CN103365091B - 一种led芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用 - Google Patents
一种led芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103365091B CN103365091B CN201210085092.9A CN201210085092A CN103365091B CN 103365091 B CN103365091 B CN 103365091B CN 201210085092 A CN201210085092 A CN 201210085092A CN 103365091 B CN103365091 B CN 103365091B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photoresist
- magnetic metal
- mask
- mask liquid
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000007788 roughening Methods 0.000 title abstract description 12
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 81
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 39
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 27
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 10
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 4
- 241001012508 Carpiodes cyprinus Species 0.000 claims description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- -1 tetramethyl aqua ammonia Chemical compound 0.000 claims description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 12
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001025261 Neoraja caerulea Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种LED芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用。该掩膜液是在正性光刻胶中加入磁性金属微球颗粒，磁性金属微球颗粒与正性光刻胶的体积比为1∶10～20；所述磁性金属微球颗粒成分为铁或铁的合金。本发明的掩膜液用于AlGaInP LED芯片表面粗化或者GaN LED芯片衬底粗化。将掩膜液喷射到晶片表面上使掩膜层的厚度为磁性金属微球颗粒直径的1～2倍。本发明解决了自然粗化法粗化的角度、深度受晶格结构限制及光刻掩膜版需要昂贵步进光刻机的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及用于半导体行业中AlGaInP LED芯片表面及GaN LED的蓝宝石衬底表面粗化的掩膜液及其制备与应用方法，属于半导体制备技术领域。
背景技术
LED的光提取效率是指能够出射到器件表面以外的光子与外延片的有源区由电子空穴复合所产生的总的光子的比例。在传统LED器件中，由于出光面的全反射、衬底吸收、电极阻挡等因素的存在，光提取效率在30％以下，绝大部分光子被限制在器件内部被反复吸收，最终以热量的形式释放，从而影响器件可靠性。
AlGaInP LED的光提取效率一般不足5％，GaN蓝光LED的光提取效率不足20％，其中出光面的全反射影响最大。原因是这两种材料与空气的折射率相差较大，使得全反射角小于20度，当入射角大于全反射角时，光发生全反射，无法逸出芯片表面，解决这一问题就需要对LED出光表面进行处理。一般有几种做法：增透膜技术、表面粗化技术、光子晶体技术，其中对芯片表面或衬底进行粗化是提高光提取效率的有效方法之一。
目前粗化的方法有以下三大类：第一类是自然粗化法，此种方法用于粗化AlGaInP LED芯片，此方法的缺点是粗化的角度、深度受晶格结构限制；第二类是光刻掩膜版图形法，此种方法当掩膜版图形的关键尺寸小于3μm时，需使用昂贵的步进光刻机方能保证图形的一致；第三类是采用非光刻掩膜版的掩膜粗化，因为无需光刻版可以不用昂贵的步进光刻机，而且对晶片的平整度没有过高的要求，因此这类粗化方法可以节省成本、实现粗化量产，成为目前粗化研究领域的热点。这类粗化方法中如何得到制备简单且能保证粗化均匀性的表面粗化掩膜是目前LED芯片或衬底粗化的研究重点。
中国专利文件CN201110250041通过在蓝宝石的基片上形成具有一定直径大小的聚苯乙烯纳米球，该纳米球有序、均匀分布在基片的表面，再通过刻蚀，从而在基片的表面形成纳米级的图形化蓝宝石衬底提高LED发光亮度，但是此专利的缺点是聚苯乙烯纳米球均匀性分布难以掌控且球的尺寸受限。
中国专利文件CN201010263076.5提出了一种增强LED出光效率的粗化方法，该方法采用对LED的ITO层、P型层、N型层和衬底背面进行纳米级粗化，以提高LED的出光效率，实施方案是：在需要粗化的薄膜上旋涂光刻胶，然后用氧等离子体刻蚀该光刻胶，在该需要粗化的薄膜上形成一层纳米尺寸胶点，以形成的该纳米尺寸胶点为掩膜刻蚀该需要粗化的薄膜，最终湿法去除光刻胶并清洗，完成薄膜的粗化。但是该方法的缺点是采用氧等离子体刻蚀光刻胶，光刻胶的胶点只能是纳米级别，由于光刻胶耐刻蚀能力很差，薄膜粗化程度只能达到纳米级别，甚至还小，因此粗化效果差，对LED的出光效率提高几乎无帮助。
以上现有技术的粗化方法无法保证的粗化图形的均匀性、一致性，粗化效果差，不适于在规模化生产中应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种LED芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用。
本发明还提供一种AlGaInP LED芯片尺寸可控的表面粗化的方法。
本发明还提供一种GaN LED衬底表面粗化的方法。
术语解释：
1、LED：light emitting diode，发光二极管。
2、PECVD：plasma enhanced chemical vapor deposition，等离子增强化学气相沉积。
3、BOE腐蚀液：buffered oxide etch，缓冲蚀刻液，由氟化氢、氟化氨与水混合而成。
4、ICP：inductive coupled plasma，电感耦合等离子体。
5、正性光刻胶，也称为正胶，成分是线性酚醛甲醛树脂，正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。
本发明的技术方案如下：
一种表面粗化用掩膜液，是在黏度为200～300厘泊的正性光刻胶中加入直径为1～4μm的磁性金属微球颗粒制成，磁性金属微球颗粒与正性光刻胶的体积比为1∶10～20；所述磁性金属微球颗粒成分为铁或铁的合金。
根据本发明，优选的，所述磁性金属微球颗粒与正性光刻胶的体积比为1∶10～20，所述磁性金属微球颗粒成分为铁。优选磁性金属微球颗粒直径为2～3μm。
所述正性光刻胶本领域技术人员可通过市场购买，常用的型号有AZ系列、RZJ系列或ENPI系列正性光刻胶。
根据本发明，所述表面粗化用掩膜液的制备方法，步骤如下：
按配比，将磁性金属微球颗粒加入正性光刻胶中，磁力搅拌，搅拌速度为1～5转/秒，加热温度为25～30℃，使磁性金属微球颗粒均匀分布在正性光刻胶中。
其中，磁性金属微球作为搅拌子，由强力磁铁产生旋转磁场来驱动胶瓶内的磁性金属微球转动，达到均匀分布的目的。
本发明的掩膜液用于AlGaInP LED芯片表面粗化或者GaN LED芯片衬底粗化。
根据本发明，所述的表面粗化用掩膜液的应用，方法如下：
将掩膜液喷射到待粗化的晶片表面上，使得晶片表面上掩膜层的厚度为掩膜液中磁性金属微球颗粒直径的1～2倍；待粗化的晶片为AlGaInP LED芯片时，利用无光罩曝光、显影并结合腐蚀磁性金属微粒方法得到多孔的光刻胶掩膜，等离子体去胶后再湿法腐蚀芯片，得到表面粗化的AlGaInP LED芯片；待粗化的晶片为GaN LED的蓝宝石衬底时，采用等离子体通过掩膜直接刻蚀蓝宝石表面，得到表面粗化的蓝宝石衬底。
根据本发明所述的表面粗化用掩膜液的应用方法，进一步优选的详细说明如下：
(1)掩膜液涂布在待粗化的晶片表面
利用压缩空气将容器中的掩膜液输送到喷胶头处，通过调节压缩空气的压力控制喷射的量，喷射量控制在5～10ml/次；将晶片的背面吸附于可旋转的真空旋转装置上，喷胶头将掩膜液喷射到晶片上表面，使得晶片表面上掩膜层的厚度为磁性金属微球直径的1～2倍；
(2)当待粗化的晶片为AlGaInP LED芯片时，利用无光罩曝光、显影并结合腐蚀磁性金属微粒方法得到多孔的光刻胶掩膜，等离子体去胶后再湿法腐蚀芯片，得到尺寸可控的表面粗化的LED芯片；或者，当待粗化的晶片为GaN LED的蓝宝石衬底时，采用等离子体通过掩膜直接刻蚀蓝宝石表面，得到表面粗化的蓝宝石衬底。再在表面粗化的蓝宝石衬底上生长GaN LED外延层，得到衬底粗化的GaN LED芯片。
在掩膜液涂布过程中，晶片的真空旋转装置根据光刻胶的黏度、磁性金属微球的直径选择相应的转速。这属于本领域的常规选择。
一种AlGaInP LED芯片表面粗化的方法，包括使用本发明上述的掩膜液，所述AlGaInPLED芯片的主体结构自下至上依次为GaAs层、量子阱层和GaP层，步骤如下：
步骤一：采用PECVD法在GaP层上生长厚度为1000埃～3000埃的SiO2层；
步骤二：将掩膜液涂布在芯片上表面GaP层上，形成掩膜层，厚度是掩膜液中磁性金属微球颗粒直径的1～2倍；
步骤三：第一次无光罩曝光，显影，去除包裹磁性金属微球颗粒中上部的光刻胶，使磁性金属微粒顶端暴露于表层；
步骤四：酸法腐蚀去除磁性金属微球颗粒，使表层呈多孔状；
步骤五：进行第二次曝光，将磁性金属微球颗粒孔底部的残留光刻胶去除；
步骤六：采用等离子体去胶，使光刻胶孔洞底部完全暴露出下层结构；
步骤七：腐蚀SiO2层；将晶片放入BOE腐蚀液中，腐蚀时间为20秒～50秒，得到多孔状的SiO2掩膜。
步骤八：腐蚀GaP层，在AlGaInP LED芯片上表面得到多孔状的GaP层。如图1E。
优选的，上述步骤三中，首先将步骤二涂有掩膜液的晶片放置于烘箱内或热板上进行曝光前的软烘，烘烤温度为90-110℃，烘烤时间为60～90秒，目的是挥发掉光刻胶中的溶剂。软烘后的晶片进行第一次无光罩曝光，显影掉1μm厚的光刻胶曝光能量为30～50mJ。将第一次曝光后的晶片放入显影液中显影，显影液浓度为2.38％的四甲基氢氧化氨，显影时间为30～60秒。光刻胶厚度减除过半，掩膜层中的磁性金属微粒顶端已无光刻胶包裹，暴露于表层，如图1B。
优选的，上述步骤五中，第二次曝光的曝光能量为1～5mJ，经过第二次曝光后的光刻胶显影时间为10～20秒。
优选的，上述步骤六中，等离子体去胶功率为500W～600W，氧气流量为40～60sccm，压强为40～50mTorr，去胶时间为400～600秒。
上述步骤七中选择不同的腐蚀时间，可得到孔洞深度1～3μm、直径1～5μm、间距2～6μm的多孔粗化结构。
根据本发明，一种GaN LED衬底表面粗化的方法，包括使用本发明上述的掩膜液，步骤如下：
步骤I：蓝宝石衬底上表面上涂布掩膜液，形成掩膜层，厚度是掩膜液中磁性金属微粒直径的1～2倍；
步骤II：采用等离子刻蚀的方法，先将掩膜层中磁性金属微球以外的全部光刻胶刻蚀干净，然后继续刻蚀无磁性金属微球保护的蓝宝石层，当刻蚀蓝宝石的深度达到1～3μm时停止刻蚀，用去胶剂将残余光刻胶去除，同时也将嵌入光刻胶中的金属微粒去除，最后用丙酮、乙醇进行清洗，得到表面柱状图形的粗化蓝宝石衬底。
在粗化蓝宝石衬底上生长GaN LED外延层，制备衬底粗化的GaN LED芯片。
以上步骤II中的去胶剂优选是RBL3368，苏州瑞红公司有售。
优选的，以上步骤II中等离子刻蚀的方法的工艺条件为：等离子刻蚀功率为1000W～3000W，射频功率为200～500W，BCl3与Cl2体积比率为3∶1～5∶1，总气体流量为50～200sccm，压强为20～50mTorr，刻蚀时间为20～40分钟。
选择不同的ICP刻蚀条件，可得到孔洞深度1～3μm，直径1～4μm、间距2～5μm的多孔粗化结构。
本发明利用磁性金属微球颗粒与正性光刻胶混合配成掩膜液，然后利用磁力搅拌器将其混合均匀，经过旋转涂布到晶片表面。本发明的材料便宜、容易获得，且分布均匀，尺寸可控。本发明的有益效果如下：
对于AlGaInP LED芯片表面粗化可以通过控制磁性金属颗粒的大小极其在掩膜液中不同的浓度来得到不同尺寸、深度的粗化表面，以提高AlGaInP LED芯片的光提取效率；对于GaN LED芯片衬底粗化可取代昂贵的步进光刻机设备，通过控制磁性金属颗粒的大小极其在掩膜液中的不同浓度来得到不同直径、间距的圆柱状蓝宝石衬底图形，以提高GaN LED芯片的光提取效率。本发明解决了自然粗化法粗化的角度、深度受晶格结构限制及光刻掩膜版需要昂贵步进光刻机的缺点。
附图说明
图1A～图1E为实施例2各步骤的晶片示意图，图中，101为磁性金属微球；102为光刻胶；103为SiO2层；104为蓝宝石衬底；其中：
图1A实施例1中在AlGaInP外延片上生长SiO2并涂覆掩膜液后的AlGaInP晶片侧面图；
图1B为实施例1中第一次无光罩曝光后的AlGaInP晶片侧面图；
图1C为实施例1中腐蚀金属颗粒后的AlGaInP晶片侧面图；
图1D为实施例1中腐蚀SiO2层后的AlGaInP晶片侧面图；
图1E为实施例1中腐蚀GaP层后的AlGaInP晶片侧面图。
图2A～图2C为实施例3各步骤的晶片示意图，201为磁性金属微球；202为光刻胶；203为蓝宝石衬底层；其中：
图2A为实施例2中涂覆掩膜液后的蓝宝石衬底侧面图；
图2B为实施例2中等离子体刻蚀后的蓝宝石衬底侧面图；
图2C为实施例2中去除金属微粒后的蓝宝石衬底侧面图。
具体实施方式
实施例中使用的正性光刻胶型号为RZJ304，苏州瑞红公司有售。BOE腐蚀液由HF、NH4F、H2O按照质量比3∶6∶20组合。去胶剂的型号为RBL3368，苏州瑞红公司有售。
实施例1、掩膜液及其制备
将直径为2～3μm的磁性金属微球颗粒加入到黏度为200厘泊的正性光刻胶中，磁性金属微球颗粒成分为铁，正性光刻胶∶磁性金属微球颗粒体积比＝15∶1。磁力搅拌，搅拌的速度为5转/秒，加热温度为28℃。磁性金属微球在旋转磁场下转动，在光刻胶内均匀分布。根据本领域常规，上述正性光刻胶盛放于褐色遮光瓶子内，加入磁性金属微球颗粒后将胶瓶瓶口用耐有机溶剂的软管连接到磁力搅拌器瓶口，用气压泵从胶瓶向磁力搅拌器瓶输入一定量掩膜液，整个过程注意遮光。
实施例2、
一种对AlGaInP LED芯片表面进行粗化的方法，如图1A～图1E所示，步骤如下：
步骤1：生长SiO2层。
采用PECVD法在AlGaInP外延片的GaP层104上生长厚度为2000埃的SiO2层103。
步骤2：涂布掩膜液。所述的掩膜液为实施例1制备的产品。
利用压缩空气将容器中的掩膜液输送到喷胶头处，通过调节压缩空气的压力控制喷射的量，一般喷射量控制在5ml/次。
晶片的背面吸附于可旋转的真空旋转装置上，喷胶头将掩膜液喷射到晶片上表面，根据光刻胶的黏度、磁性金属微球的直径选择相应的转速，使得掩膜液在晶片上的厚度为磁性金属微球直径的1.5倍，如图1A。
步骤3：第一次无光罩曝光。
首先将涂有掩膜液的晶片放置于烘箱内或热板上进行曝光前的软烘，烘烤温度为100℃，烘烤时间为75秒，目的是挥发掉光刻胶中的溶剂。
软烘后的晶片进行第一次无光罩曝光，曝光能量根据需要显掉的光刻胶厚度来确定，若显影掉1μm厚的光刻胶需要曝光能量为50mJ。
再将第一次曝光后的晶片放入显影液中显影，显影液浓度为2.38％的四甲基氢氧化氨，显影时间为30至60秒，光刻胶厚度减半，掩膜层中的磁性金属微粒101顶端已无光刻胶包裹，暴露于表层，如图1B。
步骤4：腐蚀金属颗粒。
经过第一次曝光显影后，掩膜层中的磁性金属微粒顶端已无光刻胶包裹，暴露于表层。将其放入酸性溶液中，腐蚀掉磁性金属微粒101，如图1C。酸性溶液为浓度为35wt％的盐酸。经过盐酸腐蚀后的光刻胶呈多孔状。
步骤5：进行第二次曝光。
本次曝光是将原金属微粒孔底部的残留薄胶去除，此次曝光能量较小，为5mJ以下。经过第二次曝光后的光刻胶显影时间也相应变短，约为20秒。
步骤6：等离子体去胶。
为了保证光刻胶孔底部的残留胶彻底去除，可进行等离子体去胶，等离子体去胶功率为300W以上，氧气流量为50sccm，压强为50mTorr左右，去胶时间为500秒左右。经过等离子体去胶后，光刻胶孔洞底部完全暴露出下层结构，如图1C。
步骤7：腐蚀SiO2层。
将晶片放入BOE腐蚀液中，腐蚀时间为30秒，得到多孔状的SiO2掩膜103，如图1D。
步骤8：腐蚀芯片上表面GaP层。
使用HBr溶液进行腐蚀，时间为20-50秒，腐蚀之后用去离子水进行冲洗、氮气烘干，后用稀释5倍后的BOE腐蚀液去除表面的SiO2层，腐蚀时间20秒，得到多孔状的GaP 104层，以提高其光提取效率。如图1E。可得到孔洞深度约1.5μm，直径约4μm、间距约5μm的多孔粗化结构。
实施例3、
一种表面柱状蓝宝石图形衬底的制备，如图2A～图2C。
步骤I：配制掩膜液、将掩膜液混合均匀及涂布掩膜液同实施例2步骤2～4，如图2A。
步骤II：等离子体刻蚀
由于等离子刻蚀中金属微球201与光刻胶202的刻蚀比差距很大，金属微球201基本刻蚀不动，所以经过等离子刻蚀是先将金属微球以外的全部光刻胶刻蚀干净后继续刻蚀光刻胶下面的蓝宝石层203，当刻蚀至1～3μm深度时停止刻蚀，如图2B。ICP功率为2000W，射频功率为300W，BCl3与Cl2体积比率为4∶1，总气体流量为100sccm，压强为20至50mTorr，刻蚀时间为20分钟。
步骤III：去除金属微粒
刻蚀后用去胶剂RBL3368将嵌入光刻胶中的金属微粒去除，同时也将残余光刻胶去除，然后用丙酮、乙醇进行清洗、去水，得到表面柱状图形的蓝宝石衬底203层，如图2C。可得到孔洞深度约2μm、直径约3.5μm、间距约4μm的多孔粗化结构。
在制备的表面柱状蓝宝石衬底203上生长GaN外延层制备GaN LED芯片，可提高蓝光LED芯片的光提取效率。
Claims (8)
1.一种表面粗化用掩膜液，其特征在于该掩膜液是在黏度为200～300厘泊的正性光刻胶中加入直径为1～4μm的磁性金属微球颗粒磁力搅拌制成，磁性金属微球颗粒与正性光刻胶的体积比为1：10～1：20；所述磁性金属微球颗粒成分为铁或铁的合金。
2.权利要求1所述的表面粗化用掩膜液的制备方法，步骤如下：
按配比，将磁性金属微球颗粒加入正性光刻胶中，磁力搅拌，搅拌速度为1～5转/秒，加热温度为25～30℃，使磁性金属微球颗粒均匀分布在正性光刻胶中。
3.权利要求1所述的表面粗化用掩膜液的应用，用于AlGaInP LED芯片或GaN LED的蓝宝石衬底晶片的表面粗化，方法如下：
将掩膜液喷射到待粗化的晶片表面上，使得晶片表面上掩膜层的厚度为掩膜液中磁性金属微球颗粒直径的1～2倍；
待粗化的晶片为AlGaInP LED芯片时，利用无光罩曝光、显影并结合腐蚀磁性金属微球颗粒方法得到多孔的光刻胶掩膜层，等离子体去胶后再湿法腐蚀芯片，得到表面粗化的AlGaInP LED芯片；或者，
待粗化的晶片为GaN LED的蓝宝石衬底时，采用等离子体通过掩膜层直接刻蚀蓝宝石表面，得到表面粗化的蓝宝石衬底。
4.一种AlGaInP LED芯片表面粗化的方法，包括使用权利要求1所述的掩膜液，所述AlGaInP LED芯片的主体结构自下至上依次为GaAs层、量子阱层和GaP层，步骤如下：
步骤一：采用PECVD法在GaP层上生长厚度为1000埃～3000埃的SiO2层；
步骤二：将所述掩膜液涂布在芯片上表面GaP层上，形成掩膜层，厚度是掩膜液中磁性金属微球颗粒直径的1～2倍；
步骤三：第一次无光罩曝光，显影，去除包裹在磁性金属微球颗粒上的光刻胶，使磁性金属微球颗粒顶端暴露于表层；
步骤四：酸法腐蚀去除磁性金属微球颗粒，使表层呈多孔状；
步骤五：进行第二次曝光，第二次曝光的曝光能量为1～5mJ，经过第二次曝光后的光刻胶显影时间为10～20秒；将磁性金属微球颗粒孔底部的残留光刻胶去除；
步骤六：采用等离子体去胶，使所述孔底部完全暴露出下层结构；
步骤七：腐蚀SiO2层；将晶片放入BOE腐蚀液中，腐蚀时间为20秒～50秒，得到多孔状的SiO2掩膜；
步骤八：腐蚀GaP层，在AlGaInP LED芯片上表面得到多孔状的GaP层。
5.如权利要求4所述的AlGaInP LED芯片表面粗化的方法，其特征在于步骤三中，首先将步骤二涂有掩膜液的晶片放置于烘箱内或热板上进行曝光前的软烘，烘烤温度为90－110℃，烘烤时间为60～90秒，软烘后的晶片进行第一次无光罩曝光，显影掉1μm厚的光刻胶曝光能量为30～50mJ；将第一次曝光后的晶片放入显影液中显影，显影液浓度为2.38%的四甲基氢氧化氨，显影时间为30～60秒。
6.如权利要求4所述的AlGaInP LED芯片表面粗化的方法，其特征在于步骤六中，等离子体去胶功率为500W～600W，氧气流量为40～60sccm，压强为40～50mTorr，去胶时间为400～600秒。
7.一种GaN LED衬底表面粗化的方法，包括使用权利要求1所述的掩膜液，步骤如下：
步骤I：GaN LED的蓝宝石衬底上表面上涂布所述掩膜液，形成掩膜层，厚度是掩膜液中磁性金属微球颗粒直径的1～2倍；
步骤II：采用等离子刻蚀的方法，先将掩膜层中磁性金属微球颗粒以外的全部光刻胶刻蚀干净，然后继续刻蚀无磁性金属微球颗粒保护的蓝宝石层，当刻蚀蓝宝石的深度达到1～3μm时停止刻蚀，用去胶剂将残余光刻胶去除，同时也将嵌入光刻胶中的磁性金属微球颗粒去除，最后用丙酮、乙醇进行清洗，得到表面柱状图形的粗化蓝宝石衬底。
8.如权利要求7所述的GaN LED衬底表面粗化的方法，其特征在于步骤II中等离子刻蚀的方法的工艺条件为：等离子刻蚀功率为1000W~3000W，射频功率为200~500W，BCl3与Cl2体积比率为3：1~5：1，总气体流量为50~200sccm，压强为20~50mTorr，刻蚀时间为20~40分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210085092.9A CN103365091B (zh) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 一种led芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210085092.9A CN103365091B (zh) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 一种led芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103365091A CN103365091A (zh) | 2013-10-23 |
| CN103365091B true CN103365091B (zh) | 2015-05-06 |
Family
ID=49366748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210085092.9A Expired - Fee Related CN103365091B (zh) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 一种led芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103365091B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104064638B (zh) * | 2014-06-26 | 2017-12-15 | 圆融光电科技有限公司 | Led透明导电层的粗化方法及真空设备 |
| CN107919270A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-04-17 | 惠科股份有限公司 | 低温多晶硅薄膜及晶体管的制造方法 |
| TWI688828B (zh) * | 2018-08-24 | 2020-03-21 | 創王光電股份有限公司 | 光阻處理系統 |
| CN110867506B (zh) * | 2019-11-06 | 2021-01-19 | 安晟技术(广东)有限公司 | 一种消膜剂的应用 |
| CN115537766A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-12-30 | 江西乾照光电有限公司 | 掩膜组件及led芯片的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4664748A (en) * | 1984-11-01 | 1987-05-12 | Fuji Electric Company Ltd. | Surface roughening method |
| CN101976712A (zh) * | 2010-08-25 | 2011-02-16 | 中国科学院半导体研究所 | 一种增强led出光效率的粗化方法 |
| CN102169930A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-08-31 | 山东大学 | 一种金属纳米颗粒辅助实现发光二极管表面粗化的方法 |
| CN102280541A (zh) * | 2011-08-29 | 2011-12-14 | 中国科学院力学研究所 | 一种蓝宝石基片表面有序粗化方法及蓝宝石基片、led制备方法和led |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04165624A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-06-11 | Fujitsu Ltd | 絶縁膜上のめっき配線方法 |
| US20080008964A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Chia-Hua Chan | Light emitting diode and method of fabricating a nano/micro structure |
-
2012
- 2012-03-28 CN CN201210085092.9A patent/CN103365091B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4664748A (en) * | 1984-11-01 | 1987-05-12 | Fuji Electric Company Ltd. | Surface roughening method |
| CN101976712A (zh) * | 2010-08-25 | 2011-02-16 | 中国科学院半导体研究所 | 一种增强led出光效率的粗化方法 |
| CN102169930A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-08-31 | 山东大学 | 一种金属纳米颗粒辅助实现发光二极管表面粗化的方法 |
| CN102280541A (zh) * | 2011-08-29 | 2011-12-14 | 中国科学院力学研究所 | 一种蓝宝石基片表面有序粗化方法及蓝宝石基片、led制备方法和led |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103365091A (zh) | 2013-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103365091B (zh) | 一种led芯片或衬底表面粗化用掩膜液及其制备方法与应用 | |
| CN106252476B (zh) | 一种GaN 基发光二极管芯片的制备方法 | |
| CN105140354B (zh) | 一种GaN基发光二极管芯片的制备方法 | |
| CN102064088A (zh) | 一种干法与湿法混合制备蓝宝石图形衬底的方法 | |
| CN103199161A (zh) | 一种在GaP表面制备锥状结构的方法 | |
| CN100395377C (zh) | 一种制备光子晶体的方法 | |
| CN106449902B (zh) | 在发光二极管芯片的量子阱附近制备纳米金属结构的方法 | |
| CN111029443B (zh) | 利用金属纳米颗粒增强氮化物基led发光效率的方法 | |
| CN108766857A (zh) | 一种GaAs纳米光学共振结构光电阴极电子源及其制备方法 | |
| CN108508711A (zh) | 一种正性光刻胶的去除方法 | |
| CN107634005A (zh) | 一种基于金属辅助化学刻蚀技术制备硅纳米线阵列的方法 | |
| CN102931300B (zh) | GaN基LED制造工艺中的一种背面金属反射层阵列的制作方法 | |
| CN106784232A (zh) | 一种利用周期性散射结构提高led芯片出光效率的方法 | |
| CN102540771A (zh) | 正性光刻胶用显影液及光刻工艺中的显影方法 | |
| CN108615673A (zh) | 一种光刻返工过程中半导体表面处理方法 | |
| CN102142362A (zh) | 利用金属化合物的电泳沉积图案进行光刻的方法 | |
| CN106220237A (zh) | 一种单层有序二氧化硅纳米球阵列的制备方法 | |
| CN107123705B (zh) | 一种发光二极管的制备方法 | |
| CN110429160A (zh) | 一种高亮度pss复合衬底及其制作方法 | |
| CN103545173A (zh) | 一种带有大面积纳米图形的蓝宝石模板制作方法 | |
| CN110444642A (zh) | 一种高亮度图形化复合衬底的制备方法 | |
| CN103606523A (zh) | Gpp二极管芯片生产工艺流程 | |
| CN102646764B (zh) | 纳米级图案化蓝宝石衬底的全湿化学制备方法 | |
| CN102790153B (zh) | 具有p-GaN层纳米碗状表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法 | |
| CN104600168B (zh) | GaAs基发光二极管芯片上GaP粗糙表面的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20151120 Address after: 250101 No. 2877, route No., hi tech Zone, Shandong, Ji'nan Patentee after: Inspur Group Co., Ltd. Address before: 261061 Weifang high tech Zone, Jin Road, No. 9, No. Patentee before: Shandong Inspur Huaguang Optoelectronics Co., Ltd. |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160617 Address after: 276025 No. 28, Hangzhou Road, Linyi economic and Technological Development Zone, Linyi, Shandong Patentee after: Shandong Inspur Co., Ltd. Address before: 250101 No. 2877, route No., hi tech Zone, Shandong, Ji'nan Patentee before: Inspur Group Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150506 Termination date: 20170328 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |