[發明專利]一種氮化鎵LED藍寶石襯底柔性電子應用的激光剝離方法

無效

• 申請號: 201410061633.3
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103824905A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 黃偉;李海鷗;于宗光
• 申請（專利權）人: 無錫晶凱科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明公開了一種氮化鎵LED藍寶石襯底柔性電子應用的激光剝離方法，具體涉及氮化鎵二極管制作工藝中，使用激光消熔技術使氮化鎵與藍寶石襯底分離。

背景技術

發光二極管（Light-Emitting?Diode，簡稱LED）是一種能發光的半導體電子元件。主要分為有機發光二極管和無機發光二極管兩種。無機LED本體材料主要有鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）等，由它們的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光。其中氮化鎵是應用最廣泛的LED材料，主要用來制造藍光LED。

對于氮化鎵（GaN）材料，長期以來由于襯底單晶沒有解決，所以主要用異質外延技術來生長，如以藍寶石（sapphire）和碳化硅（SiC）為襯底，其中又以藍寶石襯底最為常用。雖然氮化鎵是極穩定的化合物，又是堅硬的高熔點材料，但是實驗表明,?氮化鎵在相對低的溫度（約800-900?°襯）下就會分解成金屬鎵與氮氣。雖然這樣對于生長大塊的高質量氮化鎵不利，但是卻給用激光消熔技術使氮化鎵與藍寶石襯底分離提供了便利。

因為LED的發光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。藍寶石襯底的導熱性和導電性比較差，而高功率氮化鎵LED在工作時會產生大量的熱，這些熱量如果不能及時導走，將嚴重地影響高功率氮化鎵LED的性能。用導熱性能更好的材料來代替藍寶石襯底將有可能有效解決LED的散熱問題。另外，如果藍寶石襯底可以重新被利用來生長氮化鎵LED，則可節省生產成本。同時，近年來柔性電子器件引起了人們很大的興趣，比如柔性太陽能電池，柔性顯示屏等。現在大部分的柔性顯示屏主要是基于有機發光二極管（OLED）的，而OLED無論是使用壽命還是發光強度都比不上有機發光二極管。但是相比于OLED，無機LED在柔性和延展性方面都很差，很大程度地限制了把無機LED制成柔性器件的應用。因此，如果存在某種工藝能把LED的硬襯底去掉，對于將其做成柔性器件，如柔性顯示屏，就顯得非常有意義。

常用的藍寶石襯底剝離方法主要有化學機械（chemomechanical）法，濕化學刻蝕法。由于藍寶石的堅硬與缺少有效的化學刻蝕劑，限制了上述前兩種方法的運用。而面向柔性電子學應用的激光剝離法簡單有效，成為了最有潛力的剝離方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的缺陷，提供一種氮化鎵LED藍寶石襯底柔性電子應用的激光剝離方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種氮化鎵LED藍寶石襯底柔性電子應用的激光剝離方法，具體步驟如下：

步驟一、用粘合劑將單顆氮化鎵LED或者LED陣列粘連到支撐襯底上，從氮化鎵側開始粘連，露出藍寶石側；

步驟二、將粘連后的氮化鎵LED放置于激光光路上焦點處，藍寶石側正對著激光射入的路徑，調整激光束的光斑大小，使光斑能整體覆蓋單顆LED；

步驟三、逐步調高激光的脈沖能量，利用單脈沖將激光束能介面處的氮化鎵分解。LED陣列可以通過移動樣品平臺的做法，對LED陣列進行掃描照射；?

步驟四、將經過分解處理的氮化鎵LED置于加熱臺上加熱，使得由氮化鎵分解而遺留的鎵處于熔融狀態，從中移除藍寶石；

步驟五、去除遺留的鎵金屬，并清洗經過步驟一至四處理的氮化鎵LED；

步驟六、將經過清洗的氮化鎵LED與目標襯底相粘合，去除支撐襯底。

作為本發明的進一步優選方案，所述步驟四中，加熱溫度為50?°C。

作為本發明的進一步優選方案，所述步驟五中，使用1摩爾的鹽酸溶液去除遺留的鎵金屬。

作為本發明的進一步優選方案，所述步驟六中，目標襯底為PDMS薄膜或者聚酰亞胺薄膜或者布料。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：以簡單快速的方法，有效地將整個LED陣列原樣地對藍寶石襯底進行剝離與轉移。

附圖說明

圖1是激光剝離氮化鎵LED過程示意圖，

其中：1.粘合劑、2.激光、3.支撐襯底、4.?氮化鎵LED、5.藍寶石襯底、6.目標襯底。

圖2是激光剝離前后的氮化鎵LED的電流電壓曲線圖。???

具體實施方式