藍寶石圖形襯底晶片及制備方法
【專利摘要】一種藍寶石圖形襯底制備方法，包括如下步驟：步驟1：對藍寶石切割片進行雙面研磨，形成藍寶石粗磨晶片；步驟2：對所述藍寶石粗磨晶片進行單面精密研磨，形成藍寶石精磨晶片；步驟3：在所述未經(jīng)精拋的藍寶石精磨晶片上直接形成刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)，所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)與藍寶石精磨晶片上的粗化表面共同提高藍寶石圖形襯底光提取效率。本方法的制備工藝及設(shè)備和傳統(tǒng)的藍寶石圖形化襯底片的制備工藝及設(shè)備完全兼容，易于實現(xiàn)。使用本發(fā)明制備的藍寶石圖形化襯底片和傳統(tǒng)的藍寶石圖形化襯底片相比，成本降低百分之十以上。
【專利說明】藍寶石圖形襯底晶片及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指在應(yīng)用于外延生長的一種藍寶石圖形襯底晶片及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以II1-V族氮化鎵(GaN)為代表的氮化物半導(dǎo)體材料，是半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料。目前氮化鎵外延所使用的襯底材料主要是藍寶石圖形化襯底片。
[0003]現(xiàn)在業(yè)界藍寶石圖形化襯底片的制備通常包含如下流程，如圖1所示，制備方法如下:
[0004]取檢驗合格的厚度450微米至550微米的藍寶石切割片，在雙面研磨機上使用粒度為3微米至10微米的研磨粉，經(jīng)40分鐘到80分鐘雙面研磨得到厚度370微米至470微米左右的藍寶石粗磨晶片，表面粗糙度在0.5微米至1.2微米之間。藍寶石粗磨晶片再使用單面研磨機和粒度為I微米至3微米的研磨液，單面精密研磨70分鐘到100分鐘，得到厚度350微米至450微米左右的藍寶石精磨晶片，表面粗糙度在0.01微米至0.1微米之間。藍寶石精磨晶片在單面拋光機上進行300分鐘到480分鐘單面化學(xué)機械拋光得到厚度330微米至430微米左右的藍寶石精拋晶片，要求藍寶石精拋晶片表面粗糙度小于0.5納米。在藍寶石精拋片上經(jīng)過濕法或干法制程制備圖形結(jié)構(gòu)得到藍寶石圖形化襯底片。
[0005]其中，單面精密拋光均采用化學(xué)機械拋光工藝，由于藍寶石晶體莫氏硬度高達9.0，單面精密拋光制程周期長達300分鐘以上，耗用大量的拋光液和拋光布。在以上圖形化襯底片的制備工藝中單面精拋制程成本占到整個工藝成本的百分之十以上。
[0006]以上藍寶石圖形化襯底片的制備流程，工藝周期長、材料消耗大，制備成本較高。
[0007]此外，通過上述流程制備的藍寶石圖形化襯底，后期制備的圖形在光滑的表面形成，在圖形之間平坦區(qū)域粗糙度小，光提取效率不夠高?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了增加光提取效率，在制備的圖形表面以及圖形之間平坦區(qū)域進行二次工藝，增加尺寸更小的圖形結(jié)構(gòu)，二次工藝必然會大大增加藍寶石圖形襯底的工藝難度和制備成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種低成本的藍寶石圖形化襯底片及制備方法。該方法的制備工藝及設(shè)備和傳統(tǒng)的藍寶石圖形化襯底片的制備工藝及設(shè)備完全兼容，易于實現(xiàn)。使用本發(fā)明制備的藍寶石圖形化襯底片和傳統(tǒng)的藍寶石圖形化襯底片相比，成本降低百分之十以上。
[0009]本發(fā)明提供一種藍寶石圖形襯底制備方法，包括如下步驟:
[0010]步驟1:對藍寶石切割片進行雙面研磨，形成藍寶石粗磨晶片；
[0011]步驟2:對所述藍寶石粗磨晶片進行單面精密研磨，形成藍寶石精磨晶片；
[0012]步驟3:在所述未經(jīng)精拋的藍寶石精磨晶片上直接形成刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)，所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)與藍寶石精磨晶片上的粗化表面共同提高藍寶石圖形襯底光提取效率。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明制備的藍寶石圖形化襯底片和傳統(tǒng)的藍寶石圖形化襯底片相比，成本降低百分之十以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實施例及附圖詳細說明如后，其中:
[0015]圖1是傳統(tǒng)圖形化襯底片制備工藝流程圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的圖形化襯底片制備工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0017]請參閱圖2所示，本發(fā)明提供一種藍寶石圖形襯底制備方法，包括如下步驟:
[0018]步驟1:對藍寶石切割片進行雙面研磨，形成藍寶石粗磨晶片，所述藍寶石粗磨晶片的表面粗糙度為0.8微米至1.2微米之間；
[0019]取厚度430微米至530微米的藍寶石切割片，剔除有鋸紋、崩邊及嚴重表面缺陷的晶片，按照厚度差10微米對切割片進行分組，同組晶片使用EJD-12BL雙面研磨機、GC280磨料進行60分鐘雙面研磨，控制終點厚度350微米至450微米，表面粗糙度Ra在0.8微米至
1.2微米之間，經(jīng)清洗、干燥、檢驗制得藍寶石粗磨晶片。
[0020]步驟2:對所述藍寶石粗磨晶片進行單面精密研磨，形成藍寶石精磨晶片，所述藍寶石精磨晶片的粗糙度為0.01微米至0.1微米之間；
[0021]藍寶石粗磨晶片再使用EJW610T-3AL單面研磨機、樹脂銅盤、#3 μ研磨液進行單面精密研磨70分鐘到100分鐘，控制終點厚度330微米至430微米、表面粗糙度Ra在0.01微米至0.1微米之間，經(jīng)清洗、干燥、檢驗制得藍寶石精磨晶片。
[0022]步驟3:在所述的藍寶石精磨晶片上直接形成刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)，所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)的高度為1.0微米到2.5微米之間，圖形底部的尺寸為1.5微米到4.5微米之間，圖形節(jié)距在2.0微米到5.0微米之間，所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)與藍寶石精磨晶片上的粗化表面共同提高藍寶石圖形襯底光提取效率。
[0023]其中所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)可以采用濕法工藝制備，亦可以采用干法工藝制備。當采用濕法工藝制備刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)時，在合格的藍寶石單面精磨片上沉積一層0.5微米至5微米二氧化硅膜、使用光刻技術(shù)在上述的二氧化硅膜上制備出具有特定圖形結(jié)構(gòu)的光刻膠掩膜；將光刻圖形轉(zhuǎn)移到到二氧化硅膜上；以圖形化的二氧化硅膜為掩膜，使用硫酸磷酸體系濕法腐蝕方法，將圖形刻蝕到藍寶石襯底上，形成刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)；濕法腐蝕去掉二氧化硅膜，并將藍寶石襯底清洗干凈，完成圖形化藍寶石襯底的制備。當采用干法工藝制備刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)時，使用光刻技術(shù)在藍寶石精磨晶片上制備出具有特定圖形結(jié)構(gòu)的光刻膠掩膜，使用Oxford plamalablOO型刻蝕機，以BC13氣體900瓦功率刻蝕900秒將圖形刻蝕到藍寶石精磨晶片上；去除光刻膠，清洗、干燥、檢驗，得到合格的藍寶石圖形化襯底片。圖形化結(jié)構(gòu)的尺寸和光刻版圖形結(jié)構(gòu)以及刻蝕工藝相關(guān)。常用圖形化結(jié)構(gòu)的高度為1.0微米到2.5微米之間，圖形底部為1.5微米到4.5微米之間，圖形節(jié)距在2.0微米到5.0微米之間。
[0024]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種藍寶石圖形襯底制備方法，包括如下步驟: 步驟1:對藍寶石切割片進行雙面研磨，形成藍寶石粗磨晶片； 步驟2:對所述藍寶石粗磨晶片進行單面精密研磨，形成藍寶石精磨晶片； 步驟3:在所述未經(jīng)精拋的藍寶石精磨晶片上直接形成刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)，所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)與藍寶石精磨晶片上的粗化表面共同提高藍寶石圖形襯底光提取效率。
2.如權(quán)利要求1所述的藍寶石圖形襯底制備方法，其中所述藍寶石粗磨晶片的表面粗糙度為0.8微米至1.2微米之間。
3.如權(quán)利要求1所述的藍寶石圖形襯底制備方法，其中所述藍寶石精磨晶片的粗糙度為0.0l微米至0.1微米之間。
4.如權(quán)利要求1所述的藍寶石圖形襯底制備方法，其中所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)的高度為1.0微米到2.5微米之間，圖形底部的尺寸為1.5微米到4.5微米之間，圖形節(jié)距在2.0微米到5.0微米之間。
5.如權(quán)利要求1所述的藍寶石圖形襯底制備方法，其中所述刻蝕圖形化結(jié)構(gòu)是采用干法或濕法刻蝕。
【文檔編號】H01L33/00GK104051584SQ201410289596
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】王文軍, 郭金霞, 趙冀, 王莉, 伊?xí)匝? 王軍喜, 李晉閩 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所