CN102593285B - 一种回收图形化蓝宝石衬底的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种回收图形化蓝宝石衬底的方法，属于光电技术领域。所述方法包括：采用感应耦合等离子体干法刻蚀去除所述图形化蓝宝石衬底上的外延层；采用湿法腐蚀对去除所述外延层后的所述图形化蓝宝石衬底进行腐蚀。本发明实施例通过ICP干法刻蚀去除PSS上的外延层，然后通过湿法腐蚀去除干法刻蚀导致的刻蚀损伤和脏污等缺陷，从而得到可以重新利用的PSS，极大的提高了PSS的利用率，进而降低了LED的生产成本。

Description

一种回收图形化蓝宝石衬底的方法
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种回收图形化蓝宝石衬底的方法。
背景技术
在LED(Light Emitting Diode，发光二极管)及其他光电子器件的制造过程中，蓝宝石衬底的应用日益广泛，其通常分为平整蓝宝石衬底和PSS(Pattern Sapphire Substrate，图形化蓝宝石衬底)。其中，PSS是在平整蓝宝石衬底上，加工出具有一定形状、且尺寸在微纳米量级的图形阵列而制成，它可以显著改善LED外延层的晶体质量，并且能在LED衬底面形成一种散射和反射效果来增加光的取出率，进而显著提高LED芯片的性能，因此，PSS越来越广泛地应用于LED外延片的生长过程中。
在LED外延片的生长和后期的LED芯片的加工过程中，常常会产生报废片，为了降低生产成本，需要将这些报废片的外延层去除，回收蓝宝石衬底以重新利用。现有的蓝宝石衬底回收方法主要应用于平整蓝宝石衬底，通常采用机械研磨来去除蓝宝石衬底上的外延层。
若采用现有的蓝宝石衬底回收方法来回收PSS，将破坏PSS上的图形阵列，无法还原其原有的图形化形貌，所以现有的蓝宝石衬底回收方法并不适于回收PSS，而PSS是由平整蓝宝石衬底再加工而成，所以其制造成本很高，PSS不能重复利用使得LED的生产成本很高。
发明内容
为了解决现有技术存在的PSS不能重复利用、生产成本高的问题，本发明实施例提供了一种回收PSS的方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种回收图形化蓝宝石衬底的方法，该方法包括：
采用ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体)干法刻蚀去除所述图形化蓝宝石衬底上的外延层；
采用湿法腐蚀对去除所述外延层后的所述图形化蓝宝石衬底进行腐蚀。
优选地，在所述ICP干法刻蚀中，反应气体包括氯气和三氯化硼。
进一步地，所述采用ICP干法刻蚀去除所述图形化蓝宝石衬底上的外延层，具体包括：
控制氯气和三氯化硼的混合比在1∶10～5∶6之间，对所述外延层进行干法刻蚀，直至所述外延层的厚度为1～2μm；
增大氯气和三氯化硼的混合比在至6∶5～8∶1，继续对所述外延层进行干法刻蚀，直至将所述外延层刻蚀干净。
优选地，所述湿法腐蚀采用磷酸和硫酸的混合溶液，在20℃～240℃的温度下进行，腐蚀时间为10～30min。
进一步地，所述磷酸和硫酸的体积比为1∶3。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过ICP干法刻蚀去除PSS上的外延层，然后通过湿法腐蚀去除干法刻蚀导致的刻蚀损伤和脏污等缺陷，从而得到可以重新利用的PSS，极大的提高了PSS的利用率，进而降低了LED的生产成本。此外，该回收方法简单，回收周期短、效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是LED外延片的结构示意图；
图2是本发明实施例1中提供的回收图形化蓝宝石衬底的方法的流程图；
图3是本发明实施例2中提供的回收图形化蓝宝石衬底的方法的流程图；
图4是LED外延片采用本发明实施例2中提供的ICP干法刻蚀方法刻蚀后的效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
对于以PSS为生长衬底的LED外延片，外延层可以是GaN、AlGaN等常用的半导体材料。为了便于说明本发明实施例，下面结合图1简单介绍LED外延片的结构。如图1所示，LED外延片通常包括PSS10和外延层20，外延层20包括但不限于依次层叠在PSS10上的缓冲层21、N型GaN层22、多量子阱层23和P型GaN层24。
实施例1
如图2所示，本发明实施例提供了一种回收PSS的方法，该方法包括：
步骤101：采用ICP干法刻蚀去除PSS上的外延层。
采用干法刻蚀保证外延层全部被刻蚀干净，且对衬底材料的损伤较小。
步骤102：采用湿法腐蚀对去除外延层后的PSS进行腐蚀。
经过湿法腐蚀，PSS上由于干法刻蚀导致的刻蚀损伤和脏污等缺陷被去除，获得可以重新利用的PSS。
本发明实施例通过ICP干法刻蚀去除PSS上的外延层，然后通过湿法腐蚀去除干法刻蚀导致的刻蚀损伤和脏污等缺陷，从而得到可以重新利用的PSS，极大的提高了PSS的利用率，进而降低了LED的生产成本。此外，该回收方法简单，可以采用普通的LED制备工艺，回收周期短、效果好。
实施例2
本实施例以，为例对本发明实施例进行详细说明。如图3所示，本实施例提供了一种回收图形化蓝宝石衬底的方法，该方法包括：
步骤201：采用ICP干法刻蚀去除PSS上的外延层。
具体地，采用氯气和三氯化硼的混合气体为主要反应气体进行ICP干法刻蚀。
采用氯气和三氯化硼的混合气体为主要反应气体，可以有效去除PSS上的外延层，又不会对PSS的材料，避免了破坏PSS的图形化面貌。
优选地，该步骤具体包括：
步骤2011：控制氯气和三氯化硼的混合比在1∶10～5∶6之间，对外延层进行干法刻蚀，直至外延层的厚度为1～2μm。
将氯气和三氯化硼的混合比控制在该范围内6∶5～8∶1之间，可以保证快速刻蚀氮化镓层且不产生刻蚀黑点，提高回收效率。
具体地，氯气和三氯化硼的混合比可以通过控制氯气和三氯化硼的流量来实现。而外延层的厚度可以采用以下方式来控制：测试反应气体的刻蚀速率，根据外延层的厚度和测得的刻蚀速率来计算刻蚀时间，当该刻蚀时间到达时，即进入步骤2012。
在实际操作中，ICP干法刻蚀的其他反应条件如下：腔压10～15mtorr、下电极功率200～800W、ICP功率1000～1800W。这些条件为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述。
步骤2012：增大氯气和三氯化硼的混合比至6∶5～8∶1，继续对所述外延层进行干法刻蚀，直至将所述外延层刻蚀干净。
由于三氯化硼对于蓝宝石材料的刻蚀速率较快，所以增大氯气和三氯化硼的混合比，可以最大限度的保证PSS不被破坏。
图4显示了采用步骤201处理后的LED外延片，通过SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)或AFM(Atomic Force Microscope，原子力显微镜)对其表面形貌进行观测后发现，PSS上的外延层已刻蚀干净，且PSS上的原有图形没有被破坏。
步骤202：采用湿法腐蚀对去除外延层后的PSS进行腐蚀。
具体地，所述湿法腐蚀采用磷酸和硫酸的混合溶液，在20℃～240℃的温度下进行，腐蚀时间为10～30min。
优选地，所述混合溶液中，磷酸和硫酸的体积比为1∶3。
经过酸碱溶液的腐蚀，PSS上由于干法刻蚀导致的刻蚀损伤和脏污等缺陷被去除，回收的PSS可以重新用于外延片生长。
本发明实施例通过ICP干法刻蚀去除PSS上的外延层，然后通过湿法腐蚀去除干法刻蚀导致的刻蚀损伤和脏污等缺陷，从而得到可以重新利用的PSS，极大的提高了PSS的利用率，进而降低了LED的生产成本。此外，该回收方法简单，回收周期短、效果好。另外，本发明实施例仅采用两种气体来进行干法刻蚀，反应气体少，并且可以采用常规刻蚀设备完成，易于实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (1)

1.一种回收图形化蓝宝石衬底的方法，其特征在于，所述方法包括：
采用感应耦合等离子体干法刻蚀去除所述图形化蓝宝石衬底上的外延层，在所述感应耦合等离子体干法刻蚀中，反应气体包括氯气和三氯化硼；
采用湿法腐蚀对去除所述外延层后的所述图形化蓝宝石衬底进行腐蚀，所述湿法腐蚀采用磷酸和硫酸的混合溶液，在20℃～240℃的温度下进行，腐蚀时间为10～30min，所述磷酸和硫酸的体积比为1：3；
所述采用感应耦合等离子体干法刻蚀去除所述图形化蓝宝石衬底上的外延层，具体包括：
控制氯气和三氯化硼的混合比在1：10～5:6之间，对所述外延层进行干法刻蚀，直至所述外延层的厚度为1～2μm；
增大氯气和三氯化硼的混合比至6:5～8:1，继续对所述外延层进行干法刻蚀，直至将所述外延层刻蚀干净。
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