[发明专利]一种蓝宝石图形衬底激光剥离的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其涉及一种蓝宝石图形衬底激光剥离的方法。

背景技术

蓝宝石晶片目前广泛用作III-V族LED器件氮化物外延薄膜的衬底，然而由于氮化物和蓝宝石大的晶格失配和热膨胀系数的差别，使得在衬底上生长的氮化物材料位错和缺陷密度较大，影响了器件的发光效率和寿命。图形化衬底(PSS)技术可以有效地减少外延材料的位错和缺陷，在氮化物器件制备中得到了广泛的应用。

PSS(Patterned Sapphire Substrate)蓝宝石图形衬底，即通过先在蓝宝石衬底上生长掩膜，并通过光刻工艺将掩膜刻出图形，然后利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长外延层；然后在Si或Cu支撑衬底作用下，激光剥离蓝宝石衬底。剥离过程中，通过采用激光照射蓝宝石背面，从边缘逐渐向内部照射，将键合至Si或Cu支撑衬底上的外延片整片从蓝宝石上剥离。但是剥离过程中产生的氮气不能及时排出，过高的氮气气压将导致外延片破片的现象。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的蓝宝石衬底剥离过程中导致外延片破片的技术问题。

本发明提供了一种蓝宝石图形衬底激光剥离的方法，包括以下步骤：

a．采用光刻胶对蓝宝石衬底表面进行光刻显影，形成所需形状的掩模；

b．对经过步骤a的蓝宝石衬底进行感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀条件包括：50 W≤物理轰击电极功率＜180W，400W≤化学反应电极功率＜850W；

c．对经过步骤b的蓝宝石衬底进行清洗，去除掩膜；烘干后进行金属有机物化学气相沉积，在蓝宝石衬底上形成外延层；

d．在外延层上表面键合Si或Cu基板，激光剥离去除蓝宝石衬底。

本发明提供的蓝宝石图形衬底激光剥离的方法，通过改变感应耦合等离子体（ICP）刻蚀的工艺条件，具体包括增大化学反应电极功率，并同时减小物理轰击电极功率，增大蓝宝石衬底被刻蚀图形区域底部的沟槽，一方面使后续外延片横向生长，改善应力分布，减少外延层中位错密度；另一方面，增大底部的氮气出气孔，便于剥离过程中产生的氮气及时排除，从而有效防止蓝宝石衬底剥离过程中的外延片破片现象的发生。    

附图说明

图1是对蓝宝石衬底进行光刻显影的示意图。

图2是ICP刻蚀蓝宝石衬底后的结构示意图。

图3是蓝宝石衬底表面清洗去除掩膜后的结构示意图。

图4是蓝宝石衬底表面生长外延层的结构示意图。

图5是外延层上键合支撑衬底后的结构示意图。

图6是激光剥离后外延层与支撑衬底的结构示意图。   

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种蓝宝石图形衬底激光剥离的方法，包括以下步骤：

a．采用光刻胶对蓝宝石衬底表面进行光刻显影，形成所需形状的掩模；

b．对经过步骤a的蓝宝石衬底进行感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀条件包括：50 W≤物理轰击电极功率＜180W，400W≤化学反应电极功率＜850W；

c．对经过步骤b的蓝宝石衬底进行清洗，去除掩膜；烘干后进行金属有机物化学气相沉积，在蓝宝石衬底上形成外延层；

d．在外延层上表面键合Si或Cu基板，激光剥离去除蓝宝石衬底。

具体地，如图1所示，先在蓝宝石衬底1上覆盖光刻胶，然后进行光刻显影，去除部分光刻胶，得到具有所需形状的光刻胶层即掩膜2。

本发明中，所采用的光刻胶可为现有技术中各种常见的含有树脂、感光剂和溶剂的混合物。其中，树脂、感光剂和溶剂的种类为本领域技术人员所公知。例如，树脂可采用现有技术中常见的各种丙烯酸类共聚物，具体地，可采用甲基丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸丙酯树脂中的一种或多种。所述感光剂可采用各种叠氮醌类化合物，例如偶氮二异丁腈（AIBN）、1，2-二叠氮醌-4-磺酸酯、1，2-二叠氮-5-磺酸酯或1，2-二叠氮醌-6-磺酸酯。所述溶剂可选自乙酸丙二醇单甲基醚酯、环己酮、乳酸乙酯中的至少一种。本发明中，所述光刻胶可直接采用各种商购产品 ，例如可以采用AZ703。