CN108265329A - 一种定点定域激光剥离装置 - Google Patents

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李成明
刘鹏
张国义
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种定点定域激光剥离装置，包括壳体和设在壳体内的基片，基片下表面设有外延片，所述基片上表面设有增透膜、增反膜或非线性光学晶体，壳体外设有紫外光源和温控装置，该紫外光源发出的紫外线射向基片，温控装置与壳体连接，壳体上设有进气口和排气口。本发明利用光学传播媒质对激光传输效率的影响或对激光波长调制，经过局部激光剥离，达到GaN单晶材料与衬底局部消除耦合的办法，减轻外延材料与衬底的应力，提高产品品质。

Description

一种定点定域激光剥离装置
技术领域
本发明涉及一种定点定域激光剥离装置。
背景技术
氮化镓作为重要的第三代半导体，今年来尤其在光电子器件等领域越来越显示出更加重要的应用前景，包括蓝绿光以及紫外波段器件在激光显示、紫外固化等领域都具有重要应用前景，同质外延衬底成为在蓝宝石衬底之后，提高器件性能的一个重要方法。氢化物气相外延（HVPE）技术，在蓝宝石衬底或者硅衬底上通过外延生长研制氮化镓单晶衬底，材料生长条件以及工艺比其他方法更容易实现，所以可能成为主要方法。
HVPE技术制备单晶材料在外延生长结束后或者在外延生长过程中，需要进行激光剥离，剥离工艺对于剥离条件、光束质量以及剥离整个过程中，温度场的分布以及激光剥离光束的强度分布条件，都有重要要求。如何按照需求更加有序地调整光强分布，使光的能量密度分布对于激光剥离更加有利，对于激光剥离的效果具有重要影响。也是需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种定点定域激光剥离装置，利用光学传播媒质对激光传输效率的影响或对激光波长调制，经过局部激光剥离，达到GaN单晶材料与衬底局部消除耦合的办法，减轻外延材料与衬底的应力。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种定点定域激光剥离装置，包括壳体和设在壳体内的基片，基片下表面设有外延片，所述基片上表面设有增透膜、增反膜或非线性光学晶体，壳体外设有紫外光源和温控装置，该紫外光源发出的紫外线射向基片，温控装置与壳体连接，壳体上设有进气口和排气口。
所述温控装置设在外延片下方，激光光源设置在基片上方。
所述基片由能够被紫外光源穿射而过的蓝宝石、石英或氟化钙材料制成。
所述增透膜设在基片上表面的任意位置，并且该增透膜的形状为三角形、圆形、椭圆形或多边形，该增透膜为单层或多层结构。
所述增反膜为高反射介质膜或多层膜结构，由蓝宝石或氟化钙材料制成。
所述外延片由单晶材料或多层复合外延材料通过金属有机化学气相沉积或氢化物气相外延方式制备得到，该外延片为蓝宝石衬底或者图形化衬底，外延片的厚度大于1微米。
所述紫外光源包括准分子激光器、全固态激光器、脉冲激光器或连续激光器，紫外光源发出的紫外光为单波长或多波长的偏振光。
所述非线性光学晶体为单个晶体或多个晶体的组合。
本发明利用光学传播媒质对激光传输效率的影响或对激光波长调制，经过局部激光剥离，达到GaN单晶材料与衬底局部消除耦合的办法，减轻外延材料与衬底的应力，此过程对于厚膜外延生长具有重要意义。
附图说明
附图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如附图1所示，本发明揭示了一种定点定域激光剥离装置，包括壳体和设在壳体内的基片1，基片1下表面设有外延片6，所述基片1上表面设有增透膜2、增反膜3或非线性光学晶体，壳体外设有紫外光源7和温控装置4，该紫外光源发出的紫外线射向基片，温控装置与壳体连接，壳体上设有进气口5和排气口8，进气口和排气口内可设置相应的控制阀门。基片在被紫外激光照射时相当于透明状态，紫外激光能够穿过该基片，基片由蓝宝石、石英或氟化钙等宽带隙材料制成。温控装置设在外延片下方或周边，激光光源设置在基片上方。
所述增透膜设在基片上表面的任意位置，比如设置在基片的边缘位置或者中心位置，可以根据需要设置对应光波长透过率，并且该增透膜的形状为三角形、圆形、椭圆形或多边形，或者是其他形状，该增透膜为单层或多层结构。增透膜可以为周期性排布，也可以为非周期性排布。当设置有多个增透膜时，各个增透膜的尺寸可以相同，也可以不同。相应地，高反膜区域也可以为任意结构，可以根据需要调整反射率。
所述增反膜为高反射介质膜或多层膜结构，可以根据需要调整反射率，由蓝宝石或氟化钙材料制成。
所述外延片由单晶材料或多层复合外延材料通过金属有机化学气相沉积或氢化物气相外延方式制备得到，该外延片为蓝宝石衬底或者图形化衬底，外延片的厚度大于1微米。
所述紫外光源包括准分子激光器、全固态激光器、脉冲激光器或连续激光器，紫外光源发出的紫外光为单波长或多波长的偏振光，紫外激光的光斑尺寸应在200微米以上，波长为150nm～400nm之间。
所述非线性光学晶体为单个晶体或多个晶体的组合，可具体是型号为KBBF、BBO等非线性光学晶体。该非线性光学晶体按照一定倍频角度加工，并放置在被剥离样品前。
此外，对于温控装置，包含制热和制冷功能，可为常见的温控装置，能够提供热气和冷却，在此对温控装置的具体类型和结构不再详细赘述，此为本领域技术人员公知的技术。温控装置可以控制整个基片及外延片的全部温度，也可以根据需要设定部分区域温度，保证整个样品在剥离过程中各个区域间温度差异在可控范围内，进一步消减剥离中的应力。温控装置可以为单独加热，也可以为多种加热方式相结合，比如通过热传递加热与光照局部加热相结合。可以为均匀加热***，也可以为局部过热温控***，可以为局域点温控。通过进气口和排气口进行热气控制。
本发明中，提供预设波长的紫外光照射到基片，当具有对应增透膜波长的光波在增透区域将会进入基片中，到达外延片材料界面，而紫外光到达增反膜区域时，将会降低或无紫外光进入外延片样品区域，从增透膜直接进入的紫外光和经增反膜进入的紫外光这两种进光强度形成样品内部局部分离或弱耦合，减低衬底与外延层之间的耦合应力，当基片上部分或全部区域为非线型光学晶体材料时，将会改变入射光频率，部分出射光将会以更短波长到达样品表面，使样品内界面或界面附近处处深能级键断裂，从而更加有利于激光剥离。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种定点定域激光剥离装置，包括壳体和设在壳体内的基片，基片下表面设有外延片，其特征在于，所述基片上表面设有增透膜、增反膜或非线性光学晶体，壳体外设有紫外光源和温控装置，该紫外光源发出的紫外线射向基片，温控装置与壳体连接，壳体上设有进气口和排气口。
2.根据权利要求1所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述温控装置设在外延片下方或周边，激光光源设置在基片上方。
3.根据权利要求2所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述基片由能够被紫外光源穿射而过的蓝宝石、石英或氟化钙材料制成。
4.根据权利要求3所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述增透膜设在基片上表面的任意位置，并且该增透膜的形状为三角形、圆形、椭圆形或多边形，该增透膜为单层或多层结构。
5.根据权利要求4所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述增反膜为高反射介质膜或多层膜结构，由蓝宝石或氟化钙材料制成。
6.根据权利要求5所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述外延片由单晶材料或多层复合外延材料通过金属有机化学气相沉积或氢化物气相外延方式制备得到，该外延片为蓝宝石衬底或者图形化衬底，外延片的厚度大于1微米。
7.根据权利要求6所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述紫外光源包括准分子激光器、全固态激光器、脉冲激光器或连续激光器，紫外光源发出的紫外光为单波长或多波长的偏振光。
8.根据权利要求7所述的定点定域激光剥离装置，其特征在于，所述非线性光学晶体为单个晶体或多个晶体的组合。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110491811A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 北京大学东莞光电研究院 一种可调节光强型激光剥离装置
CN111531280A (zh) * 2019-02-01 2020-08-14 镭射希股份有限公司 激光剥离装置的激光头模块
US20210175388A1 (en) * 2018-06-19 2021-06-10 Nantong China Railway Huayu Electric Co., Ltd Patterned epitaxial structure laser lift-off device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101017775A (zh) * 2006-12-19 2007-08-15 北京大学 降低氮化镓单晶膜与异质基底间应力的方法
CN101924065A (zh) * 2009-06-17 2010-12-22 中国科学院半导体研究所 减少激光剥离损伤的方法
CN102005517A (zh) * 2009-08-26 2011-04-06 首尔Opto仪器股份有限公司 利用激光剥离技术制造发光二极管的方法和激光剥离装置
CN102148139A (zh) * 2010-12-31 2011-08-10 东莞市中镓半导体科技有限公司 改进的激光准剥离消除GaN外延片残余应力的方法
CN102683248A (zh) * 2011-03-14 2012-09-19 优志旺电机株式会社 激光剥离装置
CN102699537A (zh) * 2012-05-18 2012-10-03 杭州士兰明芯科技有限公司 激光剥离led衬底的***及方法
CN107452842A (zh) * 2017-09-15 2017-12-08 西安交通大学 采用减反膜降低垂直结构深紫外led激光剥离能量阈值的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101017775A (zh) * 2006-12-19 2007-08-15 北京大学 降低氮化镓单晶膜与异质基底间应力的方法
CN101924065A (zh) * 2009-06-17 2010-12-22 中国科学院半导体研究所 减少激光剥离损伤的方法
CN102005517A (zh) * 2009-08-26 2011-04-06 首尔Opto仪器股份有限公司 利用激光剥离技术制造发光二极管的方法和激光剥离装置
CN102148139A (zh) * 2010-12-31 2011-08-10 东莞市中镓半导体科技有限公司 改进的激光准剥离消除GaN外延片残余应力的方法
CN102683248A (zh) * 2011-03-14 2012-09-19 优志旺电机株式会社 激光剥离装置
CN102699537A (zh) * 2012-05-18 2012-10-03 杭州士兰明芯科技有限公司 激光剥离led衬底的***及方法
CN107452842A (zh) * 2017-09-15 2017-12-08 西安交通大学 采用减反膜降低垂直结构深紫外led激光剥离能量阈值的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210175388A1 (en) * 2018-06-19 2021-06-10 Nantong China Railway Huayu Electric Co., Ltd Patterned epitaxial structure laser lift-off device
US11870003B2 (en) * 2018-06-19 2024-01-09 Nantong China Railway Huayu Electric Co., Ltd Patterned epitaxial structure laser lift-off device
CN111531280A (zh) * 2019-02-01 2020-08-14 镭射希股份有限公司 激光剥离装置的激光头模块
CN110491811A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 北京大学东莞光电研究院 一种可调节光强型激光剥离装置
CN110491811B (zh) * 2019-09-19 2024-06-14 北京大学东莞光电研究院 一种可调节光强型激光剥离装置

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