CN111081624A - 电子器件的柔性化方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子器件的柔性化方法，包括：将蜡放置在临时衬底上，对蜡进行加热使其保持融化状态；将带有衬底的电子器件的器件面与蜡贴合，暴露衬底，让蜡冷却至常温；去除衬底；通过临时衬底及蜡将电子器件转移至柔性衬底，使去除衬底的一面固定在柔性衬底上；去除临时衬底及蜡。该方法操作过程简单、成本低廉、效果显著，得到的柔性电子器件性能可靠，并且可实现阵列化转移。

Description

电子器件的柔性化方法
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种电子器件的柔性化方法。
背景技术
近年来，伴随着对柔性、轻便和可移动电子器件的需求日益增多，柔性电子器件引起了深入的研究和广泛的应用。柔性电子器件具有柔性延展性、可变形、质轻、便携、可穿戴等特性，能适应衣服、人体、设备表面等非平面的工作环境，在电子产品消费市场、信息通讯、健身保健、生物医疗、军事、航空航天等领域都将具有极高的应用价值。
高电子迁移率晶体管(HEMT)以高击穿场强和高电子迁移率等优异性能成为制造高功率放大器，低噪声放大器，传感器，开关或DC-DC转换器等设备的理想选择。例如，AlGaN/GaN HEMT可以用于非平面表面等，具有大带宽，高工作频率，微波功率和高效率性能，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛的应用前景。
然而，GaN材料体系的HEMT中，由于衬底失配经常存在很大的应力，使得转移的器件容易破碎，并且不能采用牺牲层方法转移。目前报道的AlGaN/GaN HEMT通常以Si、蓝宝石、SiC为硬性衬底，相应的衬底转移方法繁琐，过程复杂，成本高昂。因此，有必要研究相关衬底转移方法来更好地实现AlGaN/GaN HEMT的柔性化。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对于现有的技术问题，本发明提出一种电子器件的柔性化方法，用于至少部分解决上述技术问题之一。
(二)技术方案
本发明一方面提供一种电子器件的柔性化方法，包括：将蜡放置在临时衬底上，对所述蜡进行加热使其保持融化状态；将带有衬底的电子器件的器件面与所述蜡贴合，暴露所述衬底，让所述蜡冷却至常温；去除所述衬底；通过所述临时衬底及蜡将所述电子器件转移至柔性衬底，使去除所述衬底的一面固定在所述柔性衬底上；去除所述临时衬底及所述蜡。
可选地，所述去除所述衬底包括：对所述衬底进行减薄；采用化学腐蚀或干法刻蚀的方法去除减薄后的衬底。
可选地，对所述蜡进行加热的温度范围为100℃-200℃，加热过程中使所述蜡表面保持平整。
可选地，所述通过所述临时衬底及蜡将所述电子器件转移至柔性衬底之前包括：在所述柔性衬底上旋涂粘结层。
可选地，所述临时衬底为耐腐性材料形成的表面平整的刚性衬底，包括蓝宝石或氧化镓或金刚石；所述柔性衬底包括聚酰亚胺薄膜或PET薄膜或者金属薄膜。
可选地，所述蜡的厚度为400～1100微米，所述蜡包括黑蜡或黄蜡。
可选地，将所述衬底减薄至80-200微米。
可选地，采用氢氟酸、硝酸、醋酸的混合溶液对所述减薄后的衬底进行腐蚀，腐蚀条件为常温下浸泡20-120分钟。
可选地，采用二氟化氙气体对所述减薄后的衬底进行刻蚀，刻蚀时间为20-50分钟。
可选地，所述去除所述临时衬底及所述蜡包括：采用除蜡剂溶解所述黑蜡，其中所述除蜡剂包括甲苯或三氯甲烷。
(三)有益效果
本发明提出的一种电子器件的柔性化方法，采用蜡及临时衬底作为支撑结构，结合减薄及化学腐蚀等工艺，将电子器件转移到柔性衬底上，实现电子器件的柔性化。该方法操作过程简单、成本低廉、效果显著，得到的柔性电子器件性能可靠，并且可实现阵列化转移。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施例提供的电子器件柔性化方法的流程图；
图2示意性示出了本发明实施例提供的AlGaN/GaN HEMT外延片的结构图；
图3示意性示出了本发明实施例提供的AlGaN/GaN HEMT衬底转移过程对应的结构示意图；
图4示意性示出了本发明实施例提供的柔性AlGaN/GaN HEMT形成过程对应的结构示意图。
【附图标记】
1-AlGaN层
2-GaN层
3-衬底
4-临时衬底
5-蜡
6-柔性衬底
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供一种电子器件柔性化方法，该方法包括将蜡放置在临时衬底上，对蜡进行加热使其保持融化状态；将带有衬底的电子器件的器件面与蜡贴合，暴露衬底，让蜡冷却至常温；去除衬底；通过临时衬底及蜡将电子器件转移至柔性衬底，使去除衬底的一面固定在柔性衬底上；去除临时衬底及蜡。从而实现电子器件的柔性化。
图1示意性示出了本发明实施例提供的电子器件柔性化方法的流程图。该方法可用于高电子迁移率晶体管的柔性化，尤其适用于Si衬底上生长的AlGaN/GaN HEMT，但适用对象并不仅限于此，也可为其它Si衬底的GaN器件。下面以Si衬底上生长的AlGaN/GaN HEMT为例进行详细说明，制备该HEMT器件所用的Si基AlGaN/GaN异质结外延片是通过MOCVD(金属有机化学气相沉积)生长的，如图2所示，外延片结构由上至下分别是20nm AlGaN层1、3.3μm GaN层2和Si衬底3。然后在异质结外延片上制作晶体管即AlGaN/GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)。图3示意性示出了本发明实施例提供的AlGaN/GaN HEMT衬底转移过程对应的结构示意图，图4示意性示出了本发明实施例提供的柔性AlGaN/GaN HEMT形成过程对应的结构示意图。参见图1-图4，该方法例如可以包括操作S101～S105。
S101，将蜡放置在临时衬底上，对蜡进行加热使其保持融化状态。
由于AlGaN/GaN HEMT器件层很薄，将其从Si衬底上剥离后，若没有硬性支撑，薄膜很容易碎，不能进行夹持和转移操作。因此，需要制作支撑层进行支撑。在操作S101，采用蜡5可以保护在后续腐蚀工艺过程中，电子器件的正面(与衬底相对的一面)免受腐蚀，并且蜡在常温下为固态，与临时衬底4一起可充当转移过程中的支撑层，蜡的厚度例如可以为400～1100μm，控制加热时间保持蜡厚度均匀平整。其中，临时衬底4为表面高平整度的刚性衬底，包括但不限于蓝宝石或氧化镓或金刚石等耐腐蚀材料。蜡5为黑蜡或者黄蜡，可以采用Apiezon的Wax W系列，本发明不做限制。
S102，将带有衬底的电子器件的器件面与蜡贴合，暴露衬底，让黑蜡冷却至常温。
在操作S102，首先，把Si衬底AlGaN/GaN HEMT带器件的一面轻轻放到融化的蜡5表面和蜡5贴合，将Si衬底3暴露出来。然后，停止加热，让蜡5自然冷却至常温，蜡5会固定在器件的表面，这样，蜡5将器件正面保护起来，免受腐蚀，临时衬底4和蜡5一起形成支撑层。其中，对蜡5进行加热的温度范围例如可以为100℃-200℃蜡。
S103，去除衬底。
在操作S103，首先，将带有支撑层的AlGaN/GaN HEMT通过减薄抛光设备减薄，减薄后的衬底3厚度例如可以为80-200微米。然后，采用化学腐蚀或干法刻蚀的方法完全去除减薄后的衬底3。具体地，采用化学腐蚀时，例如可以选择氢氟酸、硝酸、醋酸的混合溶液对减薄后的衬底进行腐蚀3，腐蚀条件例如可以为常温下浸泡20-120分钟。氢氟酸、硝酸、醋酸的混合溶液的配比例如可以为3∶1∶4，但并不仅限于此，配比改变，浸泡时间也随之变化。在采用干法刻蚀时，例如可以选择二氟化氙(XeF2)气体作为刻蚀气体对减薄后的衬底3进行刻蚀，刻蚀时间例如可以为20-50分钟。
S104，通过临时衬底及蜡将电子器件转移至柔性衬底，使去除衬底的一面固定在柔性衬底上。
在操作S104，首先，在柔性衬底上旋涂粘结层。然后，将从衬底3上剥离的AlGaN/GaN HEMT在支撑层的作用下，转移并固定至柔性衬底6上。转移过程中，AlGaN/GaN HEMT去除了衬底3的一面与柔性衬底6贴合。其中，柔性衬底6包括但不限于聚四氟乙烯薄膜、聚酰亚胺薄膜或PET薄膜或者金属薄膜。
S105，去除临时衬底及蜡。
在操作S105，采用除蜡剂溶解蜡5，将临时衬底4及蜡5从AlGaN/GaN HEMT玻璃下来，从而实现AlGaN/GaN HEMT的柔性化。其中，除蜡剂包括但不限于甲苯或三氯甲烷。
综上所述，本实施例提供的电子器件柔性化方法，采用黑蜡包裹电器器件的器件面，免受腐蚀，并与临时衬底一层作为电子器件的支撑层，将电子器件转移至柔性衬底上，从而实现了电子器件的柔性化。该方法操作过程简单、成本低廉、效果显著，得到的柔性电子器件性能可靠，并且可实现阵列化转移。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子器件的柔性化方法，其特征在于，包括：
将蜡放置在临时衬底上，对所述蜡进行加热使其保持融化状态；
将带有衬底的电子器件的器件面与所述蜡贴合，暴露所述衬底，让所述蜡冷却至常温；
去除所述衬底；
通过所述临时衬底及所述蜡将所述电子器件转移至柔性衬底，使去除所述衬底的一面固定在所述柔性衬底上；
去除所述临时衬底及所述蜡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除所述衬底包括：
对所述衬底进行减薄；
采用化学腐蚀或干法刻蚀的方法去除减薄后的衬底。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述蜡进行加热的温度范围为100℃-200℃，加热过程中使所述蜡表面保持平整。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述通过所述临时衬底及蜡将所述电子器件转移至柔性衬底之前包括：
在所述柔性衬底上旋涂粘结层。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述临时衬底为耐腐性材料形成的表面平整的刚性衬底；
所述柔性衬底包括聚四氟乙烯薄膜或聚酰亚胺薄膜或PET薄膜或者金属薄膜。
6.根据权利要求5所述的所述的方法，其特征在于，所述临时衬底包括蓝宝石或氧化镓或金刚石。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜡的厚度为400～1100微米，所述蜡包括黑蜡或黄蜡。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述衬底减薄至80-200微米。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用氢氟酸、硝酸、醋酸的混合溶液对所述减薄后的衬底进行腐蚀，腐蚀条件为常温下浸泡20-120分钟；
采用二氟化氙气体对所述减薄后的衬底进行刻蚀，刻蚀时间为20-50分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除所述临时衬底及所述蜡包括：
采用除蜡剂溶解所述蜡，其中，所述除蜡剂包括甲苯或三氯甲烷。
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