一種GaN外延廢片回收的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管芯片(Light-Emitting-D1de chip)領(lǐng)域，尤其涉及一種GaN外延廢片回收的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED產(chǎn)業(yè)，作為一項新興產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)對這個時代產(chǎn)生了重大的影響。在照明應(yīng)用、背光應(yīng)用、功率器件等眾多領(lǐng)域，LED替代傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)成為主流成為必然趨勢。
[0003]GaN材料是近年來最受關(guān)注的第三代化合物半導(dǎo)體。GaN材料為寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體，N系III/V族化合物均為直接帶隙半導(dǎo)體，AlN/GaN/InN系列的三元或四元化合物，其禁帶寬度從1.9eV到6.2eV，覆蓋了從紅外到紫外波長段。同時GaN材料熱穩(wěn)定性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熱導(dǎo)率高，GaN制作的器件性能也很穩(wěn)定，這使得GaN基LED發(fā)展形勢迅速，并將在照明、背光、功率器件等眾多領(lǐng)域取代其他傳統(tǒng)材料，成為產(chǎn)業(yè)主流。
[0004]GaN基LED外延技術(shù)是整個產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)核心，是決定產(chǎn)品性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。GaN基LED外延片的生長則是是以Al2O3單晶作為襯底，生長GaN材料。
[0005]隨著GaN基LED技術(shù)的大規(guī)模推廣，GaN基LED的產(chǎn)能開始急速膨脹，很多公司開始批量生產(chǎn)。隨著產(chǎn)量的節(jié)節(jié)攀升，各大公司也寄存了大量的外延廢片。這些外延廢片因其生長過程中某一個步驟出現(xiàn)異常導(dǎo)致，不能進行下一步的加工，處理這些這類外延廢片，常常會當(dāng)作廢品拋棄，這種做法既浪費又會造成污染，并且大大提高了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明提出了一種可以解決上述問題的至少一部分的GaN外延廢片回收的方法。
[0007]本發(fā)明提供了一種GaN外延廢片回收的方法，包括:第一步驟(SlO):將GaN外延廢片浸泡到腐蝕溶液中以腐蝕所述GaN外延廢片表面；第二步驟(S20):利用清洗液來清洗所述第一步驟中經(jīng)過腐蝕的GaN外延廢片。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，進一步包括:在所述第一步驟之前，對所述GaN外延廢片表面進行粗化處理。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，在通過研磨處理和/或高溫處理來進行粗化處理；優(yōu)選地，所述研磨處理為通過砂紙或砂輪對GaN外延廢片表面進行打磨；或優(yōu)選地，所述高溫處理為把GaN外延廢片在烤盤爐加熱，加熱溫度大于1000°C，加熱時間為0.5-10小時。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，所述腐蝕溶液為強酸或強堿溶液。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，進一步包括，在所述第一步驟中，控制所述GaN外延廢片在所述腐蝕溶液中的浸泡時間，以控制對所述GaN外延片的腐蝕深度，優(yōu)選地，所述浸泡時間為10-100小時。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，在所述第一步驟中，所述強酸溶液或所述強堿溶液的濃度大于10%，所述酸溶液或堿溶液的溫度大于50°C。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，所述強酸溶液為鹽酸溶液，所述強堿溶液為NaOH溶液，優(yōu)選地，所述NaOH溶液的濃度為50%以上，溫度為80°C以上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，在所述第二步驟中，利用清洗液來清洗所述第一步驟中經(jīng)過腐蝕的GaN外延廢片包括:步驟(S100):使用硫酸和雙氧水混合溶液對GaN外延廢片表面進行清洗并吹干；步驟(S200):使用稀鹽酸對完成所述步驟SlOO的GaN外延廢片表面進行清洗并吹干；步驟(S300):使用純水對完成所述步驟S200的GaN外延廢片表面進行清洗并吹干。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，在所述第二步驟(S20)中，利用清洗液來清洗所述第一步驟中經(jīng)過腐蝕的GaN外延廢片包括:步驟(S100’):使用王水對GaN外延廢片表面進行清洗并甩干；步驟(S200’):使用氫氟酸對完成所述步驟S100’的GaN外延廢片表面進行清洗并甩干；以及，步驟(S300’ ):使用去膠液對GaN外延片表面進行清洗并甩干。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，在所述步驟(S200)中，所述稀鹽酸的濃度為5-15% ;所述純水為去離子純水。
[0017]本發(fā)明所述GaN外延廢片回收的方法不會拋棄大量的GaN外延廢片，不僅節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本，而且不會污染環(huán)境，做到了節(jié)能環(huán)保的作用。
【附圖說明】
[0018]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字之后的字母標(biāo)記指示多個相同的部件，當(dāng)泛指這些部件時，將省略其最后的字母標(biāo)記。在附圖中:
[0019]圖1為GaN外延片全結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的方法流程圖；
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施方式的利用清洗液來清洗經(jīng)過腐蝕的GaN外延廢片的示意性流程圖；以及
[0022]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施方式的利用清洗液來清洗經(jīng)過腐蝕的GaN外延廢片的示意性流程圖。
[0023]其中，附圖中各標(biāo)記的含義為:
[0024]U-GaN 層 101、N-GaN 層 102、MQW 層 103 和 P-GaN 層 104。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體的實施方式對本發(fā)明作進一步的描述。
[0026]圖1為GaN外延片全結(jié)構(gòu)示意圖，通過圖1來介紹本發(fā)明所基于的外延片結(jié)構(gòu)。
[0027]如圖1所示，所述GaN外延片結(jié)構(gòu)包括了襯底，在襯底上生長的U-GaN層101、在該U-GaN層上生長的N-GaN層102、在該N-GaN層上生長的MQW層103以及在該MQW層上生長的P-GaN層104。襯底一般為藍寶石襯底，也可以是硅襯底或矽襯底。
[0028]通常情況下，所述U-GaN層101厚度為2-5 μ m，所述N-GaN層102厚度為1-2 μ m，所述MQW層103厚度為0.05-0.3 μ m，所述P-GaN層104厚度為0.05-0.3 μ m。當(dāng)所述U-GaN層101生長完成之后，然后再依次生長到所述N-GaN層102、所述MQW層103或所述P-GaN層104。其中的任何一層出現(xiàn)異常時，所述GaN外延片變?yōu)樗鯣aN外延廢片。
[0029]由此可見，U-GaN層101幾乎占到了整個外延厚度的60%以上，如果在更上層的N-GaN層102、所述MQW層103或所述P-GaN層104中的任何一層在生長過程中出現(xiàn)問題，那么如果能夠僅僅去除出現(xiàn)問題的那些層，而保留生長完整的層，那么將大大節(jié)約成本和時間。
[0030]公開號為101471403，公開日為2009年7月I日的中國專利申請公開了一種采用化學(xué)蝕刻來去除P-GaN層，MQff層和N-GaN層的技術(shù)，其主要采用了氣體蝕刻。
[0031]上述方法中，蝕刻設(shè)備的蝕刻數(shù)量是有限的，不利于成批回收，而且蝕刻設(shè)備造價較高，回收一次的成本也較高。
[0032]公開號為103531685A，公開日為2014年I月22日的中國專利申請公開了一種先經(jīng)過真空烤盤烘烤，然后清洗PSS襯底上的殘留的方法。
[0033]上述方法中，采用了高溫烘烤的方法，在烘烤過程中，外延層灰一直處于很粗糙的狀態(tài)，因此這種方法必須要將GaN層全部分解，只留下藍寶石襯底才能結(jié)束，不能控制分解的進程。此外，高溫烘烤只能適用于襯底分解溫度較高的藍寶石襯底，而如果換成硅襯底或者GaN復(fù)合襯底將不再適用。因此，要求不高的廢片處理通常會使用烤盤爐來烘烤。此外，烘烤所需要的電力消耗也是一個較為沉重的成本負擔(dān)。
[0034]相較于現(xiàn)有的GaN外延廢片處理工藝，本發(fā)明提供了一種成本較低，并且能夠方便控制進程的方法。
[0035]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的方法流程圖。
[0036]如圖2所示，本發(fā)明提供了一種GaN外延廢片回收的方法，包括:第一步驟SlO:將GaN外延廢片浸泡到腐蝕溶液中以腐蝕所述GaN外延廢片表面；第二步驟S20:利用清洗液來清洗所述第一步驟中經(jīng)過腐蝕的GaN外延廢片。
[0037]如圖2所示，本發(fā)明的主要優(yōu)點包括操作簡單，主要操作為配置腐蝕液，取放廢片和清洗廢片；可大批量操作，一次性回收的廢片取決于容器大小，例如一個10升的容器，一次性腐蝕的廢片在1000片以上，如果有更大的需求，則可以使用更大的容器；過程的成本較低，平均到一次廢片的回收成本低于0.5元；腐蝕外延層的深度可以通過腐蝕時間、溫度等來控制；腐蝕完之后表面光潔度很高，腐蝕完之后可以作為基底繼續(xù)生長外延層結(jié)構(gòu)而不會有太大異常。
[0038]例如，當(dāng)只有最外層的P-GaN層104需要腐蝕時，則可以采用較短的時間，而如果底層的U-GaN層101需要腐蝕時，則可以采用較長的時間。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，進一步包括:在所述第一步驟之前，對所述GaN外延廢片表面進行粗化處理。
[0040]進行表面粗化處理有利于增加腐蝕時的接觸面積，從而提高腐蝕效率，縮短腐蝕的時間。
[0041]可以通過多種方式來對GaN外延廢片的表面進行粗化，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，可以通過研磨處理和/或高溫處理來進行粗化處理。
[0042]研磨處理可以通過砂紙或砂輪對GaN外延廢片表面進行打磨，從而使得表面粗化，粗化的表面將形成多孔和多坑結(jié)構(gòu)，從而加大了與腐蝕液的接觸面。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，還可以通過把GaN外延廢片在烤盤爐加熱的高溫處理方式來進行粗化。通常，加熱溫度大于1000°c，加熱時間為0.5-10小時。優(yōu)選情況下，加熱溫度在1300°C以上，烘烤時間可以在I個小時左右。
[0044]經(jīng)過粗化的表面將更加有利于腐蝕液的腐蝕。
[0045]根據(jù)襯底材質(zhì)的不同，所述腐蝕溶液可以為強酸或強堿溶液。
[0046]例如，對于大多數(shù)的藍寶石襯底、GaN襯底、SiC襯底，可以使用強堿溶液來把上面的GaN層腐蝕掉。這種腐蝕可以一直進行到最底層的U-GaN層，而藍寶石襯底不會和強堿溶液發(fā)生反應(yīng)，從而得到保留。
[0047]而對于某些其他類型的襯底，例如硅襯底和矽襯底，則需要采用強酸溶液，以避免襯底發(fā)生反應(yīng)。
[0048]總體而言，不用的襯底類型需要采用不同的腐蝕溶液，所有的過程是一致的。對于不同的襯底而言，需要得到同樣的腐蝕效果，則需要調(diào)整腐蝕工藝，例如腐蝕時間，腐蝕溶液的溫度等等。
[0049]如上所述，本發(fā)明的一個突出優(yōu)點在于，在所述第一步驟中