一种衬底片表面残余应力释放的方法与流程

本发明涉及led技术领域，尤其是涉及一种衬底片表面残余应力释放的方法；具体地，涉及衬底片及其表面残余应力释放的方法、衬底片和灯具或者显示装置。

背景技术：

目前，无论发光二级管或功率器件需求的衬底加工质量对最终发光二极管的发光效率和寿命与器件使用品质有很重要的影响。目前的衬底片主要经过线切、双面研磨、倒角、高温退火、单面铜抛、单面化学机械抛光(cmp)等主要加工工序制备得到，然而，上述加工得到的衬底片存在bow值和warp值过大而不符合要求的问题。目前一般通过重新加工使不达标的衬底片的面形符合要求，然而，重新加工工艺过程复杂、成本高且会导致衬底片过薄而不符合要求。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种衬底片表面残余应力释放的方法，采用离子束轰击衬底片(例如有误差甚至误差较大的衬底片)，可以减小或消除衬底片表面的残余应力，从而减小衬底片的变形，使衬底片满足精度要求；且该方法操作简单、方便，可以达到快速高效的修正效果。

本发明提供的衬底片表面残余应力释放的方法，包括：采用离子束轰击衬底片，其中，所述离子束的流量为5-50sccm，源功率为500-1200w；偏压源功率为150-350w。

进一步地，所述离子束轰击所述衬底片的速度为0.3-1μm/h。

进一步地，所述离子束与所述衬底片的夹角为30°-90°。

进一步地，采用离子束轰击衬底片的时间为20-200min。

进一步地，所述离子束包括氩离子、氯离子、磷离子、碳离子以及氮离子中的至少一种。

进一步地，所述衬底片包括蓝宝石、碳化硅以及硅中的至少一种；

优选地，所述碳化硅包括单晶碳化硅；

优选地，所述硅包括单晶硅。

进一步地，所述衬底片的厚度为250-800μm。

进一步地，经过离子束轰击后，所述衬底片的bow值大于等于-15μm小于等于-25μm，warp值大于等于15μm小于等于25μm。

一种利用前面所述的方法处理得到的衬底片。

一种灯具或者显示装置，包括前面所述的衬底片。

与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：

本发明采用离子束轰击衬底片的方式对led进行修正，操作简单、方便，易于实现，成本较低，可以实现高效修正衬底片的效果；离子束轰击可以有效降低衬底片表面的残余应力，利于减小衬底片的变形，使得衬底片的bow值和warp值减小，进而使得衬底片满足精度要求；该方法对衬底片的厚度的改变较小，可以提高衬底片的利用率，利于进一步降低成本。

另外，本发明中，离子束的流量和离子束轰击衬底片的速度之间相互配合，当离子束流量越大，可与衬底反应的离子多，离子轰击速度快，相对蚀刻速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施方式中的离子束轰击衬底片的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种衬底片表面残余应力释放的方法，包括：采用离子束轰击衬底片，其中，所述离子束的流量为5-50sccm(例如可以为5sccm、10sccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm或者50sccm等)，源功率为500-1200w(例如可优为500w、700w、900w或者1200w等)；偏压源功率为150-350w(例如可以为150w、200w、300w或者350w等)。

本发明采用离子束轰击衬底片的方式对衬底片进行修正，操作简单、方便，易于实现，成本较低，可以实现高效修正衬底片的效果；离子束轰击可以有效降低衬底片表面的残余应力，利于减小衬底片的变形，使得衬底片的bow值和warp值减小，进而使得衬底片满足精度要求；该方法对衬底片的厚度的改变较小，可以提高衬底片的利用率，利于进一步降低成本。

相对于上述离子束的流量，当离子束的流量低于5sccm时，则可与衬底片表面作用的离子数量少，造成反应速率慢，蚀刻不均现象，当离子束的流量高于50sccm时，则可与衬底片表面作用的离子数量太多，造成过蚀刻，浪费成本。

与对衬底片进行重新加工(包括线切、双面研磨、倒角、高温退火、单面铜抛、单面化学机械抛光(cmp)等主要加工工序)的方式进行修正的方式相比，本发明的上述方法对衬底片的厚度减少小于3μm，不会出现由于厚度过薄而不满足精度要求的现象，且本发明的上述方法操作更简单、修正效率更高。

可以理解的是，本发明可以对有面形误差的衬底片进行修正，有面形误差的衬底片指的是衬底的warp和bow超出出货规格(warp<40，bow<-15μm)衬底。

在本发明的一些实施方式中，离子束轰击是在真空条件下利用离子源(例如可以为离子枪)产生的离子经加速聚焦形成高能的离子束流投射到衬底片表面，通过离子束的轰击作用使衬底片表面的残余应力得到释放，以达到减小衬底变形的目的。

在本发明的一些具体实施方式中，参照图1，将衬底片置于用于icp离子束轰击的装置1底部的晶片台11上，将用于产生离子的气体12(例如可以包括但不限于氩气、氮气以及氯气等)通入该装置1中，气体经过位于顶部的离子枪13产生离子，上述离子经过装置中的电场加速形成离子束200之后投射到衬底片100表面，以实现对衬底片的面形修正。

在本发明的一些实施方式中，所述离子束轰击所述衬底片的速度为0.3-1μm/h(例如可以为0.3μm/h、0.4μm/h、0.5μm/h、0.6μm/h、0.7μm/h、0.8μm/h、0.9μm/h或者1μm/h等)。本发明中，离子束的流量和离子束轰击衬底片的速度之间相互配合，当离子束流量越大，可与衬底反应的离子多，离子轰击速度快，相对蚀刻速度快。相对于上述离子束轰击衬底片的速度，当离子束轰击衬底片的速度低于0.3μm/h时，则加工时间长，效率低，当离子束轰击衬底片的速度高于1μm/h时，则晶片表面受离子轰击快，移除速率快，应力相对大。

在本发明的一些实施方式中，所述离子束与所述衬底片的夹角为30°-90°(例如可以为30°、40°、50°、60°、70°、80°或者90°等)。由此，修正衬底片的效果较佳。相对于上述夹角范围，当离子束与衬底片的夹角小于30°时，则由于角度太小造成会有边缘蚀刻过快问题。

需要说明的是，离子束与衬底片之间的夹角为离子束与衬底片所在平面之间的锐角夹角和直角夹角。

可以理解的是，在进行离子束轰击时，离子束可以从多个不同的方向射向衬底片，也可以控制离子束从单一方向射向衬底片，本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活选择。

在本发明的一些实施方式中，采用离子束轰击衬底片的时间为20-200min(例如可以为20min、40min、60min、80min、100min、120min、140min、160min、180min或者200min等)。相对于上述时间范围，当采用离子束轰击衬底片的时间少于20min时，则因为作用时间太短无法对表面进行修复，当采用离子束轰击衬底片的时间多于200min时，则可能对表面蚀刻偏高。

在本发明的一些实施方式中，所述离子束包括氩离子、氯离子、磷离子、碳离子以及氮离子中的至少一种。由此，离子束的来源广泛，价格较低，利于降低加工成本。

在本发明的一些实施方式中，所述衬底片包括蓝宝石、碳化硅以及硅中的至少一种。由此，上述方法应用场景比较广泛，适合工业化应用。

在本发明的一些实施方式中，所述碳化硅包括单晶碳化硅；所述硅包括单晶硅。

在本发明的一些实施方式中，利用上述方法可以对厚度较薄的衬底片进行修正，在本发明的一些具体实施方式中，所述衬底片的厚度为250-800μm。由此，上述方法可以修正厚度较薄的衬底片，可以提高衬底片的利用率。

在本发明的一些具体实施方式中，经过离子束轰击后，所述衬底片的bow值大于等于-15μm小于等于-25μm，warp值大于等于15μm小于等于25μm。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前面所述的方法修正得到的衬底片。该衬底片面形精度高，bow值和warp值低，符合使用要求。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种灯具，该灯具包括前面所述的衬底片。

需要说明的是，上述灯具可以包括但不限于汽车用灯、装饰灯、交通信号灯、手电筒、台灯等；上述灯具除了包括前面所述的衬底片之外，还可以包括常规灯具应该具备的结构，例如电源、开关以及壳体等，在此不再过多赘述。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种显示装置，该显示装置包括前面所述的衬底片。

需要说明的是，上述显示装置可以包括但不限于电脑、手机以及电视等；上述显示装置除了包括前面所述的衬底片之外，还可以包括常规显示装置应该具备的结构，利于显示面板、电源、开关以及壳体等，在此不再过多赘述。

下面结合具体实施例对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

下述实施例和对比例中，对衬底片的表面残余应力释放是在icp装置中进行的，离子束是通过离子枪产生的氩离子经加速聚焦形成的，且衬底片为单晶碳化硅片，该单晶碳化硅片的bow值为-18μm，warp值为25μm。

实施例1

衬底片表面残余应力释放的方法包括以下步骤：

采用离子束轰击衬底片，其中，离子束的流量为5sccm，源功率500w，偏压功率为150w，离子束轰击衬底片的时间为200min。

实施例2

衬底片表面残余应力释放的方法包括以下步骤：

采用离子束轰击衬底片，其中，离子束的流量为50sccm，源功率1200w，偏压功率为350w，离子束轰击衬底片的时间为20min。

实施例3

衬底片表面残余应力释放的方法包括以下步骤：

采用离子束轰击衬底片，其中，离子束的流量为30sccm，源功率1000w，偏压功率为300w，离子束轰击衬底片的时间为100min。

实施例4

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在于离子束轰击衬底片的时间为10min。

实施例5

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在于离子束轰击衬底片的时间为250min。

对比例1

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在于离子束的流量为3sccm。

对比例2

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在于离子束的流量为60sccm。

对比例3

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在于离子束轰击衬底片的速度为0.1μm/h。

对比例4

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在于离子束轰击衬底片的速度为2μm/h。

对比例5

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在源功率300w，偏压功率为100w。

对比例6

衬底片表面残余应力释放的方法同实施例3，不同之处在源功率1500w，偏压功率为400w。

衬底利用实施例1-5以及对比例1-6的衬底片表面残余应力释放的方法处理得到的衬底片的bow值(测试方法为利用面型量测仪进行测量)、warp值(测试方法为利用面型量测仪进行测量)以及厚度变化量见下表1：

表1

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。