衬底加工方法、发光二极管制造方法及衬底、发光二极管

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种衬底加工方法、发光二极管制造方法及衬底、发光二极管。

背景技术

在蓝宝石衬底片的加工中，晶片的尺寸越大，在切片后晶片的翘曲度则越大。为了降低晶片的翘曲度，在后道的加工过程中，传统工艺一般采用对晶片进行双面研磨和单面硬抛的方式，对晶片的表面双面修复，以达到降低晶片翘曲度，维持晶片表面平坦的目的。但是传统的加工工艺也存在一些不足，在晶片进行研磨或者抛光的过程中，修复时间长，磨削量多，晶片修复能力差，不利于提高生产效率和成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种衬底加工方法、发光二极管制造方法及衬底、发光二极管，以减少衬底面型修复磨削量，提高面型修复能力。

为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种衬底加工方法，包括：

提供一待切割的晶棒；

对晶棒进行切割以获得衬底，衬底的衬底面型中包括容易修复位置，且衬底的翘曲位置与衬底的容易修复位置相对应；

将衬底固定至抛光头上，并对衬底进行抛光。

根据本发明的一个方面，本发明还提供一种衬底，衬底采用上述衬底加工方法形成。

根据本发明的一个方面，本发明还提供一种发光二极管，该发光二极管包括：

衬底，衬底采用上述的衬底加工方法形成；

形成在衬底表面的发光结构，发光结构在衬底的表面依次包括第一半导体层、有源层和与第一半导体层类型相反的第二半导体层。

根据本发明的一个方面，本发明还提供一种发光二极管的制造方法，该发光二极管的制造方法包括：

提供一衬底，衬底采用上述的衬底加工方法形成；

在衬底的表面形成发光结构，发光结构包括依次形成在衬底表面的第一半导体层、有源层和与第一半导体层类型相反的第二半导体层。

与现有技术相比，本发明所述的衬底加工方法、发光二极管制造方法及衬底、发光二极管至少具备如下有益效果：

本发明所述的衬底加工方法根据晶体的各项异性获得容易修复的面型，并在切割过程中控制衬底的翘曲位置与衬底面型中容易修复位置相对应，在后续抛光过程中可以针对翘曲位置进行修复，由于该翘曲位置处于衬底面型容易修复的位置，进而能够减少衬底面型的修复磨削量，提高面型修复能力。

本发明所述的发光二极管管制造方法、衬底以及发光二极管中的衬底均采用上述衬底加工方法制成，同样具备上述技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述的衬底加工方法的步骤流程图；

图2a为本发明实施例1中线切衬底照片；

图2b为本发明实施例1中线切衬底照片与衬底面型对应示意图；

图3a为蓝宝石晶体截面晶向示意图；

图3b为蓝宝石晶体立体结构晶向示意图；

图4为本发明实施例1中对晶棒进行切割的示意图；

图5为本发明实施例1中不同切割段的用线量的曲线图；

图6为本发明实施例1中主动驱动式抛光盘与抛光头相对运动关系图。

附图标记列表：

100 压头

200 晶棒

201 晶棒截面

300 翘曲位置

400 切割线

500 抛光头

600 抛光盘

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

须知，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本实施例提供一种衬底加工方法，包括：

提供一待切割的晶棒；

对晶棒进行切割以获得衬底，衬底的衬底面型中包括容易修复位置，且衬底的翘曲位置与衬底的容易修复位置相对应；

将衬底固定至抛光头上，并对衬底进行抛光。

可选地，在对晶棒进行切割以获得衬底的步骤之前，还包括：

根据晶体的各项异性确定所需的衬底面型，对晶棒进行切割以获得衬底面型。

可选地，在根据晶体的各项异性确定所需衬底面型的步骤中，包括：

衬底面型中包括至少两个晶面的交界线。

可选地，衬底面型中包括C面和/或N面。

可选地，衬底的翘曲位置位于衬底面型中的至少两个晶面的交界线处，由于晶面交界位置容易发生疲劳裂纹，在抛光过程中更容易去除，进而有利于加速翘曲平坦化的速率。

可选地，衬底的翘曲位置位于衬底面型中的至少两个晶面的交界线处，或者位于衬底面型中的至少两个晶面的交界线处及衬底面型中的C面和/或N面上。由于C面和N面的磨除速率相对于其他晶面的磨除速率大，将翘曲位置尽可能的控制在C面和N面内，也能够提高修复效率，翘曲更容易修复。

可选地，在对晶棒进行切割以获得衬底的步骤中，还包括：

采用线切割或者隐切的方式切割出所需衬底面型的衬底。

可选地，在采用线切割或者隐切的方式切割出所需面型的衬底的步骤中，还包括：

选取切割的入切角度从A向往M向偏置2°～30°。

可选地，采用线切割的方式对晶棒进行切割，且在选取切割的入切角度从A向往M向偏置2°～30°的步骤之后，还包括：

将待切割的晶棒的截面由切割初端至切割末端分为60个切割段；

在切割至第5～55个切割段的切割区间内时，控制耗线量进行1％～30％幅度的增减。

可选地，在对晶棒进行切割以获得衬底之后，将衬底固定至抛光头上之前，还包括：

确定抛光头上的最易磨损位置；

将衬底的翘曲位置对正并固定至抛光头的最易磨损位置。

可选地，在将衬底的翘曲位置对正并固定至抛光头的最易磨损位置的步骤之前，还包括：

对衬底进行研磨。

可选地，在确定衬底在抛光头上的最易磨损位置的步骤中，包括：

获取抛光头与抛光盘在抛光过程中的相对运动轨迹；

确定相对运动轨迹的切线方向为最易磨损位置。由于相对运动轨迹的切线方向，也即抛光头边缘的位置线速度更大，确定为受力最大的位置，也是最容易磨损的位置。

可选地，在将衬底的待修复位置对正并固定至抛光头的最易磨损位置的步骤中，包括：

将衬底的翘曲位置固定至抛光头上，同时将所述衬底的翘曲位置的翘曲延伸方向与所述相对运动轨迹的切线方向垂直设置。

可选地，在对衬底进行抛光的步骤中，包括：

控制抛光盘的旋转速度小于抛光头的旋转速度，以控制衬底的翘曲位置的受力方向处于相对运动轨迹的负切线方向。将抛光盘的旋转速度设置在小于抛光头的旋转速度，能够使处于抛光头边缘处的衬底翘曲位置的受力更大，进而能够促进翘曲的尽快移除，进一步提高修复速率。

可选地，晶棒为蓝宝石晶棒。

本实施例还提供一种衬底，述衬底采用上述的衬底加工方法形成。

本实施例还提供一种发光二极管，包括：

衬底，衬底采用上述的衬底加工方法形成；

形成在衬底表面的发光结构，发光结构在衬底的表面依次包括第一半导体层、有源层和与第一半导体层类型相反的第二半导体层。

本实施例还提供一种发光二极管的制造方法，包括：

提供一衬底，衬底采用上述的衬底加工方法形成；

在衬底的表面形成发光结构，发光结构包括依次形成在衬底表面的第一半导体层、有源层和与第一半导体层类型相反的第二半导体层。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例提供一种衬底加工方法，参照图1，该衬底加工方法包括：

S1：提供一待切割的晶棒；

提供一晶棒，该晶棒通过长晶获得。以蓝宝石衬底为例，其长晶过程通常为，首先将原料三氧化二铝至于坩埚中，对坩埚及其中的三氧化二铝进行加热，温度加热到2000℃以上，使得三氧化二铝熔化为熔融状态的熔体，然后经过引晶-放肩-等径生长等步骤获得蓝宝石晶体，将所得晶体进行掏棒处理，获得蓝宝石晶棒。在本实施例中，晶棒的垂直端面为C面。

S2：对晶棒进行切割以获得衬底，衬底的衬底面型中包括容易修复位置，且衬底的翘曲位置与衬底的容易修复位置相对应；

可以采用线切割工艺或者隐切对所得晶棒进行切割处理，获得衬底。具体地，可以通过切割机上高速往复运动的切割线将衬底切割成预设厚度的薄片。

需要说明的是，衬底可以是用于半导体器件制造的任意衬底，例如，可以是玻璃、化合物半导体、金属以及合金、氧化物、氮化物、三五族化合物、第四主族单质及化合物、卤化物、硅酸盐、碳酸盐等。本实施例以蓝宝石衬底为例，切割后的蓝宝石衬底的厚度大约在50μm～20mm，其直径可以是4英寸～18英寸。

可选地，本实施例在切割晶棒之前，首先通过蓝宝石晶体的各项异性确定所需衬底面型，以便于后续对衬底的翘曲进行修复。以蓝宝石为例，蓝宝石的立体结构晶向图以及截面晶向图，请参照图3a以及3b。如图3a所示，蓝宝石一截面上包含多个晶面及多个晶面交界线，切割时将衬底的翘曲控制在晶面交界位置，由于晶面交界位置容易发生疲劳裂纹，更易加速翘曲平坦化的速率。进一步地，C面和N面的磨除速率相对于其他晶面的磨除速率大，进而，本实施例还选取了衬底面型中的C面以及N面占比较大的面型进行切割。这样即使不能准确的将翘曲控制在晶面交界处，也能确保翘曲尽可能多的C面或者N面上，以利于后续的衬底面型的翘曲或者裂纹的修复。在本实施例中，确定包含多个晶面交界线的衬底面型，同时控制该衬底面型中包含C面和N面，该衬底面型为图3a所示的衬底面型。可选地，控制C面和N面的面积占整个衬底面型的30～60％，或者60％以上，能够获得更好的修复效率。可选地，参照图2a及图2b，衬底的翘曲位置300可以位于衬底面型中的晶面交界线处，也可以位于晶面交界线以及C面或者N面上，也可以仅位于C面和N面上。上述衬底在后续的修复过程中，均具有较好的修复效率。本实施例中，参照图2b，衬底的翘曲位置300位于晶面交界处以及部分C面和N面上。

在确定容易修复的衬底面型的步骤之后，还包括：根据容易修复的衬底面型对晶棒进行切割以获得所述衬底面型。具体地，为了获取具有C面和/或N面面型的蓝宝石衬底，在切割过程中，参照图3a及3b，选取切割的入切角度从A向往M向偏置2°～30°，以获得具有C面和N面的蓝宝石衬底面型。具体地，参照图4，将待切割的晶棒200放置于切割机上的切割线400上，晶棒200水平放置，施压头100对晶棒200施压，以进行切割程序。参照图4，将待切割的晶棒截面201由切割初端至切割末端分为60个切割段，参照图5，在切割至第5～55个切割段的切割区间内时，控制耗线量相对于现有沿C面垂直切割时所使用的耗线量进行1％～30％幅度的增减，以控制衬底的晶面交界处位于衬底的翘曲位置或者衬底的C面和/或N面位于晶圆的翘曲位置，便于后续的面型修复。需要说明的是，图5中的纵坐标为单循环回线量。

S3：确定衬底在抛光头上的最易磨损位置；

首先获取抛光头与抛光盘在抛光过程中的相对运动轨迹。具体地，参照图6，在抛光盘600面上任一点P(x,y)到盘面中心O距离为r，P点与x轴夹角为θp，此时P点坐标为(rcosθp,rsinθp)。

当抛光头500不动，抛光盘600面以ω为角速度做圆周运动时，抛光头500上P点围绕以O为原点r为半径的圆做圆周运动，其瞬时坐标修正为(rcos(θp-ωt),rsin(θp-ωt))；当抛光头500以角速度ω

抛光头500的边缘对应于相对运动轨迹，由于相对运动轨迹处的切向方向线速度最大，进而此处工件的受力也最大。磨除力度最大，为最易磨损位置。进而，将衬底的翘曲处固定在抛光头500上，并将衬底的翘曲位置的翘曲延伸方向与相对运动轨迹的切向方向垂直设置，能够获得最大的磨损效率。例如，如图2a所标记的翘曲位置呈椭圆形，将椭圆的长轴方向与相对运动轨迹的切向方向相垂直设置，可以获得最大的磨损率。

S4：将衬底的翘曲位置对正并固定至抛光头的最易磨损位置，然后对固定至抛光头500上的衬底进行抛光。

参照图6，将衬底的翘曲位置固定至抛光头500的边缘，具体是将衬底的翘曲位置300的翘曲延伸方向与抛光头500的圆周的切向方向垂直设置将该抛光头500固定有衬底的一面与抛光盘600接触，通过抛光盘600与抛光头500的相对运动对衬底进行抛光。。可选地，衬底可以借助载盘固定在抛光头上。

参照图6，对固定至抛光头500上的衬底进行抛光。抛光时，控制抛光盘600的旋转速度小于抛光头500的速度，将抛光盘600的旋转速度设置在小于抛光头500的旋转速度，位于抛光头500上的衬底的翘曲位置在相对运动轨迹的负切线方向受力，处于抛光头500边缘处的衬底翘曲位置的受力更大，进而能够促进翘曲的尽快移除，进一步提高修复速率及抛光效率。本实施例所述的衬底加工方法能够实现翘曲的最大程度的修复，提高修复效率，降低翘曲度，修复幅度量约1～33％。

可选地，在抛光之后，还可以将经抛光处理后的衬底进行隐切处理，以对衬底的翘曲度进行补偿修复。具体地，可以通过激光发射器发射激光扫描衬底的表面，以在衬底的翘曲部分的预定深度位置产生改性层。基于改性层会在衬底内部产生较大的应力，改变衬底的翘曲，根据衬底已有的翘曲状况进行补偿隐切，可大幅度降低衬底的总翘曲。采用激光在翘曲部分对应的抛光后的衬底内形成多个改性点，多个改性点形成改性层。在激光扫描之前，可以将衬底的非翘曲部分涂覆激光阻挡层，以阻挡激光进入，仅暴露衬底的翘曲部分。可选地，可以将衬底的非翘曲部分涂黑以形成激光阻挡层，也可以在衬底的非翘曲部分形成激光吸收层，以对激光能量进行吸收，防止对衬底的非翘曲部分产生损伤。

在将所述衬底的待修复位置对正并固定至所述抛光头的最易磨损位置的步骤之前，还包括：对衬底进行研磨。

实施例2

本实施例提供一种衬底，所述衬底采用上述实施例1中的衬底加工方法形成。同样地，本实施例能够提供衬底的修复能力，节省衬底材料，降低衬底的生产成本。

实施例3

本实施例提供一种发光二极管的制造方法，发光二极管中衬底的加工方法与实施例1中的衬底加工方法相同，在此不再一一赘述，除此之外，还包括以下步骤：

在衬底的表面形成发光结构，发光结构包括依次形成在所述衬底表面的第一半导体层、有源层和与所述第一半导体层类型相反的第二半导体层。其中，第一半导体层可以是N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层，当然，第一半导体层为P型半导体层，第二半导体层为N型半导体层也是可以的。第一半导体层用于提供进行复合发光的电子，第二半导体层用于提供进行复合发光的空穴。有源层为单量子阱或多量子阱，用于进行电子和空穴的复合发光。

由于本实施例中发光二极管的制备方法采用了实施例1中的衬底加工方法，该衬底加工步骤简单，能够更高效的降低衬底的翘曲度，提高衬底修复效率及良率，进而提高发光二极管的发光结构的生产质量。

实施例4

本实施例还提供一种发光二极管，该发光二极管包括衬底、依次形成在衬底表面的第一半导体层、有源层和与第一半导体层的导电类型相反的第二半导体层。其中，衬底是由实施例1中的衬底加工方法加工形成。第一半导体层可以是N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层，当然，第一半导体层为P型半导体层，第二半导体层为N型半导体层也是可以的。第一半导体层用于提供进行复合发光的电子，第二半导体层用于提供进行复合发光的空穴。有源层为单量子阱或多量子阱，用于进行电子和空穴的复合发光。

同样地，本实施例发光二极管中衬底的加工方法能够提高衬底的修复能力，节省衬底材料，降低衬底的生产成本。本实施例所得的衬底的翘曲度易修复，翘曲度较低，进而提高发光二极管发光结构的生长质量。

综上，本发明所述的衬底加工方法根据晶体的各项异性获得容易修复的面型，并在切割过程中控制衬底的翘曲位置与衬底面型中容易修复位置相对应，在后续抛光过程中可以针对翘曲位置进行修复，由于该翘曲位置处于衬底面型容易修复的位置，进而能够减少衬底面型的修复磨削量，提高面型修复能力。

进一步地，衬底的翘曲位置位于衬底面型中的至少两个晶面的交界线处，由于晶面交界位置容易发生疲劳裂纹，在抛光过程中更容易去除，进而有利于加速翘曲平坦化的速率。或者，衬底的翘曲位置位于衬底面型中的至少两个晶面的交界线处，或者位于衬底面型中的至少两个晶面的交界线处及衬底面型中的C面和/或N面上。由于C面和N面的磨除速率相对于其他晶面的磨除速率大，将翘曲位置尽可能的控制在C面和N面内，也能够提高修复效率，翘曲更容易修复。

进一步地，将将衬底的翘曲位置对正并固定至抛光头的边缘，控制抛光盘的旋转速度小于抛光头的旋转速度，以控制衬底的翘曲位置的受力方向处于相对运动轨迹的负切线方向。将抛光盘的旋转速度设置在小于抛光头的旋转速度，能够使处于抛光头边缘处的衬底翘曲位置的受力更大，进而能够促进翘曲的尽快移除，进一步提高修复速率。

本发明所述的发光二极管管制造方法、衬底以及发光二极管中的衬底均采用上述衬底加工方法制成，同样具备上述技术效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。