大尺寸藍(lán)寶石襯底退火前的清洗及背面不良返工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前清洗及背面不良返工方法，其特征在于研磨片經(jīng)過(guò)藥槽清洗后再經(jīng)過(guò)手工刷洗和搓洗,可有效改善藍(lán)寶石襯底片表面顆粒及潔凈度，最后經(jīng)過(guò)酸堿浸泡、沖淋甩干，退火后的襯底片表面潔凈度達(dá)到無(wú)黑白點(diǎn)，無(wú)色差，無(wú)手印，無(wú)沾污，襯底片的良率可達(dá)90%以上；本發(fā)明還提供了一種背面不良片的返工方法，可避免因純手工打磨引起的背面粗糙度不一致問(wèn)題；本發(fā)明的特點(diǎn)在于可以有效的改善或去除藍(lán)寶石襯底片表面的粉塵，大大改善襯底片背面不良問(wèn)題，極大提高成品的良率。
【專利說(shuō)明】
大尺寸藍(lán)寶石襯底退火前的清洗及背面不良返工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前的清洗及背面不良片的返工方法，屬于晶體材料的加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光電子領(lǐng)域?qū)Φ?GaN)基發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光性能要求不斷提高，從而對(duì)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)生長(zhǎng)GaN的藍(lán)寶石(C1-Al2O3)襯底晶片的表面質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)，這主要是因?yàn)樗{(lán)寶石襯底晶片拋光表面的雜質(zhì)沾污會(huì)嚴(yán)重影響LED的質(zhì)量和成品率。在目前的LED生產(chǎn)中，大尺寸藍(lán)寶石襯底片仍有50%以上的廢品是由于表面污染引起的，由于在襯底晶片生產(chǎn)中，幾乎每道工序都有清洗問(wèn)題，所以藍(lán)寶石晶片清洗的好壞對(duì)LED的發(fā)光性能有嚴(yán)重的影響，處理不當(dāng)，可能使全部藍(lán)寶石晶片報(bào)廢，做不出LED管子來(lái)，或者制造出來(lái)的LED性能低劣、穩(wěn)定性和可靠性很差。
[0003]藍(lán)寶石晶片經(jīng)過(guò)切削、研磨和拋光等加工后，晶片表面已是Ct-Al2O3晶體的一個(gè)截面，由結(jié)晶學(xué)可知，這個(gè)表面所有的晶格都處于破壞狀態(tài)，即有一層或多層的化學(xué)鍵被打開(kāi)，呈現(xiàn)一層到幾層的懸掛鍵，由物化性質(zhì)可知，非飽和化學(xué)鍵化學(xué)活性高，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極易與周圍的分子或原子結(jié)合起來(lái)。被吸附的雜質(zhì)粒子有顆粒、有機(jī)雜質(zhì)、無(wú)機(jī)雜質(zhì)、金屬離子等。退火前必須全部去除，才能達(dá)到出貨所要求的潔凈度。
[0004]目前市場(chǎng)上2寸藍(lán)寶石襯底片是主導(dǎo)，但隨著技術(shù)的改進(jìn)，4寸及更大尺寸的藍(lán)寶石越來(lái)越受到專注。在開(kāi)發(fā)4寸襯底片的過(guò)程中，按照2寸的工藝要求清洗大尺寸晶片時(shí)，越來(lái)越多的難題暴露出來(lái)，退火后的藍(lán)寶石襯底片背面不良問(wèn)題尤為突出，退火后襯底片會(huì)出現(xiàn)黑點(diǎn)，白點(diǎn)，色差，手印，沾污，大半晶片被卡在這個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)法往下流通。
[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，提供一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前清洗及背面不良返工的方法，重點(diǎn)解決目前藍(lán)寶石退火前襯底片表面清洗不干凈，背面不良(色差、沾污、黑點(diǎn)、白點(diǎn))嚴(yán)重，退火后良率低于50%的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前的清洗方法，包括:
將待退火晶片放置于80°C放有清洗劑的超聲波槽中不開(kāi)超聲波清洗，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明開(kāi)超聲波清洗的晶片表面并不能達(dá)到理想的均勻度，晶片表面呈現(xiàn)樹(shù)枝狀或條紋狀色差，且這些晶片重清洗很難達(dá)到規(guī)定的清潔度。
[0007]使用蘸有洗潔精的硬質(zhì)短毛刷刷洗的目的是手工處理的晶片經(jīng)處理后表面的清潔度均一，無(wú)明顯色差。
[0008]使用粗拋布再搓洗一遍的目的在于可以有效減少晶片表面附著的微小顆粒，因物理和化學(xué)吸附的微顆粒在后序程序處理過(guò)程中要達(dá)到出貨要求比較困難。
[0009]經(jīng)過(guò)不同溫度的超聲清水槽可以去除清潔劑的殘留及毛刷和粗拋布的絨面。
[0010]用H2 SOjPH2O2的100 °C混合液的比例為2:1:5_ 1，優(yōu)選2:1:7-8，酸洗可以去除晶片表面的金屬離子，添加的比例根據(jù)清洗后的金屬顆粒檢測(cè)結(jié)果調(diào)整。
[0011]用NH3OH和出02的混合溶液清洗的比例為1:1:5-8，可以去除晶片表面非金屬雜質(zhì)殘留。酸或堿加的過(guò)多，造成化學(xué)品浪費(fèi)，同時(shí)因腐蝕速率過(guò)快而影響襯底片表面的機(jī)械參數(shù)。添加少了，腐蝕速率過(guò)慢，作業(yè)周期長(zhǎng)，一些“頑固”顆粒不易脫離襯底片表面。
[0012]—種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片背面不良片的處理方法，其特征在于:采用單面研磨的方法去除表面的一層臟污，使用圖1的裝置可以一次完成10-15片處理，比單片處理的效率高出很多。所使用的研磨漿料配比研磨砂SiC:懸浮劑:純水=500:400:1200-2000ml，鑄鐵研磨盤的自重可以達(dá)到研磨壓力的效果，研磨一段時(shí)間后，可以去除晶片表面的不良，所配的漿料也可以保持晶片的表面粗糙度在規(guī)定范圍內(nèi)。研磨后改用貼粗拋布的研磨盤繼續(xù)研磨可以改善研磨過(guò)程引起的輕微劃傷，去除表面顆粒，提高晶片品質(zhì)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供了一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前的清洗方法及退火后晶片表面存在色差、黑點(diǎn)，白點(diǎn)，手印，沾污等不良可返工片的處理方法。退火前的清洗檢驗(yàn)合格率可以達(dá)到90%以上，退火后的合格率達(dá)到85%-95%，經(jīng)返工處理后的總合格率可達(dá)95%左右，大大改善了背面不良，該方法在生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)本工藝進(jìn)行適當(dāng)變形或改進(jìn)，這些都將是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖la、圖1b為藍(lán)寶石襯底片退火后背面不良返工片裝置俯視圖及側(cè)視圖示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明所采用的清洗技術(shù)工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了更清楚的理解本發(fā)明，按工藝步驟進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0017]晶片經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C清洗劑藥槽清洗1min后。
[0018]用刷子蘸取清潔劑手工刷洗。
[0019]用粗拋布搓洗。
[0020]放入60 0C純水槽中超聲清洗1min。
[0021 ] 經(jīng)過(guò)80°C純水槽中超聲清洗lOmin。
[0022]室溫純水噴淋5min。
[0023]放入酸槽中浸泡5_15min。
[0024]純水溢流3min。
[0025]放入堿槽中浸泡5_15min。
[0026]噴淋3min。
[0027]80°C熱風(fēng)甩干，目檢或儀器顆粒檢測(cè)通過(guò)后退火。
一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底背面不良片的處理方法，(色差、劃傷、黑點(diǎn)、白點(diǎn)、手印、沾污等)一面的不良片放置于圖1、圖2所示的裝置上，添加適量的研磨漿料，使用鑄鐵磨盤研磨5-20111；[11后，改用貼有粗拋布的研磨盤研磨5-101]1；[11，背面不良片的清洗過(guò)程與重復(fù)1-11。
[0028]實(shí)施例1
研磨好的25片藍(lán)寶石襯底片經(jīng)電子級(jí)純水沖洗后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C含清洗劑的超聲波水槽中不開(kāi)超聲波清洗10分鐘后，用長(zhǎng)毛刷粘取適量洗潔精對(duì)襯底片手工刷洗后再用粗拋布搓洗，再使用以溢流的方式超聲波清洗10分鐘，最后將襯底片吹干后在強(qiáng)光燈下目檢。檢驗(yàn)結(jié)果顯示不開(kāi)超聲波增加人工刷洗搓洗的情況下合格24片，色差I(lǐng)片，良率達(dá)到96%。
[0029]對(duì)比例I
研磨好的25片藍(lán)寶石襯底片經(jīng)電子級(jí)純水沖洗后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C含清洗劑的超聲波水槽開(kāi)超聲波清洗10分鐘后;經(jīng)過(guò)60°(:、80°(:、60°(:、多個(gè)清水槽分別超聲101^11;使用以溢流的方式超聲波清洗10分鐘；吹干后強(qiáng)光燈下目檢。檢驗(yàn)結(jié)果顯示開(kāi)啟超聲波的情況下合格16片，色差9片，良率只有64%。
[0030]實(shí)施例2
研磨好的25片藍(lán)寶石襯底片經(jīng)電子級(jí)純水沖洗后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C含清洗劑的超聲波水槽中不開(kāi)超聲波清洗10分鐘后；(2)用長(zhǎng)毛刷粘取適量洗潔精對(duì)襯底片手工刷洗后再用粗拋布搓洗；(3)使用以溢流的方式超聲波清洗10分鐘；(4)經(jīng)80°C的電子級(jí)純水中10分鐘，再放入純水溢流超聲槽中5分鐘，水溫為室溫；(5)用出504和H2O2的100°C混合液比例為2:1:7，腐蝕晶片5分鐘，后用純水溢流3分鐘；(6)用NH4OH和出02的混合液比例為1: 1:7，腐蝕晶片5分鐘；(7)晶片經(jīng)電子級(jí)純水噴淋3分鐘后加熱甩干裝進(jìn)退火爐；(8)退火后經(jīng)檢驗(yàn)，合格片23片，I片黑點(diǎn)，I小崩。良率達(dá)到92%。
[0031]對(duì)比例2
(I)研磨好的25片藍(lán)寶石襯底片經(jīng)電子級(jí)純水沖洗后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C含清洗劑的超聲波水槽中不開(kāi)超聲波清洗10分鐘后；(2)用長(zhǎng)毛刷粘取適量洗潔精對(duì)襯底片手工刷洗后再用粗拋布搓洗；(3)使用以溢流的方式超聲波清洗10分鐘；(4)經(jīng)80°C的電子級(jí)純水中10分鐘，再放入純水溢流超聲槽中5分鐘，水溫為室溫；(5)用H2S04和H202的100°C混合液比例為2:1:10，腐蝕晶片5分鐘，后用純水溢流3分鐘；(6)用NH40H和H202的混合液比例為1:1:10,腐蝕晶片5分鐘；(7)晶片經(jīng)電子級(jí)純水噴淋3分鐘后加熱甩干裝進(jìn)退火爐；(8)退火后經(jīng)檢驗(yàn)，合格片22片，3片顆粒超標(biāo)。良率達(dá)到88%。
[0032]實(shí)施例3
取25片背面不良返工片，將背面向上放置于圖1所示的103襯底片放置位置，取30ml以研磨砂SiC:懸浮劑:純水=500:400:1500ml配比的漿料均勻涂抹于裝置上的襯底片上，用鑄鐵研磨盤研磨15min后，在研磨盤上貼好粗拋布再研磨5分鐘后，再將研磨好的25片藍(lán)寶石襯底片經(jīng)電子級(jí)純水沖洗后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C含清洗劑的超聲波水槽中不開(kāi)超聲波清洗10分鐘。用長(zhǎng)毛刷粘取適量洗潔精對(duì)襯底片手工刷洗后再用粗拋布搓洗，使用以溢流的方式超聲波清洗10分鐘經(jīng)80°C的電子級(jí)純水中10分鐘，再放入純水溢流超聲槽中5分鐘，水溫為室溫。用H2SO4和H2O2的100°C混合液比例為2:1:10，腐蝕晶片5分鐘，放于純水槽中溢流3分鐘，接著用NH4OH和出02的混合液比例為1:1:10,腐蝕晶片5分鐘，晶片經(jīng)電子級(jí)純水噴淋3分鐘后加熱甩干。經(jīng)檢驗(yàn)25片返工片中合格20片，4片背污，I片小崩。良率達(dá)到80%。
[0033]對(duì)比例3
取25片背面不良返工片，分別用不同200目、120目、80目的砂紙進(jìn)行手工打磨，將研磨好的25片藍(lán)寶石襯底片經(jīng)電子級(jí)純水沖洗后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C含清洗劑的超聲波水槽中不開(kāi)超聲波清洗10分鐘。用長(zhǎng)毛刷粘取適量洗潔精對(duì)襯底片手工刷洗后再用粗拋布搓洗，使用以溢流的方式超聲波清洗10分鐘經(jīng)80°C的電子級(jí)純水中10分鐘，再放入純水溢流超聲槽中5分鐘，水溫為室溫。用H2SO4和H2O2的1000C混合液比例為2:1:10,腐蝕晶片5分鐘，放于純水槽中溢流3分鐘，接著用NH4OH和出02的混合液比例為1: 1:10，腐蝕晶片5分鐘，晶片經(jīng)電子級(jí)純水噴淋3分鐘后加熱甩干。經(jīng)檢驗(yàn)25片返工片中合格10片，劃傷5片，表面粗糙度超標(biāo)4片，背污6片。良率只有40%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前清洗方法，包括以下步驟: 晶片經(jīng)過(guò)兩個(gè)80°C清洗劑藥槽清洗1min后； 用刷子蘸取清潔劑手工刷洗； 用粗拋布搓洗； 放入60 0C純水槽中超聲清洗1min ； 經(jīng)過(guò)80 °C純水槽中超聲清洗1min; 室溫純水噴淋5min; 放入酸槽中浸泡5_15min ； 純水溢流3min; 放入堿槽中浸泡5-15min ； 噴淋3min; 80°C熱風(fēng)甩干，目檢或儀器顆粒檢測(cè)通過(guò)后退火。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前的清洗方法，其特征在于步驟(2)使用的刷子為硬質(zhì)短毛刷，蘸取清潔劑后刷洗時(shí)間為15-30s/片，雙面刷洗。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前的清洗方法，其特征在于步驟(3)搓洗時(shí)間為10-15s/片，雙面搓洗。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火前的清洗方法，其特征在于步驟(7)的酸槽中，所述成分和配比為H2SO4: H2O2:H20=2:1:5-10。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火清洗方法，其特征在于步驟(9)的堿槽中，所述成分和配比為NH3OH = H2O2 = H2O=1: 1:5-8。6.—種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火后背面不良片的處理方法，其特征在于將有背污(色差、劃傷、黑點(diǎn)等)一面的背面不良片放置于圖1、圖2所示的裝置上，添加適量的研磨漿料，使用鑄鐵磨盤研磨5_20min后，改用貼有粗拋布的研磨盤研磨5-10min，背面不良片的清洗過(guò)程與權(quán)利要求1的相同。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于大尺寸藍(lán)寶石襯底片退火后背面不良片處理方法，其特征在于所述研磨漿料的成分和配比為研磨砂SiC:懸浮劑:純水=500:400:1200-2000。
【文檔編號(hào)】B08B3/08GK105903694SQ201610267482
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】毛智斌, 沈思情, 劉浦鋒, 宋洪偉, 陳猛
【申請(qǐng)人】上海超硅半導(dǎo)體有限公司