专利名称：制备小尺寸图形衬底的方法
技术领域：
本发明涉及一种衬底图形制备方法，特别涉及一种制备小尺寸图形衬底的方法。
背景技术：
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。尤其是利用大功率发光二极管可能实现半导体固态照明，引起人类照 明史的革命，从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点。为了获得高亮度的LED，关键要提 高器件的内量子效率和外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要 因素，其主要原因是外延材料、衬底材料以及空气之间的折射率差别较大，导致有源区产生 的光在不同折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。为解决上述问题，目前，主流的技术路线是用凸形图形衬底来生长外延，此种技术 可以缓解衬底和氮化物外延层异质外延生长中由于晶格失配引起的应力，减小GaN基外延 层穿透位错的密度，提高外延层晶体质量，降低半导体发光材料的非辐射复合中心，增强辐 射复合，以提高芯片亮度。现在市场上大量供应的图形规格为图形周期为5 μ m、图形直径 为3 μ m、高度为1. 5-1. 8 μ m的圆锥或圆包。但是，现在的趋势是使蓝宝石衬底上的图形直 径尺寸、周期进一步减小，因为这样制造出来的芯片亮度会得以提升。不过，本领域技术人 员都知悉蓝宝石衬底上的图形直径尺寸、周期减小至一定程度，普通曝光机在光刻胶比较 厚的情况下就无法实现光刻，比如如果要制备图形周期为3 μ m、图形直径为2 μ m、高度为 3. 5-4 μ m光刻胶图形，普通曝光机就无法实现，而需要借助st印per曝光机，但是stepper 曝光机设备昂贵，这会给普通企业带来成本上的压力，因此，如何借助普通曝光机制备出小 尺寸的图形，是目前本领域技术人员面临的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备小尺寸图形衬底的方法，以实现仅用普通曝光机 即可制备出图形直径尺寸更小、周期更小凸形图形衬底。为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的制备小尺寸图形衬底的方法，包 括1)在待形成图形的透光性半导体衬底的一表面采用曝光-光刻工艺形成图形宽度为 1. 5 μ m-2 μ m,图形之间间距为1. 5 μ m-1 μ m、图形的高度为0. 5um-lum的薄光刻胶层图形； 2)对所述薄光刻胶层图形进行处理以使其转化为不透光图形；幻在不透光图形表面涂覆 厚度为3-4μπι的厚光刻胶；4)使光自所述半导体衬底的另一表面进入，对所述厚光刻胶进 行光刻，从而形成厚光刻胶图形；以及幻采用刻蚀法将所述厚光刻胶图形转移至所述半导 体衬底。其中，步骤2、中的处理可以包括采用UV射线对所述薄光刻胶层进行固化处理以 及在Ν2气氛中高温进行碳化处理等。综上所述，本发明的制备小尺寸图形衬底的方法采用先制备小尺寸的薄光刻胶图 形、在此基础上再形成相应小尺寸的厚光刻胶图形、进而再将图形转移至衬底的方式，可实现普通曝光机来制备小尺寸图形衬底，避免使用昂贵的小尺寸图形制备设备，如此大大降 低制备图形的衬底企业的成本，为企业带来更大的经济效益，提高企业的竞争力。
图1至图8为本发明的制备小尺寸图形衬底的方法的流程图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的制备小尺寸图形衬底的方法进行详细描述。首先，在待形成图形的透光性半导体衬底1的一表面采用曝光-光刻工艺形成图 形宽度为1. 5 μ m-2 μ m,图形之间间距为1. 5 μ m-1 μ m、图形的高度为0. 5um-lum的薄光刻 胶层图形2。如图1所示，其中，所述透光性半导体衬底1包括单不限于双面抛光蓝宝石 衬底等。接着，对所述薄光刻胶层图形2进行固化处理以使其转化为不透光图形层。例如， 可以采用UV射线将所述薄光刻胶层图形2固化处理，固化处理时间为5-lOmin，如图2所 示；随后将固化处理过的半导体衬底结构放入N2气氛中进行高温碳化处理，使所述薄光刻 胶层图形2碳化成不透光的图形，处理的温度为450-800°C，处理时间为10-50min，如图3 所示。接着，在不透光图形表面涂覆厚度为3-4 μ m的厚光刻胶3，如图4所示，即在所述 经过碳化处理的半导体衬底结构上勻一层较厚的厚光刻胶3，并进行软烘，厚光刻胶的厚度 为 3-4 μ m0接着，使光自所述半导体衬底1的另一表面进入，对所述厚光刻胶3进行光刻，从 而形成厚光刻胶图形4。如图5所示，将所述半导体衬底1有厚光刻胶3的一面朝下放置在 曝光机上曝光，可采用UV射线曝光，由于所述半导体衬底1，例如蓝宝石衬底，是透明材料， 而所述薄光刻胶层图形2经过碳化处理成不透光的图形，这样就可以用不透光的所述薄光 刻胶层图形2做为厚光刻胶3的掩模(即mask)，形成无缝接触，曝光后所形成的厚光刻胶 图形4如图6所示，如此可使曝光精度大大提高。最后，采用刻蚀法将所述厚光刻胶图4形转移至所述半导体衬底1。例如，如图7 所示，可向将经过光显影的所述半导体衬底结构先进性硬烤处理，使所述薄光刻胶层图形2 和所述厚光刻胶图形4熔融成一体化图形5，随后，利用一体化图形5作为掩膜，用干法刻蚀 技术将所述图形结构转移到所述半导体衬底1上。其中，采用的干法刻蚀技术包括但不限 于ICP刻蚀等。最后，清洗所述半导体衬底1，可见，半导体衬底图形直径尺寸更小、周期更 小，如图8所示。综上所述，本发明的制备小尺寸图形衬底的方法通过先制备小尺寸的薄光刻胶 层图形，再以其作为掩模形成相应小尺寸的厚光刻胶图形，再将小尺寸的厚光刻胶图形转 移至半导体衬底，由此来形成小尺寸图形衬底，本法可采用普通曝光机，而无需使用昂贵的 stepper曝光机，因此，可大大降低生产企业的成本，进而推动蓝宝石图形衬底技术的发展， 实现LED产业的飞跃。上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉 此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种制备小尺寸图形衬底的方法，其特征在于包括1)在待形成图形的透光性半导体衬底的一表面采用曝光-光刻工艺形成图形宽度为 1. 5 μ m-2 μ m,图形之间间距为1. 5 μ m-1 μ m、图形的高度为0. 5um-lum的薄光刻胶层图形；2)对所述薄光刻胶层图形进行处理以使其转化为不透光图形；3)在不透光图形表面涂覆厚度为3-4μ m的厚光刻胶；4)使光自所述半导体衬底的另一表面进入，对所述厚光刻胶进行光刻，从而形成厚光 刻胶图形；5)采用刻蚀法将所述厚光刻胶图形转移至所述半导体衬底。
2.如权利要求1所述的制备小尺寸图形衬底的方法，其特征在于步骤2)中的处理包 括采用UV射线对所述薄光刻胶层进行固化处理。
3.如权利要求1或2所述的制备小尺寸图形衬底的方法，其特征在于步骤2)中的处 理包括在N2气氛中高温进行碳化处理。
4.如权利要求1所述的制备小尺寸图形衬底的方法，其特征在于所述半导体衬底的 材料为双面抛光蓝宝石。
5.如权利要求1所述的制备小尺寸图形衬底的方法，其特征在于采用干法刻蚀将所 形成的厚光刻胶图形转移至所述半导体衬底。
全文摘要
本发明提供一种制备小尺寸图形衬底的方法，其先在待形成图形的透光性半导体衬底的一表面采用曝光-光刻工艺形成图形宽度为1.5μm-2μm，图形之间间距为1.5μm-1μm、图形的高度为0.5μm-1μm的薄光刻胶层图形，再对所述薄光刻胶层图形进行处理以使其转化为不透光图形，然后在不透光图形表面涂覆厚度为3-4μm的厚光刻胶，接着使光自所述半导体衬底的另一表面进入，对所述厚光刻胶进行光刻，从而形成厚光刻胶图形，最后采用刻蚀法将所述厚光刻胶图形转移至所述半导体衬底，由此可仅凭借普通曝光机也能制备出小尺寸图形衬底，避免采用昂贵的小尺寸图形衬底制备设备，有利于企业降低成本。
文档编号H01L21/027GK102103985SQ20101053263
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者袁根如, 郝茂盛, 陈诚 申请人:上海蓝光科技有限公司