[发明专利]自支撑(Al, Ga, In)N制品及其形成方法

说明书

本申请是申请日为2002年8月12日、分案提交日为2008年7月30日、申请号为200810130158.5、发明名称为“自支撑(Al，Ga，In)N以及形成自支撑(Al，Ga，In)N的分离方法”的分案申请的再次分案申请，其中，申请号为200810130158.5的分案申请是申请日为2002年8月12日、申请号为02817479.8(国际申请号为PCT/US2002/025412)、发明名称为“自支撑(Al，Ga，In)N以及形成自支撑(Al，Ga，In)N的分离方法”的母案申请的分案申请。 

发明领域

本发明一般地涉及形成自支撑制品的方法，以及由此形成的自支撑制品。特别是，本发明涉及自支撑(Al，Ga，In)N制品，以及通过从基体材料或者(Al，Ga，In)N在其上面生长的层上界面分离(Al，Ga，In)N来制造自支撑(Al，Ga，In)N制品的方法，以用于制造单独的(Al，Ga，In)N材料，作为适于制造微电子或光电装置的自支撑体。 

技术背景

美国专利5,679,152描述了在外延上相容的牺牲模板上制造自支撑(Al，Ga，In)N单晶制品，其中在模板上沉积了一层单晶(Al，Ga，In)N，并且在生长温度下或在生长温度附近去除牺牲模板，留下自支撑(Al，Ga，In)N。 

此方法由于在使用异外延基体材料作为模板时没有与基体相关的热膨胀系数(TCE)的差异，得到低缺陷密度(例如，＜10⁷缺陷/cm²)的材料，这是因为模板是原位去除的。结果，避免了TCE错配引起的内应力，而这一问题通常伴随异外延材料的冷却并造成破裂和形态缺陷。 

本发明涉及自支撑(Al，Ga，In)N制品，以及通过在牺牲模板上生长 (Al，Ga，In)N材料并且从模板上界面分离(Al，Ga，In)N材料，制造自支撑(Al，Ga，In)N制品，从而得到具有设计质量的单晶(Al，Ga，In)N自支撑制品。 

发明概述 

本发明在大的方面涉及制造自支撑制品的方法，该方法包括在基体上沉积用于构成自支撑制品的材料，及制造包括基体与材料之间界面的材料/基体复合制品，并界面改性材料/基体复合制品，将基体与材料分离，得到自支撑制品。 

在本发明的一个优选实施例中，在升高温度的情况下进行界面改性，例如升高温度到500℃温度以内，在此温度下构成自支撑制品的材料在基体上形成，并且在材料/基体复合制品从高温冷却到如环境温度的较低温度之前进行界面改性。在这个实施例中，在基体上形成此结构的材料的温度可以是，例如，600℃或高于600℃。 

材料/基体复合制品的界面是基体材料与构成自支撑制品材料之间的三维区域。界面深度是界面改性过程的函数，并且界面的面积是由材料/基体复合制品的面积确定的。通常界面深度是10^-4微米到10²微米。 

本发明一方面涉及制造自支撑(Al，Ga，In)N的方法，该方法的步骤包括： 

提供外延相容的牺牲模板； 

在模板上沉积单晶(Al，Ga，In)N材料，形成牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品，其包括牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料之间的界面；以及 

将牺牲模板/(Al，Ga，In)N复合制品界面改性，使牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料分离，并得到自支撑(Al，Ga，In)N制品。 

将牺牲模板(Al，Ga，In)N复合制品界面改性，以便将牺牲模板与(Al，Ga，In)N材料分离并得到自支撑(Al，Ga，In)N制品，这可以以多种方式进行，下面将详细描述，例如，激发界面使界面材料分解，并且在(Al，Ga，In)N材料从(Al，Ga，In)N沉积在模板上的高温冷却到环境温度之前将模 板与(Al，Ga，In)N物理分离。 

另外，采用界面改性使(Al，Ga，In)N制品与模板分离可以通过加热和/或冷却界面，通过激光束冲击界面，通过使用易于分离的中间层，通过界面材料的其它分解方法，通过在界面上产生气体，通过声音照射界面，通过电子束照射界面，通过界面的rf耦合，通过侵蚀，通过界面材料的选择性弱化，或者通过其它的光学、声学、物理、化学、热或能量处理来进行。 

这些方法相对于(Al，Ga，In)N在模板上沉积的环境，可以是原位或非原位进行，参见下面的详细描述。 

在一个优选的实施例中，界面改性包括通过复合制品的牺牲模板或(Al，Ga，In)N材料对界面冲击激光能量。