[發(fā)明專利]一種c面藍(lán)寶石的刻蝕方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510013477.8
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104651948B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒軍;房永征;李龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C30B33/10
• 分類號: C30B33/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,馬文峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種c面藍(lán)寶石的刻蝕方法。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石的主要成分是Al₂O₃，俗稱剛玉，硬度僅次于金剛石，屬于三方晶系，六方結(jié)構(gòu)。特別是c面藍(lán)寶石，因為是藍(lán)寶石生長的特征取向，所以比起其他取向的藍(lán)寶石硬度更高，性能更加穩(wěn)定，刻蝕起來難度更大。但是c面藍(lán)寶石卻是LED產(chǎn)業(yè)芯片生產(chǎn)中主要的襯底材料。

藍(lán)寶石對于GaN芯片的藍(lán)光有很好的透過性，有很高的機(jī)械強(qiáng)度，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐高溫下多種酸堿的侵蝕，有很好的抗熱沖擊能力，有很高的硬度、抗輻射能力和介電常數(shù)。

藍(lán)寶石的以上特點決定了它在能在很多行業(yè)得到很多的應(yīng)用。它在LED行業(yè)芯片中的應(yīng)用有著不可替代的作用，但是也存在著一定的缺點。因為c面藍(lán)寶石與GaN生長時存在晶格失配，所以人們也不斷的尋找減少他們之間的晶格失配的方法。

目前主要是減少c面藍(lán)寶石的晶界缺陷來提高GaN薄膜的質(zhì)量，現(xiàn)在用得最多是機(jī)械刻蝕，但是這種方法存在一些缺陷，一方面，由于c面藍(lán)寶石的高硬度特性給機(jī)械刻蝕提出了新的要求，另一方面，機(jī)械刻蝕方法對于減少晶界缺陷來說是漫無目的的。所以，本發(fā)明采用化學(xué)濕法來刻蝕c藍(lán)寶石，針對性很強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了解決上述對設(shè)備強(qiáng)度要求大及刻蝕無目的性等技術(shù)問題而提供一種c面藍(lán)寶石的刻蝕方法,該刻蝕方法具有設(shè)備簡單和刻蝕目的性強(qiáng)等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術(shù)方案

一種c面藍(lán)寶石的刻蝕方法，具體包括如下步驟：

（1）、按體積比計算，質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液：水為1:200的比例，將質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液和水進(jìn)行混合后，所得的混合液控制溫度為25℃，將潔凈的c面藍(lán)寶石片放入其中，40Khz下超聲或靜止20min，然后取出c面藍(lán)寶石片，依次經(jīng)酒精清洗，30℃、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即得氫氟酸處理后的c面藍(lán)寶石；

（2）、按體積比計算，濃硫酸：濃磷酸為3:1的比例，將濃硫酸和濃磷酸混合后，所得的混合酸加熱到溫度160℃后，將步驟（1）所得的c氫氟酸處理后的c面藍(lán)寶石放入其中，保持溫度為160℃持續(xù)20min，然后自然冷卻，將混合酸倒出來，最后取出c面藍(lán)寶石，依次經(jīng)酒精清洗，30℃,40KHZ的條件下超聲清洗，最后吹干，即得經(jīng)混合酸處理后的c面藍(lán)寶石；

所述濃硫酸，其質(zhì)量百分比濃度為95-98%，所述濃磷酸為質(zhì)量百分比濃度為85%的磷酸水溶液；

（3）、將片狀固體NaOH放入到容器中加熱至溫度為325-340℃至其全部融化澄清，將步驟（1）所得的經(jīng)混合酸處理后的c面藍(lán)寶石放入其中，保持溫度為325-340℃持續(xù)10min后，立刻取出c面藍(lán)寶石或?qū)⑷萜髦械腘aOH迅速倒出來后將c面藍(lán)寶石取出，取出的c面藍(lán)寶石依次經(jīng)酒精清洗，30℃、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即完成了c面藍(lán)寶石的刻蝕。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的一種c面藍(lán)寶石的刻蝕方法，由于采用了非機(jī)械刻蝕的化學(xué)濕法刻蝕技術(shù)對c面藍(lán)寶石進(jìn)行刻蝕，在刻蝕后的SEM掃描圖像中，可以觀察到c面藍(lán)寶石的表面晶界已經(jīng)被很好的刻蝕了，呈現(xiàn)出晶界的六邊形，由此表明了該刻蝕方法對c面藍(lán)寶石刻蝕是非常有效的。

進(jìn)一步，經(jīng)本發(fā)明的c面藍(lán)寶石的刻蝕方法該刻蝕方法具有刻蝕效果好，均勻性好，品質(zhì)良好，良率高等優(yōu)點。

附圖說明

圖1、經(jīng)實施例1的刻蝕方法所得的c面藍(lán)寶石表面的SEM圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。

實施例1

一種a面藍(lán)寶石的刻蝕方法，具體包括如下步驟：

（1）、按體積比計算，質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液：水為1:200的比例，將0.2ml質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氟酸水溶液和40ml水倒入到燒杯中進(jìn)行混合后，所得的混合液控制溫度為25℃，將潔凈的c面藍(lán)寶石片放入其中，40Khz下超聲20min，然后取出c面藍(lán)寶石片，依次經(jīng)酒精清洗，30℃、40Khz的條件下超聲清洗，最后吹干，即得氫氟酸處理后的c面藍(lán)寶石；