일반기술

선택적 광학 처리에 의한 투과성 기판으로부터의 박막 분리

Ⅲ-Ⅴ족 반도체 같은 합성 반도체는 높은 스피드와 고온의 전기공학에 필요하고 특별한 광학적 파장 밴드(예를 들어 푸른색 영역의 GaN) 에서 옵티컬 이미터와 탐지기에 매우 유용한 특성을 가지고 있다. 특별히 GaN 같은 몇 가지 반도체 물질은 bulk 소재로 성장하기가 어렵고 산업에 적용을 위해서 제거단계 그리고 다시 다른 기판에 붙이는 단계를 거치면서 사파이어 같은 기판 위에 박막으로 성장시켜야 한다. 제거단계는 현재 희생층(sacrifice layer)을 에칭하거나 물리적으로 기판을 벗기고 고온/고에너지 레이저를 조사해서 제거하기도 한다. 이러한 단점이 있는데 그 중에서 가장 심각한 것은 이러한 기술이 행해 질 때 막에 손상을 가져오는 것이다. 이러한 단점을 극복하기 위해 결정필름을 성장 기판에서 억셉터 기판으로 전이(transfer)시키는 공정을 개발했다. 하나의 구성을 가지는 필름은 성장막 보다 더 짧은 파장에서 흡수 에지(edge)를 가지는 다른 구성요소의 기판 위에 성장을 하고 그때 필름의 사이드는 억셉터 기판(acceptor substrate)에 붙는다. 성장 기판을 가지는 구조의 사이드는 선택 파장을 가지는 짧은 펄스의 광학적 빔에 쪼여진다. 그 결과 필름과 성장 기판사이의 경계면의 결합이 약해지나 조사된 영역은 분리되지 않게 되는 것이다. 분리 단계는 레이저로 조사 후에 이루어지는데 이런 식으로 이 두 가지 단계의 분리 공정이 광학적 빔 영역보다 큰 기판으로부터 필름이 분리가 되는 것이다. 이 기술은 성장 판과 박막 사이에서 성장한 희생층에 조사를 하는 방법도 가능케 한다.다양한 Ⅲ-Ⅴ족 반도체와 perovskite oxide 예를 들어 GaN 과 Pb(Zr,Ti)O3 ("PZT") 같은 공정에서 공정이 이루어 질 수 있다. 박막과 발광다이오드를 포함한 소자의 헤테로 구조를 도너(donor)에서 억셉터 기판으로 성공적으로 전이시킬 수 있고 결합단계 없이 thick film을 제거하여 독립기판(free standing substrate)을 생산할 수 있다.