具体实施方式

针对现有大功率半导体发光器件，本发明提出一种去除外延片衬底的方法，用于解决大功率半导体发光器件焦耳热产生严重、散热能力差等问题。通过本发明公开了一种将外延片衬底完全去除的方法，该方法采用切削和腐蚀的方法，逐步将外延片的衬底去除，该方法能够完全去除外延片的衬底，不仅减少了由于衬底过厚，电阻过高而产生的焦耳热，还能够减低器件热耗散，提高器件散热能力，增大器件输出功率和功率转换效率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1是将外延片衬底完全去除的方法的流程图。如图1所示，提供了一种去除外延片衬底的方法，外延片自下而上顺次包括衬底、腐蚀停止层、外延层，该方法包括：步骤S101-S104。

步骤S101，通过超精密机械减薄工艺对外延片的衬底进行切削，得到超薄衬底的外延片。

步骤S102，将超薄衬底的外延片的外延层通过分区涂胶工艺与临时牺牲片键合，得到键合外延片。

步骤S103，利用湿法选择性腐蚀工艺来腐蚀键合外延片，利用腐蚀液分别对键合外延片的衬底和腐蚀停止层进行腐蚀，得到暴露外延层的键合外延片。

步骤S104，对暴露外延层的键合外延片进行解键合，分离外延层和临时牺牲片。

步骤S101中，首先采用超精密机械减薄设备减薄外延片的衬底，具有操作简单、污染少、表面粗糙度良好等优点。外延片的材料体系包括但不限于GaAs、AlGaAs、InP中的一种。超薄衬底的外延片的衬底的厚度为30-50μm。

步骤S103中，利用腐蚀液对键合外延片进行腐蚀，直至暴露外延层，得到暴露外延层的外延片。其中，腐蚀步骤分为两步：

选用第一化学选择性腐蚀液对键合外延片的衬底进行腐蚀，直至完全暴露腐蚀停止层，清洗外延片。

选用第二化学选择性腐蚀液对键合外延片的腐蚀停止层进行腐蚀，直至完全暴露外延层，腐蚀完后进行清洗，烘干。

步骤S104中，对暴露外延层的外延片进行解键合，包括：

利用第一解黏剂，对涂覆于粘连区的第一粘连剂进行解黏，暴露外延层和临时牺牲片间的第二粘连剂。第一解黏剂只能够对涂覆于粘连区的第一粘连剂进行解黏。

利用第二解黏剂，对涂覆于释放区的第二粘连剂进行解黏，分离外延层和临时牺牲片。第二解黏剂只能够对涂覆于释放区的第二粘连剂进行解黏。

根据本发明的实施例，对外延片的衬底进行切削前还包括：将外延片置于摆放平台上的模拟图形中，且外延片的衬底一侧嵌入模拟图形内，外延片与模拟图形相重合，将固定有单面膜的支撑框架与摆放平台进行嵌套重合，此时固定有单面膜的支撑框架与摆放平台相互重合，两者的外部框架上凹凸结构可以重合，使支撑框架与摆放平台完全嵌套，此时支撑框架上的单面膜的粘性面与外延片的外延层粘贴，将粘贴有外延片的支撑框架固定在切削机床的微孔吸盘上。摆放平台可模拟多种形状，适合各种形状外延片，加工效率高，产品良品率好。

根据本发明的实施例，将超薄衬底的外延片的外延层与临时牺牲片键合之前，还包括：对超薄衬底的外延片和临时牺牲片进行清洗，去除超薄衬底的外延片和临时牺牲片表面的脏污。

图2是本发明的临时键合和湿法选择性腐蚀工艺流程图，参考图2中(A)～(G)所示。

如图2中(A)所示，在超薄衬底的外延片的外延层上划分外部粘连区和内部释放区，粘连区位于释放区的外围，将第一粘连剂1(粘连剂1)旋涂于粘连区，并进行烘干。根据本发明的实施例，第一粘连剂1在粘连区的旋涂条件包括：利用匀胶机进行旋涂，旋涂速度为800-2000rpm，旋涂时间为20-30s，旋涂完第一粘连剂1后需要对外延片进行烘干，烘干温度为120-180℃，烘干时间为1-2min。根据本发明的实施例，粘连区的中心轴线与释放区的中心轴线相重合，粘连区处于释放区的外围，两者共用一个圆心，属于同心圆。

如图2中(B)所示，再将第二粘连剂2(粘连剂2)旋涂于释放区，得到待键合外延片，粘连区旋涂的第一粘连剂1属于高粘性胶，释放区旋涂的第二粘连剂2属于低粘性胶，第一粘连剂1的粘度大于第二粘连剂2的粘度。根据本发明的实施例，第二粘连剂2在释放区的旋涂条件包括：利用匀胶机进行旋涂，旋涂速度为1000-1500rpm，旋涂时间为20-30s。

如图2中(C)所示，将超薄衬底的外延片305与临时牺牲片6键合，得到键合外延片。第一粘连剂1和第二粘连剂2都属于键合工艺的键合剂。根据本发明的实施例，键合条件包括：键合温度为180-300℃，键合压力为0.5-1.5MPa，键合时间为30-60min。将键合外延片样品取出，清洗，去掉键合外延片衬底表面的脏污。

如图2中(D)所示，利用第一腐蚀液对键合外延片的衬底(即超薄衬底外延片衬底5)进行腐蚀，腐蚀掉衬底后清洗，得到暴露腐蚀停止层的键合外延片。第一腐蚀液属于选择性腐蚀液，对腐蚀停止层不腐蚀或者腐蚀速率很慢。

如图2中(E)所示，利用第二腐蚀液对腐蚀停止层4进行腐蚀，直至暴露外延片的外延层3，清洗后得到暴露外延层的键合外延片。第二腐蚀液属于选择性腐蚀液，能够对不同材料进行清洗。

如图2中(F)所示，利用第一解黏剂，对涂覆于粘连区的第一粘连剂进行解黏，暴露外延层和临时牺牲片间的第二粘连剂。

如图2中(G)所示，利用第二解黏剂，对涂覆于释放区的第二粘连剂进行解黏，分离外延层和临时牺牲片。

以下列举具体实施例来对本发明的技术方案作详细说明。需要说明的是，下文中的具体实施例仅用于示例，并不用于限制本发明。本发明提出了一种制备衬底完全去除的垂直腔面发射激光器二维阵列的方法，该外延片材料体系为GaAs，激光器中心波长为808nm，临时牺牲片为双面镀金的薄GaAs衬底。制备二维阵列的具体流程包括：

步骤1：图3是本发明的切削原理示意图。如图3所示，将外延片302置于摆放平台304的模拟图形303中。

步骤2：再结合图3，模拟图形303与外延片302相互重合。再将固定有单面膜的支撑框架301与摆放平台304嵌套重合，此时支撑框架301与摆放平台304完全重合，并且支撑框架301与摆放平台304的外部框架结构嵌套，保证重合。支撑框架301与摆放平台304嵌套重合后，外延片302的外延层3与单面膜的粘性面接触。

步骤3：将粘贴有外延片302的支撑框架301固定在切削机床的微孔吸盘上。

步骤4：利用切削机床沿外延片衬底、的解理边晶向对衬底、进行切削减薄，得到超薄衬底的外延片305厚度为40μm。

步骤5：对超薄衬底的外延片305和临时牺牲片6进行清洗，去除表面上的脏污。

步骤6：图4A是本发明的外延片涂胶示意图。如图4A所示，利用匀胶机在超薄衬底的外延片的外延层3上旋涂键合剂。利用分区涂胶工艺在粘连区1，旋涂具有高粘度的第一粘连剂，旋涂速度为800-2000rpm，旋涂时间为25s。

步骤7：涂胶过后将超薄衬底的外延片305放入烘箱烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为1.5min。

步骤8：将烘干后的超薄衬底的外延片305取出，再次利用匀胶机在释放区2，旋涂第二粘连剂，旋涂速度为1300rpm，旋涂时间为25s。

步骤9：图4B是本发明的键合外延片的示意图。如图4B所示，将涂胶完的超薄衬底的外延片305和临时牺牲片6利用键合机键合，得到键合外延片，键合温度为180-300℃，键合压力为1MPa，键合时间为40min。

步骤10：键合完成后，将键合后的样品取出、清洗，去掉键合外延片外延片衬底表面的脏污。

步骤11：利用第一化学选择性腐蚀液腐蚀键合外延片的衬底进行腐蚀，直至完全暴露腐蚀停止层4，清洗外延片。

步骤12：利用第二化学选择性腐蚀液对腐蚀停止层4进行腐蚀，直至暴露外延层3，腐蚀完后进行清洗，烘干。

步骤13：利用电子束蒸发技术在外延层3背面镀金，镀的金属可以为金、锗、镍等，注意到镀金过程温度应尽可能低，在300℃左右。

步骤14：将外延层3与临时牺牲片6一起解理。

步骤15：将解理的激光器封装到金刚石或者铜热沉上。

步骤16：利用第一解粘剂去除第一粘连剂。

步骤17：再利用第二解粘剂去除第二粘连剂，将外延层3与临时牺牲片6解键合，清洗，完成二维列阵的制备。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。