一种a面蓝宝石的刻蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种a面蓝宝石的刻蚀方法。
【背景技术】
[0002]蓝宝石的主要成分是Al2O3,俗称刚玉，硬度仅次于金刚石，属于三方晶系，六方结构。目前是LED产业上游芯片生产所选衬底的主要材料。蓝宝石对于GaN芯片的蓝光有很好的透过性，有很高的机械强度，化学性质稳定，耐高温下多种酸的侵蚀，有很好的抗热冲击能力，有很高的硬度、抗辐射能力和介电常数。
[0003]蓝宝石的以上特点决定了它在能在很多行业得到很多的应用。但是由于它在LED行业应用中，与GaN芯片生长时还存在晶格失配，所以人们也不断的寻找减少他们之间的晶格失配的方法，现在用得最多是机械刻蚀法，一方面，由于蓝宝石的高硬度特性，也给机械刻蚀带来了不便，另一方面，刻蚀蓝宝石的目的之一是减少晶界缺陷，而机械刻蚀方法则是漫无目的的，相反，化学湿法刻蚀则是目的性非常强。
[0004]目前，蓝宝石的刻蚀主要采用机械刻蚀法，但该方法存在对设备强度要求大、对晶界刻蚀无目的性等技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的为了解决上述蓝宝石的刻蚀过程中对设备强度要求大、对晶界刻蚀无目的性等技术问题而提供一种a面蓝宝石的刻蚀方法，该刻蚀方法具有无需高强度精准设备和对晶界刻蚀目的性强等优点。
[0006]本发明的技术方案
一种a面蓝宝石的刻蚀方法，具体包括如下步骤:
(1)、按体积比计算，浓硫酸:浓磷酸为3:1的比例，将浓硫酸和浓磷酸混合后，所得的混合酸加热到温度160°C后，将a面蓝宝石放入其中，保持温度为160°C持续20min，然后自然冷却，将混合酸倒出来，最后取出a面蓝宝石，首先经过酒精的清洗，然后控制300C，40KHZ的条件下进行超声清洗，最后吹干，即得经酸处理后的a面蓝宝石；
所述浓硫酸，其质量百分比浓度为95-98%，所述浓磷酸为质量百分比浓度为85%的磷酸水溶液；
(2)、将片状固体NaOH放入到容器中加热至温度为325-340°C至其全部融化澄清，将步骤(I)所得的经酸处理后的a面蓝宝石放入其中，保持温度为325-340°C持续lOmin，此时不能让容器自然冷却，因为NaOH会迅速凝固，导致a面蓝宝石无法取出来；
上述保持温度为325-340°C持续1min后，直接用镊子立刻取出a面蓝宝石或将容器中的NaOH迅速倒出来后将a面蓝宝石取出，取出的a面蓝宝石首先经过酒精清洗，然后进行超声清洗，最后吹干，即完成了 a面蓝宝石的刻蚀。
[0007]上述a面蓝宝石的刻蚀方法，同样适用于r面蓝宝石的化学湿法刻蚀。
[0008]本发明的有益效果本发明的一种a面蓝宝石的刻蚀方法，由于采用了非机械刻蚀的化学湿法刻蚀技术对a面蓝宝石进行刻蚀，在刻蚀后的SEM扫描图像中，可以观察到对a面蓝宝石晶界的刻蚀上效果尤为突出，绝大部分晶界均被刻蚀掉。
[0009]进一步，经本发明的a面蓝宝石的刻蚀方法所得的a面蓝宝石的刻蚀效果均匀性好，品质良好，良率高。
【附图说明】
[0010]图1、经实施例1的刻蚀方法所得的a面蓝宝石表面的SEM图。
【具体实施方式】
[0011]下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0012]实施例1
一种a面蓝宝石的刻蚀方法，具体包括如下步骤:
(1)、按体积比计算，浓硫酸:浓磷酸为3:1的比例，将30ml浓硫酸和1ml浓磷酸混合后倒入烧杯中，将烧杯放在加热板的中央进行加热，待加热温度达到160°C后，将a面蓝宝石放入装有混合酸的烧杯中，保持160°C持续20min，然后自然冷却，将混合酸倒出来，最后取出a面蓝宝石，首先经过酒精的清洗，然后控制30°C，40KHZ的条件下进行超声清洗，最后吹干，即得经酸处理后的a面蓝宝石；
所述浓硫酸，其质量百分比浓度为95-98%，所述浓磷酸为质量百分比浓度为85%的磷酸水溶液；
(2)、将20g片状固体NaOH装进烧杯中，放在加热板上加热至温度为325_340°C，可以看到片状固体NaOH全部融化澄清，得到氢氧化钠液体，将步骤(I)所得的经酸处理后的a面蓝宝石放入氢氧化钠液体中，保持温度为325-340°C持续lOmin，此时不能让烧杯自然冷却，因为NaOH会迅速凝固，导致a面蓝宝石无法取出来；
上述保持温度为325-340°C持续1min后，直接用镊子立刻取出a面蓝宝石或将烧杯中的NaOH迅速倒出来后将a面蓝宝石取出，取出的a面蓝宝石首先经过酒精清洗，然后进行超声清洗，最后吹干，即完成了 a面蓝宝石的刻蚀。
[0013]采用飞钠电镜P1仪器对上述经刻蚀后所得的a面蓝宝石的表面进行扫描，所得的扫描电镜图如图1所示，从图1中可以看出a面蓝宝石表面已经被刻蚀了，而且很均匀，由此表明了该化学湿法刻蚀对a面蓝宝石刻蚀是非常有效的。
[0014]以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种a面蓝宝石的刻蚀方法，其特征在于具体包括如下步骤: (1)、按体积比计算，浓硫酸:浓磷酸为3:1的比例，将浓硫酸和浓磷酸混合后，所得的混合酸加热到温度160°C后，将a面蓝宝石放入其中，保持温度为160°C持续20min，然后自然冷却，将混合酸倒出来，最后取出a面蓝宝石，首先经过酒精的清洗，然后控制300C，40KHZ的条件进行超声清洗，最后吹干，即得经酸处理后的a面蓝宝石； 所述浓硫酸的质量百分比浓度为95-98%，所述浓磷酸为质量百分比浓度为85%的磷酸水溶液； (2)、将片状固体NaOH放入到容器中加热至温度为325-340°C至其全部融化澄清，将步骤(I)所得的经酸处理后的a面蓝宝石放入其中，保持温度为325-340°C持续1min后，直接用镊子立刻取出a面蓝宝石或将容器中的NaOH迅速倒出来后将a面蓝宝石取出，取出的a面蓝宝石首先经过酒精的清洗，然后进行超声清洗，最后吹干，即完成了 a面蓝宝石的刻蚀。
【专利摘要】本发明公开一种a面蓝宝石的刻蚀方法，即首先将a面蓝宝石在加热到温度160℃的由浓硫酸和浓磷酸组成的混合酸中保持20min，然后自然冷却，将混合酸倒出来，最后取出a面蓝宝石依次经酒精清洗、超声清洗、吹干，即得经酸处理后的a面蓝宝石；将片状固体NaOH加热至温度为325-340℃至其全部融化澄清，将所得的经酸处理后的a面蓝宝石放入其中，保持温度为325-340℃持续10min后，直接用镊子立刻取出a面蓝宝石或将烧杯中的NaOH迅速倒出来后将a面蓝宝石取出，再依次经酒精清洗、超声清洗、吹干，即完成了a面蓝宝石的刻蚀。该刻蚀方法所得a面蓝宝石品质优良。
【IPC分类】H01L21-02
【公开号】CN104658887
【申请号】CN201510013617
【发明人】邹军, 房永征, 李龙, 孙孪鸿, 张灿云
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月12日