蓝宝石衬底回收再使用的方法与流程

本发明属于LED芯片制造领域，涉及一种蓝宝石衬底回收再使用的方法。

背景技术：

为了解决LED正装结构存在的电流扩展及衬底散热等问题，垂直结构GaN基LED应用而生。垂直结构LED引入衬底转移技术将高热导率与高电导率的新衬底取代原有的蓝宝石衬底。具体的步骤分两步，首先采用晶片键合或者电镀的方法将新衬底与外延片粘合在一起，然后再使用激光剥离、研磨以及湿法腐蚀等方法将原有生长衬底去掉。通常，这种剥离下来的蓝宝石衬底都将做报废处理。

针对蓝宝石衬底再使用技术，大多数处理的是直接报废的外延片。针对报废的外延片，现已经有多种方法可以实现再使用：如使用芯片抛光打磨技术，直接把GaN外延层磨掉，这种方法只能重新制作成蓝宝石平片衬底；还有一些技术采用炉内高温分解GaN外延层，然后在进行相关的清洗流程来进一步优化蓝宝石衬底表面。然后，仅仅针对激光剥离后的蓝宝石衬底尚未有合适的处理方式。

随着垂直结构GaN基LED的大力发展，将会有越来越多的激光剥离蓝宝石衬底产生，因此，提供一种激光剥离蓝宝石衬底回收再使用的方法尤为必要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种蓝宝石衬底回收再使用的方法，用于解决现有技术中激光剥离后的蓝宝石衬底无法回收再使用，进而导致生产成本较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种蓝宝石衬底回收再使用的方法，所述蓝宝石衬底回收再使用的方法至少包括以下步骤：

提供待回收再使用的蓝宝石衬底；

使用盐酸溶液去除所述蓝宝石衬底表面残留的Ga；

使用王水去除所述蓝宝石衬底表面残留的金属；

使用ITO刻蚀液去除所述蓝宝石衬底表面残留的ITO；

使用磷酸去除所述蓝宝石衬底表面残留的GaN。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，使用盐酸处理所述蓝宝石衬底的处理温度为常温，处理时间为3分钟～7分钟。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，使用王水处理所述蓝宝石衬底的处理温度为常温，处理时间为2小时～2.5小时。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，使用ITO刻蚀液处理所述蓝宝石衬底的处理温度为30℃～60℃，处理时间为6分钟～10分钟。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，使用磷酸处理所述蓝宝石衬底的处理温度为140℃～170℃，处理时间为2.5分钟～3分钟。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，使用磷酸去除所述蓝宝石衬底表面残留的GaN之后还包括以下步骤：

使用511溶液清洗所述蓝宝石衬底；

再次使用盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，使用511溶液清洗所述蓝宝石衬底的清洗温度为50℃～100℃，清洗时间为3分钟～6分钟。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，再次使用盐酸清洗所述蓝宝石衬底的的清洗温度为常温，清洗时间为3分钟～6分钟。

作为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的一种优选方案，所述盐酸溶液中HCl与水的摩尔比为1：1。

如上所述，本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法，具有以下有益效果：通过本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法步骤简单，易于操作，成本较低，可以将剥离完的蓝宝石衬底处理后回收再使用，重新进行外延生长，大大降低了垂直结构GaN基LED芯片的生产成本。

附图说明

图1显示为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法的流程图。

图2显示为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法中S1步骤呈现的结构示意图。

图3显示为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法中S2步骤呈现的结构示意图。

图4显示为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法中S3步骤呈现的结构示意图。

图5显示为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法中S4步骤呈现的结构示意图。

图6显示为本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法中S5步骤呈现的结构示意图。

元件标号说明

10 蓝宝石衬底

11 残留的Ga

12 残留的金属

13 残留的ITO

14 残留的GaN

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图6需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种蓝宝石衬底回收再使用的方法，所述蓝宝石衬底回收再使用的方法至少包括以下步骤：

S1：提供待回收再使用的蓝宝石衬底；

S2：使用盐酸溶液去除所述蓝宝石衬底表面残留的Ga；

S3：使用王水去除所述蓝宝石衬底表面残留的金属；

S4：使用ITO刻蚀液去除所述蓝宝石衬底表面残留的ITO；

S5：使用磷酸去除所述蓝宝石衬底表面残留的GaN。

在步骤S1中，请参阅图1中的S1步骤及图2，提供待回收再使用的蓝宝石衬底10。

作为示例，所述蓝宝石衬底10为垂直结构GaN基LED制备工艺中激光剥离的蓝宝石衬底；所述蓝宝石衬底10表面残留有残留的Ga11、残留的金属12、残留ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)13及残留的GaN14。

需要说明的是，所述蓝宝石衬底10表面残留的所述残留的Ga11、残留的金属12、残留ITO13及残留的GaN14在所述蓝宝石衬底10上呈零星随机分布状态，本示例中为了便于说明，图2中以所述残留的Ga11、残留的金属12、残留ITO13及残留的GaN14在所述蓝宝石衬底10上层叠堆置予以示例。

在步骤S2中，请参阅图1中的S2步骤及图3，使用盐酸溶液清洗去除所述蓝宝石衬底10表面残留的Ga11。

作为示例，所使用的盐酸溶液的浓度可以根据实际需要选定，优选地，本实施例中，所 述盐酸溶液中HCl与水的摩尔比为1：1。

作为示例，所述盐酸溶液可以为室温溶液，也可以为高于室温的任意所需温度的溶液，即使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度可以为常温，也可以为高于常温的任意所需温度。优选地，本实施例中，使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度为常温。

作为示例，使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的时间可以根据实际工艺需要设定，优选地，本实施例中，使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的时间为3分钟～7分钟。

在步骤S3中，请参阅图1中的S3步骤及图4，使用王水去除剥离所述蓝宝石衬底10表面残留的金属12。

作为示例，所述王水为浓盐酸与浓硝酸的混合溶液，所述混合液中浓盐酸与浓硝酸的体积比为3:1。此处，所述浓盐酸为质量分数超过37％的盐酸，所述浓硝酸为质量分数为96％～98％的硝酸。王水具有较强的氧化腐蚀性，可以去除所述蓝宝石衬底10表面残留的所有金属。

作为示例，所述王水可以为室温溶液，也可以为高于室温的任意所需温度的溶液，即使用所述王水处理所述蓝宝石衬底10的处理温度可以为常温，也可以为高于常温的任意所需温度。优选地，本实施例中，使用所述王水处理所述蓝宝石衬底10的处理温度为常温。

作为示例，使用所述王水去除剥离所述蓝宝石衬底10表面残留的金属12的时间可以根据实际工艺需要设定，优选地，本实施例中，使用所述王水去除剥离所述蓝宝石衬底10表面残留的金属12的时间为2小时～2.5小时。

在步骤S4中，请参阅图1中的S4步骤及图5，使用ITO刻蚀液去除所述蓝宝石衬底10表面残留的ITO13。

作为示例，所述ITO刻蚀液可以为现有半导体工艺中用于ITO刻蚀的溶液中的任一种。

作为示例，所述ITO刻蚀液可以为室温溶液，也可以为高于室温的任意所需温度的溶液，即使用所述ITO刻蚀液处理所述蓝宝石衬底10的处理温度可以为常温，也可以为高于常温的任意所需温度。优选地，使用所述ITO刻蚀液处理所述蓝宝石衬底10的处理温度为30℃～60℃，更为优选地，本实施例中，使用所述ITO刻蚀液处理所述蓝宝石衬底10的处理温度为45℃。

作为示例，使用所述ITO刻蚀液去除所述蓝宝石衬底10表面残留的ITO13的时间可以根据实际工艺需要设定，优选地，本实施例中，使用所述ITO刻蚀液去除所述蓝宝石衬底10表面残留的ITO13的时间为6分钟～8分钟。

在步骤S5中，请参阅图1中的S5步骤及图6，在使用磷酸去除所述蓝宝石衬底10表面残留的GaN14。

作为示例，所述磷酸的浓度可以根据实际需要设定，此处不做限定。

作为示例，所述磷酸可以为室温溶液，也可以为高于室温的任意所需温度的溶液，即使用所述磷酸处理所述蓝宝石衬底10的处理温度可以为常温，也可以为高于常温的任意所需温度。优选地，本实施例中，使用所述磷酸处理所述蓝宝石衬底10的处理温度为140℃～160℃。

作为示例，使用所述磷酸去除所述蓝宝石衬底10表面残留的GaN14的时间可以根据实际工艺需要设定，优选地，本实施例中，使用所述磷酸去除所述蓝宝石衬底10表面残留的GaN14的时间为2.5分钟～3分钟。

作为示例，使用磷酸去除所述蓝宝石衬底10表面残留的GaN14之后还包括以下步骤：

S6：使用511溶液清洗所述蓝宝石衬底；

S7：再次使用盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底。

作为示例，所述511溶液为硫酸、双氧水与水的混合液，所述混合液中硫酸、双氧水与水的体积比为5:1:1。

作为示例，所述511溶液可以为室温溶液，也可以为高于室温的任意所需温度的溶液，即使用所述511溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度可以为常温，也可以为高于常温的任意所需温度。优选地，使用所述511溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度为50℃～100℃，更为优选地，本实施例中，使用所述511溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度为60℃。

作为示例，使用所述511溶液清洗所述蓝宝石衬底10的时间可以根据实际工艺需要设定，优选地，本实施例中，使用所述511溶液清洗所述蓝宝石衬底10的时间为3分钟～6分钟。

作为示例，在S7步骤中，所使用的盐酸溶液的浓度可以根据实际需要选定，优选地，本实施例中，所述盐酸溶液中HCl与水的摩尔比为1：1。

作为示例，在S7步骤中，所述盐酸溶液可以为室温溶液，也可以为高于室温的任意所需温度的溶液，即使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度可以为常温，也可以为高于常温的任意所需温度。优选地，本实施例中，使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的清洗温度为常温。

作为示例，在S7步骤中，使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的时间可以根据实际工艺需要设定，优选地，本实施例中，使用所述盐酸溶液清洗所述蓝宝石衬底10的时间为3分钟～6分钟。

综上所述，本发明提供一种蓝宝石衬底回收再使用的方法，所述蓝宝石衬底回收再使用的方法包括以下步骤：提供待回收再使用的蓝宝石衬底；使用盐酸溶液去除所述蓝宝石衬底 表面残留的Ga；使用王水去除所述蓝宝石衬底表面残留的金属；使用ITO刻蚀液去除所述蓝宝石衬底表面残留的ITO；使用磷酸去除所述蓝宝石衬底表面残留的GaN。通过本发明的蓝宝石衬底回收再使用的方法步骤简单，易于操作，成本较低，可以将剥离完的蓝宝石衬底处理后回收再使用，重新进行外延生长，大大降低了垂直结构GaN基LED芯片的生产成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。