剝離方法及超聲波振動角的制作方法
【專利摘要】剝離方法及超聲波振動角。在剝離方法中，包括：移設基板接合工序，在光器件層的正面(12a)隔著接合層(21)接合移設基板(20)；剝離層形成工序，從接合有移設基板(20)的光器件晶片(10)的外延基板(11)的背面(11a)側照射對于外延基板(11)具有透過性且對于緩沖層(13)具有吸收性的波長的激光光線，并在外延基板(11)與緩沖層(13)之間的邊界面形成剝離層(19)；及光器件層移設工序，使具備圍繞該外延基板(11)的外周緣(11c)的形狀的超聲波振動角(40)接觸到外周緣(11c)的背面(11d)，從而使外延基板(11)進行振動，并從該移設基板(20)剝離外延基板(11)，將光器件層(12)移設到移設基板(20)。
【專利說明】
剝離方法及超聲波振動角
技術領域
[0001]本發明涉及將在外延基板的正面隔著緩沖層而層疊的光器件層轉移到移設基板的剝離方法及使用于該方法的超聲波振動角。
【背景技術】
[0002]在光器件制造工序中，在大致圓板形狀的藍寶石基板、碳化硅基板等外延基板的正面隔著緩沖層而層疊由用GaN(氮化鎵)等構成的η型半導體層以及P型半導體層構成的光器件層，在由形成為格子狀的多個切割道劃分出的多個區域中形成發光二極管、激光二極管等光器件而構成光器件晶片。并且，通過將光器件晶片沿著切割道而分割，從而制造各個光器件(例如，參照專利文獻I)。
[0003]另外，作為提高光器件的亮度的技術，具有如下的叫做剝離的光器件制造方法:將在構成光器件晶片的外延基板的正面隔著緩沖層而層疊的光器件層，隔著AuSn(金錫)等的接合層而接合到Mo(鉬)、Cu(銅)、Si(硅)等的移設基板，并從外延基板的背面側照射透過外延基板且被緩沖層吸收的波長的激光光線而破壞緩沖層，并從光器件層剝離外延基板，從而將光器件層轉移到移設基板(例如，參照專利文獻2)。另外，在將激光光線照射到緩沖層的方法中，有時不能充分地破壞緩沖層，因此為了將外延基板順利地從光器件剝離，隔著浸漬硅基板的純凈水而向硅基板照射超聲波，從而剝離硅基板上的金屬膜(例如，參照專利文獻3)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I特開平10-305420號公報
[0007]專利文獻2特開2004-72052號公報
[0008]專利文獻3特開號公報
[0009]在此，在專利文獻3的發明中，完全沒有公開移設光器件層的內容，另外在包括水中進行的工序的方法中，存在花費的時間過多的問題。另外，在光器件晶片的直徑超過2英寸而形成為4英寸、6英寸的情況下，難以將外延基板從光器件層剝離。

【發明內容】

[0010]本發明是鑒于這樣的情況而研發的，本發明要解決的課題在于，即便在剝離直徑大的光器件晶片的情況下，也能夠將外延基板從光器件層順利地剝離。
[0011]解決課題的手段
[0012]為了解決上述課題，本發明提供一種剝離方法，將光器件晶片的光器件層轉移到移設基板，該光器件晶片在外延基板的正面隔著由GaN構成的緩沖層層疊光器件層而成，該剝離方法包括:移設基板接合工序，在該光器件晶片的光器件層的正面隔著接合層接合移設基板;剝離層形成工序，從接合有該移設基板的光器件晶片的外延基板的背面側照射脈沖激光光線，在外延基板與緩沖層之間的邊界面形成剝離層，其中，該脈沖激光光線的波長對于外延基板具有透過性且對于緩沖層具有吸收性;及光器件層移設工序，在該剝離層形成工序之后，使超聲波振動角至少接觸該外周緣的背面，從而使該外延基板進行振動，從該移設基板剝離該外延基板，將該光器件層移設到該移設基板上，其中，該超聲波振動角具備圍繞該外延基板的外周緣的形狀且發出超聲波振動。
[0013]并且，為了解決上述課題，本發明提供一種超聲波振動角，其用于上述剝離方法中，其包括:背面接觸面，其形成為沿著外延基板的外周的圓弧形狀，并與該外延基板的外周緣的背面接觸;及外側面圍繞面，其以圍繞外延基板的外側面的方式被定位。
[0014]發明效果
[0015]本發明的剝離方法在光器件層移設工序中，使具有圍繞外延基板的外周緣的形狀且發出超聲波振動的超聲波振動角至少接觸外周緣的背面，使外延基板進行振動，從而在直徑大的光器件晶片的情況下，也能夠將外延基板順利地從光器件層剝離，因此能夠容易地移設到光器件層的移設基板。
[0016]另外，本發明的超聲波振動角具備:背面接觸面，其形成為沿著外延基板的外周的圓弧形狀，并與外延基板的外周緣的背面接觸;及外側面圍繞面，其以圍繞外延基板的外側面的方式被定位，并且該超聲波振動角用于本發明的剝離方法中，從而能夠從外延基板的外周緣充分地向外延基板傳播超聲波，進一步提高振動傳播的効率，容易移設到光器件層的移設基板。
【附圖說明】
[0017]圖1的(A)是光器件晶片的立體圖。
[0018]圖1的(B)是光器件晶片的部分截面圖。
[0019]圖2的(A)是表示在移設基板接合工序中在光器件晶片的光器件層的正面隔著接合層接合了移設基板的狀態的立體圖。
[0020]圖2的(B)是在移設基板接合工序中在光器件晶片的光器件層的正面隔著接合層接合了移設基板的狀態的立體圖。
[0021]圖2的(C)是在光器件層的正面隔著接合層接合了移設基板的光器件晶片的部分截面圖。
[0022]圖3是表示在剝離層形成工序中對光器件晶片照射脈沖激光光線的狀態的立體圖。
[0023]圖4是表示在剝離層形成工序中對光器件晶片照射脈沖激光光線的狀態的側面圖。
[0024]圖5是表示在剝離層形成工序中對光器件晶片的外延基板的背面照射的脈沖激光光線的照射位置的軌跡的俯視圖。
[0025]圖6是在剝離層形成工序中從外延基板的背面側觀察照射了脈沖激光光線的光器件晶片的剝離層的透視圖。
[0026]圖7的(A)是在本發明的剝離方法中使用的超聲波振動角的立體圖。
[0027]圖7的(B)是使在本發明的剝離方法中使用的超聲波振動角朝上的狀態的立體圖。
[0028]圖7的(C)是表示使超聲波振動角接觸到外延基板的狀態的要部截面圖。
[0029]圖8是表示在光器件層移設工序中使超聲波振動角接觸到外延基板的外周緣的背面而使外延基板振動的狀態的部分截面圖。
[0030]圖9是表示在光器件層移設工序中使超聲波振動角接觸到外延基板的外周緣的背面而使外延基板振動的狀態的俯視圖。
[0031]圖10的(A)是表示在光器件層移設工序中由吸引焊盤吸引外延基板并進行保持的狀態的立體圖。
[0032]圖10的(B)是表示在光器件層移設工序中從光器件層剝離由吸引焊盤吸引并保持的外延基板的狀態的立體圖。
[0033](符號說明)
[0034]10:光器件晶片11:外延基板Ila:外延基板的正面
[0035]I Ib:外延基板的背面 I Ic:外延基板的外周緣
[0036]I Id:外周緣的背面I Ie:外延基板的外側面
[0037]12:光器件層
[0038]12A:n型氮化鎵半導體層12B:p型氮化鎵半導體層
[0039]12a:光器件層的正面
[0040]13:緩沖層15:分割預定線 16:光器件[0041 ] 19:剝離層 19a: N2氣體層
[0042]20:移設基板
[0043]20a:移設基板的底面 20b:移設基板的正面20c:移設基板的露出部
[0044]21:接合層25:復合基板
[0045]30:激光加工裝置31:卡盤臺32:激光光線照射單元
[0046]32a:激光光線振蕩單元 32b:反射鏡32c:聚光透鏡 33:旋轉單元
[0047]40:超聲波振動角400:頂板400a:背面接觸面
[0048]401:側板401a:外側面圍繞面401b:側板的下表面402:凸部
[0049]403:超聲波振蕩器404:移動單元
[0050]L1:長度
[0051 ] 44:保持臺45:移動單元46:吸引焊盤47:吸引源
【具體實施方式】
[0052]圖1的(A)以及圖1的(B)所示的光器件晶片10具備:外延基板11，其由例如直徑為4英寸且厚度為600μπι的圓板形狀的藍寶石基板構成;光器件層12，其層疊于外延基板11的正面Ila側。光器件層12由在外延基板11的正面Ila通過外延生長法而形成的η型氮化鎵半導體層12Α以及P型氮化鎵半導體層12Β(在圖1的(A)中未圖示)構成。在外延基板11層疊例如厚度為ΙΟμπι的光器件層12時，在外延基板11的正面Ila與P型氮化鎵半導體層12Β之間形成由GaN構成的厚度例如為Ιμπι的緩沖層13(在圖1的(A)中未圖示)。在光器件層12中，在根據形成為格子狀的多個分割預定線15而劃分的多個區域形成有光器件16(在圖1的(B)中未圖示)。
[0053]下面，使用圖2?圖10而對本實施方式的剝離方法的各工序以及在剝離方法中進行的光器件層移設工序中使用的超聲波振動角的動作進行說明。另外，圖2?圖10所示的各個工序僅僅為一例，并不限于該結構。
[0054](I)移設基板接合工序
[0055]首先，如圖2的(A)?圖2的(C)所示，進行在光器件晶片10的光器件層12的正面隔著接合層21(在圖2的(A)中未圖示)而接合移設基板20的移設基板接合工序。
[0056]在移設基板接合工序中，將由例如厚度為Imm的銅基板構成的移設基板20隔著接合層21而接合到光器件層12的正面12a。另外，作為移設基板20，可使用Mo、Cu、Si等，另外在接合層21中，例如使用Au(金)、Pt(鉑金)、Cr(鉻)、In(銦)、Pd(鈀)等的接合金屬。
[0057]在該移設基板接合工序中，在光器件層12的正面12a或在移設基板20的底面20a蒸鍍上述接合金屬而形成例如厚度為3μπι左右的接合層21。并且，將接合層21與移設基板的底面20a或光器件層12的正面12a以面對面的方式壓接。由此，形成隔著接合層21而將光器件晶片10與移設基板20接合的復合基板25。另外，在圖4、圖7的(C)、圖8中，接合層21的圖示被省略。
[0058](2)剝離層形成工序
[0059]在進行移設基板接合工序之后，如圖3所示，進行如下的剝離層形成工序:從接合有移設基板20的光器件晶片10的外延基板11的背面Ilb側照射對于外延基板11具有透過性且對于緩沖層13具有吸收性的波長的脈沖激光光線，在外延基板11與緩沖層13之間的邊界面形成剝離層。
[0060]在剝離層形成工序中，在成為激光加工裝置30所具備的卡盤臺31的保持面的上表面以相接的方式載置復合基板25的移設基板20的正面20b。并且，由連接到卡盤臺31的未圖示的吸引單元來吸引，在卡盤臺31上吸附復合基板25并進行保持。接著，使未圖示的移動單元進行動作，例如移動具備電流掃描器等的激光光線照射單元32，使激光光線照射單元32所具備的聚光透鏡32c與復合基板25的外延基板11的背面Ilb相對，將激光光線照射單元32的激光光線照射位置定位于外延11的最外周。之后，如圖4所示，根據激光光線照射單元32，從外延基板的背面Ilb側照射脈沖激光光線。在激光光線照射單元32中，從激光光線振蕩單元32a振蕩出被設定為對于外延基板11具有透過性且對于緩沖層13具有吸收性的波長的脈沖激光光線。并且，由反射鏡32b而反射從激光光線振蕩單元32a振蕩出的脈沖激光光線而入射到聚光透鏡32c。在聚光透鏡32c中，向緩沖層13會聚聚光點而照射所會聚的脈沖激光光線。
[0061]反射鏡32b由電流鏡等構成并可調整反射角度，由聚光透鏡32c會聚的脈沖激光光線可在沿著緩沖層13的面方向的任意方向上進行掃描。如圖5所示，調整反射鏡32b，脈沖激光光線的聚光點從外延基板11的背面Ilb的最外周朝向中心以描畫螺旋狀的軌跡的方式掃描脈沖激光光線。由此，將脈沖激光光線照射到與緩沖層13的整個面對應的區域，構成緩沖層13的GaN分解成N2氣體和Ga。并且，如圖4所示，在外延基板11與緩沖層13之間的邊界面形成多個構成為凹凸狀的由N2氣體層19a和Ga層構成的剝離層19。在此，N2氣體層19a有時形成在緩沖層13的整個面，但如圖6所示，越靠近外延基板11的外周，傾向于在較廣的范圍中普遍形成。另外，在剝離層形成工序中，在對直徑為4英寸的較大的外延基板11照射脈沖激光光線時，也可以例如將激光光線照射單元32的激光光線照射位置定位于外延基板11的最外周，并通過配置于卡盤臺31的下部的圖4所示的旋轉單元33而旋轉卡盤臺31，將激光光線照射單元32朝向外延基板11的背面I Ib的中心而移動，從而向緩沖層13的整個面照射脈沖激光光線。
[0062]例如在如下的激光加工條件下實施上述剝離層形成工序。
[0063]光源:YAG激光
[0064]波長:257nm
[0065]重復頻率:50kHz
[0066]平均輸出:0.12W
[0067]脈沖寬度:10ps
[0068]峰值功率:5yJ-3yJ
[0069]光點直徑:70μπι
[0070]激光光線照射單元移動速度:50-100mm/秒
[0071](3)光器件層移設工序
[0072]在進行剝離層形成工序之后，如圖8?圖9所示，進行如下的光器件層移設工序:使具有圍繞外延基板11的外周緣Ilc的形狀且發出超聲波振動的超聲波振動角40至少接觸外周緣Ilc的背面lld，使外延基板11進行振動，并從移設基板20剝離外延基板11，將光器件層12移設到移設基板20。另外，外延基板11的外周緣Ilc是指，例如將外延基板11的外側面lie和在外延基板11的背面I Ib中占據最外周部分的環狀的面I Id加在一起而構成的具備一定的面積的部分。即，外延基板11的外周緣Ilc的背面與占據外延基板11的背面Ilb的最外周部分的環狀的面Ild構成同一面。
[0073]圖7的(A)?圖7的(C)所示的超聲波振動角40例如由半環狀的頂板400和從頂板400的外周向-Z方向垂直地下垂的半環狀的側板401及從側板401的外周側突出的凸部402構成，在本實施方式中，其整體形狀構成為沿著外延基板11的外周的半圓弧形狀。并且，超聲波振動角40的截面例如構成為倒立的L字型。另外，超聲波振動角40可通過移動單元404而在垂直方向(Z軸方向)以及水平方向(X軸方向以及Y軸方向)上移動。另外，超聲波振動角40的整體形狀不限于半圓弧形狀，只要構成為沿著外延基板11的外周的圓弧形狀即可。
[0074]頂板400的下表面構成與外延基板11的外周緣Ilc的背面Ild接觸的背面接觸面400a，從背面接觸面400a向外延基板11傳播超聲波振動，該超聲波振動是從配置在凸部402上的超聲波振蕩器403(在圖7的(B)中未圖示)發出的。半環狀的側板401的內徑(半環的中空部的直徑)與外延基板11的外徑相同程度或其以上，側板401的內周側的面構成以圍繞外延基板11的外側面I Ie的方式定位的外側面圍繞面401a。即，例如，構成外側面圍繞面401a圍繞外延基板11的外側面lie而接觸的狀態，從而超聲波振動角40相對于外延基板11而被定位。進而，外側面圍繞面401a的垂直方向(Z軸方向)的長度即從背面接觸面400a到側板401的下表面401b為止的長度LI(在圖7的(A)中未圖示)為小于或等于外延基板11的厚度的長度。
[0075]如圖8所示，在光器件層移設工序中，首先，在構成移設裝置4所具備的保持臺44的保持面的上表面以相接的方式載置復合基板25的移設基板20的正面20b。并且，由與保持臺44連接的未圖示的吸引單元而吸引，并在卡盤臺44上吸附復合基板25而進行保持。接著，如圖9所示，將兩個超聲波振動角40分別利用移動單元404而以使各個超聲波振動角40的外側面圍繞面401a彼此相對的方式移動到復合基板25上，由此進行外延基板11與兩個超聲波振動角40的位置對準。另外，在圖8中，僅圖示了單側的超聲波振動角40。在該位置對準中，如圖8所示，例如，使超聲波振動角40的外側面圍繞面401a以與外延基板11的外側面lie相接的狀態圍繞。這樣，在本實施方式中，例如通過將兩個超聲波振動角40并排設置在外延基板11的圓周上而使用，從而如圖9所示，構成由超聲波振動角40圍繞外延基板11的整個外周緣Ilc的狀態。
[0076]接著，圖8所示的超聲波振動角40所具備的超聲波振蕩器403進行動作，從超聲波振蕩器403振蕩出如下的超聲波:振幅方向為相對于外延基板11的背面Ilb垂直的方向(Z軸方向)，例如頻率為20kHz，振幅為20μπι。關于該超聲波，可適當變更頻率以及振幅的值，例如，在光器件晶片10的厚度變薄時，使超聲波振幅減小。另外，使兩個超聲波振動角40向-Z方向下降，使各個超聲波振動角40的背面接觸面400a接觸到外延基板11的外周緣Ilc的整個背面lid。即，由兩個超聲波振動角40的背面接觸面400a接觸占據外延基板11的背面Ilb的最外周部分的環狀的整個面lld，從而從超聲波振蕩器403振蕩出的超聲波傳播到外延基板11。并且，通過超聲波的傳播，外延基板11在上下方向(Z軸方向)上進行振動。在此，例如，在移設基板20的直徑大于光器件晶片10的直徑的情況下或在移設基板接合工序中移設基板20與光器件晶片10偏離而接合的情況下，如圖8所示，有時在移設基板20形成露出部20c。在這樣的情況下，從超聲波振動角40的背面接觸面400a到側板401的下表面401b為止的長度Ll(參照圖7的(C))為小于或等于外延基板11的厚度的長度，因此超聲波振動角40的外側面圍繞面401a不與移設基板20相接。因此，不會對移設基板20傳播超聲波。
[0077]在此，推測超聲波振動是從外延基板11隔著剝離層19的犯氣體層19a而被傳播的。即，通過N2氣體層19a在Z軸方向上搖擺，從而由緩沖層13實現的外延基板11與光器件層12的結合慢慢被破壞。并且，在超聲波振動角40所接觸的外延基板11的正面Ila的外周部中，在剝離層19上，大量的他氣體層19a遍及寬范圍而形成，因此，從N2氣體層19a的正上方等極近的位置充分地發出振動，N2氣體層19a朝向剝離層19的中心，破壞由緩沖層13實現的外延基板11與光器件層12的結合并從外周側進行擴散，因此能夠進一步提高振動傳播的効率。
[0078]另外，關于對外延基板11帶來超聲波振動的情況，也可以不將兩個超聲波振動角40并排地設置在外延基板11的圓周上而使用，而是使一個超聲波振動角40沿著外延基板11的外周緣Ilc而在圓周方向上移動而進行。
[0079]另外，例如，在超聲波振動角40的圓弧為比半圓短的圓弧的形狀的情況下，也可以在外延基板11的圓周上并排設置兩個以上的超聲波振動角40而帶來超聲波振動。
[0080]在通過超聲波振動角40帶來超聲波振動之后，通過可利用圖10的(A)所示的移動單元45而在垂直方向(Z軸方向)以及水平方向(X軸方向以及Y軸方向)上移動的吸引焊盤46來吸引外延基板11并進行保持，并且使該外延基板11移動。在吸引焊盤46連接有吸引源47，根據吸引源47而產生的吸引力被傳遞到由多孔部件等構成的吸引焊盤46的吸引面(下表面)，從而吸引焊盤46在吸引面吸引外延基板11并進行保持。
[0081]首先，根據移動單元45而使吸引焊盤46移動到外延基板11，接著使吸引焊盤46向-Z方向下降，由此使吸引焊盤46的吸引面(下表面)接觸到復合基板25中的外延基板11的背面lib。并且，使吸引源47進行動作而在吸引焊盤46的吸引面吸引外延基板的背面Ilb并進行保持。并且，如圖所示，根據移動單元45而向從保持臺44遠離的+Z方向提升吸引焊盤46。由此，從光器件層12剝離外延基板11，完成向光器件層12的移設基板20的移設。
[0082]如上所述，在本實施方式的剝離方法中，在光器件層移設工序中，使超聲波振動角40至少接觸到外延基板11的外周緣11 c的背面11d而使外延基板11進行振動，從而能夠如上述地有效地傳播超聲波振動。從而，能夠充分破壞由緩沖層13實現的外延基板11與光器件層12的結合。因此，即便剝離的対象為直徑是4英寸的較大的光器件晶片10，也能夠避免由剝離外延基板11帶來的光器件層12的損壞，能夠從光器件層12迅速且順利地剝離外延基板
11。另外，超聲波振動角40具備上述形狀，從而能夠從外延基板11的外周緣11 c的背面11d向外延基板11充分地傳播超聲波，進一步提高振動傳播的効率，容易地移設到光器件層12的移設基板20。
[0083]另外，本發明的剝離方法不限于上述實施方式中所限定的方式，另外未圖示于附圖中的超聲波振動角40的尺寸、形狀等也不限于此，可在發揮本發明的効果的范圍內進行適當的變更。
【主權項】
1.一種剝離方法，將光器件晶片的光器件層轉移到移設基板，該光器件晶片在外延基板的正面隔著由GaN構成的緩沖層層疊光器件層而成， 該剝離方法包括: 移設基板接合工序，在該光器件晶片的光器件層的正面隔著接合層接合移設基板； 剝離層形成工序，從接合有該移設基板的光器件晶片的外延基板的背面側照射脈沖激光光線，在外延基板與緩沖層之間的邊界面形成剝離層，其中，該脈沖激光光線的波長對于外延基板具有透過性且對于緩沖層具有吸收性;及 光器件層移設工序，在該剝離層形成工序之后，使超聲波振動角至少接觸該外延基板的外周緣的背面，使該外延基板進行振動，從該移設基板剝離該外延基板，將該光器件層移設到該移設基板上，其中，該超聲波振動角具備圍繞該外周緣的形狀且發出超聲波振動。2.—種超聲波振動角，其用于權利要求1所述的剝離方法，該超聲波振動角包括: 背面接觸面，其形成為沿著外延基板的外周的圓弧形狀，與該外延基板的外周緣的背面接觸;及外側面圍繞面，其以圍繞外延基板的外側面的方式定位。
【文檔編號】H01L21/683GK106067437SQ201610247873
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月20日 公開號201610247873.1, CN 106067437 A, CN 106067437A, CN 201610247873, CN-A-106067437, CN106067437 A, CN106067437A, CN201610247873, CN201610247873.1
【發明人】小柳將, 邱曉明, 田篠文照
【申請人】株式會社迪思科