CN103367209B - 一种液体辅助激光剥离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体辅助激光剥离方法，优化激光剥离技术，促使激光剥离技术更广泛的应用。本发明的激光剥离系统产生激光束扫描样品台，样品台内盛有辅助溶液，待剥离样品放置在样品台盛有的辅助溶液内，激光剥离系统使用激光透射到待剥离样品的蓝宝石到达蓝宝石与GaN的界面，促使界面GaN材料分解为Ga金属与氮气，从而使蓝宝石与GaN分离。本发明将待剥离的蓝宝石衬底GaN材料样品置于液体中进行激光剥离，使激光剥离副产物与空气阻隔而不被氧化，还使该副产物被融解，从而实现蓝宝石衬底与氮化镓材料的完整分离。

Description

一种液体辅助激光剥离方法

技术领域

本发明属于半导体制造领域，更具体地，特别是涉及一种半导体器件的工艺制备技术。

背景技术

由于常规衬底（Si、蓝宝石等）与氮化镓（GaN）外延层有不同的晶格失配和热膨胀系数，生长后在外延层会产生内应力。在某些领域，外延层中的应力场不同程度地影响或者制约着半导体器件的性能。例如，发光二极管（LED）、场效应管（FET）等。异质外延的应力场成为半导体领域的困扰问题之一。目前，科学研究者通过不同的途径进行应力释放，也取得了突破性的进展，在某些领域实现了商业应用。激光剥离蓝宝石技术是其中一个商业应用技术的典范，它的主要技术方案如下：使用特殊波长的激光透射蓝宝石到达蓝宝石与GaN的界面，激光能量被GaN吸收，促使界面GaN材料分解为Ga金属与氮气，从而使蓝宝石与GaN分离。但由于Ga为易氧化的金属，所以GaN在分解的同时容易生成Ga氧化物并附着在蓝宝石跟GaN界面，影响剥离效果。因此本发明技术方案也应运而生。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种蓝宝石衬底氮化镓材料的液体辅助式激光剥离方法，优化激光剥离技术，促使激光剥离技术更广泛的应用。

为达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种液体辅助激光剥离方法，激光剥离系统产生激光束，激光束扫描样品台，样品台为盒型，样品台内盛有辅助溶液，其方法如下：

样品台内放置待剥离样品，待剥离样品放置在样品台盛有的辅助溶液内；

辅助溶液可有效阻隔氧气，辅助溶液为对剥离使用波段的激光无吸收或者弱吸收的酸性溶液、碱性溶液、有机溶剂或者水；

从激光剥离系统出射的激光束直接通过辅助溶液照射到待剥离样品上；

样品台具备加热装置，对辅助溶液进行加热温度到29°C以上；

激光剥离系统使用248～450nm波长的激光透射到待剥离样品的蓝宝石与GaN的界面，激光能量被GaN吸收，促使界面GaN材料分解为Ga金属与氮气，从而使待剥离样品的蓝宝石与GaN分离。

在一些实施例中，所述激光剥离系统包含可移动编程模块集成技术与激光能量可调节技术，能量从10mw～1w可调。

在一些实施例中，所述激光剥离系统采用MALLO-5000型微区激光剥离机（东莞市中镓半导体科技有限公司生产）。

在一些实施例中，所述样品台设为密封式，能有效防止液体挥发，保护仪器不被侵蚀；溶剂是盐酸（酸性溶液）、氢氧化钠（碱性溶液）、氢氧化钾（碱性溶液）或乙二醇（有机溶液）。

在一些实施例中，所述激光剥离系统包括产生激光的激光源，用于剥离路线轨迹控制系统，其剥离轨迹可为环状、螺旋线、经纬线或纵横线；产生的激光束透过衬底（蓝宝石）被照射到蓝宝石衬底与氮化镓（GaN）之间的界面，蓝宝石衬底与氮化镓（GaN）之间的界面附近的GaN被分解，GaN被从蓝宝石衬底上剥离，避免外延层内应力施加的损伤。

本发明将待剥离的蓝宝石衬底GaN材料样品置于液体中进行激光剥离。该液体不仅使激光剥离副产物与空气阻隔而不被氧化，还使该副产物被融解，从而实现蓝宝石衬底与氮化镓材料的完整分离。

附图说明

图1所示为本发明实施例的的示意图。

图2所示为本发明密封式样品台的的示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下通过实施例对本发明做进一步的阐述。

本发明技术方案示意图如图1所示，利用激光剥离系统10产生激光束11扫描盛有辅助溶液12的样品台13上放置的待剥离样品14。辅助溶液12为对剥离使用波段的激光无吸收或者弱吸收的溶剂，例如：酸性溶液的盐酸，碱性溶液的氢氧化钾、氢氧化钠，有机溶液的乙二醇，利用辅助溶液12的特性，阻隔氧气，防止生成的金属Ga氧化，同时适当增加辅助溶液12温度，使得固态Ga（熔点29.76°C）融解为液态Ga，促使待剥离样品14的蓝宝石与GaN分离。

利用辅助溶液12的特性，阻止在激光束11照射界面处产生和附着不利于剥离的副产物，达到优化激光剥离效果。从激光剥离系统10出射的激光束11直接通过辅助溶液12照射到待剥离样品14上。

辅助溶液12可有效阻隔氧气，辅助溶液12是对剥离使用波段的激光无吸收或者弱吸收的酸性溶液、碱性溶液、有机溶剂或者水；置放待剥离样品14的样品台13具备加热装置，辅助溶液12可进行加热且沸点高于30°C。

在另外一个实施例中，样品台13可为密封式，如图2所示，能有效防止液体挥发，保护仪器不被侵蚀。

本发明的一种蓝宝石衬底氮化镓材料的液体辅助式激光剥离方法，把待剥离样品14置于辅助溶液12之后再使用激光剥离系统10进行剥离，从而实现阻隔空气氧化激光剥离副产物，融解激光剥离副产物的目的，达到蓝宝石衬底与氮化镓材料完整分离的效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种液体辅助激光剥离方法，其特征在于，激光剥离系统(10)产生激光束(11)，所述激光束(11)扫描样品台(13)，所述样品台(13)为盒型，所述样品台(13)内盛有辅助溶液(12)，其方法如下：

所述样品台(13)内放置待剥离样品(14)，所述待剥离样品(14)放置在样品台(13)盛有的辅助溶液(12)内；

所述辅助溶液(12)可有效阻隔氧气，所述辅助溶液(12)为对剥离使用波段的激光无吸收或者弱吸收的酸性溶液、碱性溶液、有机溶剂或者水；

从激光剥离系统(10)出射的激光束(11)直接通过辅助溶液(12)照射到待剥离样品(14)上；

样品台(13)具备加热装置，对辅助溶液(12)进行加热温度到29℃以上；

激光剥离系统(10)使用248～450nm波长的激光透射到待剥离样品(14)的蓝宝石与GaN的界面，激光能量被GaN吸收，促使界面GaN材料分解为Ga金属与氮气，从而使待剥离样品(14)的蓝宝石与GaN分离。

2.根据权利要求1所述的一种液体辅助激光剥离方法，其特征在于，所述样品台(13)设为密封式，所述酸性溶液是盐酸，所述碱性溶液是氢氧化钾或氢氧化钠，所述有机溶液是乙二醇。

3.根据权利要求1所述的一种液体辅助激光剥离方法，其特征在于，所述激光剥离系统(10)包括产生激光的激光源，用于剥离路线轨迹控制系统，其剥离轨迹可为环状、螺旋线或经纬线。