CN104979438A - 剥离发光组件衬底的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种剥离发光组件衬底的方法和装置,包括:提供待剥离的发光组件,所述发光组件包括第一衬底、位于所述第一衬底一侧的氮化镓外延层和金属衬底,所述氮化镓外延层包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层;采用激光发生器对所述第一衬底进行激光剥离,其中,所述激发发生器出射激光的路径上具有孔径光阑,以通过所述孔径光阑来调整所述激光的光斑大小,进而可以采用尽可能小的光斑进行激光剥离,使得局部产生的氮化物较少,以提高衬底剥离的良率。

Description

剥离发光组件衬底的方法和装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,更具体地说,涉及一种剥离发光组件衬底的方法和装置。
背景技术
目前,氮化镓基LED发光组件由于具有电流分布均匀、产生的热量小、压降低以及发光效率高等诸多优点,成为当前人们研究的热点之一。
现有的一种垂直结构的氮化镓基LED发光组件,包括金属衬底、依次设置于金属衬底上的金属反射层、P面电极、P型氮化镓层、有源层、N型氮化镓层以及N面电极。这种LED发光器件的制作工艺是先在蓝宝石衬底上依次形成缓冲层、N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层、金属反射层和P面电极,然后将其倒置与金属衬底键合,再将蓝宝石衬底剥离,之后在剥离蓝宝石衬底后的N型氮化镓表面制作电极图形,形成N面电极。
但是,由于传统的激光剥离蓝宝石衬底的方法具有对局部产生的氮化物控制不当的问题,因此,会使得激光剥离的良率很低。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种剥离发光组件衬底的方法和装置,以解决现有技术中激光剥离良率较低的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种剥离发光组件衬底的方法,包括:
提供待剥离的发光组件,所述发光组件包括第一衬底、位于所述第一衬底一侧的氮化镓外延层和金属衬底,所述氮化镓外延层包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层;
采用激光发生器对所述第一衬底进行激光剥离,其中,所述激发发生器出射激光的路径上具有孔径光阑,以通过所述孔径光阑来调整所述激光的光斑大小。
优选的,所述第一衬底为蓝宝石衬底。
优选的,在提供待剥离的发光组件之前,还包括:
在所述第一衬底的一侧生长氮化镓外延层,所述氮化镓外延层包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层;
通过化学键合或物理键合的方式,将所述氮化镓外延层与所述金属衬底连接在一起。
优选的,所述调整后的光斑的面积范围为10μm*10μm~100μm*100μm。
优选的,所述激光发生器的剥离激光的能量范围为0.07W~0.7W。
优选的,在采用激光发生器对所述衬底进行激光剥离之前,还包括:
调整所述激光发生器的聚焦镜的焦距,以使所述光斑各个区域的能量均匀。
优选的,在采用激光发生器对所述衬底进行激光剥离之前,还包括:
调节所述激光发生器的工作台的步进步距,以使所述光斑与附近接连位置的光斑交叠。
优选的,在采用激光发生器对所述衬底进行激光剥离之前,还包括:
调整所述激光发生器的工作台运动的方式,以使所述工作台沿同一方向运动。
优选的,在对所述衬底进行剥离之后,还包括:
对剥离所述第一衬底后的发光组件进行清洗。
一种剥离发光组件衬底的装置,包括激光发生器和设置在所述激发发生器出射激光的路径上的孔径光阑。
与现有技术相比,本发明所提供的技术方案具有以下优点:
本发明所提供的剥离发光组件衬底的方法和装置,采用激光发生器对发光器件的第一衬底如蓝宝石衬底进行剥离,在剥离的过程中,激光发生器出射激光的路径上具有孔径光阑,从而可以通过调节孔径光阑的大小和位置来调整所述激光光斑的大小,进而可以采用尽可能小的光斑进行激光剥离,使得局部产生的氮化物较少,以提高衬底剥离的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例提供的一种剥离发光组件衬底的方法;
图2为本发明的一个实施例提供的一种发光组件的结构示意图;
图3为本发明的一个实施例提供的一种激光发生器光斑的调节原理图;
图4为本发明的一个实施例提供的光斑与光斑的交叠示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一个实施例提供了一种剥离发光组件衬底的方法,该方法的流程图如图1所示,包括:
S101:提供待剥离的发光组件;
参考图2,待剥离的发光组件包括第一衬底20、位于第一衬底20一侧的氮化镓外延层21和金属衬底22,该氮化镓外延层21包括N型氮化镓层210、有源层211和P型氮化镓层212,其中,第一衬底20优选为蓝宝石衬底。当然,本发明中的待剥离的发光组件还可包括位于第一衬底20和氮化镓外延层21之间的缓冲层、位于氮化镓外延层21和金属衬底22之间的金属反射层、与N型氮化镓层210连接的N面电极以及与P型氮化镓层212连接的P面电极等,本发明并不对此进行限定。
具体地,制作待剥离的发光组件的过程,包括:
在蓝宝石晶圆生长氮化镓外延层21,所述氮化镓外延层21包括N型氮化镓层210、有源层211和P型氮化镓层212,通过激光切割等方法将具有氮化镓外延层21的蓝宝石晶圆切割成一个个独立的器件,然后通过化学键合或物理键合的方式,将氮化镓外延层21与金属衬底22连接在一起,以形成图2所示的待剥离第一衬底20的发光组件。
S102:采用激光发生器对所述第一衬底进行激光剥离,其中,所述激发发生器出射的激光的路径上具有孔径光阑。
将孔径光阑放置在激光发生器的出光路径上之后,对第一衬底20进行剥离之前,需要调节孔径光阑的位置和大小,使孔径光阑的大小为目标位置所需得到的激光光斑大小的2~10倍。参考图3,激光A经过孔径光阑30之后,光斑B明显缩小,优选的,孔径光阑30的大小为实际光斑B大小的5倍,其中,所需得到的激光光斑的面积大小为10um*10um~100um*100um,当然,本发明并不仅限于此,本实施例中,激光光斑的面积越小越好。
除此之外,还需调整激光发生器的聚焦镜的焦距,使激光能够聚焦在目标位置上,形成四边清晰可见的光斑,即形成各个区域能量均匀的光斑,由此保证在激光剥离过程中不会损伤氮化镓外延层21。如果焦距没有调整好,相对发散的激光光束打在目标位置的能量并不足以均匀地分解目标位置的氮化镓即N型氮化镓层210,这样就会导致氮化镓分解不均匀,进而损伤氮化镓外延层21。
此外,还需调节激光发生器的工作台的步进步距,使得步进步距小于光斑的大小,这样就能使打在目标位置的光斑与附近接连位置的光斑能够产生一定范围的交叠。参考图4,光斑B1的路径和光斑B2、B3的路径存在交叠区域B12、B13,同理光斑B2的路径与光斑B1、B4存在交叠区B12、B24,光斑B3的路径与光斑B1、B4存在交叠区B13、B34,光斑B4的路径与光斑B2、B3存在交叠区B24、B34。
当光斑从左到右打在目标位置上时,由于前一个光斑B1已将该光斑B1与光斑B2交叠处B12的氮化镓分解,因此,后一个光斑B2打在目标位置的时候,前后两个光斑交叠处B12处的氮化镓是已经分离的,因此,后续氮化镓分解过程中产生的气体能够从交叠处B12逸出,从而减少了应力对氮化镓外延层21的撕扯。光斑交叠区B13、B24,B34处的氮化镓的分解过程与此相同,在此不再赘述。
本实施例中的工作台可以同时对多个发光组件进行衬底的剥离,但是,还需调节工作台运动的方式,使在工艺过程中每剥离一列独立组件,工作台总是沿同一方向运动,如保持由上往下的运动方式,以保证应力均匀的释放,当然本发明并不仅限于此,工作台的运动方式除了此处所描述的由始至终都保持从上往下的运动外,还可以由始至终保持从下往上运动,另外也可以从外向里或者从中心往外的环形方式运动。
最后,将待剥离的发光组件的金属衬底22的一面粘在贴有强力粘性膜的铁环上,并将铁环放置在工作台的中央,调整目标端激光的能量,得到适合的激光剥离能量,优选的,剥离激光的能量大小为0.07w~0.7W,此处所测试出的能量必须精确,否则会对氮化镓外延层21造成损伤。调整好激光发生器的各个参数之后,对发光组件的第一衬底20即蓝宝石衬底进行激光剥离。
剥离之后,还包括:
S103:对剥离所述第一衬底后的发光组件进行清洗。
用浓度为10%的KOH溶液浸泡剥离第一衬底20后的发光组件,浸泡3~5分钟后,用清水冲洗干净,然后用旋干机旋干,最后在显微镜下面观察剥离效果。当然,除了使用10%的KOH碱性溶液浸泡外,还可以浸泡在40℃以上的清水中清洗氮化镓外延层的表面。
本实施例提供的剥离发光组件衬底的方法,采用激光发生器对发光器件的第一衬底如蓝宝石衬底进行剥离,在剥离的过程中,激光发生器出射的激光的路径上具有孔径光阑,从而可以通过调节孔径光阑的大小和位置来调整所述激光光斑的大小,进而可以采用尽可能小的光斑进行激光剥离,使得局部产生的氮化物较少,以提高衬底剥离的良率。
虽然现有技术中可以在生产过程中加入保护氮化镓外延层的工艺来减少激光剥离对氮化镓外延层的损伤,但是,又会间接地增加LED发光器件的成本。而本发明提供的方法,不需要加入保护氮化镓外延层的工艺,生产成本较低。
本发明的另一个实施例提供了一种剥离发光组件衬底的装置,包括激光发生器和设置在所述激发发生器出射激光的路径上的孔径光阑。本实施例中的激光发生器与现有的激光发生器的结构大体相同,在此不再赘述。
本实施例提供的剥离发光组件衬底的装置,激光发生器出光的路径上具有孔径光阑,从而可以通过调节孔径光阑的大小和位置来调整所述激光光斑的大小,进而可以采用尽可能小的光斑进行激光剥离,使得局部产生的氮化物较少,以提高衬底剥离的良率。
虽然现有技术中可以在生产过程中加入保护氮化镓外延层的工艺来减少激光剥离对氮化镓外延层的损伤,但是,又会间接地增加LED发光器件的成本。而本发明提供的方法,不需要加入保护氮化镓外延层的工艺,生产成本较低。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种剥离发光组件衬底的方法,其特征在于,包括:
提供待剥离的发光组件,所述发光组件包括第一衬底、位于所述第一衬底一侧的氮化镓外延层和金属衬底,所述氮化镓外延层包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层;
采用激光发生器对所述第一衬底进行激光剥离,其中,所述激发发生器出射激光的路径上具有孔径光阑,以通过所述孔径光阑来调整所述激光的光斑大小。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一衬底为蓝宝石衬底。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在提供待剥离的发光组件之前,还包括:
在所述第一衬底的一侧生长氮化镓外延层,所述氮化镓外延层包括N型氮化镓层、有源层和P型氮化镓层;
通过化学键合或物理键合的方式,将所述氮化镓外延层与所述金属衬底连接在一起。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述调整后的光斑的面积范围为10μm*10μm~100μm*100μm。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述激光发生器的剥离激光的能量范围为0.07W~0.7W。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在采用激光发生器对所述衬底进行激光剥离之前,还包括:
调整所述激光发生器的聚焦镜的焦距,以使所述光斑各个区域的能量均匀。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在采用激光发生器对所述衬底进行激光剥离之前,还包括:
调节所述激光发生器的工作台的步进步距,以使所述光斑与附近接连位置的光斑交叠。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在采用激光发生器对所述衬底进行激光剥离之前,还包括:
调整所述激光发生器的工作台运动的方式,以使所述工作台沿同一方向运动。
9.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在对所述衬底进行剥离之后,还包括:
对剥离所述第一衬底后的发光组件进行清洗。
10.一种剥离发光组件衬底的装置,其特征在于,包括激光发生器和设置在所述激发发生器出射激光的路径上的孔径光阑。
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