梅花型掩膜版以及利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種梅花型掩膜版，包括光刻板，光刻板上設置梅花型陣列單元，梅花型陣列單元包括多個梅花型單元，梅花型單元包括外圓環(huán)和與外圓環(huán)內徑相切的內圓。本發(fā)明的一種梅花型掩膜版以及利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，減少外延生長缺陷，增加光提取效率，從而提高GaN基LED發(fā)光效率。
【專利說明】梅花型掩膜版以及利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體裝置領域，尤其涉及一種梅花型掩膜版以及利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法。
【背景技術】
[0002]目前，GaN基(氮化鎵)LED (發(fā)光二極管)已經廣泛應用于全色顯示、交通信號燈、液晶背光顯示，并逐步進入照明領域。為了滿足下一代投影儀、汽車大燈和高端市場的要求，人們一直在努力提高光功率和外量子效率。通常LED的亮度可以表示為內量子效率和外量子效率的乘積(假設電流注入效率為100%)。由于晶格失配和熱膨脹系數較大，藍寶石襯底上通過GaN基形成的外延層仍然具有很高的線位錯(TDD, Threading DislocationDensities)密度(IO8--?IOiciCnT2),這會導致內量子效率的衰竭。為了改善GaN基在藍寶石上的外延質量，人們提出了各種生長技術，比如橫向外延過生長(ELOG, Epitaxy ofLateral Over?Growth)、微米級SiNx (氮化娃)或SiOx (氧化娃)圖形化掩膜和圖形化藍寶石基板(PSS, Patterned Sapphire Substrate)。另一方面，GaN基的高折射率限制了發(fā)射光的逃逸角度只有23°，導致低的光提取效率(LEE)。為了改善光提取效率，人們也同樣提出了各種方法，如PSS、粗化的P型氮化鎵層(P?GaN層)、激光剝離技術和嵌埋在LED結構中的空洞。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決【背景技術】中所存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種梅花型掩膜版以及利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，減少外延生長缺陷，增加光提取效率，從而提高GaN基LED發(fā)光效率。
[0004]本發(fā)明的技術解決方案是:一種梅花型掩膜版，包括光刻板，其特征在于:所述光刻板上設置梅花型陣列單元，所述梅花型陣列單元包括多個梅花型單元，所述梅花型單元包括外圓環(huán)和與外圓環(huán)內徑相切的內圓。
[0005]上述梅花型單元兩兩之間相鄰的距離相等。
[0006]上述內圓的數量為三個或多個。
[0007]上述的內圓直徑為I?2微米；所述的外圓環(huán)直徑為2.16?10微米。
[0008]上述外圓環(huán)內直徑為2.16?6微米；所述的外圓環(huán)外直徑為4.16?10微米。
[0009]一種利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0010]I)在藍寶石襯底上涂布光刻膠；
[0011]2)利用梅花型掩膜版對光刻膠進行曝光，并對光刻膠顯影和烘烤，在光刻膠上形成光刻圖形；
[0012]3)利用三氯化硼氣體對光刻圖形和藍寶石襯底進行多次干法主刻蝕，使對應光刻圖形的藍寶石襯底形成三角圓錐，當光刻圖形暴露出藍寶石襯底形成的三角圓錐時，停止刻蝕；
[0013]4)利用三氯化硼氣體和氬氣體進行干法過刻蝕，使藍寶石襯底形成圖形化襯底，圖形化襯底具有陣列分布的三角圓錐結構，三角圓錐結構的中心頂部為多個三角圓錐形；
[0014]5)去掉殘余的光刻膠，并將所述圖形化襯底清洗干凈。
[0015]上述步驟3)中干法主刻蝕的刻蝕參數為:每次刻蝕時間為480?720秒，間隔時間為20秒，腔體氣壓為2.7毫托?4.7毫托，上電極功率為1200瓦?3600瓦，內外圈電流比為5?15。
[0016]上述步驟4)中干法過刻蝕分兩步進行，第一步刻蝕的參數為:三氯化硼氣體和氬氣體的流量比為100:10，刻蝕時間為360?1080秒，下電極功率為40瓦?120瓦，第二步刻蝕的參數為:三氯化硼氣體和氬氣體的流量比為10:100，刻蝕時間為O?360秒，下電極功率為140?420瓦。
[0017]上述步驟5)中采用濃硫酸:H202=4:1的混合溶液去掉殘余的光刻膠。
[0018]上述藍寶石襯底為2寸或4寸藍寶石平片；所述光刻膠是厚度為1.6?3.0微米的正性光刻膠。
[0019]上述曝光的能量為180?280ms ;曝光時間為150?300毫秒；烘烤溫度為120?150°C，時間為5?10分鐘；所述BCl3氣體和CHF3氣體的比例為100:10。
[0020]本發(fā)明米用梅花型光罩(一個圓環(huán)內有多個小圓且彼此相切)在藍寶石襯底上一次曝光，通過干法刻蝕制造出了梅花型PSS圖形，從而實現了降低外延缺陷/增加出光率的效果；該工藝簡單易操作，非常適用于大生產。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實例一光刻板單元示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實例一光刻板上的排列示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實例二光刻板單元示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實例二光刻板上的排列示意圖；
【具體實施方式】
[0025]參見圖1一圖4，本發(fā)明的梅花型掩膜版，包括光刻板，光刻板上設置梅花型陣列單元，梅花型陣列單元包括多個梅花型單元，梅花型單元包括外圓環(huán)和與外圓環(huán)為同心圓的內圓環(huán)；梅花型單元兩兩之間相鄰的距離相等。內圓環(huán)的數量為三個或多個。內圓環(huán)直徑為I?2微米；外圓環(huán)直徑為2.16?10微米。外圓環(huán)內直徑為2.16?6微米；外圓環(huán)外直徑為4.16?10微米。本發(fā)明中的兩個具體的實施例是:外圓環(huán)內直徑為2.16?4.3微米(三個圓)，3?6微米(七個圓)。外圓環(huán)外直徑為4.16?8.3微米(三個圓)，5?10微米(七個圓)。
[0026]參見圖1，圖2:本發(fā)明具體實施例:三個圓的結構:D1=8.3 μ m, D2=2 μ m，D3=4.3 μ m ；S=1 μ m。
[0027]—種利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，包括以下步驟:
[0028]步驟1:在藍寶石襯底上涂布光刻膠；藍寶石襯底的尺寸為2英寸或4英寸；光刻膠是厚度為1.6?3.0微米的正性光刻膠。
[0029]步驟2:利用如權利要求1至5中任意一項所述的梅花型掩膜版對所述光刻膠進行曝光，并對所述光刻膠顯影和烘烤，以在所述光刻膠上形成光刻圖形；曝光時間為150?300毫秒；烘烤溫度為120?150°C，烘烤時間為5?10分鐘。
[0030]步驟3:利用三氯化硼氣體對所述光刻圖形和藍寶石襯底進行多次干法主刻蝕，以使對應所述光刻圖形的藍寶石襯底形成三角圓錐，并當所述光刻圖形暴露出所述藍寶石襯底形成的三角圓錐時，停止刻蝕；干法主刻蝕進行的刻蝕次數隨所述光刻膠厚度的增加而增多。
[0031]干法主刻蝕的刻蝕參數為:每次刻蝕時間為480?720秒，間隔時間為20秒，腔體氣壓為2.7毫托?4.7毫托，上電極功率為1200瓦?3600瓦，內外圈電流比為5?15。
[0032]步驟4:利用三氯化硼氣體和氬氣體進行干法過刻蝕，以使所述藍寶石襯底形成圖形化襯底，所述圖形化襯底具有陣列分布的三角圓錐結構，所述三角圓錐結構的中心頂部為多個三角圓錐形；三角圓錐結構等距離排列分布。
[0033]干法過刻蝕分兩步進行，第一步刻蝕的參數為:三氯化硼氣體和氬氣體的流量比為100:10，刻蝕時間為360?1080秒，下電極功率為40瓦?120瓦，第二步刻蝕的參數為:三氯化硼氣體和氬氣體的流量比為10:100，刻蝕時間為O?360秒，下電極功率為140?420 瓦。
[0034]步驟5:去掉殘余的光刻膠，并將所述圖形化襯底清洗干凈。采用濃硫酸:H202=4:1的混合溶液去掉殘余的光刻膠。
【權利要求】
1.一種梅花型掩膜版，包括光刻板，其特征在于:所述光刻板上設置梅花型陣列單元，所述梅花型陣列單元包括多個梅花型單元，所述梅花型單元包括外圓環(huán)和與外圓環(huán)內徑相切的內圓。
2.根據權利要求1所述的梅花型掩膜版，其特征在于:所述梅花型單元兩兩之間相鄰的距離相等。
3.根據權利要求2所述的梅花型掩膜版，其特征在于:所述內圓的數量為三個或多個。
4.根據權利要求3所述的梅花型掩膜版，其特征在于:所述的內圓直徑為I?2微米；所述的外圓環(huán)直徑為2.16?10微米。
5.根據權利要求4所述的梅花型掩膜版，其特征在于:所述外圓環(huán)內直徑為2.16?6微米；所述的外圓環(huán)外直徑為4.16?10微米。
6.一種利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)在藍寶石襯底上涂布光刻膠； 2)利用梅花型掩膜版對光刻膠進行曝光，并對光刻膠顯影和烘烤，在光刻膠上形成光刻圖形； 3)利用三氯化硼氣體對光刻圖形和藍寶石襯底進行多次干法主刻蝕，使對應光刻圖形的藍寶石襯底形成三角圓錐，當光刻圖形暴露出藍寶石襯底形成的三角圓錐時，停止刻蝕； 4)利用三氯化硼氣體和氬氣體進行干法過刻蝕，使藍寶石襯底形成圖形化襯底，圖形化襯底具有陣列分布的三角圓錐結構，三角圓錐結構的中心頂部為多個三角圓錐形； 5)去掉殘余的光刻膠，并將所述圖形化襯底清洗干凈。
7.根據權利要求6所述的利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述步驟3 )中干法主刻蝕的刻蝕參數為:每次刻蝕時間為480?720秒，間隔時間為20秒，腔體氣壓為2.7毫托?4.7毫托，上電極功率為1200瓦?3600瓦，內外圈電流比為5?15。
8.根據權利要求7所述的利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述步驟4)中干法過刻蝕分兩步進行，第一步刻蝕的參數為:三氯化硼氣體和氬氣體的流量比為100:10，刻蝕時間為360?1080秒，下電極功率為40瓦?120瓦，第二步刻蝕的參數為:三氯化硼氣體和氬氣體的流量比為10:100，刻蝕時間為O?360秒，下電極功率為140 ?420 瓦。
9.根據權利要求8所述的利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述步驟5)中采用濃硫酸:H202=4:1的混合溶液去掉殘余的光刻膠。
10.根據權利要求9所述的利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述藍寶石襯底為2寸或4寸藍寶石平片；所述光刻膠是厚度為1.6?3.0微米的正性光刻膠。
11.根據權利要求10所述的利用梅花型掩膜版制造圖形化襯底的方法，其特征在于:所述曝光的能量為180?280ms ;曝光時間為150?300毫秒；烘烤溫度為120?150°C，時間為5?10分鐘。
【文檔編號】H01L33/22GK103576440SQ201310473082
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權日:2013年10月11日
【發(fā)明者】繆炳有, 張汝京, 黃宏嘉, 鄧覺為, 許繼仁, 商毅博, 王巖, 韓沈丹 申請人:西安神光安瑞光電科技有限公司