一种无掩膜版的光刻led晶片的方法
【专利摘要】本发明提供一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，该方法很好的利用了金属电极的不透光性，通过从LED晶片衬底背面对负性光刻胶进行曝光，实现精确地自对准光刻，克服传统SiO2层开孔工艺中光刻机对准精度不够造成电极上方的SiO2不能完全被腐蚀掉的缺点，使SiO2层与电极紧密的相接，杜绝了电极上SiO2脱落，从而解决了后续打线打不粘的问题。此外，本发明只需简便的光刻机，无需光刻版，省去了高昂的光刻机设备费和光刻版的费用，并消除了对准误差而造成的不良，提高了作业效率，大大降低了LED芯片制造过程中的SiO2开孔制造成本。
【专利说明】—种无掩膜版的光刻LED晶片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光刻工艺，特别是涉及一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，属 于半导体制造工艺领域。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有体积小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户外全色显示等领 域有着广泛的应用，尤其是LED以其优异的性能被业界普遍认为是第四代光源的理想选 择，LED光源在发光效率、使用寿命、回应时间、环保等方面均优于白炽灯、荧光灯等传统光 源。
[0003]在LED芯片制造中，需要将电极之外的其他区域用SiO2保护，但是要想用SiO2刚 好露出电极其他位置保护住几乎不可能，因为光刻机的对准精度达不到，所以只能覆盖住 一点电极，而SiO2与金电极粘附很差，脱落的SiO2沾在电极上，后续打线的时候会造成打不 粘现象。
[0004]目前制造LED芯片过程中的SiO2开孔工艺请参阅图1a至图1f。首先，如图1a所 示，提供一衬底I，在所述衬底I上制备金属电极2 ;如图1b所示，然后在所述衬底I及金属 电极I上沉积一层3102层；如图1c所示，接着在所述5102层3上旋涂一层均匀的正性光刻 胶4，之后用热板对光刻胶4进行前烤；再接着用光刻机对所述光刻胶4进行光刻，在光刻 前先要将衬底I上的图案与掩膜版5上的图案对准，掩膜版5图案包括透光区50，遮光区 51，然后用紫外线(UV)光源对光刻胶4进行曝光，如图1d所示；如图1e所示，所述光刻胶4 曝光后，透光区50下方的光刻胶4经光照后变成可溶物质，而遮光区51下方的光刻胶4性 质不变，仍然是不溶性物质，利用特定显影液使感光部分的光刻胶4显影，从而将SiO2层3 上方对应的光刻胶4显影掉，暴露出SiO2层3，之后用热板对光刻胶烘烤坚膜；最后，用BOE 腐蚀液将电，2上方对应的SiO2层3腐蚀掉，并去除将剩余的光刻胶4，从而完成SiO2层3 的开孔工艺，如图1f所示为最终形成的工艺图。但是，此传统工艺流程中，由于光刻机对准 精度有限以及掩膜板的图形的误差，所述SiO2层只能覆盖住一点电极，而SiO2与金电极粘 附很差，脱落的SiO2沾在电极上，造成后续打线的时候会造成打不粘现象，从而导致LED器 件良率的降低。
[0005]鉴于此，在制造LED芯片过程中，为了克服传统SiO2开孔工艺中光刻机对准精度 不够造成电极上方的SiO2不能完全被腐蚀掉，以及脱落的SiO2粘附在电极上造成后续打线 的打不粘的缺点，本发明提出了一种无掩膜版的光刻工艺，用于解决上述缺点。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无掩膜版的光刻LED 晶片的方法，用于解决现有技术中SiO2开孔工艺中光刻机对准精度不够造成电极上方的 SiO2不能完全被腐蚀掉，以及脱落的SiO2粘附在电极上造成后续打线打不粘的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，该方法至少包括:
[0008]I)提供一上表面蒸镀有金属电极且具有透明衬底的LED晶片；
[0009]2)在所述LED晶片的上表面沉积一层SiO2层；
[0010]3)在所述SiO2层上旋涂一层负性光刻胶，并用热板对所述光刻胶进行前烘；
[0011]4)利用紫外线光源从所述LED晶片的透明衬底的背面照射，使所述紫外线光源透过所述透明衬底对所述光刻胶进行曝光处理；
[0012]5)用显影液将所述SiO2层上方未感光的光刻胶显影掉，暴露出所述金属电极上方的SiO2绝缘层，并利用热板对剩余光刻胶进行坚膜处理；
[0013]6)对暴露出的所述SiO2层进行腐蚀直至露出其下方的所述金属电极，并去除剩余的光刻胶。
[0014]可选地，所述透明衬底为S1、S iC、ZnO、玻璃或蓝宝石。
[0015]可选地，所述金属电极的材质选自金、镍、银、钛、铝、铟、钼、金镍合金、或金铬合金中的一种。
[0016]可选地，所述步骤4)中曝光的方法为:将所述LED晶片衬底背面朝上放置在光刻机承片台上，所述承片台正上方为紫外线光源，且所述紫外线光源透过所述透明衬底背面，并以不透光的金属电极作为掩膜版对所述光刻胶进行曝光处理。
[0017]可选地，所述光刻胶的厚度小于3 μ m。
[0018]如上所述，本发明的一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，具有以下有益效果:
[0019]本发明提供一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，该方法很好的利用了金属电极的不透光性，通过从LED晶片衬底背面对所述光刻胶进行曝光，实现精确地自对准光刻，克服传统SiO2层开孔工艺中光刻机对准精度不够造成电极上方的SiO2不能完全被腐蚀掉的缺点，使SiO2层与电极紧密的相接，杜绝了电极上SiO2脱落，从而解决了后续打线打不粘的问题。此外，还可以省去高昂的光刻机设备费用，只要简便的光刻机；省去了光刻版的费用，不需要用光刻版；消除了对准误差而造成的不良，不需要对准，无缝对接特点；提高了作业效率，大大降低了 LED芯片制造过程中的SiO2开孔制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1a~If显示为现有技术中的一种光刻LED晶片的工艺流程图。
[0021]图2a~2f显示为本发明中的一种无掩膜版的光刻LED晶片的工艺流程图。
[0022]元件标号说明
[0023]ILED 晶片
[0024]2金属电极
[0025]3SiO2 层
[0026]4光刻胶
[0027]5掩膜版
[0028]50透光区
[0029]51遮光区
【具体实施方式】[0030]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]请参阅图2a至图2f。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0032]如图2a至图2f所示，本发明提供一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，所述方法 至少包括以下步骤:
[0033]步骤一:如图2a所示，提供一上表面蒸镀有金属电极2且具有透明衬底的LED晶 片I ;本实施例中，所述透明衬底(图中未示出)暂选为蓝宝石，但并不限于此，在其他的实施 例中，所述透明衬底所用材料亦可为S1、SiC, ZnO、或玻璃中的一种，特此述明；所述金属电 极2暂选为Au-Ni合金，但并不限于此，在其他实施例中，所述金属电极2所用材料亦可为 金、镍、银、钛、铝、铟、钼、铬、金铬合金、或它们中至少两种金属以上的合金中的一种，特此 声明。
[0034]步骤二:如图2b所示,利用PECVD(等离子增强化学气相淀积)工艺，在所述LED晶 片I及金属电极2上沉积一层SiO2层3，利用PECVD方法淀积的SiO2薄膜由于其具有硬度 高、耐磨性好、绝热性好、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质，常作为金属层间介质(ILD)、 钝化层等，被广泛运用在半导体材料，集成电路和MEMS器件的制造工艺中，本实施例中的 SiO2层3用于保护LED芯片。
[0035]步骤三:如图2c所示，利用旋转法在所述SiO2层3上，涂上一层粘附性好、厚度适 当、均匀的光刻胶4。所用光刻胶4为负性光刻胶，光照后形成不可溶物质，例如采用聚乙烯 醇月桂酸酯等作为光敏材料，在光的作用下，其分子中的双键被打开，并使链与链之间发 生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。所述 光刻胶4的典型厚度小于3 ii m，本实施例暂选为2 ii m，在其他实施例中，亦可以选用其它合 适的厚度，特此声明。旋涂完所述光刻胶4后，利用热板对所属光刻胶进行前烘，促使光刻 胶4内溶剂充分地挥发掉，使光刻胶4干燥，增加光刻胶4与SiO2层3之间的粘附性和提 高光刻胶4的耐磨性，只有干燥的光刻胶4才能充分进行光化学反应。
[0036]步骤四:如图2d所示，本发明对光刻胶4的曝光处理是在一简易的专用光刻机上 进行的，将所述LED晶片I背面朝上放置在光刻机承片台上，所述承片台正上方为紫外线光 源，且所述紫外线(UV)光源从所述LED晶片I的透明衬底背面就行照射，使所述紫外线光 源透过所述透明衬底，并以不透光的金属电极2作为掩膜版对所述光刻胶4进行曝光处理， 曝光时间为8s?25s,选择合适的曝光时间使所述光刻胶4充分反应。
[0037]该步骤中不需要用光刻掩膜版5，而是利用了金属电极2的不透光性作为掩膜版， 消除了对准误差而造成的不良影响，实现了自对准光刻；提高了作业效率，大大降低了 LED 芯片制造过程中的SiO2开孔制造成本。
[0038]步骤五:如图2e所示，用本领域常规的显影液将所述SiO2层3上方未感光的光刻 胶4显影掉，以获得腐蚀时所需要的、有抗蚀剂保护的图形。本实施例中去除所述金属电极2上方的光刻胶3，并使所述金属电极2上方的SiO2层3暴露出来，并利用热板对感光的光刻胶4进行坚膜处理。显影时光刻胶4发生软化、膨胀，显影后必须进行坚固胶膜的工作，坚固后可以使光刻胶4与SiO2层3之间粘贴的更牢，以增强光刻胶4膜本身的抗蚀能力。
[0039]步骤六:如图2f所示，对暴露出的所述SiO2层3进行腐蚀直至露出其下方的所述金属电极2。本实施中采用6:1的BOE (Buffered Oxide Etch, BOE)即表示HF =NH4F=1:6的成分混合而成，加入NH4F用以缓冲HF溶液，故称作缓冲氧化层腐蚀(Β0Ε)，加入NH4F也可以控制酸碱度，并且可以补充氟离子的缺乏，可以维持稳定的腐蚀效果。腐蚀之后去除光刻胶4:去除覆盖在SiO2层3上方的光刻胶4，一般使用化学试剂使其胶膜碳化脱落。至此，完成了对LED晶片I光刻的整个工艺。
[0040]综上所述，本发明提供一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，该方法很好的利用了金属电极的不透光性，通过从LED晶片衬底背面对所述光刻胶进行曝光，实现了精确的自对准光刻，克服传统SiO2层开孔工艺中光刻机对准精度不够造成电极上方的SiO2不能完全被腐蚀掉的缺点，使SiO2层与电极紧密的相接，杜绝了电极上SiO2脱落，从而解决了焊线打不粘现象。此外，本发明只需简便的光刻机，无需掩膜版，省去了高昂的光刻机设备费和掩膜版的费用，并消除了对准误差而造成的不良影响，提高了作业效率，大大降低了 LED芯片制造过程中的SiO2开孔制造成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0041]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种无掩膜版的光刻LED晶片的方法，其特征在于，所述方法至少包括: 1)提供一上表面蒸镀有金属电极且具有透明衬底的LED晶片； 2)在所述LED晶片的上表面沉积一层SiO2层； 3)在所述SiO2层上旋涂一层负性光刻胶，并用热板对所述光刻胶进行前烘； 4)利用紫外线光源从所述LED晶片的透明衬底的背面照射，使所述紫外线光源透过所述透明衬底对所述光刻胶进行曝光处理； 5)用显影液将所述SiO2层上方未感光的光刻胶显影掉，暴露出所述金属电极上方的SiO2绝缘层，并利用热板对剩余光刻胶进行坚膜处理； 6)对暴露出的所述SiO2层进行腐蚀直至露出其下方的所述金属电极，并去除剩余的光刻胶。
2.根据权利要求1所述的无掩膜版的光刻LED晶片的方法，其特征在于:所述透明衬底为S1、SiC、ZnO、玻璃或蓝宝石。
3.根据权利要求1所述的无掩膜版的光刻LED晶片的方法，其特征在于:所述金属电极的材质选自金、镍、银、钛、招、铟、钼、金镍合金、或金铬合金中的一种。
4.根据权利要求1所述的无掩膜版的光刻LED晶片的方法，其特征在于，所述步骤4)中曝光的方法为:将所述LED晶片衬底背面朝上放置在光刻机承片台上，所述承片台正上方为紫外线光源，且所述紫外线光源透过所述透明衬底背面，并以不透光的金属电极作为掩膜版对所述光刻胶进行曝光处理。
5.根据权利要求1所述的无掩膜版的光刻LED晶片的方法，其特征在于:所述光刻胶的厚度小于3 μ m。
【文档编号】H01L33/00GK103515492SQ201210219646
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】袁根如, 郝茂盛, 张楠, 李士涛, 朱广敏, 陈诚 申请人:上海蓝光科技有限公司