和支撑衬底，从而在热 弹性体所处的位置形成了空洞。
此步骤的结构示意图与附图3与附图9类似，不同的是附图3与附图9是升温导 致的结果，而本步骤由于热膨胀系数的不同，因此是通过降温而实现同样的技术效果。
步骤S34，在外延层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离。
本步骤为可选步骤。
由于支撑衬底和外延层的热膨胀系数也不完全相同，在界面处也会产生残余热应 力。在外延层和支撑衬底之间的附着力降低的情况下，可以实现两者的分离。
但是，如果界面处的残余热应力还不足以使外延层和支撑衬底分离，则需要实施 本步骤，继续在外延层和支撑衬底之间施加剪切力，使两者在外力的作用下分离。
以上步骤S33与步骤S34还可以采用以下步骤代替升高体系温度，使热弹性体在 界面处发生相对膨胀，将外延层与支撑衬底分离。
当温度升高时，由于热弹性体的热膨胀系数大，因此膨胀的程度较支撑衬底和外 延层明显，因此相对于外延层和支撑衬底而言，热弹性体会发生相对膨胀，从而使外延层与 支撑衬底分离。
本步骤中所述加热热弹性体的较佳的技术手段是采用选择性加热的手段，只改变 热弹性体的温度。所述选择性加热的手段选自于射频加热、涡旋电流加热和激光加热中的 一种或两种。射频加热、涡旋电流加热和激光加热的实质是选择某一波段的电磁波，该波段 的波只能够被热弹性体吸收，而相对于外延层和支撑衬底则是透明的，因此采用高能量密 度的该波段的波辐射该热弹性体可以只使其温度升高而对外延层和支撑衬底的温度影响 很小。尤其是对于金属或者金属化合物材料作为热弹性体，更易采用上述射频加热或者涡 旋电流加热的方法，因为金属更易吸收交变电磁场的能量而迅速升温。
上述选择性加热手段也可以只改变外延层和支撑衬底的温度而不改变热弹性体 的温度，在此情况下衬底的变化情况应当与附图9所示的情况相反，而与附图4所示的情况 类似。
参考步骤S35，除去附着于外延层表面的热弹性体。
该步骤可以采用选择性腐蚀工艺将热弹性体腐蚀除去，或者选择化学机械抛光工 艺，在除去热弹性体的同时，将其所在的表面抛光。
以上的各个具体实施方式
中，所述热弹性体均为在支撑衬底与外延层界面处呈水 平二维分布的热弹性球，在其他的具体实施方式
中，所述的热弹性体也可以是分布在支撑 衬底与外延层界面处的网格。附图14所示即为所述热弹性体是网格的情况下的衬底俯视示意图，阴影部分为分布在支撑衬底和外延层界面处的网格。以上网格的热膨胀系数与支 撑衬底和外延层之间的关系以及在升温或者降温中做起作用的机理与前面的具体实施方 式类似，此处不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。
权利要求
1.一种具有自剥离功能的衬底，包括支撑衬底和设置于支撑衬底表面的外延层，所述 支撑衬底具有第一热膨胀系数，外延层具有第二热膨胀系数，其特征在于还包括设置于支 撑衬底和外延层界面处的热弹性体，所述热弹性体具有第三热膨胀系数，通过改变所述剥 离层中的热弹性体的温度实现剥离外延层的功能。
2.根据权利要求1所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述第三热膨胀系数 小于第一与第二热膨胀系数之间的较小者。
3.根据权利要求1所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述第三热膨胀系数 大于第一与第二热膨胀系数之间的较大者。
4.根据权利要求1所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述热弹性体为多个 在支撑衬底与外延层界面处呈水平二维分布的热弹性球或者网格。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述外延 层的材料选自于III-V族化合物、II-VI族化合物、SiC和金刚石中的一种或多种，所述支撑 衬底的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、铝酸锂以及III族氮化物中的一种或多种。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述热弹 性球的材料选自于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、含有Si的化合物和含有氮的化合物中的一 种或多种。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述热弹 性球的材料为金属或者含有金属的化合物，所述金属选自Al、Ti、W、Ni、ZnJe和Au中的一 种或多种。
8.根据权利要求4所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述热弹性球的直径 的范围是20nm 20 μ m，两个相邻热弹性体之间的最小间距范围是2nm 20 μ m。
9.根据权利要求1、2或者4任意一项所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所述 第三热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较小者之间的比值小于0. 9。
10.根据权利要求1、3或者4任意一项所述的具有自剥离功能的衬底，其特征在于，所 述第三热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较大者之间的比值大于1.1。
11.一种剥离外延层的方法，其特征在于，包括如下步骤提供支撑衬底，所述支撑衬底具有第一热膨胀系数；在支撑衬底表面形成热弹性体，所述热弹性体具有第三热膨胀系数；在形成有热弹性体的支撑衬底表面进一步形成具有第二热膨胀系数的外延层，所述外 延层将热弹性体和支撑衬底的表面全部覆盖；改变热弹性体的温度，从而使支撑衬底与外延层分离；除去附着于外延层表面的热弹性体。
12.根据权利要求11所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述热弹性体为多个在 支撑衬底与外延层界面处呈水平二维分布的热弹性球或者网格。
13.根据权利要求11或12所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述改变热弹性体 温度的步骤中，采用选择性加热的手段，只改变热弹性体的温度或者只改变支撑衬底与外 延层的温度而不改变热弹性体的温度。
14.根据权利要求13所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述选择性加热的手段 选自于射频加热、涡旋电流加热和激光加热中的一种或两种。
15.根据权利要求11所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述的第三热膨胀系数 小于第一与第二热膨胀系数之间的较小者，或者第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系 数之间的较大者，并且所述改变热弹性体温度的步骤中，是通过改变所述外延层、支撑衬底 和热弹性体所构成体系的整体温度的方法，达到改变热弹性体温度的目的。
16.根据权利要求15所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述第三热膨胀系数小 于第一与第二热膨胀系数之间的较小者，改变体系温度的步骤具体为升高体系温度，在热弹性体所处位置形成空洞；在外延层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离。
17.根据权利要求15所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述第三热膨胀系数小 于第一与第二热膨胀系数之间的较小者，改变体系温度的步骤具体为降低体系温度，使热弹性体在界面处发生相对膨胀，将外延层与支撑衬底分离。
18.根据权利要求15所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述第三热膨胀系数大 于第一与第二热膨胀系数之间的较大者，改变体系温度的步骤具体为降低体系温度，在热弹性体所处位置形成空洞；在外延层与支撑衬底之间施加剪切力，使两者分离。
19.根据权利要求15所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述第三热膨胀系数大 于第一与第二热膨胀系数之间的较大者，改变体系温度的步骤具体为升高体系温度，使热弹性体在界面处发生相对膨胀，将外延层与支撑衬底分离。
20.根据权利要求15至19任意一项所述的剥离外延层的方法，其特征在于，述热弹性 球的直径的范围是20nm 20 μ m，两个相邻热弹性体之间的最小间距范围是2nm 20 μ m。
21.根据权利要求16或17任意一项所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述第三 热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较小者之间的比值小于0. 9。
22.根据权利要求18或19任意一项所述的剥离外延层的方法，其特征在于，所述第三 热膨胀系数与第一与第二热膨胀系数之间的较小者之间的比值大于1. 1。
全文摘要
一种具有自剥离功能的衬底，包括支撑衬底和设置于支撑衬底表面的外延层，所述支撑衬底具有第一热膨胀系数，外延层具有第二热膨胀系数，还包括设置于支撑衬底和外延层界面处的热弹性体，所述热弹性体具有第三热膨胀系数，通过改变所述剥离层中的热弹性体的温度实现剥离外延层的功能。作为可选的技术方案，所述第三热膨胀系数小于第一与第二热膨胀系数之间的较小者，或者所述第三热膨胀系数大于第一与第二热膨胀系数之间的较大者。本发明所述的技术方案的优点在于能够实现低成本、高效率且对外延层无损伤的剥离工艺。
文档编号H01L21/20GK102034764SQ200910196420
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者任国强, 刘建奇, 徐科, 王建峰 申请人:苏州纳维科技有限公司