[发明专利]一种制备球状光刻胶掩膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球状光刻胶掩膜及其制备方法，属于半导体发光二极管衬底制备的技术领域。

背景技术

在半导体发光二极管的衬底制备中，蓝宝石图形化衬底相比平板衬底能大大提高发光效率，其中采用干法刻蚀出顶部较尖形貌的蓝宝石图形衬底相比较圆柱状形貌的蓝宝石图形衬底所长的外延片更有利于发光效率的提高，同时也能减少外延生长过程的缺陷数量，从而提高外延片的质量。

要得到顶部较尖的图形衬底，需要特殊形貌的掩膜配合相应的ICP设备。掩膜目前常用两种类型一种是光刻胶掩膜，一种是聚苯乙烯(PS)球掩膜。

中国专利文件CN101656285《利用PS球作模板制作发光二极管粗化表面》提供了一种利用PS球作模板制作发光二极管粗化表面的方法，其技术方案为：在外延生长的P型接触层上铺设一层由PS球紧密排布组成的单层膜，以硅酸四乙酯、金属的氯化物或硝酸盐为前躯体，将前躯体、乙醇和水混合后填充在单层膜的PS球与P型接触层之间的间隙中，室温静置并加热分解为相应的氧化物，然后将外延片置于二氯甲烷中，用二氯甲烷溶解去除掉PS球，在PS球与P型接触层之间的间隙中形成的氧化物按碗状周期排列结构保留在P型接触层上，用形成的氧化物作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面，腐蚀掉残留的氧化物。但这种方法的缺点是在PS与前躯体、乙醇、水混合后易沉积，涂布在后无法保证PS球排布的均匀性，也就无法保证粗化表面的均匀性，使得出光效率提高不稳定。而且PS球的耐刻蚀比要比光刻胶差，因此在需要配合ICP刻蚀，选择光刻胶掩膜要比PS球掩膜更利于得到刻蚀深度更大的粗化表面。

光刻胶掩膜的形貌选择需要与ICP设备相互搭配，一般有两类搭配方式，第一种采用垂直侧壁的光刻胶图形，利用高配置的ICP设备，通过改变腔室内的功率、气流等条件得到所需的形貌。类似的中国专利文件CN102157629A《图形化蓝宝石衬底的制作方法》，就提供了一种图形化蓝宝石衬底的制作方法，实现此方法的方案为：对待光刻的衬底进行匀胶、曝光、显影、烘烤等光刻步骤；然后进行等离子体刻蚀，刻蚀需要设定刻蚀腔的温度和真空度、屏蔽罩的温度以及冷却循环机的控制温度等参数，刻蚀中要通过控制阳极射频源功率和偏压射频源功率控制刻蚀速度和质量；同时控制冷却循环机对所述载片基台进行冷却。这种方法的缺点是选用的等离子体设备需要对参数精准控制，所以设备结构复杂、价格昂贵，此外受设备、坏境、工艺的影响因素较多，难以保证图形的均匀性、一致性。

第二种办法是采用球状光刻胶掩膜，得到顶部较尖形貌的图形衬底。目前球状光刻胶直接采用热熔法得到，类似的专利有CN101149559《用光刻胶热熔法制备球形凸起生物微电极阵列的方法》，它提供了一种用光刻胶热熔法制备球形凸起生物微电极阵列的方法，用光刻技术制作凸起的圆柱形光刻胶，并采用热熔回流光刻胶形成球形凸点，并以此为掩膜，最终需要的球形凸起柔性微电极阵列。这种方法缺点是适用于极小体积的光刻胶，当光刻胶圆柱直径超过1μm、高度也超过1μm后仅仅通过烤热熔，得到的是类圆柱体，无法得到球状的图形。

因此，如何利用现有通用ICP设备及尽可能的简单工艺条件来得到一致性佳、可重复的球状光刻胶掩膜是目前研究如何制备顶部较尖的蓝宝石图形衬底的的重点。

发明内容

发明概述

针对以上技术的不足，本发明提供一种球状光刻胶掩膜。

本发明还提供一种上述球状光刻胶掩膜的制备方法。

术语解释：

ICP：Inductively Coupled Plasma，电感耦合等离子体。

ARC：Anti Reflect Coating，抗反射层，抗反射层的作用都是减少驻波效应，从而得到好的光刻图形。

本发明采用两步光刻、两次腐蚀的方法在半导体衬底上制备出一层球状光刻胶掩膜，所制备出的球状光刻胶颗粒直径范围1-5μm。本发明的方法是先对衬底进行第一次光刻加一次腐蚀得到高反射的金属圆环；然后经过第二次光刻得到底部微切，即底部呈微小倒梯状，的长圆柱体；第二次腐蚀将金属圆环腐蚀掉，得到上部为倒切的长圆柱，所述长圆柱下接直径略小的短圆柱的形貌；最终经过热熔之后得到直径1-5μm的球状光刻胶颗粒掩膜，且形貌可控。

发明详述

本发明的技术方案在于：

一种球状光刻胶掩膜，包括在半导体衬底上呈周期性排列的球状光刻胶颗粒，所述球状光刻胶颗粒的直径范围是1-5μm，相邻球状光刻胶颗粒之间的距离范围是1-5μm。优选的，所述的半导体衬底为蓝宝石衬底。