CN105576097A - 一种纳米软膜光刻制备微纳pss的方法 - Google Patents

一种纳米软膜光刻制备微纳pss的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,步骤为:均胶:首先,取一蓝宝石衬底,在蓝宝石衬底基层上均匀涂上一层光刻胶;曝光:然后,将蓝宝石衬底移至软膜的下方,将软膜与蓝宝石衬底微接触,并进行曝光处理;显影:曝光后的蓝宝石衬底从软膜下方移开,去掉被曝光的光刻胶,留下未曝光部分,实现图形转移;刻蚀:对光刻胶未曝光部分进行ICP刻蚀处理,从而制备出微纳PSS。本发明的优点在于:利用本发明进行制备时,软膜只需与光刻胶轻微接触,有效的减少了光刻胶对软膜的污染,相应的也提高了软膜的使用寿命,无需使用步进式曝光,整个晶片一次成型,适用于大尺寸PSS的制备,效率更高。

Description

一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法
技术领域
本发明涉及芯片制造领域,特别涉及一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法。
背景技术
发光二极管(LED)是一种电光转换、高效节能、绿色环保、寿命长等优点,在交通指示、户内外全色显示、液晶电视背光源等方面有着广泛的应用,尤其是用LED可以实现半导体固态照明,其有望成为新一代光源进入千家万户,引起人类照明史上的革命,其中蓝宝石衬底生长氮化镓外延的蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉,蓝光激发荧光粉发出黄光,蓝光与黄光混合得到白光,从而用蓝光LED得到白光。氮化镓衬底材料常见有二种,即蓝宝石和碳化硅,碳化硅机械加工性能差,价格昂贵以及专利方面的问题使其应用得到限制,因此当前用于氮化镓外延生长的衬底主要是蓝宝石,氮化镓外延层与蓝宝石的晶格失配度相当大,残余内应力较大,所以在蓝宝石上生长氮化镓容易造成大量的缺陷,而这些缺陷大大降低发光器件发光效率;同时GaN与空气间存在较大的折射率的差异,光出射角度较小,很大部分被全反射回到LED芯片内部,降低了光的提取效率,增加散热难度,影响LED器件的可靠性。采用纳米级PPS衬底技术可大大降低氮化物材料的位错的密度,缓和外延生长时产生的残余内应力,提高内量子效率,光提取效率大大改善。
微纳PSS的制备,包括均胶、曝光、显影、刻蚀等步骤,而传统的制备方法其存在着以下几个缺点:在进行曝光时需要用到纳米压印的方法,此方法需要将软膜与胶深度接触,而软膜一般采用树脂材质的,因此会导致胶对软膜造成污染,同时也降低了软膜的使用寿命,而且传统的光刻制备方法,对于曝光的时间、能量等参数方面的控制也不是很好,因此需要进行步进式曝光,从而导致曝光的时间比较长,工作效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,能够提高软膜的使用寿命,同时也能提高工作效率。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,其创新点在于:包括下述步骤:
a)均胶:首先,取一蓝宝石衬底,在蓝宝石衬底基层上均匀涂上一层光刻胶,光刻胶的厚度在0.9um-1.1um之间;
b)曝光:然后,将蓝宝石衬底移至软膜的下方,所述软膜包括一软膜主体,该软膜主体呈长方体状,在软膜主体的长轴方向的一侧设置有梳齿组;所述梳齿组由若干并列等距分布的梳齿共同构成,在相邻的两个梳齿所形成的凹槽的内壁上还设置有高反射金属层,将软膜与蓝宝石衬底微接触,即软膜与光刻胶之间的距离控制在200nm-500nm之间,并进行曝光处理,采用紫外线进行曝光,曝光的时间为5-10s,曝光能量为100mJ/cm2
c)显影:曝光后的蓝宝石衬底从软膜下方移开,并用显影液显影,利用显影液与曝光部分的光刻胶反应,去掉被曝光的光刻胶,留下未曝光部分,实现图形转移;
d)刻蚀:对光刻胶未曝光部分进行ICP刻蚀处理,刻蚀功率,刻蚀的时间为,从而制备出微纳PSS。
进一步的,所述步骤a中,光刻胶采用正胶或负胶中的任意一种。
进一步的,所述步骤b中,软膜上的高反射金属层覆盖住相邻两个梳齿所形成的凹槽。
进一步的,所述步骤b中,软膜的制备工艺为:首先,用Si或SiC基板制备硬膜,然后根据制备的硬膜利用树脂注塑成型制备出软膜半成品,在软膜半成品上镀一层厚度在150nm以上的高反射率金属膜,然后采用干法ICP刻蚀去除需曝光处的金属膜,从而形成所需的软膜。
进一步的,所述软膜制备时,采用电子束蒸镀或磁控溅射法镀金属膜,镀膜速率为5A/S,干法ICP刻蚀的刻蚀速率10A/S。
本发明的优点在于:本发明工艺进行制备时,利用本发明中的软膜中通过在相邻的梳齿所形成的凹槽的内壁增设高反射金属层,在进行曝光处理时,光在进过软膜时,部分光会被高反射金属层所阻挡,即可形成被曝光区域未曝光区,无需软膜与胶深入接触,提高了软膜的使用寿命。
通过将高反射金属层覆盖住相邻两个梳齿所形成的凹槽的设计,避免光在到达胶之间从梳齿的侧壁射出的情况,将光完全局限于图形内,有效的提高图形分辨率。
另外,在曝光处理时,采用紫外线进行曝光,紫外线的波长较小,分辨率较高,并通过对曝光的时间与能量进行很好的控制,只需一次曝光就可以,大大提高了工作效率。
与传统的光刻制备PSS方法相比,本发明的制备方法无需使用步进式曝光,整个晶片一次成型,因此工作效率高,精度高,且成本比较低,适用于大尺寸PSS的制备。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1-图7为本发明的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法的示意图。
图8-图11为软膜的制备流程图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明中的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,通过下述步骤实现:
第一步,均胶:首先,取一蓝宝石衬底5,如图1所示,在蓝宝石衬底5的基层上均匀涂上一层光刻胶4,如图2所示,光刻胶的厚度为1um之间,在本步骤中,光刻胶可以采用正胶,也可以选用负胶,本实施例以正胶为例进行进一步的说明。
第二步,曝光:将蓝宝石衬底移至软膜的下方,如图3所示,软膜包括一软膜主体1,该软膜主体1呈长方体状,在软膜主体1的长轴方向的一侧设置有梳齿组,梳齿组由若干并列等距分布的梳齿2共同构成,在相邻的两个梳齿2所形成的凹槽的内壁上还设置有高反射金属层3,将软膜与蓝宝石衬底微接触,软膜与光刻胶之间的距离为200nm,并采用紫外线进行曝光处理,如图4所示,曝光的时间为5s,曝光能量为100mJ/cm2
第三步,显影:曝光后的蓝宝石衬底从软膜下方移开,如图5所示,并用显影液显影,利用显影液与曝光部分的光刻胶反应,去掉被曝光的光刻胶,留下未曝光部分,实现图形转移,形成如图6所示的衬底结构。
第四步,刻蚀:对光刻胶未曝光部分进行ICP刻蚀处理,从而制备出微纳PSS,如图7所示。
实施例2
本发明中的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,通过下述步骤实现:
第一步,均胶:首先,取一蓝宝石衬底5,在蓝宝石衬底5的基层上均匀涂上一层光刻胶4,光刻胶的厚度为1.1um,在本步骤中,光刻胶可以采用正胶,也可以选用负胶,本实施例以正胶为例进行进一步的说明。
第二步,曝光:将蓝宝石衬底移至软膜的下方,软膜包括一软膜主体10,该软膜主体10呈长方体状,在软膜主体10的长轴方向的一侧设置有梳齿组,梳齿组由若干并列等距分布的梳齿共同构成,在相邻的两个梳齿所形成的凹槽的内壁上还设置有高反射金属层11,且高反射金属层11覆盖住相邻两个梳齿所形成的凹槽,如图11所示,将软膜与蓝宝石衬底微接触,软膜与光刻胶之间的距离为500nm,并采用紫外线进行曝光处理,如图4所示,曝光的时间为5s,曝光能量为100mJ/cm2
上述步骤中,软膜的制备工艺为:硬膜制备:首先,根据所需图形采用Si或SiC基板制备出硬膜,如图8所示。
软膜制备:根据制备的硬膜利用树脂注塑成型制备出软膜半成品,如图9所示。
镀金属膜:采用电子束蒸镀或磁控溅射法在软膜半成品上镀一层厚度在150nm以上的高反射率金属膜,镀膜速率为5A/S,如图10所示。
去金属膜:采用干法ICP刻蚀去除需曝光处的金属膜,刻蚀速率10A/S,从而形成所需的软膜,如图11所示。
第三步,显影:曝光后的蓝宝石衬底从软膜下方移开,如图5所示,并用显影液显影,利用显影液与曝光部分的光刻胶反应,去掉被曝光的光刻胶,留下未曝光部分,实现图形转移,形成如图6所示的衬底结构。
第四步,刻蚀:对光刻胶未曝光部分进行ICP刻蚀处理,从而制备出微纳PSS。
表1为实施例1、实施例2与传统制备工艺的数据对比表。
项目 实施例1 实施例2 传统工艺
软膜使用次数 203 232 15
曝光时间 9s 8s 58s
图形分辨率 很高
成本
由表1中的数据对比可以很明显的看出,利用本发明在进行制备微纳PSS时,软膜的使用次数相比传统制备工艺得到了很大的提升,同时曝光所需时间短,有效提高了工作效率,图形分辨率比传统工艺要高,精度更高,而且实施例2的图形分辨率还要高于实施例1中的图形分辨率,成本都要低于传统工艺。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,其特征在于:包括下述步骤:
a)均胶:首先,取一蓝宝石衬底,在蓝宝石衬底基层上均匀涂上一层光刻胶,光刻胶的厚度在0.9um-1.1um之间;
b)曝光:然后,将蓝宝石衬底移至软膜的下方,所述软膜包括一软膜主体,该软膜主体呈长方体状,在软膜主体的长轴方向的一侧设置有梳齿组;所述梳齿组由若干并列等距分布的梳齿共同构成,在相邻的两个梳齿所形成的凹槽的内壁上还设置有高反射金属层,将软膜与蓝宝石衬底微接触,即软膜与光刻胶之间的距离控制在200nm-500nm之间,并进行曝光处理,采用紫外线进行曝光,曝光的时间为5-10s,曝光能量为100mJ/cm2
c)显影:曝光后的蓝宝石衬底从软膜下方移开,并用显影液显影,利用显影液与曝光部分的光刻胶反应,去掉被曝光的光刻胶,留下未曝光部分,实现图形转移;
d)刻蚀:对光刻胶未曝光部分进行ICP刻蚀处理,从而制备出微纳PSS。
2.根据权利要求1所述的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,其特征在于:所述步骤a中,光刻胶采用正胶或负胶中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,其特征在于:所述步骤b中,软膜上的高反射金属层覆盖住相邻两个梳齿所形成的凹槽。
4.根据权利要求3所述的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,其特征在于:所述步骤b中,软膜的制备工艺为:首先,用Si或SiC基板制备硬膜,然后根据制备的硬膜利用树脂注塑成型制备出软膜半成品,在软膜半成品上镀一层厚度在150nm以上的高反射率金属膜,然后采用干法ICP刻蚀去除需曝光处的金属膜,从而形成所需的软膜。
5.根据权利要求4所述的纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法,其特征在于:所述软膜制备时,采用电子束蒸镀或磁控溅射法镀金属膜,镀膜速率为5A/S,干法ICP刻蚀的刻蚀速率10A/S。
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