一种半导体器件剥离方法
阅读：399发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种半导体器件剥离方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 半导体 器件剥离方法。该方法包括：在多个半导体器件的第一表面设置连接层，其中，多个半导体器件中的每一个具有与第一表面相对的第二表面，半导体器件通过第二表面固定在衬底上；使 腐蚀 介质通过多个半导体器件中相邻半导体器件之间的空隙到达第二表面的周围，以对第二表面进行腐蚀而使得多个半导体器件与衬底剥离，从而不必破坏衬底即可将半导体器件与衬底分离，并且与激光剥离蓝 宝石 衬底的技术相比，耗时较短，效率较高，流程简单，降低了半导体器件的制作成本。，下面是一种半导体器件剥离方法专利的具体信息内容。
1.一种剥离半导体器件的方法，其特征在于，包括：
在多个半导体器件的第一表面设置连接层，其中，所述多个半导体器件中的每一个具有与所述第一表面相对的第二表面，所述半导体器件通过所述第二表面固定在衬底上；
使腐蚀介质通过所述多个半导体器件中相邻半导体器件之间的空隙到达所述第二表面的周围，以对所述第二表面进行腐蚀而使得所述多个半导体器件与所述衬底剥离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接层具有通孔，所述方法还包括：
使所述腐蚀介质通过所述通孔进入所述多个半导体器件之间的空隙。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述连接层包括桥连电极层，所述桥连电极层包括与所述多个半导体器件对应的多个连接部分以及所述多个连接部分中相邻连接部分之间的桥接部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述半导体器件在连接层上的投影为正方形，每个通孔由四个连接部分和四桥接部分围成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀介质包括各向异性腐蚀介质。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各向异性腐蚀介质包括：氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在对所述第二表面进行腐蚀的过程中，对所述第二表面施加超声波震动。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个半导体器件与所述连接层分别通过多个电极连接。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述半导体器件包括氮化镓半导体器件，所述衬底包括蓝宝石衬底。
10.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述半导体器件与所述衬底剥离前，将所述连接层固定在支撑基板上，其中，所述支撑基板包括临时支撑基板、被动阵列式显示屏驱动背板或主动阵列式显示屏驱动背板。
一种半导体器件剥离方法
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件剥离方法。
背景技术
[0002] 近年来Micro LED(微发光二极管)显示技术已成为研究热点，但目前Micro LED显示面临的最大难点是如何实现巨量转移，也就是将蓝宝石衬底上数量巨大的微米级尺度的LED(发光二极管)器件转移到显示驱动背板之上。因此分离蓝宝石衬底是制作微米级尺度的Micro LED关键的工艺之一，其中激光剥离、化学剥离、机械磨抛，都是剥离蓝宝石衬底的手段，其中激光剥离的应用相对较为广泛，但是，采用激光剥离蓝宝石衬底的技术有耗时相对较长，激光剥离系统成本高的问题。
[0003] 因此亟待一种能够高效地将LED从大面积蓝宝石衬底上剥离的方法。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种半导体器件剥离方法，能够高效地将半导体器件从大面积衬底上剥离。
[0005] 本发明的一个方面提供一种剥离半导体器件的方法，包括：在多个半导体器件的第一表面设置连接层，其中，多个半导体器件中的每一个具有与第一表面相对的第二表面，半导体器件通过第二表面固定在衬底上；使腐蚀介质通过多个半导体器件中相邻半导体器件之间的空隙到达第二表面的周围，以对第二表面进行腐蚀而使得多个半导体器件与衬底剥离。
[0006] 在本发明中，连接层具有通孔，方法还包括：使腐蚀介质通过通孔进入多个半导体器件之间的空隙。
[0008] 在本发明的一个实施例中，半导体器件为正方形，每个通孔由四个连接部分和四桥接部分围成。
[0012] 在本发明的一个实施例中，多个半导体器件与连接层分别通过多个电极连接。
[0013] 在本发明的一个实施例中，半导体器件包括氮化镓半导体器件，衬底包括蓝宝石衬底。
[0015] 根据本发明实施例提供的技术方案，通过在多个半导体器件的第一表面设置连接层，将半导体器件通过其第二表面固定在衬底上，并使腐蚀介质通过多个半导体器件中相邻半导体器件之间的空隙到达第二表面的周围，以对第二表面进行腐蚀而使得多个半导体器件与衬底剥离，从而不必破坏衬底即可将半导体器件与衬底分离，可以实现衬底的重复使用，并且与激光剥离蓝宝石衬底的技术相比，耗时较短，效率较高，流程简单，降低了半导体器件的制作成本。
[0018] 图1是根据本发明一示例性实施例示出的一种半导体器件剥离方法流程图。
[0019] 图2是根据本发明一示例性实施例示出的一种连接层的平面图。
[0020] 图3是根据本发明另一示例性实施例示出的一种半导体器件剥离方法流程图。
具体实施方式
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 图1是根据本发明一示例性实施例示出的一种半导体器件剥离方法流程图。如图1所示，该方法包括：
[0023] 110：在多个半导体器件的第一表面设置连接层，其中，多个半导体器件中的每一个具有与第一表面相对的第二表面，半导体器件通过第二表面固定在衬底上。
[0024] 本发明实施例中，多个半导体器件中的至少两个通过连接层固定并连接在一起，通过设置连接层，能够将半导体器件之间的相对位置固定下来，防止剥离过程中半导体器件的位置发生变化。连接层可以是硬质金属，也可以是较软的高分子材料，还可以是多种材料混合。例如，本发明实施例中，连接层为一种焊料，本发明的另一个实施例中，连接层为一种玻璃。连接层可以通过刻蚀的方法设置在半导体器件上，也可以通过镀膜的方法设置在半导体器件上。应当理解的是，本发明实施例对于连接层的位置不做限定，只要连接层能够不遮挡半导体器件与衬底之间的连接面(即第二表面)即可。例如，本发明实施例中，连接层位于半导体器件的顶部，即与衬底平面平行，且距离衬底最远的平面上。本发明另一个实施例中，半导体器件厚度为5μm，连接层厚度为2μm，设置在半导体器件的中部。
[0025] 半导体器件通过第二表面固定在衬底上。半导体材料通过外延生长的方式制备在衬底上，再经过刻蚀和加工后制成半导体器件，其中，刻蚀过程会根据需要将不保留的半导体材料从衬底上腐蚀掉，经过刻蚀后残留的半导体材料与衬底之间的接触面即为了半导体器件与衬底之间的连接面，并且，腐蚀过程会使得每个连接面以及每个半导体器件之间产生空隙，根据半导体器件的不同用途，连接面具有不同的形状和面积。
[0026] 120：使腐蚀介质通过多个半导体器件中相邻半导体器件之间的空隙到达第二表面的周围，以对第二表面进行腐蚀而使得多个半导体器件与衬底剥离。
[0027] 本发明实施例中，腐蚀介质可以是能够腐蚀半导体材料的液体或气体，。例如，本发明实施例中，腐蚀介质是一种各向异性的碱性液体，能够对半导体器件与衬底的连接面进行选择性的腐蚀，即对于半导体材料的腐蚀方向具有选择性，从而能够针对器件与衬底之间的部进行有选择性的腐蚀，腐蚀介质的用量可根据实际需要确定，并且，连接层上具有孔洞，腐蚀液通过孔洞流进半导体器件之间的空隙中，进而到达半导体器件与衬底之间的连接面的四周，对连接面处的半导体材料进行腐蚀。本发明的另一个实施例中，半导体器件的高度为5μm，连接层厚度为2μm。腐蚀介质为一种能够腐蚀半导体器件的酸性气体，该气体经由平行于衬底平面的方向进入衬底与连接层之间的间隙，进而到达半导体器件与衬底之间的连接面的四周，对连接面处的半导体进行腐蚀。
[0028] 本发明实施例中，经由长时间的腐蚀，使得连接面处的半导体材料全部分解，进而将半导体器件从衬底剥离。本发明另一个实施例中，通过控制腐蚀过程的时长，将连接面处的半导体部分腐蚀，再经由外力将半导体器件从衬底剥离，腐蚀过程的具体时长和腐蚀程度可以根据半导体器件的制作过程进行调整。
[0029] 根据本发明实施例提供的技术方案，通过在多个半导体器件的第一表面设置连接层，将半导体器件通过其第二表面固定在衬底上，并使腐蚀介质通过多个半导体器件中相邻半导体器件之间的空隙到达第二表面的周围，以对第二表面进行腐蚀而使得多个半导体器件与衬底剥离，从而不必破坏衬底即可将半导体器件与衬底分离，可以实现衬底的重复使用，并且与激光剥离蓝宝石衬底的技术相比，耗时较短，效率较高，流程简单，降低了半导体器件的制作成本。
[0030] 根据上述实施例，所述半导体器件包括氮化镓半导体器件，所述衬底包括蓝宝石衬底。
[0031] 通过本发明实施例所提供的方法，能够将在蓝宝石衬底上制作的氮化镓半导体器件剥离，并且流程简单，降低了半导体器件的制作成本。
[0032] 在本发明的一个实施例中，连接层具有通孔，方法还包括：使腐蚀介质通过通孔进入多个半导体器件之间的空隙。
[0033] 本发明实施例中，通孔设置在与半导体器件之间的间隙相对应的位置上，通孔的形状和面积可以根据不同的工艺进行设定，例如，本发明实施例中，通过光刻腐蚀的方法，在连接层上制造出与半导体器件之间的间隙形状相适应的通孔。本发明的另一个实施例中，通过激光在连接层上制造出圆形的通孔，本发明实施例对此不做限定。
[0034] 通过在连接层上设置通孔，使得腐蚀介质能够通过通孔快速到达半导体器件与衬底之间的连接面周围，缩短腐蚀工序的时间，提升半导体器件的制作效率。
[0035] 在本发明的一个实施例中，连接层包括桥连电极层，桥连电极层包括与多个半导体器件对应的多个连接部分以及多个连接部分中相邻连接部分之间的桥接部分。
[0036] 本发明实施例中，桥连电极层具有导电功能，使得经由桥连电极层连接的半导体器件之间能够传导电流。例如，本发明实施例中，连接层由一种焊料构成，焊料的主要成分为低熔点金属，使得连接层具有导电功能。本发明的另一个实施例中，连接层具有双层结构，其中一层为金属薄膜，另一层为高分子绝缘材料，其中，金属薄膜层与半导体器件相接触，使得电流能够通过连接层传输到半导体器件上。
[0038] 优选地，在本发明的一个实施例中，半导体器件为正方形，每个通孔由四个连接部分和四桥接部分围成。
[0039] 图2是根据本发明一示例性实施例示出的一种连接层的平面图，如图所示，图2中深色部分为的连接层，图中包括，连接层上的桥接部分210，连接部分230，以及通孔220。
[0040] 本发明实施例中，连接部分230为正方形。桥接部分210横跨在两个半导体器件之间，将两个半导体器件连接在一起，使得电流能够通过，并且，由四个桥接部分210以及四个连接部分230围成一个通孔220。应当理解的是，桥状结构中桥面的宽度可以根据连接层材料的硬度而确定，本发明实施例对此不做限定。本发明实施例中，连接部分230能够将半导体器件覆盖，使得电流能够通过连接部分230流入或流出半导体器件。
[0041] 通过设置桥状结构，使得连接层在将半导体器件连接的同时，还能生成孔洞，简化了工艺流程，提升了生产效率。
[0042] 在本发明的一个实施例中，腐蚀介质包括各向异性腐蚀介质。
[0043] 本发明实施例中，各向异性腐蚀介质能够对半导体材料缺陷较多的位置进行选择性腐蚀，并且，也能够根据半导体材料的晶体取向，进行选择性的腐蚀。由于半导体器件与衬底之间的连接面为半导体材料的外延生长面，在生长过程中，会产生较多的缺陷，并且，连接面附近的半导体材料在外延生长的初期生成，晶体缺陷较多，并且连界面为氮极性面，因此腐蚀反应容易从这里开始。远离连接面的半导体材料不易被各向异性腐蚀介质所腐蚀。
[0044] 使用各向异性腐蚀介质行腐蚀，能够精准的对连接面附近的半导体材料进行腐蚀，提升制造半导体器件的良率和效率。
[0045] 根据上述实施例，优选地，各向异性腐蚀介质包括：氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸。
[0046] 氢氧化钾、氢氧化钠或磷酸为常见化学试剂，使用以上各向异性腐蚀介质在达到优异选择性腐蚀的效果的同时，能够降低生产成本和生产难度。
[0047] 在本发明的一个实施例中，还包括：在对第二表面进行腐蚀的过程中，对第二表面施加超声波震动。
[0048] 本发明实施例中，超声波施加在衬底上，使得半导体器件与衬底之间产生振动，辅助半导体器件脱离衬底。本发明另一个实施例中，超声波施加在连接层上，通过连接层传导至半导体器件上，使得半导体器件与衬底之间产生振动，辅助半导体器件脱离衬底，本发明实施例对于超声波的施加位置不作限定。
[0049] 本发明实施例中，在腐蚀过程完全结束后施加超声波。优选地，本发明的另个实施例中，在腐蚀过程中，同时施加超声波，可以实现高效、快速地分离，达到更好的分离效果。
[0050] 通过施加超声波，使得衬底与半导体器件时间产生振动，进而辅助半导体器件更快的与衬底分离，提升了生产效率。
[0051] 在本发明的一个实施例中，多个半导体器件与连接层分别通过多个电极连接。
[0052] 本发明实施例中，电极是半导体器件中电流的输入或输出端。通常情况下，电极是一个半导体器件的重要组成部分。电极可以通过光刻的方式设置在半导体器件与连接层之间，例如，本发明实施例中，先在半导体层上制备一层电极层，再通过光刻的方式将电极层加工成预定的形状，最后在电极层的上方焊接连接层。电极也可以通过焊接的方式设置在半导体器件与连接层之间，本发明实施例对此不作限定。
[0053] 通过在半导体器件与连接层之间设置电极，使得半导体器件的生产工序减少，提升了生产效率。
[0054] 在本发明的一个实施例中，还包括：在半导体器件与衬底剥离前，将连接层固定在支撑基板上，其中，支撑基板包括临时支撑基板、被动阵列式显示屏驱动背板或主动阵列式显示屏驱动背板。
[0055] 本发明实施例中，支撑基板是用于转移或固定连接层的基板。支撑基板可以是只用于转移半导体器件的临时支撑基板，例如，本发明实施例中，支撑基板是一块金属板，连接层由一种焊料构成，当半导体器件与衬底分离后，将支撑基板与连接层焊合，并且通过支持基板将半导体器件转移至下一道工序进行处理。支撑基板也可以是具有一定功能的被动阵列式显示屏驱动背板或主动阵列式显示屏驱动背板，其中，被动阵列式显示屏驱动背板或主动阵列式显示屏驱动背板上具有电路和电子器件，本发明实施例对此不做限定。
[0056] 通过将将连接层固定在支撑基板上，使得半导体器件能够方便的进行转移。
[0057] 上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
[0058] 图3是根据本发明另一示例性实施例示出的一种半导体器件剥离方法流程图。如图3所示，该方法包括：
[0059] 310：在半导体器件上设置电极层，并且，通过光刻的形式将电极层加工成所需的形状。
[0060] 本发明实施例中，半导体器件包括由氮化镓构成的半导体器件，其中，氮化镓由蓝宝石基底上方外沿生长而成。例如，半导体器件自蓝宝石基底起，分别由微晶氮化镓、n型氮化镓、铟氮化镓/氮化镓多量子阱、p型氮化镓多层材料构成。通过刻蚀，多个半导体器件形成阵列，阵列的周期在2微米至40微米之间，刻蚀在形成隔离槽，隔离槽的宽度小于阵列周期，在0.5微米至30微米之间。每个半导体器件隔离开，隔离槽深至蓝宝石界面。本发明实施例中，电极为p电极，该p电极与p型氮化镓半导体形成欧姆接触，p电极的材料包括由ITO(导电玻璃)、Ni(镍)、Ag(银)、Au(金)、Pd(钯)、Pt(铂)、Ti(钛)、W(钨)和Cr(铬)中的一种或多种。电极层利用溅射或蒸发的方式设置在半导体器件上方，再通过光刻将电极层加工为与半导体器件相适应的形状。
[0061] 320：在电极层上焊接连接层，将全部的半导体器件连接在连接层上，连接层由一种焊料构成，每一个半导体器件通过连接层中的桥状结构相互连接。
[0062] 本发明实施例中，连接层横跨过半导体器件之间的隔离槽，将所有半导体器件的p电极联通。相邻的两个p电极之间通过连接层中的桥状结构相互连接，桥状结构横跨在隔离槽的上方，4个桥状结构围成一个十字状孔洞，液体能够通过孔洞注入隔离槽中。连接层的材料包括Ni(镍)、Ag(银)、Au(金)、Pt(铂)、Ti(钛)、Pd(钯)、W(钨)、Cr(铬)、Sn(锡)和In(铟)中的至少一种。
[0063] 330：将各向异性腐蚀液通过桥状结构所围成的孔洞，注入半导体器件之间的缝隙中，对半导体器件与衬底之间的连接面进行选择性腐蚀。
[0064] 本发明实施例中，将各向异性腐蚀液从孔洞中注入隔离槽内，对氮化镓与蓝宝石衬底之间的连接面进行选择性的腐蚀。由于氮化镓是在蓝宝石衬底上外延生长而成，位于蓝宝石衬底附近的氮化镓晶体缺陷较多，因此对各向异性腐蚀液较为敏感，可以被各向异性腐蚀液选择性的腐蚀掉，同时，远离蓝宝石衬底部分的氮化镓晶体不会被腐蚀。本发明实施例中，各向异性腐蚀液包括氢氧化钠和氢氧化钾溶液为主的碱性液体。
[0065] 340：腐蚀完毕后清洗掉腐蚀液，然后将连接层焊接在临时支撑基板上，其中，临时支撑基板是一块金属板。
[0066] 本发明实施例中，临时基板用于转移被剥离的半导体器件。临时基板的焊接在腐蚀完毕后即可进行，通过加热临时基板，使得连接层中的焊料融化，进而将临时基板与连接层焊合。
[0067] 350：在支撑基板焊接完成后，在衬底上施加超声波。
[0068] 360：半导体器件与衬底完全分离后，通过移动支撑基板，将半导体器件移动至下一道工序。
[0069] 本发明实施例中，蓝宝石衬底固定在工作台上。在临时支撑基板上施加有一个使其与蓝宝石衬底相互分离的力，当临时支撑基板在此力的作用下产生位移即可判断半导体器件与蓝宝石基板已经完全分离，此时，通过移动临时支撑基板，将取下的半导体器件移动至下一道工序。
[0070] 根据本发明实施例提供的技术方案，通过设置连接层，其中，多个半导体器件中的至少两个固定在连接层上，其中，多个半导体器件中的每一个通过连接面固定在衬底上；使用腐蚀介质对连接面进行腐蚀，其中，腐蚀介质通过多个半导体器件之间的空隙到达连接面的周围，从而不必破坏衬底即可将半导体器件与衬底分离，并且流程简单，降低了半导体器件的制作成本。
[0071] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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