日本开发出一种新的LED基板剥离技术，实现高光提取效率薄膜LED的生产

CINNO Research产业资讯，LED领域，一直都缺乏一种令人满意的绝缘衬底剥离方法，而这又是开发垂直LED结构的重要一步，剥离效果不好会直接影响AlGaN LED的性能。所幸该问题现在将可以克服，所有的成果要归功于一个由日本工程师团队开发的新技术。据其介绍，他们设计了一种新的工艺：通过将器件样品整个浸入到一种温度115°C、压强170 KPa的水环境中，然后将AlGaN LED器件从衬底上分离出来。

这种方法由日本明治大学、三重大学和大阪大学合作开发，能够让AlGaN LED像使用激光剥离技术剥离出高功率GaN器件一样轻松剥离。这里要注意的一点是，直接将激光剥离技术应用于AlGaN LED的玻璃尚有很多问题，其工艺中形成的铝液滴会抑制器件的整体玻璃。传统玻璃方案还有另一种选择：电化学蚀刻，不过该方案通常需要施加电流，这会限制所剥离区域的大小。

该团队希望，他们的方案——在1.2µm高、400 nm宽、周期为1µm的柱状三角晶格上生长AlGaN异质结构，未来可用于高功率UV LED和LD激光器的制造。这些器件在市场上拥有各种应用，比如杀菌、生物技术、医药加工等。

作为该合作项目的发言人、日本明治大学的岩屋元明（Motoaki Iwaya）告诉Compound Semiconductor，该方法源于一名学生在加工前加热和清洁器件晶片时的思考。当时，该学生已经发现晶片的一部分发生了剥落，为了进一步了解发生了什么，他们在各种显微镜下作了更细的研究。

“市场和学术界，水与AlN以及AlGaN单晶反应的报道很少，但我知道水会与粉末和多晶AlN反应，所以当时我就推测AlN可能和AlGaN的氮表面发生了反应，”Iwaya评论道，“接着，我就开始想，这一现象是否可用于AlGaN LED器件从基底剥离。”

基于这一想法，岩屋和他的同事们便开始考虑如何将水渗透到几百纳米大小的晶体间隙中。最初，我们的各种各样的尝试都受到水的表面张力的阻碍。为了解决这一问题，研究小组最终提出了一种新的方法，该方法的灵感来源于岩谷多年前在电视上观看的一段视频。该视频讲述了如何将液体引入酱瓶——研究人员仿照这样的过程，将样品浸入装满水的烧杯中，然后将其放入一个密闭的聚碳酸酯容器中，该容器被排空，真空保持5小时。

上图显示了AlGaN基异质结构的横截面透射电子显微镜图像，表明AlN纳米柱区域已经发生了剥离。

实际上，整个方案成功的关键主要还是在于加压水的使用。岩屋表示：“一开始，我们不确定这是否能在实验中奏效，所以我们只是使用了家用电压力锅进行实验” 。后来他补充说，他们现在正在考虑更换加压设备，以加快整个加压过程。

从透射电子显微镜上看，他们制造的1cm2样品，几乎没有额外的位错。Iwaya基于此认为，对他们方法再作一些优化，将能够用于AlGaN基器件的批量生产。

目前，整个方案中最耗时的部分还是向柱状三角晶体内注水。“如果水的粘度可以通过增加空隙大小来降低，或者通过将其与粘度较低的液体（如酒精）混合来降低，那么我们应该有机会进一步缩短注水时间，”Iwaya表示。

该团队未来的研究计划包括：具体阐明剥离机制；增加剥离的直径，最好能用于2英寸晶片；以及开发垂直UV LED和UV激光二极管。

最后，岩屋补充道：“我们还正在研究，基于此方案实现高光提取效率薄膜LED的生产，这种方案已经应用于蓝色LED的生产了。”

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