[發明專利]自對準工藝制作凸形圖形襯底的方法

有效

• 申請號: 201010186438.5
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101867001A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 袁根如;郝茂盛;陳誠
• 申請（專利權）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種用于氮化物外延生長的凸形圖形襯底的制作方法。

背景技術

發光二極管具有體積小、效率高和壽命長等優點，在交通指示、戶外全色顯示等領域有著廣泛的應用。尤其是利用大功率發光二極管可能實現半導體固態照明，引起人類照明史的革命，從而逐漸成為目前電子學領域的研究熱點。為了獲得高亮度的LED，關鍵要提高器件的內量子效率和外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、襯底材料以及空氣之間的折射率差別較大，導致有源區產生的光在不同折射率材料界面發生全反射而不能導出芯片。

目前主流的技術路線就是用凸形圖形襯底來生長外延，此種技術可以緩解襯底和氮化物外延層異質外延生長中由于晶格失配引起的應力，減小GaN基外延層穿透位錯的密度，提高外延層晶體質量；減少發光二極管芯片的界面反射及內部吸收，提高芯片發光效率。但是，現在制作凸形圖形襯底有很大的難度，因其顯影后是孤立的小圓柱圖形微結構，在圖形高度較高時，顯影時很難將圖形完整的保留下來，大部分圖形在顯影時就脫離掉了，對于這種情況，有的使用在襯底上表面蒸鍍一層很薄的金屬層，再在金屬層上表面做光刻工藝，來解決光刻膠的粘附性，但是有金屬會給后面的干法刻蝕工藝帶來污染腔體造成刻蝕工藝不穩定的問題；有的使用增粘劑，但效果不明顯，很難批量生產。另外，尤其是當光刻膠厚度較厚時，制作凸形圖形時曝光機的精度達不到，如果采用高精度的步進曝光機來曝光的話，那不是一般企業能夠實現的，因為此種曝光機的費用很昂貴。因此，為了能夠使凸形圖形襯底工業化，這些問題是目前急需解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種自對準工藝制作凸形圖形襯底的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

自對準工藝制作凸形圖形襯底的方法，包括以下步驟：

步驟一、在透明襯底上用光刻膠制作多個凸形圖形微結構；

步驟二、將附有所述凸形圖形微結構的透明襯底進行高溫處理，使所述凸形圖形微結構碳化成不透光的凸形圖形微結構掩膜；

步驟三、在附有所述凸形圖形微結構掩膜的透明襯底上涂覆一層光刻膠層，并進行軟烘；

步驟四、將透明襯底涂覆有所述光刻膠層的表面朝下，使光線透過透明襯底，利用所述凸形圖形微結構掩膜對所述光刻膠層進行曝光；

步驟五、對曝光后的光刻膠層顯影，得到光刻膠圖形；

步驟六、采用高溫堅膜，將凸形圖形微結構掩膜和顯影后的光刻膠圖形熔合成凸形圓包；

步驟七、利用所述凸形圓包作為掩膜，用干法刻蝕技術將其圖形結構轉移到透明襯底上，得到凸形圖形襯底。

其中，所述透明襯底優選為藍寶石襯底；步驟一中，所述凸形圖形微結構可以是圓柱或圓臺，所述凸形圖形微結構的高度為0.5um-1um，其橫截面的最大寬度為2um-3um，多個所述凸形圖形微結構周期性排列，各微凸形圖形間距為1um-2um；步驟二中，在N₂氣氛中進行高溫處理，處理溫度為450-800℃，處理時間為10-50min；步驟三中，所述光刻膠層的厚度為2.5-10um；步驟六中，采用的干法刻蝕技術優選為電感耦合等離子體(ICP)蝕刻技術。

本發明的有益效果在于：

由于薄膠在制作圖形時工藝更容易，所以我們先采用薄膠在藍寶石襯底上制作周期性排列的凸形圖形微結構；之后將該襯底放入N₂氣氛中進行高溫碳化處理，這樣處理后有兩個效果：一可以增強光刻膠與襯底的粘附性，使圖形不會脫落，二可以使襯底上的圖形碳化成一個個不透光的圖形，讓被碳化的圖形為后續厚膠當掩膜(mask)；之后再在上述圖形上勻上一層較厚的光刻膠，將襯底有圖形的一面朝下放置在曝光機上曝光，這樣就形成一種自對準曝光模式，曝光精度大大提高，從而實現厚膠的凸形圖形制作；之后采用干法刻蝕技術將光刻膠圖形轉移到襯底上，從而制作出凸形圖形襯底。

采用本發明的自對準工藝可以解決厚膠制作凸形圖形脫落的問題，可以采用一般的曝光機實現高精度的曝光需求，可以大大提高圖形的均勻性，從而使得制作凸形圖形襯底的工藝能夠產業化。

附圖說明

圖1-7是本發明自對準工藝制作凸形圖形襯底方法的各步驟示意圖。

具體實施方式

請參看圖1至圖7，具體說明本發明方法的實施過程：