湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法技术

本发明专利技术提供湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法，该方法用于防止垂直结构LED片在硅腐蚀液湿法剥离过程中不被腐蚀，该垂直结构LED片自下至上依次由硅衬底、LED外延层和金属衬底复合而成；该方法依次包括清洗、预热、涂蜡形成蜡层、键合蓝宝石衬底、湿法剥离、去除蓝宝石衬底和去除蜡步骤。该方法使用蜡结合蓝宝石衬底防止垂直结构LED衬底被腐蚀，有效防止酸腐蚀液产生的热对蜡的影响，同时减少外延片翘曲的问题等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED制造技术，具体涉及湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法。
技术介绍
目前，绝大多数GaN基LED都是在蓝宝石衬底上生长制备高质量的外延层,然而该制备工艺复杂，需要采用价格昂贵的激光剥离设备，生产成本高。为了降低成本，人们开始采用单晶硅作为衬底来生长氮化镓基化合物半导体材料来满足不断扩大的市场需求。相比较下，Si衬底具有成本低、单晶尺寸大且质量高、导热率高、导电性能良好等诸多特点，并且Si的微电子技术十分成熟，在Si衬底上生长GaN薄膜有望实现光电子和微电子的集成。正是因为Si衬底的上述诸多优点，Si衬底上生长GaN薄膜进而制备LED越来越备受关注。但是，Si与GaN热失配远远高于蓝宝石，导致外延片更易产生裂纹，Si对可见光的吸收作用也会大大降低LED发光效率。基于此，相应的衬底转移技术发展起来，选择将硅衬底和外延层进行剥离，将外延层转移到其它高性能衬底上，达到获得性能更优良的垂直结构器件的目的。目前常用的剥离生长衬底的方法有研磨结合干法刻蚀法和湿法腐蚀法。研磨法结合干法刻蚀具有很多优点：刻蚀速率高，各相异性高，选择比高，大面积均匀性好，可进行高质量的精细线条刻蚀，并获得较好的刻蚀面形貌，但研磨结合干法刻蚀成过高，导致其无法应用到大规模生产中。而湿法腐蚀法相比其它方法具有成本低廉，工艺流程简单的天然优势，所以此法可大幅度降低生产成本，规模化应用。但目前其主要技术难题是金属转移衬底在腐蚀液体系中会被腐蚀。因此保护金属转移衬底不被腐蚀成为湿法腐蚀的关键。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法，包括以下步骤：1)清洗：将垂直结构LED片依次置于丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗；取出后经去离子水清洗，用氮气吹干；该垂直结构LED片自下至上依次由硅衬底、LED外延层和金属衬底复合而成；2)预热：将垂直结构LED片预热至75-85℃；3)涂蜡：在预热后的垂直结构LED片的金属衬底层上均匀涂抹一层蜡层，且在垂直结构LED片的侧面涂上一层蜡；4)键合蓝宝石衬底：将与金属衬底形状大小相同的蓝宝石衬底粘合于蜡层上。作为优选，步骤3)中，所述蜡层厚度为5-15μm。作为优选，步骤4)中，将蓝宝石衬底对准垂直结构LED片的金属衬底，置于蜡层之上，按压蓝宝石衬底，使蓝宝石衬底与蜡充分接触，使之与垂直结构LED片充分键合。作为优选，步骤4)后在垂直结构LED片的侧面涂上一层蜡。作为优选，还包括以下步骤：5)湿法剥离：将步骤4)处理后的垂直结构LED片置于酸腐蚀液中酸蚀，待硅衬底完整去除后取出；6)去除蓝宝石衬底：将步骤5)得到的垂直结构LED片加热至蜡融解，将蓝宝石衬底分离取出；7)去除蜡：将步骤6)得到的垂直结构LED片依次置于二甲苯、乙醇、去离子水中超声，取出后用去离子水冲洗，再用高纯氮气吹干。作为优选，步骤5)中，所述酸腐蚀液由氢氟酸和硝酸按1：2的体积比混合而成。作为优选，步骤6)中，加热至75-85℃并保持6-10s。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术使用蜡结合蓝宝石衬底防止垂直结构LED衬底被腐蚀，因蓝宝石衬底键合后，避免了酸腐蚀液地蜡层的直接接触，可解决蜡层因湿法腐蚀中反应放出的大量热熔解的问题；2)本专利技术使用蓝宝石衬底机械强度高，可解决因LED外延片在腐蚀过程中因硅衬底厚度变薄和有些金属衬底具有较高延展性所造成生外延片翘曲的问题；3)本专利技术使用蓝宝石，因其耐强酸腐蚀，不受湿法腐蚀体系影响，可多次重复使用，极大降低成本；4)本专利技术使用的蜡耐腐蚀，不易分解；附着性强，不易脱落；能够使蓝宝石衬底与金属衬底完全键合在一起，使硅衬底能完整均匀剥离。相较于现有只涂蜡的剥离方法，键合蓝宝石衬底的剥离方法能够保护金属衬底，提高腐蚀均匀性、强度、减少产生的应力及裂纹；综上所述，本专利技术技术手段工艺周期短，工艺流程简单，工艺成本低廉，保护效果优秀，硅衬底能完整剥离，产生的应力及裂纹少，强度高对LED垂直器件性能有较大提升。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1为该方法处理后的垂直结构LED片结构示意图；附图标记中：1、硅衬底；2、LED外延层；3、金属衬底；4、粘片胶层；5、蓝宝石衬底层；图2为实施例1中镀铜的垂直结构LED片湿法剥离硅衬底后刻蚀面在光学显微镜下的照片；图3为实施例1中垂直结构LED片湿法腐蚀剥离硅衬底后刻蚀面的X射线衍射2θ-ω图谱；图4为实施例中1垂直结构LED片湿法腐蚀剥离硅衬底后刻蚀面的扫描电镜EDS照片；图5为实施例中1垂直结构LED片湿法腐蚀剥离硅衬底后刻蚀面的扫描电镜EDS照片的能谱分析。具体实施方式本专利技术提供湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法，本申请中，如未特殊说明，所记载的“上”、“下”、“侧”等方位指示词应理解为对附图方位指示。该方法用于防止垂直结构LED片在氢氟酸和硝酸组成的混合硅腐蚀液湿法剥离中不被腐蚀，如图1所示，该垂直结构LED片自下至上依次由硅衬底1、LED外延层2和金属衬底3复合而成；该方法依次包括清洗、预热、涂蜡形成蜡层4、键合蓝宝石衬底5、去除蓝宝石衬底和去除蜡。湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法，包括以下步骤：1)清洗：将垂直结构LED片依次置于丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗；取出后经去离子水清洗，用氮气吹干；该垂直结构LED片自下至上依次由硅衬底、LED外延层和金属衬底复合而成；采用依次经过丙酮、乙醇和水超声的方式，方便依次清除金属衬底表面的非极性和极性有机物以及无机污垢；清洗后用高纯氮气吹干可减少金属衬底层表面的氧化；2)预热：将垂直结构LED片预热至75-85℃；3)涂蜡：在预热后的垂直结构LED片的金属衬底层上均匀涂抹一层蜡层；预热后涂蜡能有效减少金属衬底与层之间产生气泡，金属衬底与蜡贴合更加稳定；4)键合蓝宝石衬底：将与金属衬底形状大小相同的蓝宝石衬底粘合于蜡层上；键合蓝宝石衬底能有效避免酸腐蚀液地蜡层的直接接触，可解决蜡层因湿法腐蚀中反应放出的大量热熔解的问题；5)湿法剥离：将步骤4)处理后的垂直结构LED片置于本文档来自技高网...

【技术保护点】
湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法，包括以下步骤：1)清洗：将垂直结构LED片依次置于丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗；取出后经去离子水清洗，用氮气吹干；该垂直结构LED片自下至上依次由硅衬底、LED外延层和金属衬底复合而成；2)预热：将垂直结构LED片预热至75‑85℃；3)涂蜡：在预热后的垂直结构LED片的金属衬底层上均匀涂抹一层蜡层，且在垂直结构LED片的侧面涂上一层蜡；4)键合蓝宝石衬底：将与金属衬底形状大小相同的蓝宝石衬底粘合于蜡层上。

【技术特征摘要】
1.湿法剥离中防止垂直结构LED衬底被腐蚀的方法，包括以下步骤：
1)清洗：将垂直结构LED片依次置于丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗；
取出后经去离子水清洗，用氮气吹干；该垂直结构LED片自下至上依次由硅衬
底、LED外延层和金属衬底复合而成；
2)预热：将垂直结构LED片预热至75-85℃；
3)涂蜡：在预热后的垂直结构LED片的金属衬底层上均匀涂抹一层蜡层，
且在垂直结构LED片的侧面涂上一层蜡；
4)键合蓝宝石衬底：将与金属衬底形状大小相同的蓝宝石衬底粘合于蜡层
上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述蜡层厚度为
5-15μm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中，将蓝宝石衬底对
准垂直结构LED片的金属衬底，置于蜡层之上，按压蓝宝石衬底，使蓝宝石衬
底与蜡充分接触，使之与垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44