[發明專利]一種LED芯片或襯底表面粗化用掩膜液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201210085092.9
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN103365091A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 申加兵;夏偉;李懿洲;任忠祥
• 申請（專利權）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039;G03F7/00;H01L33/00;H01L33/22
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

1.一種表面粗化用掩膜液，其特征在于該掩膜液是在黏度為200～300厘泊的正性光刻膠中加入直徑為1～4μm的磁性金屬微球顆粒制成，磁性金屬微球顆粒與正性光刻膠的體積比為1∶10～20；所述磁性金屬微球顆粒成分為鐵或鐵的合金。

2.如權利要求1所述的表面粗化用掩膜液，其特征在于所述磁性金屬微球顆粒與正性光刻膠的體積比為1∶10～20，所述磁性金屬微球顆粒成分為鐵；優選直徑為1～4μm的磁性金屬微球顆粒。

3.權利要求1所述的表面粗化用掩膜液的制備方法，步驟如下：

按配比，將磁性金屬微球顆粒加入正性光刻膠中，磁力攪拌，攪拌速度為1～5轉/秒，加熱溫度為25～30℃，使磁性金屬微球顆粒均勻分布在正性光刻膠中。

4.權利要求1或2所述的表面粗化用掩膜液的應用，方法如下：

將掩膜液噴射到待粗化的晶片表面上，使得晶片表面上掩膜層的厚度為掩膜液中磁性金屬微球顆粒直徑的1～2倍；

待粗化的晶片為AlGaInP?LED芯片時，利用無光罩曝光、顯影并結合腐蝕磁性金屬微粒方法得到多孔的光刻膠掩膜，等離子體去膠后再濕法腐蝕芯片，得到表面粗化的AlGaInPLED芯片；或者，

待粗化的晶片為GaN?LED的藍寶石襯底時，采用等離子體通過掩膜直接刻蝕藍寶石表面，得到表面粗化的藍寶石襯底。

5.一種AlGaInP?LED芯片表面粗化的方法，包括使用權利要求1或2所述的掩膜液，所述AlGaInP?LED芯片的主體結構自下至上依次為GaAs層、量子阱層和GaP層，步驟如下：

步驟一：采用PECVD法在GaP層上生長厚度為1000埃～3000埃的SiO₂層；

步驟二：將掩膜液涂布在芯片上表面GaP層上，形成掩膜層，厚度是掩膜液中磁性金屬微球顆粒直徑的1～2倍；

步驟三：第一次無光罩曝光，顯影，去除包裹磁性金屬微球顆粒上的光刻膠，使磁性金屬微粒頂端暴露于表層；

步驟四：酸法腐蝕去除磁性金屬微球顆粒，使表層呈多孔狀；

步驟五：進行第二次曝光，將磁性金屬微球顆粒孔底部的殘留光刻膠去除；

步驟六：采用等離子體去膠，使光刻膠孔洞底部完全暴露出下層結構；

步驟七：腐蝕SiO₂層；將晶片放入BOE腐蝕液中，腐蝕時間為20秒～50秒，得到多孔狀的SiO₂掩膜；

步驟八：腐蝕GaP層，在AlGaInP?LED芯片上表面得到多孔狀的GaP層。

6.如權利要求5所述的AlGaInP?LED芯片表面粗化的方法，其特征在于步驟三中，首先將步驟二涂有掩膜液的晶片放置于烘箱內或熱板上進行曝光前的軟烘，烘烤溫度為90-110℃，烘烤時間為60～90秒，軟烘后的晶片進行第一次無光罩曝光，顯影掉1μm厚的光刻膠曝光能量為30～50mJ；將第一次曝光后的晶片放入顯影液中顯影，顯影液濃度為2.38％的四甲基氫氧化氨，顯影時間為30～60秒。

7.如權利要求5所述的AlGaInP?LED芯片表面粗化的方法，其特征在于步驟五中，第二次曝光的曝光能量為1～5mJ，經過第二次曝光后的光刻膠顯影時間為10～20秒。

8.如權利要求5所述的AlGaInP?LED芯片表面粗化的方法，其特征在于步驟六中，等離子體去膠功率為500W～600W，氧氣流量為40～60sccm，壓強為40～50mTorr，去膠時間為400～600秒。

9.一種GaN?LED襯底表面粗化的方法，包括使用權利要求1或2所述的掩膜液，步驟如下：

步驟I：藍寶石襯底上表面上涂布掩膜液，形成掩膜層，厚度是掩膜液中磁性金屬微粒直徑的1～2倍；

步驟II：采用等離子刻蝕的方法，先將掩膜層中磁性金屬微球以外的全部光刻膠刻蝕干凈，然后繼續刻蝕無磁性金屬微球保護的藍寶石層，當刻蝕藍寶石的深度達到1～3μm時停止刻蝕，用去膠劑將殘余光刻膠去除，同時也將嵌入光刻膠中的金屬微粒去除，最后用丙酮、乙醇進行清洗，得到表面柱狀圖形的粗化藍寶石襯底。

10.如權利要求9所述的GaN?LED襯底表面粗化的方法，其特征在于步驟II中等離子刻蝕的方法的工藝條件為：等離子刻蝕功率為1000W～3000W，射頻功率為200～500W，BCl₃與Cl₂體積比率為3∶1～5∶1，總氣體流量為50～200sccm，壓強為20～50mTorr，刻蝕時間為20～40分鐘。