CN105280765B - 一种基于图形化蓝宝石衬底的led芯片去腊工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于图形化蓝宝石衬底的LED芯片去腊工艺，其特征在于所述步骤为：对吸附有石蜡的蓝宝石衬底芯片进行加热；然后依次在去腊液A和去腊液B中浸泡，再分别置于丙酮、异丙醇中超声清洗，最后烘干。本发明的优点在于：本发明中首先采用去腊液进行去腊处理，再依次通过丙酮与异丙醇进行二次超声清洗，并合理的控制作为清洗液的丙酮、异丙醇温度以及相对的超声功率，进而实现无水清洗，且清洗效果好，无残留。

Description

一种基于图形化蓝宝石衬底的LED芯片去腊工艺
技术领域
本发明涉及一种LED芯片制造工艺，特别涉及一种基于图形化蓝宝石衬底的LED芯片去腊工艺。
背景技术
图形化蓝宝石衬底，简称PSS(Patterned Sapphire Substrate)，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，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材料的纵向外延变为横向外延。一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，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和蓝宝石衬底界面多次散射，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。综合这两方面的原因，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。随着LED领域工艺技术的发展，以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN基LED器件PSS衬底的研究也逐渐增多。
在进行LED芯片的制作过程中，其研磨工序用于对蓝宝石衬底进行研磨以降低衬底的厚度，以便提高散热效果，同时方便裂片。在该研磨工序中，需要将芯片通过石腊粘贴在陶瓷盘上，并使得芯片底部的蓝宝石衬底背面朝外，进而由砂轮或其他研磨器件进行研磨减薄。而减薄后需要再通过去腊工序将芯片与石蜡剥离，避免石蜡残留在芯片上影响性能。
目前的芯片去腊工艺具体为：首先对吸附石蜡的芯片加热至石蜡熔点以上，然后将其置入去腊液中浸泡，浸泡后再置于丙酮中浸泡，再用水充洗10~15min，最后将其甩干。该方法虽然能够较好的去除石蜡，但清洗时耗水多，且容易存在水渍。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可避免水资源浪费且无水渍的基于图形化蓝宝石衬底的LED芯片去腊工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于图形化蓝宝石衬底的LED芯片去腊工艺，其创新点在于所述步骤为：步骤S1：对吸附有石蜡的蓝宝石衬底芯片进行加热，加热温度不低于石蜡熔点，使得蓝宝石衬底芯片上的石蜡熔化；步骤S2：将步骤S1中所得的蓝宝石衬底芯片置于去腊液中浸泡，浸泡时间8~10min，浸泡温度78~82℃；步骤S3：重新更换洁净的去腊液，然后将步骤S2中所得的蓝宝石衬底芯片置于新的去腊液中二次浸泡，浸泡时间8~10min，浸泡温度78~82℃；步骤S4：对步骤S3中得到的蓝宝石衬底芯片置于30~40℃丙酮中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在50~70w，超声清洗持续时间8~12min；步骤S5：对步骤S4中得到的蓝宝石衬底芯片置于40~48℃的异丙醇中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在60~80w，超声清洗持续时间8~12min；步骤S6：对步骤S5中的蓝宝石衬底芯片置于烤箱中烘干，烘干时间5~8min。
优选的，所述步骤S4中，丙酮的温度为37℃。
优选的，所述步骤S5中，异丙醇的温度为45℃。
优选的，所述步骤S4中，，超声波发生器功率控制在60w，超声清洗持续时间为10min。
优选的，所述步骤S5中，超声波发生器功率控制在70w，超声清洗持续时间为10min。
优选的，所述去腊液均为非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
本发明的优点在于：本发明中首先采用去腊液进行去腊处理，再依次通过丙酮与异丙醇进行二次超声清洗，并合理的控制作为清洗液的丙酮、异丙醇温度以及相对的超声功率，进而实现无水清洗，且清洗效果好，无残留。本发明中采用无色透明的非苯之碳氢类石油分馏溶剂作为去腊液，其沸点高，在操作温度下蒸气压低，对于操作人员产生的伤害极小。
具体实施方式
本发明中，在进行基于图形化蓝宝石衬底的LED芯片去腊处处理工艺中，采用无水清洗方式，其具体处理步骤如下：
实施例一
步骤S1：对吸附有石蜡的蓝宝石衬底芯片进行加热，加热温度不低于石蜡熔点，使得蓝宝石衬底芯片上的石蜡熔化；
步骤S2：将步骤S1中所得的蓝宝石衬底芯片置于去腊液中浸泡，浸泡时间8~10min，浸泡温度78℃；本实施例中，去腊液为台湾芝普企业有限公司的非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
步骤S3：重新更换洁净的去腊液，将步骤S2中所得的蓝宝石衬底芯片置于新的去腊液中进行二次浸泡，浸泡时间8~10min，浸泡温度78℃，；本实施例中，去腊液同样为台湾芝普企业有限公司的非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
步骤S4：对步骤S3中得到的蓝宝石衬底芯片置于30℃丙酮中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在50w，超声清洗持续时间8min；
步骤S5：对步骤S4中得到的蓝宝石衬底芯片置于40℃的异丙醇中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在60w，超声清洗持续时间8min；
步骤S6：对步骤S5中的蓝宝石衬底芯片置于烤箱中烘干，烘干时间5min。
实施例二
步骤S1：对吸附有石蜡的蓝宝石衬底芯片进行加热，加热温度不低于石蜡熔点，使得蓝宝石衬底芯片上的石蜡熔化；
步骤S2：将步骤S1中所得的蓝宝石衬底芯片置于去腊液中浸泡，浸泡时间8min，浸泡温度80℃；本实施例中，去腊液为台湾芝普企业有限公司的非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
步骤S3：重新更换洁净的去腊液，将步骤S2中所得的蓝宝石衬底芯片置于新的去腊液中二次浸泡，浸泡时间8min，浸泡温度80℃，本实施例中，去腊液为台湾芝普企业有限公司的非苯之碳氢类石油分馏溶剂；
步骤S4：对步骤S3中得到的蓝宝石衬底芯片置于37℃丙酮中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在60w，超声清洗持续时间10min；
步骤S5：对步骤S4中得到的蓝宝石衬底芯片置于45℃的异丙醇中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在70w，超声清洗持续时间10min；
步骤S6：对步骤S5中的蓝宝石衬底芯片置于烤箱中烘干，烘干时间5min。
实施例三
步骤S1：对吸附有石蜡的蓝宝石衬底芯片进行加热，加热温度不低于石蜡熔点，使得蓝宝石衬底芯片上的石蜡熔化；
步骤S2：将步骤S1中所得的蓝宝石衬底芯片置于去腊液中浸泡，浸泡时间10min，浸泡温度82℃；本实施例中，去腊液为台湾芝普企业有限公司的非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
步骤S3：重新更换洁净的去腊液，将步骤S2中所得的蓝宝石衬底芯片置于去腊液中二次浸泡，浸泡时间10min，浸泡温度82℃；本实施例中，去腊液为台湾芝普企业有限公司的非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
步骤S4：对步骤S3中得到的蓝宝石衬底芯片置于40℃丙酮中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在70w，超声清洗持续时间12min；
步骤S5：对步骤S4中得到的蓝宝石衬底芯片置于48℃的异丙醇中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在80w，超声清洗持续时间12min；
步骤S6：对步骤S5中的蓝宝石衬底芯片置于烤箱中烘干，烘干时间8min。
下表为本发明中三个实施例分别制备25片直径50mm左右的蓝宝石晶片的质量指标：
实施例一 实施例二 实施例三
表面颗粒度（大于0.3μm的颗粒数） ≤9个/片 ≤5个/片 ≤5个/片
表面金属离子污染物个数 ≤1010/cm2 ≤1010/cm2 ≤1010/cm2
微粗糙度Ra ≤0.73nm ≤0.35nm ≤0.33nm
平均耗时/次 37~42min 41~46min 48~56min
结论：采用本发明的去腊工艺时，实施例二、三的效果优于实施例一，而实施例二中耗时低于实施例三，因此，将丙酮清洗中温度控制在37℃、超声波发生器功率控制在60w，超声清洗持续时间为10min，而异丙醇清洗中，温度控制在45℃，超声波发生器功率控制在70w，超声清洗持续时间为10min，该方案较为优选。
以下为本发明去腊工艺与传统去腊工艺的参数对比：
传统工艺 本发明工艺
水消耗 2L/片 ——
异丙醇消耗 —— 0.0083L/片
平均耗时 55~60min 35~56min
表面金属离子污染物个数 ≤1010/cm2 ≤1.2*1010/cm2
其他 表面有水渍残留 无
结论：采用本发明去腊工艺相较传统的水洗法，其表面金属离子污染物基本一致，但无需消耗大量水资源，且表面无水渍残留。

Claims (6)

1.一种基于图形化蓝宝石衬底的LED 芯片去腊工艺，其特征在于步骤为：
步骤S1 ：对吸附有石蜡的蓝宝石衬底芯片进行加热，加热温度不低于石蜡熔点，使得蓝宝石衬底芯片上的石蜡熔化；
步骤S2 ：将步骤S1 中所得的蓝宝石衬底芯片置于去腊液中浸泡，浸泡时间8~10min，浸泡温度78~82℃ ；
步骤S3 ：重新更换洁净的去腊液，然后将步骤S2 中所得的蓝宝石衬底芯片置于新的去腊液中二次浸泡，浸泡时间8~10min，浸泡温度78~82℃ ；
步骤S4 ：对步骤S3 中得到的蓝宝石衬底芯片置于30~40℃丙酮中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在50~70w，超声清洗持续时间8~12min ；
步骤S5 ：对步骤S4 中得到的蓝宝石衬底芯片置于40~48℃的异丙醇中进行超声清洗，超声波发生器功率控制在60~80w，超声清洗持续时间8~12min ；
步骤S6 ：对步骤S5 中的蓝宝石衬底芯片置于烤箱中烘干，烘干时间5~8min。
2.根据权利要求1 所述的基于图形化蓝宝石衬底的LED 芯片去腊工艺，其特征在于：所述步骤S4 中，丙酮的温度为37℃。
3.根据权利要求1 所述的基于图形化蓝宝石衬底的LED 芯片去腊工艺，其特征在于：所述步骤S5 中，异丙醇的温度为45℃。
4.根据权利要求1 所述的基于图形化蓝宝石衬底的LED 芯片去腊工艺，其特征在于：所述步骤S4 中，，超声波发生器功率控制在60w，超声清洗持续时间为10min。
5.根据权利要求1 所述的基于图形化蓝宝石衬底的LED 芯片去腊工艺，其特征在于：所述步骤S5 中，超声波发生器功率控制在70w，超声清洗持续时间为10min。
6.根据权利要求1 所述的基于图形化蓝宝石衬底的LED 芯片去腊工艺，其特征在于：所述去腊液均为非苯之碳氢类石油分馏溶剂。
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