[发明专利]一种LED光子晶体结构的单元图形及其使用方法

说明书

本发明公开一种光子晶体工艺层的光刻拼接方法，其特征在于，包括：步骤一、定义一光子晶体结构图形特征，所述光子晶体结构图形特征为一距图形中心间距均为s，内圈为正六边形，外圈为正十二边形的图形结构，其中s大于两倍投影光刻机最小分辨率R；步骤二、根据所述光子晶体结构图形特征形成以光子晶体结构；步骤三、在光子晶体结构中提取六边形结构作为单元图形；步骤四、将含所述单元图形的掩模图像作为曝光场曝光视场区域。本发明还公开了一种包含光子晶体结构的单元图形的掩模版，一种LED光子晶体工艺层的制作方法以及一种包含光子晶体结构的单元图形的掩模版的制作方法。

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域,尤其涉及一种LED光子晶体结构的单元图形、含该图形的掩模版、LED光子晶体工艺层的光刻拼接方法。

背景技术

传统发光二极管LED的发光是没有方向性的，因此在应用上它的发光效率不高，随着LED制造技术的不断发展，光子晶体技术引入到了LED芯片的制作中，极大地提高了光提取率，目前LED光子晶体技术已成为最具前景的技术。

光子晶体是一个能与光产生交互作用的周期性结构，利用排列周期、空间结构和介质介电常数可以控制光的行为。当LED发射光的频率落在光子晶体的光子带隙时，它被全反射，不能穿过光子晶体，LED的光提取效率就能得到增强。光子晶体结构也是一种光栅，当传导光的波长与光子晶体周期相当时，传导光与光子晶体相互作用，从而使传导光落在出射光锥内。

一般光子晶体结构层制作于LED器件表面，可通过在有源层上进行光刻工艺流程（如图1中所示），实现该图形结构。图1中的LED器件包括光子晶体结构层101，P型GaN102，n型GaN103和衬底104。通常光子晶体结构单元图形Pitch尺寸<3um，甚至达到nm级，基于其分辨率的考量，需要使用较先进的步进及扫描投影光刻机实现。光子晶体结构的规律是层层向外扩展，非X或Y方向周期排列，而投影光刻机的曝光场是按X及Y方向步进曝光，因此要用投影光刻机实现光子晶体结构，就需要在基本光子晶体结构中提炼出单元图形作为曝光单元，之后按X及Y方向步进曝光，最后由这些曝光场拼接形成准光子晶体结构。

在光子晶体LED芯片中，如何提炼出光子晶体的单元图形从而拼接出准光子结构，是十分关键的，这将决定LED芯片的最终发光效率的提升。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，制造出高分辨率准光子晶体结构的各种尺寸LED芯片，本发明提供一种LED光子晶体工艺层的光刻拼接方法。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种包含光子晶体结构的单元图形的掩模版，其特征在于，所述光子晶体结构的单元图形包括光子晶体结构图形，所述光子晶体结构图形特征为四边形、六边形、八边形、十二边形或十六边形结构。

更进一步地，所述光子晶体结构图形特征为一距图形中心间距均为s，内圈为正六边形，外圈为正十二边形的图形结构，其中s大于两倍投影光刻机最小分辨率R。

更进一步地，以所述光子晶体结构图形特征为第一层的扩展图形，其中每层扩展均使单元图形的间距为（2+）ⁿs，n为向外扩展的层数。

更进一步地，在所述扩展图形中选取边长为a、b的矩形作为单元图形，所述矩形单元中心与光子晶体结构中心重合，其中a=*（2+）ⁿ s，b=2*（2+）ⁿ s，n为所述光子晶体结构图形特征向外扩展的层数，相邻图形中心间距为s，把含所述单元图形的掩模图像作为曝光场曝光视场区域，所述b为X方向曝光步进距离，所述a为Y方向曝光步进或扫描距离。

更进一步地，所述曝光视场区域用于进行拼接曝光。

本发明还公开一种光子晶体工艺层的光刻拼接方法，其特征在于，包括：