CN103696022B - 一种离子注入分离蓝宝石的方法 - Google Patents

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Abstract

一种以离子注入分离蓝宝石的方法，采用如下步骤：（1）将蓝宝石基片置于真空室内的基座上，并确保基片温度小于220℃；（2）将He离子注入蓝宝石基片；（3）等待冷却后取出基片；（4）清洗蓝宝石基片使之键合；（5）以300～500℃烘烤蓝宝石基片，使蓝宝石基片在加热处理下于键合处基本分离；（6）以1600～2000℃烘烤蓝宝石基片，使蓝宝石基片在高温下退火并加强表面强度，随后自然冷却；（7）对分离断裂处进行化学腐蚀，完全分离两个表面。本发明可以将蓝宝石单晶分离出纳米到微米级别的薄层，形成蓝宝石单晶薄膜，可以粘贴在其他的表面，即可利用蓝宝石的物理性能，达到需要的目的。

Description

一种离子注入分离蓝宝石的方法
技术领域
本发明涉及一种离子注入分离蓝宝石的方法。
背景技术
蓝宝石属于三方晶系，具有六方结构，晶格常数为a=b=4.758A,c=12.991A,折射率1.762-1.770（看见～近中红外>87%），熔点2050℃，莫氏硬度9级，仅次于金刚石。近年来，蓝宝石由于其独特的材料特性，越来越多的应用于日常生活和工业生产中，例如手机摄像头，手表，LED,扫码器等。目前蓝宝石的切割主要使用金刚石刀具或者金刚石线，切割厚度最小只能到0.1mm左右。
如申请号为CN201310223102.5的中国发明专利申请公开了一种切割蓝宝石的方法，该方法实现采用直径更小的金刚石线锯对蓝宝石的切割，但对于蓝宝石的切割厚度而言，离微米级还很远，更不用说纳米级厚度的蓝宝石单晶薄膜。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种离子注入分离蓝宝石的方法，该离子注入分离蓝宝石的方法通过使用He离子注入分离蓝宝石，能将蓝宝石分离为纳米到微米级别的薄层。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：采用如下步骤：
（1）将蓝宝石基片置于真空室内的基座上，并确保基片温度在220℃内；
（2）将He离子注入蓝宝石基片；
（3）等待冷却至室温后取出基片；
（4）清洗蓝宝石基片使之键合；
（5）以300～500℃烘烤蓝宝石基片，使蓝宝石基片在加热处理下于键合处基本分离；
（6）以1600～2000℃烘烤蓝宝石基片，使蓝宝石基片在高温下退火并加强表面强度，随后自然冷却；
（7）对分离断裂处进行化学腐蚀，完全分离两个表面。
所述步骤（2）中轻气体离子为He离子。
所述步骤（2）中采用多级等离子源进行离子注入。
所述步骤（2）中离子注入浓度为1010～1014cm-3。
所述步骤（2）中注入能量为50Kev～10Mev，注入剂量为1015～1018cm-2。
所述步骤（2）中注入时离子束射入角度偏离蓝宝石基片法线5～15°。
所述步骤（5）中，自步骤（3）中室温升温至300～500℃的时间在60秒内，在300～500℃下持续烘烤时间为20～150秒。
所述步骤（6）中，自步骤（5）中300～500℃升温至1600～2000℃的时间为25～40分钟，在1600～2000℃下持续烘烤时间为3～5小时。
所述步骤（7）中化学腐蚀为强酸腐蚀。
本发明的有益效果在于：可以将蓝宝石单晶分离出纳米到微米级别的薄层，形成蓝宝石单晶薄膜，可以粘贴在其他的表面，即可利用蓝宝石的物理性能，达到需要的目的。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种离子注入分离蓝宝石的方法，采用如下步骤：
（1）将蓝宝石基片置于真空室内的基座上，并确保基片温度在220℃内；
（2）采用多级等离子源，将He离子注入蓝宝石基片，注入浓度为1010～1014cm-3，注入能量为50Kev～10Mev，注入剂量为1015～1018cm-2，离子束射入角度偏离蓝宝石基片法线5～15°，以防止沟道效应。；
（3）等待冷却至室温后取出基片；
（4）清洗蓝宝石基片使之键合；
（5）以300～500℃的温度快速烘烤蓝宝石基片，从室温升温至300～500℃的时间在60秒内，在300～500℃下烘烤时间为20～150秒，使蓝宝石基片在加热处理下于键合处基本分离；
（6）以1600～2000℃的温度烘烤蓝宝石基片，从步骤（5）中的300～500℃在25～40分钟时间范围内升温至1600～2000℃，并在1600～2000℃的温度下烘烤3～5小时，使蓝宝石基片在高温下退火并加强表面强度，随后自然冷却；
（7）用强酸对分离断裂处进行腐蚀，完全分离两个表面。
步骤（2）中采用H离子注入也能实现本发明之效果，但相对而言H离子注入后不便于后期键合、分离处理。
步骤（7）中采用强酸腐蚀分离，以HCl为例，其原理在于HCl+Al2O3→AlCl3+H2O。
具体操作时，喷枪设备可使用氢气喷枪、直流等离子喷枪、交流等离子喷枪和射频等离子喷枪中任意一种。

Claims (9)

1.一种离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：采用如下步骤：
（1）将蓝宝石基片置于真空室内的基座上，并确保基片温度在220℃内；
（2）将轻气体离子注入蓝宝石基片；
（3）等待冷却至室温后取出基片；
（4）清洗蓝宝石基片使之键合；
（5）以300～500℃烘烤蓝宝石基片，使蓝宝石基片在加热处理下于键合处基本分离；
（6）以1600～2000℃烘烤蓝宝石基片，使蓝宝石基片在高温下退火并加强表面强度，随后自然冷却；
（7）对分离断裂处进行化学腐蚀，完全分离两个表面。
2.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用多级等离子源进行离子注入。
3.如权利要求1或2所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（2）中离子注入浓度为1010～1014cm-3。
4.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（2）中注入能量为50Kev～10Mev，注入剂量为1015～1018cm-2。
5.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（2）中注入时离子束射入角度偏离蓝宝石基片法线5～15°。
6.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，自步骤（3）中室温升温至300～500℃的时间在60秒内，在300～500℃下持续烘烤时间为20～150秒。
7.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（6）中，自步骤（5）中300～500℃升温至1600～2000℃的时间为25～40分钟，在1600～2000℃下持续烘烤时间为3～5小时。
8.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（7）中化学腐蚀为强酸腐蚀。
9.如权利要求1所述的离子注入分离蓝宝石的方法，其特征在于：所述步骤（2）中轻气体离子为He离子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106222754A (zh) * 2016-07-29 2016-12-14 成都立威讯科技有限公司 一种工艺精湛的蓝宝石分离方法
CN106847684A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 北京航空航天大学 一种离子注入辅助的超薄膜材料剥离方法
CN111257995A (zh) * 2020-02-12 2020-06-09 深圳技术大学 一种高折射率差yag单晶异质结构薄膜波导及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241803A (zh) * 1998-05-15 2000-01-19 佳能株式会社 半导体衬底、半导体薄膜以及多层结构的制造工艺
CN1291349A (zh) * 1998-02-17 2001-04-11 纽约市哥伦比亚大学托管会 单晶膜的晶体离子切割
CN1371434A (zh) * 1999-04-09 2002-09-25 纽约市哥伦比亚大学托管会 采用离子注入法切割单晶膜
KR20060057766A (ko) * 2004-11-24 2006-05-29 서울반도체 주식회사 이온주입층을 사용하여 기판에서 질화물 반도체층을분리하는 방법
WO2008079134A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Los Alamos National Security, Llc Method of transferring a thin crystalline semiconductor layer
CN101651091A (zh) * 2008-08-11 2010-02-17 住友电气工业株式会社 制造贴合ⅲ族氮化物半导体层的衬底的方法
KR20100034338A (ko) * 2008-09-23 2010-04-01 삼성엘이디 주식회사 수직 구조 반도체 발광소자의 제조 방법
CN102652354A (zh) * 2009-12-15 2012-08-29 索泰克公司 用于重复利用衬底的处理
WO2013039200A1 (ja) * 2011-09-15 2013-03-21 信越化学工業株式会社 複合ウェーハの製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1291349A (zh) * 1998-02-17 2001-04-11 纽约市哥伦比亚大学托管会 单晶膜的晶体离子切割
CN1241803A (zh) * 1998-05-15 2000-01-19 佳能株式会社 半导体衬底、半导体薄膜以及多层结构的制造工艺
CN1371434A (zh) * 1999-04-09 2002-09-25 纽约市哥伦比亚大学托管会 采用离子注入法切割单晶膜
KR20060057766A (ko) * 2004-11-24 2006-05-29 서울반도체 주식회사 이온주입층을 사용하여 기판에서 질화물 반도체층을분리하는 방법
WO2008079134A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Los Alamos National Security, Llc Method of transferring a thin crystalline semiconductor layer
CN101651091A (zh) * 2008-08-11 2010-02-17 住友电气工业株式会社 制造贴合ⅲ族氮化物半导体层的衬底的方法
KR20100034338A (ko) * 2008-09-23 2010-04-01 삼성엘이디 주식회사 수직 구조 반도체 발광소자의 제조 방법
CN102652354A (zh) * 2009-12-15 2012-08-29 索泰克公司 用于重复利用衬底的处理
WO2013039200A1 (ja) * 2011-09-15 2013-03-21 信越化学工業株式会社 複合ウェーハの製造方法

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