[發(fā)明專(zhuān)利]一種氮化鎵薄膜的大面積連續(xù)無(wú)損激光剝離方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410086759.6
• 申請(qǐng)日: 2014-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103839777A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭恩卿;伊?xí)匝?/a>;劉志強(qiáng);王國(guó)宏;王軍喜;李晉閩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/02;B23K26/36
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種氮化鎵薄膜的大面積連續(xù)無(wú)損激光剝離方法。

背景技術(shù)

目前在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)氮化鎵薄膜是應(yīng)用最廣泛的一種氮化鎵材料的生長(zhǎng)技術(shù)。由于藍(lán)寶石襯底絕緣且導(dǎo)熱性能差，制約了由在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的氮化鎵薄膜制作的氮化鎵基光電器件的性能，因此將藍(lán)寶石襯底替換為新襯底的技術(shù)得到了廣泛的研究。其中激光剝離技術(shù)能將氮化鎵薄膜和藍(lán)寶石襯底分離開(kāi)，為解決替換藍(lán)寶石襯底這一技術(shù)問(wèn)題提供了很好的解決方案。但是激光剝離分解界面的氮化鎵薄膜時(shí)會(huì)產(chǎn)生氮?dú)猓纬奢^大的沖擊波，造成接受激光光斑的氮化鎵薄膜四周開(kāi)裂，因此不能得到大面積連續(xù)無(wú)損的氮化鎵薄膜。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要采用面積特別小的激光光斑掃描，以減少單次照射產(chǎn)生的沖擊波，然而這大大增加了設(shè)備運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的負(fù)擔(dān)，使加工速度大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種氮化鎵薄膜的大面積連續(xù)無(wú)損激光剝離方法，以消除和減小氮化鎵激光剝離時(shí)產(chǎn)生的沖擊波影響，提高加工速度。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種氮化鎵薄膜的大面積連續(xù)無(wú)損激光剝離方法，該方法包括：取在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)了氮化鎵薄膜的外延片；在氮化鎵薄膜的表面沉積過(guò)渡層；在過(guò)渡層表面制作轉(zhuǎn)移襯底；以及采用步進(jìn)掃描方式的長(zhǎng)條形激光光斑掃描照射整個(gè)拋光過(guò)的藍(lán)寶石襯底的背面，實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石襯底與氮化鎵薄膜的整體分離。

上述方案中，所述在氮化鎵薄膜的表面沉積過(guò)渡層，是采用電子束蒸發(fā)技術(shù)在氮化鎵薄膜表面沉積多層金屬層，該多層金屬層作為過(guò)渡層。所述多層金屬層是Ni、Ag、Pt、Au和AuSn合金的組合。

上述方案中，所述在過(guò)渡層表面制作轉(zhuǎn)移襯底，包括：取表面鍍金的鎢銅合金或者鉬銅合金圓片作為轉(zhuǎn)移襯底，在該鎢銅合金或者鉬銅合金圓片中含有5％-25％重量的銅；以及將該轉(zhuǎn)移襯底通過(guò)熱壓鍵合的方式連接在過(guò)渡層之上。所述將該轉(zhuǎn)移襯底通過(guò)熱壓鍵合的方式連接在過(guò)渡層之上，鍵合溫度在270-330攝氏度之間，壓力取1-500kg，恒溫恒壓時(shí)間10-60秒。

上述方案中，所述采用步進(jìn)掃描方式的長(zhǎng)條形激光光斑掃描照射整個(gè)拋光過(guò)的藍(lán)寶石襯底的背面，包括：將激光剝離設(shè)備產(chǎn)生的激光光斑調(diào)整為長(zhǎng)條形，采用步進(jìn)掃描方式的長(zhǎng)條形激光光斑掃描照射整個(gè)拋光過(guò)的藍(lán)寶石的背面，使前后左右的激光光斑正好對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石與氮化鎵薄膜的整體分離。所述長(zhǎng)條形激光光斑的長(zhǎng)度范圍為100微米至10000微米，寬度范圍為0.1微米至50微米。

(三)有益效果

本發(fā)明采用長(zhǎng)條形平頂激光光斑進(jìn)行掃描，在相同激光光斑面積的情況下，相比傳統(tǒng)的正方形激光光斑，對(duì)剝離界面兩邊產(chǎn)生的沖擊力矩要小得多，既能保證剝離大面積的氮化鎵薄膜樣品無(wú)裂紋，又能獲得可接受的加工速率。如果采用傳統(tǒng)的正方形激光光斑進(jìn)行激光剝離，為了保證氮化鎵薄膜不產(chǎn)生裂紋，必須要將光斑面積設(shè)置得非常小，大大延長(zhǎng)了加工時(shí)間和加工成本，使得這種正方形激光剝離方法不能用于剝離大面積連續(xù)氮化鎵薄膜的實(shí)際生產(chǎn)，而利用本發(fā)明卻可以較快而有效地制備大面積的無(wú)裂紋連續(xù)氮化鎵薄膜。本發(fā)明尤其對(duì)目前氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管、氮化鎵單晶的制造工藝的進(jìn)步具有十分重要的作用。

附圖說(shuō)明

圖1是在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)了氮化鎵薄膜的外延片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是制作了轉(zhuǎn)移襯底的外延片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是長(zhǎng)條形激光光斑掃描圓片的路徑俯視示意圖，圓片的截面結(jié)構(gòu)為圖2中所示的結(jié)構(gòu)，藍(lán)寶石表面朝上，圖中虛線(xiàn)為掃描路徑。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在附圖中，為了方便和解釋清楚起見(jiàn)，各層的厚度或尺寸可以放大、縮小或示意性示出，各構(gòu)成部分的尺寸不必或可以不必反映其實(shí)際尺寸。

本發(fā)明提供的這種氮化鎵薄膜的大面積連續(xù)無(wú)損激光剝離方法，包括以下步驟：

步驟1：取在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)了氮化鎵薄膜的外延片；

步驟2：在氮化鎵薄膜的表面沉積過(guò)渡層；

在本步驟中，在氮化鎵薄膜的表面沉積過(guò)渡層，是采用電子束蒸發(fā)技術(shù)在氮化鎵薄膜表面沉積多層金屬層，該多層金屬層作為過(guò)渡層，該多層金屬層是Ni、Ag、Pt、Au和AuSn合金的組合。

步驟3：在過(guò)渡層表面制作轉(zhuǎn)移襯底；