关键词

湿法ELO、ELO工艺、侧向、HF刻蚀、AlAs牺牲层、Megasonic、Micro LED工艺、VCSEL工艺、GaAs外延剥离、高温HF设备、半导体湿法设备、外延层转移

简介

Epitaxial Lift-Off（Epitaxial Lift-Off，简称ELO）是一种利用HF对AlAs牺牲层进行选择性腐蚀，实现外延层与衬底分离的先进半导体湿法工艺。该工艺广泛应用于Micro LED、VCSEL、III-V族化合物半导体及先进封装领域。

相比传统机械减薄工艺，湿法ELO具有衬底可重复利用、适用于超薄外延结构以及有利于异质集成等特点，是目前化合物半导体领域的重要工艺方向之一。

一、湿法ELO工艺原理

典型ELO结构如下：

外延器件层-------------------AlAs牺牲层-------------------GaAs衬底

HF对AlAs具有较高选择性腐蚀能力，而对GaAs及外延层影响较小。因此HF能够沿AlAs界面持续横向扩散，实现侧向湿法刻蚀。

HF从晶圆边缘进入后，会沿牺牲层界面不断侧向推进，最终完成外延层与衬底分离。

二、湿法ELO工艺流程

1、外延生长

采用MOCVD或MBE工艺，在GaAs衬底上依次生长：

• AlAs牺牲层

• 外延器件层

2、临时键合

为了保证后续工艺稳定性，通常会增加：

• PI薄膜

• 玻璃载板

• 热释放胶带

等临时支撑结构。

3、HF侧向刻蚀

晶圆进入HF后，HF沿AlAs界面持续扩散并腐蚀牺牲层。

随着侧向刻蚀距离增加，容易出现：

• HF输运困难

• 气泡堵塞

• 刻蚀速率下降

等问题。

4、外延层释放

当AlAs层完全去除后，外延层与GaAs衬底实现分离。

随后可进行：

• 清洗

• 转移

• 后续器件加工

原始GaAs衬底则可再次利用。

结语

随着Micro LED、VCSEL及III-V族半导体技术发展，湿法ELO工艺正在向高速化、高均匀性以及自动化方向持续发展，并在先进半导体制造领域发挥越来越重要的作用。

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