蓝宝石图形衬底晶片及制备方法技术

一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤：步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片；步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片；步骤3：在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。本方法的制备工艺及设备和传统的蓝宝石图形化衬底片的制备工艺及设备完全兼容，易于实现。使用本发明专利技术制备的蓝宝石图形化衬底片和传统的蓝宝石图形化衬底片相比，成本降低百分之十以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，特别是指在应用于外延生长的一种。
技术介绍
以II1-V族氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体材料，是半导体照明领域的重要基础材料。目前氮化镓外延所使用的衬底材料主要是蓝宝石图形化衬底片。 现在业界蓝宝石图形化衬底片的制备通常包含如下流程，如图1所示，制备方法如下: 取检验合格的厚度450微米至550微米的蓝宝石切割片，在双面研磨机上使用粒度为3微米至10微米的研磨粉，经40分钟到80分钟双面研磨得到厚度370微米至470微米左右的蓝宝石粗磨晶片，表面粗糙度在0.5微米至1.2微米之间。蓝宝石粗磨晶片再使用单面研磨机和粒度为I微米至3微米的研磨液，单面精密研磨70分钟到100分钟，得到厚度350微米至450微米左右的蓝宝石精磨晶片，表面粗糙度在0.01微米至0.1微米之间。蓝宝石精磨晶片在单面抛光机上进行300分钟到480分钟单面化学机械抛光得到厚度330微米至430微米左右的蓝宝石精抛晶片，要求蓝宝石精抛晶片表面粗糙度小于0.5纳米。在蓝宝石精抛片上经过湿法或干法制程制备图形结构得到蓝宝石图形化衬底片。 其中，单面精密抛光均采用化学机械抛光工艺，由于蓝宝石晶体莫氏硬度高达9.0，单面精密抛光制程周期长达300分钟以上，耗用大量的抛光液和抛光布。在以上图形化衬底片的制备工艺中单面精抛制程成本占到整个工艺成本的百分之十以上。 以上蓝宝石图形化衬底片的制备流程，工艺周期长、材料消耗大，制备成本较高。 此外，通过上述流程制备的蓝宝石图形化衬底，后期制备的图形在光滑的表面形成，在图形之间平坦区域粗糙度小，光提取效率不够高。现有技术中，为了增加光提取效率，在制备的图形表面以及图形之间平坦区域进行二次工艺，增加尺寸更小的图形结构，二次工艺必然会大大增加蓝宝石图形衬底的工艺难度和制备成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本的蓝宝石图形化衬底片及制备方法。该方法的制备工艺及设备和传统的蓝宝石图形化衬底片的制备工艺及设备完全兼容，易于实现。使用本专利技术制备的蓝宝石图形化衬底片和传统的蓝宝石图形化衬底片相比，成本降低百分之十以上。 本专利技术提供一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤: 步骤1:对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片； 步骤2:对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片； 步骤3:在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。 本专利技术的有益效果是，本专利技术制备的蓝宝石图形化衬底片和传统的蓝宝石图形化衬底片相比，成本降低百分之十以上。 【附图说明】 为进一步说明本专利技术的
技术实现思路
，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中: 图1是传统图形化衬底片制备工艺流程图； 图2是本专利技术的图形化衬底片制备工艺流程图。 【具体实施方式】 请参阅图2所示，本专利技术提供一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤: 步骤1:对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片，所述蓝宝石粗磨晶片的表面粗糙度为0.8微米至1.2微米之间； 取厚度430微米至530微米的蓝宝石切割片，剔除有锯纹、崩边及严重表面缺陷的晶片，按照厚度差10微米对切割片进行分组，同组晶片使用EJD-12BL双面研磨机、GC280磨料进行60分钟双面研磨，控制终点厚度350微米至450微米，表面粗糙度Ra在0.8微米至 1.2微米之间，经清洗、干燥、检验制得蓝宝石粗磨晶片。 步骤2:对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片，所述蓝宝石精磨晶片的粗糙度为0.01微米至0.1微米之间； 蓝宝石粗磨晶片再使用EJW610T-3AL单面研磨机、树脂铜盘、#3 μ研磨液进行单面精密研磨70分钟到100分钟，控制终点厚度330微米至430微米、表面粗糙度Ra在0.01微米至0.1微米之间，经清洗、干燥、检验制得蓝宝石精磨晶片。 步骤3:在所述的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构的高度为1.0微米到2.5微米之间，图形底部的尺寸为1.5微米到4.5微米之间，图形节距在2.0微米到5.0微米之间，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。 其中所述刻蚀图形化结构可以采用湿法工艺制备，亦可以采用干法工艺制备。当采用湿法工艺制备刻蚀图形化结构时，在合格的蓝宝石单面精磨片上沉积一层0.5微米至5微米二氧化硅膜、使用光刻技术在上述的二氧化硅膜上制备出具有特定图形结构的光刻胶掩膜；将光刻图形转移到到二氧化硅膜上；以图形化的二氧化硅膜为掩膜，使用硫酸磷酸体系湿法腐蚀方法，将图形刻蚀到蓝宝石衬底上，形成刻蚀图形化结构；湿法腐蚀去掉二氧化硅膜，并将蓝宝石衬底清洗干净，完成图形化蓝宝石衬底的制备。当采用干法工艺制备刻蚀图形化结构时，使用光刻技术在蓝宝石精磨晶片上制备出具有特定图形结构的光刻胶掩膜，使用Oxford plamalablOO型刻蚀机，以BC13气体900瓦功率刻蚀900秒将图形刻蚀到蓝宝石精磨晶片上；去除光刻胶，清洗、干燥、检验，得到合格的蓝宝石图形化衬底片。图形化结构的尺寸和光刻版图形结构以及刻蚀工艺相关。常用图形化结构的高度为1.0微米到2.5微米之间，图形底部为1.5微米到4.5微米之间，图形节距在2.0微米到5.0微米之间。 以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤：步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片；步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片；步骤3：在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤: 步骤1:对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片； 步骤2:对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片； 步骤3:在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。2.如权利要求1所述的蓝宝石图形衬底制备方法，其中所述蓝宝石粗磨晶片的表面粗糙度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文军，郭金霞，赵冀，王莉，伊晓燕，王军喜，李晋闽，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11