[发明专利]一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法

说明书

技术领域

本发明涉及芯片制造领域，特别涉及一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法。

背景技术

发光二极管（LED）是一种电光转换、高效节能、绿色环保、寿命长等优点，在交通指 示、户内外全色显示、液晶电视背光源等方面有着广泛的应用，尤其是用LED可以实现半 导体固态照明，其有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史上的革命，其中蓝宝 石衬底生长氮化镓外延的蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉，蓝光激发荧光粉发出黄光，蓝 光与黄光混合得到白光，从而用蓝光LED得到白光。氮化镓衬底材料常见有二种，即蓝宝 石和碳化硅，碳化硅机械加工性能差，价格昂贵以及专利方面的问题使其应用得到限制，因 此当前用于氮化镓外延生长的衬底主要是蓝宝石，氮化镓外延层与蓝宝石的晶格失配度相 当大，残余内应力较大，所以在蓝宝石上生长氮化镓容易造成大量的缺陷，而这些缺陷大大 降低发光器件发光效率；同时GaN与空气间存在较大的折射率的差异，光出射角度较小， 很大部分被全反射回到LED芯片内部，降低了光的提取效率，增加散热难度，影响LED器 件的可靠性。采用纳米级PPS衬底技术可大大降低氮化物材料的位错的密度，缓和外延生 长时产生的残余内应力，提高内量子效率，光提取效率大大改善。

微纳PSS的制备，包括均胶、曝光、显影、刻蚀等步骤，而传统的制备方法其存在着 以下几个缺点：在进行曝光时需要用到纳米压印的方法，此方法需要将软膜与胶深度接触， 而软膜一般采用树脂材质的，因此会导致胶对软膜造成污染，同时也降低了软膜的使用寿 命，而且传统的光刻制备方法，对于曝光的时间、能量等参数方面的控制也不是很好，因此 需要进行步进式曝光，从而导致曝光的时间比较长，工作效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方法，能够提 高软膜的使用寿命，同时也能提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种纳米软膜光刻制备微纳PSS的方 法，其创新点在于：包括下述步骤：

a）均胶：首先，取一蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底基层上均匀涂上一层光刻胶,光刻胶的 厚度在0.9um-1.1um之间；

b）曝光：然后，将蓝宝石衬底移至软膜的下方，所述软膜包括一软膜主体，该软膜主体 呈长方体状，在软膜主体的长轴方向的一侧设置有梳齿组；所述梳齿组由若干并列等距分 布的梳齿共同构成，在相邻的两个梳齿所形成的凹槽的内壁上还设置有高反射金属层，将 软膜与蓝宝石衬底微接触,即软膜与光刻胶之间的距离控制在200nm-500nm之间，并进行曝 光处理，采用紫外线进行曝光,曝光的时间为5-10s,曝光能量为100mJ/cm²；

c）显影：曝光后的蓝宝石衬底从软膜下方移开,并用显影液显影,利用显影液与曝光部 分的光刻胶反应，去掉被曝光的光刻胶，留下未曝光部分，实现图形转移；

d）刻蚀：对光刻胶未曝光部分进行ICP刻蚀处理,刻蚀功率,刻蚀的时间为，从而制备出 微纳PSS。

进一步的，所述步骤a中，光刻胶采用正胶或负胶中的任意一种。

进一步的，所述步骤b中，软膜上的高反射金属层覆盖住相邻两个梳齿所形成的凹 槽。

进一步的，所述步骤b中，软膜的制备工艺为：首先，用Si或SiC基板制备硬膜，然后 根据制备的硬膜利用树脂注塑成型制备出软膜半成品，在软膜半成品上镀一层厚度在 150nm以上的高反射率金属膜，然后采用干法ICP刻蚀去除需曝光处的金属膜，从而形成所 需的软膜。

进一步的，所述软膜制备时，采用电子束蒸镀或磁控溅射法镀金属膜，镀膜速率为 5A/S，干法ICP刻蚀的刻蚀速率10A/S。

本发明的优点在于：本发明工艺进行制备时，利用本发明中的软膜中通过在相邻 的梳齿所形成的凹槽的内壁增设高反射金属层，在进行曝光处理时，光在进过软膜时，部分 光会被高反射金属层所阻挡，即可形成被曝光区域未曝光区，无需软膜与胶深入接触，提高 了软膜的使用寿命。

通过将高反射金属层覆盖住相邻两个梳齿所形成的凹槽的设计，避免光在到达胶 之间从梳齿的侧壁射出的情况，将光完全局限于图形内，有效的提高图形分辨率。

另外，在曝光处理时，采用紫外线进行曝光，紫外线的波长较小，分辨率较高，并通 过对曝光的时间与能量进行很好的控制，只需一次曝光就可以，大大提高了工作效率。