CN105261584B - 剥离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供剥离方法，能够从光器件层顺利地剥离外延基板。在光器件晶片(10)的外延基板(11)的正面(11a)，隔着由含Ga的Ga化合物构成的缓冲层(13)而形成有光器件层(12)。在光器件晶片的光器件层接合了移设基板(20)后，从外延基板的背面(11b)侧照射对外延基板具有透过性而对缓冲层具有吸收性的波长的脉冲激光光线，在外延基板与缓冲层之间的边界面形成剥离层。此后，使振荡出超声波振动的超声波振动角(42)接触到外延基板的外周部并使外延基板振动，从移设基板剥离外延基板，将光器件层移设至移设基板。

Description

剥离方法
技术领域
本发明涉及将在外延基板的正面隔着缓冲层层叠的光器件层移转至移设基板的剥离方法。
背景技术
在光器件制造工艺中，在大致圆板形状的蓝宝石基板或碳化硅基板等的外延基板的正面隔着缓冲层形成有由GaN(氮化镓)等构成的n型半导体层和由p型半导体层构成的光器件层，并且在由形成为格子状的多条切割线划分出的多个区域形成发光二极管、激光二极管等的光器件并构成光器件晶片。而且，沿着分割线分割光器件晶片，从而制造出各个光器件(例如，参照专利文献1)。
此外，作为提升光器件的亮度的技术，在下述专利文献2中公开了一种被称作剥离的制造方法，将在构成光器件晶片的蓝宝石基板和碳化硅等的外延基板的正面隔着缓冲层形成的由n型半导体层和p型半导体层构成的光器件层通过AuSn(金锡)等的接合材料接合于钼(Mo)、銅(Cu)、硅(Si)的移设基板，从外延基板的背面侧照射可通过外延基板并被缓冲层吸收的波长的激光光线以破坏缓冲层，并从光器件层上剥离外延基板，从而将光器件层移转至移设基板。
专利文献1日本特开平10-305420号公报
专利文献2日本特开2004-72052号公报
专利文献3日本特开2011-103361号公报
如上所述，对缓冲层照射激光光线的方法存在有时无法充分破坏缓冲层，无法从光器件层上顺利剥离外延基板的问题。这里，专利文献3公开了隔着浸泡硅基板的纯水对硅基板照射超声波，剥离硅基板上的金属膜将其除去的内容，然而完全没有公开上述的移转光器件层的内容。
发明内容
本发明就是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在无法充分破坏缓冲层的情况下，也能够顺利剥离外延基板的剥离方法。
本发明的剥离方法，将光器件晶片的光器件层移转至移设基板，其中，该光器件晶片在外延基板的正面隔着由含有Ga的Ga化合物构成的缓冲层形成有光器件层，其特征在于，包括：移设基板接合工序，在光器件晶片的光器件层的正面隔着接合金属层接合移设基板；剥离层形成工序，从接合有移设基板的光器件晶片的外延基板的背面侧照射对外延基板具有透过性而对缓冲层具有吸收性的波长的脉冲激光光线，在外延基板与缓冲层之间的边界面形成剥离层；以及光器件层移设工序，在实施了剥离层形成工序后，使振荡出超声波的超声波振动角(ultrasonic vibration horn)接触到外延基板上而使外延基板进行振动，从移设基板剥离外延基板，将光器件层移设至移设基板。
根据上述剥离方法，使超声波振动角接触到外延基板而传播超声波振动，因此能够从超声波振动角对外延基板效率良好地传播振动，能够充分破坏缓冲层对外延基板与光器件层之间的结合。由此，能够避免外延基板的剥离导致产生光器件层的损伤，能够从光器件层迅速且顺利地剥离外延基板。
本发明的剥离方法，优选在光器件层移设工序中，使超声波振动角接触到外延基板的外周部。根据该方法，能够从超声波振动角对外延基板更为效率良好地传播振动。
本发明的超声波振动角用于上述剥离方法，其特征在于，超声波振动角的末端的与外延层接触的接触面由略微弯曲的曲面形成。根据该结构，超声波振动角的末端形成为曲面，因此在外延基板产生了翘曲时，能够提高从超声波振动角对于外延基板的振动传播效率。
根据本发明，使超声波振动角接触到外延基板的外周部而传播超声波振动，因此在无法充分破坏缓冲层的情况下也能够顺利剥离外延基板。
附图说明
图1A和图1B是实施方式的光器件晶片的结构图。
图2A、图2B、图2C是实施方式的移设基板接合工序的说明图。
图3是实施方式的剥离层形成工序的说明用概要立体图。
图4是上述剥离层形成工序的说明用示意图。
图5是表示在上述剥离层形成工序中的激光光线的照射位置的轨迹的说明用俯视图。
图6是实施方式的光器件层移设工序的说明用概要立体图。
图7是上述光器件层移设工序的说明用示意图。
图8是表示在上述光器件层移设工序中的超声波振动角在外延基板上的接触位置的说明用俯视图。
图9是放大图7的一部分的说明图。
图10A、图10B是表示在上述光器件层移设工序中的光器件层的移设的说明用概要立体图。
标号说明
10：光器件晶片，11：外延基板，11a：正面，11b：背面，12：光器件层，12a：正面，13：缓冲层，19：剥离层，19a：N2气体层，20：移设基板，21：接合金属层，42：超声波振动角，42a：末端面(接触面)。
具体实施方式
以下，参照附图，说明实施方式的剥离方法。首先，参照图1，说明光器件晶片。图1A是光器件晶片的概要立体图，图1B是光器件晶片的要部放大剖面图。
图1A和图1B所示的光器件晶片10是用于制造光器件的晶片。光器件晶片10具有由直径为50mm且厚度为600μm的呈圆板形状的蓝宝石基板构成的外延基板11、以及层叠于外延基板11的正面11a侧的光器件层12。光器件层12由在外延基板11的正面11a通过外延成长法形成的n型氮化镓半导体层12A和p型氮化镓半导体层12B(图1A中未图示)构成。在外延基板11层叠光器件层12时，在外延基板11的正面11a与n型氮化镓半导体层12B之间形成由GaN构成且厚度例如为1μm的缓冲层13(图1A中未图示)。在本实施方式中，光器件层12的厚度例如形成为10μm。另外，在光器件层12的被形成为格子状的多条分割预定线15划分出的多个区域形成有光器件16(图1B中未图示)。
接着，参照图2至图10说明本实施方式的剥离方法。图2是移设基板接合工序的说明图，图3至图5是剥离层形成工序的说明图，图6至图10是光器件层移设工序的说明图。另外，图2至图10所示的各工序仅为一例，不限于这种结构。
首先，如图2A～图2C所示，实施在光器件晶片10的光器件层12侧接合移设基板20的移设基板接合工序。图2A是光器件晶片10和移设基板20的接合前的概要立体图，图2B是光器件晶片10和移设基板20的接合后的概要立体图，图2C是接合的光器件晶片10和移设基板20的要部放大剖面图。
在移设基板接合工序中，在光器件层12的正面12a隔着接合金属层21接合由厚度为1mm的铜基板构成的移设基板20。另外，作为移设基板20可使用钼(Mo)、硅(Si)等，此外，作为形成接合金属层21的接合金属可使用金(Au)、铂(Pt)、铬(Cr)、铱(In)、钯(Pd)等。该移设基板接合工序在光器件层12的正面12a或移设基板20的正面20a蒸镀上述接合金属并形成厚度为3μm左右的接合金属层21。然后，使接合金属层21与移设基板20的正面20a或光器件层12的正面12a相对并压接。由此，形成隔着接合金属层21接合光器件晶片10与移设基板20的复合基板25。
在实施了移设基板接合工序后，如图3至图5所示，实施剥离层形成工序。图3是剥离层形成工序的说明用概要立体图，图4是剥离层形成工序的说明用示意图。图5是表示激光光线的照射位置的轨迹的说明用俯视图。
在剥离层形成工序中，在激光加工装置30的卡盘台31的上表面(保持面)放置复合基板25的移设基板20侧。而且，在卡盘台31上，将外延基板11的背面11b朝上地通过吸附单元(未图示)吸附保持复合基板25。进行了该吸附保持后，启动移动单元(未图示)并移动激光光线照射单元32，将激光光线照射单元32的激光光线照射位置定位于外延基板11的最外周。此后，通过激光光线照射单元32，从外延基板11的背面11b侧(图中上侧)起照射激光光线。在激光光线照射单元32中，从激光光线振荡单元32a振荡出被设定为对外延基板11具有透过性而对缓冲层13具有吸收性的波长的激光光线。而且，通过反射镜32b反射从激光光线振荡单元32a振荡出的激光光线，并输入到聚光透镜32c。通过聚光透镜32c将聚光点会聚到缓冲层13而照射激光光线。
反射镜32b由检流计反射镜等构成且能够调整反射角度，且设置为使得被聚光透镜32c会聚的激光光线能够在沿着缓冲层13的面方向的任意方向上进行扫描。在本实施方式中，在图5所示的俯视观察时，激光光线的聚光点从外延基板11的最外周朝中心呈螺旋状轨迹进行扫描。由此，激光光线照射在与缓冲层13的整个表面对应的区域上。通过该激光光线的照射，破坏缓冲层13的Ga化合物，在外延基板11与缓冲层13之间的边界面上形成呈岛状形成多个的由N2气体层和Ga层构成的剥离层19(参照图8)。另外，N2气体层有时会形成于缓冲层13的整个表面上，而如图8所示，其存在越接近缓冲层13的外周，则越毫无死角地形成于较大范围的倾向。
例如按照以下的激光加工条件实施上述剥离层形成工序。
在实施了剥离层形成工序后，如图6至图10所示，实施从移设基板20上剥离外延基板11，将光器件层12移设至移设基板20的光器件层移设工序。图6是光器件层移设工序的说明用概要立体图，图7是光器件层移设工序的说明用示意图。图8是表示在光器件层移设工序中的超声波振动角在外延基板上的接触位置的说明用俯视图。图9是放大了图7的一部分的说明图，图10A是即将移设光器件层之前状态的说明用概要立体图，图10B是移设了光器件层的状态的说明用概要立体图。
在光器件层移设工序中，在移设装置40的保持台41的上表面(保持面)放置复合基板25的移设基板20侧。然后，在保持台41上，使外延基板11的背面11b朝上并通过吸附单元(未图示)吸附保持复合基板25。接着，启动与超声波振动角42连接的振动赋予单元43，从振动赋予单元43对超声波振动角42赋予超声波振动。通过该振动赋予，圆筒状超声波振动角42成为振荡超声波振动的状态，使这种状态的超声波振动角42的末端面42a如图7所示，接触到外延基板11的外周部的任意一处位置。于是，超声波振动角42的超声波振动传播而外延基板11振动。超声波振动角42的接触位置在外延基板11的背面11b可以处于任意位置，而优选位于外延基板11的外周部，更优选使外延基板11的最外周与超声波振动角42的最外周尽可能接近，更为优选的是它们的最外周彼此一致。
这里，如图9的放大图所示，在复合基板25的外周侧产生了翘曲。具体而言，在将外延基板11的背面11b朝上放置复合基板25时，以复合基板25的外周朝上弯曲的方式产生翘曲。作为其原因，考虑是所接合的移设基板20与光器件晶片10的热膨胀系数的差异等。另一方面，超声波振动角42的与外延基板11的背面11b接触的末端面(接触面)42a由略微弯曲的曲面形成。因此，超声波振动角42的末端面42a沿着产生了翘曲的外延基板11的背面11b进行线接触或面接触，能够实现这些接触面积的扩大化。由此，通过使超声波振动角42的末端面42a的接触位置为外延基板11的外周部，从而能够效率良好地传播超声波振动。另外，形成末端面42a的曲面成为向下方膨胀突出的凸曲面，例如与被设定为规定的直径尺寸的球面的最下部分同样形成。
此外，如图8所示，超声波振动推测为从外延基板11经由剥离层19的N2气体层19a而传播。超声波振动角42所接触的外延基板11的外周部的剥离层19在较大范围内形成有N2气体层19a，因此能够从N2气体层19a的正上方等的极近的位置起振荡出振动，由此能够进一步提高振动传播的效率。
进而，通过使超声波振动角42的末端面42a为曲面，从而能够使得来自末端面42a的超声波振动呈放射状传播。与此相对，在超声波振动角42的末端面为俯视的结构中，仅在与该俯视正交的方向上传播振动，因此末端面42a为曲面的情况下能够以扩散超声波振动的方式传播，能够进一步提高振动传播效率。
在光器件层移设工序中，例如，如下设定圆筒状超声波振动角42和振动赋予单元43的条件并实施。
另外，上述末端面42a的各条件均不与光器件晶片10的直径尺寸存在关系，即使光器件晶片10的直径尺寸发生变化也不必改变超声波振动角42的形状。例如，光器件晶片10的直径尺寸越大，则通过大幅变更超声波振幅即可应对。
在超声波振动角42的超声波振动的赋予后，如图10A所示，启动移动单元45并使吸附垫46下降，将吸附垫45的吸附面(下表面)放置于复合基板25的外延基板11的背面11b。接着，启动吸附源47，从而在吸附垫46的吸附面吸附外延基板11的背面11b。然后，如图10B所示，启动移动单元45将吸附垫46在离开保持台41的方向上提升。由此，从光器件层12起剥离外延基板11，完成光器件层12向移设基板20的移转。
如上，在本实施方式的剥离方法中，通过使超声波振动角42接触到外延基板11的外周部，从而能够如上所述效率良好地传播超声波振动。由此，能够充分破坏缓冲层13带来的外延基板11与光器件层12的结合状态。其结果，通过外延基板11的剥离能够避免光器件层12损伤，从光器件层12起迅速且顺利地剥离外延基板11。另外，根据本实施方式的方法，对于难以剥离的PSS(Patterned Sapphire Substrate：图形蓝宝石衬底)晶片和4英寸晶片而言，也能够从光器件层12起剥离外延基板11。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变更并实施。对于在上述实施方式中的附图中图示的大小和形状等，不限于上述内容，可以在发挥本发明效果的范围内适当变更。此外，在不脱离本发明目的的范围内可以适当变更并实施。
例如，在上述实施方式中，既可以通过各个装置实施上述各工序，也可以通过同一装置实施上述各工序。
如上所述，根据本发明，具有能够从光器件层起迅速且顺利地剥离外延基板的效果，尤其在光器件晶片中将光器件层移设至移设基板的情况下是有用的。

Claims (1)

1.一种剥离方法，将光器件晶片的光器件层移转至移设基板，其中，该光器件晶片在外延基板的正面隔着由含有Ga的Ga化合物构成的缓冲层形成有光器件层，该剥离方法包括：
移设基板接合工序，在光器件晶片的光器件层的正面隔着接合金属层接合移设基板；
剥离层形成工序，从接合有该移设基板的光器件晶片的外延基板的背面侧，照射对外延基板具有透过性而对缓冲层具有吸收性的波长的脉冲激光光线，在外延基板与缓冲层之间的边界面形成剥离层；以及
光器件层移设工序，在实施了该剥离层形成工序后，使振荡出超声波振动的超声波振动角接触该外延基板而使该外延基板进行振动，从该移设基板剥离该外延基板，将光器件层移设至移设基板，其中，在所述光器件层移设工序中，使所述超声波振动角接触所述外延基板的外周部，
其中，所述外延基板的所述外周部包括由于翘曲导致的朝上弯曲的面，并且
其中，所述超声波振动角包括由朝下突出的曲面构成的接触面，所述接触面被构造和布置成用于与所述外延基板的所述外周部的所述朝上弯曲的面进行线接触或面接触。
CN201510412447.4A 2014-07-14 2015-07-14 剥离方法 Active CN105261584B (zh)

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