CN103531685A - 基于pss衬底外延片的处理方法 - Google Patents

基于pss衬底外延片的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PSS衬底外延片的处理方法，包括以下步骤：S1、将包含有PSS衬底的外延片在真空烤盘炉内进行烘烤，去除外延片表面的水氧与有机杂质；S2、通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，分解PSS衬底表面的GaN层；S3、烘烤结束后，使用浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底表面残留的颗粒。本发明解决了PSS衬底无法完整回收、再重新使用的问题，使用本发明可以完整地、不损失图形地还原PSS衬底，使该衬底重新投入外延使用，从而降低了生产成本，具备非常巨大的商业价值。

Description

基于PSS衬底外延片的处理方法
技术领域
本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别是涉及一种基于PSS衬底外延片的处理方法。
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衬底(Pattern SapphireSubstrate，图形化蓝宝石衬底)。其中，PSS衬底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衬底越来越广泛地应用于LED外延片的生长过程中。
参图1所示，PSS衬底就是在蓝宝石衬底11上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻制程将掩膜刻出PSS图形12，利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向发展变为横向。一方面可以有效减少GaN外延材料的位元错密度，从而减小有源区的非辐射复合，提升内量子效率，减小反向漏电流，提高LED的寿命;另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底接口多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。
在外延过程中，由于工艺开发、机械故障、人为操作等因素，会产生不良品，而目前大多数外延公司针对这种不良品都只能直接报废处理，无法进一步生产，造成大量损失。
现有的蓝宝石衬底回收方法通常通过物理的方法来研磨蓝宝石衬底上的外延层获得蓝宝石平片。采用现有的蓝宝石衬底回收方法来回收PSS衬底，无法还原其原有的图形化形貌，只能得到蓝宝石平片，用于重新制造PSS蓝宝石衬底的成本很高，且不能多次回收等，一般外延厂商也不具备这种回收的条件。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于PSS衬底外延片的处理方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于PSS衬底外延片的处理方法。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种基于PSS衬底外延片的处理方法，所述方法包括以下步骤：
S1、将包含有PSS衬底的外延片在真空烤盘炉内进行烘烤，去除外延片表面的水氧与有机杂质；
S2、通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，分解PSS衬底表面的GaN层；
S3、烘烤结束后，使用浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底表面残留的颗粒。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中烘烤温度为260℃-280℃，烘烤时间为20min-60min。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中氢气和氮气的体积比例为1:10-1:5。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体包括：
S21、提升真空烤盘炉内温度达到第一温度，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，预分解PSS衬底表面的GaN层，所述第一温度大于或等于1050℃；
S22、提升真空烤盘炉内温度达到第二温度，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，完全分解PSS衬底表面的GaN层，所述第二温度大于第一温度。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S21中第一温度为1050℃-1200℃，烘烤时间为20min-60min。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S22中第二温度为1300℃-1400℃，烘烤时间为90min-180min。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S21具体为：
提升真空烤盘炉内温度达到1150℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤30min，预分解PSS衬底表面的GaN层。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S22具体为：
提升真空烤盘炉内温度达到1400℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤120min，完全分解PSS衬底表面的GaN层。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中浓硫酸和双氧水的体积比为3:1，清洗温度为90℃-100℃，清洗时间为10min-15min。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底的清洗温度为90℃，清洗时间为10min。
本发明具有以下有益效果：
通过将外延片进行烘烤和清洗的方法对PSS衬底进行回收，解决了PSS衬底无法完整回收、再重新使用的问题，使用本发明可以完整地、不损失图形地还原PSS衬底，使该衬底重新投入外延使用，从而降低了生产成本，具备非常巨大的商业价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，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为现有技术中PSS衬底的结构示意图；
图2为本发明基于PSS衬底外延片的处理方法的工艺流程图；
图3为本发明一具体实施方式中外延片的结构示意图；
图4为本发明一具体实施方式中外延片烘烤后的PSS衬底结构示意图；
图5为图4中PSS衬底清洗后的结构示意图；
图6为本发明一具体实施方式基于PSS衬底外延片的处理方法中的温度控制曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图2所示，本发明公开了一种基于PSS衬底外延片的处理方法，外延结束后，部分外延片报废，使用真空烤盘炉分解外延片上的GaN层，然后清洗烘烤后的PSS衬底表面，清洗后的PSS衬底可以重新使用。
具体包括以下步骤：
S1、将包含有PSS衬底的外延片在真空烤盘炉内进行烘烤，去除外延片表面的水氧与有机杂质。本步骤中烘烤温度为260℃-280℃，烘烤时间为20min-60min。
S2、通入氢气和氮气的混合气体(体积比例为1:10-1:5)进行烘烤，分解PSS衬底表面的GaN层。
该步骤具体包括：
S21、提升真空烤盘炉内温度达到1050℃-1200℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤20min-60min，预分解PSS衬底表面的GaN层；
S22、提升真空烤盘炉内温度达到1300℃-1400℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤90min-180min，完全分解PSS衬底表面的GaN层。
S3、烘烤结束后，使用浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底表面残留的颗粒。浓硫酸和双氧水的体积比为3:1，清洗温度为90℃-100℃，清洗时间为10min-15min。
结合图3～图6所示，以下对本发明的一具体实施方式中基于PSS衬底外延片的处理方法作具体说明。
S1、报废外延片处理前的主要结构参图3所示，从下向上依次包括PSS衬底(蓝宝石衬底11及设于蓝宝石衬底上的PSS图形12)、N型GaN层20、多量子阱结构30、及P型GaN层40。
将真空烤盘炉抽至高真空(约10-2-10-3TorrDegree)，将包含有PSS衬底的外延片在真空烤盘炉内进行烘烤，去除外延片中N型GaN层20、多量子阱结构30、及P型GaN层40表面的水氧与有机杂质。本步骤中烘烤温度为260℃，烘烤时间为30min。
S2、通入氢气和氮气的混合气体(体积比例为1:10-1:5)进行烘烤，分解PSS衬底表面的GaN层，包括N型GaN层20、多量子阱结构30、及P型GaN层40。
该步骤具体包括：
S21、提升真空烤盘炉内温度达到1150℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤30min，预分解PSS衬底表面的GaN层；
S22、提升真空烤盘炉内温度达到1400℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤120min，完全分解PSS衬底表面的GaN层。
GaN层在1050℃开始分解：2GaN(s)＝2Ga(g)+N2(g)。氢气/氮气可以对GaN的分解起到促进作用，大大加快分解的速率。
S3、烘烤结束后的PSS衬底如图4所示，PSS衬底表面有残留的杂质颗粒，使用浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底表面的残留颗粒13。如在本实施方式中，浓硫酸和双氧水的体积比为3:1，清洗温度为90℃，清洗时间为10min。
清洗后的PSS衬底如图5所示，可以重新用于外延生长。
由以上技术方案可以看出，本发明通过将外延片进行烘烤和清洗的方法对PSS衬底进行回收，解决了PSS衬底无法完整回收、再重新使用的问题，使用本发明可以完整地、不损失图形地还原PSS衬底，使该衬底重新投入外延使用，从而降低了生产成本，具备非常巨大的商业价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于PSS衬底外延片的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将包含有PSS衬底的外延片在真空烤盘炉内进行烘烤，去除外延片表面的水氧与有机杂质；
S2、通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，分解PSS衬底表面的GaN层；
S3、烘烤结束后，使用浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底表面残留的颗粒。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中烘烤温度为260℃-280℃，烘烤时间为20min-60min。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中氢气和氮气的体积比例为1:10-1:5。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、提升真空烤盘炉内温度达到第一温度，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，预分解PSS衬底表面的GaN层，所述第一温度大于或等于1050℃；
S22、提升真空烤盘炉内温度达到第二温度，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤，完全分解PSS衬底表面的GaN层，所述第二温度大于第一温度。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S21中第一温度为1050℃-1200℃，烘烤时间为20min-60min。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S22中第二温度为1300℃-1400℃，烘烤时间为90min-180min。
7.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S21具体为：
提升真空烤盘炉内温度达到1150℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤30min，预分解PSS衬底表面的GaN层。
8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S22具体为：
提升真空烤盘炉内温度达到1400℃，通入氢气和氮气的混合气体进行烘烤120min，完全分解PSS衬底表面的GaN层。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S3中浓硫酸和双氧水的体积比为3:1，清洗温度为90℃-100℃，清洗时间为10min-15min。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S3中浓硫酸和双氧水混合液清洗PSS衬底的清洗温度为90℃，清洗时间为10min。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104362083A (zh) * 2014-11-17 2015-02-18 山东元旭光电有限公司 图形化蓝宝石衬底报废外延片的蓝宝石衬底再利用方法
CN104868020A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种回收蓝宝石衬底的方法
CN105609600A (zh) * 2016-03-24 2016-05-25 湘能华磊光电股份有限公司 图形化蓝宝石衬底的回收方法
CN105655453A (zh) * 2016-03-08 2016-06-08 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种蓝宝石衬底回收再利用方法
CN105845786A (zh) * 2015-01-15 2016-08-10 广东量晶光电科技有限公司 一种图形化蓝宝石衬底的回收方法
CN109887878A (zh) * 2019-02-28 2019-06-14 保定中创燕园半导体科技有限公司 一种回收图形化蓝宝石衬底的方法
CN109935514A (zh) * 2019-03-19 2019-06-25 湘能华磊光电股份有限公司 图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法
CN111719139A (zh) * 2019-03-21 2020-09-29 潍坊华光光电子有限公司 一种mocvd托盘的处理方法
CN113782648A (zh) * 2021-08-31 2021-12-10 佛山市国星半导体技术有限公司 废弃蓝宝石衬底的再生方法及蓝宝石衬底
CN115101636A (zh) * 2022-08-24 2022-09-23 江苏第三代半导体研究院有限公司 复合微纳米半导体结构、其制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303511A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レ−ザ装置の製造方法
JPH1187765A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Hitachi Cable Ltd ＧａＡｌＡｓエピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード
CN102593285A (zh) * 2012-03-06 2012-07-18 华灿光电股份有限公司 一种回收图形化蓝宝石衬底的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303511A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レ−ザ装置の製造方法
JPH1187765A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Hitachi Cable Ltd ＧａＡｌＡｓエピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光ダイオード
CN102593285A (zh) * 2012-03-06 2012-07-18 华灿光电股份有限公司 一种回收图形化蓝宝石衬底的方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104868020A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种回收蓝宝石衬底的方法
CN104868020B (zh) * 2014-02-21 2018-01-19 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种回收蓝宝石衬底的方法
CN104362083B (zh) * 2014-11-17 2017-10-31 山东元旭光电股份有限公司 图形化蓝宝石衬底报废外延片的蓝宝石衬底再利用方法
CN104362083A (zh) * 2014-11-17 2015-02-18 山东元旭光电有限公司 图形化蓝宝石衬底报废外延片的蓝宝石衬底再利用方法
CN105845786A (zh) * 2015-01-15 2016-08-10 广东量晶光电科技有限公司 一种图形化蓝宝石衬底的回收方法
CN105655453A (zh) * 2016-03-08 2016-06-08 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种蓝宝石衬底回收再利用方法
US10283346B2 (en) * 2016-03-08 2019-05-07 Enraytek Optoelectronics Co., Ltd. Sapphire substrate recycling method
CN105609600A (zh) * 2016-03-24 2016-05-25 湘能华磊光电股份有限公司 图形化蓝宝石衬底的回收方法
CN109887878A (zh) * 2019-02-28 2019-06-14 保定中创燕园半导体科技有限公司 一种回收图形化蓝宝石衬底的方法
CN109935514A (zh) * 2019-03-19 2019-06-25 湘能华磊光电股份有限公司 图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法
CN111719139A (zh) * 2019-03-21 2020-09-29 潍坊华光光电子有限公司 一种mocvd托盘的处理方法
CN113782648A (zh) * 2021-08-31 2021-12-10 佛山市国星半导体技术有限公司 废弃蓝宝石衬底的再生方法及蓝宝石衬底
CN115101636A (zh) * 2022-08-24 2022-09-23 江苏第三代半导体研究院有限公司 复合微纳米半导体结构、其制备方法及应用
CN115101636B (zh) * 2022-08-24 2022-12-02 江苏第三代半导体研究院有限公司 复合微纳米半导体粉体结构、其制备方法及应用

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