专利名称：发光二极管激光剥离的方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管激光剥离的方法，特别是指一种用于制造发光二极管 晶粒的磊晶层结构的发光二极管激光剥离的方法。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)中的主要组成是LED晶粒，该LED晶粒 由发光的半导体材料多重磊晶而成。LED晶粒主要是由磷化镓(GaP)，镓铝砷(GaAlAs)，或 砷化镓(GaAs)，氮化镓(GaN)等半导体材料组成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电 性。以蓝光发光二极管为例，其在制作上一般是使用蓝宝石(Al2O3)基板，用以成长出 较高质量的氮化镓基(GaN-based)磊晶薄膜。然而蓝宝石基板的导电性及导热性不良，限 制传统蓝光LED仅能采用正负电极在基板同一侧的横向结构。如此一来，除了减少组件的 发光面积之外，更因电流拥挤效应(current crowdingeffect)使组件导通电阻及顺向压降 增加。为了改善上述缺点，目前高功率领域的发光二极管组件的作法是使用蓝宝石基板 成长氮化镓基磊晶薄膜后，接着利用例如电镀的方法成长一金属薄膜，或是利用晶圆接合 (wafer bonding)的方式，在氮化镓基磊晶薄膜上形成一新的基板，再使用发光二极管激光 剥离的方法(Laser Lift-Off)来移除蓝宝石基板，使氮化镓基磊晶薄膜最后是位于新的基 板上的金属粘着(Metal Bonding)晶粒。新基板通过其高散热系数与良好的导电性，更适 应于高驱动电流领域，且解决发光二极管组件高流明通量下散热等问题。一般的发光二极管激光剥离的方法移除蓝宝石基板，如图1所示，先在一转换基 板10 (例如蓝宝石基板)上依次形成发光用的一磊晶层20，且将该磊晶层20蚀刻定义出 隔离道22，形成间隔的晶粒区21，再将设有一黏合金属层30的支持基板40与该磊晶层20 结合。然后，将一具有镂空区(可以是圆形、矩形等形状)的光罩(图中未示)邻近该转换 基板10设置，且将激光50穿过光罩的镂空区并照射该转换基板10，此时激光50的照射区 51位于该转换基板10上的磊晶层20的对应于镂空区的晶粒区21上，以及位于晶粒区21 周围的隔离道22上(如图2所示)。利用激光50地毯式地扫描处理整块转换基板10加热 后，即可将该转换基板10剥离该磊晶层20，此时该磊晶层20的晶粒区21通过该黏合金属 层30与该支持基板40结合。然而，如图3所示，当该转换基板10将该磊晶层20结合于该支持基板40时，激光 50穿过光罩的照射区51会因为转换基板10与支持基板40的结合后产生的周边翘曲而有 对准上的问题。当激光50穿过光罩的镂空区并照射该转换基板10，此时激光50的照射区 51在对准上，对于周边的晶粒区21而言，照射区51会有向转换基板10中心偏移的问题。 所以，就算光罩的镂空区已计算精准，对于该转换基板10周边的磊晶层20而言，在激光50 地毯式地扫描处理整块转换基板10时，该激光50的照射区51还是会对于晶粒区21周围 相邻的隔离道22会有两次照射机会，如此在隔离道22的黏合金属层30也将会受热两次，3连续的高温将会使得黏合金属层30被破坏。目前的解决方式为加宽隔离道22的宽度，避 免该隔离道22的黏合金属层30有二次受热的机会。另外，在激光50照射每一晶粒区21时，周围相邻的晶粒区21都会被照射区51内 的该晶粒区21向外产生的应力F 1直接影响，在激光50扫描处理整块转换基板10后，磊 晶层20的每一晶粒区21可能会被多次激光50照射时，产生应力Fl所造成的结构破坏，导 致LED的结构遭到破坏。此外，美国专利公告第US7202141，其揭露了一种剥离材料的方法，其先于氧化铝 单晶基材上形成砷化镓层，砷化镓层通过反应式离子腐蚀法或其它移除制程通道，使砷化 镓层形成多个相同形状且等距对称排列的砷化镓区，再以电镀制程在砷化镓上形成金属基 材，接着，再使用紫外线激光切割金属基板在相对应各砷化镓区之间的位置，再于金属基材 上形成支撑薄膜，之后，依次进行激光剥离制程将基材与金属基材移除，使支撑薄膜形成砷 化镓芯片。在上述的制程中，通过砷化镓层形成以通道相隔离的砷化镓区，可大幅降低在激 光剥离制程中，在砷化镓/氧化铝单晶界面之间的应力集中而可能造成的应力破坏。而在美国专利公告第US6617261号中，则是揭示一种在氧化铝单晶材上由GaN(氮 化镓)基材形成具有沟槽图型氮化镓层的结构与方法，先在氧化铝单晶基材上通过氮化镓 成核层生长氮化镓层，将二氧化硅沉积于氮化镓层的上表面，并通过微影制程形成条状图 型， 接着，再以湿式化学或干式蚀刻法在氮化镓层上形成相对应条状图的沟槽，其中，沟槽 的宽度可为100 A Ιμπι。如上所述的已知技术，其都揭露了在砷化镓(氮化镓)区之间形成通道，因此其仅 能解决激光剥离制程中，砷化镓(氮化镓)/基材界面之间的应力集中问题，尚无法解决金 属基材受到多次加热而遭受热应力破坏的问题。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于解决在隔离道的黏合金属层两次照射的问题，解决 黏合金属层两次受热，使黏合金属层结构遭到破坏的问题，提升晶粒的良率。本发明的另一目的在于解决被照射的每一晶粒区产生的应力直接产生影响周围 的晶粒，防止磊晶层结构遭到破坏，提升晶粒的良率。经由以上可知，为达上述目的，本发明解决技术问题所采用的技术方案是，提供一 种应用于一转换基板上形成一磊晶层，且在将设有一黏合金属层的一支持基板与该磊晶层 结合前，本发明将该磊晶层蚀刻定义出一隔离道在每一个晶粒区周围，且相邻两个隔离道 间设有未被蚀刻的一隔离区。其中，该晶粒区的间距是由两个相邻隔离道与其中间的隔 离区所定义而成，该隔离道的宽度为Iym(微米) ομπι，该隔离区的宽度为 ομπι 100 μ m0由此，在每一相邻的晶粒区间形成两个隔离道与一个隔离区，因此，当该支持基板 通过黏合金属层与该磊晶层结合后，在利用激光地毯式地扫描处理整块转换基板加热用以 将该转换基板剥离该磊晶层时，当激光穿过光罩的镂空区照射该转换基板，激光的照射区 只会对晶粒区周围的隔离道与隔离区做照射，所以就算是在该转换基板周边的晶粒区，也 只有被照射晶粒区外围的隔离区被作二次照射，而在每一个晶粒区周边的隔离道都将只会 有一次照射机会，使在隔离道的黏合金属层将会只受热一次。4
并且，在激光照射每一晶粒区时，因为被照射的晶粒区与其周围的隔离区都在激 光的照射区内，所以被照射的晶粒区产生的向外应力将会被周围的隔离区所产生相反的应 力相抵消，减轻磊晶层中每一晶粒区受到应力而产生的结构破坏。相对于已知技术而言，本发明的优点在于通过每一相邻的晶粒区间形成的隔离 区，使每一次的激光照射只会对晶粒区周围的隔离道与隔离区做照射，所以在每一个晶粒 区周边的隔离道都将只会有一次照射机会，在隔离道的黏合金属层将会只受热一次，减少 激光对黏合金属层结构的破坏，该黏合金属层结构的破坏导致LED的结构遭到破坏。相对于第US7202141案所揭露的技术，该已知技术没有本发明所定义的由未腐蚀 的磊晶层所形成的隔离区，即已知技术没有作为保护金属基材用途的砷化镓隔离区。另外，已知技术激光，由于没有隔离区的存在，其会照射多个砷化镓构成的照射 区，而本发明则仅涵盖单一晶粒区，因此通过每一相邻的晶粒区间形成的隔离区，在激光照 射每一晶粒区时，通过被照射的晶粒区周围的隔离区所产生的向外应力，与被照射的晶粒 区所产生的向外应力互相抵消，减轻磊晶层中每一晶粒区被激光照射所产生的应力破坏结 构。
图1为已知发光二极管激光剥离的方法的示意图。图2为已知激光照射区与晶粒区的示意图。图3为该转换基板不同区域的照射区与晶粒区的相对位置示意图。图4为已知晶粒区被激光照射时的应力示意图。图5为本发明发光二极管激光剥离的方法的示意图。图6为本发明激光照射区与晶粒区的示意图。图7为本发明晶粒区被激光照射时的应力示意图。
具体实施例方式因此，有关本发明的详细内容及技术说明，现通过实施例来作进一步说明，但应了 解的是，该实施例仅为作为示例，而不应被解释为对本发明实施的限制。参照图5，本发明应用于现有的发光二极管激光剥离的方法，发光二极管激光剥离 的方法在实施上，为先在一转换基板100(例如蓝宝石基板)上依次形成发光用的一磊晶层 200。与已知发光二极管激光剥离的方法不同的是，本发明将该磊晶层200蚀刻定义出一隔 离道220在每一个晶粒区210周围，且相邻两个隔离道220间设有未被蚀刻、也是该磊晶层 200材料的一隔离区230。因此，该晶粒区210的间距是由两个相邻隔离道220与位于其中 间的隔离区230所定义而成。实施上，该隔离道220的宽度为14 111 1(^111，该隔离区230 的宽度为IOym IOOym,该隔离区230的宽度大于该隔离道220的宽度。然后，再将设有一黏合金属层300的支持基板400与该磊晶层200结合。然后，将一具有镂空区(可以是圆形、矩形等形状)的光罩(图中未示)邻近该转 换基板100设置，且将激光500穿过光罩的镂空区并照射该转换基板100，利用激光500地 毯式地扫描处理整块转换基板100加热后，即可将该转换基板100剥离该磊晶层200，此时 该磊晶层200的晶粒区210通过该黏合金属层300与该支持基板400结合。
以矩形形状的镂空区为例，如图6所示，当激光500的照射区510位于该转换基板 100上的磊晶层200的对应于镂空区的晶粒区210时，因为每一相邻的晶粒区210间有两个 隔离道220与一个隔离区230。因此，每一次的激光500照射都只会照射到要照射的晶粒区 210、该被照射晶粒区210周围的隔离道220以及前述隔离道220旁的隔离区230，而位于 该隔离区230另一侧的隔离道220不会被照射到。尤其对于该转换基板100与该支持基板 400结合后产生的周边翘曲处，当激光500穿过光罩的镂空区并照射该转换基板100时，该 转换基板100周边的晶粒区210也只有被照射晶粒区210外围的隔离区230会被激光500 作二次照射，而在每一个晶粒区210周边的隔离道220都将只会被激光500 —次照射，也就 是在该些隔离道220的黏合金属层300只会受热一次。对于周边的晶粒区210而言，就算 照射区510会有向转换基板100中心偏移的现象，本发明方法可以去除激光500对隔离道 220 二次照射的机会，降低激光500对黏合金属层300材料的破坏。虽然，这些隔离区230承受二次照射的问题，但因为这些隔离区230在制成发光二 极管的过程应用上并不会在被使用到，在该转换基板100剥除后，再利用干蚀刻方式去除 这些隔离区230即可，并不影响后续的发光二极管制程。参照图7，另外在激光500照射使该晶粒区210产生向外应力Fl上，本发明在激光 500照射每一晶粒区210时，因为被照射的晶粒区210与其周围的隔离区230都在激光500 的照射区510内，所以被照射的晶粒区210产生的向外应力Fl将会被周围的隔离区230所 产生相反的应力F2相抵消，减轻磊晶层200中每一晶粒区210受到激光500照射时所产生 的应力Fl破坏该晶粒区210结构。假设晶粒区210的俯视为正方形，且其边长为L，而相邻晶粒区210的间距为2L’。 则被照射的晶粒区210产生的向外应力Fl - L2，而被照射晶粒区210周围的隔离区230 产生的向外应力F2 χ (L+2L’)2-L2。以L= 100ym,2L' = 10 μ m为例，被照射的晶粒区 210产生的向外应力Fl被周围的隔离区230所产生的应力F2抵消约(F1_F2)/(F1)= 000-316)/400 兰 20%。
权利要求
1.一种发光二极管激光剥离的方法，应用于一转换基板(100)上形成一磊晶层000)， 且设有一黏合金属层(300)的一支持基板(400)与所述磊晶层(200)结合后的所述转换基 板(100)剥离；其特征在于将设有所述黏合金属层(300)的所述支持基板(400)与所述磊晶层(200)结合前，所 述磊晶层(200)蚀刻定义出一隔离道(220)在每一个晶粒区(210)周围，且相邻两个隔离 道Q20)间设有未被蚀刻的磊晶层(200)形成的一隔离区O30)；因此，激光(500)的每次照射区(510)涵盖单一晶粒区010)、被照射晶粒区(210)周 围的隔离道020)、与在被照射晶粒区O10)周围的隔离区030)。
2.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离的方法，其特征在于，所述晶粒区(210) 的间距OL’ )由两个相邻隔离道O20)与其中间的隔离区O30)所定义而成。
3.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离的方法，其特征在于，所述隔离道(220) 的宽度为1微米至10微米。
4.根据权利要求1所述的发光二极管激光剥离的方法，其特征在于，所述隔离区(230) 的宽度为10微米至100微米。
全文摘要
一种发光二极管激光剥离的方法，对于转换基板上形成磊晶层后，且将设有黏合金属层的支持基板与该磊晶层结合前，先将磊晶层蚀刻定义出一隔离道在每一个晶粒区周围，且相邻两个隔离道间设有未被蚀刻的一隔离区。通过该隔离区使每一次的激光照射只会对晶粒区周围的隔离道与隔离区做照射，使隔离道上的黏合金属层将会只受热一次；也通过该隔离区所产生的向外应力，与被照射的晶粒区所产生的向外应力互相抵消，减轻晶粒区被激光照射所产生的应力破坏。
文档编号H01L33/00GK102054767SQ200910209658
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者李逸骏, 颜良吉 申请人:联胜光电股份有限公司