[發(fā)明專利]LED外延片的制備方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010563102.6
• 申請(qǐng)日: 2010-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN102074624A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁秉文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域的一種LED芯片的制備方法及裝置，尤其涉及一種LED外延片的制備方法及裝置。

背景技術(shù)

第三代半導(dǎo)體材料GaN等具有寬禁帶等特點(diǎn)，通過(guò)摻雜可以獲得波長(zhǎng)較短的藍(lán)光和紫外光，從而為白光LED替代目前的白熾燈、目光燈等傳統(tǒng)燈具和全彩大屏幕創(chuàng)造了條件。

在GaN基LED及其他光電子器件制作過(guò)程中，GaN材料一般是通過(guò)采用MOCVD等工藝于高溫條件下在藍(lán)寶石晶片等襯底上外延生長(zhǎng)而制得。但常見(jiàn)襯底材料，尤其是藍(lán)寶石材料的傳熱性差，其在加熱后，會(huì)因上下表面張力不同，或在上表面沉積不同薄膜后產(chǎn)生內(nèi)部的應(yīng)力積聚而發(fā)生翹曲(參閱圖1)，這樣，若采用厚度較小的藍(lán)寶石襯底，則翹曲的程度尤甚，進(jìn)而導(dǎo)致外延生長(zhǎng)的InGaN層等由于生長(zhǎng)時(shí)沿著外延片徑向溫度分布不均勻而影響光電參數(shù)，比如發(fā)光波長(zhǎng)、亮度或電壓等的不均勻，造成良品率低下。

為此，目前業(yè)界一般采用厚度在430μm左右的2英寸藍(lán)寶石晶片、或600μm左右的4英寸藍(lán)寶石晶片等作為襯底，以盡量使襯底在外延生長(zhǎng)過(guò)程中保持平整。但這樣做，不僅浪費(fèi)材料還會(huì)使生產(chǎn)成本增加。進(jìn)一步的，因襯底材料通常具有較高硬度(例如藍(lán)寶石襯底具有高達(dá)9級(jí)的莫氏硬度)，為了能夠?qū)⒅哑⒎指簦瑒t一般需要對(duì)襯底進(jìn)行減薄(以2英寸的藍(lán)寶石襯底為例，其厚度應(yīng)減薄至80-100μm左右)，這個(gè)減薄的操作包括粘片、研磨、拋光、去蠟、清洗等工序，操作十分繁雜，工時(shí)長(zhǎng)，設(shè)備昂貴，易產(chǎn)生大量粉塵，且會(huì)導(dǎo)致芯片的良率大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種LED外延片的制備方法及裝置，其可有效消除藍(lán)寶石晶片等襯底在高溫條件下進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的翹曲問(wèn)題，并可令厚度較小的襯底可直接用于外延生長(zhǎng)，從而節(jié)約了襯底材料以及避免了常規(guī)的減薄操作，大幅降低了LED外延片的制造成本。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種LED外延片的制備方法，其特征在于，該方法中，在對(duì)襯底基片加熱以生長(zhǎng)單晶薄膜的過(guò)程中，對(duì)襯底基片局部施加與導(dǎo)致該襯底基片局部翹曲的力方向相反的壓力，使襯底基片保持平整狀態(tài)。

進(jìn)一步地講，該方法中，是沿周向?qū)σr底基片局部施加與導(dǎo)致該襯底基片局部翹曲的力方向相反的力，所述襯底基片為藍(lán)寶石襯底。

該方法中，是將藍(lán)寶石襯底安放于一加熱平臺(tái)上的容置槽中進(jìn)行加熱的，所述容置槽周邊環(huán)形分布復(fù)數(shù)個(gè)壓片，所述壓片一端固定在加熱平臺(tái)上，另一端壓設(shè)在藍(lán)寶石襯底上端面局部上，并對(duì)該藍(lán)寶石襯底局部施加與導(dǎo)致該襯底局部翹曲的力方向相反的壓力，所述壓片由在所述加熱溫度下能夠保持初始形態(tài)的材料制成。

該方法中，是將藍(lán)寶石襯底安放于一加熱平臺(tái)上的容置槽中進(jìn)行加熱的，且所述藍(lán)寶石襯底上緊密嵌設(shè)一套體，所述套體上端面設(shè)置環(huán)形開口，其環(huán)形面沿周向壓設(shè)在藍(lán)寶石襯底上端面的局部上，并對(duì)該藍(lán)寶石襯底局部施加與導(dǎo)致該襯底局部翹曲的力方向相反的壓力；

所述套體包括可沿水平方向拆分的至少兩個(gè)部分；

所述套體由在所述加熱溫度下能夠保持初始形態(tài)的材料制成。

所述藍(lán)寶石襯底的厚度為80～1000μm。

一種LED外延片的制備裝置，包括一加熱平臺(tái)，所述加熱平臺(tái)上設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)容置槽，所述容置槽中安放襯底基片，其特征在于，所述制備裝置還包括用以在生長(zhǎng)單晶薄膜的過(guò)程中對(duì)襯底基片局部施加與導(dǎo)致該襯底基片局部翹曲的力方向相反的壓力，使襯底基片保持平整狀態(tài)的固定機(jī)構(gòu)。

具體而言，所述固定機(jī)構(gòu)包括呈環(huán)形分布在容置槽周邊的復(fù)數(shù)個(gè)壓片，所述壓片一端固定在加熱平臺(tái)上，另一端壓設(shè)在襯底基片上端面局部上，并對(duì)該襯底基片局部施加與導(dǎo)致該襯底局部翹曲的力方向相反的壓力，所述壓片由在所述加熱溫度下能夠保持初始形態(tài)的材料制成。

所述固定機(jī)構(gòu)包括一套體，所述襯底基片緊密嵌設(shè)于該套體中，所述套體上端面設(shè)置環(huán)形開口，其環(huán)形面沿周向壓設(shè)在襯底基片上端面的局部上，并對(duì)該襯底基片局部施加與導(dǎo)致該襯底局部翹曲的力方向相反的壓力；

所述套體包括可沿水平方向拆分的至少兩個(gè)部分；

所述套體由在所述加熱溫度下能夠保持初始形態(tài)的材料制成。

所述襯底基片為藍(lán)寶石襯底。

所述藍(lán)寶石襯底直徑為2英寸，厚度約80～450μm；或，所述藍(lán)寶石襯底直徑為4英寸，厚度約80～650μm；或，所述藍(lán)寶石襯底直徑為6英寸，厚度約80～1000μm。

附圖說(shuō)明

圖1是較薄藍(lán)寶石襯底在高溫條件下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖之一；