[發明專利]LED襯底的剝離方法

有效

• 申請號: 201210156091.9
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102664221A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 高耀輝;張昊翔;封飛飛;金豫浙;萬遠濤;李東昇;江忠永
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;B23K26/00;B23K26/073
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及一種LED襯底的剝離方法，尤其涉及一種采用飛秒激光剝離LED襯底的方法。

背景技術

眾所周知，LED晶圓是在藍寶石或者碳化硅襯底上采用氣相沉積的方法生長基于氮化鎵系材料的發光有源層，目前普遍的LED晶圓尺寸為2英寸~4英寸。LED行業的發展、LED價格的降低以及發光效率的提升，帶動了LED芯片的推廣普及，從而也帶動了應用于LED領域當中的各種技術。

在目前的市場上，普遍流行的平面結構LED芯片（正負電極在基板同一側）存在發光面積小、電流擁擠效應等問題，而垂直結構的LED芯片（正負電極在芯片上下側）可以避免這些問題，實現高效、大功率、高亮度，同時大大改善了散熱問題。為了制作垂直結構的LED芯片，需要將LED襯底中的襯底材料（通常為藍寶石）與氮化鎵外延層分離，而通過激光加工技術實現LED襯底的剝離是目前市場常用的方法。

現有技術中通常采用紫外光波段的激光光束，透過藍寶石聚焦在藍寶石和氮化鎵的界面處，由于聚焦后激光光斑在單位面積上具有很高的能量，使得界面處的氮化鎵熱分解成金屬鎵原子和氮氣，氮原子在高溫下再進一步融化，因此能夠實現藍寶石和氮化鎵的分離。但是由于在藍寶石襯底上生長的氮化物存在較大的晶格常數和熱膨脹系數失配，導致生長的氮化鎵膜層具有較大的內應力，因此，在激光剝離過程中，由于熱效應以及熱應力擴散，經常會出現裂紋，會導致制作的LED芯片有較大的漏電流。尤其在傳統的激光剝離過程中，通常利用激光光束的局部加熱使物質熔化或者氣化，這種方式的加熱也會使物質周圍遭到破壞，因而限制了邊緣強度和產生精細特征的能力。

雖然目前發展的脈沖紫外激光可以通過直接破壞物質的化學鍵，將物質分離成原子，可以減小熱損傷的影響。但由于其較長的脈沖時間（通常為納秒級），需要消耗比較多的能量來破壞化學鍵，而且產生的熱量將非常大，熱影響區比較大。激光作用區域會伴隨著劇烈的熱擴散，這種熱擴散會產生強烈的沖擊波應力，該沖擊波會導致出現裂紋或者凹坑，不但在垂直于剝離面方向上極易損傷僅有幾微米厚度的氮化鎵外延層，在水平方向上也會損傷周圍的芯片。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種LED襯底的剝離方法，能夠避免剝離過程中產生的熱量對外延層的損傷，有利于提高生產良率并改善出光效率。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種LED襯底的剝離方法，包括：

提供LED襯底，所述LED襯底包括襯底和位于所述襯底上的外延層；

將所述外延層貼合至轉移襯底；

采用飛秒激光系統將飛秒脈沖激光聚焦為線狀光斑，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底的襯底內且其長度大于等于所述LED襯底的直徑；

采用所述線狀光斑對所述襯底進行掃描，以對所述襯底進行初次減薄；

采用物理化學拋光將剩余的襯底去除，暴露出所述外延層。

可選地，所述飛秒激光系統包括：

飛秒脈沖種子激光源；

激光放大擴束裝置，對所述飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出所述線狀光斑；

承載部件，用于承載所述LED襯底，其中，所述轉移襯底朝向所述承載部件。

可選地，所述激光放大擴束裝置包括：

激光放大器，對所述飛秒脈沖激光進行能量放大；

擴束透鏡組合裝置，對來自所述激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸覆蓋所述LED襯底；

柱透鏡，對來自所述擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出所述線狀光斑。

可選地，所述激光放大器將所述飛秒脈沖激光放大為mJ~J量級的激光束。

可選地，所述激光放大擴束裝置還包括：

光閘，所述激光放大器輸出的激光束經過所述光閘后傳輸至所述擴束透鏡組合裝置。

可選地，所述飛秒激光系統還包括：

步進電機，驅動所述承載部件帶動所述LED襯底沿垂直于所述線狀光斑的方向移動，所述LED襯底在垂直于所述線狀光斑的方向上劃分為多步，所述步進電機帶動所述LED襯底逐步移動以使所述線狀光斑逐步掃描所述襯底。

可選地，所述飛秒激光系統還包括：

同步控制器，對所述步進電機和光閘進行同步控制，使所述步進電機每移動一步后照射至所述襯底內的激光脈沖數目相同。