(57)【要約】  実施形態では、電子デバイスで利用する薄層材料（例えば、光電子デバイス用ＧａＮ）をドナーからハンドル基板へ転写させる。いくつかの実施形態では、接合剥離系が使用され、ドナーへの粒子注入により形成した劈開面に沿って剥離が起こる。一部の実施形態では、注意深く制御された熱的条件下、固体から液体への成分変換による剥離に依存する場合がある（例えば、はんだベース材料、及び／又はインジウム含有材料の熱分解）。一部の実施形態では、光吸収領域としてエピタキシャル成長した、又は注入された領域を用いて、レーザー誘起膜剥離プロセスを利用する。接合剥離の単一のシーケンスは、ＧａＮ材料の露出したＮ面の加工を含んでよい。接合剥離の多数のシーケンス（ＧａＮ材料の露出したＧａ面の加工を含む）は連続して使用してよく、例えば中間体として仮ハンドル基板を利用する。特定の実施形態では、高輝度発光ダイオード（ＨＢ−ＬＥＤ）デバイスの製造に適当な高品質ＧａＮのテンプレートブランクを形成する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮを含み、及び注入された粒子により形成された劈開面を有するドナーであって、ＧａＮ膜は前記劈開面の上にある、ドナーを提供することと；
第１の状態の接合剥離系を利用し、前記ドナーを転写基板に接合することと；
前記ＧａＮ膜を含む前記転写基板を作製するため、前記劈開面に沿って前記ドナーを分離する熱切断プロセスを用いることと；
前記ＧａＮを含む前記転写基板を永久ハンドルに接合することと；
前記ＧａＮを含む前記永久ハンドルを前記転写基板から剥離させるため、前記接合剥離系のある成分を第２状態に変化させることと、を含む方法。
【請求項２】
前記接合剥離系の前記成分はインジウムを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
反射体層は前記ＧａＮ膜及び前記接合剥離系間に配置される、請求項２の方法。
【請求項４】
前記反射体層はアルミニウムを含む、請求項３の方法。
【請求項５】
前記転写基板は窒化アルミニウム、ムライト、ガラス又はサファイアを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記永久基板はサファイア、ムライト又は窒化アルミニウムを含む、請求項１の方法。
【請求項７】
温度範囲３０〜４００℃における前記転写基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、ＧａＮ接合表面ＣＴＥの＋／−０．７５ｐｐｍ／℃内で選択される、請求項１の方法。
【請求項８】
前記接合剥離系の前記成分は、前記転写基板を通してエネルギーを付与することによる熱分解により変化する、請求項１の方法。
【請求項９】
前記接合剥離系の前記成分は、前記転写基板を通してエネルギーを付与することにより相変化を受ける、請求項１の方法。
【請求項１０】
前記転写基板上に剥離層を提供することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項１１】
前記ドナー基板上に剥離層を提供することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項１２】
ＩｎＮを含む剥離層を提供することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項１３】
前記転写基板上に接着層を提供することをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項１４】
前記熱切断プロセスは全体的な加熱プロセスである、請求項１の方法。
【請求項１５】
前記熱切断プロセスは光線プロセスである、請求項１の方法。
【請求項１６】
前記光線プロセスはレーザー光線である、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記レーザー光線は、２５０ｎｍから８５０ｎｍの中心波長を有するパルスレーザーである、請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記レーザー光線は、１００ｆ秒から１００ｎ秒のパルス幅を有する、請求項１６の方法。
【請求項１９】
ＧａＮを含み、及び注入された粒子により形成された劈開面を有するドナーであって、ＧａＮ膜は前記劈開面の上にある、ドナーを提供することと；
前記ドナーをハンドル基板に接合することと；
前記ＧａＮ膜を含む転写基板を作製するため、前記劈開面に沿って前記ドナーを分離する熱切断プロセスを用いることと、を含む方法。
【請求項２０】
前記ハンドル基板はサファイア、ムライト又は窒化アルミニウムを含む、請求項１９の方法。
【請求項２１】
温度範囲３０〜４００℃における前記ハンドル基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、ＧａＮ接合表面ＣＴＥの＋／−０．７５ｐｐｍ／℃内で選択される、請求項１９の方法。
【請求項２２】
前記熱切断プロセスは全体的な加熱プロセスである、請求項１９の方法。
【請求項２３】
前記熱切断プロセスは光線プロセスである、請求項１９の方法。
【請求項２４】
前記光線プロセスはレーザー光線である、請求項２３の方法。
【請求項２５】
前記レーザー光線は２５０ｎｍから８５０ｎｍの中心波長を有するパルスレーザーである、請求項２４の方法。
【請求項２６】
前記レーザー光線は１００ｆ秒から１００ｎ秒のパルス幅を有する、請求項２４の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本非仮特許出願は、２０１５年６月１９日に出願され、あらゆる目的において、その全体が本明細書に参照により組み込まれた、米国仮特許出願第６２／１８１，９４７号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は接合剥離層転写プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイスを製造する従来技術は、薄層材料の形成及び操作を伴う場合がある。従って、当技術分野では、材料層の接合及び剥離を含む層転写プロセスを実施する方法及び装置を必要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１２／７８９，３６１号
【特許文献２】米国特許出願第１２／７３０，１１３号
【特許文献３】米国特許出願第１１／９３５，１９７号
【特許文献４】米国特許出願第１１／９３６，５８２号
【特許文献５】米国特許出願第１２／０１９，８８６号
【特許文献６】米国特許出願第１２／２４４，６８７号
【特許文献７】米国特許出願第１１／６８５，６８６号
【特許文献８】米国特許出願第１１／７８４，５２４号
【特許文献９】米国特許出願第１１／８５２，０８８号
【特許文献１０】米国特許第６，０１３，５６３号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｘｕｎ  Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ＧａＮ  ｌａｙｅｒｓ  ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  Ｎ−ｆａｃｅ  ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ  ＧａＮ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ４１３，８１−８５（２０１５）
【非特許文献２】Ａ．Ｒ．Ａ．Ｚａｕｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｈｏｍｏ−ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｎ−ｆａｃｅ  ｏｆ  ＧａＮ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ：ｔｈｅ  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ２４０，１４−２１（２００２）
【非特許文献３】Ｗａｒｒｅｎ  Ｃ．Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓ  ＩＩＩ，“Ｖａｃｕｕｍ  ａｎｄ  Ｈｅｒｍｅｔｉｃ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｏｆ  ＭＥＭＳ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｏｌｄｅｒ”，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｈｉｇａｎ（２００８）
【特許文献４】Ｉｉｄａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ  ＧａＮ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎ  ｄｒｏｐｌｅｔ  ｆｏｒｍｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ＧａＩｎＮ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １０５，０７２１０１（２０１４）
【非特許文献５】Ｂ  Ｓ  Ｌｉ  ａｎｄ  Ｚ  Ｇ  Ｗａｎｇ“Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｈ２−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ＧａＮ  ｅｐｉ−ｌａｙｅｒｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４８（２０１５）２２５１０１
【非特許文献６】“Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，”Ｐａｕｌ  Ｋ．Ｃｈｕ，Ｃｈｕｎｇ  Ｃｈａｎ，ａｎｄ  Ｎａｔｈａｎ  Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ，ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ，ｐｐ．１６５−１７２，Ｊｕｎｅ  １９９６
【非特許文献７】“Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ−−Ａ  Ｆｌｅｄｇｌｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，”Ｐ．Ｋ．Ｃｈｕ，Ｓ．Ｑｉｎ，Ｃ．Ｃｈａｎ，Ｎ．Ｗ．Ｃｈｅｎｇ，ａｎｄ  Ｌ．Ａ．Ｌａｒｓｏｎ，ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  ＲＥＰＯＲＴＳ：Ａ  ＲＥＶＩＥＷ  ＪＯＵＲＮＡＬ，ｐｐ．２０７−２８０，Ｖｏｌ．Ｒ１７，Ｎｏｓ．６−７（Ｎｏｖ．３０，１９９６）
【非特許文献８】Ｃｈｏｉ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ”，Ｊｏｕｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．８３，Ｎｏ．４（Ｆｅｂｒｕａｒｙ  １９９８）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態では、電子デバイスで利用する薄層材料（例えば、光電子デバイス用ＧａＮ）をドナーからハンドル基板へ転写させる。いくつかの実施形態では、接合剥離系が使用され、ドナーへの粒子注入により形成した劈開面に沿って剥離が起こる。一部の実施形態では、注意深く制御された熱的条件下、固体から液体への成分変換による剥離に依存する場合がある（例えば、はんだベース材料、及び／又はインジウム含有材料の熱分解）。接合剥離の単一のシーケンスは、ＧａＮ材料の露出したＮ面の加工を含んでよい。接合剥離の多数のシーケンス（ＧａＮ材料の露出したＧａ面の加工を含む）は連続して使用してよく、例えば中間体として仮ハンドル基板を利用する。特定の実施形態では、高輝度発光ダイオード（ＨＢ−ＬＥＤ）デバイスの製造に適当な高品質ＧａＮのテンプレートブランクを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、ある実施形態による接合剥離プロセスを利用して調製することができるテンプレートブランクの略示図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、光電子デバイスを作製する図１Ａのテンプレートブランクのさらなる加工を示す。
【図２】図２は、ある実施形態による第１の典型的プロセスの概要を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、図２の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図３】図３は、ある実施形態による第２の典型的プロセスの概要を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図３の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、特定の実施形態により使用することができるはんだ付プロセスの略示図を示す。
【図４】図４は、ある実施形態による第３の典型的プロセスの概要を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図４の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図５】図５は、ある実施形態による第４の典型的プロセスの概要を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、図５の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図６】図６は、ある実施形態による第５の典型的プロセスの概要を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、図６の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図７】図７は、ある実施形態による第６の典型的プロセスの概要を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、図７の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図８】図８は、ある実施形態による第７の典型的プロセスの概要を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、図８の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【図９】図９は、反射層を組み込む構造の略示断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
半導体材料は、論理デバイス、太陽電池、さらに照明の形成などで、多くの用途が見出されている。照明に使用することができる半導体素子の１種は、高輝度発光ダイオード（ＨＢ−ＬＥＤ）である。従来の白熱灯又は蛍光灯技術とは対照的に、ＨＢ−ＬＥＤは、電力消費低減及び信頼性の観点から、重要な利点を示す。
【０００９】
ＨＢ−ＬＥＤなどの光電子デバイスは、半導体性を示す材料に依存する。この材料としては、様々な結晶秩序度で使用できる窒化ガリウム（ＧａＮ）などのＩＩＩ／Ｖ型材料が挙げられるが、これに限定されない。しかしながら、これらの材料は製造が困難であることが多い。
【００１０】
図１Ａ〜Ｂに一製作方法を示す。そこで、ブランクワークピース１００を提供する。このテンプレートブランクは、基板１０４（ここでは、ハンドル基板とも言う）上層の、通常酸化物を含む誘電体層１０６により基板から分離されたＧａＮの高品質薄層１０２を含む。
【００１１】
また、酸化物、埋め込み反射層及び伝導性ハンドルの代わりに電気伝導層を有する構造でもよく、正面発光垂直デバイス構造を可能とする。ここで、垂直構造は、電流が垂直にＧａＮを、及び底部のハンドルを通過するという概念を表している。あるいは、光はハンドルを通過することができる。
【００１２】
基板はガラス、石英、ポリマー、金属又は金属合金、あるいはその他の複合物などを含むことができる。その他の実施形態において、基板は均質、傾斜又は多層材料、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでよい。すなわち、基板はほとんどの単結晶、多結晶から作製されていてよく、又は非晶質型基板でよい。基板はサファイアを含んでよい。ガリウムヒ素、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ＡｌＮなどの非晶質又は結晶性ＩＩＩ／Ｖ型材料などから、基板を作製することができる。さらに、基板は金属又は金属合金、ガラス又は石英化合物、プラスチック及びポリマー、非晶質又は結晶性炭化ケイ素、ゲルマニウム、及びシリコンでよい。
【００１３】
さらに、支持基板を用いて剛性を与えてもよい。支持基板は、多層構造が有する効果的な偏向特性を与えるのに適切な厚み及び材料を有してよく、多層構造は支持基板、及び以下に広く述べる、転写するＧａＮ保持材料の厚みに適当である別の（例えば、ハンドル）基板を含む。
【００１４】
単なる例として、基板（場合により、支持基板を含む）は、石英ハンドル基板用のシリコンウェハでもよい。組み合わせた支持及びハンドル基板構造に剛性を与えるため、プラスチック、金属、ガラス、石英、複合物など、ほかの材料種やいくつかの厚みを用いることができる。
【００１５】
図１Ｂに示すように、ＧａＮテンプレートの露出表面を加工し、高品質ＧａＮ材料の追加の厚み１１０を形成することができる。この追加のＧａＮを例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ）により形成することができる。より大きい光電子デバイス構造（ＨＢ−ＬＥＤなど）に、ＧａＮ材料の追加の厚み（付随する基板及び／又は誘電材料の有無に関わらず）を最終的に取り込んでよい。（例えば、ＧａＮ材料の厚み１１０を追加するため）高温プロセスを利用するのであれば、一部の基板材料はこのようなプロセスに対応しない場合がある。ＡｌＮ、サファイア、モリブデン又はタングステンなど一部の金属は対応するが、ガラス、プラスチック及び他の比較的融点が低い材料はこのような利用に適当でない場合がある。
【００１６】
図１Ａの特定の実施形態は、誘電体に接合したＧａＮ層のＮ面１０３、及びＧａＮ層のＧａ面１０５がさらなる加工のため露出した状態であることを示す。これは、従来Ｇａ面がＮ面よりも高品質ＧａＮの成長に対応できると証明されているためである。
【００１７】
しかしながら、他の実施形態が可能であることが強調されており、例えば、一部の用途（例えば、パワーエレクトロニクス）では、Ｇａ面よりもむしろＮ面からのＧａＮ材料成長を必要とする場合がある。以下の論文はあらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる：Ｘｕｎ  Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ＧａＮ  ｌａｙｅｒｓ  ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  Ｎ−ｆａｃｅ  ｆｒｅｅ−ｓｔａｎｄｉｎｇ  ＧａＮ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ４１３，８１−８５（２０１５）；Ａ．Ｒ．Ａ．Ｚａｕｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｈｏｍｏ−ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｎ−ｆａｃｅ  ｏｆ  ＧａＮ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ：ｔｈｅ  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ２４０，１４−２１（２００２）。従って、代替実施形態のテンプレートブランク構造では、Ｇａ面よりむしろ露出したＮ面を有するＧａＮ層を特徴づけることができた。
【００１８】
以下、例えば、図１Ａに示すようなＧａＮ含有テンプレートブランク構造を作製するのに有用である様々な層転写プロセスを詳細に説明する。
【００１９】
具体的に、特定の実施形態により、電子デバイスで利用する薄層材料（例えば、光電子デバイス用ＧａＮ）をドナーからハンドル基板へ転写させる。いくつかの実施形態では、接合剥離系が使用され、ドナーへの粒子注入により形成した劈開面に沿って剥離が起こる。一部の実施形態では、注意深く制御された熱的条件下、固体から液体への成分変換による剥離に依存する場合がある（例えば、はんだベース材料、及び／又はインジウム含有材料の熱分解）。接合剥離の単一のシーケンスは、ＧａＮ材料の露出したＮ面の加工を含んでよい。接合剥離の多数のシーケンス（ＧａＮ材料の露出したＧａ面の加工を含む）は連続して使用してよく、例えば中間体として仮ハンドル基板を利用する。特定の実施形態では、高輝度発光ダイオード（ＨＢ−ＬＥＤ）デバイスの製造に適当な高品質ＧａＮのテンプレートブランクを形成する。
【００２０】
図２は、ある実施形態による第１の典型的プロセス２００の概要を示す。この実施形態のプロセスフローは接合剥離の単一のシーケンスを含み、注入されたＧａＮドナーへの接合後、注入によって生じた面に沿った切断による剥離を含む。
【００２１】
具体的に、第１の工程２０２において、ハンドル基板と、Ｇａ面及びＮ面を有するＧａＮドナーとを提供する。特定の実施形態において、ハンドル及びＧａＮドナーは、２’’ウェハでよいが、特定のサイズ又は寸法であることに限定されない。
【００２２】
次の工程２０４において、ＧａＮドナーにそのＮ面を介して粒子（例えば、水素）をエネルギー注入する。この注入によって、ＧａＮドナーの表面下に劈開面２０５が作製される。
【００２３】
ＧａＮドナーに加速粒子を注入すると、劈開領域が形成される。一部の実施形態において、この劈開領域は、バルク材料表面下、約１０〜２０μｍの深さでよい。いくつかの実施形態において、劈開領域は約０．０５μｍ〜約７０μｍに位置してよい。特定の実施形態において、劈開領域は約０．０５マイクロメートルから約１マイクロメートルの深さでよい。劈開領域の深さの例としては、約０．０５μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、及び約５０μｍを挙げることができる。
【００２４】
劈開領域の形成は、ターゲット材、ターゲット材の結晶方位、注入粒子の性質、注入のドーズ、エネルギー及び温度、注入の方向などの因子によって決まる。このような注入は、以下の特許出願に関連して詳細に記載される１つ又は複数の特性を有してよく、いずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれる：米国特許出願第１２／７８９，３６１号；米国特許出願第１２／７３０，１１３号；米国特許出願第１１／９３５，１９７号；米国特許出願第１１／９３６，５８２号；米国特許出願第１２／０１９，８８６号；米国特許出願第１２／２４４，６８７号；米国特許出願第１１／６８５，６８６号；米国特許出願第１１／７８４，５２４号；米国特許出願第１１／８５２，０８８号。
【００２５】
次の工程２０６において、接合剥離系２０７をＧａＮドナーのＮ面、及び／又はハンドル基板の一側に形成する。いくつかの実施形態において、この接合剥離系は酸化ケイ素を含んでよい。
【００２６】
特定の実施形態において、ワークピースを酸化条件にさらすことにより、この接合剥離系を形成することができる。一部の実施形態においては、この接合剥離系を例えば、スピンオングラス（ＳＯＧ）、もしくは他のスピンオン材料（例えば、ダウコーニングのＸＲ−１５４１水素シルセスキオキサン電子ビームスピンオンレジスト）として酸化物、及び／又はプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）技術により形成したＳｉＯ２の添加により形成してよい。いくつかの実施形態において、接合剥離系をスパッタ法により形成してよい。
【００２７】
工程２０８において、ドナー及びハンドルの酸化物保持表面を接触させた後、加熱することにより接合を行う。接合前の研磨など、その他の処置はこの時行ってよい。
【００２８】
工程２１０は次の剥離を示す。具体的には、エネルギーの付与によりドナーの劈開面に沿って切断する。この切断により、切断されたＧａＮ薄膜を保持し、Ｇａ面が露出した状態の所望のテンプレートブランク２２０が作製される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、ＭｅＶ範囲で比較的高いＨ＋プロトン注入エネルギーを用いて形成された劈開領域を用いることにより、ドナーの注入された表面の材料厚がバルク材料から切断される。これにより、約１０〜２０μｍの厚みである半導体材料の分離層が作製される。接合層転写を用いる他の実施形態において、０．０５〜１μｍのより薄い切断層を使用してよい。このような厚みを有するＧａＮ切断膜を作製するため、約５〜１８０ｋｅＶのより低いＨ＋プロトン注入エネルギーを使用することができる。例えば、４０ｋｅＶのＨ＋プロトンエネルギーでは、約０．２５μｍの厚みを有するＧａＮ切断膜が作製される。Ｈ2＋もこの注入工程に利用することができることが認識されている。このような場合、ドーズ率は倍増するが、効果的なＨ＋エネルギーは半減する。例えば、８０ｋｅＶのＨ2＋注入では、４０ｋｅＶのＨ＋注入と同じ分離層の厚み（範囲）であった。しかし、ドーズ率は、同じ注入電流のＨ＋ドーズ率の倍である。
【００３０】
切断は様々な形態のエネルギーを付与することで行うことができ、上記参照により組み込まれる特許出願のいずれかに開示された特性の１つ又は複数を示してよい。特定の実施形態では、注入されたバルク材料を入れた高圧室において、静止ガスの形態で付与される圧縮力を利用して、切断を行うことができる。特定の実施形態による切断を実施する様々な形態のエネルギーの付与は、米国特許第６，０１３，５６３号にも記載されており、あらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる。
【００３１】
次の図に関連し、以下でより詳細に記載するように、切断プロセスはそれ自体が１つ又は複数の工程を含んでよい。例えば、切断はある条件下での開始、続いて異なる条件下での伝搬を含んでよい。
【００３２】
図２に戻って、工程２１２は、ＧａＮ表面の表面の処理など、さらなる工程を示す。研磨、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、及び／又はイオンビーム促進エッチングなどのプロセスはこの段階で使用することができ、イオン損傷層を除去し、粗さを低減する。このような処置は、Ｇａ面の露出した表面の粗さを低減し、これにより図１Ｂに関連して先に述べたように、高品質ＧａＮの添加により適するようになる。
【００３３】
図２Ａは、図２の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【００３４】
上記一連の工程は、本発明のいくつかの実施形態による方法を提供する。工程を追加する、１つ又は複数の工程を省く、あるいは１つ又は複数の工程を異なるシーケンスで提供するという他の代替手段を提供することもできる。例えば、代替実施形態において、粒子注入は酸化物接合層の形成後、及び接合前に行うことができる。
【００３５】
またさらに、代替実施形態では上記酸化物形成以外の接合剥離系を利用してもよいことに留意する。このような代替の接合剥離系の一例は、図３に関連して以下に示すように、はんだを利用している。図１Ａに示す所望の構造を有するテンプレートブランクを得るため、このような実施形態は酸化物の形成を含むことがある。
【００３６】
図２〜２Ａに示す実施形態の特定のプロセスフローは実行できるが、酸化物接合剥離シークエンスの利用前、利用中及び／又は利用後に生じる状態（例えば、熱）は、上層のＧａＮ材料の質に悪影響を及ぼす場合がある。特に、ある状況下では、ＧａＮ、誘電体（酸化物）及びハンドル基板間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致により、ＧａＮの結晶性構造の質に有害な影響を与える表面特性が不必要にもたらされることがある。これは続いて、上記で添加された添加ＧａＮの質を低下させる場合がある。
【００３７】
ＧａＮの熱膨張係数（ＣＴＥ）は、接合表面の事実上のＣＴＥと見なすことができる。表面が例えばｃ面（０００１）に沿っていれば、事実上のＣＴＥは等方性であり、約５．５ｐｐｍ／℃である。他の面に沿うと、ＣＴＥは異方性であり得る。事実上のＣＴＥは、表面の平均ＣＴＥと見なすことができる。
【００３８】
従って、図３はある実施形態における第２の典型的プロセス３００の概要を示す。このプロセスフローは、接合剥離の連続する２つのシーケンス、及び中間のハンドル基板（ここでは転写基板ともいう）を含む。第１の接合剥離シーケンスは、はんだ接合を転写基板に導入した後、注入されたＧａＮドナーを切断することができる。一部の材料系では、以下に述べるような液相拡散（ＴＬＰ）接合を利用することができる。ハンドル基板を伴う第２の接合剥離シーケンスでは、上記の方法で酸化物接合後、第１のはんだベース接合剥離系における異なる相の溶融温度について予測される剥離を行うことができる。
【００３９】
具体的には、第１の工程３０２において、仮ハンドル基板と、Ｇａ面及びＮ面を有するＧａＮドナーとを提供する。一実施形態において、仮ハンドル基板はサファイアを含んでよい。特定の実施形態において、ハンドル及びＧａＮドナーは２’’ウェハでよいが、特定のサイズ又は寸法であることに限定されない。
【００４０】
次の工程３０４において、ＧａＮドナーにそのＧａ面を介して粒子（例えば、水素）をエネルギー注入する。この注入によって、ＧａＮドナーの表面下に劈開面３０５が作製される。
【００４１】
工程３０６において、第１の接合剥離系３０７を仮ハンドル基板に形成する。この接合剥離系ははんだベースでよく、異なる溶融温度を示す相は異なる時間で形成される。
【００４２】
このようなはんだベースシステムの一例は、スズ（Ｓｎ）及び銅（Ｃｕ）を含み、チタンが１つ又は複数の段階で接合強化層として存在する。はんだベースシステムの例としては、下表に一覧するものを挙げることができるが、これに限定されない。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
このようなはんだベース接合剥離系の挙動に関するさらなる詳細を図３Ｂに関連して以下にさらに示す。
【００４５】
いくつかの実施形態において、剥離プロセスを起こさせるため、分離剥離層を仮ハンドル及びはんだ層間に挿入することができる。はんだ層の機能は、ドナー及び剥離可能な基板間の潜在的なＣＴＥの不一致を調節するのに役立つことである。このような分離剥離層は、仮ハンドル基板及び上層の材料間の物理的接触を分断するのに望ましい融点特性を有するインジウム含有材料（ＩｎＮなど）により形成することができる。インジウム含有材料の挙動を、以下にさらに詳細に述べる。
【００４６】
工程３０８において、ＧａＮドナー及び仮ハンドル基板の表面を接触させた後、加熱することにより接合を完了する。
【００４７】
工程３１０は続いて起こる第１の剥離を示す。具体的には、エネルギーを付与して、ドナーの劈開面に沿った切断を引き起こす。この切断は中間産物３１１を作製する。分離されたＧａＮ層を保持する仮ハンドル基板を含み、そのＮ面が露出した状態である。この一時製品を、例えば表面粗さを低減する接触研磨及び／又はプラズマエッチング処理などにより、さらに加工してよい。図示したように、ドナーＧａＮ材料を再利用して、さらに使用することができる。
【００４８】
工程３１２は第２の接合剥離系３１３の形成を示す。この図３の第２の接合剥離系は、図２の実施形態の（単一の）接合剥離系について上述した方法で、中間産物のＧａＮの露出したＮ面、及びハンドル基板上に酸化物を形成することを含んでよい。この酸化物はＳＯＧ、ＰＥ−ＣＶＤ、又はスパッタＳｉＯ２などを含んでよい。
【００４９】
工程３１４は第２の接合を示し、ＧａＮの酸化物保持表面及びハンドル基板を接触させ、熱的条件にさらす。
【００５０】
工程３１６は第２の剥離を示す。特に、熱エネルギーの付与は、はんだ相の再溶融又はＩｎＮなど埋め込み剥離層の分解を引き起こす。これにより、ＧａＮ層を転写基板から分離させ、はんだ及び他の剥離膜のエッチング後、結果として生じるテンプレートブランク構造３２０を形成する。ＧａＮ層のＧａ面はさらに加工するため露出していることが望ましい（例えば、図１Ｂに関連して上述したようなＧａＮ材料の添加）。
【００５１】
いくつかの実施形態において、熱エネルギーを全体的に加えて、この第２の剥離を起こす。この熱エネルギーの全体的な付与は、本明細書では熱リフトオフ（ＴＬＯ）という。
【００５２】
あるいは、熱エネルギーを局所的に加えて、この第２の剥離を引き起こす。例えば、一部の実施形態において、仮転写基板は、ある波長の入射放射線を透過することができる。これにより、仮転写基板を通して加えられる集束エネルギービーム（例えばレーザーから）で接合剥離材料を加熱することができる。剥離目的のこのような局所的な熱エネルギーの付与は、本明細書ではレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）とも呼ばれる。
【００５３】
図３Ａは図３の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【００５４】
上記一連の工程は、本発明のいくつかの実施形態による方法を提供する。また、工程を追加する、１つ又は複数の工程を省く、あるいは１つ又は複数の工程を異なるシーケンスで提供するという他の代替手段を、本発明における特許請求の範囲を逸脱することなく、提供することもできる。
【００５５】
図３Ｂははんだ付プロセス３５０の使用を通じて行った仮接合を詳しく述べる略示断面図を示す。まず、注入された再利用可能なＧａＮ基板３５４のＧａ面３５２を、まずＴｉ層３５６、その後Ｃｕ層３５８で被覆して表面３６０を形成する。これらの材料は、めっきプロセスを利用する室温、大気圧近くで、効率的に形成することができる。
【００５６】
また、剥離可能な基板３６２の表面３６１も、まずＴｉ層３６４、その後Ｃｕ層３６８で被覆する。その後、スズ（Ｓｎ）を含むはんだ３７０を塗布して、表面３７２を形成する。重ねて、これをめっき技術により行ってよく、大気圧付近で行い、高温への加熱を必要としない。
【００５７】
その後、２表面３６０、３７２を接触させ、熱エネルギーを加えて接合を行う。特に、以下の論文はその全体が参照により本明細書に組み込まれる：Ｗａｒｒｅｎ  Ｃ．Ｃｏｒｎｅｌｉｕｓ  ＩＩＩ，“Ｖａｃｕｕｍ  ａｎｄ  Ｈｅｒｍｅｔｉｃ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｏｆ  ＭＥＭＳ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｏｌｄｅｒ”，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｈｉｇａｎ（２００８）。液相拡散（ＴＬＰ）接合を含む多くの技術を本明細書で説明する。
【００５８】
特に、剥離可能な基板及び／又は注入された再利用可能な基板におけるＣｕ層の１面又は両面をスズ（Ｓｎ）はんだでめっきした後、加熱して、Ｓｎ／Ｃｕ相３７４を利用する仮接合を行ってよい。このプロセスにおいて、スズは約２３２℃で溶融し、銅を取り込み、より低温（約２８０℃）で第１Ｓｎ／Ｃｕ相（Ｃｕ6Ｓｎ5）を形成する。このはんだ付プロセスは元のＣｕ材料を消費する。
【００５９】
さらに加熱し、第１のＳｎ／Ｃｕ相をより安定した第２の相（Ｃｕ3Ｓｎ）に変換する。この第２相は十分に安定しており、例えば図３Ｂに示すような、熱（〜４００℃）切断プロセス３７６において生じる場合がある、より高温に耐えられる。
【００６０】
次に、図３Ｂにさらに示すように、切断、及び切断したＧａＮの永久ハンドル基板３８０への接着後、仮基板／切断ＧａＮ／剥離可能な基板の結合体を加熱してはんだを溶解し、仮基板を除去する。Ｃｕ／Ｓｎを含むＴＬＰ系で、＞４１５℃（切断温度より高い）に加熱することで、この剥離３８２を行ってよい。
【００６１】
いくつかの実施形態において、この剥離のための加熱は基板／切断ＧａＮ層結合体の全体的な加熱（例えば、ランプ、加熱炉を利用する）を含んでよい。その他の実施形態において、この剥離のための加熱はレーザーリフトオフを含んでよく、レーザーは光伝導性転写基板の裏側、又は光伝導性永久基板を通して加えられる。
【００６２】
本実施形態はＳｎ／Ｃｕを含むＴＬＰ系を利用しているが、これは必要ではなく、他の方法を使用することができる。前表に、材料適合性、及び切断プロセスにおいて生じることが予測される温度など、要因に応じて適当となり得る、様々な可能性のあるＴＬＰ系の一覧を示す。
【００６３】
さらに他の方法も可能である。例えば、図３Ｂのプロセスフローにおいて、Ｃｕ下のＴｉ層は、主に湿潤機能を行い、はんだの接着を促進する。従って、再利用可能な基板の注入された面からＴｉ層を省くことは、はんだ接合を弱め、これによって後の接合の剥離を促進する。このような方法は、単独で又は温度に基づく剥離プロセスと組み合わせて使用することができる。
【００６４】
はんだ付け技術を利用し、剥離可能な接合を使用する実施形態は、１つ又は複数の利点を示すことができる。可能性のある１つの利点はコスト削減である。
【００６５】
具体的には、めっきプロセスにより、金属及びはんだをＧａＮ及び／又は剥離可能な基板上に形成することができる。このようなめっきプロセスは周知であり、装置コストの一因となり得る高温及び／又は減圧環境を必要としない。
【００６６】
実施形態によるはんだ付け技術を使用する場合の可能性のある別の利点は、簡易なプロセスフローである。すなわち、ＧａＮ面にはんだ付けに用いる金属層を塗布することにより、その面に追加の加工工程が必要となるのを避けることができる。例えば、その表面に金属めっきを行うと、除去する必要がある酸化物表面の形成を防止することができる。また、金属めっきは、はんだ付プロセスにおいてフラックスの使用が必要となるのを避けることができる。
【００６７】
このような実施形態は、はんだを基礎とする接合剥離系を利用しており、異なる熱的性質（例えば、融点）を有する相の形成を伴う。しかし、はんだ以外を基礎とする接合剥離系を代替実施形態で用いることができる。このような代替系の一例は、インジウムを基礎とするものである。
【００６８】
具体的には、ＬＬＯレーザー波長で十分な吸収を有し、又は熱で簡単に分解するＩｎＮ層は、剥離層として利用することができる。この層は、ガラス仮基板、及びはんだ又は酸化物接合層間に挿入することができる。第２工程の剥離において、約６５０〜７００℃の熱処理、又は５３２ｎｍ（二重ＹＡＧ）もしくは３５５ｎｍ（三重ＹＡＧ）レーザーなどのレーザーを付与することにより、この層を分解、剥離させることができる。こうした波長では、レーザーエネルギーはＩｎＮ層に強く吸収され、局所的に膜をＩｎ金属及び窒素ガスに分解し、これによりガラス仮基板を剥離する。３０００ÅでスパッタしたＩｎＮ層については、パルス幅３０〜５０ｎ秒で５３２ｎｍのフルエンス約１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2は、膜を剥離する際に効果的であると見出された。このプロセスの熱影響部（ＨＡＺ）を減じることができ、熱拡散冷却を減じることができるより短い（ｎ秒未満）レーザーシステムは、さらにより効果的で応力誘導が少ないことが見出された。例えば、７００ｐ秒５３２ｎｍのパルスレーザーを用い、フルエンス５０〜７５ｍＪ／ｃｍ2で効果的なリフトオフを行った。これは３０〜５０ｎ秒レーザーパルスシステムを用いる場合の約５〜６分の１である。
【００６９】
反射体層を構造の一部として組み立ててよい。図９は構造９００の実施形態を示し、基板９０２と、ガラス層９１６と、ＩｎＮ光吸収層９１４、及び酸化物層９０４により基板に接合したＧａＮ層９０６間のいずれかに挿入された反射体層と、を特徴とする。
【００７０】
例えばアルミニウムを、ガラス／ＩｎＮ系から離れた層として蒸着することができ、反射体として作用することができ、ＩｎＮ層にそれを通過後の光を戻す。この反射体層を一体化することで、ＩｎＮ層に作用する光エネルギーの付与をより制御することができる。一例において、はんだ又は酸化物接合層９１０間に反射体層９１２を挿入することができる。また、接合層が酸化物であれば、酸化物接合層９１０及びＧａＮ層９０６間に反射体層９０８を挿入することもできる。
【００７１】
その他の第１の剥離工程は、注入誘起熱切断を用いる以外で可能である。１つは、エピタキシャル成長したレーザー誘起剥離層（剥離される上層膜を有する）を用い、もう１つは、Ｑ−スイッチ５３２ｎｍピコ秒／ナノ秒レーザーシステムなど、高速パルス特性を有するレーザービームを用い、上層を剥離するのに十分な吸収を有する注入層である。
【００７２】
エピタキシャル成長した第１の剥離工程の実施形態を次に述べる。具体的に、以下のＩｉｄａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ−ｏｆｆ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｆｒｅｅｓｔａｎｄｉｎｇ  ＧａＮ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎ  ｄｒｏｐｌｅｔ  ｆｏｒｍｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ＧａＩｎＮ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １０５、０７２１０１（２０１４）の論文は、あらゆる目的においてその全体が参照により本明細書に組み込まれる。この参考文献は、材料を剥離させることができるＧａＩｎＮ複合物の熱分解を記載している。このような接合剥離系は、図示する代替プロセスフローの実施形態で使用され、図５及び図６に関連して以下に示す。
【００７３】
さらに別の第１の剥離工程では、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）プロセスを注入層と組み合わせる。ＧａＮにおける水素注入が注入層のエンドオブレンジ（ＥＯＲ）に吸収増加領域を形成することを認識しており、適切なレーザープロセスを用いて注入された領域を分解することができ、材料を剥離させる。このような接合剥離系は、示された代替プロセスフローの実施形態で使用され、図７及び図８に関連して以下に示す。レーザーの種類は５３２ｎｍの２重ＹＡＧレーザー型が好ましく、吸収増加を示す波長スペクトル内で高強度、短時間光パルスの光を生じることができる。３５５ｎｍの３重ＹＡＧレーザーなど他のレーザーシステムを利用することもでき、ＥＯＲの外側のＧａＮ材料と比べて強い吸収コントラストを有する。
【００７４】
図３〜図３Ｂに示す特定の実施形態は機能的なものであるが、やはり基板及び上層のＧａＮ層間のＣＴＥ不一致に関する問題が生じることがある。また、ＴＬＯスキームによる熱エネルギーの全体的な付与は、プロセスの利用できる熱量に影響を与える場合がある。
【００７５】
従って、図４はある実施形態の第３の典型的プロセスの概要を示す。図３〜３Ａのプロセスに類似して、このプロセスフローは接合剥離の２つのシーケンスを伴う。しかし、図４のプロセスフローは２つの具体的な意味を持ってガラス転写基板を利用する。１つ目は、ガラス基板のＣＴＥをＧａＮとより一致するように選択することができ、これにより応力を低減し、結晶性構造の質を改善する。このようなよりＣＴＥが一致したガラスは、ショットＡＧ（イェーナ、ドイツ）製のＡＦ−４５ガラスである。このガラスのＣＴＥは約４．５ｐｐｍ／℃であり、室温から約４２５℃で接合すると、（ｃ面に直交する）ＧａＮのＣＴＥとよく一致する。２つ目は、ガラス転写基板が約３５０ｎｍから１０００ｎｍを超える放射線スペクトルを通過させ、５３２ｎｍの２重ＹＡＧレーザーなどの適当なレーザービーム波長から、正確にガラス基板を通して熱エネルギーを局所的に付与する、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）剥離機構が可能である。
【００７６】
具体的には、図４のプロセスフローは、第２の剥離相４０２において、エネルギーをエネルギービーム４０４により局所的にガラス転写基板を通して付与し、はんだを加熱することを除いて、図３に示すものと類似している。望ましい方法でエネルギーを送達するため、このビームを時間的に変化する方法（例えば、パルス）で付与してよく、及び／又は空間的に変化する方法（例えば、スキャン及び／又は整形により）で付与してよい。
【００７７】
図４Ａは図４の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【００７８】
上記一連の工程は、本発明のいくつかの実施形態による方法を提供する。また、工程を追加する、１つ又は複数の工程を省く、あるいは１つ又は複数の工程を異なるシーケンスで提供するという他の代替手段を、本発明における特許請求の範囲を逸脱することなく、提供することもできる。
【００７９】
図４〜４Ａに示す特定の実施形態は機能的であるが、接合剥離のシーケンスの一部として粒子を注入すると複雑になり、加速装置の形で費用がかさむことがある。
【００８０】
従って、図５はある実施形態の第４の典型的プロセスフロー５００の概要を示す。この実施形態における第１の接合剥離シーケンスの剥離段階は、切断方法よりもむしろ成分の熱分解特性を利用している。
【００８１】
具体的には、工程５０２はＧａＮドナー５０１上にヘテロエピタキシャル超格子５０３を形成することを含む。この超格子は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により成長し、ＧａＩｎＮ複合物を含む。いくつかの実施形態において、この複合物はＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎを含んでよい。
【００８２】
その後、工程５０４は超格子上のＧａＮ層５０５のエピタキシャル成長を含む。
【００８３】
工程５０６は、例えばサファイア又はガラスを含む仮ハンドル基板の表面にＩｎＮ／ＡｌＮ層５０７を形成することを含む。このＩｎＮ／ＡｌＮ層はスパッタリングにより形成してよい。
【００８４】
工程５０８は次の工程を示し、熱エネルギーの付与と同時に、ドナー表面のエピタキシャルＧａＮ層を仮ドナー上のＩｎＮ／ＡｌＮ層と接触させる。これによりドナーを仮ハンドルに接合する。
【００８５】
図５は次の工程５１０を示し、ビーム状エネルギー５１２を超格子にＧａＮドナーを通して付与すると、その熱分解が起こり液滴状のインジウムとなる。結果として生じる剥離により、エピタキシャル成長したＧａＮ層を保持する仮ハンドル基板を含む中間構造５１４が作製される。
【００８６】
第２の接合剥離シーケンスは工程５１６から開始し、酸化物をハンドル基板５１８及び中間構造の両方の露出表面に形成する。この酸化物はＳＯＧ、ＣＶＤ酸化物、スパッタリングの形及び／又は他の形で付与してよい。
【００８７】
工程５１８において、酸化物表面を接触後接合する。工程５２０は第２の接合剥離シーケンスの剥離相を示し、ＩｎＮ／ＡｌＮ層の熱分解によりインジウム液滴及び窒素ガスが形成され、ＧａＮ層は介在する酸化物によってハンドルに接合する。この第２の剥離はＴＬＯ又はＬＬＯ方法を利用して行ってよい。一旦剥離されると、その後図のように別の層転写プロセスで使用するため、仮ハンドル基板を再利用してよい。
【００８８】
図５Ａは図５の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【００８９】
上記一連の工程は、本発明のいくつかの実施形態による方法を提供する。また、工程を追加する、１つ又は複数の工程を省く、あるいは１つ又は複数の工程を異なるシーケンスで提供するという他の代替手段を、本発明における特許請求の範囲を逸脱することなく、提供することもできる。
【００９０】
図５〜図５Ａに示す特定の実施形態は機能的であるが、接合剥離の２つのシーケンスを利用することはプロセス工程を追加する一因となり、処理量を減少させコストを増加することがある。
【００９１】
従って、図６はある実施形態による第５の典型的プロセスフロー６００の概要を示す。具体的に、このプロセスにおける接合剥離の単一のシーケンスは、ハンドル基板と、Ｉｎ含有超格子構造上で成長したエピタキシャルＧａＮ層を含むドナーとの両方の表面に酸化物（例えば、上述したようなスピンオン及び／又は蒸着）を形成することを含む。
【００９２】
工程６０２の接合に続いて、工程６０４において、ＧａＮドナーを通して局所的にエネルギービームを付与し、液体インジウムへの熱分解により剥離を行う。これにより工程６０６となり、エピタキシャルＧａＮは介在する酸化物層によってハンドルに接合する。このプロセスにより剥離したＧａ面の表面処理（例えば研磨）によって、その粗さを低減することができる。
【００９３】
図６Ａは図６の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【００９４】
図７は、ある実施形態の第６の典型的プロセスフロー７００の概要を示す。この実施形態における第１の接合剥離シーケンスの剥離段階は、切断方法よりもむしろ注入された層のレーザー誘起熱分解特性を利用する。
【００９５】
具体的には、工程７０２はＧａＮドナー７０１内に注入された層７０３を形成することを含み、ＧａＮドナーは注入層上にＧａＮ層７０５を有する。この注入層は吸収特性を増強しており、レーザーパルスと相互作用して注入エンドオブレンジ（ＥＯＲ）付近にＧａＮを引き起こし、上層のＧａＮ層を分解、剥離する。ＧａＮ内の光吸収変化は、Ｂ  Ｓ  Ｌｉ  ａｎｄ  Ｚ  Ｇ  Ｗａｎｇ“Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｈ2−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  ＧａＮ  ｅｐｉ−ｌａｙｅｒｓ”，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４８（２０１５）２２５１０１により特徴づけられ、あらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる。この研究は、注入ドーズ及び温度の機能として注入誘起吸収を含む。１つの実験において、４３０μｍのＧａＮオンサファイア基板に、３．５ｅ１７Ｈ＋／ｃｍ2のドーズ（注入エネルギーは７５ｋｅＶであった）で水素を注入し、次いで３３０ｎｍの酸化物で被覆した。５３２ｎｍの吸収は、３％〜５０％増加した。ＥＯＲ層を約０．１６μｍと仮定すれば、ＥＯＲ層吸収係数は約５ｅ４ｃｍ-1である。この層は５３２ｎｍのレーザーパルスと強く相互作用することを示し、照明の裏側又は表側の両方にＥＯＲ層分離を引き起こす。この実験はロフィン・サイナーテクノロジーズ（米国、ミシガン州、プリマス／ドイツ、ハンブルク）製のレーザースキャニング／マーキングシステム（１．５Ｘビーム拡大器を介して２５５ｍｍのｆシータレンズに結合したＲＳ−１０スキャナー付５３２ｎｍＳＨＧパワーラインピコ）を用いて行った。このシステムは平均出力３ワット、４００ＨＫｚで約６０μｍのスポットサイズを作製した。このシステムは、２００〜４００ＫＨｚの繰り返し率、２０００〜８０００ｍｍ／秒のスキャン速度で、３〜５マイクロジュールパルスを用い、期待深さ約８５０ｎｍで、ＧａＮオンサファイアサンプル上のＧａＮ上層膜の膜分離を示すのに効果的であった。このような強い相互作用は、熱切断又は制御された切断プロセスに必要なドーズより低い、層転写に効果的なより低い注入ドーズとすることにより、相当なコスト及び生産性の利点を提供することができる。
【００９６】
次に、工程７０４は注入されたＧａＮ層７０５を提供することを含む。
【００９７】
工程７０６は、例えばサファイア又はガラスを含む仮ハンドル基板の表面にＩｎＮ／ＡｌＮ層７０７を形成することを含む。このＩｎＮ／ＡｌＮ層はスパッタリングにより形成してよい。
【００９８】
工程７０８は次の工程を示し、熱エネルギーの付与と同時に、ドナー表面の注入されたＧａＮ層を仮ドナー上のＩｎＮ／ＡｌＮ層と接触させる。これによりドナーを仮ハンドルに接合する。表面７０４及び７０６は、必要に応じて、表面に形成される二酸化ケイ素などの接合促進層を有することもできる。
【００９９】
図７は次の工程７１０を示し、ビーム状のエネルギー７１２を注入層にＧａＮドナーを通して付与すると、その熱分解が起こりガリウム及び窒素となる。結果として生じる剥離により、上層のＧａＮ層を保持する仮ハンドル基板を含む中間構造７１４が作製される。
【０１００】
第２の接合剥離シーケンスは工程７１６から開始し、酸化物をハンドル基板７１８及び中間構造の両方の露出表面上に形成する。この酸化物はＳＯＧ、ＣＶＤ酸化物、スパッタリングの形及び／又は他の形で付与してよい。
【０１０１】
工程７１８において、酸化物表面を接触後接合する。工程７２０は第２の接合剥離シーケンスの剥離相を示し、ＩｎＮ／ＡｌＮ層の熱分解によりインジウム液滴及び窒素ガスが形成され、ＧａＮ層は介在する酸化物によってハンドルに接合する。この第２の剥離はＴＬＯ又はＬＬＯ方法を利用して行ってよい。一旦剥離されると、その後図のように別の層転写プロセスで使用するため、仮ハンドル基板を再利用してよい。
【０１０２】
図７Ａは図７の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【０１０３】
上記一連の工程は、本発明のいくつかの実施形態による方法を提供する。また、工程を追加する、１つ又は複数の工程を省く、あるいは１つ又は複数の工程を異なるシーケンスで提供するという他の代替手段を、本発明における特許請求の範囲を逸脱することなく、提供することもできる。
【０１０４】
図７〜図７Ａに示す特定の実施形態は機能的であるが、接合剥離の２つのシーケンスを利用することはプロセス工程を追加する一因となり、処理量を減少させコストを増加することがある。
【０１０５】
図８はある実施形態による第７の典型的プロセスフロー８００の概要を示す。具体的には、このプロセスにおける接合剥離の単一のシーケンスはハンドル基板と、注入ＬＬＯ吸収領域８０１上のＧａＮ層を含むドナーとの両方の表面に酸化物（例えば、上述したようなスピンオン及び／又は蒸着）を形成することを含む。
【０１０６】
工程８０２の接合に続いて、工程８０４において、ＧａＮドナーを通して局所的にエネルギービームを付与し、ガリウム及び窒素へのレーザー誘起分解により剥離させる。これにより工程８０６となり、上層のＧａＮ膜は介在する酸化物層によりハンドルに接合する。このプロセスにより剥離したＧａ面の表面処理（例えば、研磨、ＲＩＥ）によって、その粗さを低減することができる。
【０１０７】
図８Ａは図８の実施形態によるプロセスフローを要約する簡略図である。
【０１０８】
本発明の実施形態による方法は、様々な用途に用いることができる。その例としては、ＬＥＤ、光電子デバイス、半導体素子パッケージ、半導体素子、光電池、ＭＥＭＳ装置などが挙げられるが、これに限定されない。
【０１０９】
いくつかの実施形態によれば、自立膜をバルク材料から分離してよい。一実施形態において、１０μｍ以上の厚みを有する単結晶ＧａＮなど、半導体材料の自立膜を高エネルギー注入の利用により、バルクインゴットから切断してよい。この方法でインゴットを切断すると、そうでない場合に従来のブレード切断プロセスにおいて、カーフから失われる半導体材料の量を実質的に低減する。切断作用の効率を高めることに加えて、イオンドーズ及び温度プロファイルなどのパラメータを管理することは、分離される材料に対する放射線損傷を限定し、制御するために重要でもある。結果として得られる切断された自立膜は、例えばＬＥＤ又はレーザー装置など、照明における使用に特に適している。
【０１１０】
以下の開示のため、「自立膜」又は「自立層」は、ハンドル又は転写基板などの支持部材と接触することなく、その構造的完全性を維持することができる（すなわち、砕けず、又は分裂しない）材料膜として定義される。通常、極薄膜（例えば、約５〜１０μｍより薄いＧａＮ膜）を割ることなく扱うことはできない。従来、このような薄膜は、薄膜を作製するために第一に必要でもある支持構造を用いて扱われる。より薄い膜（すなわち、１０〜５０μｍの厚みを有するＧａＮ膜）の取り扱いは、支持体を使用して容易に行うことができるが、このような支持体は強制ではない。従って本発明の実施形態は、１０μｍを超える厚みを有する自立膜の作製に関する。また、以下の開示のため、「基板」及び「タイル」という語は、置き換え可能に使用される。
【０１１１】
本発明による実施形態は、自立膜を形成することに限定されない。代替実施形態は、基板により支持される膜の形成を含んでよい。さらに、様々な用途に用いられる膜が本当に自立であるか、又は加工中にハンドリングもしくは転写基板で支持されるかに関わらず、加工されたデバイスは通常、照明モジュールの不可欠な部分として、最終用途のための金属基部など、メカニカルインタフェースに搭載される。
【０１１２】
また、以下の開示のため、「バルク材料」はバルク形態で存在する材料を指す。このようなバルク材料の例としては、実質的に円形のインゴット又は成長した通りの単結晶ＧａＮブール、あるいは実質的に円形の断側面以外を示すように削られた側面を有する成長した単結晶ＧａＮインゴットが挙げられる。さらに他のバルク材料の例を以下に述べる。
【０１１３】
具体的な実施形態において、本方法を連続的に適用して、ＧａＮブールなどの単一インゴットから多層、又は金属ベース基板など適当な基板に搭載されるＧａＮの厚みを転写してよい。すなわち、具体的な実施形態によれば、この方法を繰り返して、連続的に薄片を切断する（焼いたパンからパンのスライスをカットすることに類似する）。当然、他の変形、変更、及び代替を行うことができる。
【０１１４】
上記のように、様々な表面処理プロセスを１つ又は複数の段階で使用してよい。いくつかの実施形態によれば、成長又は基板から剥離した材料の露出表面は研磨されて、いずれかの切断プロセスに起因する粗さを低減する。その後、研磨された切断材料及び下層の基板の組み合わせを、さらなる加工及び光電子デバイスへの組み込みのため、付加価値材料として転写してよい。
【０１１５】
上記記述は研磨を利用する表面処理に言及しているが、これはすべての実施形態において必要とはされず、代替手段として研磨を他の表面処理と併用するか、又は研磨を含まない表面処理を使用することができる。例えば、一部の実施形態によれば、表面処理はアニーリングを含むことができる。特定の実施形態において、例えばＡｌＮ又はＳｉＯ２を含む、上層のキャップ層の存在下でアニーリングを行うことができる。アニーリングは加熱炉で実施するか（例えば、通常キャップ層が存在する）、又はＭＯＣＶＤチャンバ内で実施することができる（例えば、キャップ層が存在しない）。
【０１１６】
また、表面処理（例えば、研磨、アニーリング及び／又はキャップ層形成を含む）は、エッチングプロセスを挙げることもできる。エッチングプロセスの例としては、プラズマエッチング、及び／又は化学エッチングが挙げられるが、これに限定されない。化学アシストイオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）は、化学エッチングの種類の一例である。湿潤化学エッチングは化学エッチングの別の例である。
【０１１７】
上記一連の工程は、本発明のいくつかの実施形態による方法を提供する。また、工程を追加する、１つ又は複数の工程を省く、あるいは１つ又は複数の工程を異なるシーケンスで提供するという他の代替手段を提供することもできる。例えば、代替実施形態において、基板接合は切断後に行うことができ、切断により同様に基板に接合する自立膜が得られる。
【０１１８】
具体的な結晶方位をドナー基板材料に要求することはない。従って、ＧａＮインゴットを含むドナーは、典型的な結晶性方位の１つを示してよく、例えば（０００１）である。
【０１１９】
上記のように、層転写プロセスにおいて利用される材料は、熱的性質を含むその性質により具体的に選択される。このように、基板及び／又は層は、プロセスにおいて起こることが予測される条件に対応する熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料を含んでよい。例えば、ＧａＮ（αGaN）の線熱膨張係数は約５．５ｘ１０-6Ｋ-1である。
【０１２０】
ＧａＮとのＣＴＥ適合性を有するこのような材料の例としては、いくつかのガラスを挙げることができる。ＧａＮとのＣＴＥ適合性を有する材料の他の例としては、金属又は金属合金が挙げられるがこれに限定されない。可能性のある好適な金属としてはモリブデン又はタングステンが挙げられ、候補となる金属合金は銅モリブデン合金又はモリブデンタングステン合金などモリブデンを含んでよい。
【０１２１】
仮ハンドル及び／又は永久ハンドルとして用いることができる他の材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はムライト（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2）などの誘電材料が挙げられる。これらの材料はＧａＮに近いＣＴＥ値を有するように作製することができ、どちらも必須の熱及び化学ロバスト性を有し、これはＭＯＣＶＤ成長環境内でＧａＮ膜用機械基板として機能するために必要である。
【０１２２】
実施形態は具体的に、これまでに記載した特定の材料に限定されない。使用してよい様々な層の例としては、バリア層、熱圧着層、ミラー層と、ＧａＮバッファ及びデバイス成長層を挙げることができる。バリア層はＧａＮデバイス層形成工程などの熱加工中に、汚染、相互混合及び他の有害な作用から一体膜を保護する層である。このような層としては、他の周知のバリア層材料のうち、ＡｌＮ、ＨｆＮ、ＴｉＢ２、Ｐｔ、Ｔａを挙げることができる。封止層として機能する他のこのような層は、孔及び粗さなどの表面性質を高めるのに望ましい。例えば（研磨された、又は具体的な用途に応じない）ニッケル層は、モリブデン合金基板上で封止層として機能して、優れた接合率及び均一な表面特性を提供する。他の被覆層としては、ニッケル金合金、ルテニウム、クロム又は銀が挙げられるが、これに限定されない。
【０１２３】
ＧａＮ層からデバイスを成長させる次の工程は（例えば、図１Ｂ）、約１０００℃で２〜３時間のＧａＮの有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含んでよい。従って、適切なバッファ及び／又はバリア層の使用により、所望の特徴である熱残存可能性を確保することができる。
【０１２４】
同時に、これらの層は加工ＧａＮ成長基板を形成し、ＨＢ−ＬＥＤデバイス製造において、以下の１つ又は複数の可能性のある特徴及び潜在的利点を示すことができる。
【０１２５】
可能性のある利点の１つは格子不整合の低減である。特に、この利点はエピタキシャル成長のために、高品質ＧａＮ薄層を用いることで実現することができる。
【０１２６】
別の可能性のある利点は貫通転移密度（ＴＤＤ）／欠陥の低い発生率である。実施形態によれば、高品質ＧａＮ薄層を用いて、この欠陥を自立ＧａＮレベルに、又はそれより低く低減することができる。
【０１２７】
さらに別の可能性のある利点は、ＣＴＥ不一致の低減である。ＣＴＥ一致基板はエピタキシャル成長温度までＧａＮ層と一致するように設計され、これを使用することにより、ＣＴＥ不一致により誘起された層応力、クラック及び欠陥を排除することができる。ＣＴＥ不一致がより低く、及び／又は（例えば、サファイア上のＧａＮなど）ＧａＮがヘテロエピタキシャル成長するときに存在するバッファ層が無い場合に、より厚いＧａＮ膜をクラックなく蒸着させることができる。次に、これはより厚い接触ＧａＮ層（例えば、ドープされた）をクラックなく組み立てることができ、シート抵抗を低くし、電流の広がりを改善することができる。
【０１２８】
さらに別の可能性のある利点は、高い電気伝導性及び熱伝導性を実現することである。金属基板と、熱伝導及び電気伝導性内層との使用により、成長基板を最終の垂直ＬＥＤ構造におけるＨＢ−ＬＥＤパッケージ／照明設備のための実装基板として使用することができる。高い熱伝導及び電気伝導性は、より高い外部量子効率（ＥＱＥ）、より高いウォールプラグ効率（ＷＰＥ）を可能にし、いくつかのバックエンド製造工程を省くことができる。提案実施形態では、５〜３０Ｗ／ｃｍ2−Ｋを超えるマルチスタック基板の所望の熱伝導率を有する垂直ＬＥＤ接触構造を可能にし、マルチスタック基板の電気抵抗（電気伝導性に関する）は、１ｘ１０-4Ｏｈｍ−ｃｍ2未満でよい。
【０１２９】
実施形態の可能性のある利点は光学効率強化である。特に、ＧａＮ成長膜下に内部反射体を一体化して、最終ＨＢ−ＬＥＤパッケージ内で基板を使用してよく、ミラー層成長及びリフトオフ／接合工程などバックエンド製造工程がさらに省かれる。反射層は銀、金、アルミニウムなどの金属を含むことができる。例えば銀薄層を使用すると、４００〜５００ｎｍのスペクトル領域において、７５％を超える反射性を有することができ、これは高い外部量子効率を実現するための好ましい特徴である。（例えば、サファイア、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はムライト（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2）から作られた）誘電体永久ハンドル基板を使用するなら、伝導層及び光学反射体がハンドル基板及びＧａＮ膜間に蒸着されるか、又は組み立てられる場合、垂直デバイス構造が可能である。光散乱及び高反射性は光取り出し効率を高め、電気伝導層は垂直底部接触構造を可能にする。
【０１３０】
反射層は誘電体層スタックを含むことができる。伝導性を反射特性と釣り合わせるように、このような誘電体層スタックを電気伝導性にしてよい。所望の性質を示す誘電体層スタックを形成するように制御することができるパラメータの例としては、スタックの多数の層、スタックの層の厚み、スタックに含まれる具体的な材料、及び／又はドーパントの存在が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１３１】
さらに別の可能性のある利点は、永久ハンドル基板又は介在層内の一体化特性による、個々のＬＥＤダイからの側光抽出を高めることができることであり、ＧａＮ膜はＧａＮデバイス組み立て後、ＬＥＤ製造プロセスの一部として個片化されるダイの端部の近く、又は端部にある状態である。例えば、各ＬＥＤダイ範囲からの光を採集及び転換する特性は、ダイ−ダイ範囲近くの永久ハンドル基板内で光を採集及び転換する特性をパターン化することにより成すことができる。個々のダイ分離範囲において、エッチング及び充填蒸着を用いて反射材料を形成することは、側光の反射／抽出を実現する一例である。
【０１３２】
さらに別の可能性のある利点は、より小さいデバイスサイズを用いることができることである。実施形態は低ドループを示すため、高効率のデバイスをより高い電流密度で動作させることができる。１０倍までまたはそれ以上のデバイスを基板上に作製することができ、エピタキシャル及びパッケージングコストを実質的に低減することができる。
【０１３３】
実施形態はＧａＮベース電子デバイスに使用してもよい。このような実施形態において、層をＧａＮデバイス層下の熱伝導性電気絶縁性介在層で改変することができる。特定の実施形態において、ＬＥＤ実施形態の一体化されたミラー層を絶縁薄（例えば２０〜５０μｍ）層で置換することができ、優れたＧａＮ電子デバイス動作だけでなく、優れた熱伝達も実現できる。このような介在層は、優れた熱伝導性及び高い電気抵抗率を有する材料でよい。所望の性能及びコスト目標に応じて、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）及びサファイアなどの材料が適当である。
【０１３４】
層転写技術の１つの重要な用途は、ＨＢ−ＬＥＤ及びレーザーダイオードデバイス製造のための自立ＧａＮウェハに機能的に等しい基板を組み立てることである。自立ＧａＮを用いることによる可能性のある商業上の利点は、（ｉ）より優れたＨＢ−ＬＥＤ性能（ルーメン／ワットで１００％超まで）及び（ｉｉ）傾斜バッファを除去することにより、エピタキシャル成長チャンバ時間が３０〜５０％少ないため、エピタキシャルデバイス層の製造コストを低下すること、が挙げられるがこれに限定されない。また、より効率的なデバイスは、パッケージングを実質的に省き、並びに競争的差別化を示す。
【０１３５】
現在、デバイス製造における従来の自立ＧａＮ基板の使用は、コスト及びサイズ制限により限定されている（例えば、現在直径２’’及び４’’）。これらの制限はどちらも基本と見なされ、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）又はアモノサーマル（超臨界アンモニア／鉱化剤中にＧａ又はＧａＮ）成長方法によりＧａＮ結晶を製造する現在の方法に強く関係している。
【０１３６】
ＨＶＰＥ及びアモノサーマル成長方法は遅く、コストがかかる。より高品質のＧａＮは通常、より遅いＨＶＰＥアモノサーマル成長を用いて、時間当たり１００〜２００ミクロン未満であるが、若干優れた結晶品質を有する。
【０１３７】
ＧａＮバルク結晶が従来成長するように、転位などの欠陥は一般的にエッジ終端により結晶から排除される。これにより、結晶径は転位減少率に強く関係するため、ＨＶＰＥ及びアモノサーマル成長方法は一般的に高品質ＧａＮを作製するための小結晶径に限定される。市販のバルク又は自立ＧａＮ（ＦＳ−ＧａＮ）２’’基板において実現できる欠陥レベルは、約１０4〜１０6欠陥／ｃｍ2である。
【０１３８】
低成長率及びこれらの基板を組み立てるためにワイヤーソーを使用するため、ＦＳ−ＧａＮの価格は現在、１，０００〜２，０００ドル（２’’ウェハ）及び３，０００〜５，０００ドル（４’’ウェハ）である。これらの基板は高コストであるため、この使用は研究開発（高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）及びオプトエレクトロニクス）並びに青色／ＵＶレーザーダイオード製造に限定される。
【０１３９】
これらのより高品質の基板を用いて「ドループ効果」を除くことにより、ＨＢ−ＬＥＤデバイス性能は１００％も改善することを示しているが、高コスト及び小ウェハ径に対する限定があることで、これらの使用を妨げている。成長媒体として高品質ＧａＮを使用することで、デバイスの「ドループ」（電流が増すほど発光効率が低下する）と、より高いルーメン／Ｗ効率を達するためデバイス範囲を増加する寄生デバイス特性と、コントロールエリア電力散逸とを低減又は除去する。放射強度の漸減又はドループは、サファイア基板ベースデバイスの場合、効率を約１００〜２００ルーメン／ワットに限定するが、ＦＳ−ＧａＮ基板ＨＢ−ＬＥＤデバイスは２００超のルーメン／ワットを生じることが示されている。
【０１４０】
実施形態によれば、この低ドループは電流密度を増加することができ、次に高品質ＧａＮ材料を利用して基板上で組み立てられるＨＢ−ＬＥＤデバイスのサイズを１０倍ほど低減する。
【０１４１】
従って、上に示す通り、実施形態はコスト、パッケージング及び信頼性を含むがこれに限定されない多数の範囲において、ＨＢ−ＬＥＤ産業の利点となる。
【０１４２】
（例えば図２〜図４Ａに関連して）上記したいくつかの実施形態では、粒子注入を利用して、ワークピースにある深さの劈開領域を形成することに留意する。一部の実施形態において、追加材料及び下層のワークピース間の境界面に、又は付近に劈開領域を形成するように予測された方法（例えば、エネルギー）で、加速粒子を配向することができる。この境界面の、又は付近の領域に注入された粒子が存在することによって、境界面に最も近い劈開領域における切断を開始、及び／又は伝搬するのに必要なエネルギーの付与量を最終的に低減することができる。
【０１４３】
上の記述は単結晶ＧａＮを含むワークピース上に追加材料を形成して多層構造を形成することに焦点を置いているが、これも必要ではない。代替実施形態によれば、追加材料はワークピース上に存在することができる。このような追加材料の一例は、単結晶ＳｉＣ、（１１１）シリコン、単結晶、及びその材料がＧａＮヘテロエピタキシャル成長用シード層として機能することができる金属膜である。
【０１４４】
さらに、ワークピース及び追加層の材料選択は、追加層が受ける応力／ひずみの性質を決定する役割を担うことができることに留意する。例えば、ワークピース／追加層の選択は、両者の熱膨張係数の相対的不一致を決定付けもし、次に両極性と、温度範囲にわたって追加層に生じる応力／ひずみの大きさとの両方の一因となり得る。上記を考慮し、ワークピース及び／又は追加層材料を注意深く選択して、様々な加工工程にわたって、追加層内に所望の応力／ひずみの層を実現することができる。
【０１４５】
具体的な実施形態において、二酸化ケイ素又はＡｌＮ層をスパッタリング又はＰＥＣＶＤにより付与することができ、注入工程前に任意で圧縮することができる。膜又は膜スタックを付与するのであれば、総厚みを制限して、所望の切断深さでバルクを貫通するように選択されたエネルギーの注入を行う。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１４６】
特定の実施形態に従って、粒子加速器を用いて高エネルギー粒子６０１を発生させることができる。ここで、加速器は線型加速器、プラズマ浸漬イオン注入ツール、イオンシャワーのいずれかを用いることができる。適切な条件下、質量選択又は非質量選択注入技術を用いることができる。
【０１４７】
具体的な実施形態において、粒子は劈開領域内に複数のゲッタリング部位又は蓄積領域を形成する。劈開領域は表面領域下に生じ、（一部の実施形態においては自立層として）分離されるバルク材料の厚みを画定する。第１の複数の高エネルギー粒子は、ピーク濃度、及び半導体基板の深さ内に空間的に配置された分布を有する注入断面を提供することができる。この分布は約２μｍ以下の幅を有してよく、注入濃度断面のこの深度変化は、縦方向のゆらぎと言う。ＧａＮにおける２ＭｅＶの水素注入の場合、注入深さは約２５μｍであり、ゆらぎは約０．７μｍである。
【０１４８】
いくつかの実施形態において、劈開領域は直接又は間接的に供給できる第１の温度で維持される。すなわち、具体的な実施形態によれば、温度は対流、伝導、放熱又はこれらの技術の組み合わせにより提供することができる。さらに、高エネルギー粒子ビームは、熱エネルギーの一部を提供してもよく、及び外部の熱源と併用して、所望の注入温度にすることができる。いくつかの実施形態において、高エネルギー粒子ビーム単独で注入に望ましい熱エネルギー全体を提供してよい。すなわち、基板又はバルク材料の温度を高めるため、熱エネルギーに変換されるエネルギーを直接引き起こす高エネルギー粒子ビームを提供することができる。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１４９】
特定の実施形態によれば、一般的に用途に応じてより低質量の粒子が選択されて、材料において所望の深さまで注入するために必要なエネルギーを低下させ、好ましい実施形態によれば、材料領域への損傷の可能性を低減する。すなわち、より低質量の粒子は、粒子が通過する材料領域を実質的に損傷することなく、選択された深さまで基板材料をより容易に通過する。例えば、より低質量の粒子（又はエネルギー粒子）は、荷電（例えば、正又は負）及び又は中性の原子又は分子、あるいは電子など、いずれでもよい。具体的な実施形態において、粒子は実施形態に応じて、水素及びその同位体のイオン種、ヘリウム及びその同位体とネオンなどの希ガスイオンなどのイオンを含む中性又は荷電粒子でよい。また、粒子は例えば水素ガスであるガス、水蒸気、メタン、及び水素化合物などの化合物由来でよく、他の低原子質量粒子でよい。あるいは、粒子は上記粒子の任意の組み合わせ、及び又はイオン、及び又は分子種、及び又は原子種でもよい。粒子は一般的に、表面下の選択された深さまで表面を貫通するのに十分な運動エネルギーを有する。
【０１５０】
例えば、例としてＧａＮ表面に注入された種として水素を用い、注入プロセスを具体的な一組の条件を用いて実施する。水素の注入ドーズは約５Ｘ１０16から約５Ｘ１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の範囲であり、好ましくは注入された水素のドーズは約２Ｘ１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2未満であり、約５Ｘ１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2未満でよい。オプトエレクトロニクス用途に有用な厚膜形成の場合、注入エネルギーは約０．５ＭｅＶ以上から約２ＭｅＶの範囲である。いくつかの接合基板の実施形態において、注入エネルギーは５００ｋｅＶ未満、例えば５〜１８０ｋｅＶでよい。注入温度はセ氏約−５０から約＋５００度の範囲であり、セ氏約１００〜５００度でよく、注入されたＧａＮ材料を拡散する水素イオンの可能性を防止するため、好ましくはセ氏約７００度未満である。当然、使用するイオンの種類及びプロセス条件は用途によって決まる。
【０１５１】
より高い注入エネルギーの場合、実質的に純粋なプロトン注入（例えば、正電荷又は負電荷）を有することが特に有用であり、再利用可能な基板内で最大範囲の劈開面が可能となる。例としてＧａＮを用い、注入のエネルギー範囲は極めて大きくなり得、続くエピタキシャル成長がＧａＮデバイス構造を作製するのに必要であるＨＢ−ＬＥＤ又はＧａＮパワーエレクトロニクス用途用テンプレート形成のため、数ｋｅＶから、カーフレス自立ウェハ出発材料としての使用のため、数十ミクロンの厚みである基板を生じる高ＭｅＶに及ぶ。注入エネルギーの機能として注入深さの一般的な範囲は、例えばＳＲＩＭ２０１３（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ  Ｒａｎｇｅ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）又はモンテカルロシミュレーションプログラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｒｉｍ．ｏｒｇ／）を使用して計算することができる。具体的な実施形態において、ＧａＮ膜厚は、約５ｋｅＶから約１８０ｋｅＶのプロトン注入エネルギーを用いて、約０．０５マイクロメートルから約１マイクロメートルの範囲である。他の実施形態において、ＧａＮ膜は約１０マイクロメートルから約７０マイクロメートルの厚みを有する自立ＧａＮ層であってよい。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１５２】
本文脈における「分離された」又は「転写されたＧａＮの厚み」という語は、注入されたイオン範囲により形成されたＧａＮ膜の厚みを、自立状態に剥離することができるか、あるいは自立基板としての最終的な使用のために永久基板又は仮基板に剥離することができるか、あるいは最終的に永久基板に実装することができることを意味する。一部の実施形態では、ＧａＮ材料は十分に厚く、支持部材として作用するハンドル又は転写基板は有さない。当然、膜の取り扱い及び加工のための特定のプロセスは、具体的なプロセス及び用途によって決まる。
【０１５３】
実施形態では、半導体基板又はバルク材料に熱処理プロセスを任意に実施してもよく、劈開領域内に複数のゲッタリング部位をさらに形成する。すなわち、熱処理プロセスは劈開領域をアニーリングし、及び／又は冷却して、複数の第１粒子を適所に固定する。熱処理は固定された欠陥網を与え、次の注入又は粒子蓄積／拡散プロセスにおいて、粒子をゲッタリング及び蓄積するための効果的な部位として作用することができる。
【０１５４】
特定の理論又は機構に関係することなく、具体的な実施形態において、温度上昇は永久的な欠陥網を引き起こすと考えられ、第１の複数粒子から水素の実質的な部分を捕捉することができる。実質的に永久である欠陥層は、次の注入及び／又は拡散プロセスから粒子を効率的に回収及び捕捉する部位を提供する。本明細書を通して、より具体的には以下に、さらに詳細に記載する。
【０１５５】
一実施形態に従って、伝導、対流、放熱、又はこれらの技術の任意の組み合わせを用いることにより、任意の熱処理を行うことができる。粒子ビームは熱エネルギーの一部を提供してもよく、及び外部の熱源と併用して、所望の注入温度にすることができる。いくつかの実施形態において、粒子ビーム単独で注入に望ましい熱エネルギー全体を提供してよい。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１５６】
具体的な実施形態は、半導体基板又はバルク材料の表面領域に第２の複数の高エネルギー粒子を付与することを含んでよく、高エネルギー粒子は線型加速器又はＰＩＩＩシステムなど他の加速イオン注入装置を用いて発生させてよい。この方法は、半導体基板又はバルク材料において与えられる第２の複数の高エネルギー粒子を含んでよい。第２粒子は劈開領域に導入され、第２の複数の高速粒子から、劈開領域の応力レベルを第１応力レベルから第２応力レベルに増加させる。具体的な実施形態において、第２応力レベルは次の切断プロセスに適当である。特定の実施形態において、半導体基板又はバルク材料を第１温度よりも高い第２温度で維持する。
【０１５７】
一例として第２の注入工程においてバルク単結晶ＧａＮ材料に注入される種として水素を用い、注入プロセスを具体的な一組の条件を用いて実施する。注入ドーズは約５Ｘ１０16から５Ｘ１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の範囲であり、ドーズは好ましくは約１Ｘ１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2未満である。より厚い膜形成の場合、注入エネルギーは約５ｋｅＶ以上から約０．５ＭｅＶ以上の範囲である。注入ドーズ率は約５００マイクロアンペアから約１００ミリアンペアで与えることができ、総ドーズ率は拡大ビーム範囲で注入率を積分することにより計算することができる。注入温度はセ氏約−５０度からセ氏約７００度の範囲であり、好ましくはセ氏約５００度未満である。具体的な実施形態において、温度及びドーズは分子水素の効率的な捕捉を可能にするように選択されるが、単原子水素の拡散がある場合がある。当然、使用するイオンの種類及びプロセス条件は用途によって決まる。
【０１５８】
より高い注入エネルギーの場合、実質的に純粋なプロトン注入（例えば、正電荷又は負電荷）を有することが特に有用であり、再利用可能な基板内で最大範囲の劈開面が可能となる。例としてＧａＮを用い、注入のエネルギー範囲は極めて大きくなり得、続くエピタキシャル成長がＧａＮデバイス構造を作製するのに必要であるＨＢ−ＬＥＤ又はＧａＮパワーエレクトロニクス用途用テンプレート形成のため、数ｋｅＶから、カーフレス自立ウェハ出発材料としての使用のため、数十ミクロンの厚みである基板を生じる高ＭｅＶに及ぶ。注入エネルギーの機能として注入深さの一般的な範囲は、例えばＳＲＩＭ２０１３（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ  Ｒａｎｇｅ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）又はモンテカルロシミュレーションプログラム（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｒｉｍ．ｏｒｇ／）を使用して計算することができる。具体的な実施形態において、ＧａＮ膜厚は、約５ｋｅＶから約１８０ｋｅＶのプロトン注入エネルギーを用いて、約０．０５マイクロメートルから約１マイクロメートルの範囲である。一部の実施形態において、ＧａＮ膜は約１０マイクロメートルから約７０マイクロメートルの厚みを有する自立ＧａＮ層であってよい。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１５９】
実質的に、注入された粒子は、選択された深さで基板又はバルク材料の上面に平行な面に沿って、応力を加えるか、又は破壊エネルギーを低減する。エネルギーはある程度、注入種及び条件によって決まる。これらの粒子は選択された深さで基板又はバルク材料の破壊エネルギー準位を低減する。これは選択された深さで注入された面に沿った制御された切断を可能にする。すべての内部位置で基板又はバルク材料のエネルギー状態が不十分である条件下で注入を行うことができ、基板又はバルク材料において、不可逆的な破砕（すなわち、分離又は切断）が開始する。しかしながら、注入は一般的に基板又はバルク材料に、例えば熱アニーリング又は急速熱アニーリングなど、次の熱処理により通常少なくとも部分的に修繕され得る一定量の欠陥（例えば、微小欠陥）を引き起こすことに留意すべきである。
【０１６０】
適切なビーム強度を有する質量選択高エネルギー注入方法は、より厚く切断したバルク材料を製造するのに使用することができる。費用対効果のため、注入ビーム電流は約数十ミリアンペアのＨ+又はＨ-イオンビーム電流であるべきである。このシステムがこのように十分に高いエネルギーを注入することができるなら、Ｈ2+イオンもより高いドーズ率を実現するために有利に利用することができる。本発明の実施形態に有用なイオン注入装置は、ベルギーのＩｏｎ  Ｂｅａｍ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ＳＡから入手できるＤＹＮＡＭＩＴＲＯＮプロトン加速器、又はウィスコンシン州マディソンのＰｈｏｅｎｉｘ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、もしくはフランス、バイユーのＰａｎｔｅｃｈｎｉｋから入手できるプロトン加速器などのＤＣ静電粒子加速器を使用することにより最近利用できるようになった。使用してよいＤＣ静電加速器の他の形態としては、ヴァンデグラフ又はタンデムヴァンデグラフ加速器型が挙げられる。
【０１６１】
本発明の実施形態に従った使用に適当な粒子加速器のさらに別の形態としては、サイクロトロン又はＲＦ線型加速器（ＲＦリニアック）などの高周波（ＲＦ）粒子加速器が挙げられる。可能性のある粒子加速器型の例としては、高周波四重極加速器（ＲＦＱリニアック）又はドリフトチューブリニアック（ＤＴＬ）、あるいはＲＦ（無線）収束インターデジタル（ＲＦＩ）技術が挙げられる。これらはカリフォルニア州プレザントンのＡｃｃｓｙｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．、８７１０９ニューメキシコ州アルバカーキのＬｉｎａｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＬＬＣなどの会社から入手できる。
【０１６２】
具体的な実施形態において、これらの方法は抽出されたプロトンビームのＲＦ加速を用いて、約２０〜１００ｋｅＶの範囲から０．５〜７ＭｅＶ以上にプロトンビームの総エネルギーを増加させる。出力ビームは通常、直径約数ミリメートルであり、この用途での使用の場合、標的表面に作用する電力束が大きくなりすぎることや、場合により標的表面を過熱又は損傷しないように、一側に約数百ミリメートルから１メートル以上のビーム拡大を使用する必要がある。こうした技術のプロトン流は、１００ｍＡ以上まで使用することができる。具体的な例として、１００ｋＷのビーム出力と仮定して、３．２５ＭｅＶのＲＦＱ／ＲＦＩリニアックは約３１ｍＡのプロトンビーム電流を生じる。約１ｘ１０17Ｈ／ｃｍ2のドーズ、及び約５００ｍｍｘ５００ｍｍの拡大ビームを用いて、目標注入ドーズで１時間当たり加工したＧａＮ範囲は、約０．７平方メートルであるが、電力束は約１３ワット／ｃｍ2に抑えられる。このパラメータの組み合わせにより、この方法は費用対効果の良いＨＢ−ＬＥＤ基板材料製造のため、特に実用的である。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１６３】
任意に、具体的な実施形態は、注入プロセス後に熱処理プロセスを含んでよい。具体的な実施形態によれば、本方法ではＧａＮ材料にセ氏約１５０度から約８００度の熱プロセスを用いる。ある実施形態において、伝導、対流、放熱又はこれらの技術の任意の組み合わせを用いて熱処理を行うことができる。高エネルギー粒子ビームは熱エネルギーの一部を提供してもよく、及び外部の熱源と併用して、所望の注入温度にすることができる。いくつかの実施形態において、高エネルギー粒子ビーム単独で注入に望ましい熱エネルギー全体を提供してよい。好ましい実施形態において、次の切断プロセスのため、処置プロセスを行って劈開領域を乾燥させる。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１６４】
具体的な実施形態は切断開始工程を含んでよく、いくらかのエネルギーを劈開部分に付与して切断を開始する。以下に詳細に述べるように、この切断開始は異なる特性を有する異なる種類のエネルギーを付与することを含むことができる。
【０１６５】
具体的な実施形態は、切断プロセスを用いることにより、分離できる材料（自立であってもなくてもよい）の厚みを除去する工程を含む。具体的な実施形態において、除去工程は制御された切断プロセスを用いて実施することができる。制御された切断プロセスは、ドナー基板の劈開領域の一部分内に選択されたエネルギーを与える。単なる一例として、制御された切断プロセスは、通常カリフォルニア州サンノゼのＳｉｌｉｃｏｎＧｅｎｅｓｉｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、発明の名称が制御された切断プロセス（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｅａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）である米国特許第６，０１３，５６３号に記載されており、あらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる。示すように、本発明の実施形態に従った方法は、基板又はバルク材料から材料の厚みを除去して（自立でよい）、材料の厚みを完全に取り除く。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１６６】
方法は１つ又は複数のパターン化領域を使用してもよく、切断作用の開始を促進する。具体的な実施形態において、本方法は表面領域及び厚みを有する半導体基板を提供する。本方法は粒子加速器を用いて生じた第１の複数高エネルギー粒子を半導体基板の表面領域に付与することを含み、劈開領域内に複数のゲッタリング部位のパターン化領域を形成する。好ましい実施形態において、劈開領域を表面領域下に与えて、分離される材料の厚みを画定する。半導体基板を第１温度に維持する。また、本方法は半導体基板を例えば熱処理など、処理プロセスに付すことを含む。本方法は第２の複数高エネルギー粒子を半導体基板の表面領域に付与することを含み、劈開領域の応力レベルを第１応力レベルから第２応力レベルに増加させる。本方法はパターン化領域の選択された領域で切断作用を開始することを含み、切断プロセスを用いることにより、及び切断プロセスを用いて分離できる材料の厚みを除去することにより、分離できる材料の厚みの一部を分離する。
【０１６７】
一実施形態において、パターン化された注入シーケンスは表面のドーズを変化させ、ここで通常より高いドーズ及び／又は熱量のシーケンスを用いることにより、開始範囲が生じる。切断作用を完了するための切断作用の伝搬は、追加でドーズが与えられた領域を用いて起こり得、切断面を伝搬する。あるいは、応力制御を用いて導かれる深さに沿って進むことにより切断伝搬を行うことができる。天然の結晶学的劈開面に沿って進むことにより切断伝搬を行うことができる。１つ又は複数のこれらの技術を互いに併用してよい。一部又は大部分の範囲をより少ないドーズで注入してよく、又は使用する特定の切断技術に応じて全く注入しなくてよい。このようなより低いドーズ領域は、基板から各膜を分離するのに必要な総ドーズを低減することにより、注入系の全体的な生産性を改善するのに役立つ。
【０１６８】
具体的な実施形態において、方法は他のプロセスを実施することができる。例えば、本方法は後で加工される支持部材に分離された材料の厚みを重ねることができる。さらに又は任意に、本発明の実施形態に従った本方法は、表面領域に第１の複数高エネルギー粒子を付与する前、又は注入工程及び切断工程の間に、半導体基板又はバルク材料に１つ又は複数のプロセスを実施する。特定の実施形態に応じて、これらのプロセスは照明装置、又はセル工程内で用いられる層、集積回路、光学素子、これらの任意の組み合わせなどを形成するのに用いることができる。当然、他の変形、変更、代替を行うことができる。
【０１６９】
上述の通り、制御された切断作用を用いて基板から材料の薄膜を除去するための改善された技術を提供する。この技術は制御されたエネルギー（例えば空間分布）の使用及び選択された条件によって、単一又は複数の劈開領域を用いることにより、基板上で切断プロセスを開始させて、切断面を生じさせ、基板を通ってそれを伝搬させて、基板から材料の薄膜を除去する。
【０１７０】
具体的な実施形態において、制御された切断プロセスを用い、ドナー基板から材料膜を形成するためにプロセスを提供する。このプロセスはドナー基板の表面を通って、表面下選択された深さまでエネルギー粒子（例えば、十分な運動エネルギーを有する荷電又は中性の分子、原子、又は電子）を導入する工程を含み、この粒子は比較的高濃度であり、選択された深さより上のドナー基板材料（例えば、分離できる薄膜材料）の厚みを画定する。ドナー基板材料を切断するため、本方法はドナー基板の選択された領域にエネルギーを与えて、ドナー基板において制御された切断作用を開始し、ここで伝搬する切断面を用いて切断作用を行い、ドナー基板の残りの部分からドナー材料を取り除く。
【０１７１】
材料に十分なエネルギーを与えることにより切断を開始してもよく、一領域における材料を砕き、未制御の粉砕又はクラックのない切断面を生じる。材料の粉砕又はクラックを避けるため、切断面形成エネルギーは各領域でバルク材料破壊エネルギーより低くしなければならないことが多い。例えば、ダイヤモンド切削における方向エネルギーインパルスベクトル、又はガラス切削におけるスクライブラインは、切断エネルギーを低減させて、切断面を制御して作製、伝搬することができる手段である。切断面はそれ自体がより高い応力領域であり、一度生じると、その伝搬はより低いエネルギーを必要とし、この最初の破壊領域から材料をさらに切断する。切断面を伝搬するのに必要とされるエネルギーは、切断面伝搬エネルギーと呼ばれる。この関係は：
Ｅｃ＝Ｅｐ＋［切断面応力エネルギー］
として表すことができる。
【０１７２】
特に有利な方向に沿ったＥｐを低減し、利用できるエネルギーを他の不要な方向のＥｐ未満に限定することにより、制御された切断プロセスを実現する。任意の切断プロセスにおいて、多数の切断面が作用するが、たった１つの拡張する切断面を通して切断プロセスを行うときに、より優れた切断表面が完成する。
【０１７３】
本発明を用い、既存の技術に対する非常に多くの利点が得られる。特に、本発明では制御されたエネルギー、及び選択された条件を用いて、複数材料が挟まれた膜を含むドナー基板から薄膜材料を優先的に切断する。この切断プロセスは、膜又は基板の残りの部分への損傷の可能性を防止しながら、基板から薄膜材料を選択的に除去する。従って、残りの基板部分を他の用途のために繰り返し再利用することができる。
【０１７４】
さらに、本発明では他の実施形態によれば、制御された薄膜の切断プロセスにおいて、比較的低温を使用して、分離された膜、ドナー基板、又は複数材料膜の温度逸脱を低減する。より低温のこの方法は、例えば、実質的に異なる熱膨張係数を有する材料の切断及び接合など、より多くの材料及びプロセス範囲を可能にする。他の実施形態において、本発明では基板におけるエネルギー又は応力を切断開始エネルギー未満の値に限定し、一般的に切断開始部位又は面がばらばらに生じる可能性を排除する。これは既存技術で生じることが多い切断損傷（例えば、ピット、結晶性欠陥、破損、クラック、段、ボイド、過剰な粗さ）を低減する。さらに、実施形態は既存技術と比較して、必要である応力又は圧力効果が高いことで生じる損傷、及びエネルギー粒子により生じる核形成部位を低減することができる。
材料の膜」
【０１７５】
様々な技術を用いて、エネルギー粒子をＧａＮ材料に注入することができる。これらの技術はアプライドマテリアルズ、イートンコーポレーション、バリアンなどの企業で製造される、例えばビームラインイオン注入装置を用いたイオン注入を含む。あるいは、プラズマ浸漬イオン注入（「ＰＩＩＩ」）技術を用いて注入を行う。プラズマ浸漬イオン注入技術の例は、“Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，”Ｐａｕｌ  Ｋ．Ｃｈｕ，Ｃｈｕｎｇ  Ｃｈａｎ，ａｎｄ  Ｎａｔｈａｎ  Ｗ．Ｃｈｅｕｎｇ，ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ，ｐｐ．１６５−１７２，Ｊｕｎｅ  １９９６、及び“Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ−−Ａ  Ｆｌｅｄｇｌｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，”Ｐ．Ｋ．Ｃｈｕ，Ｓ．Ｑｉｎ，Ｃ．Ｃｈａｎ，Ｎ．Ｗ．Ｃｈｅｎｇ，ａｎｄ  Ｌ．Ａ．Ｌａｒｓｏｎ，ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  ＲＥＰＯＲＴＳ：Ａ  ＲＥＶＩＥＷ  ＪＯＵＲＮＡＬ，ｐｐ．２０７−２８０，Ｖｏｌ．Ｒ１７，Ｎｏｓ．６−７（Ｎｏｖ．３０，１９９６）に記載されており、どちらもあらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる。当然、使用する技術は用途によって決まる。
【０１７６】
１つのＰＩＩＩシステムの基本構成は、注入されるターゲットを支持するターゲットホルダを利用してよい。ターゲットホルダは、ターゲット材をターゲットホルダに熱的に接触させるため、静電又は機械クランピングを有する高電圧で単離、冷却されたチャックを含んでもよい。これは伝導冷却（例えば、エラストマー又は他の対応層を通ってターゲットの裏側に効率よく接触させる）又は対流冷却（例えば、ターゲットの裏側及びターゲットホルダ間にガス圧力を生じさせることにより）により行うことができる。時には、伝導及び対流冷却を組み合わせてよい。このプラズマ浸漬時間において、ターゲットを直接プラズマに浸漬する。
【０１７７】
ターゲットホルダ及びターゲットに一時的に大きい負電圧（−Ｖ）までパルスを発生させてもよい。この時、荷電粒子のないシースは、ターゲットホルダ部品周囲に発生する。電圧はシースの厚みを超えて低下する。
【０１７８】
プラズマ／シース境界面を超えて拡散する正電荷により注入は起こり、ターゲットホルダ部品の表面にＶと等しいエネルギーで加速及び衝突する。例えば、−４０ｋＶのパルスは水素プラズマ内のＨ＋プロトンを４０ｋｅＶのエネルギーまで加速することができる。この注入プロセスはプラズマ密度及びイオン種などのパラメータにより決定される速度で継続する。アーク放電を避けるため、高電圧を短期間付与してもよく、選択された繰り返し率で繰り返してよい。典型的なＰＩＩＩ動作パラメータは、繰り返し周波数（Ｆｒ）２０〜１０００Ｈｚ、及び数マイクロ秒から１００マイクロ秒超のパルス幅（Ｔｐ）であってよい。ピークイオン電流（Ｉｉｏｎ）及び事実上のターゲットホルダ範囲（Ａ）が公知であれば、ドーズ率は、
ドーズ率（ｉｏｎｓ／ｃｍ2）＝ＩｉｏｎｘＦｒｘＴｐ／ｑＡ（ｑは電子電荷）
として算出することができる。
【０１７９】
荷電粒子がターゲットホルダ部品に衝突すると、表面から２次電子が放出されて、逆方向に加速する。電子収量（注入される正電荷粒子あたりの放射される電子数）はガンマ（γ）と呼ばれる。
【０１８０】
典型的なガンマ係数は２〜５である。従って、正味のパルス電流は２次電子流で占められる。これらの電子はプラズマ室壁に衝突し、減速するため、ｘ線は３０〜４０ｋＶを超える注入エネルギー（Ｖ）で生成する。一例において、総電流及び注入電力は、
注入電流＝Ｉｉｏｎｘ（１＋γ）ｘＦｒｘＴｐ
注入電力＝Ｉｉｏｎｘ（１＋γ）ｘＦｒｘＴｐｘＶ
でよい。
【０１８１】
用途に応じて、より低質量の粒子は材料領域への損傷の可能性を低減することができる。すなわち、より低質量の粒子は、粒子が通過する材料領域を実質的に損傷することなく、選択された深さまで基板材料を容易に通過する。例えば、より低質量の粒子（又はエネルギー粒子）は、荷電（例えば、正又は負）及び／又は中性の原子又は分子、あるいは電子など、いずれでもよい。具体的な実施形態において、粒子は水素及びその同位体のイオン、ヘリウム及びその同位体とネオンなどの希ガスイオンなどのイオンを含む中性及び／又は荷電粒子でよい。また、粒子は例えば水素ガスであるガス、水蒸気、メタン、及び水素化合物などの化合物由来でよく、他の低原子質量粒子でよい。あるいは、粒子は上記粒子の任意の組み合わせ、及び／又はイオン、及び／又は分子種、及び／又は原子種でよい。粒子は一般的に、表面下の選択された深さまで表面を貫通するのに十分な運動エネルギーを有する。
【０１８２】
例えば、例としてＧａＮ表面に注入された種として水素を用い、注入プロセスを具体的な一組の条件を用いて実施する。水素の注入ドーズは約５Ｘ１０16から約５Ｘ１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の範囲であり、注入された水素のドーズは約２Ｘ１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ2未満であり、約５Ｘ１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2未満でよい。オプトエレクトロニクス用途に有用な厚膜形成の場合、注入エネルギーは約０．５ＭｅＶ以上から約２ＭｅＶの範囲でよい。いくつかの接合基板の実施形態において、注入エネルギーは５００ｋｅＶ未満、例えば５〜１８０ｋｅＶでよい。注入温度はセ氏約−５０から約＋５００度の範囲であり、セ氏約１００〜５００度でよく、注入されたＧａＮ材料を拡散する水素イオンの可能性を防止するため、セ氏約７００度未満でよい。当然、使用するイオンの種類及びプロセス条件は用途によって決まる。
【０１８３】
実質的に、注入された粒子は、選択された深さで基板の上面に平行な面に沿って、応力を加えるか、又は破壊エネルギーを低減する。エネルギーはある程度、注入種及び条件によって決まる。これらの粒子は選択された深さで基板の破壊エネルギー準位を低減する。これは選択された深さで注入された面に沿った制御された切断を可能にする。すべての内部位置で基板のエネルギー状態が不十分である条件下で注入を行うことができ、基板材料において、不可逆的な破砕（すなわち、分離又は切断）が開始する。しかしながら、注入は一般的に基板に、例えば熱アニーリング又は急速熱アニーリングなど、次の熱処理により通常少なくとも部分的に修繕され得る一定量の欠陥（例えば、微小欠陥）を引き起こすことに留意すべきである。
【０１８４】
制御された切断プロセスはパルスエネルギーを利用してよい。パルス１は切断作用を開始するために必要なエネルギーである平均切断エネルギー（Ｅ）を超えるエネルギー準位を有する。パルス２及び３は切断面に沿ってより低いエネルギー準位を用いて作製され、切断作用を維持又は持続する。具体的な実施形態において、パルスはレーザーパルスであり、衝突するビームはパルスにより基板の選択領域を加熱し、熱パルス勾配は単一の切断面を作製する切断形成又は伝搬エネルギーを共に上回る補足応力を生じる。好ましい実施形態において、衝突するビームは加熱し、同時に切断エネルギー形成又は伝搬エネルギーを上回る熱パルス勾配を生じる。より好ましくは、衝突するビームは冷却し、同時に切断エネルギー形成又は伝搬エネルギーを上回る熱パルス勾配を生じる。
【０１８５】
任意に、本発明によれば、基板の本来備わるエネルギー状態又は応力を、多数の連続するインパルスを基板に配向する前に、切断作用を開始するのに必要であるが、切断作用を開始するには十分でないエネルギー準位まで、全体的に高めることができる。様々な化学的、機械的、熱的（シンクもしくは熱源）、又は電気的などのソースを単独又は組み合わせて用いることにより、基板の全体的なエネルギー状態を高め、又は低下させることができる。化学的ソースは粒子、流体、ガス又は液体などの種類を挙げることができる。これらのソースは材料領域で応力を増加させる化学反応を含むこともできる。化学的ソースはフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして導入する。他の実施形態において、機械的ソースは回転、並進、圧縮、膨張、又は超音波エネルギー由来である。機械的ソースはフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして導入することができる。さらなる実施形態において、電気的ソースはフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして導入される印加電圧又は印加電磁場から選択される。さらなる実施形態において、熱源又はシンクは放熱、対流又は伝導から選択される。この熱源は特に、光子線、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、電／磁場、電子ビーム、熱電加熱、及び加熱炉から選択することができる。熱シンクは、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、低温流体、過冷却液体、熱電冷却手段、電／磁場などから選択することができる。前の実施形態と類似して、熱源はフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして付与される。またさらに、上記実施形態のいずれも、その用途に応じて、組み合わせるか又は分離させることができる。当然、使用するソースの種類も用途によって決まる。上記した通り、全体的なソースは、制御された切断作用を開始するエネルギーを与える前に材料領域で切断作用を開始することなく、材料領域でエネルギー又は応力のレベルを増加させる。
【０１８６】
具体的な実施形態において、エネルギー源は基板劈開面のエネルギー準位を、その切断面伝搬エネルギーより高いが、切断面の自己開始を引き起こすには不十分であるレベルまで高める。特に、熱形態又は熱が不足した形態（例えば、冷却源）の熱エネルギー源又はシンクを基板に全体的に付与することができ、切断面を開始することなく、基板のエネルギー状態又は応力レベルを高める。あるいは、エネルギー源は電気的、化学的又は機械的でよい。指向エネルギー源は基板材料の選択領域にエネルギーを付与して、切断面を開始し、薄膜材料が除去されるまで基板の注入された領域を通って自己伝搬する。切断作用を開始するため、様々な技術を使用することができる。
【０１８７】
ある実施形態において、基板のエネルギー準位又は状態は切断面伝搬エネルギーの状態を超える全体的なエネルギー源を用いて高められるが、切断面を開始するのに必要なエネルギー状態より低い。切断面を開始するため、レーザーなどのエネルギー源は基板の端部にパルス状のビームを向けて、切断作用を開始する。あるいは、エネルギー源は冷却流体（例えば、液体、ガス）でよく、基板の端部にパルス状の冷媒を向け、切断作用を開始する。全体的なエネルギー源は、一般的に開始エネルギーより低いエネルギー準位を必要とする切断作用を維持する。
【０１８８】
代替態様ではエネルギー源を利用して、基板の全体的なエネルギー準位を、光線又は熱源を用い、切断面伝搬エネルギー状態を超えるが、切断面を開始するのに必要なエネルギー状態よりも低いレベルに高める。基板は上面に時計周りに回転する回転力、底面に反時計回りに回転力を受け、注入された領域に応力を生じて切断面を開始する。あるいは、上面が反時計回りの回転力を受け、底面が時計回りの回転力を受ける。当然、この実施形態では、一般的に力の方向は重要ではない。
【０１８９】
除去された材料領域は加工用のＧａＮ薄膜材料を提供する。ＧａＮ材料は限られた表面粗さ、及びエピタキシャル成長基板における使用に望ましい平面特性を有する。いくつかの実施形態において、分離膜の表面粗さは約６０ｎｍ未満、又は約４０ｎｍ未満、又は約２０ｎｍ未満である特徴を有する。従って、本発明の実施形態は既存技術よりも滑らかで均一となり得るＧａＮ薄膜を提供することができる。
【０１９０】
具体的な実施形態において、本発明の実施形態によれば、エネルギー源は加圧した（例えば圧縮）流体ジェットでよい。ある実施形態によれば、エネルギー源は例えば静止した圧縮流体などの圧縮源でよい。任意で、ピン又はブレードからなどの機械力を、注入された領域の端部に付与して、切断プロセスを開始してよく、通常加圧室及び環境の間に必要な最大圧力差を低減する。
【０１９１】
実施形態は、既存技術で使用するよりも低温で実行してよい。特に、実施形態は、既存技術のように、切断作用を開始、持続するために、基板全体の温度を高めることを必要としない。ＧａＮウェハ及び水素注入に関する一部の実施形態において、基板温度は切断プロセスにおいて、約５００℃を超えない。あるいは、基板温度は切断プロセスにおいて、約４００℃を超えない。あるいは、基板温度は冷却流体、低温流体などの熱シンクを通して、実質的に注入温度未満に抑えられる。従って、本発明の実施形態は、不揃いの切断面から、エネルギーの過剰放出による不必要な損傷の可能性を低減することができ、これは一般的に分離膜及び／又は基板の表面品質を改善する。従って、本発明の実施形態は、より高い総括収率及び品質で基板に結果として得られる膜を提供することができる。
【０１９２】
制御された切断プロセス前に、基板を補強材などのワークピースに配置することができる。基板の上面又は注入された表面にワークピースを結合して、制御された切断プロセスにおいて、構造支持体を薄膜材料に提供する。静電気、接着剤、原子間、熱圧縮などの様々な接合又は結合技術を用いて、ワークピースを基板に結合することができる。これらの接合技術の一部は本明細書に記載される。ワークピースは誘電材料（例えば、石英、ガラス、サファイア、窒化ケイ素、二酸化ケイ素）、導体材料（シリコン、炭化ケイ素、ポリシリコン、ＩＩＩ／Ｖ型材料、金属）、及びプラスチック（例えば、ポリアミド系材料）から作ることができる。当然、使用するワークピースの種類は用途によって決まる。
【０１９３】
あるいは、制御された切断プロセス前に、分離される膜を有する基板を補強材などの転写基板に、一時的に配置することができる。この膜を有する基板の上面又は注入された表面に転写基板を結合して、制御された切断プロセスにおいて、構造支持体を薄膜材料に提供する。例えば静電気、接着剤、原子間など、様々な接合又は結合技術を用いて、この膜を有する基板に転写基板を一時的に結合することができる。これらの接合技術の一部を本明細書で説明する。
【０１９４】
転写基板は誘電材料（例えば、石英、ガラス、サファイア、窒化ケイ素、二酸化ケイ素）、導体材料（シリコン、炭化ケイ素、ポリシリコン、ＩＩＩ／Ｖ型材料、金属）、プラスチック（例えば、ポリアミド系材料）で作ることができる。当然、使用する転写基板の種類は、用途によって決まる。さらに、制御された切断プロセス後、切断された基板から薄層材料を除去するために転写基板を用いることができる。
【０１９５】
特定の実施形態によれば、ＧａＮのＨＢ−ＬＥＤ成長基板を組み立てるためのＧａＮのＨＢ−ＬＥＤ成長基板プロセスを以下の通りに簡潔に述べることができる。
（１）ドナーＧａＮウェハ（金属又は金属合金基板に接合し、追加の材料層で任意に被覆されたＧａＮ層を含むマルチスタックウェハでよい）を提供する。
（２）粒子をドナーＧａＮウェハに選択された深さまで導入して、ＧａＮ膜の厚みを画定する。
（３）対象基板材料（薄膜材料で被覆されていてよい）を提供する。
（４）注入された面を対象基板材料に結合することにより、ドナーＧａＮウェハを対象基板材料に接合する。
（５）切断作用を開始することなく、選択された深さで注入された領域の全体的な応力（又はエネルギー）を高める（任意）。
（６）接合された基板の選択領域に応力（又はエネルギー）を与え、選択された深さで制御された切断作用を開始する。
（７）制御された切断作用を持続するため、付加的なエネルギーを接合された基板に与えて、ドナーＧａＮウェハからＧａＮ膜の厚みを取り除く（任意）。
（８）ドナーＧａＮウェハを対象基板に完全に接合する。
（９）ＧａＮ膜の厚みの表面を研磨する。
【０１９６】
本発明によれば、上記一連の工程は、切断面を形成するため、多層基板構造の選択領域に付与するエネルギーを用いることにより、制御された切断作用を開始する工程を提供する。この開始工程は基板に付与するエネルギー量を限定することにより、切断プロセスを制御して開始する。基板の選択領域に追加のエネルギーを与えて切断作用を持続すること、又は開始工程からエネルギーを使用して切断作用をさらに伝搬することにより、切断作用をさらに伝搬することができる。この一連の工程は単なる例であり、本発明に定義される特許請求の範囲を限定すべきでない。上記一連の工程に関するさらなる詳細を以下に述べる。
【０１９７】
上記工程は制御された切断作用の具体的な例を述べているが、実施形態はこれら特定の条件に限定されない。例えば、分離開始前、開始、及び相保持で生じる特別な条件無しに、材料の分離を起こす全体的な応力（エネルギー）を付与することにより、制御された切断を簡単に行うことができる。
【０１９８】
高品質ＧａＮ成長表面を有するサファイアワークピース又は対象基板を含む代用のＧａＮのＨＢ−ＬＥＤ成長基板が望ましいのであれば、絶縁層を使用する改変接合プロセスを選択してよい。特定の実施形態において、ＧａＮ表面及びサファイア対象基板の両方を二酸化ケイ素膜及び／又は窒化アルミニウム膜などの接合促進層で被覆することができる。ＧａＮドナーの場合、この酸化物膜の厚みを限定して、所望の注入深さとしてもよい。例えば、５０ｎｍ膜はＧａＮ切断層を２５０ｎｍから２００ｎｍに低下させる。サファイア基板上の酸化物膜厚は、優れた接合収率及びデバイス性能とする広範囲の値から選択することができる。サファイアワークピースの典型的な酸化物膜厚は７５〜２００ｎｍである。ＲＦ又は反応性スパッタリングプロセスを用いて、あるいはプラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスにより１枚又は複数の膜を付与することができる。一部の実施形態において、絶縁膜をスピンオンすることができる。
【０１９９】
蒸着後、優れた接合性を促進するため低温膜を処理してよい。典型的な処理条件としては、緻密化アニールと、粗さ及び表面汚染物を除去するクリーン／エッチ化学浴が挙げられる。
【０２００】
緻密化アニールは７００〜１００℃で、高速熱処理を用いて通常１〜１０分、又は加熱炉で３０〜６０分間不活性環境で行う。以下の論文、Ｃｈｏｉ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ”，Ｊｏｕｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．８３，Ｎｏ．４（Ｆｅｂｒｕａｒｙ  １９９８）は、あらゆる目的において参照により本明細書に組み込まれる。また、ＧａＮ上の酸化物膜はＧａＮ分解を制限するキャップ層として作用することができる。
【０２０１】
緻密化アニールは通常高温で行われるため、アニール後に注入工程を行って、水素劈開面が拡散する、及び効果がなくなることを防止してよい。
【０２０２】
サファイア基板は異なる種類でもよく、所望の仕様を満たすサファイアベース成長テンプレートを代替してもよい。以下はこの基板内で一体化させることができる構造及び選択肢の一部である。
１．低コスト用片面研磨サファイア。
２．ＬＥＤ層がサファイア成長基板から除去されるレーザーリフトオフバックエンドＬＥＤ製造を可能にする両面研磨サファイア。
３．ＰＳＳ（パターン化サファイア基板）に類似の光抽出方法を可能にするサファイア基板上の一体化パターン。膜蒸着及び平坦化工程は、接合のために必要であり得る。充填材料の屈折指標は、散乱効果を効率的に起こさせるように選択してよい。窒化アルミニウム及び二酸化ケイ素を使用してよい。
４．ミラー層として作用する平面又はＰＳＳサファイア表面上に反射層を一体化する。平坦化及び接合により表面が露出金属を有するなら、電気伝導性を実現してもよい。
【０２０３】
選択されたエネルギー粒子をドナーＧａＮウェハの上面を通して選択された深さまで注入し、薄膜材料と呼ばれる材料領域の厚みを画定する。示すように、粒子は選択された深さ（ｚ０）で所望の濃度を有する。エネルギー粒子をドナーＧａＮウェハに注入するため、様々な技術を使用することができる。これらの技術はアプライドマテリアルズ、イートンコーポレーション、バリアンなどの企業で製造される、例えばビームラインイオン注入を用いたイオン注入を含む。あるいは、注入はプラズマ浸漬イオン注入（「ＰＩＩＩ」）技術を用いて行う。当然、使用する技術は用途によって決まる。
【０２０４】
用途に応じて、より低質量の粒子は一般的に材料領域への損傷の可能性を低減するために選択される。すなわち、より低質量の粒子は、粒子が通過する材料領域を実質的に損傷することなく、選択された深さまで基板材料を容易に通過する。例えば、より低質量の粒子（又はエネルギー粒子）は、荷電（例えば、正又は負）及び／又は中性の原子又は分子、あるいは電子など、いずれでもよい。具体的な実施形態において、粒子は水素及びその同位体のイオン、ヘリウム及びその同位体とネオンなどの希ガスイオンを含む中性及び／又は荷電粒子でよい。また、粒子は例えば水素ガスであるガス、水蒸気、メタン、及び水素化合物などの化合物由来でよく、他の低原子質量粒子でよい。あるいは、粒子は上記粒子の任意の組み合わせ、及び／又はイオン、及び／又は分子種、及び／又は原子種でよい。
【０２０５】
いくつかの実施形態によるプロセスは、注入されたドナーＧａＮウェハをワークピース又は対象ウェハに結合する工程を使用する。また、ワークピースは、誘電材料（例えば、石英、ガラス、サファイア、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化アルミニウム、ムライト）、導体材料（シリコン、ポリシリコン、ＩＩＩ／Ｖ型材料、金属）、プラスチック（例えば、ポリアミド系材料）で作られたものなど、様々な他の種類の基板でよい。具体的に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又はムライト（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2）などの誘電材料は、ＧａＮに近いＣＴＥ値を有するように作製することができ、どちらも必須の熱及び化学ロバスト性を有し、これはＭＯＣＶＤ成長環境内でＧａＮ膜用機械基板として機能するために必要である。しかし、本例において、ワークピースはＣＴＥ一致金属ウェハである。
【０２０６】
具体的な実施形態において、低温熱工程を用いてＧａＮドナー及び対象ウェハを共に結合するか、又は溶融する。一般的に低温熱プロセスは、注入された粒子が制御されない切断作用を生じ得る材料領域に、過剰な応力をかけないことを確実にする。一態様において、低温接合プロセスは自己接合プロセスにより起こる。特に、一ウェハを取り除き、そこからの酸化を除去する（又は一ウェハは酸化されない）。洗浄溶液でウェハ表面を処理して、ウェハ表面にＯ−Ｈ結合を形成する。ウェハ洗浄に使用する溶液の例は、Ｈ２Ｏ２−Ｈ２ＳＯ４の混合物である。乾燥機でウェハ表面を乾燥して、ウェハ表面から残りの液体又は粒子を除去する。酸化したウェハの面に洗浄したウェハの面を置くことにより、自己接合は起こる。
【０２０７】
あるいは、プラズマ洗浄により接合されるウェハ表面の１枚を活性化することにより、自己接合プロセスは起こる。特に、プラズマ洗浄は、アルゴン、アンモニア、ネオン、水蒸気、窒素、及び酸素などの気体由来のプラズマを用いてウェハ表面を活性化する。活性化されたウェハ表面を上層に酸化被膜を有する他のウェハ面に置く。このウェハは露出したウェハ面を有するサンドウィッチ構造である。選択された量の圧力をウェハの露出した各面に付与して、一ウェハを別のウェハに自己接合させる。
【０２０８】
あるいは、ウェハ表面の接着剤を用いて、一ウェハを他のウェハに接合する。接着剤はエポキシ、ポリアミド型材料などが挙げられる。一ウェハ表面を別ウェハの面に接合するために、スピンオングラス層を用いることができる。これらのスピンオングラス（「ＳＯＧ」）材料としては、特にアルコール系溶媒などと混合されることが多い、シロキサン又はケイ酸塩が挙げられる。ウェハの表面に付与された後、多くの場合に低温（例えば、１５０〜２５０℃）がＳＯＧの硬化に必要であるため、ＳＯＧは望ましい材料となり得る。
【０２０９】
あるいは、対象ウェハにドナーウェハを結合するために、様々な他の低温技術を使用することができる。例えば、２枚のウェハを共に結合するために、静電接合技術を使用することができる。特に、ウェハの一表面又は両表面を帯電させて、他のウェハ表面を引き付ける。さらに、熱圧着など、様々な一般に知られている技術を用いて、ドナーウェハを対象ウェハと融合することができる。当然、使用する技術は用途によって決まる。
【０２１０】
サンドウィッチ構造にウェハを接合後、この方法は基板材料を除去するための制御された切断作用を含み、対象金属ウェハ上の境界面層上層の薄膜基板材料が得られる。制御された切断は、ドナー及び／又は対象ウェハに選択的エネルギーを与えること、あるいはエネルギー源の位置決め又は標的設定を行うことにより行う。例えば、切断作用を開始するため、エネルギーインパルスを用いることができる。特に、機械的ソース、化学的ソース、熱シンク又は熱源、及び電気的ソースを含むエネルギー源を用いて、インパルス（又は複数のインパルス）を与える。
【０２１１】
制御された切断作用を上記技術などのいずれかにより開始する。例えば、制御された切断作用を開始するプロセスは、基板の選択領域にエネルギーを与える工程を使用して、基板の選択された深さ（ｚ０）で制御された切断作用を開始する。ここで切断作用は伝搬する切断面を用いて行われて、基板から除去される基板材料の一部を取り除く。具体的な実施形態において、上記のように、本方法は単一のインパルスを使用して切断作用を開始する。あるいは、本方法は開始インパルスを用い、続いて別のインパルス又は連続的なインパルスを基板の選択領域に付与する。あるいは、本方法はインパルスを与えて切断作用を開始し、基板に沿ってスキャンするエネルギーにより持続する。あるいは、エネルギーは基板の選択領域をスキャンすることができ、制御された切断作用を開始及び／又は持続することができる。
【０２１２】
本発明によれば任意に、基板材料のエネルギー又は応力を、インパルス又は多数の連続するインパルスを基板に配向する前に、切断作用を開始するのに必要であるが、切断作用を開始するには十分でないエネルギー準位まで高める。様々な化学的、機械的、熱的（シンクもしくは熱源）、又は電気的などのソースを単独又は組み合わせて用いることにより、基板の全体的なエネルギー状態を高め、又は低下させることができる。化学的ソースは粒子、流体、ガス又は液体を挙げることができる。これらのソースは材料領域で応力を増加させる化学反応を含むこともできる。化学的ソースはフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして導入する。他の実施形態において、機械的ソースは回転、並進、圧縮、膨張、又は超音波エネルギー由来である。機械的ソースはフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして導入することができる。さらなる実施形態において、電気的ソースはフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして導入される印加電圧又は印加電磁場から選択される。さらなる実施形態において、熱源又はシンクは放熱、対流又は伝導から選択される。この熱源は特に、光子線、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、電／磁場、電子ビーム、熱電加熱、及び加熱炉から選択することができる。熱シンクは、流体ジェット、液体ジェット、ガスジェット、低温流体、過冷却液体、熱電冷却手段、電／磁場などから選択することができる。前の実施形態と類似して、熱源はフラッドソース、時間的に変化するソース、空間的に変化するソース、又は連続的なソースとして付与される。またさらに、上記実施形態のいずれも、その用途に応じて、組み合わせるか又は分離させることができる。当然、使用するソースの種類は用途によって決まる。上述した通り、全体的なソースは、制御された切断作用を開始するエネルギーを与える前に材料領域で切断作用を開始することなく、材料領域でエネルギー又は応力のレベルを増加させる。
【０２１３】
ある実施形態において、本方法は粒子を基板に導入する温度未満の温度を維持する。一部の実施形態において、エネルギーを導入する工程において、基板温度を−２００から４５０℃に維持して、切断作用の伝搬を開始する。また、基板温度を４００℃未満の温度に維持することもできる。いくつかの実施形態において、本方法は全体的な熱源及び機械的ソースを使用して、切断作用を開始、維持する。
【０２１４】
一部の実施形態によれば、最終接合工程は対象ウェハ及び薄膜材料領域間で行う。一実施形態において、一金属ウェハは銅の接合層を含む金属導体材料の上層を有し、薄膜材料の切断前に面を覆うように蒸着される。また、スパッタリングなど様々な他の技術を用いて銅層を形成することもできる。熱圧着を用いてウェハ表面間の銅層を共に溶融する。銅−銅接合の典型的な熱圧縮プロセスは、（ｉ）１００〜４００℃の温度、（ｉｉ）０．５〜１ＭＰａの圧力、及び（ｉｉｉ）厳密な条件に応じて数分から数時間の加工時間、である。
【０２１５】
いくつかの条件下、銅厚比をドナー及び対象基板間５０／５０から、ドナー銅厚が最小であるものに変えることが有利である場合があり、できる限り劈開面の近くに接合層を移動させて切断開始を容易にする。例えば、１μｍ／１μｍ銅熱圧着層を０．２５μｍ／２μｍ（ドナーＣｕ厚／対象基板Ｃｕ厚）になるように再設計することができ、ドナー材料表面から０．２５μｍまで接合境界面を移動する。Ａｎｓｙｓシミュレーションを用い、切断伝搬において、開始モーメント−エネルギー共役を参照設定の２５％から３１％に改善する（切断境界面と一致する接合境界面）。
【０２１６】
いくつかの実施形態による開始エネルギーを低減する別の方法は、接合前に開始範囲と一致するドナー基板の限定された端部範囲を除去又は「溝を掘る」ことを含む。これは劈開面で端部開始エネルギーを２〜３倍増加させることができる。この結果及び改善は、Ａｎｓｙｓ有限解析シミュレーションを用いて確認した。
【０２１７】
ＧａＮ材料膜の分離表面は滑らかでなく、仕上げの必要がある場合がある。仕上げは研削及び／又は研磨技術の組み合わせを用いて行う。一部の実施形態において、例えば、分離表面下の研磨材料を回転するなどの技術を用いて、分離表面のラッピング及び研磨工程を行い、欠陥又は表面粗さを除去する。スコットランド、グラスゴー（英国）のＬｏｇｉｔｅｃｈ  Ｌｉｍｉｔｅｄという会社製の「ＰＭ５ラッピング＆研磨システム」などの機械により、この技術を行ってよい。
【０２１８】
あるいは、化学機械研磨又は平坦化（「ＣＭＰ」）技術は、膜の分離表面を完成させる。ＣＭＰにおいて、回転盤に取り付けられた研磨表面に直接スラリー混合物を滴下する。スラリーソースに連結したシュートにより、このスラリー混合物を研磨表面に運ぶことができる。スラリーはＬｏｇｉｔｅｃｈ  Ｌｉｍｉｔｅｄ．によりＳＦ１又はＣｈｅｍｌｏｘの商品名で販売される、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）又はアルカリ性コロイド状シリカ等、アルミナ研磨粒子及び酸化剤を含有する溶液であることが多い。研磨剤は酸化アルミニウム、三酸化アルミニウム、非晶質シリカ、炭化ケイ素、ダイヤモンド粉末、その任意の混合物であることが多い。この研磨剤は、脱イオン水及び酸化剤などの溶液中で混合される。この溶液は酸性でよい。
【０２１９】
一般的にこの酸性溶液は、研磨プロセスの際、ウェハの窒化ガリウム材料と相互作用する。研磨プロセスは非常に固いポリウレタン研磨パッドを使用するのが好ましい。この研磨パッドの一例は、Ｒｏｄｅｌ製でＩＣ−１０００の商品名で販売されるものである。研磨パッドは選択された速度で回転する。膜を有する対象ウェハを保持するキャリアヘッドは、選択された力を膜に加えるように、対象ウェハの裏側に選択された量の圧力を加える。この研磨プロセスは選択された量の膜材料を除去し、次の加工のために比較的に滑らかな膜表面とする。ＧａＮのＮ面又はＧａ面が研磨されているかどうかに応じて、適当な研磨粒子サイズ及び研磨パッドを有するスラリーを適切に使用してもよい。例として、コロイド状シリカをＮ面に、次亜塩素酸ナトリウムをＧａ面に用いてもよい。
【０２２０】
研磨以外及び／又は研磨に加えて、一旦高品質の単結晶ＧａＮバルク基板からワークピースに転写させると、ＧａＮ層の表面状態を調製するのに使用することができる多くの他の表面調製の選択肢がある。この表面調製の目的は、注入又は切断工程により損なわれるか、又は損傷される場合がある転写ＧａＮ層の結晶性品質を回復することである。
ａ．二酸化ケイ素又はＡｌＮなどの保護キャップの有無に関わらない、加熱炉における熱アニーリング。このキャップはアニーリング温度及び周囲の気体条件により、必要である。
ｂ．１ａｔｍの窒素環境におけるＧａＮの場合、ＧａＮの分解温度は８００〜９００℃まで低くすることができる。キャップ層を使用する場合、ＧａＮ結晶分解のないアニーリング温度は相当に高くすることができる。
ｃ．ＧａＮ表面の限られた厚みを除去するプラズマドライエッチングを行って、損傷した表面領域を除去し、高品質エピタキシャル成長させる。
ｄ．ＧａＮ表面の限られた厚みを除去する湿式化学エッチングを行って、損傷した表面領域を除去し、高品質エピタキシャル成長させる。
ｅ．エピタキシャルＧａＮ成長前のＭＯＣＶＤ反応器におけるアニーリング及びエッチング。これはＭＯＣＶＤ反応器において元の位置で行うことができることを除いて、上記と類似の技術である。
当然、次のエピタキシャル成長工程が十分な品質のＧａＮ結晶を生じるのであれば、事前に表面調製すること無く切断したままのＧａＮ表面を使用することも可能である。本明細書及び図で述べたように、「研磨」という語は特定の実施形態に応じて、研磨を含んでいても、含んでいなくてもよい何らかの表面処理に言及することができる。
【０２２１】
上記記述はドナーＧａＮウェハに関するものであるが、他の基板を用いてもよい。例えば、基板はほとんどの単結晶、多結晶でよく、あるいは非晶質型基板でよい。さらに、基板はサファイア、ガリウムヒ素などのＩＩＩ／Ｖ型材料、又はシリコン、炭化ケイ素などのＩＶ型物質などで作製することができる。また、多層基板を本発明に従って利用することもできる。多層基板はＧａＮ層基板、半導体基板上の様々な挟持層、及び多数の他の種類の基板を含む。さらに、一般的に、上記実施形態は制御された切断作用を開始するため、エネルギーパルスを与えることに関する。制御された切断作用を開始するため、基板の選択領域をスキャンするエネルギーによりパルスを置き換えることができる。エネルギーはまた、制御された切断作用を持続又は維持するため、基板の選択領域をスキャンすることができる。当業者であれば、本発明により用いることができる様々な代替、変更、変形を容易に認識する。
【０２２２】
別の実施形態では、ヘテロエピタキシャル成長シード層として機能することができる単結晶膜の膜を接着してよい。対象基板に結晶性金属薄膜のフレームを置き、膜をその周辺で切断することにより、この接着を行うことができる。その後、この膜を熱処理などにより永久にすることができる。ＧａＮヘテロエピタキシャル成長のための金属単結晶膜の例としては、ＡｌＮ及びＨｆＮなどのバッファ層を用いたＣｕ（１１１）及び（１１０）、Ｍｏ（１１１）及び（１１０）である。Ａｇなど他の金属もまた、ＧａＮ成長用シード層として研究されている。これらの金属は延性を有するため、場合によっては、負の格子不整合（金属格子面間隔＜ＧａＮ格子面間隔）は、対象基板への実装前に膜を伸長することにより対処することができる。
【０２２３】
別の実施形態は、表面領域を含む半導体ワークピースを提供することと、半導体ワークピースにおいて劈開領域を形成するため、表面領域を通して複数の粒子を導入することと、半導体ワークピースの残部から半導体材料の分離された厚みを切断するためエネルギーを付与することと、追加材料層の熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数を有する基板に半導体材料の分離された厚みを接合することとを含む方法を提供する。
【０２２４】
ある実施形態において、接合は追加材料層及び基板間の剥離可能な接合を含む。
【０２２５】
ある実施形態において、剥離可能な接合は半導体材料の分離された厚みの表面粗さ、及び／又は基板の表面粗さに基づく。
【０２２６】
ある実施形態において、剥離可能な接合は半導体材料の分離された厚み及び基板間に存在する犠牲材料に基づく。
【０２２７】
ある実施形態において、半導体材料の分離された厚みは約１０〜１００μｍである。
【０２２８】
ある実施形態において、半導体材料は接合され、半導体材料の分離された厚みは約０．０５〜１μｍである。
【０２２９】
ある実施形態において、半導体材料は接合され、介在層は反射層を含む。
【０２３０】
ある実施形態において、半導体材料は介在層と接合し、半導体材料の分離された厚みを金属基板に対して熱伝導性及び電気伝導性であるようにすることができる。
【０２３１】
ある実施形態において、半導体材料は電気絶縁介在層と接合し、半導体材料の分離された厚みを熱伝導性であるが金属基板と電気的に絶縁であるようにすることができる。
【０２３２】
ある実施形態において、基板は金属基板を含む。
【０２３３】
ある実施形態において、半導体ワークピースの提供はバルクインゴットの提供を含み、本方法は制御された切断による、ＧａＮを保持する半導体ワークピースの層を分離することをさらに含む。
【０２３４】
ある実施形態において、制御された切断はＧａＮを通って半導体ワークピースに粒子を注入することにより形成した劈開領域に沿った切断を含む。
【０２３５】
ある実施形態において、半導体ワークピースの提供は切り出しによりバルクインゴットから分離したウェハの提供を含む。
【０２３６】
ある実施形態において、本方法はＧａＮにおける応力の緩和も含む。
【０２３７】
ある実施形態において、応力の緩和は半導体ワークピースの少なくとも一部を除去することを含む。
【０２３８】
本方法の別の実施形態において、基板はモリブデン又はモリブデン合金を含む。
【０２３９】
結論として、特定の実施形態の範囲内に含まれる少なくとも以下の変形体に言及する。いくつかの実施形態は、切断を強化する裏打ち技術を含む、様々な基板下のドナー、及び反射体／バリア／封止材層を利用してよい。一部の実施形態によれば、ドナーはＧａＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ又は他の半導体材料を含むことができる。切断後、さらなる成長のために、材料を研磨／調製してもよい。
【０２４０】
１．ＧａＮを含むドナーを提供することと；
第１の状態の第１の接合剥離系を利用して、ドナーをハンドルに接合することと；
ＧａＮを含むハンドルをドナーから剥離するため、第１の接合剥離系を第２の状態に変化させることと、を含む方法。
【０２４１】
２．第１の接合剥離系の成分は固体から分解された状態へ変換される、１項の方法。
【０２４２】
３．２項の方法であって、
ドナーは、インジウム含有成分を含むヘテロエピタキシャル超格子と；
超格子上層のＧａＮと、
ＧａＮ上層の第１酸化物層と、を含み；
ドナーのハンドルへの接合は、ハンドル上の第１酸化物層の第２酸化物層への接合を含み；
第１の接合剥離系の第２の状態への変化は、インジウム含有成分の熱分解を含む、方法。
【０２４３】
４．ハンドルは分離剥離層を含む転写基板を含む、２項の方法であって、
ＧａＮを含む転写基板を永久ハンドルに接合することと；
ＧａＮを含む永久ハンドルを転写基板から剥離するため、分離剥離層を分解することと、をさらに含む方法。
【０２４４】
５．４項の方法であって、
ドナーは、インジウム含有成分を含むヘテロエピタキシャル超格子と、
超格子上層のＧａＮと；を含み、
第１の接合剥離系の第２の状態への変化は、インジウム含有成分の熱分解を含む、方法。
【０２４５】
６．５項の方法であって、転写基板のＧａＮ上で第１酸化物層を形成することをさらに含み、永久ハンドルへの転写基板の接合は、永久ハンドル上の第１酸化物層を第２酸化物層に接合することを含む、方法。
【０２４６】
７．分離剥離層はＩｎＮを含む、５項の方法。
【０２４７】
８．インジウム含有成分の熱分解は熱リフトオフを含む、５項の方法。
【０２４８】
９．インジウム含有成分の熱分解は、レーザーリフトオフを含む、５項の方法。
【０２４９】
１０．インジウム含有成分はＧａＩｎＮを含む、５項の方法。
【０２５０】
１１．インジウム含有成分はＧａ０．８５Ｉｎ０．１５Ｎを含む、５項の方法。
【０２５１】
１２．ＧａＮを含み、及び注入された粒子により形成された劈開面を有するドナーを提供することと；
第１の状態の接合剥離系を利用し、ドナーを転写基板に接合することと；
ＧａＮを含む転写基板を作製するため、劈開面に沿ってドナーを切断することと；
ＧａＮを含む転写基板を永久ハンドルに接合することと；
ＧａＮを含む永久ハンドルを転写基板から剥離するため、接合剥離系のある成分を液体に変化させることと、を含む方法。
【０２５２】
１３．接合剥離系の成分ははんだ相を含む、１２項の方法。
【０２５３】
１４．はんだ相は銅、インジウム、スズ、銀、金、ニッケル及び／又はチタンを含む、１３項の方法。
【０２５４】
１５．転写基板はガラスを含む、１３項の方法。
【０２５５】
１６．ガラスを通してビームを付与することによりはんだ相を液体に変化させる、１５項の方法。
【０２５６】
１７．接合剥離系の成分を熱リフトオフ技術を適用することにより、液体に変化させる、１２項の方法。
【０２５７】
１８．接合剥離系の成分はインジウムを含む、１２項の方法。
【０２５８】
１９．転写基板はガラスを含む、１８項の方法。
【０２５９】
２０．接合剥離系の成分はガラスを通して光線を付与することにより熱分解される、１９項の方法。
【０２６０】
２１．転写基板上に分離剥離層を提供することをさらに含む、１２項の方法。
【０２６１】
２２．分離剥離層はＩｎＮを含む、２１項の方法。
【０２６２】
２３．転写基板上に接着層を提供することをさらに含む、１２項の方法。
【０２６３】
２４．接着層はチタンを含む、２３項の方法。
【０２６４】
２５．転写基板のＧａＮ上で第１酸化物層を形成することをさらに含む１２項の方法であって、永久ハンドルに転写基板を接合することは、永久ハンドル上の第２酸化物層に第１酸化物層を接合することを含む、方法。
【０２６５】
２６．劈開領域を形成するため、面を通して粒子が注入されたＧａＮ基板と；
面上の第１金属層と；
第１金属層と接触するはんだと；
はんだと接触し、剥離可能な基板上にある第２金属層と、を含む構造。
【０２６６】
２７．第１金属層及びＧａＮ材料間に接着層をさらに含む、２６項の構造。
【０２６７】
２８．接着層はＴｉを含む、２７項の構造。
【０２６８】
２９．第２金属層及び剥離可能な基板間に接着層をさらに含む、２６項の構造。
【０２６９】
３０．接着層はＴｉを含む、２９項の構造。
【０２７０】
３１．第１金属層は、銅、銀、金又はニッケルから選択され；
はんだはインジウム又はスズから選択される、２６項の構造。
【０２７１】
３２．第１面及び第２面を有する切断されたＧａＮ層と；
第１面及び剥離可能な基板間にはんだと；
第２面に接合した永久基板と、を含む構造。
【０２７２】
３３．はんだはＣｕ／Ｓｎ相、Ｃｕ／Ｉｎ相、Ａｇ／Ｓｎ相、Ａｇ／Ｉｎ相、Ａｕ／Ｓｎ相、Ａｕ／Ｉｎ相、又はＮｉ／Ｓｎ相から選択される、３２項の構造。
【０２７３】
３４．はんだ及び第１面間に接着層をさらに含む、３３項の構造。
【０２７４】
３５．接着層はＴｉを含む、３４項の構造。
【０２７５】
３６．ＧａＮを含み、及び注入された粒子により形成された劈開面を有するドナーを提供することと；
第１の状態の接合剥離系を利用し、ドナーを転写基板に接合することと；
ＧａＮを含む転写基板を作製するため、劈開面に沿ってドナーを切断することと；
ＧａＮを含む転写基板を永久ハンドルに接合することと；
ＧａＮを含む永久ハンドルを転写基板から剥離させるため、接合剥離系のある成分を分解された状態に変化させることと、を含む方法。
【０２７６】
３７．接合剥離系の成分はインジウムを含む、３６項の方法。
【０２７７】
３８．転写基板はガラスを含む、３７項の方法。
【０２７８】
３９．接合剥離系の成分はガラスを通して光線を付与することにより熱分解する、３８項の方法。
【０２７９】
４０．転写基板上に分離剥離層を提供することをさらに含む、３６項の方法。
【０２８０】
４１．分離剥離層はＩｎＮを含む、４０項の方法。
【０２８１】
４２．転写基板上に接着層を提供することをさらに含む、３６項の方法。
【０２８２】
４３．ＧａＮを含み、及び注入された粒子により形成された剥離面を有するドナーであって、ＧａＮ膜は剥離面の上にある、ドナーを提供することと；
第１の状態の接合剥離系を利用し、ドナーを転写基板に接合することと；
ＧａＮ膜を含む転写基板を作製するため、剥離面に沿ってドナーを分離する熱ビームを用いることと；
ＧａＮを含む転写基板を永久ハンドルに接合することと；
ＧａＮを含む永久ハンドルを転写基板から剥離させるため、接合剥離系のある成分を第２状態に変化させることと、を含む方法。
【０２８３】
４４．接合剥離系の成分はインジウムを含む、４３項の方法。
【０２８４】
４５．転写基板はガラスを含む、４４項の方法。
【０２８５】
４６．接合剥離系の成分はガラスを通して光線を付与することにより熱分解する、４５項の方法。
【０２８６】
４７．接合剥離系の成分はガラスを通して光線を付与することにより相変化を受ける、４５項の方法。
【０２８７】
４８．転写基板上に分離剥離層を提供することをさらに含む、４３項の方法。
【０２８８】
４９．分離剥離層はＩｎＮを含む、４８項の方法。
【０２８９】
５０．転写基板上に接着層を提供することをさらに含む、４３項の方法。
【０２９０】
５１．熱ビームはレーザー光線である、４３項の方法。
【０２９１】
５２．レーザー光線は３８０ｎｍから８５０ｎｍの中心波長を有するＱ−スイッチレーザーである、５１項の方法。
【０２９２】
５３．レーザーは１０ｐ秒から１００ｎ秒のパルス幅を有する、５２項の方法。
【０２９３】
５４．ＧａＮを含み、及び注入された粒子により形成された剥離面を有するドナーであって、ＧａＮ膜は剥離面の上にある、ドナーを提供することと；
ドナーを永久ハンドルに接合することと；
ＧａＮ膜を含む転写基板を作製するため、剥離面に沿ってドナーを分離する熱ビームを用いることと、を含む方法。
【０２９４】
５５．熱ビームはレーザー光線である、５４項の方法。
【０２９５】
５６．レーザー光線は、３８０ｎｍから８５０ｎｍの中心波長を有するＱ−スイッチレーザーである、５５項の方法。
【０２９６】
５７．レーザーは１０ｐ秒から１００ｎ秒のパルス幅を有する、５６項の方法。
【０２９７】
上記は具体的な実施形態の完全な記載であるが、様々な変更、代替構成及び同等のものを使用してもよい。上記は選択された一連の工程を用いて説明しているが、記載した工程の任意の要素、並びに他のものを任意に組み合わせて用いてもよい。さらに、いくつかの工程を実施形態に応じて、組み合わせ、及び／又は省いてもよい。さらに、代替実施形態によれば、水素の粒子をヘリウム及び水素イオン、又は重水素及び水素イオンの共注入を用いて置換することができ、改変したドーズ及び／又は切断性を有する劈開面を形成する。またさらに、粒子は注入プロセスよりむしろ拡散プロセスにより導入することができる。当然、他の変形、変更及び代替を行うことができる。従って、上記記載及び説明は、添付の特許請求により定義される本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月20日(2018.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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