[发明专利]一种分离发光二极管衬底的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料领域，具体涉及一种分离发光二极管衬底的方法。 

背景技术

随着垂直导通型发光二极管(Vertical Conductive LED)的优越特性日渐被证实及量产，分离发光二极管组件衬底的技术即为发展此类组件的重要课题之一。通常分离光二极管组件衬底主要包括以下几种方式：第一种为以激光(Laser)光束照射衬底以将其剥离，称之为激光剥离（Laser lift-off，LLO）；第二种为以研磨方式（Polish）将衬底薄化结合干式蚀刻如ICP蚀刻之乃至完全移除；第三种为在衬底与底层材料之间插入一相对脆弱之材料，再施以机械应力破坏此层从而将衬底分离，称之为机械剥离（mechanical lift-off）；第四种为先成长一牺牲层(Sacrificial Layer)于衬底与底层材料之间，此牺牲层与衬底具有高蚀刻选择比之特性，藉由蚀刻液将此牺牲层湿蚀刻至其与衬底分离，称之为化学剥离（chemical lift-off）。 

发明内容

本发明的目的之一在于提供一能以低成本且快速分离衬底之方法，其在倒置金字塔锥体阵列上（Reverse Pyramid Stripe Array）上生长发光二极管外延层（LED Epitaxy Structure），将此结构置于可快速蚀刻此条状倒置金字塔锥体阵列材料的溶液里，藉由快速蚀刻此条状倒置金字塔锥之尖端而与原先衬底分离。 

本发明的技术方案为：一种分离发光二极管衬底的方法，包括步骤：提供一生长衬底；在所述生长衬底上形成第一半导体层，其呈倒置金字塔锥体阵列分布，各个单元相互分离；在所述第一半导体层之上形成发光外延层；湿法蚀刻所述呈倒置金字塔锥体阵列分布的第一半导体层，从而分离生长衬底。 

更具体地，可以通过横向生长所述发光外延层，从而在所述生长衬底与发光外延层之间形成一贯穿第一半导体层的空气锥形体，其顶部位于所述发光外延层。当去除所述生长衬底后，其露出的发光外延层的表层具有图案，其可直接用于取光结构，增强聚光效率。 

在本发明的一些实施例中，在所述第一半导体层中，各个倒置金字塔锥体的尖端与所述生长衬底横截面接触的几何长度小于或等于1um。 

 在本发明的一些实施例中，在所述第一半导体层中，各个倒置金字塔锥体侧壁与衬底形成的角底为20~70°。 

所述第一半导体层与生长衬底的材料彼此间具有高蚀刻选择比，优选地，其蚀刻选择比大于或等于10：1。 

所述第一半导体层与发光外延层的材料彼此间同样具有高蚀刻选择比，优选地，其蚀刻选择比大于或等于4：1。 

在一些实施例中，所述第一半导体层的材料可为AlN、ZnO或GaO等材料。 

前述倒置金字塔锥体阵列通过下面方法实现：在所述生长衬底上外延生长第一半导体层；在所述第一半导体层上形成一掩膜层，图形化所述掩膜层；采用干法蚀刻和湿法蚀刻相结合的方式，蚀刻所述第一半导体层，从而获得倒置金字塔锥体阵列。其中，所述图形化的掩膜层呈条状或块状阵列分布，各个单元之间的间隔为1~10um。 

本发明所设计的倒置金字塔锥体阵列可以造成成长于上面的半导体层产生侧向外延，从而改善其晶体质量；藉由这样的几何设计，将衬底与其接触之面积最小化至仅剩其尖端部分，以蚀刻液蚀刻尖端部分而快速分离衬底。 

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。 

图1为本发明所公开的分离发光二极管衬底之方法的流程图。 

图2~图11为根据本发明实施的一种分离发光二极管衬底之方法的各个步骤的结构剖面图。 

图12为图形化掩膜层的图案。 

图中各标号表示： 

       100：蓝宝石衬底；110：AlN层；111：倒置金字塔锥体AlN层；120：SiO₂掩膜层；130：空气锥形体；131：蚀刻道；140：发光外延层；141：n型层；142：发光层；143：p型层；150：键合层；160：支撑衬底。

具体实施方式