本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種柔性結(jié)構(gòu)支撐襯底的制備方法。
背景技術(shù)：
柔性結(jié)構(gòu)的器件自身重量輕，厚度薄，具有較高的可彎曲度，運(yùn)輸及攜帶均十分便利。對(duì)于iii-v族化合物半導(dǎo)體器件來說，制成柔性結(jié)構(gòu)的重要前提就是去除襯底。在信號(hào)傳輸、光通訊、電子信號(hào)處理占據(jù)重要地位的光電子器件，如半導(dǎo)體光探測(cè)器、半導(dǎo)體激光器、太陽能電池、異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管、高電子遷移率晶體管等，很大一部分的成本也來自于生長(zhǎng)所需的襯底，特別是針對(duì)磷化銦基，砷化鎵基的器件。如若襯底能夠回收利用，則成本將會(huì)很大程度的降低。更重要的是，去除襯底后的薄膜太陽能電池，薄膜半導(dǎo)體激光器等在功率重量比，散熱特性等方面都將顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的器件。
而不論是早期去除襯底的機(jī)械研磨方法還是近些年來基于犧牲層工藝的剝離回收襯底技術(shù)，均需要在襯底去除前進(jìn)行一定程度的支撐，否則，僅數(shù)微米厚的外延層材料會(huì)極易破碎。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種簡(jiǎn)單易操作的柔性結(jié)構(gòu)支撐襯底的制備方法，該方法能對(duì)完整剝離下的外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，且能得到完整的剝離下來的襯底。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種柔性結(jié)構(gòu)支撐襯底的制備方法，該方法是將鐵氟龍(teflon)薄膜貼在需粘結(jié)的外延片表面，利用鐵氟龍薄膜的極度耐腐蝕性及熱塑性，確定特定厚度的薄膜，在高溫下進(jìn)行處理，薄膜在高溫下呈現(xiàn)微熔特性，高溫處理完畢后再進(jìn)行降溫處理，又將重新轉(zhuǎn)為固態(tài)，從而將薄膜與外延片進(jìn)行粘接，在襯底剝離過程中起到支撐的作用；其包括以下步驟：
1)將生長(zhǎng)完畢的外延片進(jìn)行有機(jī)清洗及表面氧化物清洗，以提高金屬層在外延片表面的粘合力，其中所述外延片包括從下至上依次層疊設(shè)置的襯底、alas犧牲層、器件功能結(jié)構(gòu)層；
2)將清洗完畢的外延片移至電子束蒸發(fā)設(shè)備，采用電子束蒸發(fā)的方式進(jìn)行金屬蒸鍍，蒸鍍完畢進(jìn)行快速熱退火，使之形成歐姆接觸；
3)將鐵氟龍薄膜貼至已進(jìn)行金屬制備的外延片表面；
4)將貼好的外延片放至退火爐進(jìn)行高溫處理；
5)冷卻后得到粘接完好的外延片，此時(shí)可進(jìn)行后續(xù)襯底剝離過程，粘接完好的薄膜將對(duì)剝離下的柔性結(jié)構(gòu)提供良好的支撐。
在步驟1)中，進(jìn)行的有機(jī)清洗及表面氧化物清洗依次包括：丙酮超聲清洗5-7分鐘；異丙醇超聲清洗5-7分鐘；稀釋的鹽酸溶液50秒至70秒，稀釋配比為hcl：h2o＝1：1；boe溶液50秒至70秒。
在步驟1)中，所述alas犧牲層厚度為5‐15nm。
在步驟1)中，所述金屬層中的金屬選擇有金粒、金鍺鎳粒、銀粒、鉑金粒，依據(jù)生長(zhǎng)的外延層接觸層種類和摻雜類型而定。
在步驟2)中，蒸鍍時(shí)，真空度控制在1e‐7torr之上，蒸鍍速率設(shè)定在2.5埃每秒至3.5埃每秒，蒸鍍厚度為3微米至5微米。
在步驟3)中，所述鐵氟龍薄膜的厚度為50微米，圓形，直徑比待剝離的外延片直徑大3厘米。
在步驟4)中，所述高溫溫度為340度，且通以氮?dú)鈿夥眨髁?l/min，高溫處理時(shí)間為2分鐘。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：
鐵氟龍薄膜具有極強(qiáng)的耐腐蝕性，對(duì)工藝加工過程中所用到的化學(xué)溶液幾乎都不起反應(yīng)，工藝容忍度極好。另外，薄膜由于具有熱塑性，在高溫處理下出現(xiàn)微熔，在加工完畢降溫處理后，又將重新轉(zhuǎn)為固態(tài)，將薄膜與外延片進(jìn)行粘接。此方法簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性優(yōu)良。更重要的是，薄膜在保持對(duì)外延功能結(jié)構(gòu)層進(jìn)行支撐的情況下能保證柔韌性，滿足柔性器件應(yīng)用場(chǎng)合的需要。
附圖說明
圖1為實(shí)施例中所述支撐襯底制備后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本實(shí)施例所提供的柔性結(jié)構(gòu)支撐襯底的制備方法，主要是利用鐵氟龍(teflon)薄膜的極度耐腐蝕性及熱塑性，確定特定厚度的薄膜，在高溫下進(jìn)行處理，薄膜在高溫下呈現(xiàn)微熔特性，在高溫處理完畢后進(jìn)行降溫處理，又將重新轉(zhuǎn)為固態(tài)，從而將薄膜與外延片進(jìn)行粘接，在襯底剝離過程中起到支撐的作用；其具體包括以下步驟：
1)將生長(zhǎng)完畢的外延片進(jìn)行有機(jī)清洗及表面氧化物清洗，以提高金屬層在外延片表面的粘合力；其中，所述外延片包括從下至上依次層疊設(shè)置的襯底、alas犧牲層、器件功能結(jié)構(gòu)層，所述alas犧牲層厚度為5-15nm，所述金屬層中的金屬選擇有金粒、金鍺鎳粒，銀粒，鉑金粒等，依據(jù)生長(zhǎng)的外延層接觸層種類和摻雜類型而定；進(jìn)行的有機(jī)清洗及表面氧化物清洗依次包括：丙酮超聲清洗5-7分鐘，優(yōu)選時(shí)間6分鐘；異丙醇超聲清洗5-7分鐘，優(yōu)選時(shí)間6分鐘；稀釋的鹽酸溶液50秒至70秒，優(yōu)選時(shí)間60秒，稀釋配比為hcl：h2o＝1：1；boe溶液50秒至70秒，優(yōu)選時(shí)間60秒。
2)將清洗完畢的外延片移至電子束蒸發(fā)設(shè)備，采用電子束蒸發(fā)的方式進(jìn)行金屬蒸鍍，蒸鍍完畢進(jìn)行快速熱退火，使之形成歐姆接觸；蒸鍍時(shí)，真空度控制在1e-7torr之上，蒸鍍速率設(shè)定在2.5埃每秒至3.5埃每秒，優(yōu)選速率設(shè)定在3埃每秒；蒸發(fā)采用間隙式階段加熱方式，加熱溫度為145度至155度，優(yōu)選溫度為150度；溫度加熱開啟時(shí)間在熔料完畢達(dá)到真空度要求時(shí)，加熱時(shí)間持續(xù)30分鐘；蒸鍍厚度為3微米至5微米，優(yōu)選厚度4微米。
3)將鐵氟龍薄膜貼至已進(jìn)行金屬制備的外延片表面；其中，所述鐵氟龍薄膜的厚度為50微米，形狀為圓形，直徑比待剝離的外延片直徑大3厘米。
4)將貼好的外延片放至退火爐進(jìn)行高溫處理，高溫溫度為340度，且通以氮?dú)鈿夥?，流?l/min，高溫處理時(shí)間為2分鐘。
5)冷卻后得到粘接完好的外延片，此時(shí)可進(jìn)行后續(xù)襯底剝離過程，粘接完好的薄膜將對(duì)剝離下的柔性結(jié)構(gòu)提供良好的支撐，制得的支撐襯底結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見圖1所示。
備注：半導(dǎo)體條形激光器，垂直腔面發(fā)射激光器，異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管，高電子遷移率晶體管，倒裝結(jié)構(gòu)太陽能電池，柔性太陽能電池等光電子器件的柔性結(jié)構(gòu)支撐均可采用本方法實(shí)現(xiàn)。
綜上所述，在采用以上方案后，通過本發(fā)明方法能實(shí)現(xiàn)柔性結(jié)構(gòu)支撐襯底的制備，簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性優(yōu)良。更重要的是，薄膜在保持對(duì)外延功能結(jié)構(gòu)層進(jìn)行支撐的情況下能保證柔韌性，滿足柔性器件應(yīng)用場(chǎng)合的需要。去除襯底后的薄膜太陽能電池、薄膜半導(dǎo)體激光器等光電子器件在功率重量比、散熱特性等方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的器件，值得推廣。
以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。