LED制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置及方法与流程

本发明涉及一种氮化镓薄膜清除装置及其清除方法，尤其涉及一种led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置及其清除方法。

背景技术：

led的制作是由蓝宝石基板的图案化形成工程(pss,patternedsapphiresubstrate)、有机金属化学气相沉积(mocvd,metalorganicchemicalvapordeposition)工程、晶片(chip)工程及包装工程等顺序进行。

为了生产led产品，必须在高价的蓝宝石晶圆上进行图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)及有机金属化学气相沉积工程。

中国专利第cn101714594号一种氮化镓基发光二极体外延层表面粗化的方法。其揭露了一种氮化镓基发光二极体外延层表面粗化的方法，包括：(1)在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓外延层；(2)在氮化镓外延层表面生长sio2薄膜或者sinx薄膜；(3)在sio2薄膜或者sinx薄膜上涂敷光刻胶，制作光刻图形；(4)刻蚀光刻胶视窗下的sio2或者sinx薄膜，去胶后得到图形化的sio2或者sinx薄膜；(5)步骤(4)得到的sio2或者sinx薄膜上外延生长p型氮化镓；(6)腐蚀sio2或者sinx薄膜获得凸凹起伏的表面。本发明克服了图形化蓝宝石衬底上的氮化镓led外延层表面形貌难以做得粗糙的问题，避免了干法刻蚀对外延层损伤，提高了led的出光效果。

以及中国专利第cn101872814号去除gan基led晶片蓝宝石衬底的方法，揭露了一种去除gan基led晶片的蓝宝石衬底的方法，包括步骤：(1)采用圆片键合的方式制作导热基座；(2)机械研磨蓝宝石衬底；(3)icp刻蚀蓝宝石衬底，采用本发明提供的方法，可以在蓝宝石衬底相对较厚时采用砂轮减薄蓝宝石衬底的方法，当蓝宝石衬底相对较薄时钻石研磨的方法，既有利于去除蓝宝石衬底的速度，也可避免高温，有利于保证器件可靠性，而采用icp刻蚀蓝宝石，有助于保证去除蓝宝石衬底后，gan基外延层厚度均匀一致，同时采用本方法，可以方便地实现衬底转移，不需专门的镭射刻蚀设备，所用设备与普通的gan基led晶片制造设备通用，节省成本。

有机金属化学气相沉积工程之后，晶圆上将形成多样的氮化镓(gan,galliumnitride)膜。晶圆制造工程极为复杂，因此不良品产生机率高，又因将不良品回收再使用的可能性低且困难，现今多半将其丢弃为处理方式。

上述被判定为不良品的晶圆不能再次回收使用，仅能当废弃物丢弃的原因是：无法将晶圆上的氮化镓(gan)膜清除。但如此高价的晶圆，即使只有一部分，希望回收再使用的需求不绝于耳。目前清除氮化镓(gan)膜的其中一种方式为研磨(polishing)，研磨方式不仅会将氮化镓(gan)清除，连晶圆也会磨除，也就是母材本身的厚度也会削减，晶圆无法不产生毁损。图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)图案产生损伤后，需再度进行图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)加工，此为研磨的缺点。

因此，要如何解决上述现有的问题与缺陷，即为本发明的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

技术实现要素：

因此，本发明的发明人有鉴于上述缺陷，搜集相关资料，经由多方评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断创新试验及修改，设计出本发明。

本发明的目的在于提供一种在不影响蚀刻目标物的母材下，清除氮化镓(gan)膜，使其能够再度使用的方法及装置。

为了达到上述目的或其他目的，本发明一种led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置，包括：一反应腔体；以及一蚀刻目标物，该蚀刻目标物收容于该反应腔体的一固定元件中，其中该反应腔体内部控制在温度为250℃～950℃及压力为30至70000帕大气压的压力，10分钟至3小时的工程时间内提供氯气，清除该蚀刻目标物表面上的氮化镓(gan)膜。

在一较佳实施例中，该反应腔体内部设置有多个立柱，该多个立柱上设置有不同高度的多个支承板，该多个支承板安装有用以固定该蚀刻目标物的该固定元件，该固定元件包括被间隔分开的多个支撑柱，以及用来连结该多个支撑柱的多个连接体。

在一较佳实施例中，该蚀刻目标物为蓝宝石、石墨、碳化硅(sic)、或石英(sio2)基底。

在一较佳实施例中，该蚀刻目标物为平面基底。

在一较佳实施例中，该蚀刻目标物为图形化基底。

为了达到上述目的或其他目的，本发明一种led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除方法，包括：将一蚀刻目标物放进一反应腔体的一固定元件中；将该反应腔体内部控制在温度250℃～950℃及30至70000帕大气压的压力，10分钟至3小时的工程时间内提供氯气，清除该蚀刻目标物表面上的氮化镓(gan)膜。

在一较佳实施例中，在10分钟至3小时的工程时间内提供氯气中包括：提供包括有该氯气的混合气体。

在一较佳实施例中，该混合气体包括1～20％的氯气。

在一较佳实施例中，该反应腔体内部控制在温度350℃～850℃。

在一较佳实施例中，该反应腔体内部控制在温度450℃～750℃。

根据上述led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置和方法，将该蚀刻目标物放在该反应腔体里，然后将该反应腔体内部的温度维持在250℃至950℃及30至70000帕大气压的压力，10分钟至3小时的工程时间内提供氯气，该蚀刻目标物体表面上的氮化镓(gan)膜即可清除为特征。此清除装置和方法不仅能除去氮化镓(gan)膜，对蚀刻目标物母材也不会有影响，更不需要再加工图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)，可以立即使用。

附图说明

图1为说明根据本发明led制造用图案化蓝宝石基板氮化镓薄膜清除装置概略图；

图2为说明根据本发明led制造用图案化蓝宝石基板氮化镓薄膜清除装置的蚀刻目标物母材固定元件透视图；

图3为根据检测结果，使用led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置后的晶圆表面比较照片；

图4为根据检测结果，使用led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置后，洗净完成的晶圆和新的晶圆图案化蓝宝石基板电子扫描照片；

图5为根据检测结果：使用led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置后，洗净后晶圆的edx分析图表。

附图标记说明：

10:蚀刻目标物

100:led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置

110:反应腔体

120:支承板

130:立柱

150:固定元件

151:支撑柱

152:连接体

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，现绘图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以助于更加全面的了解。

以下内容为led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置和清除方法的说明，敬请参照图表。请参阅图1-5所示，根据检测样本，本发明一种led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置(100)，包括：一反应腔体(110)以及一蚀刻目标物(10)。其中，该蚀刻目标物为蓝宝石、石墨、碳化硅(sic)、或石英(sio2)基底等，但不限于此。该蚀刻目标物可为平面基底或图形化基底，但不限于此。将该蚀刻目标物(10)收容于该反应腔体(110)的一固定元件(150)中，其中该反应腔体(110)内部控制在温度250℃～950℃及30至70000帕大气压的压力，10分钟至3小时的工程时间内提供氯气，该蚀刻目标物(10)表面上的氮化镓(gan)膜即会清除。

此时，被led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置(100)所清除的氮化镓(gan)膜可以是由铟镓氮(ingan)、铝镓氮化物(algan)、氮化铝(aln)中其中一种所形成的。

该反应腔体(110)内部设置有多个立柱(130)，该多个立柱(130)上设置有不同高度的多个支承板(120)。该多个支承板(120)安装有用以固定该蚀刻目标物(10)的该固定元件(150)，而在支承板(120)上，固定该蚀刻目标物(10)的固定元件(150)是可被拆卸的。该固定元件(150)包括被间隔分开的多个支撑柱(151)，以及用来连结该多个支撑柱(151)的多个连接体(152)。支撑柱(151)长度固定，并有间距的排列，以支撑晶圆等的蚀刻目标物(10)的底部和侧边。连接体(152)与支撑柱(151)相连结，以维持支撑柱(151)之间的间距。蚀刻目标物(10)是由陶瓷和碳化硅(sic)中的至少一个的材料制成的母材，比如晶圆上的氮化镓膜。

在上述反应腔体(110)中使用的蚀刻目标物(10)的大小，例如晶圆18-6英吋，带有氮化镓膜的状态，根据蚀刻目标物(10)上氮化镓膜沉积的厚度的差异，上述反应腔体(110)中内部维持在250℃～950℃的特定温度，较佳地，该反应腔体内部可控制在温度350℃～850℃或450℃～750℃，但不限于此。30至70000帕大气压的特定压力，10分钟至3小时的特定工程时间，将供给至反应腔体(110)的氯气(chlorinegas)和盐酸，氯，氯气，其中一种气体结合，不会给蚀刻目标物(10)中晶圆等母材带来损伤，仅将氮化镓膜给清除。再者，在10分钟至3小时的工程时间内提供氯气中包括：提供包括有该氯气的混合气体，该混合气体中，包括1～20％的体积或质量或摩尔的氯气。

以上该led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除方法，包括：(a)将一蚀刻目标物(10)放进一反应腔体(110)的一固定元件(150)中；以及(b)将该反应腔体(110)内部控制在温度250℃～950℃及30至70000帕大气压的压力，10分钟至3小时的工程时间内提供氯气，清除该蚀刻目标物(10)表面上的氮化镓(gan)膜。其中，经过蚀刻目标物(10)表面上的氮化镓(gan)膜清除过程后，氮化镓(gan)膜被清除，而对母材不会有影响。其中，提供氯气的浓度以及工程时间可以根据蚀刻目标物(10)材料(陶瓷和碳化硅(sic))的不同来予以调整。

根据此次检测样本，能够得知干式蚀刻方式能对晶圆进行蚀刻，蚀刻前后比较照片请参阅图3。

如图3所示，本次检测样本在干式蚀刻之前，氮化镓(gan)膜附着在晶圆上，进行干式蚀刻之后，氮化镓(gan)膜被清除，显露出图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)原来的样子。

如图4所示，根据检测后所拍摄的电子显微镜照片(sem,scanningelectronmicroscope)可得知，干式蚀刻后，再生后的晶圆就如同新晶圆一样，图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)的图案非常明显，而且母材没有受到损伤。

如图5所示，再生后的edx數据结果显示，除了铝(al)与氧(o)之外，其他成分均无法被检测出。根据edx成分分析结果可知，蚀刻目标物(10)上的氮化镓(gan)膜已经完全被清除完毕。

如以上所述，根据检测结果可知，干式蚀刻完成后，不需另外进行处理工程，蚀刻目标物(10)能够立即使用。

同上述内容，led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置(100)是以将蚀刻目标物(10)放进反应腔体(110)，将反应腔体(110)内部控制在温度250℃～950℃及30至70000帕大气压的压力，10分钟至3小时的工程时间内提供氯气，清除蚀刻目标物(10)表面上的氮化镓(gan)膜，且对母材不会有影响，清除蚀刻目标物(10)表面上的氮化镓(gan)膜后，蚀刻目标物(10)能够再次使用，无须进行图案化蓝宝石基板(pss,patternedsapphiresubstrate)的加工，立刻可以使用。

因此，请参阅全部附图所示，本发明使用时，与现有技术相较，存在下列优点：本发明的研究角度是led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除装置(100)及led制造用图案化蓝宝石基板的氮化镓薄膜清除方法，且对于蚀刻目标物(10)的母材本身不会有任何影响下，将晶圆等蚀刻目标物(10)上的氮化镓薄膜清除后，蚀刻目标物(10)能再生使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即拘限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内，合予陈明。