基于pss襯底外延片的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PSS襯底外延片的處理方法，包括以下步驟：S1、將包含有PSS襯底的外延片在真空烤盤爐內(nèi)進(jìn)行烘烤，去除外延片表面的水氧與有機(jī)雜質(zhì)；S2、通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤，分解PSS襯底表面的GaN層；S3、烘烤結(jié)束后，使用濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底表面殘留的顆粒。本發(fā)明解決了PSS襯底無法完整回收、再重新使用的問題，使用本發(fā)明可以完整地、不損失圖形地還原PSS襯底，使該襯底重新投入外延使用，從而降低了生產(chǎn)成本，具備非常巨大的商業(yè)價(jià)值。
【專利說明】基于PSS襯底外延片的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于PSS襯底外延片的處
理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在LED(Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)及其他光電子器件的制造過程中，藍(lán)寶石襯底的應(yīng)用日益廣泛，其通常分為平整藍(lán)寶石襯底和PSS襯底(PatternSapphireSubstrate，圖形化藍(lán)寶石襯底)。其中，PSS襯底是在平整藍(lán)寶石襯底上，加工出具有一定形狀、且尺寸在微納米量級的圖形陣列而制成，它可以顯著改善LED外延層的晶體質(zhì)量，并且能在LED襯底面形成一種散射和反射效果來增加光的取出率，進(jìn)而顯著提高LED芯片的性能，因此，PSS襯底越來越廣泛地應(yīng)用于LED外延片的生長過程中。
[0003]參圖1所示，PSS襯底就是在藍(lán)寶石襯底11上生長干法刻蝕用掩膜，用標(biāo)準(zhǔn)的光刻制程將掩膜刻出PSS圖形12，利用ICP刻蝕技術(shù)刻蝕藍(lán)寶石，并去掉掩膜，再在其上生長GaN材料，使GaN材料的縱向發(fā)展變?yōu)闄M向。一方面可以有效減少GaN外延材料的位元錯(cuò)密度，從而減小有源區(qū)的非輻射復(fù)合，提升內(nèi)量子效率，減小反向漏電流，提高LED的壽命；另一方面有源區(qū)發(fā)出的光，經(jīng)GaN和藍(lán)寶石襯底接口多次散射，改變了全反射光的出射角，增加了倒裝LED的光從藍(lán)寶石襯底出射的幾率，從而提高了光的提取效率。
[0004]在外延過程中，由于工藝開發(fā)、機(jī)械故障、人為操作等因素，會(huì)產(chǎn)生不良品，而目前大多數(shù)外延公司針對這種不良品都只能直接報(bào)廢處理，無法進(jìn)一步生產(chǎn)，造成大量損失。
[0005]現(xiàn)有的藍(lán)寶石襯底回收方法通常通過物理的方法來研磨藍(lán)寶石襯底上的外延層獲得藍(lán)寶石平片。采用現(xiàn)有的藍(lán)寶石襯底回收方法來回收PSS襯底，無法還原其原有的圖形化形貌，只能得到藍(lán)寶石平片，用于重新制造PSS藍(lán)寶石襯底的成本很高，且不能多次回收等，一般外延廠商也不具備這種回收的條件。
[0006]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種基于PSS襯底外延片的處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于PSS襯底外延片的處理方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0009]一種基于PSS襯底外延片的處理方法，所述方法包括以下步驟:
[0010]S1、將包含有PSS襯底的外延片在真空烤盤爐內(nèi)進(jìn)行烘烤，去除外延片表面的水氧與有機(jī)雜質(zhì)；
[0011]S2、通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤,分解PSS襯底表面的GaN層；
[0012]S3、烘烤結(jié)束后，使用濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底表面殘留的顆粒。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟SI中烘烤溫度為260°C _280°C，烘烤時(shí)間為20min_60mino
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2中氫氣和氮?dú)獾捏w積比例為1:10-1:5。[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2具體包括:
[0016]S21、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到第一溫度，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤，預(yù)分解PSS襯底表面的GaN層，所述第一溫度大于或等于1050°C ；
[0017]S22、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到第二溫度，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤，完全分解PSS襯底表面的GaN層,所述第二溫度大于第一溫度。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S21中第一溫度為1050°C-120(TC，烘烤時(shí)間為 20min_60mino
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S22中第二溫度為1300°C -1400°C，烘烤時(shí)間為 90min_180min。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S21具體為:
[0021]提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1150°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤30min,預(yù)分解PSS襯底表面的GaN層。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S22具體為:
[0023]提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1400°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤120min,完全分解PSS襯底表面的GaN層。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S3中濃硫酸和雙氧水的體積比為3:1，清洗溫度為90°C _100°C，清洗時(shí)間為10min-15min。
[0025]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S3中濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底的清洗溫度為90°C，清洗時(shí)間為IOmin。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]通過將外延片進(jìn)行烘烤和清洗的方法對PSS襯底進(jìn)行回收，解決了 PSS襯底無法完整回收、再重新使用的問題，使用本發(fā)明可以完整地、不損失圖形地還原PSS襯底，使該襯底重新投入外延使用，從而降低了生產(chǎn)成本，具備非常巨大的商業(yè)價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中PSS襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明基于PSS襯底外延片的處理方法的工藝流程圖；
[0031]圖3為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中外延片烘烤后的PSS襯底結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為圖4中PSS襯底清洗后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】基于PSS襯底外延片的處理方法中的溫度控制曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]參圖2所示，本發(fā)明公開了一種基于PSS襯底外延片的處理方法，外延結(jié)束后，部分外延片報(bào)廢，使用真空烤盤爐分解外延片上的GaN層，然后清洗烘烤后的PSS襯底表面，清洗后的PSS襯底可以重新使用。
[0037]具體包括以下步驟:
[0038]S1、將包含有PSS襯底的外延片在真空烤盤爐內(nèi)進(jìn)行烘烤，去除外延片表面的水氧與有機(jī)雜質(zhì)。本步驟中烘烤溫度為260°C _280°C，烘烤時(shí)間為20min-60min。
[0039]S2、通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w(體積比例為1:10-1:5)進(jìn)行烘烤，分解PSS襯底表面的GaN層。
[0040]該步驟具體包括:
[0041]S21、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1050°C -1200°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤20min-60min,預(yù)分解PSS襯底表面的GaN層；
[0042]S22、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1300°C -1400°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤90min-180min,完全分解PSS襯底表面的GaN層。
[0043]S3、烘烤結(jié)束后，使用濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底表面殘留的顆粒。濃硫酸和雙氧水的體積比為3:1，清洗溫度為90°C _100°C，清洗時(shí)間為10min-15min。
[0044]結(jié)合圖3?圖6所示，以下對本發(fā)明的一【具體實(shí)施方式】中基于PSS襯底外延片的處理方法作具體說明。
[0045]S1、報(bào)廢外延片處理前的主要結(jié)構(gòu)參圖3所示，從下向上依次包括PSS襯底(藍(lán)寶石襯底11及設(shè)于藍(lán)寶石襯底上的PSS圖形12)、N型GaN層20、多量子阱結(jié)構(gòu)30、及P型GaN 層 40。
[0046]將真空烤盤爐抽至高真空(約10-2-10-3TorrDegree)，將包含有PSS襯底的外延片在真空烤盤爐內(nèi)進(jìn)行烘烤，去除外延片中N型GaN層20、多量子阱結(jié)構(gòu)30、及P型GaN層40表面的水氧與有機(jī)雜質(zhì)。本步驟中烘烤溫度為260°C，烘烤時(shí)間為30min。
[0047]S2、通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w(體積比例為1:10-1:5)進(jìn)行烘烤，分解PSS襯底表面的GaN層，包括N型GaN層20、多量子阱結(jié)構(gòu)30、及P型GaN層40。
[0048]該步驟具體包括:
[0049]S21、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1150°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤30min,預(yù)分解PSS襯底表面的GaN層；
[0050]S22、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1400°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤120min,完全分解PSS襯底表面的GaN層。
[0051]GaN層在1050°C開始分解:2GaN(s) = 2Ga(g)+N2(g)。氫氣/氮?dú)饪梢詫aN的分解起到促進(jìn)作用，大大加快分解的速率。
[0052]S3、烘烤結(jié)束后的PSS襯底如圖4所示，PSS襯底表面有殘留的雜質(zhì)顆粒，使用濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底表面的殘留顆粒13。如在本實(shí)施方式中，濃硫酸和雙氧水的體積比為3:1，清洗溫度為90°C，清洗時(shí)間為lOmin。[0053]清洗后的PSS襯底如圖5所示，可以重新用于外延生長。
[0054]由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過將外延片進(jìn)行烘烤和清洗的方法對PSS襯底進(jìn)行回收，解決了 PSS襯底無法完整回收、再重新使用的問題，使用本發(fā)明可以完整地、不損失圖形地還原PSS襯底，使該襯底重新投入外延使用，從而降低了生產(chǎn)成本，具備非常巨大的商業(yè)價(jià)值。
[0055]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0056]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PSS襯底外延片的處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、將包含有PSS襯底的外延片在真空烤盤爐內(nèi)進(jìn)行烘烤，去除外延片表面的水氧與有機(jī)雜質(zhì)； 52、通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤,分解PSS襯底表面的GaN層； 53、烘烤結(jié)束后，使用濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底表面殘留的顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟SI中烘烤溫度為2600C _280°C，烘烤時(shí)間為 20min-60min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S2中氫氣和氮?dú)獾捏w積比例為 1:10-1:5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 521、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到第一溫度，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤，預(yù)分解PSS襯底表面的GaN層,所述第一溫度大于或等于1050°C ； 522、提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到第二溫度，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤，完全分解PSS襯底表面的GaN層,所述第二溫度大于第一溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S21中第一溫度為10500C -1200°C，烘烤時(shí)間為 20min-60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S22中第二溫度為13000C -1400°C，烘烤時(shí)間為 90min-180min。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S21具體為: 提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1150°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤30min，預(yù)分解PSS襯底表面的GaN層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S22具體為: 提升真空烤盤爐內(nèi)溫度達(dá)到1400°C，通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w進(jìn)行烘烤120min，完全分解PSS襯底表面的GaN層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S3中濃硫酸和雙氧水的體積比為3:1，清洗溫度為90°C _100°C，清洗時(shí)間為10min-15min。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理方法，其特征在于，所述步驟S3中濃硫酸和雙氧水混合液清洗PSS襯底的清洗溫度為90°C，清洗時(shí)間為IOmin。
【文檔編號】H01L33/00GK103531685SQ201310521967
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】陸昊宇, 陳偉, 劉慰華 申請人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司