[發(fā)明專利]一種氮化鎵基外延膜的選區(qū)激光剝離方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310713492.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103700736A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁萌;楊華;劉志強(qiáng);郭恩卿;伊?xí)匝?/a>;王軍喜;王國(guó)宏;李晉閩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化鎵基外延膜的剝離方法，尤其是一種氮化鎵基外延膜的選區(qū)激光剝離方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管屬于新一代照明光源，其技術(shù)發(fā)展得到各國(guó)的大力支持與推動(dòng)，發(fā)光二極管的發(fā)光亮度、可靠性等性能近年來(lái)得到了極大的提升，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。目前，氮化鎵基發(fā)光二極管的制作普遍采用藍(lán)寶石作為外延襯底，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)外延生長(zhǎng)得到，但是藍(lán)寶石襯底與氮化鎵基外延膜之間存在著高的晶格失配和熱失配，導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能較差，嚴(yán)重影響了大功率氮化鎵基發(fā)光二極管的制作和發(fā)展。

現(xiàn)有技術(shù)中逐步發(fā)展出通過(guò)一定工藝來(lái)將藍(lán)寶石襯底剝離，其中激光剝離藍(lán)寶石襯底是一個(gè)重要的解決方案。激光剝離技術(shù)是采用紫外光波段的激光透過(guò)藍(lán)寶石襯底輻射在界面的氮化物上，使氮化鎵發(fā)生熱分解生成金屬Ga以及N₂，實(shí)現(xiàn)氮化鎵基外延膜與藍(lán)寶石襯底的分離。激光剝離技術(shù)自1998年W.S.Wong等人利用準(zhǔn)分子激光成功剝離氮化鎵基外延膜后，受到各LED生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)的重視。目前已有多家廠家使用激光剝離技術(shù)來(lái)制作發(fā)光二極管，例如Lumileds、Osram、Semileds等知名大廠，據(jù)報(bào)道，采用了激光剝離工藝去除藍(lán)寶石襯底后，發(fā)光二極管的發(fā)光效率與散熱能力得到較大提高。目前，氮化鎵基外延膜的激光技術(shù)主要是把藍(lán)寶石襯底一次性去除，即對(duì)在藍(lán)寶石襯底上的氮化鎵基單元器件依次進(jìn)行激光剝離，一次性地全部轉(zhuǎn)移到第二基板上。具體工藝如圖1所示，首先在第一基板11(例如藍(lán)寶石襯底)上外延生長(zhǎng)得到氮化鎵基外延膜12，然后在氮化鎵基外延膜上制作隔離槽15，再通過(guò)一層金屬中間層13與第二基板14連接在一起；再利用激光地毯式掃描氮化鎵基單元器件，把全部氮化鎵基單元器件與藍(lán)寶石襯底分離。由于是地毯式掃描，造成該工藝靈活性差，能量消耗大。

此外，LED的傳統(tǒng)封裝環(huán)節(jié)工藝復(fù)雜，效率低下，封裝成本占成品成本的50％以上。LED的晶圓級(jí)封裝技術(shù)是以圓片為加工對(duì)象，在圓片上同時(shí)對(duì)眾多芯片進(jìn)行封裝、老化、測(cè)試，最后切割成單個(gè)器件，具有高產(chǎn)能、光色性能一致性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前LED的晶圓級(jí)封裝技術(shù)還處于研發(fā)階段，主要有兩種技術(shù)路線：1、半晶圓級(jí)封裝技術(shù)，即先把外延片制作成完整的單顆芯片后進(jìn)行劃裂分離，再把完整的芯片逐顆安裝到制備好的轉(zhuǎn)移基板上，接著對(duì)完成芯片轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移基板進(jìn)行晶圓級(jí)的熒光粉涂敷、透鏡制作等封裝工藝，最后進(jìn)行測(cè)試、切割得到LED成品；2、完全晶圓級(jí)封裝技術(shù)。即在外延片上先制作好單元器件，再把外延片上的全部或者部分單元器件一次性的轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移基板上，接著對(duì)完成芯片轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移基板進(jìn)行晶圓級(jí)的熒光粉涂敷、透鏡制作等封裝工藝，最后進(jìn)行測(cè)試、切割得到LED成品。而如何利用完全晶圓級(jí)封裝技術(shù)有選擇性地部分轉(zhuǎn)移氮化鎵基單元器件，實(shí)現(xiàn)真正意義上的發(fā)光二極管完全晶圓級(jí)封裝技術(shù)就是擺在技術(shù)開(kāi)發(fā)者面前的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種氮化鎵基外延膜的選區(qū)激光剝離方法，以實(shí)現(xiàn)氮化鎵基外延膜的選區(qū)剝離，部分的轉(zhuǎn)移氮化鎵基單元器件，增加了封裝與應(yīng)用的靈活性。

本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案，一種氮化鎵基外延膜的選區(qū)激光剝離方法，包括如下步驟：

步驟1：在第一基板上生長(zhǎng)外延膜，所述氮化鎵基外延膜包含但不限于n型氮化物、有源層、p型氮化物；

步驟2：在氮化鎵基外延膜上制作隔離槽，把氮化鎵基外延膜分離成氮化鎵基單元器件；

步驟3：以金屬層作為中間金屬層，將待剝離的單元器件與第二基板相連。沒(méi)有被選擇激光剝離的區(qū)域懸空于第二基板上，或在它們之間的縫隙和隔離槽中填充保護(hù)材料；

步驟4：采用共晶焊或回流焊的方式將待剝離的氮化鎵基單元器件與第二基板結(jié)合起來(lái)，形成第一基板/氮化鎵基外延膜/中間金屬層/第二基板的結(jié)構(gòu)。

步驟5：使用激光剝離設(shè)備，把所有待剝離的單元器件依次從第一基板上剝離下來(lái)，在第二基板上得到氮化鎵單元器件陣列。

其中，步驟1中，所述的第一基板為藍(lán)寶石襯底，例如可以是藍(lán)寶石平面襯底，也可以是藍(lán)寶石圖形襯底；

步驟2中，所述的隔離槽是通過(guò)激光劃槽、濕法腐蝕或干法刻蝕制作而成，隔離槽深度達(dá)到氮化鎵基外延膜與藍(lán)寶石襯底界面處；