[发明专利]一种实现蓝宝石衬底重复利用的垂直LED芯片制备方法

摘要

本发明为一种实现蓝宝石衬底重复利用的垂直LED芯片制备方法，该方法通过在单抛面蓝宝石衬底上制备出带线条状沟槽的牺牲层，在显露蓝宝石衬底的沟槽底部生长GaN缓冲层，并以沟槽内缓冲层为基础在牺牲层表面横向生长未掺杂的GaN层，在未掺杂的GaN层表面依次生长N型GaN层、量子阱层、P型GaN层，再在P型GaN层表面制备金属反射层与金属键合层，硅片衬底上制备金属键合层，然后两者之间进行键合，键合结束用HF溶液将牺牲层腐蚀掉实现单抛面蓝宝石衬底的去除，最后对蓝宝石衬底进行CMP处理，实现其重复利用。以此方法制备的垂直LED芯片实现了衬底的重复利用节约了生产开支。

主权项

1.一种实现蓝宝石衬底重复利用的垂直LED芯片制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：第一步，在蓝宝石衬底片子上用等离子体增强化学气相沉积法上制备Si3N4牺牲层；所述牺牲层厚度10‑10000nm；第二步，在淀积的牺牲层上涂胶、曝光、显影制备出线条状沟槽图案，然后用湿法刻蚀的方法制备出线条状沟槽，最后用去胶液去胶，放入去离子水中冲洗，再用甩干机甩干，得到带线条状沟槽牺牲层的蓝宝石衬底；其中，所述的线条状沟槽，沟槽宽度0.01‑10μm、线条与线条的间隔0.001‑10mm、线条状沟槽深度与淀积牺牲层厚度等同；第三步，用MOCVD首先在显露出蓝宝石衬底的沟槽中生长GaN缓冲层，以沟槽中生长的GaN缓冲层为基础横向生长未掺杂的GaN层，然后在未掺杂的GaN层表面依次生长N型GaN层、量子阱层、P型GaN层，其中，GaN缓冲层厚度范围10‑1000nm、未掺杂的GaN层厚度范围0.1‑10μm、N型GaN层厚度范围0.1‑10μm、多量子阱层厚度范围0.1‑10μm、P型GaN层厚度范围0.01‑10μm；第四步，再在P型GaN层表面依次制备金属反射层Ni/Ag/Ni,然后进行退火处理；其中，Ni厚度1‑5nm、Ag的厚度150nm‑250nm、第二层Ni厚度50‑100nm；第五步，在退火后的金属反射层上蒸镀金属键合层Au，厚度0.5‑2μm；另外在硅片上依次蒸镀Cr/Pt/Au作为金属键合层，Cr/Pt/Au厚度分别为5‑50nm、10‑100nm、0.5‑2μm，然后在键合机中将以蓝宝石为衬底的晶圆与硅片为衬底的晶圆键合在一起；第六步，键合结束后，将晶圆放入到HF溶液中，待蓝宝石衬底与带外延的硅片分离后，分别用去离子水冲洗，最后用甩干机甩干；第七步，然后将GaN薄膜用混合溶液浸泡或者ICP刻蚀机去除GaN缓冲层与未掺杂GaN层，用KOH溶液粗化N型GaN层，之后涂胶、曝光、显影，用电子束蒸发台蒸镀N电极，再去胶清洗、甩干，最终完成垂直LED芯片的制备；所述的混合溶液组成为体积比硫酸:双氧水:H2O＝5:1:1，其中硫酸的质量百分浓度为98％、双氧水的质量百分浓度为30％；第八步，将剥离后的蓝宝石衬底再次放入的BOE溶液中，浸泡10‑600s，用去离子水冲洗，然后甩干机中甩干，最后进行CMP处理，使蓝宝石各项参数达到再次使用的标准；所述的第一步中化学气相沉积法的工艺参数为功率20‑200W、衬底温度100‑400℃、工作气压100‑1000mTorr、SiH4流量10‑300sccm、NH3流量10‑300sccm、淀积时间1‑20min；所述的第六步中的HF溶液的质量百分浓度为0.1％‑49％；所述的第八步中BOE溶液的组成为质量百分浓度40％氟化铵溶液和质量百分浓度49％氢氟酸溶液的混合物，其体积比为氟化铵溶液：氢氟酸溶液＝6:1。