CN103730350A - 一种粗化材料表面粗化图形的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，具体为在粗化图形的表面形成掩膜；在掩膜的表面形成光刻胶，并利用曝光掉需要去除的粗化图形上方的光刻胶；利用刻蚀工艺，将需要去除的粗化图形及其表面的掩膜刻蚀去除，并去除多余的掩膜和光刻胶，得到去除粗化图形的粗化材料。刻蚀过程中粗化材料与掩膜之间的刻蚀速率选择比为0.9:1～1:0.9。本发明填补了定向去除粗化图形的技术空白，并且可以广泛应用于薄膜沉积、刻蚀后的材料表面形貌处理。可定向去除材料表面粗化图形，解决了粗化表面生长薄膜不平滑的外观问题，同时还解决了粗化表面生长金属粘附力差的技术问题。有效解决了粗化表面难以生长出理想结构薄膜的问题。

Description

一种粗化材料表面粗化图形的去除方法
技术领域
本发明涉及一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，适用于需要定向去除表面粗化图形的材料，例如GaN、Al2O3等。
背景技术
材料表面粗化技术因其具有特殊的光学特性而被应用于LED等多个微电子制造领域。但在粗化表面生长金属电极、ITO薄膜等其他膜层时，常常会把底面粗化图形复制到后续膜层表面，特别是后续膜层较薄时，严重影响了后续膜层的质量以及器件外观。因此，受这些影响限制，材料表面粗化技术无法大规模应用。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，利用ICP刻蚀的修饰作用，通过调整粗化材料与掩膜（例如SiO2）材料的刻蚀选择比，在光刻图形的配合下，实现材料表面粗化图形的定向去除，为后续膜层奠定光滑表面的制备基础。
本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，所述粗化材料的表面的粗化图形通过刻蚀方法进行去除。
所述通过刻蚀方法去除的具体过程为：
步骤一：在粗化图形的表面形成一层掩膜；
步骤二：在掩膜的表面形成一层光刻胶，并利用曝光掉需要去除的粗化图形上方的光刻胶；
步骤三：利用刻蚀工艺，将需要去除的粗化图形及其表面的掩膜刻蚀去除，并去除多余的掩膜和光刻胶，得到去除粗化图形的粗化材料。
步骤一中所述掩膜的材料为光刻胶或SiO2。
步骤一中所述掩膜的厚度满足至少覆盖需要去除的粗化图形。
所述粗化材料为GaN或Al2O3。
所述步骤三的刻蚀过程中粗化材料与掩膜之间的刻蚀速率选择比为0.9:1～1:0.9。
所述步骤三的刻蚀过程中粗化材料与掩膜之间的刻蚀速率选择比为1:1。
所述步骤三的刻蚀过程中刻蚀气体的气体流量为20 sccm～100sccm，压力为3 mtorr～5mtorr，载台温度为0～20℃。
所述步骤三的刻蚀过程中背吹氦气的压力为3torr～5 torr，所述上点击功率为250～350W，所述下电极功率为50～100 W。
所述步骤三的刻蚀过程中背吹氦气的压力为4torr，所述上点击功率为300W，所述下电极功率为80 W。
本发明具有的优点在于：
本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，填补了定向去除粗化图形的技术空白，并且可以广泛应用于薄膜沉积、刻蚀后的材料表面形貌处理。
本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，可定向去除材料表面粗化图形，解决了粗化表面生长薄膜不平滑的外观问题，同时还解决了粗化表面生长金属粘附力差的技术问题。
本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，有效解决了粗化表面难以生长出理想结构薄膜的问题，并保留原粗化片提高光提取效率的优势。
附图说明
图1是粗化材料表面的结构示意图；
图2是粗化材料表面制备掩膜的器件结构示意图；
图3是掩膜表面制备光刻胶的器件结构示意图；
图4是进行刻蚀的器件结构示意图；
图5是刻蚀后的器件结构示意图；
图6是未粗化图形时生长ITO薄膜的形貌图；
图7是去除粗化图形时生长ITO薄膜的形貌图。
图中：1-粗化材料；101-粗化图形；2-衬底； 3-掩膜；4-光刻胶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，利用ICP刻蚀的修饰作用，通过调整粗化材料与掩膜（例如SiO2）材料的刻蚀选择比，以及在光刻图形的配合下，实现材料表面粗化图形的定向去除，为后续膜层奠定光滑表面的制备基础。
本发明提供一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，使用ICP刻蚀机作为操作设备，定向去除材料表面的粗化图形。本发明制作方法具体包括以下步骤：
步骤一：如图1所示，在粗化材料表面沉积一层掩膜，该掩膜的厚度大于等于粗化材料表面粗化图形的高度；因为刻蚀工艺气体有多种选择，所以掩膜材料的选择也不固定；一般可根据粗化材料与掩膜材料在刻蚀过程中的选择比来确定最佳掩膜材料，掩膜材料的选择尽量能够满足粗化材料与掩膜材料在刻蚀过程中能够很好的达到刻蚀速率选择比为0.9:1～1:0.9，优选为1：1。例如：若粗化材料为GaN，刻蚀气体为Cl2+BCl3，则掩膜选择为PR（光刻胶）；若粗化材料为GaN，刻蚀气体为Cl2+CF4，则掩膜选择为SiO2；若粗化材料为Al2O3，刻蚀气体为Cl2+BCl3，掩膜选择为PR（光刻胶）。
步骤二：如图2所示，在材料表面均匀旋涂PR（光刻胶），然后进行光刻，并通过光刻板形成所需要的光刻图形，将不需要进行粗化图形去除的位置利用光刻胶保护。旋涂PR（光刻胶）的厚度根据具体实际操作而进行七档选择，如可以选择小于3.6μm，需要加工的材料尺寸越小，则匀胶的厚度应越薄，坚膜温度为125℃，坚膜时间为20min。此处旋涂光刻胶的作用是对粗化材料的非加工部分进行保护。
步骤三：将刻蚀气体通入到ICP刻蚀机中，调整粗化材料与掩膜之间的刻蚀速率选择比为0.9:1～1:0.9，刻蚀粗化材料，刻蚀深度与掩膜材料的厚度一致，当掩膜材料刻蚀完全后，粗化图形即被修饰平整，然后去除光刻胶即可。
以下实施例以LED制造工艺中，去除GaN表面的粗化图形为例，如图1所示，粗化材料1为GaN，其表面具有粗化图形101，其底部具有衬底3，为Al2O3衬底，在LED中起到支撑GaN粗化材料的作用，具体的去除粗化图形的过程如下：
步骤一：如图2所示，在粗化材料1的表面沉积一层疏松SiO2薄膜作为掩膜3，要求掩膜3的厚度至少满足要覆盖粗化图形101，即掩膜3的厚度高于粗化图形101的高度。但也不适宜过高，否则会影响后期去除粗化图形的效果，具体厚度可以根据实际制备过程灵活选择。优选的可以等于粗化图形101的高度或者略高于粗化图形101的高度。
步骤二：在掩膜3的表面制作光刻图形，具体为，在表面旋涂一层光刻胶，光刻胶均匀旋涂，然后在光刻胶的表面放置光刻板，将需要去除粗化图形的位置处进行曝光，去除光刻胶，形成如图3所示的结构，未被光刻胶覆盖的区域为需要去除粗化图形的区域。
步骤三：采用Cl2与CF4作为工艺气体，并调整ICP刻蚀工艺中GaN粗化材料1与SiO2掩膜3的刻蚀速率选择比为1：1，刻蚀上述器件。Cl2与CF4的气体体积比满足5:1～10:1的比例通入到ICP刻蚀机，以85L工艺腔室的ICP刻蚀设备为例，其中刻蚀的具体参数可以选择如表1所示：
表1：刻蚀工艺参数表
Cl2流量 CF4流量 工艺压力 背吹He压力
100sccm 20sccm 3-5mtorr 4torr
上电极功率 下电极功率 载台温度 选择比
300w 80w 0-20℃ 1:1
如图4所示，其中，刻蚀深度与掩膜3的厚度一致，图形中掩膜3刻蚀完全后，粗化图形101即被修饰平整。然后去除多余的掩膜和光刻胶即可，得到图5中的表面修饰平整的粗化材料。
采用本发明提供的粗化材料表面粗化图形的去除方法进行粗化后，如图6所示，粗化GaN表面外观粗糙，在其上很难生长出理想薄膜。如图7所示，去除GaN粗化图形后，粗化材料表面及侧壁光滑，具备生长出优良薄膜的基底条件。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述粗化材料的表面的粗化图形通过刻蚀方法进行去除。
2.根据权利要求1所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述通过刻蚀方法去除的具体过程为：
步骤一：在粗化图形的表面形成一层掩膜；
步骤二：在掩膜的表面形成一层光刻胶，并利用曝光掉需要去除的粗化图形上方的光刻胶；
步骤三：利用刻蚀工艺，将需要去除的粗化图形及其表面的掩膜刻蚀去除，并去除多余的掩膜和光刻胶，得到去除粗化图形的粗化材料。
3.根据权利要求2所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，步骤一中所述掩膜的材料为光刻胶或SiO2。
4.根据权利要求2或3所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，步骤一中所述掩膜的厚度满足至少覆盖需要去除的粗化图形。
5.根据权利要求4所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述粗化材料为GaN或Al2O3。
6.根据权利要求4所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述步骤三的刻蚀过程中粗化材料与掩膜之间的刻蚀速率选择比为0.9:1～1:0.9。
7.根据权利要求6所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述步骤三的刻蚀过程中粗化材料与掩膜之间的刻蚀速率选择比为1:1。
8.根据权利要求2或6所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述步骤三的刻蚀过程中刻蚀气体的气体流量为20 sccm～100sccm，压力为3 mtorr～5mtorr，载台温度为0～20℃。
9.根据权利要求8所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述步骤三的刻蚀过程中背吹氦气的压力为3torr～5 torr，所述上点击功率为250～350W，所述下电极功率为50～100 W。
10.根据权利要求9所述的粗化材料表面粗化图形的去除方法，其特征在于，所述步骤三的刻蚀过程中背吹氦气的压力为4torr，所述上点击功率为300W，所述下电极功率为80 W。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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