[发明专利]一种图形化蓝宝石衬底的制备方法

说明书

本发明涉及半导体制造，尤其是涉及一种图形化蓝宝石衬底的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(a)在蓝宝石衬底表面涂覆形成耐刻蚀涂层；(b)在耐刻蚀涂层表面涂覆含硅光刻胶形成含硅光刻胶层，光刻形成掩膜图形；(c)在含硅光刻胶层的保护下刻蚀耐刻蚀涂层，将掩膜图形转移至耐刻蚀涂层；(d)去除含硅光刻胶；(e)刻蚀耐刻蚀涂层和蓝宝石衬底，得到所述图形化蓝宝石衬底。本发明使用超薄厚度的含硅光刻胶结合耐刻蚀涂层，不仅具有高的耐刻蚀性能，而且通过接触式曝光同样保证了高的分辨率和良率要求，有效的控制了设备成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造，尤其是涉及一种图形化蓝宝石衬底的制备方法。

背景技术

蓝宝石衬底因具有机械性能和化学稳定性好、不吸收可见光、制造技术相对成熟等优点，是LED最为理想的衬底材料。图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，简称PSS)，是以腐蚀或刻蚀的方式，在蓝宝石基板表面制作出具有特定规则的微结构图案，以有效增加LED的光输出功率及发光效率。

目前主流的PSS衬底图形为底边直径约2um，间隔约1um，高度约为1.5-1.8um的圆锥体。为保证微米结构图形的分辨率与工艺良率，PSS制造工艺中普遍采用复杂的步进投影式曝光方法，需要预设曝光区域、镜头焦面及投影比例，进行分区投影曝光。该工艺对光刻胶的耐刻蚀性等性能要求很高，大多数光刻胶达不到要求，无法兼顾分辨率和耐刻蚀性能。

现有技术中，有在蓝宝石衬底上逐步沉积二氧化硅膜和ITO等，通过高温退火或化学反应，在表面形成颗粒，然后通过刻蚀形成PSS衬底，但这种方法难以保证生产过程中的分布均匀性，并且周期性重复性差，基本无法实现工业化生产。也有采用多次刻蚀的方法对PSS衬底性能及刻蚀工艺进行改善，但至少要进行3次以上的刻蚀工艺步骤，大大增加了工艺复杂度和生产成本。

另外，现有技术中，也有尝试纳米压印法和全息曝光法来实现蓝宝石衬底的图形化，纳米压印是接触式，对纳米模板与衬底平行度有极苛刻的要求，其脱模、排气及母版的污染均会使得量产的良率很难以控制；而全息曝光法，其高斯型光斑均匀性以及环境振荡对图形品质的严重影响，使其难以保证产品的良率及批次稳定性。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图形化蓝宝石衬底的制备方法，以解决现有技术中在制备图形化蓝宝石衬底时的工艺复杂、生产成本高的问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种图形化蓝宝石衬底的制备方法，包括如下步骤：

(a)在蓝宝石衬底表面涂覆形成耐刻蚀涂层；

(b)在耐刻蚀涂层表面涂覆含硅光刻胶形成含硅光刻胶层，光刻形成掩膜图形；

(c)在含硅光刻胶层的保护下刻蚀耐刻蚀涂层，将掩膜图形转移至耐刻蚀涂层；

(d)去除含硅光刻胶；

(e)刻蚀耐刻蚀涂层和蓝宝石衬底，得到所述图形化蓝宝石衬底。

优选的，所述含硅光刻胶的硅含量为30％-45％。更优选的，所述含硅光刻胶的硅含量为40％-42％。

含硅光刻胶具有良好的耐刻蚀性能，以及明显区别于有机耐刻蚀涂层的刻蚀比，因此厚度控制在百纳米级别即可满足耐刻蚀性能的要求，而超薄的膜厚可以采用接触式曝光方式形成掩膜图形，避免了普通厚膜光刻胶在接触式曝光时存在的分辨率低、有驻波效应、对比度差、图形一致性差等致使良率低的问题。

优选的，所述光刻胶层的厚度为50-500nm。更优选的，所述光刻胶层的厚度为80-150nm。