[發(fā)明專利]大功率LED用藍(lán)寶石基片超精密加工技術(shù)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010172868.1
• 申請(qǐng)日: 2010-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102233541A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周海
• 主分類號(hào): B24B37/00
• 分類號(hào): B24B37/00;H01L21/304
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子領(lǐng)域的大功率發(fā)光二極管(LED)用藍(lán)寶石基片超精密加工技術(shù)。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石(α-Al₂O₃)晶體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光電子、微電子、光學(xué)、激光、超導(dǎo)等領(lǐng)域。在整個(gè)大功率LED產(chǎn)業(yè)中，核心是GaN外延片的生長(zhǎng)，因GaN體材料很難制備，必須在藍(lán)寶石襯底基片上外延生長(zhǎng)氮化鎵薄膜，藍(lán)寶石襯底基片的質(zhì)量直接影響其上GaN薄膜生長(zhǎng)質(zhì)量，如果藍(lán)寶石襯底基片的質(zhì)量稍差，會(huì)使制造出來(lái)的發(fā)光二極管發(fā)光性能低劣，甚至做不出發(fā)光二極管來(lái)。藍(lán)寶石襯底基片的質(zhì)量由藍(lán)寶石超精密加工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有藍(lán)寶石加工質(zhì)量問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新的藍(lán)寶石超精密加工技術(shù)，該技術(shù)能夠簡(jiǎn)化藍(lán)寶石基片的工序、提高藍(lán)寶石基片的加工質(zhì)量。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：在藍(lán)寶石晶體切片后，采用淺損傷層的藍(lán)寶石基片塑性域磨削技術(shù)進(jìn)行基片磨削，用混合酸溶液對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行平整化處理，用納米級(jí)拋光液進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，從而提高質(zhì)量，節(jié)省加工時(shí)間，降低加工成本。

藍(lán)寶石基片超精密加工技術(shù)流程如附圖1所示。

下面結(jié)合附圖1的加工技術(shù)流程對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明如下：

1、通過(guò)X射線衍射儀進(jìn)行藍(lán)寶石晶體定向。

2、用線切割機(jī)對(duì)藍(lán)寶石晶體切片。

3、在藍(lán)寶石基片粘盤(pán)中，使用的粘接蠟的組成是：醫(yī)用切片石蠟、松香、醋酸乙烯型熱熔膠。

4、實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石基片塑性域磨削的條件是：高剛性超精密磨床、ELID(在線電解修整砂輪)精密磨削、粒度W7青銅結(jié)合劑金剛石砂輪、砂輪的線速度v_s＝1000m/min、進(jìn)給量f＝1μm/r。將藍(lán)寶石襯底的厚度由450～500微米減薄至400微米左右、粗糙度為10.0微米左右。

5、藍(lán)寶石基片平整化的工藝參數(shù)是：將藍(lán)寶石基片放在平整化去應(yīng)力腐蝕液(該腐蝕液各組份硫酸、磷酸、硝酸的重量比是7∶2∶1)，加熱到250℃±5℃，恒溫腐蝕15分鐘。

該方法不僅消除表層的加工應(yīng)力、消除機(jī)械加工損傷層，而且能獲得較好的表面平整度。

6、在藍(lán)寶石基片拋光工藝中，采用全局平面化超光滑無(wú)損傷精密化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)，藍(lán)寶石基片納米級(jí)拋光液的組成：溶膠型SiO₂，聚氧乙烯酰胺，橄欖油，醇胺，去離子水。

在壓力為100Pa，溫度為25℃±2℃的條件下，利用精拋機(jī)和納米拋光液對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行拋光，使藍(lán)寶石襯底的表面粗糙度達(dá)到0.2納米以下、無(wú)應(yīng)力、無(wú)翹曲變形。

工藝參數(shù)為：

拋光液中SiO₂微粒直徑為：20nm

拋光盤(pán)轉(zhuǎn)速：70轉(zhuǎn)/分

載料盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)：30轉(zhuǎn)/分

拋光時(shí)間t＝120min

拋光壓力P＝100Pa

拋光液的pH＝10.5

拋光溫度：25℃±5℃

拋光液流量：15ml/min，拋光液不可以循環(huán)

發(fā)明效果

本發(fā)明的有益效果是：可以制備大功率LED用藍(lán)寶石基片，消除表層的加工應(yīng)力、消除機(jī)械加工損傷層，獲得表面晶格完整、平整度＜5微米、拋光面粗糙度(RMS)＜0.2納米的超光滑表面，該工藝縮短藍(lán)寶石基片的加工時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。