[发明专利]激光束传送系统和方法及使用该系统和方法的激光剥离法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光束传送系统和方法，尤其是涉及一种传送激光束用 以从衬底分离薄膜的系统和方法，并且更具体地，涉及一种适用于LLO(laser lift-off，激光剥离)工艺的激光束传送系统和方法，该LLO工艺是制造垂直型 LED(Light Emitting Diode，发光二极管)所必需的工艺之一。

背景技术

通常，准分子激光器在材料处理上具有多种用途，例如，精确处理并分 离彼此结合的两种不同材料。最近，随着准分子激光器光束的稳定性和强度 的提高，其使用范围扩大到包括半导体材料的处理，尤其是从用于制造器件 的硅晶衬底上分离薄膜。被分离的薄膜的种类繁多，包括：化合物半导体、 铜、铝、金、聚合物等等。为了分离这些不同种类的薄膜，激光束具有诸如 目标能量强度、目标能量均匀性和目标曝光面积的材料因素。

下文中将从制造垂直型LED所必需的工艺之一的LLO工艺的角度对现 有技术和本发明进行说明，然而本发明并不限于LLO工艺。

LED是一种公知的将电流转化为光的半导体器件。当从价带被激发到半 导体的导带的有源层的电子穿过对应的带隙落回价带时，LED发光。因此， 射出的光的波长和颜色取决于带隙能量，并且由于带隙能量是与材料相关的 特性之一，因而取决于半导体的材料。

LED用于射出不同范围的颜色的光，诸如红、绿、蓝和黄。但是，LED 的限制在于它是单色的光源。在某些情况下，需要射出红、绿和蓝光都包括 的白光。例如，LCD监视器的背光模块需要射出白光。通常，白光是由白炽 灯泡或荧光灯提供。虽然便宜，但白炽灯泡的使用寿命非常短并且发光效率 低。尽管荧光灯的发光效率高于白炽灯泡，但它的缺点在于其使用寿命有限。 此外，荧光灯还需要相对较大、重且昂贵的附加组件，例如稳压器。

白色LED的光源可通过将红、绿和蓝色的LED彼此靠近地放置并且使 它们各自以适当的比率发光而制造。但是，由于难以生产具有相应带隙的合 适的晶体，因此蓝色的LED不容易制造。尤其用诸如InP(磷化铟)、GaAs(砷 化镓)和GaP(磷化镓)的化合物半导体，难以实现高质量的蓝色LED。

除了上述困难之外，GaN(氮化镓)基蓝色LED自其1994年被引入市场 后已被商用。氮化镓基蓝色LED现在正在快速发展从而在照明领域中在发光 效率方面超过白炽灯泡和荧光灯。

同时，如果是InP基、GaAs基或GaP基LED，由于这些类型的半导体 层可能在导电衬底上生长，而难以制造具有p-n结的垂直型LED。然而，如 果是GaN基LED，由于使用不导电的蓝宝石(Al₂O₃)衬底以减少否则可能在 GaN的外延生长期间产生的晶体缺陷，从而因为蓝宝石不导电而广泛采用了 在外延层的顶面具有第一和第二电极的水平型LED。

图1和图2是示出现有技术的垂直型LED的结构的示意图。

参照图1，图1是现有技术的垂直型LED的剖面图，n-GaN层11、具有 多个量子阱的有源层12、p-GaN层13和透明导电层14依次在蓝宝石衬底10 上形成。其后，第一电极15在透明导电层14的特定部分形成。

随后，光刻胶层图案(未示出)在包括第一电极15的透明导电层14上以 这样的方式形成：透明导电层14上未形成第一电极15的其它部分的部分不 覆盖光刻胶层图案。利用光刻胶层图案作为掩模，透明导电层14、p-GaN层 13和有源层12有选择地被刻蚀。此时，n-GaN层11的一部分被轻微地刻蚀。 由于GaN层难以刻蚀，因此湿刻蚀优于干刻蚀。

接着，通过剥离工艺(strip process)去除光刻胶层图案并且在n-GaN层 11露出的部分形成第二电极16。

如图2所示，图2是现有技术的LED的俯视图，由于第一电极15和第 二电极16都需要用线联结，LED的芯片尺寸应当足够大以确保电极区域， 该电极区域充当障碍物以便改善晶片单位面积的输出。另外，在封装工艺中 的线接合的复杂度增加了制造成本。

此外，由于使用的蓝宝石衬底是不导电的，因此很难发出稳定的电，这 样会增加次等器件的可能性并且因此降低器件的可靠性。除此之外，由于蓝 宝石的导热性较低，很难散发LED工作时产生的热量，而这是在将高电流施 加到LED的高输出功率时的限制。