專利名稱：發(fā)光二極管激光剝離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管激光剝離的方法，特別是指一種用于制造發(fā)光二極管 晶粒的磊晶層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管激光剝離的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)中的主要組成是LED晶粒，該LED晶粒 由發(fā)光的半導(dǎo)體材料多重磊晶而成。LED晶粒主要是由磷化鎵(GaP)，鎵鋁砷(GaAlAs)，或 砷化鎵(GaAs)，氮化鎵(GaN)等半導(dǎo)體材料組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié)，具有單向?qū)щ?性。以藍(lán)光發(fā)光二極管為例，其在制作上一般是使用藍(lán)寶石(Al2O3)基板，用以成長出 較高質(zhì)量的氮化鎵基(GaN-based)磊晶薄膜。然而藍(lán)寶石基板的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性不良，限 制傳統(tǒng)藍(lán)光LED僅能采用正負(fù)電極在基板同一側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)。如此一來，除了減少組件的 發(fā)光面積之外，更因電流擁擠效應(yīng)(current crowdingeffect)使組件導(dǎo)通電阻及順向壓降 增加。為了改善上述缺點(diǎn)，目前高功率領(lǐng)域的發(fā)光二極管組件的作法是使用藍(lán)寶石基板 成長氮化鎵基磊晶薄膜后，接著利用例如電鍍的方法成長一金屬薄膜，或是利用晶圓接合 (wafer bonding)的方式，在氮化鎵基磊晶薄膜上形成一新的基板，再使用發(fā)光二極管激光 剝離的方法(Laser Lift-Off)來移除藍(lán)寶石基板，使氮化鎵基磊晶薄膜最后是位于新的基 板上的金屬粘著(Metal Bonding)晶粒。新基板通過其高散熱系數(shù)與良好的導(dǎo)電性，更適 應(yīng)于高驅(qū)動電流領(lǐng)域，且解決發(fā)光二極管組件高流明通量下散熱等問題。一般的發(fā)光二極管激光剝離的方法移除藍(lán)寶石基板，如圖1所示，先在一轉(zhuǎn)換基 板10 (例如藍(lán)寶石基板)上依次形成發(fā)光用的一磊晶層20，且將該磊晶層20蝕刻定義出 隔離道22，形成間隔的晶粒區(qū)21，再將設(shè)有一黏合金屬層30的支持基板40與該磊晶層20 結(jié)合。然后，將一具有鏤空區(qū)(可以是圓形、矩形等形狀)的光罩(圖中未示)鄰近該轉(zhuǎn)換 基板10設(shè)置，且將激光50穿過光罩的鏤空區(qū)并照射該轉(zhuǎn)換基板10，此時激光50的照射區(qū) 51位于該轉(zhuǎn)換基板10上的磊晶層20的對應(yīng)于鏤空區(qū)的晶粒區(qū)21上，以及位于晶粒區(qū)21 周圍的隔離道22上(如圖2所示)。利用激光50地毯式地掃描處理整塊轉(zhuǎn)換基板10加熱 后，即可將該轉(zhuǎn)換基板10剝離該磊晶層20，此時該磊晶層20的晶粒區(qū)21通過該黏合金屬 層30與該支持基板40結(jié)合。然而，如圖3所示，當(dāng)該轉(zhuǎn)換基板10將該磊晶層20結(jié)合于該支持基板40時，激光 50穿過光罩的照射區(qū)51會因?yàn)檗D(zhuǎn)換基板10與支持基板40的結(jié)合后產(chǎn)生的周邊翹曲而有 對準(zhǔn)上的問題。當(dāng)激光50穿過光罩的鏤空區(qū)并照射該轉(zhuǎn)換基板10，此時激光50的照射區(qū) 51在對準(zhǔn)上，對于周邊的晶粒區(qū)21而言，照射區(qū)51會有向轉(zhuǎn)換基板10中心偏移的問題。 所以，就算光罩的鏤空區(qū)已計(jì)算精準(zhǔn)，對于該轉(zhuǎn)換基板10周邊的磊晶層20而言，在激光50 地毯式地掃描處理整塊轉(zhuǎn)換基板10時，該激光50的照射區(qū)51還是會對于晶粒區(qū)21周圍 相鄰的隔離道22會有兩次照射機(jī)會，如此在隔離道22的黏合金屬層30也將會受熱兩次，3連續(xù)的高溫將會使得黏合金屬層30被破壞。目前的解決方式為加寬隔離道22的寬度，避 免該隔離道22的黏合金屬層30有二次受熱的機(jī)會。另外，在激光50照射每一晶粒區(qū)21時，周圍相鄰的晶粒區(qū)21都會被照射區(qū)51內(nèi) 的該晶粒區(qū)21向外產(chǎn)生的應(yīng)力F 1直接影響，在激光50掃描處理整塊轉(zhuǎn)換基板10后，磊 晶層20的每一晶粒區(qū)21可能會被多次激光50照射時，產(chǎn)生應(yīng)力Fl所造成的結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo) 致LED的結(jié)構(gòu)遭到破壞。此外，美國專利公告第US7202141，其揭露了一種剝離材料的方法，其先于氧化鋁 單晶基材上形成砷化鎵層，砷化鎵層通過反應(yīng)式離子腐蝕法或其它移除制程通道，使砷化 鎵層形成多個相同形狀且等距對稱排列的砷化鎵區(qū)，再以電鍍制程在砷化鎵上形成金屬基 材，接著，再使用紫外線激光切割金屬基板在相對應(yīng)各砷化鎵區(qū)之間的位置，再于金屬基材 上形成支撐薄膜，之后，依次進(jìn)行激光剝離制程將基材與金屬基材移除，使支撐薄膜形成砷 化鎵芯片。在上述的制程中，通過砷化鎵層形成以通道相隔離的砷化鎵區(qū)，可大幅降低在激 光剝離制程中，在砷化鎵/氧化鋁單晶界面之間的應(yīng)力集中而可能造成的應(yīng)力破壞。而在美國專利公告第US6617261號中，則是揭示一種在氧化鋁單晶材上由GaN(氮 化鎵)基材形成具有溝槽圖型氮化鎵層的結(jié)構(gòu)與方法，先在氧化鋁單晶基材上通過氮化鎵 成核層生長氮化鎵層，將二氧化硅沉積于氮化鎵層的上表面，并通過微影制程形成條狀圖 型， 接著，再以濕式化學(xué)或干式蝕刻法在氮化鎵層上形成相對應(yīng)條狀圖的溝槽，其中，溝槽 的寬度可為100 A Ιμπι。如上所述的已知技術(shù)，其都揭露了在砷化鎵(氮化鎵)區(qū)之間形成通道，因此其僅 能解決激光剝離制程中，砷化鎵(氮化鎵)/基材界面之間的應(yīng)力集中問題，尚無法解決金 屬基材受到多次加熱而遭受熱應(yīng)力破壞的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于解決在隔離道的黏合金屬層兩次照射的問題，解決 黏合金屬層兩次受熱，使黏合金屬層結(jié)構(gòu)遭到破壞的問題，提升晶粒的良率。本發(fā)明的另一目的在于解決被照射的每一晶粒區(qū)產(chǎn)生的應(yīng)力直接產(chǎn)生影響周圍 的晶粒，防止磊晶層結(jié)構(gòu)遭到破壞，提升晶粒的良率。經(jīng)由以上可知，為達(dá)上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，提供一 種應(yīng)用于一轉(zhuǎn)換基板上形成一磊晶層，且在將設(shè)有一黏合金屬層的一支持基板與該磊晶層 結(jié)合前，本發(fā)明將該磊晶層蝕刻定義出一隔離道在每一個晶粒區(qū)周圍，且相鄰兩個隔離道 間設(shè)有未被蝕刻的一隔離區(qū)。其中，該晶粒區(qū)的間距是由兩個相鄰隔離道與其中間的隔 離區(qū)所定義而成，該隔離道的寬度為Iym(微米) ομπι，該隔離區(qū)的寬度為 ομπι 100 μ m0由此，在每一相鄰的晶粒區(qū)間形成兩個隔離道與一個隔離區(qū)，因此，當(dāng)該支持基板 通過黏合金屬層與該磊晶層結(jié)合后，在利用激光地毯式地掃描處理整塊轉(zhuǎn)換基板加熱用以 將該轉(zhuǎn)換基板剝離該磊晶層時，當(dāng)激光穿過光罩的鏤空區(qū)照射該轉(zhuǎn)換基板，激光的照射區(qū) 只會對晶粒區(qū)周圍的隔離道與隔離區(qū)做照射，所以就算是在該轉(zhuǎn)換基板周邊的晶粒區(qū)，也 只有被照射晶粒區(qū)外圍的隔離區(qū)被作二次照射，而在每一個晶粒區(qū)周邊的隔離道都將只會 有一次照射機(jī)會，使在隔離道的黏合金屬層將會只受熱一次。4
并且，在激光照射每一晶粒區(qū)時，因?yàn)楸徽丈涞木Я^(qū)與其周圍的隔離區(qū)都在激 光的照射區(qū)內(nèi)，所以被照射的晶粒區(qū)產(chǎn)生的向外應(yīng)力將會被周圍的隔離區(qū)所產(chǎn)生相反的應(yīng) 力相抵消，減輕磊晶層中每一晶粒區(qū)受到應(yīng)力而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)破壞。相對于已知技術(shù)而言，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過每一相鄰的晶粒區(qū)間形成的隔離 區(qū)，使每一次的激光照射只會對晶粒區(qū)周圍的隔離道與隔離區(qū)做照射，所以在每一個晶粒 區(qū)周邊的隔離道都將只會有一次照射機(jī)會，在隔離道的黏合金屬層將會只受熱一次，減少 激光對黏合金屬層結(jié)構(gòu)的破壞，該黏合金屬層結(jié)構(gòu)的破壞導(dǎo)致LED的結(jié)構(gòu)遭到破壞。相對于第US7202141案所揭露的技術(shù)，該已知技術(shù)沒有本發(fā)明所定義的由未腐蝕 的磊晶層所形成的隔離區(qū)，即已知技術(shù)沒有作為保護(hù)金屬基材用途的砷化鎵隔離區(qū)。另外，已知技術(shù)激光，由于沒有隔離區(qū)的存在，其會照射多個砷化鎵構(gòu)成的照射 區(qū)，而本發(fā)明則僅涵蓋單一晶粒區(qū)，因此通過每一相鄰的晶粒區(qū)間形成的隔離區(qū)，在激光照 射每一晶粒區(qū)時，通過被照射的晶粒區(qū)周圍的隔離區(qū)所產(chǎn)生的向外應(yīng)力，與被照射的晶粒 區(qū)所產(chǎn)生的向外應(yīng)力互相抵消，減輕磊晶層中每一晶粒區(qū)被激光照射所產(chǎn)生的應(yīng)力破壞結(jié) 構(gòu)。


圖1為已知發(fā)光二極管激光剝離的方法的示意圖。圖2為已知激光照射區(qū)與晶粒區(qū)的示意圖。圖3為該轉(zhuǎn)換基板不同區(qū)域的照射區(qū)與晶粒區(qū)的相對位置示意圖。圖4為已知晶粒區(qū)被激光照射時的應(yīng)力示意圖。圖5為本發(fā)明發(fā)光二極管激光剝離的方法的示意圖。圖6為本發(fā)明激光照射區(qū)與晶粒區(qū)的示意圖。圖7為本發(fā)明晶粒區(qū)被激光照射時的應(yīng)力示意圖。
具體實(shí)施例方式因此，有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)通過實(shí)施例來作進(jìn)一步說明，但應(yīng)了 解的是，該實(shí)施例僅為作為示例，而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明實(shí)施的限制。參照圖5，本發(fā)明應(yīng)用于現(xiàn)有的發(fā)光二極管激光剝離的方法，發(fā)光二極管激光剝離 的方法在實(shí)施上，為先在一轉(zhuǎn)換基板100(例如藍(lán)寶石基板)上依次形成發(fā)光用的一磊晶層 200。與已知發(fā)光二極管激光剝離的方法不同的是，本發(fā)明將該磊晶層200蝕刻定義出一隔 離道220在每一個晶粒區(qū)210周圍，且相鄰兩個隔離道220間設(shè)有未被蝕刻、也是該磊晶層 200材料的一隔離區(qū)230。因此，該晶粒區(qū)210的間距是由兩個相鄰隔離道220與位于其中 間的隔離區(qū)230所定義而成。實(shí)施上，該隔離道220的寬度為14 111 1(^111，該隔離區(qū)230 的寬度為IOym IOOym,該隔離區(qū)230的寬度大于該隔離道220的寬度。然后，再將設(shè)有一黏合金屬層300的支持基板400與該磊晶層200結(jié)合。然后，將一具有鏤空區(qū)(可以是圓形、矩形等形狀)的光罩(圖中未示)鄰近該轉(zhuǎn) 換基板100設(shè)置，且將激光500穿過光罩的鏤空區(qū)并照射該轉(zhuǎn)換基板100，利用激光500地 毯式地掃描處理整塊轉(zhuǎn)換基板100加熱后，即可將該轉(zhuǎn)換基板100剝離該磊晶層200，此時 該磊晶層200的晶粒區(qū)210通過該黏合金屬層300與該支持基板400結(jié)合。
以矩形形狀的鏤空區(qū)為例，如圖6所示，當(dāng)激光500的照射區(qū)510位于該轉(zhuǎn)換基板 100上的磊晶層200的對應(yīng)于鏤空區(qū)的晶粒區(qū)210時，因?yàn)槊恳幌噜彽木Я^(qū)210間有兩個 隔離道220與一個隔離區(qū)230。因此，每一次的激光500照射都只會照射到要照射的晶粒區(qū) 210、該被照射晶粒區(qū)210周圍的隔離道220以及前述隔離道220旁的隔離區(qū)230，而位于 該隔離區(qū)230另一側(cè)的隔離道220不會被照射到。尤其對于該轉(zhuǎn)換基板100與該支持基板 400結(jié)合后產(chǎn)生的周邊翹曲處，當(dāng)激光500穿過光罩的鏤空區(qū)并照射該轉(zhuǎn)換基板100時，該 轉(zhuǎn)換基板100周邊的晶粒區(qū)210也只有被照射晶粒區(qū)210外圍的隔離區(qū)230會被激光500 作二次照射，而在每一個晶粒區(qū)210周邊的隔離道220都將只會被激光500 —次照射，也就 是在該些隔離道220的黏合金屬層300只會受熱一次。對于周邊的晶粒區(qū)210而言，就算 照射區(qū)510會有向轉(zhuǎn)換基板100中心偏移的現(xiàn)象，本發(fā)明方法可以去除激光500對隔離道 220 二次照射的機(jī)會，降低激光500對黏合金屬層300材料的破壞。雖然，這些隔離區(qū)230承受二次照射的問題，但因?yàn)檫@些隔離區(qū)230在制成發(fā)光二 極管的過程應(yīng)用上并不會在被使用到，在該轉(zhuǎn)換基板100剝除后，再利用干蝕刻方式去除 這些隔離區(qū)230即可，并不影響后續(xù)的發(fā)光二極管制程。參照圖7，另外在激光500照射使該晶粒區(qū)210產(chǎn)生向外應(yīng)力Fl上，本發(fā)明在激光 500照射每一晶粒區(qū)210時，因?yàn)楸徽丈涞木Я^(qū)210與其周圍的隔離區(qū)230都在激光500 的照射區(qū)510內(nèi)，所以被照射的晶粒區(qū)210產(chǎn)生的向外應(yīng)力Fl將會被周圍的隔離區(qū)230所 產(chǎn)生相反的應(yīng)力F2相抵消，減輕磊晶層200中每一晶粒區(qū)210受到激光500照射時所產(chǎn)生 的應(yīng)力Fl破壞該晶粒區(qū)210結(jié)構(gòu)。假設(shè)晶粒區(qū)210的俯視為正方形，且其邊長為L，而相鄰晶粒區(qū)210的間距為2L’。 則被照射的晶粒區(qū)210產(chǎn)生的向外應(yīng)力Fl - L2，而被照射晶粒區(qū)210周圍的隔離區(qū)230 產(chǎn)生的向外應(yīng)力F2 χ (L+2L’)2-L2。以L= 100ym,2L' = 10 μ m為例，被照射的晶粒區(qū) 210產(chǎn)生的向外應(yīng)力Fl被周圍的隔離區(qū)230所產(chǎn)生的應(yīng)力F2抵消約(F1_F2)/(F1)= 000-316)/400 蘭 20%。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管激光剝離的方法，應(yīng)用于一轉(zhuǎn)換基板(100)上形成一磊晶層000)， 且設(shè)有一黏合金屬層(300)的一支持基板(400)與所述磊晶層(200)結(jié)合后的所述轉(zhuǎn)換基 板(100)剝離；其特征在于將設(shè)有所述黏合金屬層(300)的所述支持基板(400)與所述磊晶層(200)結(jié)合前，所 述磊晶層(200)蝕刻定義出一隔離道(220)在每一個晶粒區(qū)(210)周圍，且相鄰兩個隔離 道Q20)間設(shè)有未被蝕刻的磊晶層(200)形成的一隔離區(qū)O30)；因此，激光(500)的每次照射區(qū)(510)涵蓋單一晶粒區(qū)010)、被照射晶粒區(qū)(210)周 圍的隔離道020)、與在被照射晶粒區(qū)O10)周圍的隔離區(qū)030)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管激光剝離的方法，其特征在于，所述晶粒區(qū)(210) 的間距OL’ )由兩個相鄰隔離道O20)與其中間的隔離區(qū)O30)所定義而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管激光剝離的方法，其特征在于，所述隔離道(220) 的寬度為1微米至10微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管激光剝離的方法，其特征在于，所述隔離區(qū)(230) 的寬度為10微米至100微米。
全文摘要
一種發(fā)光二極管激光剝離的方法，對于轉(zhuǎn)換基板上形成磊晶層后，且將設(shè)有黏合金屬層的支持基板與該磊晶層結(jié)合前，先將磊晶層蝕刻定義出一隔離道在每一個晶粒區(qū)周圍，且相鄰兩個隔離道間設(shè)有未被蝕刻的一隔離區(qū)。通過該隔離區(qū)使每一次的激光照射只會對晶粒區(qū)周圍的隔離道與隔離區(qū)做照射，使隔離道上的黏合金屬層將會只受熱一次；也通過該隔離區(qū)所產(chǎn)生的向外應(yīng)力，與被照射的晶粒區(qū)所產(chǎn)生的向外應(yīng)力互相抵消，減輕晶粒區(qū)被激光照射所產(chǎn)生的應(yīng)力破壞。
文檔編號H01L33/00GK102054767SQ200910209658
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者李逸駿, 顏良吉 申請人:聯(lián)勝光電股份有限公司