本发明涉及光电子制造技术领域，具体涉及一种物理与化学相结合恢复gan-led用蓝宝石图形衬底的方法。
背景技术
在半导体光电子领域中，gan材料的外延层主要是生长在蓝宝石衬底上，蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石的稳定性很好；其次，蓝宝石衬底的生产应用成熟、质量较好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械硬度高，易于处理和清洗，因此大多数gan-led采用蓝宝石衬底生长。但蓝宝石衬底上生长gan材料，有个最大的问题是表面出光问题，虽然gan基led已经产业化，但是芯片出光效率低的问题仍然没有很好的解决。根据gan基led的发光性质来看，一般用来提高gan基led的发光效率主要有两种途径，一种是提高其内量子效率，一种是提高其外量子效率。由于gan功率型led材料一般都是采用mocvd的外延生长和多量子阱的结构，但是提升内量子效率不明显。
经研究发现图形化蓝宝石衬底，简称pss（patternedsapphiresubstrate）结构的衬底使朝下的光的传播方向从几乎规定的方向到任意方向能有效提高led的出光效率。pss一方面可以解决由于蓝宝石与gan之间存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配这一问题，同时pss微型图形结构改变了gan的生长过程，能够抑制缺陷向外延表面延伸，降低了外延的缺陷密度。另一方面，gan与蓝宝石衬底的折射率和空气的折射率存在差距，gan材料的折射率（2.4）高于蓝宝石衬底（1.7）和空气的折射率（1.0），pss图形结构改变了有源区发出光的传播路线，有源区发出的光入射到pss图形上反射回去，经过gan材料入射到gan与空气的界面，与普通蓝宝石平面比较，减小了入射角，减少全反射的机会，增加出光机会；所以目前业界所生长gan-led大多数采用pss，mocvd在蓝宝石图形化衬底上生长gan-led，由于硬件及生长的波动，往往生长过程中会产生异常的外延片，本能满足管芯制备的要求，这样的外延片没有工艺去处，最终只能作为废片处理，长此以往，废片会越积越多，造成材料的浪费，本发明想采用物理化学的办法将蓝宝石衬底上的gan外延层去除掉，清洗干净，达到新的图形衬底的条件，重复利用蓝宝石图形衬底，这样大大节约浪费，节省原材料。
201110217923.9本发明涉及“一种通过湿法剥离gan基外延层和蓝宝石衬底来制备垂直结构发光二极管的方法”，包括如下的步骤：a)、制备图形化的生长衬底，所述生长衬底从下至上依次包括蓝宝石衬底、第二层易腐蚀性高熔点材料和第一层稳定性高熔点材料，所述第二层和第一层高熔点材料的熔点均高于900℃；b)、在图形化的生长衬底上生长gan基发光二极管外延层，所述gan基发光二极管外延层从下至上依次包括n型gan和p型gan；c)、在gan基发光二极管外延层上从下至上依次形成透明导电薄膜、全方位反射层、导电反射层和钝化金属保护层，其中导电反射层透过全方位反射层中的孔与透明导电薄膜相连，通过绑定技术将具有高热导率的支持基底绑定至钝化金属保护层，通过湿法去除生长衬底中的部分gan基外延层并剥离蓝宝石衬底；d)、通过干法刻蚀去除生长衬底中的第一层稳定性高熔点材料，暴露出n型gan，在n型gan上制备n电极。
上述专利中所说的剥离蓝宝石衬底是通过湿法去除gan，但是前提条件是在生长的过程中生长一层易腐蚀性高熔点材料和第一层稳定性高熔点材料，然后湿法剥离gan，然后通过干法刻蚀去除生长衬底中的第一层稳定性高熔点材料，达到剥离蓝宝石衬底与gan，此发明的缺点是必须先生长一层易腐蚀性高熔点材料和第一层稳定性高熔点材料，否则湿法剥离不易完成，另外干法刻蚀容易将表面刻蚀不平，同时生成其他物质不易去除。
技术实现要素：
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种使废掉的外延片重新恢复蓝宝石图形衬底，可以重新利用的物理与化学相结合恢复gan-led用蓝宝石图形衬底的方法。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种物理与化学相结合恢复gan-led用蓝宝石图形衬底的方法，包括如下步骤：
a)将废外延片在高温炉中以1000-2000℃的高温环境下烘烤3-6小时；
b)将烘烤后的外延片从高温炉中取出后放入丙酮溶液中超声处理10min；
c)将处理后的外延片利用纯水冲净后放入乙醇溶液中超声处理10min；
d)将外延片置入体积比为1:1-1:3的硫酸与双氧水混合溶液中清洗20min后利用纯水冲净；
e)利用感应耦合等离子体刻蚀机在
f)将刻蚀完毕的外延片在丙酮溶液中超声处理10min，之后利用纯水冲净；
g将处理后的外延片利用纯水冲净后放入乙醇溶液中超声处理10min。
进一步的，步骤a)中的高温炉的温度为1500℃，烘烤时间为3小时。
进一步的，步骤d)中硫酸与双氧水的体积比为1:2。
进一步的，步骤e)中刻蚀时间为10s。
本发明的有益效果是：本发明的方法是在蓝宝石图形衬底上直接生长外延层，无需生长一层易腐蚀性高熔点材料和第一层稳定性高熔点材料，使外延生长简单化，采用高温炉物理烘烤的办法去除gan层，对蓝宝石衬底没有任何损伤，然后湿法清洗衬底表面，再用感应耦合等离子体刻蚀（icp），
附图说明
图1为本发明的外延片结构示意图；
图2为本发明的将外延层gan去除后的蓝宝石衬底存在少许gan杂质的示意图；
图3为本发明将gan杂质去除后的蓝宝石衬底示意图；
图4为新的蓝宝石图形衬底的显微镜照片；
图5为经过本发明的方法处理后的蓝宝石图形衬底的显微镜照片；
图中，1.gan层2.蓝宝石图形衬底3.gan杂质。
具体实施方式
下面结合附图1至附图5对本发明做进一步说明。
一种物理与化学相结合恢复gan-led用蓝宝石图形衬底的方法，包括如下步骤：
a)将如附图1所示的废外延片在高温炉中以1000-2000℃的高温环境下烘烤3-6小时，高温烘烤时，废外延片的gan层1在高温烘烤过程中挥发，从而外延片可以恢复到原来的蓝宝石图形衬底2的结构。
b)将烘烤后的外延片从高温炉中取出后放入丙酮溶液中超声处理10min。
c)将处理后的外延片利用纯水冲净后放入乙醇溶液中超声处理10min。
此时取出的外延片与附图2所示，其蓝宝石图形衬底2的表面具有很多gan杂质。通过丙酮与乙醇清洗，可以达到去除在高温烘烤过程中产生的油污以及其他杂质的目的。
d)将外延片置入体积比为1:1-1:3的硫酸与双氧水混合溶液中清洗20min后利用纯水冲净。通过硫酸与双氧水混合溶液的清洗可以进一步去除在高温烘烤过程中产生的油污及其他杂质。
e)利用感应耦合等离子体刻蚀机（icp）在
f)将刻蚀完毕的外延片在丙酮溶液中超声处理10min，之后利用纯水冲净。
g将处理后的外延片利用纯水冲净后放入乙醇溶液中超声处理10min。
通过丙酮溶液和乙醇溶液的清洗，可以就进一步清洗外延片表面的油污及其他杂质，使其表面洁净。
本发明的方法是在蓝宝石图形衬底2上直接生长外延层，无需生长一层易腐蚀性高熔点材料和第一层稳定性高熔点材料，使外延生长简单化，采用高温炉物理烘烤的办法去除gan层1，对蓝宝石衬底没有任何损伤，然后湿法清洗衬底表面，再用感应耦合等离子体刻蚀（icp），
由于采用物理烘烤的办法去除gan层2，不损伤衬底，且工艺简单，不易污染衬底。采用湿法及icp清洗衬底并去除残留的gan杂质3，达到新的衬底要求，节省成本。
实施例1：
步骤a)中的高温炉的温度为1500℃，烘烤时间为3小时。
实施例2：
步骤d)中硫酸与双氧水的体积比为1:2。
实施例3：
步骤e)中刻蚀时间为10s。
下面通过应用测试实验例对本发明进行进一步验证：
取通过本发明的方法恢复的蓝宝石图形衬底2对照全新的蓝宝石图形衬底。通过显微镜观察，通过本发明的方法恢复的蓝宝石图形衬底2表面gan层1去除干净，与新的蓝宝石图形衬底表面一致，因此其可重复生长利用。