用于制造可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、器件和器件構(gòu)件的松脫策略
專利匯可以提供用于制造可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、器件和器件構(gòu)件的松脫策略專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且提供了如下的方法，其通過提供具有多個(gè)功能層和多個(gè)松脫層的多層結(jié)構(gòu)，并通過利用分離一個(gè)或多個(gè)松脫層而將功能層從多層結(jié)構(gòu)分離以產(chǎn)生多個(gè)可轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，來制造器件或器件構(gòu)件。所述可轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)被印刷到器件襯底或由器件襯底 支撐 的器件構(gòu)件上。所述方法和系統(tǒng)提供了用于高 質(zhì)量 且價(jià)格低廉地制造光電器件、可轉(zhuǎn)移 半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)、（光）電器件和器件構(gòu)件的方式。，下面是用于制造可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、器件和器件構(gòu)件的松脫策略專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種制造錨定到襯底的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的方法，所述方法包括：
產(chǎn)生由所述襯底的外表面支撐的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件；
提供異質(zhì)錨元件，所述異質(zhì)錨元件與所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件物理接觸，并與所述襯底或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)物理接觸，從而將所述半導(dǎo)體元件錨定到所述襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供所述異質(zhì)錨元件的所述步驟包括沉積或涂布對所述襯底的一部分進(jìn)行覆蓋的材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述層覆蓋所述襯底的所述外表面的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中產(chǎn)生所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的所述步驟暴露出所述外表面或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)暴露區(qū)域，其中，所述提供所述異質(zhì)錨元件的步驟包括將所述層沉積或涂布在所述外表面或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)的所述暴露區(qū)域的至少一部分上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述材料層包括薄膜結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述材料層包括阻擋材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述材料層包括SiN或PECVD電介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述材料層被設(shè)置為與所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的一側(cè)接觸并沿著該側(cè)延伸，其中所述材料層終止于所述襯底的所述外表面或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)并且與所述襯底的所述外表面或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述材料層包括將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的一側(cè)連接到所述襯底的所述外表面或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)的柱結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件包括單個(gè)半導(dǎo)體層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件包括具有多個(gè)半導(dǎo)體層的多層結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的所述步驟包括提供由所述襯底的外表面支撐的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的多級陣列；其中提供所述異質(zhì)錨元件的所述步驟包括沉積或涂布材料層，該材料層接觸在所述多層陣列中的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的側(cè)面，并接觸所述襯底的所述外表面或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)的一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述異質(zhì)錨元件用作蝕刻阻止層。
14.一種組裝可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的方法，所述方法包括以下步驟：
提供權(quán)利要求1所述的錨定到所述襯底的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件；
通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到器件襯底上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過接觸印刷進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過如下步驟進(jìn)行：
將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與具有接觸表面的轉(zhuǎn)移器件接觸，其中，在所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件之間的接觸將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件結(jié)合到所述接觸表面；
以導(dǎo)致所述異質(zhì)錨元件斷裂的方式移動所述轉(zhuǎn)移器件，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)從所述襯底轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移器件，從而形成具有位于其上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的所述接觸表面；
將位于所述接觸表面上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與所述器件襯底的承接表面接觸；以及
分離所述保形的轉(zhuǎn)移器件的所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件，其中所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件被轉(zhuǎn)移到所述承接表面上，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件組裝在所述襯底的所述承接表面上。
17.一種制造器件的方法，所述方法包括以下步驟：
提供權(quán)利要求1所述的錨定到所述襯底的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件；
通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到器件襯底上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過接觸印刷進(jìn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過如下步驟進(jìn)行：
將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與具有接觸表面的轉(zhuǎn)移器件接觸，其中，在所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件之間的接觸將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件結(jié)合到所述接觸表面；
以導(dǎo)致所述異質(zhì)錨元件斷裂的方式移動所述轉(zhuǎn)移器件，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)從所述襯底轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移器件，從而形成具有位于其上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的所述接觸表面；
將位于所述接觸表面上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與所述器件襯底的承接表面接觸；以及
分離所述保形的轉(zhuǎn)移器件的所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件，其中所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件被轉(zhuǎn)移到所述承接表面上，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件組裝在所述襯底的所述承接表面上。
20.一種用于制造器件或器件構(gòu)件的方法，所述方法包括以下步驟：
在襯底表面的至少一部分上設(shè)置犧牲層，所述犧牲層具有承接表面；
對所述犧牲層進(jìn)行圖案化，以產(chǎn)生暴露的襯底表面的圖案；
將功能層沉積在所述犧牲層的承接表面以及所暴露的襯底表面的圖案的至少一部分上，從而產(chǎn)生與所述所暴露的襯底的圖案相對應(yīng)的多個(gè)一個(gè)或多個(gè)功能層錨；
松脫所述功能層的至少一部分，其中功能層錨的多數(shù)圖案保持至少部分地錨定于所述襯底，并且所述功能層的未錨定于所述襯底的至少一部分被松脫，從而產(chǎn)生多個(gè)可轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)；以及
將所述多個(gè)可轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)印刷到器件襯底或由器件襯底支撐的器件構(gòu)件上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述松脫步驟包括：
將彈性印模與所述功能層的至少一部分接觸；以及
將所述印模與所述功能層解除接觸，從而去除所述功能層的未錨定到所述襯底的至少一部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述松脫步驟包括：
將所述器件襯底表面與所述功能層的至少一部分接觸；以及
將所述器件襯底表面與所述功能層解除接觸，從而將所述功能層的未錨定到所述襯底的至少一部分轉(zhuǎn)移到所述器件襯底或由所述器件襯底表面支撐的器件構(gòu)件。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中松脫步驟使用選自如下組的技術(shù)，所述組包括：
蝕刻所述犧牲層；
熱沖擊所述犧牲層；
通過將所述犧牲層暴露于來自激光源的輻射而進(jìn)行燒蝕或分解；以及
通過將所述犧牲層與化學(xué)試劑接觸分解所述犧牲層。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述功能層為多層結(jié)構(gòu)的一部分。
25.一種組裝可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的方法，所述方法包括以下步驟：
通過以下所述提供錨定到襯底的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件：
產(chǎn)生由所述襯底的外表面支撐的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件；
提供異質(zhì)錨元件，所述異質(zhì)錨元件與所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件物理接觸，并與所述襯底或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)物理接觸，從而將所述半導(dǎo)體元件錨定到所述襯底，其中所述異質(zhì)錨元件包括阻擋材料；以及
通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到器件襯底上。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過接觸印刷進(jìn)行。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過如下步驟進(jìn)行：
將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與具有接觸表面的轉(zhuǎn)移器件接觸，其中，在所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件之間的接觸將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件結(jié)合到所述接觸表面；
以導(dǎo)致所述異質(zhì)錨元件斷裂的方式移動所述轉(zhuǎn)移器件，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)從所述襯底轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移器件，從而形成具有位于其上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的所述接觸表面；
將位于所述接觸表面上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與所述器件襯底的承接表面接觸；以及
分離所述保形的轉(zhuǎn)移器件的所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件，其中所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件被轉(zhuǎn)移到所述承接表面上，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件組裝在所述襯底的所述承接表面上。
28.一種制造包括可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的器件的方法，所述方法包括以下步驟：
通過以下所述提供錨定到襯底的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件：
產(chǎn)生由所述襯底的外表面支撐的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件；以及
提供異質(zhì)錨元件，所述異質(zhì)錨元件與所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件物理接觸，并與所述襯底或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)物理接觸，從而將所述半導(dǎo)體元件錨定到所述襯底，其中所述異質(zhì)錨元件包括阻擋材料；
通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到器件襯底上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過接觸印刷進(jìn)行。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述通過印刷將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件轉(zhuǎn)移到所述器件襯底上的步驟通過如下步驟進(jìn)行：
將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與具有接觸表面的轉(zhuǎn)移器件接觸，其中，在所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件之間的接觸將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件結(jié)合到所述接觸表面；
以導(dǎo)致所述異質(zhì)錨元件斷裂的方式移動所述轉(zhuǎn)移器件，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)從所述襯底轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移器件，從而形成具有位于其上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的所述接觸表面；
將位于所述接觸表面上的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與所述器件襯底的承接表面接觸；以及
分離所述保形的轉(zhuǎn)移器件的所述接觸表面和所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件，其中所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件被轉(zhuǎn)移到所述承接表面上，從而將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件組裝在所述襯底的所述承接表面上。
31.一種用于產(chǎn)生可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的多層陣列的方法，所述方法包括以下步驟：
提供具有外表面的襯底；
提供由所述襯底的所述外表面支撐的多層結(jié)構(gòu)，其中所述多層結(jié)構(gòu)包括交替順序的半導(dǎo)體層和犧牲層；
通過從所述多層結(jié)構(gòu)去除材料產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)凹進(jìn)特征部；以及
將異質(zhì)錨元件沉積或涂布在所述一個(gè)或多個(gè)凹進(jìn)特征部中，從而將每個(gè)所述半導(dǎo)體層的至少一部分錨定到所述襯底的外表面，或錨定到在所述多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體頂層下方的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層，或錨定到上述二者。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述凹進(jìn)特征部從所述多層結(jié)構(gòu)的頂層貫通到所述襯底的外表面，從而暴露出所述襯底的外表面的區(qū)域，并且所述異質(zhì)錨元件將每個(gè)所述半導(dǎo)體層錨定到所述襯底的外表面。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述凹進(jìn)特征部從所述多層結(jié)構(gòu)的第一半導(dǎo)體頂層貫穿到在所述頂層下方的第二半導(dǎo)體層，并且所述異質(zhì)錨元件將所述第一半導(dǎo)體層錨定到所述第二半導(dǎo)體層。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述沉積或涂布步驟使用選自如下組的技術(shù)進(jìn)行，所述組包括：氣相外延、分子束外延、蒸發(fā)沉積、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、濺射沉積、溶膠凝膠涂布、電子束蒸發(fā)沉積、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、液相外延、電化學(xué)沉積和旋涂。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括：
選擇性去除處于所述第一半導(dǎo)體頂層下方的所述犧牲層；
松脫所述第一半導(dǎo)體頂層；
去除所述錨元件，
并且重復(fù)所述產(chǎn)生和沉積步驟，從而將所述第二半導(dǎo)體層錨定到在所述第二半導(dǎo)體層下方的第三半導(dǎo)體層。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中重復(fù)所述過程，直至所有半導(dǎo)體層被從所述襯底的外表面去除。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述襯底包括晶片，并且所述襯底被重復(fù)使用來支撐一第二多層結(jié)構(gòu)。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括：
去除所述犧牲層；
松脫所述半導(dǎo)體層；
去除所述錨元件；以及
通過提供由所述襯底的所述外表面支撐的第二多層結(jié)構(gòu)并重復(fù)用于產(chǎn)生將每個(gè)所述半導(dǎo)體層錨定到所述襯底的外表面的錨的所述步驟，來重復(fù)使用所述襯底。
39.一種制造錨定到襯底的可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的方法，所述方法包括：
產(chǎn)生由所述襯底的外表面支撐的所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件；
提供異質(zhì)錨元件，所述異質(zhì)錨元件與所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件物理接觸，并與所述襯底或其上設(shè)置的結(jié)構(gòu)物理接觸，從而將所述半導(dǎo)體元件錨定到所述襯底；
提供至少部分地位于所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件與所述襯底的所述外表面之間的松脫層；
以及
通過選擇性去除所述松脫層松脫所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的至少一部分，其中所述松脫步驟包括在將所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件連接到所述異質(zhì)錨的可斷裂束縛點(diǎn)受控剝脫所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述選擇性去除所述松脫層包括應(yīng)用優(yōu)先蝕刻所述松脫層的蝕刻劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述異質(zhì)錨元件包括阻擋材料。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述產(chǎn)生步驟包括：
提供多個(gè)功能層，每個(gè)功能層包括可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件，其中相鄰的功能層由松脫層隔開；以及
通過選擇性去除所述松脫層去除最頂部的功能層，其中在所述最頂部的層下面的所述功能層保持由所述異質(zhì)錨元件錨定到所述襯底。
43.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述松脫步驟包括：
將所述功能層的至少一部分與所述襯底或犧牲層物理地分離。
44.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述多層結(jié)構(gòu)包括多個(gè)功能層，并且相鄰的功能層由犧牲層隔開。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述松脫是所述多個(gè)功能層的順序逐層松脫。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述松脫是所述多個(gè)功能層的同時(shí)松脫。
47.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述異質(zhì)錨元件包括橫向蝕刻阻止部。
48.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述阻擋材料是光致抗蝕劑。
49.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述阻擋材料包括氮化硅。
50.一種制造可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟：
提供一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括多個(gè)功能層和多個(gè)松脫層；其中在所述多層結(jié)構(gòu)中所述松脫層位于功能層之間，并且至少一個(gè)功能層包括錨定到所述多層結(jié)構(gòu)的多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；以及
通過將一個(gè)或多個(gè)所述松脫層與一個(gè)或多個(gè)所述功能層分離和將所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與所述錨分離，將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一部分從所述多層結(jié)構(gòu)松脫，從而產(chǎn)生所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體器件。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件選自如下組，所述組包括：P-N結(jié)、薄膜晶體管、單結(jié)太陽能電池、多結(jié)太陽能電池、光電二極管、發(fā)光二極管、激光器、CMOS器件、MOSFET器件、MESFET器件和HEMT器件。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)半導(dǎo)體薄膜。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述半導(dǎo)體薄膜中的每個(gè)為單晶半導(dǎo)體層。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述半導(dǎo)體薄膜中的每個(gè)選自如下組，所述組包括：有機(jī)半導(dǎo)體層、無機(jī)半導(dǎo)體層、III-V半導(dǎo)體層；和第IV族單質(zhì)或化合物半導(dǎo)體。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體薄膜包括具有不同的半導(dǎo)體材料或摻雜劑的至少兩個(gè)半導(dǎo)體薄膜。
57.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括摻雜半導(dǎo)體層。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述摻雜半導(dǎo)體層形成P-N結(jié)的一部分。
59.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括太陽能電池。
60.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括選自以下組的材料，所述組包括：
Si、Ge、SiC、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、GaSb、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、PbS、PbSe、PbTe、AlGaAs、AlInAs、AlInP、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlGaAsSb、AlGaInP和GaInAsP。
61.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述功能層還包括介電層、電極或?qū)щ妼印?br/>62.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)具有選自大于
5nm且小于50,000nm的范圍的厚度。
63.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述多層結(jié)構(gòu)具有大于或等于2且小于或等于
200的功能層數(shù)量，并具有大于或等于2且小于或等于200的松脫層數(shù)量。
64.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，還包括在襯底上產(chǎn)生所述多層結(jié)構(gòu)的步驟，其中至少一個(gè)松脫層被設(shè)置在所述功能層與所述襯底之間。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，還包括重復(fù)在襯底上產(chǎn)生所述多層結(jié)構(gòu)的步驟以及從所述多層結(jié)構(gòu)松脫所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一部分的步驟的步驟；其中在所述重復(fù)在襯底上產(chǎn)生所述多層結(jié)構(gòu)的步驟以及從所述多層結(jié)構(gòu)松脫所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一部分的步驟的步驟期間，重復(fù)使用所述襯底。
66.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：
第III-V族的半導(dǎo)體外延層，其中至少兩個(gè)半導(dǎo)體外延層具有不同的半導(dǎo)體材料。
67.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：
p型摻雜GaAs頂層；
低摻雜GaAs中間層；和
由所述松脫層支撐的n型摻雜GaAs下層。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述松脫層包括Al0.9Ga0.1As。
69.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，用于制造光電器件，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：
由所述松脫層支撐的n型摻雜GaAs第一層；
由所述第一層支撐的第二層，所述第二層包括背表面場（back-surface field）或布拉格反射體（Bragg-reflector）層；
由所述第二層支撐的包括n型摻雜GaAs基層的第三層；
包括p型摻雜GaAs發(fā)射體的第四層；
由所述第四層支撐的包括p型摻雜In0.49Ga0.51P鈍化層的第五層；以及
由所述第五層支撐的包括p型摻雜GaAs層的第六層。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，還包括位于所述第一層與所述第二層之間的緩沖層，其中所述緩沖層包括n型摻雜GaAs。
71.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其中所述松脫層包括足夠厚度的Al0.96Ga0.04As層以避免所述多層的下陷。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中所述松脫層的厚度大于或等于300nm且小于或等于2500nm。
73.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，其中所述多個(gè)功能層選自大于或等于2且小于或等于200的范圍。
74.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，還包括在GaAs襯底上設(shè)置所述多層結(jié)構(gòu)。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中每個(gè)功能層包括n型摻雜GaAs層和AlGaAs半
絕緣層。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述松脫層是Al0.96Ga0.04As。
77.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述功能層的數(shù)量大于或等于2且小于或等于
200。
78.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中每個(gè)功能層包括由所述松脫層支撐的被布置為從最頂部的層1到最底部的層15的15個(gè)堆疊的層，其中所述堆疊的層包括：
1 GaAs:C
2 Al0.45Ga0.55As:C
3 Al0.5In0.5P:Mg
4 Al0.25Ga0.25In0.5P
5 Ga0.44In0.56P
6 Al0.25Ga0.25In0.5P
7 Ga0.44In0.56P
8 Al0.25Ga0.25In0.5P
9 Ga0.44In0.56P
10 Al0.25Ga0.25In0.5P
11 Ga0.44In0.56P
12 Al0.25Ga0.25In0.5P
13 Al0.5In0.5P
14 Al0.45Ga0.55As:Te
15 GaAs:Te。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中所述松脫層包括Al0.96Ga0.04As，并且所述多層結(jié)構(gòu)由GaAs襯底支撐。
80.一種用于制造光電器件的方法，所述方法包括步驟：
提供一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括多個(gè)功能層和多個(gè)松脫層；其中在所述多層結(jié)構(gòu)中所述松脫層位于功能層之間，并且所述功能層包括多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；以及
通過將一個(gè)或多個(gè)所述松脫層與一個(gè)或多個(gè)所述功能層分離，將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一部分從所述多層結(jié)構(gòu)松脫，從而產(chǎn)生所述可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；
其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：
由所述松脫層支撐的n型摻雜GaAs第一層；
由所述第一層支撐的第二層，所述第二層包括背表面場或布拉格反射體層；
由所述第二層支撐的包括n型摻雜GaAs基層的第三層；
包括p型摻雜GaAs發(fā)射體的第四層；
由所述第四層支撐的包括p型摻雜In0.49Ga0.51P鈍化層的第五層；以及
由所述第五層支撐的包括p型摻雜GaAs層的第六層。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，還包括位于所述第一層與所述第二層之間的緩沖層，其中所述緩沖層包括n型摻雜GaAs。
82.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述松脫層包括Al0.96Ga0.04As層。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其中所述Al0.96Ga0.04As層的厚度大于或等于300nm且小于或等于2500nm。
84.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，還包括在GaAs襯底上設(shè)置所述多層結(jié)構(gòu)。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中每個(gè)功能層包括n型摻雜GaAs層和AlGaAs半
絕緣層。
86.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述松脫步驟還包括干式接觸印刷以將所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與所述錨分離。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的方法，其中所述松脫步驟還包括使將所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)連接到所述錨的束縛斷裂。
88.一種用于提供可轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的多層堆疊系統(tǒng)，所述多層堆疊系統(tǒng)包括：
襯底；
覆蓋所述襯底的至少一部分的松脫層；
由所述松脫層支撐的多個(gè)功能層；以及
所述襯底，其中相鄰的功能層由位于相鄰的功能層之間的松脫層隔開；
其中所述功能層包括多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體薄膜。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的多層堆疊，其中所述半導(dǎo)體薄膜是摻雜半導(dǎo)體層。
91.根據(jù)權(quán)利要求88所述的多層堆疊，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體器件。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的多層堆疊，其中所述半導(dǎo)體器件選自如下組，所述組包括：
P-N結(jié)、薄膜晶體管、單結(jié)太陽能電池、多結(jié)太陽能電池、光電二極管、發(fā)光二極管、激光器、CMOS器件、MOSFET器件、MESFET器件和HEMT器件。
93.根據(jù)權(quán)利要求88所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)半導(dǎo)體薄膜。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體薄膜包括：
p型摻雜GaAs頂層；
低摻雜GaAs中間層；和
n型摻雜GaAs底層。
95.根據(jù)權(quán)利要求93所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體薄膜包括由AlGaAs半絕緣層支撐的n型摻雜GaAs層。
96.根據(jù)權(quán)利要求93所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體薄膜包括：p型摻雜GaAs、In0.49Ga0.51P和背表面場或布拉格反射體層。
97.根據(jù)權(quán)利要求88所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述襯底包括GaAs，所述松脫層包括砷化鋁鎵。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述松脫層包括Al0.96Ga0.04As。
99.根據(jù)權(quán)利要求88所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述多個(gè)半導(dǎo)體薄膜獨(dú)立地選自如下組，所述組包括：GaAs；InP；AlxGa1-xAs，其中x<0.5；InGaAlAsP，其中AlAs<50%；C；Si；Ge；
SiC；SiGe；Au；Ag；Cu；Pd；Pt；InGaAlN；In1-yGayAsxP1-x，x，y<0.05；以及AlxGa1-xAs，x>0.9。
100.根據(jù)權(quán)利要求88所述的多層堆疊系統(tǒng)，其中所述松脫層選自如下組，所述組包括：
AlGa1-xAs，其中x>0.7；
AlSb，
GaSb，
SiO2；
有機(jī)聚合物；
GaAs1-xNy，其中y
InGaAs；和
GaAs。
用于制造可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、器件和器件構(gòu)件的松脫策略
背景技術(shù)
11/423,192(6/09/2006 提 交 的 41-06)、11/421,654(6/01/2006 提 交 的 43-06)、
60/826,354(9/20/2006提交的151-06P)，上述每個(gè)專利申請通過引用并入本文，該引用達(dá)到與本文不矛盾的程度。當(dāng)前需要用于制造可轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體元件的方法和結(jié)構(gòu)。特別地需要可與制造器件和器件構(gòu)件的高產(chǎn)出過程兼容的成本低廉的方法和結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
附圖說明
具體實(shí)施方式
4中概括了所述過程的細(xì)節(jié)。圖4概括了“一次多層”地松脫用于光電器件的FMED，同時(shí)可選地重新使用襯底以接著生產(chǎn)另外的可轉(zhuǎn)移FMED。功能層包括外延生長半導(dǎo)體。所述過程還用于無定形或多晶材料，類似于圖12所述的過程。簡言之，獲得了GaAs襯底。例如通過MOCVD、MBE等等（類似于分別用于晶體管、LED的圖3D和3E的過程）在GaAs襯底上生長出如圖3C所示的外延層。在生長之前根據(jù)需要對襯底進(jìn)行預(yù)處理（可選地需要CMP）。在沉積或外延生長功能層和犧牲層之前在襯底附近生長大約～200nm的GaAs緩沖層。通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）和用于圖案化的光刻形式，可以用SiO2掩蔽頂部外延層的表面的一部分。使用Cl/Ar/H等離子體從表面直至任一Al0.96Ga0.04As犧牲層內(nèi)（例如，進(jìn)入最靠近襯底的犧牲層）的某一距離處蝕刻外延層的未掩蔽區(qū)域。所述犧牲層不應(yīng)為與襯底相距最遠(yuǎn)的一個(gè)（在這種情況下，松脫將為如圖3B和5所概括的“一次一個(gè)”過程）。將襯底暴露于濃HF以至少部分地去除所暴露的犧牲層，并通過橫向底切松脫在犧牲層上方的功能外延層。（HF侵蝕功能外延層比其侵蝕犧牲層更為緩慢（小于1/10蝕刻速度））。通過壓印將所松脫的FMED與襯底分離，或者進(jìn)行用于流體組裝或噴墨印刷、靜電旋壓等等的溶劑交換。使用HF去除犧牲層的任何殘留部分；清洗/擦除上方的功能外延層的任何殘留部分（錨定結(jié)構(gòu)等等）。初始時(shí)位于此時(shí)已經(jīng)被去除的層的緊鄰的下方的功能層現(xiàn)在被暴露出來，并且位于襯底表面上。重復(fù)在掩蔽和HF去除之間的步驟，從而松脫多組功能層（每組被犧牲層隔開），直至沒有犧牲層保留在襯底上。為了可選地重新使用襯底，這些步驟根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)。
使用Cl/Ar/H等離子體從表面到進(jìn)入第一Al0.96Ga0.04As犧牲層的某一距離處對外延層的未掩蔽區(qū)域進(jìn)行蝕刻。通過低壓化學(xué)氣相沉積來沉積氮化硅的敷形涂層。例如通過光刻和使用氟等離子體進(jìn)行蝕刻將該氮化硅圖案化，以限定橫向蝕刻阻止部和/或錨定柱。將襯底暴露于濃HF，以至少部分地去除所暴露的犧牲層（一個(gè)），并且通過橫向底切松脫在犧牲層（功能層）上方的外延層。（HF侵蝕功能外延層比其侵蝕犧牲層更為緩慢（小于1/10蝕刻速度））。通過壓印將所松脫的FMED從襯底上分離，或者進(jìn)行用于流體組裝或噴墨印刷、靜電旋壓等等的溶劑交換。使用HF去除犧牲層的任何殘留部分。使用氟等離子體以去除氮化硅；清潔/擦除上方的功能外延層的任何殘留部分（錨定結(jié)構(gòu)等等）。重復(fù)HF、氟等離子體和清洗，直至初始時(shí)位于此時(shí)已經(jīng)去除的層的緊鄰的下方的功能層被清晰暴露出并且處于襯底表面上。重復(fù)在掩蔽和HF去除之間的步驟，從而松脫功能層，直至沒有犧牲層保留在襯底上。為了可選地重新使用襯底，這些步驟根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)。
可以采用這些帶實(shí)現(xiàn)良好的電氣性能（遷移率～190cmV s ，且導(dǎo)通/截止>10），從而證明了一個(gè)潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。
硅納米線 的已被充分開發(fā)的化學(xué)合成方法相關(guān)的生長技術(shù)已經(jīng)被改造用于制造Si納米
2
帶并獲得了一定的成功 。然而，對于例如氧化物（ZnO、SnO2、Ga2O3、Fe2O3、In2O3、CdO、PbO2
3 4 5 6
等等）、硫化物（CdS、ZnS）、氮化物（GaN）和硒化物（CdSe、ZnSe、Sb2Se3）等材料，通過這些過程和類似過程所提供的對帶的尺寸控制程度和帶的產(chǎn)量是有限的。相反地，依靠半導(dǎo)體晶片的頂表面的光刻處理的方法能夠良好控制厚度、寬度、長度、結(jié)晶度和摻雜水平。這些方法能夠形成厚度處于微米到納米量級、包括Si、SiGe、雙層Si/SiGe、GaAs、GaN及其他
7-12
等的薄膜、管和帶 。此外，各種工藝可以有組織的陣列的形式將這些元件轉(zhuǎn)移到其他用于器件集成的襯底。相比于生長技術(shù)，這種“自上而下”的方法具有三個(gè)主要缺點(diǎn)。首先，寬度小于～100nm的元件由于光刻中的實(shí)際限制而難于制造。其次，可以使用的僅僅是那些能夠以薄膜或體晶片形式生長的材料。第三，對于許多應(yīng)用最重要的是，大量微/納米結(jié)構(gòu)的制造需要大量晶片，每個(gè)晶片均較為昂貴。第一個(gè)缺點(diǎn)與不需要如此之小尺寸的結(jié)構(gòu)的多種應(yīng)用不相關(guān)。第二個(gè)缺點(diǎn)當(dāng)然并不適用于包括硅的許多重要材料。此實(shí)施例提出了解決第三個(gè)限制的結(jié)果。具體而言，它引入一種在單個(gè)處理順序中從標(biāo)準(zhǔn)的體Si晶片生產(chǎn)大量高質(zhì)量的Si帶的簡單方法，所述Si帶的厚度低至數(shù)十納米。簡言之，所述方法始于通過蝕刻掩模對硅晶片進(jìn)行受控的深度反應(yīng)離子蝕刻，以制造帶有良好限定的紋波側(cè)壁形態(tài)的溝槽。以一定角度沉積到這些帶上的金屬濺鍍（collimated flux）形成分離的金屬線，這些金屬線用作沿著平行于晶片表面的平面對硅進(jìn)行的高度各向異性濕式蝕刻的掩模。這一單一蝕刻步驟形成呈現(xiàn)多層堆疊幾何結(jié)構(gòu)的大量硅帶。這些帶可從晶片去除，以及被溶液鑄型或者干式轉(zhuǎn)移印刷到希望的襯底上，以集成到諸如晶體管的器件中，它們的由光刻限定的空間次序保持或不保持均可。此一方法僅僅依賴于標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室處理設(shè)備。因此，其對于研究者有價(jià)值的是，其可用于硅微米/納米結(jié)構(gòu)中而不需要專門的生長室，以及用直接的合成技術(shù)大量形成它們的制法中。
縱橫比的結(jié)構(gòu)和平坦豎直的側(cè)壁 。但我們改造了過程周期，以通過適宜地控制氣流速度、電極功率、室壓力和蝕刻周期持續(xù)時(shí)間而將被良好控制的紋波狀起伏結(jié)構(gòu)雕刻到這些側(cè)壁中。周期和幅度分別在80nm-1.5μm和50-450nm的范圍內(nèi)的紋波可在被處理的區(qū)域（4英寸晶片尺寸）可重現(xiàn)地和均勻地獲得。舉例而言，形成周期為540nm且幅度為130nm的參數(shù)如下：氣流，O2/SF6=13/130sccm（在STP的立方厘米/分鐘）用于蝕刻，并且C4F8=110sccm用于沉積；氣壓，94mTorr；蝕刻功率，600/12W用于感應(yīng)耦合等離子體（ICP）/壓板（P）；沉積功率，600/0W用于ICP/P；蝕刻持續(xù)時(shí)間，7秒；沉積持續(xù)時(shí)間，5秒。在各沉積周期之間的蝕刻狀況確定了這些紋波結(jié)構(gòu)。因?yàn)镾F6/O2混合物給出幾乎各向同性的蝕刻，所以紋波的幅度和周期是相關(guān)聯(lián)的。最小紋波結(jié)構(gòu)具有80nm的周期和50nm的幅度；最大紋波結(jié)構(gòu)具有1.5μm的周期和450nm的幅度。將蝕刻樣本在100℃下浸入NH4OH/H2O2/H2O=1:1:5達(dá)10分鐘，就去除了側(cè)壁上的含氟聚合物。將樣品浸漬于BOE溶液達(dá)2分鐘，接著在去離子水中漂洗，去除了殘留的SiO2層。接著，利用濺鍍的Cr/Au（3/47nm）的有角度的電子束蒸發(fā)（從晶片的法向軸線偏離15°），沿著所有紋波的低區(qū)域而不是其高區(qū)域形成物理蝕刻掩模，原因在于伸出的凹凸結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的遮蔽。蒸發(fā)角控制此遮蔽的程度。采用KOH溶液進(jìn)行的各向異性濕式化學(xué)蝕刻（PSE-200，Transene Co.110℃）沿著<110>方向，在暴露出Si的所有區(qū)域中沿著側(cè)壁開始去除Si。沿著{110}平面的KOH蝕刻速度比沿著{111}平面快數(shù)百倍之
14
多，因?yàn)閧110}平面較之{111}平面具有更低的原子密度和更高的懸空鍵密度 。因此，這種蝕刻從每個(gè)溝槽的一側(cè)沿著平行于晶片表面的方向完全進(jìn)展到相鄰側(cè)，從而松脫單個(gè)帶的多層堆疊，該堆疊的厚度由有角度的蒸發(fā)和紋波結(jié)構(gòu)（即，周期和幅度）確定。采用KI/I2（aq）溶液（重量百分比為2.67/0.67%）去除Cr/Au并采用HCl/H2O2/H2O=體積比1:1:1以及HF（aq）進(jìn)一步清潔，完成了上述制造。超聲處理將所述帶松脫到溶液（例如CH3OH）中，以準(zhǔn)備將其用于鑄型到其他襯底上。
技術(shù)能夠一次一層地從源晶片提起這些被錨定的Si帶的有組織陣列 ，以轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底。圖17示意性圖示了此一過程，其應(yīng)用于柔性塑料襯底。將輕微的壓力施加于PDMS上以能夠與逐漸往下的Si帶層接觸并以最高轉(zhuǎn)移效率（>～90%直至第三層）快速將其剝離已松
15
脫的帶陣列 。使用小壓力使得能夠進(jìn)行保形接觸同時(shí)避免使帶斷裂和/或扭曲。在該方法中，所述帶通過范德華相互作用粘附到PDMS上，所述范德華相互作用沿著所述帶的長度累積，在剝離時(shí)強(qiáng)度足以使帶錨破裂。使得覆蓋有Si帶的印模接觸一具有薄的、旋涂鑄型粘接層（厚度=135nm，SU-8，Microchem）的襯底（厚度=0.2mm，PET，-Delta Technologies），并在70℃下加熱達(dá)1分鐘，就形成了在帶和該襯底之間的強(qiáng)力粘合。通過剝離PDMS將帶
2
從PDMS上去除。將粘接（感光聚合物）層大量暴露于紫外光（λ=365nm，13mW/cm，10s），并進(jìn)一步加熱（120℃，5分鐘），增強(qiáng)了在帶和襯底之間的粘合。采用單一晶片源的帶的轉(zhuǎn)移印刷的多個(gè)周期能夠產(chǎn)生在塑料或其他襯底上的大面積覆蓋（相比于晶片），如圖17所示。
16
溫度和濃度）也能夠?qū)е缕?。采用在此所述的過程，這些因素使得最小的能夠可靠實(shí)現(xiàn)的帶厚度被實(shí)際限制在～80nm。使用標(biāo)準(zhǔn)接觸模式光刻工具，可以實(shí)現(xiàn)小到～1μm的寬度。在光刻（例如使用電子束或壓印光刻）、蝕刻（例如溫度控制的ICPRIE）和沉積（例如在金屬抗蝕線中的更小的顆粒尺寸）中的組合改進(jìn)，能夠明顯（即，兩倍或更多倍）降低這些最小尺寸。其他與該過程相關(guān)的限制在于寬度與厚度的比率；大于～60的比率難于實(shí)現(xiàn)，這是由于與KOH蝕刻相關(guān)的一些方面，例如其各向異性的受限程度以及在完全底切之前所述帶的機(jī)械塌陷和/或金屬掩模線的剝離。
的這些帶。這些帶的寬度和長度的均勻性較高（偏差=±120nm）。在此示出的～6×10 個(gè)
2
帶（厚度=250nm，寬度=3μm，長度=～1.5cm）從1.5×1.5cm 的面積中進(jìn)行收集；此一樣本代表質(zhì)量為0.16mg的90m的帶。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，易于實(shí)現(xiàn)將該過程擴(kuò)大到10層之多，同時(shí)晶片的直徑最長達(dá)150mm。在這種情況下，單個(gè)處理過程（圖25）將產(chǎn)生32mg的帶。在這種情況下，重點(diǎn)要注意的是，大襯底需要一定程度上小心處理，以便實(shí)現(xiàn)針對金屬掩模層的均勻沉積角度。針對典型蒸發(fā)系統(tǒng)，諸如在此報(bào)告的研究中所使用的，對于8、15和150mm的襯底直徑，沉積角度的改變分別為0.72°、1.36°、和13.8°。通過增大源和襯底之間的距離，或采用其他易于執(zhí)行的策略，能夠明顯降低這些改變。
在制造和集成全過程中得到保持。圖28示出Si芯片（總圖案尺寸：8×8mm）的圖像，其所具有的帶的對準(zhǔn)的四層堆疊（寬度=4μm，長度=190μm，厚度=～250nm）在其端部處錨定
5
到晶片。圖28a的光學(xué)顯微照片示出1.5×10 個(gè)帶。掃描電子顯微照片突出了錨和蝕刻平面（圖28b-e）。KOH蝕刻前沿沿著<110>方向推進(jìn)，但該前沿終止于{111}平面（即，最慢蝕刻平面），如圖28e所見，在此處，所述結(jié)構(gòu)漸縮成三角形錨，其位于兩個(gè){111}平面相交的一點(diǎn)處。軟印刷過程可使用圖17的過程一次一層地將這些帶轉(zhuǎn)移到其他襯底上。圖29a示出從頂層轉(zhuǎn)移到PDMS襯底上的Si帶陣列（厚度=235nm，寬度=4.8μm，長度=190μm）的實(shí)例。由于前文提到的因素產(chǎn)生的厚度偏差顯示為在圖29a的光學(xué)圖像中的顏色變化、圖
29b中的漸變厚度曲線，以及當(dāng)帶非常?。ɡ?，小于40nm）時(shí)的不連續(xù)性。原子力顯微鏡（AFM）圖像揭示了在帶表面上的完全分離的臺階（或階梯，高度最高達(dá)10nm）。不包括這些
2
臺階的區(qū)域（1×1μm）的表面粗糙度為～0.6nm，與之形成對照的是，包括這些臺階的相近尺寸的區(qū)域中表面粗糙度為～3nm。在由KOH蝕刻的Si（111）晶片的表面上已經(jīng)觀察到類
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似結(jié)構(gòu) 。此類結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在光學(xué)圖像中的一些色彩變化。0.6nm的粗糙度值在一定程度上大于晶片的頂部拋光表面的粗糙度值（0.12nm）、由負(fù)載硅的絕緣體（SOI）襯底產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的表面粗糙度值（0.18nm）、或由Si晶片的上表面產(chǎn)生的帶的表面粗糙度值（0.5nm）。粗糙度源于確定厚度偏差的相同效應(yīng)，如前所述。沿著典型的帶的厚度偏差為～±15nm。在給定陣列中帶的平均厚度的偏差為～±3nm。圖29c顯示使用單個(gè)經(jīng)處理的Si晶片，通過四個(gè)印刷周期在涂布有ITO的PET襯底上形成的帶的陣列的四個(gè)區(qū)域。在已印刷的帶上的產(chǎn)率為，對于第一層為98%，對于第二層為94%，對于第三層為88%，對于第四層為74%。第四層的低產(chǎn)率主要由于從晶片到PDMS的轉(zhuǎn)移不完全。從上層的不完全轉(zhuǎn)移在晶片上留下部分分離的帶，其可能干擾接下來的印刷周期。
現(xiàn)的導(dǎo)通/截止比率為～3×10。線性特征的、每個(gè)帶的遷移率（占空因子35%）第一層對
2 -1 -1 2 -1 -1
應(yīng)于190cmV s ，第二層對應(yīng)于130cmV s 。這些數(shù)值一定程度上低于我們使用SOI晶片
7，11
以及其他類似器件處理步驟所獲得的數(shù)值 。我們推測，在此使用的帶的較大粗糙度是這種差異的部分原因。另外，眾所周知的是，針對Si-SiO2界面，在（111）平面上的界面電荷密
17
度比在（100）平面上的大幾乎十倍；在氫氣中進(jìn)行退火能夠明顯降低該數(shù)值。
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2 Al0.45Ga0.55As:C 800nm 1018 P型分布器
3 Al0.5In0.5P:Mg 200nm 1018 覆層
4 Al0.25Ga0.25In0.5P 6nm 未摻雜 勢壘
5 Ga0.44In0.56P 6nm 未摻雜 Q阱
6 Al0.25Ga0.25In0.5P 6nm 未摻雜 勢壘
7 Ga0.44In0.56P 6nm 未摻雜 Q阱
8 Al0.25Ga0.25In0.5P 6nm 未摻雜 勢壘
9 Ga0.44In0.56P 6nm 未摻雜 Q阱
10 Al0.25Ga0.25In0.5P 6nm 未摻雜 勢壘
11 Ga0.44In0.56P 6nm 未摻雜 Q阱
12 Al0.25Ga0.25In0.5P 6nm 未摻雜 勢壘
13 Al0.5In0.5P 200nm 1018 覆層
14 Al0.45Ga0.55As:Te 800nm 1018 N型分布器
15 GaAs:Te 500nm 1019 N型接觸
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