[发明专利]一种外延层剥离装置及剥离方法

说明书

本发明公开了一种外延层剥离装置及剥离方法，用于依次包含有衬底、牺牲层、外延层和支撑层的待剥离件的外延层剥离，该外延层剥离装置包括上端开口的盒体，盒体底部设置有弹性缓冲结构；待剥离件放置于弹性缓冲结构上方时，待剥离件的支撑层边沿位于盒体侧壁上，使得待剥离件的支撑层与衬底之间具有一定张角。刻蚀初期，弹性缓冲结构被压缩而缓慢下移，在支撑层自身的应力和外延层剥离装置对待剥离件的支撑力的共同作用下，使得外延层与衬底的张角逐渐变大，增大了腐蚀液和牺牲层界面间形成的腐蚀通道，有利于腐蚀液快速进入及反应副产物的输出，从而提高了刻蚀初期的外延层剥离速率。

技术领域

本发明属于半导体器件以及电子器件的制作，特别涉及一种新型的外延层剥离装置及剥离方法。

背景技术

目前，在半导体薄膜器件，尤其对于光伏器件、LED、半导体激光器的制造过程中，为了实现功能材料与晶片衬底的分离，同时剥离后的衬底可以重复被利用，多采用外延层剥离（ELO）工艺，剥离获得的半导体薄膜称为ELO膜。传统的外延层剥离工艺采用在衬底材料上先外延生长牺牲层，再外延生长光电转化层或者功能层，然后通过刻蚀的方式去除牺牲层，从而实现外延层和生长基底的分离，获得完整的半导体薄膜。

在ELO工艺中，牺牲层一般非常薄（5nm～100nm），通常采用化学湿法腐蚀的方法进行去除，牺牲层与腐蚀液发生化学反应，在牺牲层界面形成腐蚀通道，外延层与衬底之间逐渐分离即得到ELO膜。传统的外延层剥离工艺多依靠支撑层的自身应力或者对待剥离件施加外力以实现外延层和衬底分离，其中支撑层可以是一种或多种金属材料，也可以是一种聚合物或多种聚合物的组合。外延层剥离初期，如果支撑层应力过大，会引起ELO膜产生裂纹，甚至破碎，因此，一般支撑层的自身应力都比较小，带动外延层卷曲的速度慢。而且，无论是依靠支撑层自身的应力还是施加外力，在剥离初期，都存在支撑层和衬底之间张角过小的问题，使得腐蚀液进入困难，反应副产物输出过慢，剥离时间长，从而导致刻蚀初期剥离速率缓慢，影响剥离工艺的效率。

因此，需要一种操作简单可行的外延层剥离方法，来提高刻蚀初期的外延层剥离速率。

发明内容

本发明的目的是针对目前的外延层剥离过程初期，刻蚀速率低造成外延层剥离过程缓慢的问题，提供一种能加快刻蚀初期剥离速率的外延层剥离装置及剥离方法。

为了达到以上目的，本发明提供了一种外延层剥离装置，用于依次包含有衬底、牺牲层、外延层和支撑层的待剥离件的外延层剥离，该装置包括上端开口的盒体，盒体底部设置有弹性缓冲结构；待剥离件放置在弹性缓冲结构上方时，待剥离件的支撑层边沿位于盒体侧壁上。

进一步地，该外延层剥离装置盒体侧壁的顶部沿其厚度具有向内倾斜的支撑面。

进一步地，该外延层剥离装置的弹性缓冲结构为与盒体一体或分离的弹性缓冲块。

进一步地，弹性缓冲结构包括弹性缓冲块和在弹性缓冲块上方水平放置的轻质支撑块；盒体内壁上设置的限位槽，轻质支撑块可沿限位槽在盒体内上下移动。

进一步地，该外延层剥离装置还包括可放置在待剥离件支撑层上方的压块。

进一步地，该外延层剥离装置盒体的侧壁和/或底壁上设置有可供腐蚀液进入的孔。

进一步地，该外延层剥离装置的限位槽位于盒体内部的中间位置。

进一步地，弹性缓冲块为含氟材料的多孔结构弹性体。

进一步地，一种外延层剥离方法，所述方法包括：

（1）将待剥离件放置于盒体底部的弹性缓冲结构上方，使待剥离件的支撑层边沿位于盒体侧壁上；

（2）将外延层剥离装置连同待剥离件一起浸没于腐蚀液中，进行待剥离件牺牲层的腐蚀，从而实现待剥离件的外延层与衬底之间的分离。