[发明专利]用于层转移的金属载体以及用于形成所述金属载体的方法

说明书

技术领域

总体而言，本发明涉及用于制造半导体结构或器件的工程衬底的制造，在半导体结构或器件的制造过程中形成的中间结构，并且涉及使用工程衬底的半导体结构或器件。

背景技术

包括一层或更多层半导体材料的衬底用于形成各种各样的半导体结构和器件，例如包括集成电路(IC)器件(例如，逻辑处理器和存储设备)以及分立器件，例如辐射发射器件(例如，发光二极管(LED)，共振腔发光二极管(RCLED)，垂直腔面发射激光器(VCSEL))以及辐射感测器件(例如，光学传感器)。这样的半导体器件通常以逐层的形式(即以平板印刷的形式)形成在半导体衬底的表面上和/或半导体衬底的表面中。

在历史上，已经用于半导体器件制造产业的大多数这样的半导体衬底都已经包括了硅材料的薄盘或“晶片”。硅材料的这种晶片是通过以下方式制造的：首先形成较大的通常为圆柱形的单晶硅锭，随后垂直于其纵向轴线将单晶锭切片以形成多个硅晶片。这样的硅晶片可以具有大约三十厘米(30cm)或更大(大约十二英寸(12in)或更大)的直径。尽管硅晶片一般而言具有几百微米(例如，大约700微米)或更大的厚度，但是一般而言仅仅使用硅晶片的主要表面上的半导体材料的非常薄的层(例如，小于大约三百纳米(300nm))来形成硅晶片上的有源器件。然而，在一些器件应用中，硅晶片厚度的主要部分可以包括在由硅晶片形成的一个或更多器件结构的电路径中，这样的器件结构一般可以称为“垂直”器件结构。

已经开发了所谓的“工程衬底”，其包括布置在介电材料层(例如，二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)或氧化铝(Al₂O₃))上的半导体材料的相对较薄层(例如厚度小于大约三百纳米(300nm)的层)。任选地，介电材料层可能是相对较薄的(例如，太薄以致于不能通过常规半导体器件制造设备进行处理)，半导体材料和介电材料层可以布置在相对较厚的宿主或基础衬底上以促进通过制造设备对整个工程衬底进行处理。其结果是，在本领域中基础衬底常常称为“处理”或“正在处理”衬底。基础衬底也可以包括除了硅之外的半导体材料。

在本领域中，各种各样的工程衬底是已知的，可以包括多种半导体材料，例如硅(Si)、锗(Ge)，III-V型半导体材料以及II-VI型半导体材料。

例如，工程衬底可以包括在基础衬底的表面上形成的III-V型半导体材料的外延层，例如氧化铝(Al₂O₃)(其可以称为“蓝宝石”)。外延层可以从施主结构通过转移工艺形成在基础衬底的表面上，施主结构例如为施主衬底或施主锭。当施主材料价值较高或供应很少时，从施主结构的转移可能是期望的。使用这样的工程衬底，可以形成材料的附加层并且可以在III-V型半导体材料的外延层上对材料的附加层进行加工(例如，形成图案)，以在工程衬底上形成一个或更多器件。然而，在外延层和包括工程衬底的基础衬底之间的热膨胀系数不匹配(或差异)可能会影响材料的附加层的形成和加工。例如，如果外延层和基础衬底之间的热膨胀系数不匹配较大，那么在材料的附加层的形成过程中可能会对工程衬底造成负面影响。

能够利用工程衬底的优点的器件的例子是大功率器件和光子器件，例如发光二极管(LED)和激光二极管。图1示出了常规的LED。衬底110(其可以是工程衬底)包括布置在其上的n型层120。有源区域130(其可以包括多层，例如量子阱、势垒层、电子阻挡层(EBL)等)布置在n型层120和p型层140之间。结果是，由n型层120、有源区域130和p型层140形成的LED。第一触点160提供了与n型层120的电连接，第二触点150提供了与p型层140的另一电连接。这些触点可以对于由LED发出的光的波长而言是不透明的，因此，这些触点可以减少可以从LED获得的光的总量。从而，仅仅只有第一触点160和第二触点150之间的区域可以产生大量的光。第二触点150相对于n型层120的物理布局可以导致在p型层140和n型层120之间流动的电流中的电流拥挤。此外，物理布局可能需要p型触点和n型触点都布置在LED结构的上表面上，其中这样的物理布局可能需要去除器件层的一部分以暴露出用于接触的区域。去除器件的一部分可能会增加器件制造的复杂性，可能会减小可用于产生光的区域，并且还可能降低器件产量。