专利名称：Led衬底的剥离方法
技术领域：
本发明涉及一种LED衬底的剥离方法，尤其涉及一种采用飞秒激光剥离LED衬底的方法。
背景技术：
众所周知，LED晶圆是在蓝宝石或者碳化硅衬底上采用气相沉积的方法生长基于氮化镓系材料的发光有源层，目前普遍的LED晶圆尺寸为2英寸I英寸。LED行业的发展、LED价格的降低以及发光效率的提升，带动了 LED芯片的推广普及，从而也带动了应用于LED领域当中的各种技术。在目前的市场上，普遍流行的平面结构LED芯片(正负电极在基板同一侧)存在发 光面积小、电流拥挤效应等问题，而垂直结构的LED芯片(正负电极在芯片上下侧)可以避免这些问题，实现高效、大功率、高亮度，同时大大改善了散热问题。为了制作垂直结构的LED芯片，需要将LED衬底中的衬底材料(通常为蓝宝石)与氮化镓外延层分离，而通过激光加工技术实现LED衬底的剥离是目前市场常用的方法。现有技术中通常采用紫外光波段的激光光束，透过蓝宝石聚焦在蓝宝石和氮化镓的界面处，由于聚焦后激光光斑在单位面积上具有很高的能量，使得界面处的氮化镓热分解成金属镓原子和氮气，氮原子在高温下再进一步融化，因此能够实现蓝宝石和氮化镓的分离。但是由于在蓝宝石衬底上生长的氮化物存在较大的晶格常数和热膨胀系数失配，导致生长的氮化镓膜层具有较大的内应力，因此，在激光剥离过程中，由于热效应以及热应力扩散，经常会出现裂纹，会导致制作的LED芯片有较大的漏电流。尤其在传统的激光剥离过程中，通常利用激光光束的局部加热使物质熔化或者气化，这种方式的加热也会使物质周围遭到破坏，因而限制了边缘强度和产生精细特征的能力。虽然目前发展的脉冲紫外激光可以通过直接破坏物质的化学键，将物质分离成原子，可以减小热损伤的影响。但由于其较长的脉冲时间(通常为纳秒级)，需要消耗比较多的能量来破坏化学键，而且产生的热量将非常大，热影响区比较大。激光作用区域会伴随着剧烈的热扩散，这种热扩散会产生强烈的冲击波应力，该冲击波会导致出现裂纹或者凹坑，不但在垂直于剥离面方向上极易损伤仅有几微米厚度的氮化镓外延层，在水平方向上也会损伤周围的芯片。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种LED衬底的剥离方法，能够避免剥离过程中产生的热量对外延层的损伤，有利于提高生产良率并改善出光效率。为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED衬底的剥离方法，包括提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；将所述外延层贴合至转移衬底；采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述LED衬底的衬底内且其长度大于等于所述LED衬底的直径；采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以对所述衬底进行初次减薄；采用物理化学抛光将剩余的衬底去除，暴露出所述外延层。可选地，所述飞秒激光系统包括飞秒脉冲种子激光源； 激光放大扩束装置，对所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光进行能量放大、扩束和线聚焦，输出所述线状光斑；承载部件，用于承载所述LED衬底，其中，所述转移衬底朝向所述承载部件。可选地，所述激光放大扩束装置包括激光放大器，对所述飞秒脉冲激光进行能量放大；扩束透镜组合装置，对来自所述激光放大器的激光束进行扩束，使其尺寸覆盖所述LED衬底；柱透镜，对来自所述扩束透镜组合装置的激光束进行线聚焦，输出所述线状光斑。可选地，所述激光放大器将所述飞秒脉冲激光放大为mrj量级的激光束。可选地，所述激光放大扩束装置还包括光闸，所述激光放大器输出的激光束经过所述光闸后传输至所述扩束透镜组合装置。可选地，所述飞秒激光系统还包括步进电机，驱动所述承载部件带动所述LED衬底沿垂直于所述线状光斑的方向移动，所述LED衬底在垂直于所述线状光斑的方向上划分为多步，所述步进电机带动所述LED衬底逐步移动以使所述线状光斑逐步扫描所述衬底。可选地，所述飞秒激光系统还包括同步控制器，对所述步进电机和光闸进行同步控制，使所述步进电机每移动一步后照射至所述衬底内的激光脉冲数目相同。可选地，所述扩束透镜组合装置包括第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜，来自所述激光放大器的激光束依次透过所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜后出射，其中第一圆形凸透镜的焦距小于第二圆形凸透镜的焦距，且所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜之间的距离等于二者的焦距之和。可选地，所述飞秒激光系统还包括调节机构，用于驱动所述柱透镜以及扩束透镜组合装置中的各凸透镜平移，平移的方向沿来自所述激光放大器的激光束的传播方向。可选地，所述激光放大器包括格兰棱镜、法拉第隔离器、半波片、激光谐振腔、泵浦激光器，其中，所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光经过所述格兰棱镜反射后依次透过所述法拉第隔离器和半波片进入所述激光谐振腔的一侧；所述泵浦激光器发出的泵浦激光进入所述激光谐振腔的另一侧；所述激光谐振腔发出的经过能量放大的激光束依次透过所述半波片、法拉第隔离器和格兰棱镜后出射。可选地，所述激光谐振腔包括位于所述激光谐振腔一侧的第一反射镜、位于所述激光谐振腔另一侧的凹面镜、钛蓝宝石晶体、薄膜偏振片、普克尔盒，其中，所述泵浦激光器发出的泵浦激光透过所述凹面镜进入所述钛蓝宝石晶体；所述半波片出射的飞秒脉冲激光经由所述薄膜偏振片反射后透过所述普克尔盒入射至所述第一反射镜，所述第一反射镜反射出的飞秒脉冲激光透过所述普克尔盒和薄膜偏振片后进入所述钛蓝宝石晶体，所述飞秒脉冲激光和泵浦激光在所述钛蓝宝石晶体中的光斑重合。可选地，所述线状光斑聚焦在距离所述衬底和外延层的交界面f ΙΟμπι。可选地，采用所述飞秒激光系统对所述衬底进行减薄后，剩余的衬底厚度为 I 10 μ m。可选地，所述物理化学抛光中采用的抛光垫材料为硬质弹性抛光布或软质弹性抛光布，抛光液为碱性溶液，研磨材料为二氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或多种的组合，所述研磨材料的颗粒直径为30ηπΓ 0 μ m。可选地，所述线状光斑的峰值功率为IO12 1015W。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明实施例的LED衬底的剥离方法中，将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，而且该线状光斑聚焦在LED衬底中的衬底内，对衬底进行减薄，之后再利用物理化学方法将剩余的衬底去除。由于飞秒激光的脉冲时间是普通纳秒激光脉冲时间的百万分之一，远远小于激光所产生的热传递到晶格的时间，因此可以彻底消除激光与LED衬底材料的相互作用所产生的热损伤对LED衬底的影响，大大提高出光效率和生产良率。
图I是本发明实施例的LED衬底的剥离方法的流程示意图；图2是本发明实施例的飞秒激光系统的结构框图；图3是图2中的激光放大器的详细结构图；图4至图6是本发明实施例的LED衬底的剥离方法中各步骤对应的LED衬底的剖面结构图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保 护范围。图I示出了本实施例的LED衬底的剥离方法的流程，包括步骤Sll，提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；步骤S12，将所述外延层贴合至转移衬底；步骤S13，采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述LED衬底的衬底内且其长度大于等于所述LED衬底的直径；步骤S14，采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以对所述衬底进行初次减薄；步骤S15，采用物理化学抛光将剩余的衬底去除，暴露出所述外延层。图2示出了本实施例中所采用的飞秒激光系统，包括飞秒脉冲种子激光源12、激光放大扩束装置(包括激光放大器20、光闸21、扩束透镜组合装置、柱透镜11)、承载部件8、同步控制器22。其中，飞秒脉冲种子激光源12用于发出飞秒脉冲激光。作为一个非限制性的例子，本实施例中的飞秒脉冲种子激光源12可以由锁模的光纤飞秒激光器实现，具体参数如下脉冲宽度介于2(Tl50fs，中心波长800nm，重复频率为2(Γ80ΜΗζ，脉冲能量介于ηΓμ J量级，所发出的圆形光斑直径为5mnTl0mm。飞秒脉冲种子激光源12发出的飞秒脉冲激光依次经过激光放大器20、光闸21、第一凸透镜9和第二凸透镜10、柱透镜11后入射至承载部件8上的LED衬底。本实施例中该 LED衬底包括堆叠的衬底100和外延层101，外延层101贴合至转移衬底102。其中转移衬底102朝向承载部件8，衬底100朝向飞秒脉冲激光入射的方向。如图2所示，本实施例将LED衬底表面所在的平面(即衬底100将施加减薄操作的表面)定义为x-y平面，飞秒脉冲激光传播的方向定义为z方向，z方向垂直于x-y平面。激光放大扩束装置用于对飞秒脉冲激光进行能量放大、扩束和线聚焦，输出线状光斑，该线状光斑的长度大于等于LED衬底的直径。本实施例中，该激光放大扩束装置包括激光放大器20，对飞秒脉冲激光进行能量放大；扩束透镜组合装置，对来自激光放大器的激光束进行扩束，使其尺寸能够覆盖整个LED衬底；柱透镜11，对来自扩束透镜组合装置的激光束进行线聚焦，输出线状光斑。此外，该激光放大扩束装置还包括光闸21，激光放大器20输出的激光束经过光闸后传输至扩束透镜组合装置，光闸21的开闭可以控制激光束是否出射。其中，扩束透镜组合装置包括第一圆形凸透镜9和第二圆形凸透镜10，激光束依次透过第一圆形凸透镜9和第二圆形凸透镜10之后出射，其中第一圆形凸透镜的焦距9小于第二圆形凸透镜10的焦距，且第一圆形凸透镜9和第二圆形凸透镜10之间的距离等于二者的焦距之和。更加具体地，第二圆形凸透镜10的焦距为第一圆形凸透镜9的焦距的5^10倍，使得光斑从原始尺寸5mnTl0mm扩大至能够覆盖整个LED衬底，例如对于2寸的LED衬底，扩束后的激光束的直径为60_，对于4寸或更大尺寸的外延片，可以使用更多组圆形凸透镜组合来不断扩大激光光斑尺寸。本实施例的飞秒激光系统还包括调节机构(图2中未示出)，能够调节第一圆形凸透镜9和第二圆形凸透镜10沿光轴的位置，即能够带动第一圆形凸透镜9和第二圆形凸透镜10沿激光束传播的方向平移。 扩束后的激光束经过柱透镜11，对激光束进行线聚焦，将光斑在X或y某一单一方向进行压缩，形成线状光斑。此外，本实施例中的调节结构也可以对柱透镜11进行平移，从而将线状光斑的聚焦位置调节至LED衬底中预定的区域，例如聚焦在衬底内的具体深度。由于先前进行了扩束，因而柱透镜11出射的线状光斑的长度等于或者大于LED衬底的直径。本实施例中，承载部件8由步进电机(图2中未示出)驱动，能够带动LED衬底沿垂直于线状光斑的方向移动，例如沿X方向或者I方向移动。例如，可以将LED衬底在垂直于线状光斑的方向上划分为多步，步进电机带动LED衬底逐步移动，以使所述线状光斑逐步扫描整个LED衬底。同步控制器22可以对光闸21和步进电机进行同步控制，即控制步进电机带动LED衬底逐步扫描，并控制光闸21对应每一步扫描的曝光时间。本实施例中，同步控制器22发送出IOOHf200Hz的触发脉冲信号给步进电机和光闸21，设定了光闸21的曝光时间和步进电机停留在每一个扫描步骤的时间为5miTl0mS，从而使得每一扫描步骤中照射在LED衬底上的激光脉冲个数相同，均为5 10个，有利于保证被减薄的LED衬底表面具有良好的均匀性。此外，本实施例中步进电机控制整个LED衬底在垂直于线状光斑的方向上进行一维方向的扫描，最终达到加工整个LED衬底的目的，这样的扫描方式与常规的反复的点阵列扫描相比，大大缩短了加工时间，提高了生产效率。
激光放大器20可以将飞秒脉冲激光放大为mrj量级的激光束，其具体结构可以是本领域技术人员所公知的任何适当的放大器结构。图3示出了本实施例中的激光放大器的具体结构，主要包括格兰棱镜35、法拉第隔离器34、半波片33、激光谐振腔、泵浦激光器40，其中，激光谐振腔包括凹面镜24、钛蓝宝石晶体25、薄膜偏振片29、谱克尔盒30、第一反射镜31。飞秒脉冲种子激光源12发出的飞秒脉冲激光经过反射镜36反射至格兰棱镜35，再经过格兰棱镜35反射后依次透过法拉第隔离器34和半波片33，之后通过反射镜32和28的反射后进入激光谐振腔，在激光谐振腔中，经过薄膜偏振片29的反射后进入普克尔盒30，透过普克尔盒30后被第一反射镜31再次反射回普克尔盒30，透过普克尔盒30后透过薄膜偏振片29传播至反射镜27，经过反射镜27、反射镜26的反射进入钛蓝宝石晶体25。另一方面，泵浦激光器40发出的泵浦激光经过凸透镜41后，由反射镜23反射进入激光谐振腔，在激光谐振腔中透过凹面镜24之后进入钛蓝宝石晶体25，泵浦激光和飞秒脉冲激光在钛蓝宝石晶体25上形成的光斑重合。飞秒脉冲种子激光源12发出的飞秒脉冲激光经过激光放大器时，通过不断吸收泵浦激光器40的能量，使得飞秒脉冲激光的光脉冲能量从nj-uj量级达到mJ-J量级，重复频率为IkHz。激光放大器的具体工作过程为首先由飞秒脉冲种子激光源12发出的飞秒脉冲激光通过平面反射镜36反射进入激光放大器中。在激光放大器中，泵浦激光器40发出波长为527nm的泵浦激光，泵浦激光经过凸透镜41和反射镜23进入放大谐振腔，该放大谐振腔的两侧分别为凹面镜24和第一反射镜31，腔内增益物质为钛蓝宝石晶体25。首先，泵浦激光的能量汇聚在钛蓝宝石晶体25上，使其达到粒子数反转，形成飞秒脉冲激光被放大的前提条件。另外，由反射镜36反射的飞秒脉冲激光经过格兰棱镜35反射，透过法拉第隔离器34以及半波片33，被反射镜32和28反射进入激光谐振腔，飞秒脉冲激光在激光谐振腔内经过振荡不断通过处于粒子数反转状态的钛蓝宝石晶体25上，使得飞秒脉冲激光的脉冲能量不断得到放大。而且，在激光谐振腔内安装有普克尔盒30以及薄膜偏振片29，使得激光谐振腔处于调Q运转状态，使得飞秒脉冲激光在激光谐振腔内振荡时处于P偏振态，当改变普克尔盒30的电压时，飞秒脉冲激光的偏振态转变为S偏振，从而被薄膜偏振片29反射到激光谐振腔外，再由反射镜28和32反射，使其再次通过半波片33和法拉第隔离器34，调节半波片33使输出激光由S偏正转变为P偏振，最后由格兰棱镜35透射输出能量为mJ-J的激光束，其重复频率为ΙΚΗζ。该激光束经过柱透镜11线聚焦之后，焦点处的线状光斑的峰值功率为IO12 1015W。本实施例提供的飞秒激光系统通过极高瞬时能量的激光来气化宽禁带LED衬底材料，具体过程为经过激光放大器放大的飞秒脉冲激光在经过柱透镜的聚焦，其瞬时能量达到指数级的增加，材料在线状光斑处会产生剧烈的非线性效应，从而产生多光子吸收过程，也就是说在激光焦点处，材料物质能够在同一时刻吸收多个光子能量，从而使得对于可见光透明的宽禁带物质(例如蓝宝石)可以吸收可见光波段的光子能量(例如飞秒激光通常位于近红外光波)，从而达到分解衬底材料的目的。这样的过程极大地消除了激光加工中，材料对波长的选择性，大大灵活了激光加工材料的区域选择。而且，飞秒激光加工LED衬底过程中，衬底材料对激光脉冲能量的吸收过程是在飞秒时间内完成的，远远小于激光所产生的热传递到晶格的时间(通常为皮秒量级)，因此消除了激光与材料的相互作用产生的热效应，从而彻底消除了热损伤对外延层的影响，此外激光加工区域的形貌质量也得到了改善，增加了出光效率。 图4至图6是本实施例的LED衬底剥离方法中各步骤对应的剖面结构图，下面结合图2和图4至图6对整个剥离过程进行详细说明。首先提供LED衬底，该LED衬底包括衬底100和位于衬底100上的外延层101。之后将外延层101通过金属层连接或键合到高导热导电的转移衬底102上，然后将键合后的LED衬底置于承载部件8上。在沿激光传播的光路上，调整扩束透镜组合中的第一圆形凸透镜9和第二圆形凸透镜10的水平移动，使得透过第二圆形凸透镜的光束是经过准直的，所发出的圆形光斑尺寸从原始直径5mm-10mm扩大到能够覆盖整个LED衬底。如果经过一组扩束透镜组合后光斑尺寸仍然小于LED衬底的尺寸，可以在沿光路传播方向上，在第二圆形凸透镜10的后面继续增加一组或多组圆形凸透镜组合来不断扩大光斑尺寸，直到能够覆盖整个不同尺寸LED衬底，同时通过调节各个圆形凸透镜的水平移动来保证透过最后一个圆形凸透镜的光束是经过准直的。从第二圆形凸透镜10所发出的经过扩束且准直的光束继续沿着光路传播的方向通过柱透镜11，只在X或者I方向进行一维方向的汇聚，调整柱透镜11的水平位置使其焦点位置在衬底100内部，本实施例中衬底100的材料为蓝宝石，外延层101的材料为氮化镓，聚焦形成的线状光斑距离氮化镓和蓝宝石交界面1-10 μ m,线状光斑的线长等于或略大于的LED衬底的直径。现有技术中，传统的用于剥离LED衬底的纳秒激光器的脉冲时间是固定在纳秒(10_6S)量级，输出的脉冲能量是mJ-J量级，即使通过透镜聚焦的方式，焦点处的峰值功率也仅为兆瓦(IO6W)量级，很难达到蓝宝石材料非线性效应的阈值，蓝宝石材料无法吸收激光能量，因此很难气化蓝宝石材料而达到减薄衬底的目的。另一方面，即使通过不断增加激光器的脉冲输出能量来满足蓝宝石材料气化所要求的激光能量阈值来减薄衬底，首先的一个缺点是过大的激光脉冲输出能量在与物质相互作用时，会产生强烈的应力扩散，会严重影响外延层。另外，由于纳秒激光器的脉冲时间较长，加工材料过程中本身就伴随着热损伤，过大激光脉冲输出能量会使得这种热损伤更加严重，会破坏整个LED衬底的外延层。而本实施例中，激光放大器20输出的激光束能量同样为mrj量级，避免了激光脉冲输出能量过大的负面影响，通过线聚焦后，在焦点处的峰值功率为IO12IO15W级，这样的峰值功率很容易达到蓝宝石材料的能量阈值，达到加工蓝宝石衬底的目的。同时由于飞秒激光的脉冲时间远远小于纳秒激光的脉冲时间，这意味着激光与物质相互作用的时间远远小于激光与物质相互作用所产生的热传递到物质晶格的时间，因此在加工蓝宝石衬底过程中，可以消除热损伤对外延层的影响。
通过计算机编程等方式，控制同步控制器22发送触发脉冲信号至步进电机和光闸21，也即设定了光闸21的曝光时间和步进电机停留在每一个扫描步骤的时间为5ms-10mso设定步进电机的扫描方式，控制承载部件8的扫描方向沿垂直于线状光斑方向，也即是沿着X方向(如果线状光斑沿y方向)或者y方向(如果线状光斑沿y方向)扫描一次，扫描步长可以控制为O. 5-2 μ m,即可以剥离掉厚度为440-450 μ m的衬底材料，使得剩余的衬底100的厚度为1-10 μ m。把LED衬底从承载部件8上取下，对剩余的1_10 μ m的衬底进行物理化学抛光，其中采用的抛光垫材料为硬质弹性抛光布或软质弹性抛光布，抛光液为碱性溶液，研磨材料可以为二氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或其多种的组合，研磨材料的颗粒直径为30nm-10 μ m0物理化学抛光可以充分彻底的除去剩余的衬底100，暴露出外延层101。综上，本实施例中，采用飞秒激光首先将大部分厚度的衬底材料剥离，之后将剩余的衬底通过物理化学抛光的方法去除，暴露出外延层。这样的方式能够灵活调整激光剥离厚度和物理化学抛光剥离厚度的分配，充分利用激光剥离效率高而物理化学抛光表面质量好的优点，使得暴露出的外延层的表面粗糙度可以通过控制物理化学抛光过程中使用的抛光液颗粒大小来控制，从而可以得到极高质量的剥离面，大大提高了发光效率，同时也可以灵活地控制LED芯片的厚度。另外，采用本实施例的剥离方法，使用飞秒激光剥离掉的衬底材料还可以重复回收利用，大大节约了生产成本。需要说明的是，本实施例中LED衬底中的衬底材料是蓝宝石，但是在其他具体实施例中还可以是其他本领域技术人员公知的衬底材料。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.ー种LED衬底的剥离方法，其特征在于，包括 提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层； 将所述外延层贴合至转移衬底； 采用飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦为线状光斑，所述线状光斑聚焦在所述LED衬底的衬底内且其长度大于等于所述LED衬底的直径； 采用所述线状光斑对所述衬底进行扫描，以对所述衬底进行初次减薄； 采用物理化学抛光将剰余的衬底去除，暴露出所述外延层。
2.根据权利要求I所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述飞秒激光系统包括 飞秒脉冲种子激光源； 激光放大扩束装置，对所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光进行能量放大、扩束和线聚焦，输出所述线状光斑； 承载部件，用于承载所述LED衬底，其中，所述转移衬底朝向所述承载部件。
3.根据权利要求I所述的LED衬底的剥离方法，其特征在干，所述激光放大扩束装置包括 激光放大器，对所述飞秒脉冲激光进行能量放大； 扩束透镜组合装置，对来自所述激光放大器的激光束进行扩束，使其尺寸覆盖所述LED衬底； 柱透镜，对来自所述扩束透镜组合装置的激光束进行线聚焦，输出所述线状光斑。
4.根据权利要求3所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述激光放大器将所述飞秒脉冲激光放大为mrj量级的激光束。
5.根据权利要求4所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述激光放大扩束装置还包括 光闸，所述激光放大器输出的激光束经过所述光闸后传输至所述扩束透镜组合装置。
6.根据权利要求5所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述飞秒激光系统还包括 步进电机，驱动所述承载部件带动所述LED衬底沿垂直于所述线状光斑的方向移动，所述LED衬底在垂直于所述线状光斑的方向上划分为多歩，所述步进电机带动所述LED衬底逐步移动以使所述线状光斑逐步扫描所述衬底。
7.根据权利要求6所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述飞秒激光系统还包括 同步控制器，对所述步进电机和光闸进行同步控制，使所述步进电机每移动ー步后照射至所述衬底内的激光脉冲数目相同。
8.根据权利要求3所述LED衬底的剥离方法，其特征在干，所述扩束透镜组合装置包括第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜，来自所述激光放大器的激光束依次透过所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜后出射，其中第一圆形凸透镜的焦距小于第二圆形凸透镜的焦距，且所述第一圆形凸透镜和第二圆形凸透镜之间的距离等于二者的焦距之和。
9.根据权利要求8所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述飞秒激光系统还包括 调节机构，用于驱动所述柱透镜以及扩束透镜组合装置中的各凸透镜平移，平移的方向沿来自所述激光放大器的激光束的传播方向。
10.根据权利要求3所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述激光放大器包括格兰棱镜、法拉第隔离器、半波片、激光谐振腔、泵浦激光器，其中， 所述飞秒脉冲种子激光源发出的飞秒脉冲激光经过所述格兰棱镜反射后依次透过所述法拉第隔离器和半波片进入所述激光谐振腔的ー侧； 所述泵浦激光器发出的泵浦激光进入所述激光谐振腔的另ー侧； 所述激光谐振腔发出的经过能量放大的激光束依次透过所述半波片、法拉第隔离器和格兰棱镜后出射。
11.根据权利要求10所述LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述激光谐振腔包括 位于所述激光谐振腔ー侧的第一反射镜、位于所述激光谐振腔另ー侧的凹面镜、钛蓝宝石晶体、薄膜偏振片、普克尔盒，其中， 所述泵浦激光器发出的泵浦激光透过所述凹面镜进入所述钛蓝宝石晶体； 所述半波片出射的飞秒脉冲激光经由所述薄膜偏振片反射后透过所述普克尔盒入射至所述第一反射镜，所述第一反射镜反射出的飞秒脉冲激光透过所述普克尔盒和薄膜偏振片后进入所述钛蓝宝石晶体，所述飞秒脉冲激光和泵浦激光在所述钛蓝宝石晶体中的光斑重合。
12.根据权利要求I所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述线状光斑聚焦在距离所述衬底和外延层的交界面flOlim。
13.根据权利要求I所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，采用所述飞秒激光系统对所述衬底进行减薄后，剰余的衬底厚度为广10 u m。
14.根据权利要求I所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述物理化学抛光中采用的抛光垫材料为硬质弾性抛光布或软质弹性抛光布，抛光液为碱性溶液，研磨材料为ニ氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或多种的组合，所述研磨材料的颗粒直径为30nm 10 u m0
15.根据权利要求I至14中任一项所述的LED衬底的剥离方法，其特征在于，所述线状光斑的峰值功率为IO12 1015W。
全文摘要
本发明提供了一种LED衬底的剥离方法，包括提供LED衬底，所述LED衬底包括衬底和位于所述衬底上的外延层；将所述外延层贴合至转移衬底；采用飞秒激光系统对所述LED衬底中的衬底进行减薄，其中所述飞秒激光系统将飞秒脉冲激光聚焦在所述衬底内，聚焦形成的光斑为线状光斑且其长度大于等于所述LED衬底的直径；采用物理化学抛光将剩余的衬底去除，暴露出所述外延层。本发明能够避免剥离过程中产生的热量对外延层的损伤，有利于提高生产良率并改善出光效率。
文档编号B23K26/00GK102664221SQ20121015609
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者万远涛, 封飞飞, 张昊翔, 李东昇, 江忠永, 金豫浙, 高耀辉 申请人:杭州士兰明芯科技有限公司