CN104932209A - 一种改进的图形化衬底显影方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种改进的图形化衬底显影方法，其特征在于，包括步骤：添加显影液至少2毫升，显影时间5-10秒，一边显影一边以30-60转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以1500-3000转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到30-60转/分钟并用去离子水清洗5-10秒，之后再以1500-3000转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；再添加显影液至少2毫升，重复上述步骤2至4次。本发明所述的改进的图形化衬底显影方法显影更完全，解决了现有技术在显影过程中PSS图形不规则的问题。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片制造领域，具体地说，是涉及一种改进的图形化衬底的显影技术。
背景技术
图形化衬底技术通常称为PSS，是Patterned Sapphire Substrate的简称。通常是通过刻蚀的方法在蓝宝石平面衬底上制作出三棱锥或三棱柱等图形。一方面GaN材料在PSS衬底上生长时其纵向外延变为横向外延，其结果一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命；另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了光的出射几率，提高了光的提取效率。综合这两方面的原因，PSS衬底上生长的LED的出射光亮度比传统的LED提高了20％以上，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。
PSS的制作工序主要有匀胶、曝光、显影、刻蚀、去胶清洗等五步。将胶涂布在蓝宝石片上，待刻蚀区的胶经曝光发生分解反应变得容易与显影液反应，未曝光区域的胶与显影液不反应，显影后经过曝光的胶被去除，露出待刻蚀的蓝宝石，刻蚀后蓝宝石片表面形成凸起的圆锥状图形。
而现有技术在实际制作过程中，显影过程中产生的杂质更容易留在下方的显影液里，所以越往下胶越难被去除，显影后留下的胶的形貌上窄下宽，底部还有棱角(如图1所示)，刻蚀后形成下方圆柱状，上方圆锥状的图形(如图2所示)。圆锥状部分的侧壁与蓝宝石基板几乎垂直，对改变全反射光的出射角基本没有作用。就是说本来应该是整个PSS图形各处都能改变全反射光的出射角，而现在只有上方一部分圆锥状的图形具有改变全反射光出射角的作用，降低了PSS的反射效果和光的提取效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种改进的图形化衬底显影方法，其特征在于，包括步骤：
添加显影液至少2毫升，显影时间5-10秒，一边显影一边以30-60转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以1500-3000转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到30-60转/分钟并用去离子水清洗5-10秒，之后再以1500-3000转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
再添加显影液至少2毫升，重复上述步骤2至4次。
进一步地显影时间6-8秒，一边显影一边以35-50转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以1800-2800转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到35-50转/分钟并用去离子水清洗5-10秒，之后再以1800-2800转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
再添加显影液2-4毫升，重复上述步骤2至4次。
进一步地显影时间7秒，一边显影一边以40转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以2000转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到40-50转/分钟并用去离子水清洗10秒，之后再以2000转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
再添加显影液3毫升，重复上述步骤3次。
与现有技术相比，本发明所述的改进的图形化衬底显影方法，达到了如下效果：
(1)现有技术中的一次显影的时间为30秒-40秒，虽然显影过程蓝宝石片以一定速度转动以保障显影液与胶反应更完全更均一，但到了显影末段，显影液里面已经增加了很多显影产生的杂质，显影液本身也已部分被消耗，显影能力下降，还是会造成底部的胶显影不完全。本发明所述的改进的图形化衬底显影方法显影更完全，解决了现有技术在显影过程中PSS图形不规则的问题。
(2)与现有技术相比，经过本申请提高了PSS的反射效果和光的提取效率，白光亮度提高1.6％。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术一步显影法显影后胶柱形貌图；
图2为现有技术一步显影法PSS图形示意图；
图3为曝光后待显影示意图；
图4为本发明的显影方法显影后胶柱形貌图；
图5为本发明的显影方法制作的PSS图形示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
本发明中添加显影液的方式是先有技术中行业内通用的方式，显影液从管子里面流出(管口直径3-4毫米)，显影液均匀低涂布在蓝宝石片上。每次显影的显影液量均为至少2毫升。显影液成分主要是四甲基氢氧化铵或者氢氧化钾等，均采用现有技术，这里不再赘述。
本实施例中显影法每次添加显影液2毫升，显影时间为5秒-10秒，显影过程蓝宝石片以30-60转/分钟转动以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以1500-3000转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到30-60转/分钟并用去离子水清洗5秒-10秒，之后再以1500-3000转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液反应，如此重复2-4次，本实施例中重复三次，三步显影的显影总时间与一步显影相同，但因为三步显影法每一步显影液与胶只反应了5秒-10秒，去除杂质后继续加新显影液2毫升反应，所以三步显影法反应更充分。此方法显影后，留下的胶呈标准的圆柱状(如图4所示)，刻蚀后的图形为标准的圆锥状(如图5所示)。解决了PSS图形不规则的问题。
实施例2：
本实施例中添加显影液3毫升，显影时间5秒，一边显影一边以30转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以1500转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到30转/分钟并用去离子水清洗5秒，之后再以1500转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
本实施例中再添加显影液3毫升，重复上述步骤4次。
实施例3：
本实施例中添加显影液4毫升，显影时间6秒，一边显影一边以40转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以2000转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到40转/分钟并用去离子水清洗6秒，之后再以2000转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
本实施例中再添加显影液4毫升，重复上述步骤4次。
实施例4：
本实施例中添加显影液3毫升，显影时间7秒，一边显影一边以40转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以2000转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到40转/分钟并用去离子水清洗7秒，之后再以2000转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液3毫升反应，如此重复3次。
实施例5：
本实施例中添加显影液4毫升，显影时间8秒，一边显影一边以50转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以2500转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到50转/分钟并用去离子水清洗8秒，之后再以2500转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液4毫升反应，如此重复3次。
实施例6：
本实施例中添加显影液2毫升，显影时间9秒，一边显影一边以55转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以2800转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到50转/分钟并用去离子水清洗9秒，之后再以2800转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液2毫升反应，如此重复3次。
实施例7：
本实施例中添加显影液2毫升，显影时间10秒，一边显影一边以60转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以3000转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到50转/分钟并用去离子水清洗10秒，之后再以3000转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液2毫升反应，如此重复3次。
实施例8：
本实施例中添加显影液3毫升，显影时间6秒，一边显影一边以35转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以1800转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到35转/分钟并用去离子水清洗7秒，之后再以1800转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液3毫升反应，如此重复3次。
实施例9：
本实施例中添加显影液4毫升，显影时间8秒，一边显影一边以50转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以2800转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到50转/分钟并用去离子水清洗9秒，之后再以2800转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液4毫升反应，如此重复3次。
实施例10：
本实施例中添加显影液2毫升，显影时间10秒，一边显影一边以60转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以3000转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到60转/分钟并用去离子水清洗10秒，之后再以3000转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液2毫升，反应，如此重复4次。
实施例11：
本实施例中添加显影液4毫升，显影时间10秒，一边显影一边以60转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以3000转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到60转/分钟并用去离子水清洗10秒，之后再以3000转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液4毫升反应，如此重复2次。
实施例12：
本实施例中添加显影液3毫升，显影时间9秒，一边显影一边以50转/分钟速度转动蓝宝石片以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以1500转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到50转/分钟并用去离子水清洗8秒，之后再以1500转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液3毫升反应，如此重复2次。
对比实验：
选取12片相同厂家、相同批次的蓝宝石片，一半采用现有技术的一步显影作业，一半采用实施例4的三步显影方法作业。
一步显影的时间为35秒，三步显影每次显影时间为7秒，显影过程蓝宝石片以40转/分钟转动以保障显影液与胶反应更完全更均一，显影后蓝宝石片以2000转/分的高转速转动，将显影液甩去，然后转速回到40转/分钟并用去离子水清洗10秒，之后再以2000转/分的高转速转动，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去，然后再用新的显影液反应，如此重复三次。
PSS制作后，接着在蓝宝石衬底上通过MOCVD生长外延层。选取波长、电压、PeakI值(外延光致发光值)的一步显影外延片和三步显影外延片各三片，确保这六片外延片在芯片制作前的光电参数一致，整个芯片制作过程也都同步，制作成10mil×30mil尺寸的芯片。最后从六片芯片中各选出10颗主产出样品，即一步显影法制作的样品共30颗，三步显影法制作的样品也是30颗。在相同封装条件下对这两种样品进行白光对比封装，比较两种样品的平均数据，封装条件如下：DX-20C绝缘胶、EMC2835支架、道康宁6636硅胶、宏大00902荧光粉、0.8mil金线、100长烤4小时，对比结果如表一所示。
表一 对比封装数据
由表一中可以看出，在相同的外延和芯片制作前提下，色坐标、半波宽、显色指数相近或相同的前提下，制作成10mil×30mil的芯片，60mA下测试数据。实施例4中的三步显影法与现有技术的一步显影法相比VF无差异，但是白光亮度提高了1.6％。
与现有技术相比，本发明所述的改进的图形化衬底显影方法，达到了如下效果：
(1)现有技术中的一次显影的时间为30秒-40秒，虽然显影过程蓝宝石片以一定速度转动以保障显影液与胶反应更完全更均一，但到了显影末段，显影液里面已经增加了很多显影产生的杂质，显影液本身也已部分被消耗，显影能力下降，还是会造成底部的胶显影不完全。本发明所述的改进的图形化衬底显影方法显影更完全，解决了现有技术在显影过程中PSS图形不规则的问题。
(2)与现有技术相比，经过本申请提高了PSS的反射效果和光的提取效率，白光亮度提高1.6％。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种改进的图形化衬底显影方法，其特征在于，包括步骤：
添加显影液至少2毫升，显影时间5-10秒，一边显影一边以30-60转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以1500-3000转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到30-60转/分钟并用去离子水清洗5-10秒，之后再以1500-3000转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
再添加显影液至少2毫升，重复上述步骤2至4次。
2.根据权利要求1所述的图形化衬底显影方法，其特征在于，进一步地显影时间6-8秒，一边显影一边以35-50转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以1800-2800转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到35-50转/分钟并用去离子水清洗5-10秒，之后再以1800-2800转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
再添加显影液2-4毫升，重复上述步骤2至4次。
3.根据权利要求2所述的图形化衬底显影方法，其特征在于，进一步地显影时间7秒，一边显影一边以40转/分钟速度转动蓝宝石片，显影后以2000转/分钟的速度转动所述蓝宝石片，将剩余在所述蓝宝石片上的显影液甩去，然后所述蓝宝石片的转速将低到40-50转/分钟并用去离子水清洗10秒，之后再以2000转/分钟的转速转动所述蓝宝石片，将杂质、残留的显影液及去离子水甩去；
再添加显影液3毫升，重复上述步骤3次。
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2015
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