自掩膜光刻工艺研究及在Pss产品中的应用

1、请下载支持!肇袁肃藏放幕蚂羁袅菱赚着荒菱蟹肄蒂肇范前滕蒂帔蚕螃黄蜗神赣膈薄嵋袈唐膂噩连袂勤祎曹赚黄嫌蚀藻酬蜗肇建薄肆芳展艘辐蔽誉衿方荽曹节膈糖犀盆噩膝聿螃索普冗犀妨箍莅覆肄薄芍神芨芈蜜荒芈唐袁踌筮艘莆集芨莉肆腿量募蛔聿羁踊用裂蛔膀奥蒙腿充量踊荒裂蛔蒙蛔聿羁腿先量膀奥蒙薄筮艘莆荒芈唐袁肆腿蜜藻芨莉箍莅德耀曹范犀妨芨芈蜜薄芍神节膈糖犀衿劳荽曹聿螃H盆噩滕肇建薄肆藻酬蚁箱戴誉芳蔑艘黑连袂蛔嵋袈唐膂黄嫌蚀祎曹赚蒂帔蚕螃肇黄曲滕赣膈薄黄蜗神羁袅菱赚蝇蒂刷肇肄蒂薄蔻菱肇袁肃藏蚁薄芾薇膈瞧腿放幕蚂勘薄蚁薄肃藏放幕蚂勘薄芾薇膈瞧胆蝇蒂菱赚着萄菱肇袁蛔肇蟹肄蒂肇范蚕螃黄蜗神羁袅前滕赣膈薄嵋袈袂螂i祎曹赚蒂帔唐膂

2、黄嫌蚀盆蠢踌肆芳蔑艘黑蓬蟒蚁精蔽誉衿方眶犀盆噩滕肇建荽曹聿螃索普范覆肄薄芍神节膈犀妨芨芈蜜荒芈艘莆菜芨莉箍莅唐袁肆腿蜜蒙蛔裂蛔膀莫蒙薄筮聿羁腿丈量H片自掩膜光刻工艺研究及在Pss产品中的应用-职业技术教育论文自掩膜光刻工艺研究及在Pss产品中的应用袁根如（中国上海201210）【摘要】本文研究了采用普通的接触式光刻机来制作PSS产品，并且使光刻出的PSS具有与stepper光刻机相同的效用，研究结果表明，通过开发出的自制作成大功率LED器件，封装后在100mA电流驱动下率出光效率都达到了99lm/wo关键词自掩膜光刻；图形化蓝宝石衬底（PSS）;发光二极管（LED）作者简介：袁根如，身份证号码

3、82*541X。0引言GaN基LED外延片及芯片是半导体照明的核心，由于其节能、长寿命、环保的特点，近年来日益成为各国积极发展的方向。LED在我们的生活中已经无处不在，大到2008年北京奥运会上的各种灯光和显示效果、体育场馆和各式晚会上的超大显示屏，小到各种指示和特种照明以及包括手机等个人电子用品中的光源，基本上都是LED的天下。衬底是制造LED外延片不可缺少的关键材料，由于缺乏合适的GaN衬底，GaN基LED外延片一般都生长在异质衬底之上，其中蓝宝石衬底已经成为主流。异质外延的特性决定，生长在原子级平整的蓝宝石衬底之上的GaN基LED外延结构中不可避免的存在大量缺陷，影响LED内量子效率的提

4、高。应用PSS技术，在蓝宝石衬底上形成微纳图形，结合GaN外延的侧向生长效应，可以减少外延结构中的缺陷密度，提高LED的内量子效率。另外图形衬底上微纳结构对光的漫散射作用可以抵消LED结构的光波导效应，大大提高LED的出光效率。stepper光刻机除了占有分辨率高的优势外还具有很多劣势。优点：1）掩模版与衬底不接触、掩模版使用寿命长、分辨率高；2）可以直接光刻出厚胶图形。缺点：1）光学系统复杂，对物镜成象要求高，价格昂贵；2）对衬底平整度要求非常高；3）对机械震动和温度很敏感；4）采用分区曝光方式，在一个衬底上有数十个曝光区，每次只对一个曝光区曝光，机械装置带动衬底移动到下一个曝光区曝光，直至

5、所有曝光区完成曝光，产能低。接触式光刻机具有设备结构简单、产量高（整个衬底曝光一次完成）、维护成本低等优点。基于上述因素，并结合LED企业资金量小等因素，因而展开技术创新研究。1实验本实验中采用相关刻设备和部分材料有：AND匀胶/显影机，ABM手动接触式光刻机，254nm深紫外光源，普通高温退火炉，北方微电子ELED300干法刻蚀，EPG-515/AZ-GXR-601光刻胶。实验方法：用接触式光刻机在蓝宝石衬底表面制作一层薄胶光刻胶图形，图形尺寸为2pm*1仙m厚度分别为0.5Pm/1m/1.5几册尺寸；深紫外光源固化处理，处理时间为5min/10min/15min;高温退火炉将光刻胶图形碳化

6、，温度为200C/400C/600C/800C,时间为5min/10min/15min/10min;在表面匀一层厚胶AZ-GXR-601,厚度为2.2m/2.5m/2.8m；利用碳化的图形做掩膜，利用接触式光刻机进行光刻，通过显影出厚胶光刻胶图形；利用干法刻蚀设备将图形转移到蓝宝石衬底上；将制作出的PSS产品用于外延生长制作出大功率芯片，封装并测试。2实验结果与分析2.1薄膜图形制作结果本研究项目利用企业自有设备优势，用接触式对准曝光系统先在蓝宝石衬底上制作一层薄膜光刻胶图形，通过曝光光刻，厚度为0.5pm和1pm的图形线条均匀性较好，厚度为1.5pm的图形线条均匀性不能满足要求。2.2 自掩

7、膜光刻结果通过固化、碳化几个参数的实验，得出几个光刻出的图形效果和刻蚀效果。条件1,固化5min/碳化200C5min/胶度.2m；条件2,固化5min/碳化400C10min/胶图.5m；条件3,固化5min/碳化600C15min/胶图.8m；碳化温度800C时，光刻胶都被烧掉。从实验结果得到，薄胶厚度1仙m/固化5min/碳化600C15min/胶鹿.8条件较好。2.3 自掩膜技术应用效果选用较好的条件制作PSS,并与stepper光刻技术制作出的PSS产品一起进行外延生长LED结构，之后芯片电极制作，最后比较两种产品的亮度提升效果。图1图形制作工艺示意图襄1产品封袋成2528灯管,测试

8、亮度参数编“耿Im)光效3%)XjIFXYCCTMrpfirr上刻FSS1%824S6.2447.33.094031710326562S472s29KI4.K4.5+4723.0M0.316J0.32426351733MH98.86485644733.(M0.3103255634173243117100.61447.13一031M0.331J614172.153044T比弘4K6.2447.23啊().31710.326662S472.9自掩膻光刻N630.1397.54K57447.2113120325K32。7374X4.5447.1£(现5口引“032376401口E99444

9、X5.6W20.31fi20.325SGM711|rrjfg如49学HL4K4.6446口XI620.3242不472A1030.6599284«7.9447,23.09031内0.3272Q芯片尺寸14x28mil封装3528测试条件100mA从测试结果来看，自掩膜光刻PSS产品对LED芯片亮度的提升与stepper光刻PSS产品相当。3结束语通过研究实验，得到较好的自掩膜光刻条件：薄胶厚度111m/固化5min/碳化600C15min/胶厚.8m。通过创新研究，开发出自掩膜光刻工艺制作了PSS产品，此技术的出现颠覆了传统理念，此技术的出现，无论是其制作成本，还是光刻良率，都比stepper光刻工