一种GaN外延废片回收的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管芯片(Light-Emitting-D1de chip)领域，尤其涉及一种GaN外延废片回收的方法。
【背景技术】
[0002]LED产业，作为一项新兴产业，已经对这个时代产生了重大的影响。在照明应用、背光应用、功率器件等众多领域，LED替代传统产业成为主流成为必然趋势。
[0003]GaN材料是近年来最受关注的第三代化合物半导体。GaN材料为宽禁带直接带隙半导体，N系III/V族化合物均为直接带隙半导体，AlN/GaN/InN系列的三元或四元化合物，其禁带宽度从1.9eV到6.2eV，覆盖了从红外到紫外波长段。同时GaN材料热稳定性好，化学性质稳定，热导率高，GaN制作的器件性能也很稳定，这使得GaN基LED发展形势迅速，并将在照明、背光、功率器件等众多领域取代其他传统材料，成为产业主流。
[0004]GaN基LED外延技术是整个产业链的技术核心，是决定产品性能的关键环节。GaN基LED外延片的生长则是是以Al2O3单晶作为衬底，生长GaN材料。
[0005]随着GaN基LED技术的大规模推广，GaN基LED的产能开始急速膨胀，很多公司开始批量生产。随着产量的节节攀升，各大公司也寄存了大量的外延废片。这些外延废片因其生长过程中某一个步骤出现异常导致，不能进行下一步的加工，处理这些这类外延废片，常常会当作废品抛弃，这种做法既浪费又会造成污染，并且大大提高了生产成本。
【发明内容】
[0006]为此，本发明提出了一种可以解决上述问题的至少一部分的GaN外延废片回收的方法。
[0007]本发明提供了一种GaN外延废片回收的方法，包括:第一步骤(SlO):将GaN外延废片浸泡到腐蚀溶液中以腐蚀所述GaN外延废片表面；第二步骤(S20):利用清洗液来清洗所述第一步骤中经过腐蚀的GaN外延废片。
[0008]根据本发明的一个实施方式，进一步包括:在所述第一步骤之前，对所述GaN外延废片表面进行粗化处理。
[0009]根据本发明的一个实施方式，其中，在通过研磨处理和/或高温处理来进行粗化处理；优选地，所述研磨处理为通过砂纸或砂轮对GaN外延废片表面进行打磨；或优选地，所述高温处理为把GaN外延废片在烤盘炉加热，加热温度大于1000°C，加热时间为0.5-10小时。
[0010]根据本发明的一个实施方式，其中，所述腐蚀溶液为强酸或强碱溶液。
[0011 ] 根据本发明的一个实施方式，进一步包括，在所述第一步骤中，控制所述GaN外延废片在所述腐蚀溶液中的浸泡时间，以控制对所述GaN外延片的腐蚀深度，优选地，所述浸泡时间为10-100小时。
[0012]根据本发明的一个实施方式，其中，在所述第一步骤中，所述强酸溶液或所述强碱溶液的浓度大于10%，所述酸溶液或碱溶液的温度大于50°C。
[0013]根据本发明的一个实施方式，其中，所述强酸溶液为盐酸溶液，所述强碱溶液为NaOH溶液，优选地，所述NaOH溶液的浓度为50%以上，温度为80°C以上。
[0014]根据本发明的一个实施方式，其中，在所述第二步骤中，利用清洗液来清洗所述第一步骤中经过腐蚀的GaN外延废片包括:步骤(S100):使用硫酸和双氧水混合溶液对GaN外延废片表面进行清洗并吹干；步骤(S200):使用稀盐酸对完成所述步骤SlOO的GaN外延废片表面进行清洗并吹干；步骤(S300):使用纯水对完成所述步骤S200的GaN外延废片表面进行清洗并吹干。
[0015]根据本发明的一个实施方式，其中，在所述第二步骤(S20)中，利用清洗液来清洗所述第一步骤中经过腐蚀的GaN外延废片包括:步骤(S100’):使用王水对GaN外延废片表面进行清洗并甩干；步骤(S200’):使用氢氟酸对完成所述步骤S100’的GaN外延废片表面进行清洗并甩干；以及，步骤(S300’ ):使用去胶液对GaN外延片表面进行清洗并甩干。
[0016]根据本发明的一个实施方式，其中，在所述步骤(S200)中，所述稀盐酸的浓度为5-15% ;所述纯水为去离子纯水。
[0017]本发明所述GaN外延废片回收的方法不会抛弃大量的GaN外延废片，不仅节省了大量的生产成本，而且不会污染环境，做到了节能环保的作用。
【附图说明】
[0018]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指这些部件时，将省略其最后的字母标记。在附图中:
[0019]图1为GaN外延片全结构示意图；
[0020]图2为根据本发明一个实施方式的方法流程图；
[0021]图3示出了根据本发明又一实施方式的利用清洗液来清洗经过腐蚀的GaN外延废片的示意性流程图；以及
[0022]图4示出了根据本发明又一实施方式的利用清洗液来清洗经过腐蚀的GaN外延废片的示意性流程图。
[0023]其中，附图中各标记的含义为:
[0024]U-GaN 层 101、N-GaN 层 102、MQW 层 103 和 P-GaN 层 104。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0026]图1为GaN外延片全结构示意图，通过图1来介绍本发明所基于的外延片结构。
[0027]如图1所示，所述GaN外延片结构包括了衬底，在衬底上生长的U-GaN层101、在该U-GaN层上生长的N-GaN层102、在该N-GaN层上生长的MQW层103以及在该MQW层上生长的P-GaN层104。衬底一般为蓝宝石衬底，也可以是硅衬底或矽衬底。
[0028]通常情况下，所述U-GaN层101厚度为2-5 μ m，所述N-GaN层102厚度为1-2 μ m，所述MQW层103厚度为0.05-0.3 μ m，所述P-GaN层104厚度为0.05-0.3 μ m。当所述U-GaN层101生长完成之后，然后再依次生长到所述N-GaN层102、所述MQW层103或所述P-GaN层104。其中的任何一层出现异常时，所述GaN外延片变为所述GaN外延废片。
[0029]由此可见，U-GaN层101几乎占到了整个外延厚度的60%以上，如果在更上层的N-GaN层102、所述MQW层103或所述P-GaN层104中的任何一层在生长过程中出现问题，那么如果能够仅仅去除出现问题的那些层，而保留生长完整的层，那么将大大节约成本和时间。
[0030]公开号为101471403，公开日为2009年7月I日的中国专利申请公开了一种采用化学蚀刻来去除P-GaN层，MQff层和N-GaN层的技术，其主要采用了气体蚀刻。
[0031]上述方法中，蚀刻设备的蚀刻数量是有限的，不利于成批回收，而且蚀刻设备造价较高，回收一次的成本也较高。
[0032]公开号为103531685A，公开日为2014年I月22日的中国专利申请公开了一种先经过真空烤盘烘烤，然后清洗PSS衬底上的残留的方法。
[0033]上述方法中，采用了高温烘烤的方法，在烘烤过程中，外延层灰一直处于很粗糙的状态，因此这种方法必须要将GaN层全部分解，只留下蓝宝石衬底才能结束，不能控制分解的进程。此外，高温烘烤只能适用于衬底分解温度较高的蓝宝石衬底，而如果换成硅衬底或者GaN复合衬底将不再适用。因此，要求不高的废片处理通常会使用烤盘炉来烘烤。此外，烘烤所需要的电力消耗也是一个较为沉重的成本负担。
[0034]相较于现有的GaN外延废片处理工艺，本发明提供了一种成本较低，并且能够方便控制进程的方法。
[0035]图2为根据本发明一个实施方式的方法流程图。
[0036]如图2所示，本发明提供了一种GaN外延废片回收的方法，包括:第一步骤SlO:将GaN外延废片浸泡到腐蚀溶液中以腐蚀所述GaN外延废片表面；第二步骤S20:利用清洗液来清洗所述第一步骤中经过腐蚀的GaN外延废片。
[0037]如图2所示，本发明的主要优点包括操作简单，主要操作为配置腐蚀液，取放废片和清洗废片；可大批量操作，一次性回收的废片取决于容器大小，例如一个10升的容器，一次性腐蚀的废片在1000片以上，如果有更大的需求，则可以使用更大的容器；过程的成本较低，平均到一次废片的回收成本低于0.5元；腐蚀外延层的深度可以通过腐蚀时间、温度等来控制；腐蚀完之后表面光洁度很高，腐蚀完之后可以作为基底继续生长外延层结构而不会有太大异常。
[0038]例如，当只有最外层的P-GaN层104需要腐蚀时，则可以采用较短的时间，而如果底层的U-GaN层101需要腐蚀时，则可以采用较长的时间。
[0039]根据本发明的一个优选实施方式，进一步包括:在所述第一步骤之前，对所述GaN外延废片表面进行粗化处理。
[0040]进行表面粗化处理有利于增加腐蚀时的接触面积，从而提高腐蚀效率，缩短腐蚀的时间。
[0041]可以通过多种方式来对GaN外延废片的表面进行粗化，根据本发明的一个实施方式，可以通过研磨处理和/或高温处理来进行粗化处理。
[0042]研磨处理可以通过砂纸或砂轮对GaN外延废片表面进行打磨，从而使得表面粗化，粗化的表面将形成多孔和多坑结构，从而加大了与腐蚀液的接触面。
[0043]根据本发明的一个实施方式，还可以通过把GaN外延废片在烤盘炉加热的高温处理方式来进行粗化。通常，加热温度大于1000°c，加热时间为0.5-10小时。优选情况下，加热温度在1300°C以上，烘烤时间可以在I个小时左右。
[0044]经过粗化的表面将更加有利于腐蚀液的腐蚀。
[0045]根据衬底材质的不同，所述腐蚀溶液可以为强酸或强碱溶液。
[0046]例如，对于大多数的蓝宝石衬底、GaN衬底、SiC衬底，可以使用强碱溶液来把上面的GaN层腐蚀掉。这种腐蚀可以一直进行到最底层的U-GaN层，而蓝宝石衬底不会和强碱溶液发生反应，从而得到保留。
[0047]而对于某些其他类型的衬底，例如硅衬底和矽衬底，则需要采用强酸溶液，以避免衬底发生反应。
[0048]总体而言，不用的衬底类型需要采用不同的腐蚀溶液，所有的过程是一致的。对于不同的衬底而言，需要得到同样的腐蚀效果，则需要调整腐蚀工艺，例如腐蚀时间，腐蚀溶液的温度等等。
[0049]如上所述，本发明的一个突出优点在于，在所述第一步骤中