一種c面藍寶石的刻蝕方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種c面藍寶石的刻蝕方法。
【背景技術】
[0002]藍寶石的主要成分是Al2O3,俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石，屬于三方晶系，六方結構。特別是c面藍寶石，因為是藍寶石生長的特征取向，所以比起其他取向的藍寶石硬度更高，性能更加穩(wěn)定，刻蝕起來難度更大。但是C面藍寶石卻是LED產業(yè)芯片生產中主要的襯底材料。
[0003]藍寶石對于GaN芯片的藍光有很好的透過性，有很高的機械強度，化學性質穩(wěn)定，耐高溫下多種酸堿的侵蝕，有很好的抗熱沖擊能力，有很高的硬度、抗輻射能力和介電常數。
[0004]藍寶石的以上特點決定了它在能在很多行業(yè)得到很多的應用。它在LED行業(yè)芯片中的應用有著不可替代的作用，但是也存在著一定的缺點。因為c面藍寶石與GaN生長時存在晶格失配，所以人們也不斷的尋找減少他們之間的晶格失配的方法。
[0005]目前主要是減少c面藍寶石的晶界缺陷來提高GaN薄膜的質量，現在用得最多是機械刻蝕，但是這種方法存在一些缺陷，一方面，由于c面藍寶石的高硬度特性給機械刻蝕提出了新的要求，另一方面，機械刻蝕方法對于減少晶界缺陷來說是漫無目的的。所以，本發(fā)明采用化學濕法來刻蝕c藍寶石，針對性很強。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的為了解決上述對設備強度要求大及刻蝕無目的性等技術問題而提供一種c面藍寶石的刻蝕方法，該刻蝕方法具有設備簡單和刻蝕目的性強等優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明的技術方案
一種c面藍寶石的刻蝕方法，具體包括如下步驟:
(1)、按體積比計算，質量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液:水為1:200的比例，將質量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液和水進行混合后，所得的混合液控制溫度為25°C，將潔凈的c面藍寶石片放入其中，40Khz下超聲或靜止20min，然后取出c面藍寶石片，依次經酒精清洗，30°C、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即得氫氟酸處理后的c面藍寶石；
(2)、按體積比計算，濃硫酸:濃磷酸為3:1的比例，將濃硫酸和濃磷酸混合后，所得的混合酸加熱到溫度160°C后，將步驟(I)所得的c氫氟酸處理后的c面藍寶石放入其中，保持溫度為160°C持續(xù)20min，然后自然冷卻，將混合酸倒出來，最后取出c面藍寶石，依次經酒精清洗，30°C，40KHZ的條件下超聲清洗，最后吹干，即得經混合酸處理后的c面藍寶石；
所述濃硫酸，其質量百分比濃度為95-98%，所述濃磷酸為質量百分比濃度為85%的磷酸水溶液；
(3)、將片狀固體NaOH放入到容器中加熱至溫度為325-340°C至其全部融化澄清，將步驟(I)所得的經混合酸處理后的c面藍寶石放入其中，保持溫度為325-340°C持續(xù)1min后，立刻取出C面藍寶石或將容器中的NaOH迅速倒出來后將c面藍寶石取出，取出的c面藍寶石依次經酒精清洗，30°C、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即完成了 c面藍寶石的刻蝕。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種c面藍寶石的刻蝕方法，由于采用了非機械刻蝕的化學濕法刻蝕技術對C面藍寶石進行刻蝕，在刻蝕后的SEM掃描圖像中，可以觀察到C面藍寶石的表面晶界已經被很好的刻蝕了，呈現出晶界的六邊形，由此表明了該刻蝕方法對c面藍寶石刻蝕是非常有效的。
[0009]進一步，經本發(fā)明的c面藍寶石的刻蝕方法該刻蝕方法具有刻蝕效果好，均勻性好，品質良好，良率聞等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1、經實施例1的刻蝕方法所得的c面藍寶石表面的SEM圖。
【具體實施方式】
[0011]下面通過具體實施例并結合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0012]實施例1
一種a面藍寶石的刻蝕方法，具體包括如下步驟:
(1)、按體積比計算，質量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液:水為1:200的比例，將0.2ml質量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液和40ml水倒入到燒杯中進行混合后，所得的混合液控制溫度為25°C，將潔凈的c面藍寶石片放入其中，40Khz下超聲20min，然后取出c面藍寶石片，依次經酒精清洗，30°C、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即得氫氟酸處理后的c面藍寶石；
(2)、按體積比計算，濃硫酸:濃磷酸為3:1的比例，將30ml濃硫酸和1ml濃磷酸混合后，所得的混合酸加熱到溫度160°C后，將步驟(I)所得的c氫氟酸處理后的c面藍寶石放入其中，保持溫度為160°C持續(xù)20min，然后自然冷卻，將混合酸倒出來，最后取出c面藍寶石，依次經酒精清洗，30°C，40KHZ的條件下超聲清洗，最后吹干，即得經混合酸處理后的c面藍寶石；
所述濃硫酸，其質量百分比濃度為95-98%，所述濃磷酸為質量百分比濃度為85%的磷酸水溶液；
(3)、將20g片狀固體NaOH放入到容器中加熱至溫度為325_340°C至其全部融化澄清，將步驟(I)所得的經混合酸處理后的c面藍寶石放入其中，保持溫度為325-340°C持續(xù)1min后,此時不能讓燒杯自然冷卻，因為NaOH會迅速凝固，導致a面藍寶石無法取出來；
上述保持溫度為325-340°C持續(xù)1min后，立刻用鑷子取出c面藍寶石或將燒杯中的NaOH迅速倒出來后將c面藍寶石取出，取出的c面藍寶石依次經酒精清洗，30°C、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即完成了 c面藍寶石的刻蝕。
[0013]采用飛鈉電鏡P1儀器對上述經刻蝕后所得的c面藍寶石的表面進行掃描，所得的掃描電鏡圖如圖1所示，從圖1中可以看出C面藍寶石的表面晶界已經被很好的刻蝕了，呈現出晶界的六邊形，由此表明了該刻蝕方法對c面藍寶石刻蝕是非常有效的。
[0014]以上所述僅是本發(fā)明的實施方式的舉例，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種C面藍寶石的刻蝕方法，其特征在于具體包括如下步驟: (1)、按體積比計算，質量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液:水為1:200的比例，將質量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液和水進行混合后，所得的混合液控制溫度為25°C，將潔凈的c面藍寶石片放入其中，40Khz下超聲或靜止20min，然后取出c面藍寶石片，依次經酒精清洗，30°C、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即得氫氟酸處理后的c面藍寶石； (2)、按體積比計算，濃硫酸:濃磷酸為3:1的比例，將濃硫酸和濃磷酸混合后，所得的混合酸加熱到溫度160°C后，將步驟(I)所得的c氫氟酸處理后的c面藍寶石放入其中，保持溫度為160°C持續(xù)20min，然后自然冷卻，將混合酸倒出來，最后取出c面藍寶石，依次經酒精清洗，30°C，40KHZ的條件下超聲清洗，最后吹干，即得經混合酸處理后的c面藍寶石； 所述濃硫酸，其質量百分比濃度為95-98%，所述濃磷酸為質量百分比濃度為85%的磷酸水溶液； (3)、將片狀固體NaOH放入到容器中加熱至溫度為325-340°C至其全部融化澄清，將步驟(I)所得的經混合酸處理后的c面藍寶石放入其中，保持溫度為325-340°C持續(xù)1min后，立刻取出c面藍寶石或將容器中的NaOH迅速倒出來后將c面藍寶石取出，取出的c面藍寶石依次經酒精清洗，30°C、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即完成了 c面藍寶石的刻蝕。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種c面藍寶石的刻蝕方法，即首先將c面藍寶石在25℃的由氫氟酸和水組成的混合液中保持20min后取出，依次經酒精清洗、超聲清洗、吹干，即得經氫氟酸處理后的c面藍寶石；然后將經氫氟酸處理后的c面藍寶石在溫度160℃的由濃硫酸和濃磷酸組成的混合酸中保持20min后自然冷卻，取出c面藍寶石依次經酒精清洗、超聲清洗、吹干，得經混合酸處理后的c面藍寶石；最后將所得的經混合酸處理后的c面藍寶石放入到溫度325-340℃的片狀NaOH融化液中保持10min后，取出c面藍寶石再依次經酒精清洗、超聲清洗、吹干，即完成了c面藍寶石的刻蝕。該刻蝕方法具有刻蝕效果好，均勻性好，品質良好，良率高等優(yōu)點。
【IPC分類】C30B33-10
【公開號】CN104651948
【申請?zhí)枴緾N201510013477
【發(fā)明人】鄒軍, 房永征, 李龍
【申請人】上海應用技術學院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月12日