圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法包括步驟:利用激光拋光掃描報(bào)廢外延片的氮化鎵來減薄氮化鎵層；用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗上述報(bào)廢外延片；清除剩余的氮化鎵，利用ICP刻蝕機(jī)在H2氣氛的作用下，刻蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片；或利用濕法腐蝕，用混合溶液腐蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片；清洗干凈得到再生的藍(lán)寶石襯底。因本發(fā)明用激光拋光的方式，在不損傷藍(lán)寶石的情況很容易減薄報(bào)廢外延片的氮化鎵層；經(jīng)過清洗后再用干法腐蝕或濕法腐蝕將剩余部分的氮化鎵層除去時(shí)，也不會(huì)損傷藍(lán)寶石，而且成本低。因此本發(fā)明工藝步驟簡單、成本低，能夠?qū)D形化藍(lán)寶石報(bào)廢外延片回收再利用，從而降低了圖形化藍(lán)寶石襯底的制備成本。
【專利說明】圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種再利用方法，尤其是一種基于圖形化藍(lán)寶石報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石 襯底再利用方法，屬于藍(lán)寶石襯底加工的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 氮化鎵（GaN)是近年來普遍受到關(guān)注的第三代化合物半導(dǎo)體，氮化鎵具有直接間 隙、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱導(dǎo)率高等特點(diǎn)，使得氮化鎵器件具有高效、節(jié)能壽命長、 高穩(wěn)定的環(huán)保優(yōu)點(diǎn)。而這些優(yōu)點(diǎn)讓氮化鎵在光電器件的研究中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。在目 前照明領(lǐng)域，半導(dǎo)體照明光源將繼白熾燈、熒光燈之后的一種新型的固態(tài)冷光源，代替白熾 燈和熒光燈也是大勢所趨，目前僅是時(shí)間問題。
[0003] 隨著LED應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，各企業(yè)在擴(kuò)大投入和研發(fā)的同時(shí)都會(huì)存在大量的 規(guī)格外產(chǎn)品，這些規(guī)格外的報(bào)廢外延片均包括可回收再利用的藍(lán)寶石，若直接報(bào)廢會(huì)是一 種很大的生產(chǎn)浪費(fèi)，尤其是目前開發(fā)的大尺寸外延片，其藍(lán)寶石襯底所占的生產(chǎn)成本越來 越_。
[0004] 針對(duì)上述技術(shù)問題，目前采用的方式大多為將報(bào)廢外延片回收再利用。而將報(bào)廢 外延片回收再利用的方法包括多種，其中一種為：使用成熟的芯片再拋光打磨，把外延層直 接打磨掉；但是該方法處理的報(bào)廢外延片只能恢復(fù)到藍(lán)寶石平片襯底，對(duì)于一些圖形化的 藍(lán)寶石襯底，使用該方法則無法提高芯片的出光效率；還有一種為：把報(bào)廢的外延片重新 放回外延爐內(nèi)，讓報(bào)廢的外延片被高溫氫氣把外延層結(jié)構(gòu)分解掉，來得到藍(lán)寶石襯底，但是 該方法工藝所需的成本遠(yuǎn)高于藍(lán)寶石襯底的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種工藝步驟簡單、成本低基于報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再 利用方法，該方法能夠?qū)D形化的藍(lán)寶石報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底的回收再利用，降低了 圖形化藍(lán)寶石襯底的制備成本。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底 再利用方法，包括以下步驟： S10:利用激光拋光，用激光掃描報(bào)廢外延片的氮化鎵層，通過控制被刻蝕面的累計(jì)輻 射能量來減薄氮化鎵層； S20:使用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗被減薄氮化鎵層的報(bào)廢外延片，使刻蝕片及周 圍殘留很多細(xì)小是碎屑被清除，報(bào)廢外延片上剩余部分氮化鎵； S30:利用干法腐蝕，用ICP刻蝕機(jī)在H2氣氛的作用下，刻蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片，將 報(bào)廢外延片上的剩余氮化鎵清除掉；或利用濕法腐蝕，用混合溶液腐蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外 延片，將報(bào)廢外延片上的剩余氣化嫁清除掉； S40:清洗干凈即可得到再生的藍(lán)寶石襯底。
[0007] 優(yōu)選方式為，所述步驟S10中的激光波長范圍為0. 6-4micro。
[0008] 優(yōu)選方式為，所述步驟S10中的累計(jì)輻射能量的范圍為200_1000J/cm2。
[0009] 優(yōu)選步驟為，所述步驟S20中，濃鹽酸與雙氧水混合液的比例范圍為1 :5_5 :1，濃 鹽酸的質(zhì)量濃度不低于20%，雙氧水的質(zhì)量濃度不低于20%，溫度范圍為60-120°C。
[0010] 優(yōu)選方式為，所述步驟S30中的干法腐蝕，腔室壓力l-15mt，H2流量在20-50sccm， C12流量在20-100sccm，功率范圍為100-400W。
[0011] 優(yōu)選方式為，所述步驟S30中的濕法腐蝕，將清洗后的報(bào)廢外延片放到濃度不低 于40%的K0H溶液，在溫度100-12(TC下進(jìn)行腐蝕氮化鎵薄層。
[0012] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào) 廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法包括步驟： 先利用激光拋光，用激光掃描圖形化藍(lán)寶石報(bào)廢外延片的氮化鎵層，通過控制被刻蝕 面的累計(jì)輻射能量來減薄圖形化藍(lán)寶石襯底上的氮化鎵層；即本發(fā)明能夠根據(jù)圖形化藍(lán)寶 石襯底上的不同刻蝕面，來選擇單位面積輻射能量，因此本發(fā)明能夠?qū)D形化藍(lán)寶石襯底 上的氮化鎵全部清除，使被回收再次利用的藍(lán)寶石襯底應(yīng)用于器件時(shí)，器件的發(fā)光率不會(huì) 降低。同時(shí)本步驟中的激光掃描時(shí)也不會(huì)損傷藍(lán)寶石襯底，使藍(lán)寶石襯底能回收后被再次 利用。
[0013] 然后使用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗被減薄氮化鎵層的報(bào)廢外延片，使刻蝕片及 周圍殘留很多細(xì)小是碎屑被清除，報(bào)廢外延片上剩余部分氮化鎵，該步驟也不會(huì)損傷藍(lán)寶 石襯底。
[0014] 接著利用干法腐蝕或利用濕法腐蝕將報(bào)廢外延片上的剩余氮化鎵清除掉；同樣干 法腐蝕或濕法腐蝕均不會(huì)損傷藍(lán)寶石襯底，而且成本低； 最后清洗干凈即可得到再生的藍(lán)寶石襯底。
[0015] 由上述可知，本發(fā)明的方法簡便、成本低，使用本發(fā)明的方法能夠?qū)D形化藍(lán)寶石 報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再回收利用，而且也能保證了回收后藍(lán)寶石襯底再利用于器件 后，器件的出光效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片未進(jìn)行回收時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片經(jīng)過激光拋光后去除大部分氮化鎵層 時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片去除全部氮化鎵層漏出圖形化藍(lán)寶石 襯底時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中：1 一藍(lán)寶石層、2-氮化嫁層。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0018] 實(shí)施例一： 一種圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，包括以下步驟： S10:利用激光拋光，用激光掃描報(bào)廢外延片的氮化鎵層，通過控制被刻蝕面的累計(jì)輻 射能量來減薄氮化鎵層，本實(shí)施例的激光波長為0. 6micro,累計(jì)輻射能量為1000J/cm2 ; S20:使用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗被減薄氮化鎵層的報(bào)廢外延片，使刻蝕片及周 圍殘留很多細(xì)小是碎屑被清除，報(bào)廢外延片上剩余部分氮化鎵；其中濃鹽酸與雙氧水混合 液的比例為1 :5 ;濃鹽酸的質(zhì)量濃度不低于20%，雙氧水的質(zhì)量濃度不低于20%，溫度范圍為 60°C； S30:利用干法腐蝕，用ICP刻蝕機(jī)在H2氣氛的作用下，刻蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片， 將報(bào)廢外延片上的剩余氮化鎵清除掉；具體為：腔室壓力l_15mt，H2流量在2〇-5〇SCcm，C12 流量在20-100sccm，功率范圍為100-400W，優(yōu)選為100或200或400W; S40:清洗干凈即可得到再生的藍(lán)寶石襯底。
[0019] 實(shí)施例二： 一種圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，包括以下步驟： S10:利用激光拋光，用激光掃描報(bào)廢外延片的氮化鎵層，通過控制被刻蝕面的累計(jì)輻 射能量來減薄氮化鎵層，本實(shí)施例的激光波長為4micr〇,累計(jì)輻射能量為200J/cm2; S20:使用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗被減薄氮化鎵層的報(bào)廢外延片，使刻蝕片及周 圍殘留很多細(xì)小是碎屑被清除，報(bào)廢外延片上剩余部分氮化鎵；其中濃鹽酸與雙氧水混 合液的比例為5 :1;濃鹽酸的質(zhì)量濃度不低于20%，雙氧水的質(zhì)量濃度不低于20%，溫度為 120。。。
[0020] S30:利用濕法腐蝕，用混合溶液腐蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片，將報(bào)廢外延片 上的剩余氮化鎵清除掉；具體為：將清洗后的報(bào)廢外延片放到40%的K0H溶液，在溫度 100-120°C下進(jìn)行腐蝕氮化鎵薄層。
[0021]S40:清洗干凈即可得到再生的藍(lán)寶石襯底。
[0022] 實(shí)施例三： 一種圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，包括以下步驟： S10:利用激光拋光，用激光掃描報(bào)廢外延片的氮化鎵層，通過控制被刻蝕面的累計(jì)輻 射能量來減薄氮化鎵層，本實(shí)施例的激光波長為3micr〇,累計(jì)輻射能量為600J/cm2; S20:使用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗被減薄氮化鎵層的報(bào)廢外延片，使刻蝕片及周 圍殘留很多細(xì)小是碎屑被清除，報(bào)廢外延片上剩余部分氮化鎵；其中濃鹽酸與雙氧水混 合液的比例為3 :1;濃鹽酸的質(zhì)量濃度不低于20%，雙氧水的質(zhì)量濃度不低于20%，溫度為 100。。。
[0023]S30:利用濕法腐蝕，用混合溶液腐蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片，將報(bào)廢外延片 上的剩余氮化鎵清除掉；具體為：將清洗后的報(bào)廢外延片放到40%的K0H溶液，在溫度 100-120°C下進(jìn)行腐蝕氮化鎵薄層。
[0024]S40:清洗干凈即可得到再生的藍(lán)寶石襯底。
[0025] 圖1中所示為圖形化藍(lán)寶石襯底的報(bào)廢外延片，報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石層1上面為 氮化鎵層2;圖2中所示為經(jīng)過步驟S10中的激光拋光后，氮化鎵層2減薄時(shí)的狀態(tài)，圖3中 所示為經(jīng)過干法腐蝕或濕法腐蝕后，將藍(lán)寶石層1上的剩余氮化鎵都清除時(shí)的狀態(tài)。
[0026] 本發(fā)明步驟S10具體為：對(duì)圖形化藍(lán)寶石報(bào)廢外延片進(jìn)行，先利用激光拋光氮化 鎵層2,其中激光的波長在0. 6-4micro之間，主要通過改變激光加工系統(tǒng)的工藝參數(shù)，如激 光的脈沖頻率、激光掃描速度、光斑大小等，可以控制被刻蝕面單位面積累計(jì)的輻射能力。 由于不同輻射能量對(duì)GaN的破壞情況不一樣，假設(shè)單個(gè)脈沖的能量是相同的，則被刻蝕面 單位面積輻射能量的計(jì)算式：

【權(quán)利要求】
1. 圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，其特征在于，包括以下步 驟： S10:利用激光拋光，用激光掃描報(bào)廢外延片的氮化鎵層，通過控制被刻蝕面的累計(jì)輻 射能量來減薄氮化鎵層； S20:使用濃鹽酸與雙氧水混合液清洗被減薄氮化鎵層的報(bào)廢外延片，使被刻蝕面及 周圍殘留很多細(xì)小是碎屑被清除，報(bào)廢外延片上剩余部分氮化鎵； S30:利用干法腐蝕，用ICP刻蝕機(jī)在H2氣氛的作用下，刻蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外延片，將 報(bào)廢外延片上的剩余氮化鎵清除掉；或利用濕法腐蝕，用混合溶液腐蝕經(jīng)過清洗的報(bào)廢外 延片，將報(bào)廢外延片上的剩余氣化嫁清除掉； S40:清洗干凈即可得到再生的藍(lán)寶石襯底。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，其 特征在于，所述步驟S10中的激光波長范圍為0. 6-4micro。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，其 特征在于，所述步驟S10中的累計(jì)輻射能量的范圍為200-1000J/cm2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再 利用方法，其特征在于，所述步驟S20中，濃鹽酸與雙氧水混合液的比例范圍為1 :5-5 :1，濃 鹽酸的質(zhì)量濃度不低于20%，雙氧水的質(zhì)量濃度不低于20%，溫度范圍為60-120°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，其 特征在于，所述步驟S30中的干法腐蝕，腔室壓力l-15mt，H2流量在20-50sccm，C12流量在 20-100sccm，功率范圍為 100-400W。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖形化藍(lán)寶石襯底報(bào)廢外延片的藍(lán)寶石襯底再利用方法，其 特征在于，所述步驟S30中的濕法腐蝕，將清洗后的報(bào)廢外延片放到濃度不低于40%的KOH 溶液，在溫度l〇〇-12(TC下進(jìn)行腐蝕氮化鎵薄層。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK104362083SQ201410647442
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】許南發(fā), 郭文平 申請(qǐng)人:山東元旭光電有限公司