图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法与流程

本发明涉及led蓝宝石衬底加工技术领域，更具体地，涉及一种图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法。

背景技术：

随着led领域工艺技术的发展，对图形化蓝宝石衬底的研究不断深入，现在各个led外延芯片厂家大多数都采用图形化蓝宝石衬底，提高led器件的光提取效率。

在图形化蓝宝石衬底规模化生产时，因为黄光微影过程或蚀刻工艺不良以及设备异常等因素，导致工艺完成时产生无法出货的图形化蓝宝石衬底报废品。由于蓝宝石衬底属于高成本主材，蓝宝石从平片到图案化完成积累了不少的加工成本。如果能将积累的图形化蓝宝石衬底报废品进行重制，使其成为合格的图形化蓝宝石衬底，可以有效节约成本。报废品重制时，需要对衬底进行重新研磨抛光，衬底被磨薄，容易影响黄光微影良率，且对蓝宝石进行刻蚀时，等离子体容易造成衬底应力变化，进而影响磊晶工艺的结晶质量及良率。因此，本申请提出了一种图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，通过增加sio2膜层，以sio2微结构取代al2o3微结构，改善了光在蓝宝石基led器件中的传播路径，减少了折射与吸收，增加了全反射，因此有利于提升光效；在sio2膜层上形成sio2微结构，而不对重制得到的蓝宝石衬底进行刻蚀，避免了刻蚀过程对蓝宝石衬底的伤害，减少衬底的应力变化，从而有利于提高结晶质量以及成品良率。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

本申请提供一种图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，其特征在于，包括：

将报废的图形化蓝宝石衬底进行研磨、清洗以及抛光处理，将报废的图形化蓝宝石衬底表面的图形层磨掉，重制成平面衬底；

清洗所述平面衬底；

在清洗后的所述平面衬底表面沉积sio2膜层，具体为：设定温度为250℃-350℃，射频功率为200w-300w，腔体压力为550mt-700mt，向所述腔体通入25sccm-40sccm的sih4、700sccm-850sccm的n2o，再在清洗后的所述平面衬底表面沉积sio2膜层，沉积时间为35min-50min，所沉积的所述sio2膜层的厚度为l1，1.8um≤l1≤2.5um；

在沉积有所述sio2膜层的平面衬底上制作光刻胶掩膜图形；

根据光刻胶掩膜图形对所述平面衬底中的所述sio2膜层进行图形化刻蚀，将所述光刻胶掩膜图形转移到sio2膜层，在沉积有所述sio2膜层的所述平面衬底的表面腐蚀出至少一个sio2微结构，得到图形化衬底，所述sio2微结构的底部圆心的直径为d1，2.7um≤d1≤3.0um，高度为h1，1.7um≤h1≤2.0um；在所述图形化衬底中，对所述sio2膜层进行图形化刻蚀时，在垂直于所述平面衬底的方向，对所述sio2膜层的刻蚀深度等于所述sio2膜层的厚度；

设定射频功率为2000w-3500w，温度为500℃-600℃，在所述图形化衬底的表面，镀aln膜层。

可选地，其中：

所述抛光处理，具体为：化学机械抛光处理。

可选地，其中：

所述光刻胶掩膜图形为圆柱，所述圆柱的高度为h2，1.6um≤h2≤2.1um，直径为d2，1.8um≤d2≤2.1um，相邻两个所述圆柱之间的距离为d3，3.0um≤d3≤3.2um。

可选地，其中：

所述相邻两个所述圆柱之间的距离，具体为：相邻两个圆柱的底部圆心之间的距离。

可选地，其中：

所述对所述平面衬底中的所述sio2膜层进行图形化刻蚀，具体为：采用干法刻蚀的方法对所述sio2膜层进行图形化刻蚀。

可选地，其中：

所述对所述平面衬底中的所述sio2膜层进行图形化刻蚀，具体为：采用等离子体轰击的方法对所述sio2膜层进行图形化刻蚀。

可选地，其中：

所述采用等离子体轰击的方法对所述sio2膜层进行图形化刻蚀，具体为：设定上射频功率为1000w-1700w，下射频功率为300w-800w，腔体压力为1mt-4mt，通入60sccm-130sccm的三氯化硼，对所述平面衬底进行图形化刻蚀。

可选地，其中：

所述aln膜层的厚度为l2，10nm≤l2≤30nm。

可选地，其中：

所述图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，适用于2.4英寸的图形化蓝宝石衬底。

与现有技术相比，本发明提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，至少实现了如下的有益效果：

(1)本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，在平面衬底的表面沉积sio2膜层，以sio2微结构取代al2o3微结构，可以改善光在蓝宝石基led器件中的传播路径，减少折射与吸收，增加了全反射，有利于提高光刻胶对光源的吸收能力，从而能够减少衬底的光散射对曝光过程的影响，进而改善了光刻过程中因衬底的翘曲以及线性偏差带来的散焦不良情况，有效提升了光刻图形的一致性。

(2)本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，通过将光刻胶掩膜图形转移到sio2膜层，在平面衬底的表面刻蚀出至少一个sio2微结构，而不对重制得到的蓝宝石衬底进行刻蚀，可以避免刻蚀过程对蓝宝石衬底的伤害，减少衬底的应力变化，从而有利于提高结晶质量以及成品良率；此外，sio2微结构还可以杜绝微结构图形侧壁生长，减少外延生产过程中出现的错位，从而更加有利于提高结晶质量。

(3)本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，在图形化衬底的表面镀aln膜层，其在外延层中具有一定的缓冲作用，有利于改善外延生长过程中的应力变化，从而进一步提高外延生长质量及产品良率。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1所示为本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法的一种流程图；

图2所示为本申请实施例所提供的sio2光效提升原理图；

图3所示为本申请实施例所提供的光刻胶掩膜图形的一种结构示意图；

图4所示为本申请实施例所提供的方法重制得到的图形化衬底的一种结构示意图；

图5所示为现有技术中图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法的一种流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在图形化蓝宝石衬底规模化生产时，因为黄光微影过程或蚀刻工艺不良以及设备异常等因素，导致工艺完成时产生无法出货的图形化蓝宝石衬底报废品。由于蓝宝石衬底属于高成本主材，蓝宝石从平片到图案化完成积累了不少的加工成本。如果能将积累的图形化蓝宝石衬底报废品进行重制，使其成为合格的图形化蓝宝石衬底，可以有效节约成本。

报废品重制时，需要对衬底进行重新研磨抛光，现有技术中，对研磨抛光处理后的衬底进行清洗之后，直接对蓝宝石衬底进行图形化刻蚀，形成al2o3微结构，由于衬底进行研磨及抛光处理后其厚度变薄，容易影响黄光微影良率，且直接对蓝宝石进行刻蚀，等离子体容易造成衬底应力变化，进而影响磊晶工艺的结晶质量及成品良率。

有鉴于此，本发明提供了一种图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，通过增加sio2膜层，以sio2微结构取代al2o3微结构，改善了光在蓝宝石基led器件中的传播路径，减少了折射与吸收，增加了全反射，因此有利于提升光效；在sio2膜层上形成sio2微结构，而不对重制得到的蓝宝石衬底进行刻蚀，避免了刻蚀过程对蓝宝石衬底的伤害，减少衬底的应力变化，从而有利于提高结晶质量以及成品良率。

以下结合附图和具体实施例进行详细说明。

图1所示为本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法的一种流程图，图2所示为本申请实施例所提供的sio2光效提升原理图，图3所示为本申请实施例所提供的光刻胶掩膜图形的一种结构示意图，图4所示为本申请实施例所提供的方法重制得到的图形化衬底的一种结构示意图，请参见图1-图4，本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法100包括：

步骤101：将报废的图形化蓝宝石衬底进行研磨、清洗以及抛光处理，将报废的图形化蓝宝石衬底表面的图形层磨掉，重制成平面衬底10；

步骤102：清洗平面衬底10；

步骤103：在清洗后的平面衬底10表面沉积sio2膜层20，具体为：设定温度为250℃-350℃，射频功率为200w-300w，腔体压力为550mt-700mt，向腔体通入25sccm-40sccm的sih4、700sccm-850sccm的n2o，再在清洗后的平面衬底10表面沉积sio2膜层20，沉积时间为35min-50min，所沉积的sio2膜层20的厚度为l1，1.8um≤l1≤2.5um；

步骤104：在沉积有sio2膜层20的平面衬底10上制作光刻胶掩膜图形；

步骤105：根据光刻胶掩膜图形对平面衬底10中的sio2膜层20进行图形化刻蚀，将光刻胶掩膜图形转移到sio2膜层20，在沉积有sio2膜层20的平面衬底10的表面腐蚀出至少一个sio2微结构21，得到图形化衬底，sio2微结构21的底部圆心的直径为d1，2.7um≤d1≤3.0um，高度为h1，1.7um≤h1≤2.0um；在图形化衬底中，对sio2膜层20进行图形化刻蚀时，在垂直于平面衬底10的方向，对sio2膜层20的刻蚀深度等于sio2膜层20的厚度；

步骤106：设定射频功率为2000w-3500w，温度为500℃-600℃，在图形化衬底的表面，镀aln膜层。

具体地，请继续参见图1，本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法100，通过步骤101对报废的衬底进行研磨、清洗，磨掉报废衬底表面的凸起结构，并进行抛光处理，将报废衬底重制呈平面衬底10，报废的衬底经过研磨抛光处理之后，表面残留多种杂质，因此，需要通过步骤102对重制得到的平面衬底10进行清洗，将平面衬底10表面残留的研磨碎屑和污垢等污染物清洗干净。清洗过程中，可采用湿法腐蚀的方式进行清洗，例如，将浓硫酸和双氧水按一定的比例混合之后，将平面衬底10浸泡在浓硫酸和双氧水的混合液中，需要说明的是，浓硫酸和双氧水的混合比例和平面衬底10的浸泡时间，可根据实际需要设定，本申请对此不进行具体限定。

请参见图2，清洗完平面衬底10之后，通过步骤103，在清洗后的平面衬底10表面沉积一层sio2膜，根据全反射原理可知，光从光密介质射向光疏介质，入射角40大于等于全反射角时，只产生反射光60，而不会产生折射光70，由于sio2的光学密度小于蓝宝石的光学密度，而全反射角与光源射向的介质的光学密度成正比，因此，光源射向蓝宝石时的全反射角大于光源射向sio2时的全反射角，即，光源射向蓝宝石能够发生全反射所需要的入射角40大于光源射向sio2时能够发生全反射所需要的入射角40，例如，gan的光学密度为n1＝2.45，蓝宝石的光学密度为n2＝1.78，sio2的光学密度为n3＝1.46，光从gan射向蓝宝石时，全反射角只有入射角40大于等于46°36’的入射光50才会被全部反射出去，而入射角40小于46°36’的入射光50会有部分发生折射；当光从gan射向sio2时的全反射角只要入射角40大于等于36°35’的入射光50都会被反射出去，因此，射向sio2时，可以返回更多的光，使其从正面或侧面射出，从而能够提高亮度。

请参见图3，通过步骤104，在沉积有sio2膜层20的平面衬底10上制作光刻胶掩膜图形。在沉积了sio2膜层20的平面衬底10上涂覆光刻胶掩膜层，然后通过紫外光、电子束、x射线或离子束等曝光源的照射或辐射，对涂覆了光刻胶掩膜层的平面衬底10进行曝光，使光刻胶的溶解度发生变化，然后对曝光后的平面衬底10进行显影，利用显影液溶解曝光后光刻胶的可溶解部分，得到光刻胶掩膜图形。由于sio2的全反射角较小，可以改善光在蓝宝石基led器件中的传播路径，减少折射与吸收，增加了全反射，有利于提高光刻胶对光源的吸收能力，从而能够减少来自衬底的光散射对曝光过程造成的影响，改善了光刻过程中因衬底翘曲以及线性偏差带来的散焦不良的情况，进而有利于提升光刻图形的一致性以及黄光微影的制程良率。

请参见图4，得到光刻胶掩膜图形后，通过步骤105，将光刻胶掩膜图形转移到sio2膜层20，对图3中平面衬底10表面的sio2膜层20进行图形化刻蚀，在沉积有sio2膜层20的平面衬底10的表面腐蚀出多个sio2微结构21，sio2微结构21的底部圆心的直径为d1，2.7um≤d1≤3.0um，高度为h1，1.7um≤h1≤2.0um，此处的sio2微结构21可以是圆锥状的，也可以是三角锥状的，本申请对此不进行具体的限定。以sio2微结构取代al2o3微结构，可以改善光在蓝宝石基led器件中的传播路径，有利于减少折射与吸收，增加了全反射，进而有利于提升光效。需要说明的是，在图形化衬底中，对sio2膜层20进行图形化刻蚀时，在垂直于平面衬底10的方向，对sio2膜层20的刻蚀深度等于sio2膜层20的厚度，如此，可以确保能够将衬底进行图形化，又可以避免刻蚀过程对重制得到的平面衬底10造成伤害，减少衬底的应力变化，有利于提高磊晶工艺的结晶质量以及成品良率，而且，sio2微结构21还可以杜绝微结构图形侧壁生长，减少外延生产过程中出现的错位，从而更加有利于提高结晶质量。

通过步骤106，在图形化衬底的表面，镀aln膜层，在外延层中，具有一定的缓冲作用，有利于改善外延生长过程中的应力变化，从而进一步提高外延生长质量及产品良率。

可选地，上述步骤101中的抛光处理，具体为：化学机械抛光处理。具体地，衬底表面凹凸不平时，容易造成曝光不良甚至不曝光，从而影响光刻图形传递的精度和分辨率，因此需要对衬底进行抛光处理，化学机械抛光是利用固相反应的加工方法，通过使用软质的抛光磨料和适量的抛光液，在磨粒与衬底的接触点上，由于摩擦产生的高温高压在极短的接触时间内发生固相反应，并由摩擦力去除反应物，有效提高抛光处理的精度，同时还能够避免对衬底表面造成损伤而导致产品性能和加工成品率降低。

可选地，请参见图3，光刻胶掩膜图形为圆柱30，圆柱30的高度为h2，1.6um≤h2≤2.1um，直径为d2，1.8um≤d2≤2.1um，相邻两个圆柱30之间的距离为d3，3.0um≤d3≤3.2um。具体地，光刻胶掩膜图形的形状为圆柱30形，其中，圆柱30的高度为h2，1.6um≤h2≤2.1um，直径为d2，1.8um≤d2≤2.1um，相邻两个圆柱30之间的距离为d3，3.0um≤d3≤3.2um，如此设计，有利于提升sio2微结构21与光刻胶掩膜图形的匹配度，从而有利于提升光刻图形的一致性，进而能够提升工艺稳定性以及成品亮度。

可选地，请继续参见图3，相邻两个圆柱30之间的距离，具体为：相邻两个圆柱30的底部圆心之间的距离。具体地，相邻两个圆柱30之间的距离指的是两个圆柱30的底部圆心之间的距离，如此，可以使光刻胶掩膜图形之间的距离相对均匀，便于后面对sio2膜层进行刻蚀。

可选地，上述步骤105中，对平面衬底10中的sio2膜层20进行图形化刻蚀，具体为：采用干法刻蚀的方法对平面衬底10进行图形化刻蚀。具体地，对平面衬底10进行图形化刻蚀时采用干法刻蚀，对平面衬底10表面的sio2膜层20进行刻蚀，能够获得较精确的特征图形，还可以有效减少化学制品的使用和处理，从而有利于节约成本。

可选地，上述步骤105中，对平面衬底10中的sio2膜层20进行图形化刻蚀，具体为：采用等离子体轰击的方法对平面衬底10进行图形化刻蚀。具体地，对sio2膜层20进行图形化刻蚀时采用等离子体轰击法，在等离子体刻蚀机中，通入能与sio2发生化学反应的放电气体，通过控制放电气体的成分，能够有效提升刻蚀速率，采用等离子刻蚀机进行刻蚀，能够减少化学品的使用，从而能够减少污染、节约成本，且操作环境较安全；另外，采用等离子体轰击法，能够在对sio2膜层进行刻蚀时，较好的控制只对只对sio2膜层进行轰击，而不对重制得到的平面衬底10进行轰击，避免对重制得到的平面衬底造成伤害，减少衬底的应力变化，有利于提高外延生长的质量及成品良率。

可选地，所述采用等离子体轰击的方法对所述sio2膜层20进行图形化刻蚀，具体为：设定上射频功率为1000w-1700w，下射频功率为300w-800w，腔体压力为1mt-4mt，通入60sccm-130sccm的三氯化硼，对所述平面衬底10进行图形化刻蚀。具体地，在等离子体刻蚀机中，通入60sccm-130sccm的三氯化硼，并设定上射频功率为1000w-1700w，下射频功率为300w-800w，腔体压力为1mt-4mt，设定合适的上下射频功率以及腔体压力，可以较大程度地提升刻蚀速率，从而缩短刻蚀时间，进而有利于提升生产效率。

可选地，请参见图4，aln膜层22的厚度为l2，10nm≤l2≤30nm。具体地，在图形化衬底的表面镀厚度为l2的aln膜层22，10nm≤l2≤30nm，如此设计，可以使外延生长过程中的应力变化得到改善，从而能够提高外延生长的质量及成品率，而且，不会使衬底的厚度太厚，避免对led光效造成影响。

可选地，图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，适用于2.4英寸的图形化蓝宝石衬底。具体地，本申请提出的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，适用于2.4英寸的图形化蓝宝石衬底。

下面根据测试数据对本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法和现有的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法进行对比说明。

请结合图5，现有技术中图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法包括：对报废的蓝宝石衬底进行研磨、清洗以及抛光，重制成平面衬底；清洗平面衬底；在平面衬底的表面制作光刻胶掩膜图形；对平面衬底进行图形化刻蚀。在本实施例中，根据现有技术中的图形化蓝宝石沉底报废品的重制方法重制样品1，根据本申请的图形化蓝宝石沉底报废品的重制方法重制样品2，在相同的条件下，对样品1和样品2进行产品良率和光效提升测试，请参见表1，表1所示为样品1和样品2的产品良率和光效提升测试数据。

表1样品1和样品2的产品良率和光效提升测试数据

由表1可以看出，本申请提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法重制得到的样品2的黄光制程良率、成品良率和磊晶综合良率均比样品1的高，并且样品2的光效提升能力也比样品1的高，说明本申请提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法重制得到的图形化衬底的质量更好。

通过上述实施例可知，本发明提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，至少实现了如下的有益效果：

(1)本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，在平面衬底的表面沉积sio2膜层，以sio2微结构取代al2o3微结构，可以改善光在蓝宝石基led器件中的传播路径，减少折射与吸收，增加了全反射，有利于提高光刻胶对光源的吸收能力，从而能够减少衬底的光散射对曝光过程的影响，进而改善了光刻过程中因衬底的翘曲以及线性偏差带来的散焦不良情况，有效提升了光刻图形的一致性。

(2)本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，通过将光刻胶掩膜图形转移到sio2膜层，在平面衬底的表面刻蚀出至少一个sio2微结构，而不对重制得到的蓝宝石衬底进行刻蚀，可以避免刻蚀过程对蓝宝石衬底的伤害，减少衬底的应力变化，从而有利于提高结晶质量以及成品良率；此外，sio2微结构还可以杜绝微结构图形侧壁生长，减少外延生产过程中出现的错位，从而更加有利于提高结晶质量。

(3)本申请实施例所提供的图形化蓝宝石衬底报废品的重制方法，在图形化衬底的表面镀aln膜层，其在外延层中具有一定的缓冲作用，有利于改善外延生长过程中的应力变化，从而进一步提高外延生长质量及产品良率。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。