TW201711099A - 光元件層的剝離方法 - Google Patents
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Abstract
即使在磊晶基板上沒有使光元件層均等地成長之情況
下，也可將磊晶基板在不廢棄的情形下再利用。
本發明之
光元件層的剝離方法由於是由在磊晶層上貼附膠帶之膠帶貼附步驟、從磊晶基板之背面側向磊晶層照射對磊晶基板具有穿透性且對磊晶層具有吸收性之波長的雷射光線，以破壞磊晶層之磊晶層破壞步驟、及伴隨著膠帶之剝離來將磊晶層從磊晶基板去除之剝離步驟所構成，因此可以將磊晶基板在不廢棄的情形下再次利用。又，已去除磊晶層之後的磊晶基板，會由於沒有被施行磨削等而沒有薄化，因此可再利用。
Description
本發明是關於一種將光元件層從藍寶石基板或碳化矽基板等的磊晶(epitaxy)基板剝離的方法。
在光元件製造步驟中，是在例如圓板形狀的藍寶石基板或碳化矽基板等的結晶成長用基板(磊晶基板)的表面上，透過緩衝(buffer)層積層GaN(氮化鎵)、InGaP(磷化銦鎵)或是ALGaN(氮化鋁鎵)所構成之n型半導體層及p型半導體層所形成之光元件層後，在磊晶基板的表面中的以複數條格子狀的切割道(street)所劃分之各區域中形成發光二極體或雷射二極體等的光元件來構成光元件晶圓。並且，可以藉由沿著切割道分割光元件晶圓，而製造出一個個的光元件(例如，參照下述之專利文獻1)。
此外，作為使光元件之輝度提升的技術，有將光元件晶圓的光元件層移換至鉬(Mo)、銅(Cu)、矽(Si)等移設基板之稱為舉離(lift off)之製造方法。舉離是指，將在例如磊晶基板的表面透過緩衝層而積層之光元件層，於透過AuSn(金錫)等接合材接合至移設基板之後，從磊晶基板的
背面側照射可穿透磊晶基板且在緩衝層被吸收之波長的雷射光線來破壞緩衝層，並將磊晶基板從光元件層剝離，藉此，將光元件層移設至移設基板的方法(例如，參照下述之專利文獻2)。
專利文獻1：日本專利特開平10-305420號公報
專利文獻2：日本專利特開2004-72052號公報
在此，在藉由例如磊晶成長法使光元件層成長於磊晶基板的表面上時，會有未使光元件層在磊晶基板之表面的整個面上成長，而在光元件層的厚度上形成不均勻的情況。在此情況下，以往的作法是廢棄積層有光元件層之磊晶基板。
又，雖然已有提出從光元件層側進行磨削來除去光元件層，以再利用磊晶基板等之對策，但在此情況下，磊晶基板的厚度會變得較原本的藍寶石等之厚度還薄，因此對於再利用磊晶基板也產生了不相宜的情況。
本發明是有鑑於上述之事情而作成的發明，其目的在於作成即使在磊晶基板上未使光元件層均等地成長，也可將磊晶基板在不廢棄的情形下再利用。
本發明是將成長於磊晶基板的表面上之磊晶層，從該磊晶基板剝離之光元件層的剝離方法，且是由膠帶貼附步驟、磊晶層破壞步驟，及剝離步驟所構成，其中，該膠帶貼附步驟是於該磊晶層上貼附膠帶；該磊晶層破壞步驟是從該磊晶基板的背面側向磊晶層照射對磊晶基板具有穿透性且對磊晶層具有吸收性之波長的雷射光線，以破壞該磊晶層；該剝離步驟是伴隨著該膠帶之剝離來將該磊晶層從該磊晶基板去除。
本發明之光元件層的剝離方法，因為可以在將膠帶貼附在成長於磊晶基板之表面的磊晶層之後，藉由實施磊晶層破壞步驟而破壞磊晶層，且其後實施將該磊晶層和該膠帶一起從磊晶基板去除之剝離步驟，因此，即使該磊晶層沒有均等地成長在磊晶基板的表面上，而使其厚度上形成不均勻，仍然可以將該磊晶層從該磊晶基板去除，所以可以將磊晶基板在不廢棄的情形下再利用。
又，由於已去除磊晶層之後的磊晶基板，沒有被施行磨削等而沒有薄化，因此可再利用。假設，剝離步驟後之磊晶基板上殘留有少量之磊晶層，雖然也有研磨磊晶基板例如1mm左右的情況，但即使在此情況下，相較於將磊晶層磨削來去除之以往的磨削方法，由於磊晶基板之去除量需要的較少，因此在再利用磊晶基板上並不會產生不相宜。
1‧‧‧光元件晶圓
2‧‧‧磊晶基板
2a‧‧‧表面
2b‧‧‧背面
3‧‧‧緩衝層
4‧‧‧磊晶層
40‧‧‧n型氮化鎵半導體層
41‧‧‧p型氮化鎵半導體層
5‧‧‧膠帶
6‧‧‧保持台
7‧‧‧雷射照射機構
70‧‧‧聚光透鏡
8‧‧‧雷射光線
X1‧‧‧方向
圖1為顯示光元件晶圓之構成的局部放大剖面
圖。
圖2為顯示膠帶貼附步驟的立體圖。
圖3為顯示已將膠帶貼附於磊晶層之光元件晶圓的局部放大剖面圖。
圖4為顯示磊晶層破壞步驟之剖面圖。
圖5為顯示剝離步驟之立體圖。
圖1所示之光元件晶圓1是為被加工物之一例，且在磊晶基板2的表面2a上，作為光元件層之磊晶層4是藉由例如磊晶成長法而被形成。磊晶基板2是結晶成長用之基板，為例如藍寶石基板或碳化矽基板等。磊晶基板2之厚度及大小在此並未特別限定。
磊晶層4是由n型氮化鎵半導體層40與p型氮化鎵半導體層41所構成。當在磊晶基板2之表面2a積層磊晶層4時，會在磊晶基板2的表面2a與n型氮化鎵半導體層40之間形成緩衝層3。緩衝層3的厚度為例如1μm。磊晶基板2的背面2b並無特別形成任何東西，且在後述之磊晶層破壞步驟中，會成為入射雷射光線之面。以下，說明關於將在磊晶基板2的表面2a所成長的磊晶層4從磊晶基板2剝離之方法。
(1)膠帶貼附步驟
如圖2所示，在光元件晶圓1之表面側上，貼附具有黏著性之膠帶5。雖然未特別限定膠帶5的尺寸，但至少具有覆蓋圖1所示之磊晶層4的整個面的面積。如圖3所示，將此
膠帶5貼附成覆蓋形成於光元件晶圓1之表面2a的磊晶層4的整個面。其結果為，可將磊晶層4的整個面藉由膠帶5而保護。膠帶5宜具有可承受雷射光線之熱的程度的耐熱性。
(2)磊晶層破壞步驟
如圖4所示，在實施膠帶貼附步驟之後，以使磊晶基板2的背面2b側朝上露出的形式將光元件晶圓1搬送至可旋轉之保持台6上，且使用配置在保持台6之上方側的雷射照射機構7來破壞光元件晶圓1的磊晶層4。雖圖未示出，但在保持台6上連接有吸引源。
雷射照射機構7至少具備有雷射光線振盪器(圖未示)、與用於將從該雷射振盪器所振盪產生之雷射光線聚光於被加工物之內部的聚光透鏡70。在實施形態中，為了可以將雷射光線有效率地照射於磊晶層4的整個面上，而使用聚光透鏡70之數值孔徑(NA)較小者。本步驟之加工條件是設定為例如下述之條件。
[加工條件]
光源：YAG雷射
波長：257nm
重複頻率：50kHz
平均輸出：0.12W
脈衝寬度：5~100ps
光點點徑：70μm
加工進給速度：600mm/秒
如圖4所示，當以保持台6保持光元件晶圓1之
後，使保持台6移動至雷射照射機構7的下方。雷射照射機構7是將雷射光線之聚光位置定位於從磊晶基板2向上1~2mm的空間中。藉此，使照射於緩衝層3的雷射光線之光點點徑成為最適當之尺寸。
接著，使保持台6朝例如X1方向以預定的加工進給速度(600mm/秒)移動，並且讓雷射照射機構7將對磊晶基板2具有穿透性且對磊晶層4具有吸收性之波長(257nm)的雷射光線8，從磊晶基板2之背面2b側入射，以破壞緩衝層3。如此進行，藉由以雷射照射機構7對緩衝層3之整個面照射雷射光線8來破壞緩衝層3，以使磊晶基板2與磊晶層4之間的結合力降低。
作為磊晶層破壞步驟之其他例，也可作成將雷射照射機構7定位至磊晶基板2的最外周，且一邊使保持台6旋轉，一邊使雷射照射機構7從磊晶基板2之最外周朝向中心移動並且使雷射光線8從磊晶基板2的背面2b側入射，來將雷射光線8照射於緩衝層3之整個面。
在破壞光元件晶圓1之磊晶層4之後，當從保持台6搬出光元件晶圓1時，即使作成已停止保持台6的吸引保持，仍然會由於在磊晶層4上貼附有膠帶5，所以不會有被破壞之磊晶層4飛揚而附著於聚光透鏡70之情形。
(3)剝離步驟
如圖5所示，在實施磊晶層破壞步驟之後，從磊晶基板2去除磊晶層4。具體地來說，可以藉由從磊晶基板2剝離膠帶5，以將磊晶層4和膠帶5一起從磊晶基板2之表面2a剝
離。如此進行，當從磊晶基板2的整個面剝除整個膠帶5而將磊晶層4從表面2a去除時，會留存磊晶基板2。
如以上所述，在本發明之光元件層的剝離方法中，因為在實施磊晶層破壞步驟並破壞磊晶層4之後，實施將磊晶層4和具有黏著性之膠帶5一起而從磊晶基板2剝離並去除之剝離步驟，因此即使在磊晶層4並未均等地成長於磊晶基板2的表面2a之情況下，也可以將磊晶基板2在不廢棄的情形下再利用。
又，去除磊晶層4之後的磊晶基板2，會由於沒有被施行磨削等而沒有薄化，因此可再利用。假設，當在已實施剝離步驟之後的磊晶基板2上殘留有少量的磊晶層4時，雖然也有要將磊晶基板2研磨例如1mm左右的情況，但相較於使用將磊晶層磨削來從磊晶基板去除之以往的磨削方法的情況，由於磊晶基板2的去除量需要的較少，因此在再利用磊晶基板2上並不會產生不相宜。
實施形態所示之膠帶5，雖是具有耐熱性之類型的膠帶，但只要保持台6具有冷卻機能，則也可使用不具有耐熱性之膠帶。
1‧‧‧光元件晶圓
2‧‧‧磊晶基板
2a‧‧‧表面
4‧‧‧磊晶層
5‧‧‧膠帶
Claims (1)
- 一種光元件層的剝離方法，是將成長於磊晶基板之表面的磊晶層從該磊晶基板剝離，該光元件層的剝離方法之特徵在於是由下列步驟所構成：膠帶貼附步驟，於該磊晶層上貼附膠帶；磊晶層破壞步驟，從該磊晶基板的背面側向磊晶層照射對磊晶基板具有穿透性且對磊晶層具有吸收性之波長的雷射光線，以破壞該磊晶層；及剝離步驟，伴隨著該膠帶之剝離來將該磊晶層從磊晶基板去除。
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