納米pss結(jié)構(gòu)制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，特別涉及一種納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖形化襯底(PSS)已成為LED芯片提升光效的基本途徑之一，目前主流PSS襯底的圖形寬度為2微米，間隔I微米，刻蝕深度1.5-1.8微米。圖形化襯底基本制備工序為:基片平整度檢測、清洗基片、涂膠、掩模紫外步進(jìn)曝光、ICP (Inductively Coupled Plasma)刻蝕、微圖形結(jié)構(gòu)一致性光學(xué)檢測等。其中，紫外步進(jìn)曝光采用2um厚膠光刻工藝，形成2:1的蜂窩圖形，其對光刻膠厚度、步進(jìn)曝光機(jī)的光刻分辨率、調(diào)焦、曝光穩(wěn)定性和圖形拼接有著極其嚴(yán)格的要求。國內(nèi)LED芯片廠家通常采用Nikon 二手步進(jìn)曝光機(jī)，分辨率為0.5um,焦深約2um，要求通常藍(lán)寶石襯底的翹曲在5-15um。因此，采用目前的步進(jìn)曝光設(shè)備加工PSS 一致性和可靠性達(dá)不到低成本要求。
[0003]業(yè)界研究表明，采用納米圖形化襯底(又稱光子晶體)的LED芯片，其出光效率可提升30%-250%，同時減少了 LED芯片發(fā)熱量。納米圖形化結(jié)構(gòu)一般為蜂窩點亞微米結(jié)構(gòu)，凸(凹)點尺度最小可達(dá)200nm-350nm，周期為400nm-700nm。因此，紫外步進(jìn)曝光傳統(tǒng)厚膠工藝達(dá)不到PSS分辨率要求，而薄膠工藝無法抵擋干法ICP刻蝕，且制造成本更高。
[0004]本領(lǐng)域技術(shù)人員還采用納米壓印法和全息曝光法對襯底圖形化:納米壓印法是用含有納米結(jié)構(gòu)模板在襯底表面對光刻膠壓印，形成浮雕結(jié)構(gòu)，通過灰化處理，減薄光刻膠到露底，形成納米圖形。由于納米壓印是接觸方式，對納米模板與襯底平行度有極其苛刻的要求，脫模、排氣以及母版污染均會使得業(yè)內(nèi)批量化非常困難，納米PSS的品質(zhì)穩(wěn)定性受到納米壓印印模品質(zhì)的影響很大，難以量產(chǎn)。而全息曝光法是通過多次全息曝光，形成納米圖形。其主要困難是曝光光斑為高斯型，均勻性不夠，環(huán)境振動對圖形品質(zhì)有嚴(yán)重影響，批次穩(wěn)定性不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中PSS制造成本較高的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，包括:提供基底，并在所述基底表面涂覆光刻膠；對所述光刻膠進(jìn)行預(yù)圖案化，并在所述光刻膠中形成若干開口 ；通過定向自組裝工藝在所述開口中和光刻膠表面形成納米球；去除光刻膠表面的納米球，并對開口中的納米球固化處理；去除光刻膠；以納米球為阻擋層對基底進(jìn)行刻蝕形成PSS結(jié)構(gòu)；去除所述納米球。
[0007]作為優(yōu)選，所述基底為藍(lán)寶石襯底。
[0008]作為優(yōu)選，所述相鄰開口間的凸起寬度與開口寬度比為1:2。
[0009]作為優(yōu)選，所述納米球的直徑為50?lOOum。
[0010]作為優(yōu)選，所述納米球為聚苯乙烯納米球。
[0011]作為優(yōu)選，通過在所述基底上滴加膠體懸浮液來實現(xiàn)定向自組裝工藝。
[0012]作為優(yōu)選，在500?550度的O2氛圍下去除光刻膠。
[0013]作為優(yōu)選，采用高溫氣化的方法去除所述納米球。
[0014]作為優(yōu)選，所述高溫氣化的溫度大于900度。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明通過對所述光刻膠進(jìn)行預(yù)圖案化，結(jié)合定向自組裝工藝，將納米球分布在光刻膠的開口內(nèi)，再去除光刻膠，以納米球替代光阻作為阻擋層進(jìn)行ICP刻蝕，由于納米球具有可刻蝕高選擇比，比傳統(tǒng)光阻更耐ICP(Inductively Coupled Plasma)刻蝕,通過減少光刻膠厚度進(jìn)一步提升分辨率,從而可以在低成本下實現(xiàn)納米PSS結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0016]圖1?6為本發(fā)明一【具體實施方式】中各工藝完成后的納米PSS結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0018]請參見圖1-6，本實施例中LED芯片的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，主要包括以下步驟:
[0019]首先，如圖1所示，提供基底10，并在所述基底10表面涂覆光刻膠20 ;其中，基底10采用藍(lán)寶石襯底，當(dāng)然在涂覆光刻膠20之前，需要對所述基底10進(jìn)行平整度檢測和清洗處理，本步驟中采用傳統(tǒng)厚膠工藝，光刻膠20厚度至少為2um ；
[0020]接著，如圖2所示，采用光刻機(jī)對所述光刻膠20進(jìn)行預(yù)圖案化，主要通過減少光刻膠20的厚度來提升分辨率，同時在所述光刻膠20中形成若干開口 ；其中，開口的占空比可調(diào)，其優(yōu)選方案為:曝出寬度與間距的最佳比例為1:2(亦即相鄰開口間凸起寬度與開口寬度最佳比例為1:2)，也就是說此時的PSS結(jié)構(gòu)性能最佳，圖案反轉(zhuǎn)前的開口間距(即開口寬度)提升更有利于后續(xù)步驟中納米球30的自組裝，例如，寬度0.6um,間距1.2um的納米PSS結(jié)構(gòu)；
[0021]接著，如圖3所示，將之前配好的足量膠體懸浮液滴在基底10上，膠體懸浮液中的膠體粒子即納米球30就會向液滴邊緣移動，實現(xiàn)定向自組裝，從而在所述開口和光刻膠20表面形成納米球30。具體地，由于膠體懸浮液的邊緣處的溶液蒸發(fā)速率很快，導(dǎo)致溶液帶著納米球30向邊緣移動，靠橫向毛細(xì)作用力組裝成有序結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的，納米球30尺寸應(yīng)盡量選取直徑小且與納米PSS結(jié)構(gòu)周期相匹配的粒子，例如，直徑為50-100nm的微球。進(jìn)一步的，可以采用聚苯乙烯納米球通過定向自組裝實現(xiàn)光刻膠20圖形表面和間距內(nèi)的自組裝；
[0022]接著，如圖4所示，去除光刻膠20表面的納米球30，并對開口中的納米球30固化處理；具體地，定向自組裝完成后，通過計算機(jī)軟件仿真計算膠體懸浮溶液厚度與轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，提高轉(zhuǎn)速，確保離心力將光刻膠20表面單層納米球30甩干而開口內(nèi)多層納米球30仍保留；保留的納米球30厚度通過膜厚儀測量，要求達(dá)到表面光刻膠20的厚度的土 10%以內(nèi)，然后進(jìn)行納米球30固化處理；
[0023]接著，如圖5所示，利用去膠機(jī)去除剩余的光刻膠20，具體去膠條件為500_550°C的O2氛圍下；
[0024]接著，如圖6所示，以間距內(nèi)剩余納米球30作為阻擋層，進(jìn)行ICP (InductivelyCoupled Plasma)刻蝕。由于納米球30具有可刻蝕高選擇比，比傳統(tǒng)光阻更耐ICP刻蝕,而光刻膠20的厚度滿足ICP刻蝕的需求；進(jìn)一步的，所述ICP刻蝕為干法ICP刻蝕，刻蝕前需要先確認(rèn)剩余納米球30的厚度(納米球厚度小于等于上述開口高度，)和間距(納米球間距為填充在上述開口中的納米球?qū)挾?，其厚度必須符合ICP刻蝕的要求，同時間距滿足工藝需求±10%以內(nèi)，當(dāng)然，其中具體的參數(shù)值由實際應(yīng)用時的工藝需要決定；
[0025]最后，經(jīng)過高溫處理，使納米球30氣化，從而去除納米球30 ;高溫處理需在900°C以上進(jìn)行，最后對基底10表面進(jìn)行清潔處理，完成整個納米PSS工藝流程。
[0026]綜上所述，本發(fā)明的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，包括:提供基底10,并在所述基底10表面涂覆光刻膠20 ;對所述光刻膠20進(jìn)行預(yù)圖案化，并在所述光刻膠20中形成若干開口 ；通過定向自組裝工藝在所述開口和光刻膠20表面形成納米球30 ;去除光刻膠20表面的納米球30，并對開口中的納米球30固化處理；利用去膠機(jī)去除光刻膠20 ；以納米球30為阻擋層對基底10進(jìn)行ICP刻蝕形成PSS結(jié)構(gòu)；去除所述納米球30。本發(fā)明通過對光刻膠20進(jìn)行預(yù)圖案化，結(jié)合定向自組裝工藝，將納米球30分布在光刻膠20的開口內(nèi)，再去除光刻膠20，并以納米球30替代光阻作為阻擋層進(jìn)行ICP刻蝕，由于納米球30具有可刻蝕高選擇t匕，比傳統(tǒng)光阻更耐ICP刻蝕，因此可以通過減少光刻膠20的厚度來進(jìn)一步提升分辨率，從而可以在低成本下實現(xiàn)納米PSS結(jié)構(gòu)。
[0027]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，包括: 提供基底，并在所述基底表面涂覆光刻膠； 對所述光刻膠進(jìn)行預(yù)圖案化，以在所述光刻膠中形成若干開口 ； 通過定向自組裝工藝在所述開口中和所述光刻膠表面形成納米球； 去除光刻膠表面的納米球，并對開口中的納米球進(jìn)行固化處理； 去除所述基底表面光刻膠； 以納米球為阻擋層對基底進(jìn)行刻蝕形成PSS結(jié)構(gòu)； 去除所述納米球。
2.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，所述基底為藍(lán)寶石襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，所述相鄰開口間的凸起寬度與開口覽度比為1:2。
4.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，所述納米球的直徑為50?lOOum。
5.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，所述納米球為聚苯乙烯納米球。
6.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，通過在所述基底上滴加膠體懸浮液來實現(xiàn)定向自組裝工藝。
7.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，在500?550度的O2氛圍下去除光刻膠。
8.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，采用高溫氣化的方法去除所述納米球。
9.如權(quán)利要求8所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，所述高溫氣化的溫度大于900 度。
10.如權(quán)利要求1所述的納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，通過ICP刻蝕工藝對所述基底刻蝕形成PSS結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米PSS結(jié)構(gòu)制造方法，包括：提供基底，并在所述基底上涂覆光刻膠；對所述光刻膠進(jìn)行預(yù)圖案化，并在所述光刻膠上形成若干開口；通過定向自組裝在所述開口和光刻膠表面形成納米球；去除光刻膠表面的納米球，并對開口中的納米球固化處理；利用去膠機(jī)去除光刻膠；以納米球為阻擋層對基底進(jìn)行ICP刻蝕；去除所述納米球。本發(fā)明通過對所述光刻膠進(jìn)行預(yù)圖案化，結(jié)合定向自組裝工藝，將納米球分布在光刻膠的開口內(nèi)，再去除光刻膠，以納米球替代光阻作為阻擋層進(jìn)行ICP刻蝕，由于納米球具有可刻蝕高選擇比，比傳統(tǒng)光阻更耐ICP刻蝕，通過減少光刻膠厚度進(jìn)一步提升分辨率，從而可以在低成本下實現(xiàn)納米PSS結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】H01L33-20, G03F7-00
【公開號】CN104698742
【申請?zhí)枴緾N201310670309
【發(fā)明人】周炯, 李喆, 聞人青青
【申請人】上海微電子裝備有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月10日