[發明專利]一種氮化鎵基外延膜的激光剝離方法

有效

• 申請號: 200910031266.1
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101555627A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 王懷兵;孔俊杰;楊輝;梁秉文
• 申請（專利權）人: 蘇州納晶光電有限公司
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B29/40;C30B25/02;C30B33/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種激光剝離方法，具體涉及一種藍寶石襯底上氮化鎵基外 延膜的激光剝離方法。

背景技術

目前，氮化鎵基LED普遍采用藍寶石作為襯底，通過異質外延的方法 制作。然而，由于藍寶石襯底存在高的晶格失配和熱失配，且導熱性較差， 大大阻礙了大功率氮化鎵基LED的發展；同時，由于藍寶石的導電性也不 好，也制約了上下電極垂直結構大功率氮化鎵基LED的制作和發展。因此， 將氮化鎵基外延膜從藍寶石襯底上剝離，并進一步轉移到高導熱導電襯底上 成了制作大功率氮化鎵基LED的關鍵。

自1998年W.S.Wong等人利用準分子激光實現氮化鎵基外延膜剝離后， 激光剝離技術受到了人們的廣泛重視。激光剝離技術(LLO：Laser?Lift-off) 是采用紫外光波段的激光透過藍寶石襯底輻照樣品，使藍寶石/氮化鎵界面 處的氮化鎵發生熱分解生成金屬Ga以及N₂，N₂逸出，加熱樣品至金屬Ga 的熔點，使其融化，即能實現藍寶石與氮化鎵的分離。2002年，Nichia正式 把激光剝離技術用于UVLED的工藝上，使其發光效率得到很大的提高；2003 年，Osram公司采用激光剝離工藝將藍寶石去除，使LED的出光效率提升 至75％。

然而，在激光剝離過程中，激光作用區域會產生很強的沖擊波應力，該 應力會損傷外延膜，降低良品率。由于傳統激光剝離采用的光斑尺寸約1mm ×1mm，且光斑越大，產生的沖擊波應力越大，強烈的沖擊波應力沿剝離面 水平方向傳播而不受抑制時，會損傷周圍芯片；沿垂直于剝離面的方向傳播 時會在局部區域產生聚集，損傷僅有幾微米厚度的氮化鎵基外延膜。因此， 以激光剝離為核心技術制備垂直結構大功率LED存在低良率的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化鎵基外延膜的激光剝離方法，以實現藍寶 石襯底上氮化鎵基外延膜的大面積、高質量的激光剝離。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種氮化鎵基外延膜 的激光剝離方法，包括如下步驟：

(1)在藍寶石襯底上生長氮化鎵基外延膜，制作劃片槽，分隔形成氮化 鎵基單元器件，然后將所述劃片槽劃穿至藍寶石襯底表面，在劃片槽中填充 保護材料；

(2)以金屬層作為中間層，將所述氮化鎵基外延膜連接于高導熱導電襯 底上；所述金屬層為Au層或AuSn合金層；

(3)對激光光斑進行整形，將投影在藍寶石襯底和氮化鎵基外延膜界面 處的光斑處理為圖形化光斑陣列；所述圖形化光斑陣列的光斑直徑為5～200 μm，周期為10～200μm，且其光斑能量為平頂、高斯或近高斯分布；

(4)將上述圖形化光斑陣列透過藍寶石照射到藍寶石襯底和氮化鎵界面 處，使界面處的氮化鎵發生分解，實現氮化鎵基外延膜與藍寶石襯底分離。

上文中，所述步驟(1)中的劃片槽務必劃穿至藍寶石襯底表面；所述在劃 片槽中填充保護材料，優選將劃片槽填滿。所述步驟(2)中的金屬層作為中間 層，是指在氮化鎵基外延膜的表面鍍中間層金屬，包括黏附層、阻擋層及鍵 合層，高導熱導電襯底為氮化鎵基外延膜提供強有力的支撐且提供高導熱導 電性能，通過鍵合形成藍寶石襯底/氮化鎵基外延膜/中間層金屬/高導熱導電 襯底的結構。所述步驟(3)中的圖形化光斑陣列的目的是降低激光剝離對氮化 鎵基外延膜的損傷；其可以采用掩膜板調整，也可以采用光柵等光學元器件 結合光路調整的方式對光斑進行光學整形；光斑陣列中的間隙具有抑制沖擊 波應力的作用，因而降低了激光損傷。

上述技術方案中，所述步驟(1)中的保護材料為聚酰亞胺、二氧化硅、環 氧樹脂或絕緣硅膠。保護材料起到抑制沖擊波應力、阻止裂紋擴展、保證芯 片性能的作用。

上述技術方案中，所述步驟(2)中的高導熱導電襯底為Si或Cu襯底。

進一步的技術方案，所述步驟(3)中的圖形化光斑陣列的光斑形狀為矩形 或圓形。也可以是其他常規的幾何圖形。

與之相應的另一種技術方案是：一種氮化鎵基外延膜的激光剝離方法， 包括如下步驟：

(1)在藍寶石襯底上生長氮化鎵基外延膜；

(2)以膠或者石蠟作為中間層，將上述氮化鎵基外延膜連接于玻璃或者 Si襯底上；所述膠為硅膠或環氧樹脂；