[发明专利]一种矩阵式蓝宝石衬底及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石衬底，特别涉及一种矩阵式蓝宝石衬底及其制备方法，属于蓝宝石领域。

背景技术

对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可作为衬底：蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底。

单晶的蓝宝石衬底材料可用来制作蓝光/白光/紫外光发光二极管和激光二极管，还有高频的微波以及高压大功率器件。事实上，单晶蓝宝石衬底材料的作用是：作为模板来制作单晶的氮化镓薄膜（氮化镓材料的能隙为3.4伏）。

单晶的蓝宝石晶体材料具有较高熔点及硬度较高的特点。并且，它的化学性质不活泼，能抵抗各种化学物的腐蚀。正因为如此，生产单晶的蓝宝石晶体材料需要消耗很大的电能。而且，晶体生长周期长达数十天，成品率亦偏低。这样，生产单晶的蓝宝石晶棒材料的成本很高。另外，从蓝宝石晶棒加工成晶片的工艺也比较复杂。因此，生产单晶的蓝宝石衬底材料的成本相当高。

单晶的蓝宝石衬底材料经过外延生长（MOCVD）以及芯片工艺加工后，可以使用激光剥离（LLO）工艺。但是，带有衬底的芯片，必须切割成小块（通常尺寸小于1mm x 1mm），然后进行激光剥离。到目前为止，在国际上只有JPSA公司拥有最新的激光剥离技术，可以从蓝宝石衬底材料上将氮化镓薄膜有效分离。利用这种技术产生的激光如果要保证均匀的能量密度分布，可以达到的最大面积为5 × 5毫米，还是无法进行大面积的激光剥离。剥离下来的小块的蓝宝石材料，即使再大一点的尺寸， 如2mm x 2mm，3mm x 3mm，甚至更大的尺寸，都无法回收使用。这样，产品的制作成本就相应提高了，还造成资源的严重浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种容易从芯片上激光剥离，可以重复利用的矩阵式蓝宝石衬底及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种矩阵式蓝宝石衬底，包括衬底本体，所述衬底本体的表面设有纵横交错布置的刻槽。

所述衬底本体的厚度为200um~1200um，所述刻槽的深度为1nm~500um，所述刻槽的宽度为0.1nm~5.0mm，所述纵横交错布置的刻槽之间的距离为1mm~50mm。

所述矩阵式蓝宝石衬底制备方法的工艺步骤如下：

步骤一、抛光蓝宝石衬底 

对研磨过的蓝宝石衬底进行抛光；

步骤二、上光阻 

将蓝宝石衬底置于自动匀胶机上进行上光阻；

步骤三、软烤

将蓝宝石衬底置于加热板上进行软烤；

步骤四、曝光

对蓝宝石衬底进行曝光；

步骤五、预烤

将蓝宝石衬底进行预烤；

步骤六、显影

将蓝宝石衬底放在自动显影机中进行显影；

步骤七、ICP蚀刻蓝宝石衬底  

将蓝宝石衬底放入ICP刻蚀机台，完成蓝宝石衬底表面的刻蚀；

步骤八、清洗光阻

步骤九、CMP

对蓝宝石衬底进行CMP；

步骤十、清洗蓝宝石衬底

将蓝宝石衬底进行清洗。

步骤一、抛光时的抛光液为二氧化硅抛光液，抛光压力为1.8 ~2.2kg/cm², 转速为45~55rpm，温度为28~30℃，抛光至表面粗糙度为9~10埃；

步骤二、 上光阻时，自动匀胶机先以300~500rpm的转速旋转5s-10s后，再以2000~3000rpm的转速旋转30s~35s，涂胶厚度为0.5~1.5um；

步骤三、软烤的软烤温度为80~110℃，软烤时间为30 ~120s；

步骤四、曝光的波长为350~480nm，曝光光强为300-400mw/cm²，曝光时间为150-600msec；

步骤五、预烤的预烤温度为110-120℃，预烤时间40~90s；

步骤六、显影的显影时间为10~30s； 

步骤七、ICP的蚀刻时间为1~50min；

步骤八、清洗光阻分为以下几个步骤：

8.1、使用加热到105~110°C的NMP清洗5~6min；

8.2、使用常温的NMP清洗5~6min；

8.3、使用常温的丙酮清洗2.5~3 min；

8.4、使用常温的IPA清洗2.5 ~3min；