CN103066166A - 发光二极管激光剥离方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管激光剥离方法，其为于一转换基板上外延形成一外延层之前，对应该外延层的隔离区域，先于该转换基板上形成一高低落差结构，据此于具有该高低落差结构的该转换基板之上，外延形成该外延层，即可藉由该高低落差结构释放材料接口间的应力，因而在激光剥离该转换基板与该外延层时，即可有效降低破片机率，而提升工艺合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管制造方法，特别涉及一种发光二极管激光剥离方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)中主要由发光的半导体材料多重外延而成，以蓝光发光二极管为例。其主要是由氮化镓基(GaN-based)外延薄膜组成，其内部结构为一个PN结构，具有单向导电性。
其在制作上一般是使用蓝宝石基板，用以成长出较高质量的氮化镓基(GaN-based)外延薄膜。然而蓝宝石基板的导电性及导热性不良，限制传统蓝光LED仅能采用正负电极在基板同一侧的横向结构。如此一来，除了减少元件的发光面积之外，更因电流拥挤效应(current crowding effect)使元件导通电阻及顺向压降增加。
为了改善上述缺失，目前高功率的发光二极管元件的作法是使用蓝宝石基板成长氮化镓基外延薄膜后，接着利用例如电镀的方法成长一金属薄膜，或是利用晶圆接合(wafer bonding)的方式，在氮化镓基外延薄膜上形成一新的基板，并使用发光二极管激光剥离方法(Laser Lift-Off)来移除蓝宝石基板，使氮化镓基外延薄膜最后是位于新的基板上。新基板透过其高散热系数与良好的导电性，更适应于高驱动电流领域，可解决发光二极管元件高流明通量下散热等问题。
请参阅图1与图2所示，一般的发光二极管为以激光剥离方法移除蓝宝石基板，其为先在一转换基板1(例如蓝宝石基板)上依序形成发光用的一外延层2，且将该外延层2定义出隔离区域3，并形成间隔排列的晶粒4，再将设有一黏合金属层5的支持基板6与该外延层2结合。然后，将一具有镂空区的光罩(图中未示)邻近该转换基板1设置，且将激光7穿过光罩的镂空区并照射该转换基板1，以让激光7的照射区8罩覆该转换基板1上的外延层2对应镂空区的晶粒4，以及位在晶粒4周围的隔离区域3(如「图2」所示)。
现有利用激光7，以地毯式地扫描处理整块转换基板1，以氮化镓基(GaN-based)为主体材料的该外延层2在照射激光7后，氮化镓基会于该转换基板1与该外延层2的接口间进行解离而产生氮气，而将该转换基板1剥离该外延层2。
然而该转换基板1在形成该外延层2之时，由于承受了多道的工艺，该转换基板1与该外延层2的材料界面间会残留相当的表面应力，故在激光剥离工艺中形成的氮气所造成的压力会与残留的表面应力交互作用而造成过大且无法预期方向的破坏力，造成该外延层2在剥离的过程中，容易受力过大而产生无法预期方向的裂缝，亦即其会造成破片的问题，而降低工艺合格率。
因此美国专利公告第6617261号专利“Structure and method for fabricatingGaN substrates from trench patterned GaN layers on sapphire substrates”公开一种在外延层间的隔离区域形成沟槽的结构与方法，其通过该沟槽作为宣泄氮气压力的管道，然而其需要形成的沟槽相当的深，故其工艺困难与繁杂而成本高昂，难以满足使用上的需求。
发明内容
本发明的主要目的在于，解决在激光剥离工艺中形成的氮气所造成的压力会与残留的表面应力交互作用而造成破坏力过大，使外延层遭到破坏的问题，
本发明采用以下的技术方案：
一种发光二极管激光剥离方法，应用于一转换基板与一外延层的激光剥离，且该外延层定义有一隔离区域以隔出多个晶粒，在于该转换基板上外延形成该外延层之前，对应该外延层的隔离区域，先于该转换基板上形成一高低落差结构，再让该转换基板上外延形成该外延层。
较佳地，其中该高低落差结构的断面角度为45～90度之间。
较佳地，其中该高低落差结构为一壕沟。
较佳地，其中该壕沟为倒梯形。
较佳地，其中该壕沟的深度为0.1微米-25微米。
较佳地，其中该高低落差结构为钻石切割形成。
较佳地，其中该高低落差结构为激光切割形成。
较佳地，其中该高低落差结构为半导体干蚀刻工艺形成。
较佳地，其中该高低落差结构为半导体湿蚀刻工艺形成。
本发明具有如下的优点和积极效果；
本发明的优点在于可通过该高低落差结构释放材料接口间的应力，故于具有该高低落差结构的该转换基板的上外延形成该外延层，即可在激光剥离该转换基板与该外延层时，有效降低破片机率，而提升工艺合格率。
附图说明
图1为现有发光二极管激光剥离方法的示意图；
图2为现有外延层的俯视示意图；
图3A为本发明发光二极管激光剥离结构图一；
图3B为本发明发光二极管激光剥离结构图二；
图3C为本发明发光二极管激光剥离结构图三；
图3D为本发明发光二极管激光剥离结构图四。
具体实施方式
兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
请参阅图3A、图3B、图3C与图3D所示，本发明为一种发光二极管激光剥离方法，首先为准备一转换基板10(如图3A所示)，接着为于该转换基板10形成一高低落差结构50(如图3B所示)，接着外延形成一外延层20，且让该外延层20借一黏合金属层30结合于一支持基板40上(如图3C所示)，最后利用激光剥离该转换基板10与该外延层20(如图3D所示)。
本发明若以蓝光发光二极管为例，该转换基板10可以为蓝宝石基板，该外延层20可以为氮化镓基(GaN-based)外延薄膜，而该支持基板40可以是硅、铝、铜、银、碳化硅、钻石、石墨、钼、及氮化铝等等。
在实际实施时，该外延层20为定义有一隔离区域21以隔出多个晶粒22。且本发明解决技术问题所采用的技术方案为在于该转换基板10上外延形成该外延层20之前，对应该外延层20的隔离区域21，先于该转换基板10上形成该高低落差结构50(如图3B所示)。且该高低落差结构50可以为一壕沟51，且该壕沟51为倒梯形，并该壕沟51的深度为0.1微米-25微米。
又本发明于该转换基板10上形成该高低落差结构50之后，再让该转换基板10上外延形成该外延层20，即可通过该高低落差结构50释放该转换基板10与该外延层20材料界面间的表面应力。且为了增加释放表面应力的效果，该高低落差结构50的断面角度为45～90度之间。
又本发明形成该高低落差结构50的方法可以为各种半导体工艺，如可以为钻石切割形成，或者为激光切割形成，或者为半导体干蚀刻工艺形成，或者为半导体湿蚀刻工艺形成，或者为其它任何可以形成类似形状结构的半导体工艺亦可。
如上所述，本发明在于该转换基板10上外延形成该外延层20之前，对应该外延层20的隔离区域21，先于该转换基板10上形成该高低落差结构50，因此可通过该高低落差结构50释放材料接口间的应力，故本发明于具有该高低落差结构50的该转换基板10的上外延形成该外延层20，即可在激光剥离该转换基板10与该外延层20之时，有效降低破片机率，进而提升工艺合格率。
Claims (9)
1.一种发光二极管激光剥离方法，应用于一转换基板与一外延层的激光剥离，且该外延层定义有一隔离区域以隔出多个晶粒，其特征在于：
在于该转换基板上外延形成该外延层之前，对应该外延层的隔离区域，先于该转换基板上形成一高低落差结构，再让该转换基板上外延形成该外延层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该高低落差结构的断面角度为45～90度之间。
3.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该高低落差结构为一壕沟。
4.根据权利要求3所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该壕沟为倒梯形。
5.根据权利要求3所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该壕沟的深度为0.1微米-25微米。
6.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该高低落差结构为钻石切割形成。
7.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该高低落差结构为激光切割形成。
8.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该高低落差结构为半导体干蚀刻工艺形成。
9.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离方法，其特征在于，该高低落差结构为半导体湿蚀刻工艺形成。
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