Led的基板重製方法
2023-04-30 11:34:36
專利名稱：Led的基板重製方法
技術領域：
本發明是有關於一種將LED的基板重製至能夠再次使用的狀態的方法，且特別是有關於一種只去除不良磊晶層，但不改變基板厚度的LED基板重製方法。
背景技術：
發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)具有省電、壽命長、耐震及低發熱等多項優點，被大量應用在各種交通號誌、車用電子、液晶顯示器背光模塊以及一般照明等。製造可見光發光二極體的常用材料包括各種三五族化合物，其包括用於製造黃、橙或紅光發光二極體的磷化鋁鎵銦(AlGaInP)以及用於製造藍光或紫外光發光二極體的氮化鎵(GaN)。其中，超高亮度的藍光、綠光或紫外光發光二極體，在未來將可取代現行的白熱燈泡與滷素燈泡。由於氮化鎵晶體是成長在藍寶石(Al2O3)的基板上，而藍寶石的晶格與氮化鎵晶體的晶格不匹配，因此發光二極體內的氮化鎵晶體通常會具有高密度的線差排(threadingdislocation)。這些線差排會降低藍光或紫外光發光二極體的光輸出功率。因此，超高亮度藍光或紫外光發光二極體的品質，取決於氮化鎵(GaN)的磊晶品質。而氮化鎵的磊晶質量，則與所使用的藍寶石基板表面加工的質量息息相關。一般而言，在藍寶石基板表面上形成氮化鎵的方法通常是採用例如分子束磊晶法、有機金屬汽相磊晶(下文縮寫成M0VPE)、氫化物汽相磊晶法等方法。然而現有技術的缺點在於LED在磊晶製程後，仍然會有3 5%不良率判報廢，一但磊晶成長有不良狀況時，作為磊晶成長底材的藍寶石基板也無法繼續使用，目前雖有機械研磨方式可去除磊晶層，但不可避免的是也會把藍寶石基板的表層磨除，一但藍寶石厚 度產生變化，後續的製程參數及對位精度都必須重新調整，調整起來費時耗力，且不穩定，實際上根本不會對少數不良基板去重新調機，而是直接將藍寶石基板報廢，因此，必須提出能夠將磊晶層完全去除並將基板重製至新品的質量的方法，藉以減少良率損失。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種LED基板及奈米圖案化基板的重製方法，其利用電漿蝕刻技術去除成長在基板上的不良磊晶層，其中電漿蝕刻技術可透過電漿蝕刻設備實現，電漿蝕刻設備使用有適當的氣體，以及將反應溫度、功率及電漿蝕刻時間控制於特定範圍間，接著再進行清洗處理，即可將成長不良的磊晶層完全去除。其中基板可以是素基板或奈米圖案化基板，基板的材質包含監寶石、單晶娃及多晶矽的至少其中之一，磊晶層的材質包含氮化鎵(GaN)。本發明的一實施例中，電漿腔室所使用的氣體包含有一氬氣(Ar)、一氯氣(Cl2)及一三氯化硼(BCl3)，氯氣很容易在電漿蝕刻處理中與III族元素(如Al、Ga、In)和V族元素(如P、As、Sb)形成氯化物，但不容易作用於材質為藍寶石的基板上，因此可在不改變基板厚度的條件下，將不良的磊晶層完全去除。
本發明的一實施例中，清洗處理可以是一溼式清洗處理，將電漿蝕刻後的基板浸泡於清洗臺(bench)，清洗臺內具有藥液，浸泡一特定時間後，即利用快排衝水清洗槽(quick-dump rinse, QDR)將藥液自基板上清除。將不良的磊晶層完全去除後，基板則可回復原狀，因此可在基板上再次成長磊晶層及進行圖案化製程，因而改善現有技術的缺點，有效提升藍寶石基板的利用率，節省原料成本並提升產品良率。
圖I為本發明的LED的基板重製方法的流程示意圖。
圖2為本發明的LED的基板重製方法的基板示意圖。圖3為本發明的LED的基板重製方法的去除磊晶層示意圖。圖4為本發明的各種尺寸發光二極體的實驗數據比較表。圖5為本發明的試片(a) (b) (C)的原子力顯微鏡表面量測圖。圖6為本發明的試片(a) (b) (C)的掃瞄式電子顯微鏡照片。其中，附圖標記說明如下10 基板20 磊晶層30 電漿蝕刻設備301 電漿腔室303 臺座305 氣體S10、S20、S30 步驟
具體實施例方式以下配合附圖及附圖標記對本發明的實施方式做更詳細的說明，使熟習本領域的技術人員在研讀本說明書後能據以實施。如圖1，本發明的LED的基板重製方法的流程示意圖。本發明有關LED的基板重製方法，用以將基板的磊晶層完全去除，但不改變基板本身的厚度，以方便後續圖案化製程的進行。如圖2，本發明的LED的基板重製方法的基板示意圖，並請配合圖I所示。首先進入步驟S10，提供一基板10，該基板10用以製作發光二極體，其中基板可以是素基板或奈米圖案化基板，該基板10的材質可以是藍寶石(Sapphire)、單晶矽、多晶矽或其它適當材質，該基板上形成有一嘉晶層20,該嘉晶層20為一氣化嫁(GaN)薄月旲。如圖3，本發明的LED的基板重製方法的去除磊晶層示意圖，並請配合圖I所示。接著進入步驟S20，利用一電漿蝕刻技術去除該基板10上的該磊晶層20，其中該電漿蝕刻技術可藉由一電漿蝕刻設備30實現，該電漿蝕刻設備具有一電漿腔室301及一臺座303，該臺座303位於該電漿腔室301內，其中將具有該磊晶層20的該基板10置放於該電漿腔室301之中的該臺座303上。該電漿腔室301的製程壓力控制於O. 3Pa IPa之間，電漿蝕刻該磊晶層20的時間須控制於45 90分鐘之間，其中該電漿腔室所使用的氣體305包含有一氬氣(Ar)、一氯氣(Cl2)及一三氯化硼(BCl3),較佳而言,該気氣的輸送流率須介於Osccm至40sccm之間，該氯氣的輸送流率介於Osccm至60sccm之間，該三氯化硼的輸送流率介於Osccm至30sccm之間。且該電漿腔室的反應溫度須控制於-20 10°C之間，該電漿腔室所接受的上電極射頻天線功率(antenna RF Power)須控制於300 1800瓦特之間，該電眾腔室所接受的下電極射頻偏壓功率(Bias RF Power)須控制於300 900瓦特之間。在本發明的一實施例中，該電漿蝕刻技術為電感性耦合電漿蝕刻技術，該電漿蝕刻設備可以是電感I禹合式電眾蝕刻機(inductively coupled plasma, I CP) 接著進入步驟S30，對已去除磊晶層20的基板10表面進行一清洗處理，該清洗處 理將已去除磊晶層20的基板I浸泡於一清洗臺(Bench)之中維持一期間，該清洗臺具有一藥液，該藥液可以是磷酸與鹽酸以I比1、2比1、1比2的方式調製而成，該清洗臺的溫度控制於200°C至280°C之間，該期間約為5至20秒，接著利用快排衝水清洗槽(quick-dumprinse, QDR)衝洗該基板10的表面維持10 15分鐘，藉以中止藥液的反應，並將該基板10的表面清洗乾淨。如圖5,本發明的試片(a) (b) (C)的原子力顯微鏡(atomic force microscopy,AFM)表面量測圖，如圖6，本發明的試片(a) (b) (c)的掃瞄式電子顯微鏡(ScanningElectric Microscope, SEM)照片。其中試片(a)為具有磊晶層20的基板10經電漿蝕刻處理後的狀態，其蝕刻時間為3600秒；試片(b)為具有磊晶層20的基板10經電漿蝕刻技術處理後的狀態，其蝕刻時間為1500秒；試片(c)則為標準規格的基板10。將試片(a)與試片(C)比較可發現，試片(a)經過適當時間的電漿蝕刻處理後，基板10上的磊晶層20已被完全去除，且基板10的表面狀態與標準規格的基板10的表面狀態無明顯差異，而試片(b)在蝕刻不完全下，表面上有明顯的不規則起伏。如圖4，本發明的各種尺寸發光二極體的實驗數據比較表。其中樣品A的操作電流為20毫安(mA)，平均電壓為3. 23伏特(V)，樣品B的操作電流則為350毫安(mA)，平均電壓為3. 32伏特(V)。樣品A及樣品B分別以正常的基板、經電漿蝕刻處理後磊晶層20完全被去除的基板以及經電漿蝕刻處理後磊晶層20部份被去除的基板，而分別製作出的發光二極體，由圖4的實驗數據比較表中可知，樣品A以被電漿蝕刻處理後磊晶層20完全被去除的基板而製作的發光二極體的光輸出功率為17. 65mff,以正常基板所製作的發光二極體只有17. 3mff,樣品B以被電漿蝕刻處理後磊晶層20完全被去除的基板而製作的發光二極體的光輸出功率為323. 52mff,以正常基板所製作的發光二極體只有316. 35mff,由此可知，被電漿蝕刻處理後磊晶層20完全被去除的基板不僅可直接適用後續的圖案化製程，還可提升發光二極體的光輸出功率。以上所述內容僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的發明精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。
權利要求
1.一種LED的基板重製方法，其特徵在於，包含 提供一基板，該基板上已成長有一嘉晶層； 利用一電漿蝕刻技術去除形成於該基板上的該磊晶層；以及 對已去除磊晶層的基板表面進行一清洗處理。
2.如權利要求I所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該基板可以是一素基板或一圖案化基板。
3.如權利要求I所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該基板的材質為藍寶石、單晶矽及多晶矽的至少其中之一。
4.如權利要求I所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該薄膜層為一氮化鎵薄膜。
5.如權利要求I所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿蝕刻技術為將該基板上的該磊晶層完全去除。
6.如權利要求5所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿蝕刻技術為電感性耦合電眾蝕刻技術。
7.如權利要求I所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿蝕刻技術包含將具有該磊晶層的該基板送進一電漿腔室中。
8.如權利要求7所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿腔室的製程壓力控制於O. 3Pa至IPa之間。
9.如權利要求7所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿腔室所使用的氣體包含有一IS氣、一氯氣及一三氯化硼。
10.如權利要求7所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該氬氣的流率介於Osccm至40sccm之間，該氯氣的流率介於Osccm至60sccm之間，該三氯化硼的流率介於Osccm至30sccm 之間 ο
11.如權利要求7所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿腔室的製程溫度介於-20 I (TC之間。
12.如權利要求7所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿腔室所接受的上電極射頻天線功率介於300 1800瓦特之間。
13.如權利要求7所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該電漿腔室所接受的下電極射頻偏壓功率介於300 900瓦特之間。
14.如權利要求I所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該清洗處理將已去除磊晶層的基板浸泡於一清洗臺維持一期間，該清洗臺具有一藥液，接著利用快排衝水清洗槽衝洗該基板的表面至少10 15分鐘。
15.如權利要求14所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該期間為5至20秒。
16.如權利要求14所述的LED的基板重製方法，其特徵在於，該藥液可以是磷酸與鹽酸以I比1、2比I或I比2的方式調製而成，該清洗臺的溫度控制於200°C至280°C之間。
全文摘要
一種LED的基板重製方法，其利用電漿蝕刻技術去除成長在基板上的不良磊晶層，基板包含素基板及已奈米圖案化的基板，電漿蝕刻技術可透過電漿蝕刻設備實現，其中電漿蝕刻設備使用有適當的氣體，以及將反應溫度及功率控制於特定範圍內，接著再透過清洗處理，即可將成長不良的磊晶層完全去除，不良的磊晶層完全去除後，基板則可回復原狀，因此可在基板上再次成長磊晶層，藉以有效提升藍寶石基板的利用率，節省原料成本並可提升產品良率。
文檔編號H01L33/00GK102969409SQ201210314108
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月30日 優先權日2011年8月31日
發明者施佳賢, 詹博筌 申請人:榮易化學有限公司