激光剥离LED外延衬底的设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种激光剥离LED外延衬底的设备及方法，在激光剥离时可采用盖板压紧LED晶圆，改善了LED晶圆的翘曲问题，使得LED晶圆被平整地固定在承载台上，避免激光扫描时LED晶圆上的某些位置的离焦问题，从而减少激光扫描过程中焦点调整的时间，提高了生产效率，并且可以避免激光扫描时晶圆翘曲位置应力实现时出现裂纹现象，提高了生产良率；由于盖板能够透射紫外光，不会影响紫外波段的激光光束透过。过。过。

【技术实现步骤摘要】
激光剥离LED外延衬底的设备及方法


[0001]本专利技术涉及激光剥离
，尤其涉及一种激光剥离LED外延衬底的设备及方法。

技术介绍

[0002]垂直结构LED芯片相比正装结构和倒装结构的LED芯片技术有显著的优势：一方面，由于其将外延层从绝缘和散热差的外延衬底(如蓝宝石)转移到导电导热能力优异的键合衬底上，使得LED芯片可承受更高的工作电流从而获得更高的亮度；另一方面，垂直结构LED芯片易将表面进行微纳加工，降低氮化物材料(GaN、AlN及其三元合金化合物)和空气界面的全反射，能增加LED芯片的光提取效率，对亮度和光效提升有较大的帮助。目前垂直结构LED芯片主流的衬底转移技术是采用硅衬底或金属衬底作为键合衬底，金属衬底的优势是可以提供更好的导电导热能力，并且由于其延伸性较好，较厚的金属衬底可以缓解和LED晶圆键合后所产生的翘曲现象，但由于金属衬底成本较高，且较厚的金属衬底的切割加工需要使用大功率小光斑尺寸的激光器(防止激光光斑对切割道周边的芯片区域造成损伤)，进一步增加了设备投资，限制了基于金属衬底垂直结构LED芯片的大规模应用。
[0003]硅衬底导电导热能力较金属衬底差一些，成本相对较低且切割加工工艺非常成熟，因此从材料和工艺成本对比上更有优势。然而硅与氮化镓材料的晶格失配和热失配均较大，需要在相对较高的温度条件(大于200℃)下采用金属粘合层进行键合以获得较好的机械强度，由于硅和氮化镓以及蓝宝石材料的晶格失配和热失配问题，键合后降温必然会导致LED晶圆翘曲，且LED晶圆翘曲问题在更大尺寸如6英寸及以上LED晶圆中将会加剧，虽然采用减薄蓝宝石衬底以及加厚硅衬底方式在一定程度上能够改善这个现象，但是这种方案会增加工艺成本和不必要物料的浪费问题。
[0004]在进行LED外延层从外延衬底上剥离时，需要采用激光扫描外延层和外延衬底界面处，在激光扫描过程中，通常采用光子能量大于外延层禁带宽度的紫外光波段激光光束，激光透过蓝宝石聚焦在蓝宝石和氮化物的界面处，使得氮化物热分解，加热熔化氮化物分解后产生的金属，进而能够实现外延衬底的剥离。然而LED晶圆翘曲时无法被平整地固定在承载台上，从而导致LED晶圆在激光扫描时总是有某些位置离焦，为了达到剥离外延衬底的目的，需要增加焦点调整时间，增加剥离过程时间，影响生产效率；并且界面处氮化物吸收激光光束高热会急速分解剧烈膨胀而产生的大量气体和等离子体形成冲击力，导致翘曲位置容易出现裂纹，生产良率降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种激光剥离LED外延衬底的设备及方法，以解决现有的激光剥离LED外延衬底生产效率和良率较低的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种激光剥离LED外延衬底的设备，包括：
[0007]晶圆承载组件，包括可移动的承载台，所述承载台用于承载并固定LED晶圆；
[0008]盖板组件，包括能够透射紫外光的盖板，所述盖板位于所述承载台上方且能够沿靠近或远离所述承载台的方向移动，以压紧或释放所述LED晶圆；以及，
[0009]激光组件，用于发出至少一束激光光束，所述激光光束透过所述盖板后照射至所述LED晶圆上并对所述LED晶圆进行扫描，以剥离所述LED晶圆的外延衬底。
[0010]可选的，所述LED晶圆为垂直结构LED晶圆。
[0011]可选的，所述晶圆承载组件还包括：
[0012]加热单元，用于将所述承载台加热至预定温度。
[0013]可选的，所述预定温度为25℃～800℃。
[0014]可选的，所述盖板压紧所述LED晶圆时，向所述LED晶圆施加10kgf～1000kgf范围之内的压力。
[0015]可选的，所述晶圆承载组件还包括第一驱动单元，用于驱动所述承载台运动；和/或，所述盖板组件还包括第二驱动单元，用于驱动所述盖板沿靠近或远离所述承载台的方向移动。
[0016]可选的，所述承载台的承载面以及所述盖板面向所述承载台的一面均为平整的表面。
[0017]可选的，所述承载台上具有用于容纳所述LED晶圆的凹槽，所述盖板面向所述承载台的一面具有凸起，所述盖板沿靠近所述承载台的方向移动时，所述凸起进入所述凹槽内并压紧所述LED晶圆。
[0018]可选的，所述凹槽的内壁以及所述凸起的外壁均呈台阶状，且所述凸起的台阶与所述凹槽的台阶的外形和尺寸相匹配。
[0019]可选的，所述承载台上还具有若干用于真空吸附所述LED晶圆的吸附孔。
[0020]可选的，所述承载组件还包括第三驱动单元及至少三个位于所述承载台内的顶针，至少三个所述顶针的顶点不共线，所述第三驱动单元用于驱动所述顶针顶起或放下所述LED晶圆。
[0021]可选的，所述激光组件包括：
[0022]光源模块，用于发出预定波长的激光光束；
[0023]分光模块，用于将所述光源模块发出的激光光束分为至少两束能量分布相同的激光光束；以及，
[0024]整形模块，用于将至少两束所述激光光束整形后照射至所述LED晶圆上。
[0025]可选的，所述激光组件还包括：
[0026]扫描投影模块，用于控制所述激光光束沿至少一个预定轨迹运动以对所述LED晶圆进行扫描。
[0027]可选的，所述激光组件还包括：
[0028]拼接模块，用于将整形后的至少两束所述激光光束拼接并照射至所述LED晶圆上。
[0029]可选的，所述光源模块为准分子激光器或DPSS激光器，且所述预定波长为150nm
‑
330nm。
[0030]可选的，所述激光光束的光斑为点状光斑或线状光斑。
[0031]可选的，还包括：
[0032]第一图像检测组件，用于检测所述LED晶圆上的标记，以获取所述LED晶圆的位置
信息；以及，
[0033]第二图像检测组件，用于实时监控所述LED晶圆的外延衬底的剥离情况。
[0034]可选的，所述承载台的承载面的材料为阳极处理的铝、不锈钢、碳化硅或氮化铝中的一种或多种。
[0035]可选的，所述盖板的材料为高纯石英、蓝宝石或氮化铝晶体。
[0036]可选的，还包括：
[0037]控制组件，用于控制所述承载台和/或所述盖板移动。
[0038]可选的，还包括：
[0039]上下片组件，用于将所述LED晶圆放置于承载台上，以及依次取下剥离后的所述外延衬底和所述LED晶圆。
[0040]本专利技术还提供了一种利用所述激光剥离LED外延衬底的设备执行激光剥离LED外延衬底的方法，包括：
[0041]将LED晶圆放置于承载台上；
[0042]盖板沿靠近所述承载台的方向移动，直至压紧所述LED晶圆；
[0043]所述承载台运动，以实现所述LED晶圆与激光组件的对准；
[0044]所述激光组件发出至少一束激光光束并对所述LED晶圆进行扫描，以剥离所述LED晶圆的外延衬底；以及，
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，包括：晶圆承载组件，包括可移动的承载台，所述承载台用于承载并固定LED晶圆；盖板组件，包括能够透射紫外光的盖板，所述盖板位于所述承载台上方且能够沿靠近或远离所述承载台的方向移动，以压紧或释放所述LED晶圆；以及，激光组件，用于发出至少一束激光光束，所述激光光束透过所述盖板后照射至所述LED晶圆上并对所述LED晶圆进行扫描，以剥离所述LED晶圆的外延衬底。2.如权利要求1所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述LED晶圆为垂直结构LED晶圆。3.如权利要求1或2所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述晶圆承载组件还包括：加热单元，用于将所述承载台加热至预定温度。4.如权利要求3所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述预定温度为25℃～800℃。5.如权利要求1或2所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述盖板压紧所述LED晶圆时，向所述LED晶圆施加10kgf～1000kgf范围之内的压力。6.如权利要求1所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述晶圆承载组件还包括第一驱动单元，用于驱动所述承载台运动；和/或，所述盖板组件还包括第二驱动单元，用于驱动所述盖板沿靠近或远离所述承载台的方向移动。7.如权利要求1所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述承载台的承载面以及所述盖板面向所述承载台的一面均为平整的表面。8.如权利要求1所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述承载台上具有用于容纳所述LED晶圆的凹槽，所述盖板面向所述承载台的一面具有凸起，所述盖板沿靠近所述承载台的方向移动时，所述凸起进入所述凹槽内并压紧所述LED晶圆。9.如权利要求8所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述凹槽的内壁以及所述凸起的外壁均呈台阶状，且所述凸起的台阶与所述凹槽的台阶的外形和尺寸相匹配。10.如权利要求7
‑
9中任一项所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述承载台上还具有若干用于真空吸附所述LED晶圆的吸附孔。11.如权利要求1所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述承载组件还包括第三驱动单元及至少三个位于所述承载台内的顶针，至少三个所述顶针的顶点不共线，所述第三驱动单元用于驱动所述顶针顶起或放下所述LED晶圆。12.如权利要求1所述的激光剥离LED外延衬底的设备，其特征在于，所述激光组件包括：光源模块，用于发出预定波长的激光光束；分光模块，用于将所述光源模块发出的激光光束分为至少两束能量分布相同的激光光束；以及，整形模块，用于将至少两束所述激光光束整形后照射至所述LED晶圆上。13.如权利要求12所述的激光剥离LED外延衬底的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：范伟宏，毕京锋，郭茂峰，操晓敏，谢安军，赵进超，金全鑫，
申请(专利权)人：厦门士兰明镓化合物半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：