一种改善led用蓝宝石衬底研磨掉边的方法
【专利摘要】本发明涉及一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，先将晶片进行粗磨，然后进行精磨，完毕后，如发现晶片边缘出现碎纹、碎裂、划伤、脱落等异常，则首先对铜盘进行擦拭，去除表面可能含有的颗粒残渣、晶片废渣等，然后向铜盘表面喷洒无水乙醇与去离子水的混合液，喷洒完毕后先旋转铜盘再开启研磨液将其均匀覆盖在铜盘表面，继续进行后续精磨作业。本发明操作简单，易实现，只需借助无水乙醇和去离子水即可实现改善蓝宝石衬底研磨碎裂、掉边和划伤等异常，成本较低，对整个减薄过程无影响，无需其他辅助设备、材料或部件，有效提高了铜盘使用寿命，降低了刻槽周期，从而降低产品成本。
【专利说明】
一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，属于材料加工技术领域。
【背景技术】
[0002]蓝宝石(Al2O3)晶体材料作为蓝光、绿光、白光、紫光LED衬底，研究和应用相对其他类衬底材料较早，生产工艺成熟，成本也大幅降低，目前已经可以实现不同尺寸和厚度要求晶圆的量产，广泛用于光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料、光罩材料、光电材料上。作为GaN基LED衬底，蓝宝石材料生产技术成熟，自身机械强度高(莫氏硬度9)，性质稳定，耐高温(熔点2050°C)，适合高温下生长外延层，化学稳定性好，不受化学腐蚀，可承受各种化学清洗，透光率高，光学穿透带宽，从近紫外光(190nm)到中红外线(5.5μπι)都具有很好的透光性，有利于提高LED发光亮度和外量子效率，晶格结构同GaN材料较为匹配，可实现高质量外延层的生长，降低内部缺陷。同时，因自身硬度高，蓝宝石材料也是一种相当难加工的材料，加工过程中发热量较大，而自身热膨胀系数高于GaN外延材料，造成较大的热失配，为提升蓝宝石衬底LED芯片的使用寿命，目前在LED芯片生产过程中，需对蓝宝石衬底进行减薄处理，以增强器件散热效果，延长使用寿命。
[0003]目前，在LED芯片生产制程中关于蓝宝石衬底的减薄工艺主要分为粗磨和精磨两步过程，粗磨过程主要通过砂轮大幅度将衬底减薄至接近目标厚度，这一般会导致衬底研磨面粗糙，划痕较多、较深，而精磨过程通过使用金刚石研磨液配合树脂铜盘进一步对衬底进行小幅度减薄以改善砂轮粗磨带来的表面粗糙、划痕等异常状况。砂轮粗磨过程中冷却水的加入虽然可以改善因粗磨发热问题导致的异常状况，但精磨过程中无法在研磨面直接引入冷却水，热量相对不易散失，精磨过程中随着热量的不断积聚易发生晶片边缘碎裂的异常，特别是目标厚度要求薄的晶片和正面已经过切割的晶片，且碎裂掉落的晶片残渣在精磨过程中易对晶片造成划伤而导致晶片裂片，影响后续正常生产和产品良率。目前尚无有效的措施进行改善，一般的做法为连续减薄一定数量的晶片后，停机冷却，待盘面冷却后再继续进行精磨，或直接对铜盘进行刻槽处理，无论哪一种方式均会导致生产效率降低，增加人力和产品成本。
[0004]中国专利文献CN104551971A公开了一种蓝宝石衬底研磨装置，由加压圆盘、研磨圆盘和抛光圆盘等部件组成，另外含有腊、冷却液、聚氨酯板等，装置繁琐，耗材多，且不是目前主流蓝宝石衬底减薄设备，减薄效率低，最多用于普通衬底的简单抛光，难以用于LED芯片生产制程。
[0005]中国专利文献CN102916094A公开了一种提高蓝宝石研磨质量的方法，先在蓝宝石衬底内部通过激光隐形切割技术得到一系列平行于蓝宝石衬底定位边的烧蚀图形，然后再对所述蓝宝石衬底进行研磨。由于烧蚀后蓝宝石衬底晶体结构被破坏，因此蓝宝石衬底背面受应力变化时，对蓝宝石衬底正面无相互力的作用，很大程度上降低了蓝宝石衬底因应力而发生形变的可能性。同时，烧蚀出的图形结构，增大了衬底在研磨过程中的散热面积，从另一个角度降低了热应力对蓝宝石衬底的作用。但是，该专利存在以下缺陷:操作复杂，衬底减薄前需进行激光隐形切割处理，延长了产品作业时间，增加了产品成本，且该方法主要用于减薄后的芯片切割，将晶片先用激光进行内部切割，然后借助外力将一颗颗芯片进行劈裂，而非用于提升衬底减薄良率。若在衬底减薄前进行了隐形切割处理，将更易导致衬底在后续减薄过程中碎裂，主要原因为隐形切割造成了晶片内部损伤，在同样的发热量影响下，有损伤的部分更容易发生碎裂，实际的生产制程已经得到证实。其次，该专利文献中阐述该方法可提高散热量是不正确的，虽然衬底内部产生了烧蚀图形，但热量是通过衬底内部及表面传递到外界，衬底正、反表面并无增加散热面积，烧蚀造成的缺陷只能为热量的传递增加阻力。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了改善LED用一种蓝宝石衬底研磨掉边的方法；
[0007]本发明方法简单、操作简便、成本低，改善了现有LED用蓝宝石衬底减薄过程中出现的边缘碎裂、边缘脱落、表面划伤等问题。
[0008]本发明的技术方案为:
[0009]—种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，具体步骤包括:
[0010](I)将待减薄的蓝宝石衬底进行粗磨；
[0011 ] (2)对步骤(I)粗磨完成后的蓝宝石衬底进行精磨；
[0012](3)采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；防止研磨铜盘表面颗粒物在进一步精磨过程中划伤、划裂蓝宝石衬底；
[0013](4)旋转所述研磨铜盘，同时向所述研磨铜盘的表面喷洒无水乙醇与去离子水的混合液，所述无水乙醇纯度大于等于99%，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，所述无水乙醇与去离子水的体积比为(0-0.5):1；
[0014]进一步优选的，所述无水乙醇与去离子水的体积比为(0-0.3):1;
[0015]特别优选的，所述无水乙醇与去离子水的体积比为(0-0.1):1;
[0016](5)对蓝宝石衬底进一步精磨。
[0017]根据本发明优选的，所述步骤(4)中，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为10-40ml/min，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的时间为5-60s，喷洒方式为连续喷洒或间歇喷洒。
[0018]进一步优选的，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为20-30ml/min，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的时间为15-50S;
[0019]特别优选的，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为25ml/min，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的时间为35s;
[0020]根据本发明优选的，所述步骤(5)之前执行以下操作:旋转研磨铜盘l-5min。
[0021]根据本发明优选的，所述步骤(2)之前执行以下操作:采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净。
[0022]根据本发明优选的，所述步骤(4)之前执行以下操作:取下蓝宝石衬底并刷洗干净。去除蓝宝石衬底表面残留的研磨液。
[0023]根据本发明优选的，所述步骤(2)中，精磨过程中，将金刚石研磨液均匀喷洒或滴在研磨铜盘上;所述金刚石研磨液的流量速度为l-30ml/min;所述金刚石研磨液中，金刚石颗粒大小为0.1-10μπι，所述金刚石研磨液的分散介质为油性;所述铜盘为树脂铜盘。
[0024]根据本发明优选的，所述无水乙醇纯度大于等于99.7%。
[0025]本发明的有益效果为:
[0026]本发明只需借助去离子水与无水乙醇的混合液，通过喷洒在铜盘表面实现对铜盘降温，从而改善蓝宝石衬底研磨掉边的异常，采用本发明所述方法研磨后的蓝宝石衬底表面粗糙度达到0.2纳米以下，并且，本发明操作简单，易实现，成本较低，对整个减薄过程无影响，无需其他辅助设备、材料或部件，且可有效提高研磨铜盘使用寿命，降低刻槽周期，从而降低产品成本。
【附图说明】
[0027]图1为未使用本发明方法研磨出的蓝宝石衬底形貌(出现边缘碎纹)示意图；
[0028]图2为未使用本发明方法研磨出的蓝宝石衬底形貌(出现边缘脱落、掉边)示意图；
[0029]图3是使用本发明方法研磨出的蓝宝石衬底形貌示意图。
[0030]1、蓝宝石衬底。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
[0032]实施例1
[0033]—种改善LED用蓝宝石衬底I研磨掉边的方法，具体步骤包括:
[0034](I)将待减薄的蓝宝石衬底I进行粗磨；
[0035](2)采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；
[0036](3)对步骤(I)粗磨完成后的蓝宝石衬底I进行精磨:将金刚石研磨液均匀喷洒或滴在研磨铜盘上;所述金刚石研磨液的流量速度为20ml/min;所述金刚石研磨液中，金刚石颗粒大小为5μηι;
[0037](4)取下蓝宝石衬底I并刷洗干净，采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；防止研磨铜盘表面颗粒物在进一步精磨过程中划伤、划裂蓝宝石衬底；
[0038](5)旋转所述研磨铜盘，同时向所述研磨铜盘的表面喷洒无水乙醇与去离子水的混合液35s，所述无水乙醇纯度大于等于99.7%，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，所述无水乙醇与去离子水的体积比为0.1:1;喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为25ml/min;
[0039](6)旋转研磨铜盘5min，对蓝宝石衬底I进一步精磨。
[0040]金刚石研磨液的分散介质为油性;铜盘为树脂铜盘。
[0041]使用本发明方法研磨出的蓝宝石衬底形貌示意图如图3所示；图3中，研磨后的蓝宝石衬底出现边缘完好，表面粗糙度达到0.2纳米以下。
[0042]采用【背景技术】中的现有方法研磨出的蓝宝石衬底形貌示意图如图1、图2所示；图1中，蓝宝石衬底出现边缘碎纹现象;图2中，蓝宝石衬底出现边缘脱落现象。
[0043]实施例2
[0044]—种改善LED用蓝宝石衬底I研磨掉边的方法，具体步骤包括:
[0045](I)将待减薄的蓝宝石衬底I进行粗磨；
[0046](2)采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；
[0047](3)对步骤(I)粗磨完成后的蓝宝石衬底I进行精磨:将金刚石研磨液均匀喷洒或滴在研磨铜盘上;所述金刚石研磨液的流量速度为30ml/min;所述金刚石研磨液中，金刚石颗粒大小为ΙΟμ??;
[0048](4)取下蓝宝石衬底I并刷洗干净，采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；防止研磨铜盘表面颗粒物在进一步精磨过程中划伤、划裂蓝宝石衬底；
[0049](5)旋转所述研磨铜盘，同时向所述研磨铜盘的表面喷洒无水乙醇与去离子水的混合液50s，所述无水乙醇纯度大于等于99%，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，所述无水乙醇与去离子水的体积比为0.5:1;喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为30ml/min；
[0050](6)旋转研磨铜盘5min，对蓝宝石衬底I进一步精磨。
[0051]金刚石研磨液的分散介质为油性;铜盘为树脂铜盘。
[0052]实施例3
[0053]一种改善LED用蓝宝石衬底I研磨掉边的方法，具体步骤包括:
[0054](I)将待减薄的蓝宝石衬底I进行粗磨；
[0055](2)采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；
[0056](3)对步骤(I)粗磨完成后的蓝宝石衬底I进行精磨:将金刚石研磨液均匀喷洒或滴在研磨铜盘上;所述金刚石研磨液的流量速度为lml/min;所述金刚石研磨液中，金刚石颗粒大小为0.1
[0057](4)取下蓝宝石衬底I并刷洗干净，采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净；防止研磨铜盘表面颗粒物在进一步精磨过程中划伤、划裂蓝宝石衬底；
[0058](5)旋转所述研磨铜盘，同时向所述研磨铜盘的表面喷洒无水乙醇与去离子水的混合液20s，所述无水乙醇纯度大于等于99%，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，所述无水乙醇与去离子水的体积比为0.3:1;喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为20ml/min；
[0059](6)旋转研磨铜盘lmin，对蓝宝石衬底I进一步精磨。
[0060]金刚石研磨液的分散介质为油性;铜盘为树脂铜盘。
【主权项】
1.一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，具体步骤包括: (1)将待减薄的蓝宝石衬底进行粗磨； (2)对步骤(I)粗磨完成后的蓝宝石衬底进行精磨； (3)采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净； (4)旋转所述研磨铜盘，同时向所述研磨铜盘的表面喷洒无水乙醇与去离子水的混合液，所述无水乙醇纯度大于等于99%，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，所述无水乙醇与去离子水的体积比为(0-0.5):1； (5)对蓝宝石衬底进一步精磨。2.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述无水乙醇与去离子水的体积比为(0-0.3):1。3.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述无水乙醇与去离子水的体积比为(0-0.1):1。4.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为10-40ml/min，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的时间为5_60s，喷洒方式为连续喷洒或间歇喷洒。5.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为20-30ml/min，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的时间为15-50S。6.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的流量速度为25ml/min，喷洒无水乙醇与去离子水的混合液的时间为35s。7.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述步骤(2)之前执行以下操作:采用无水乙醇将研磨铜盘表面擦拭干净;所述步骤(4)之前执行以下操作:取下蓝宝石衬底并刷洗干净。8.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述步骤(5)之前执行以下操作:旋转研磨铜盘l-5min。9.根据权利要求1所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，精磨过程中，将金刚石研磨液均匀喷洒或滴在研磨铜盘上;所述金刚石研磨液的流量速度为l-30ml/min;所述金刚石研磨液中，金刚石颗粒大小为0.1-10μηι，所述金刚石研磨液的分散介质为油性;所述铜盘为树脂铜盘。10.根据权利要求1-9任一所述的一种改善LED用蓝宝石衬底研磨掉边的方法，其特征在于，所述无水乙醇纯度大于等于99.7%。
【文档编号】B24B57/02GK106098865SQ201610488279
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】胡夕伦, 陈康, 申加兵, 闫宝华, 刘琦
【申请人】山东浪潮华光光电子股份有限公司