同心圆掩膜版、图形化衬底及制造方法技术

本发明专利技术提供一种同心圆掩膜版，包括：一光刻板，所述光刻板上具有同心圆阵列，每个所述同心圆由内向外依次具有内圆、中间环和外圆环，每个所述同心圆的内圆和外圆环对应的部分不透光。本发明专利技术还提供一种利用所述的同心圆掩膜版制造的图形化衬底，所述图形化衬底具有阵列分布的皇冠型结构，所述皇冠型结构的中心顶部为三角圆锥形。以及本发明专利技术还提供一种图形化衬底的制造方法。本发明专利技术利用同心圆掩膜版可以简化皇冠型结构的图形化衬底的制造流程，降低成本的同时，避免量产时由于光刻图形套刻无法准确控制所造成的刻蚀后皇冠形貌差异、甚至变形所带来的片间重复性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体装置领域，尤其涉及一种。
技术介绍
目前，GaN基(氮化镓基)LED(发光二极管)已经广泛应用于全色显示、交通信号灯、液晶背光显示，并逐步进入照明领域。为了满足下一代投影仪、汽车大灯和高端市场的要求，人们一直在努力提高光功率和外量子效率。通常LED的亮度可以表示为内量子效率和外量子效率的乘积(假设电流注入效率为100%)。一方面，由于晶格失配和热膨胀系数较大，蓝宝石衬底上通过GaN基形成的外延层仍然具有很高的线位错密度(ThreadingDislocation Densities, TDD) (IO8 10lclcnT2),这会导致内量子效率的衰竭。为了改善GaN基在蓝宝石衬底上的外延质量,人们提出了各种生长技术，比如横向外延过生长(Epitaxyof Lateral Over-growth, EL0G)、微米级SiNx (氮化娃)或SiOx (氧化娃)图形化掩膜和图形化蓝宝石基板(Patterned Sapphire Substrate, PSS)。另一方面，GaN基的高折射率限制了发射光的逃逸角度只为23°，导致光提取效率(LEE)低。为了改善光提取效率，人们也同样提出了各种方法，如PSS、粗化的P型氮化镓层(P-GaN层)、激光剥离技术和嵌埋在LED结构中的空洞。例如，现有技术中存在用两次曝光+Si02 ( 二氧化硅)来制作皇冠型图形化蓝宝石基板(CPSS)，具体做法是:1)在蓝宝石衬底上淀积200nm厚度的Si02，用过曝光的方法将Si02通过湿法刻蚀(BOE)图形化；2)再用同一光罩将光刻胶图形化；3)最后用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制备出皇冠型PSS蓝宝石衬底。虽然这种CPSS对提升LED亮度有显著作用，但制造过程中需曝光2次，且要淀积Si02，因此工艺复杂，成本也高；而且量产时存在光刻图形套刻无法准确控制，造成刻蚀后皇冠形貌差异，甚至变形，会带来片间重复性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以便利用同心圆掩膜版简化皇冠型结构的图形化衬底的制造流程，降低成本的同时，避免量产时由于光刻图形套刻无法准确控制所造成的刻蚀后皇冠形貌差异、甚至变形所带来的片间重复性问题。为了解决上述问题，本专利技术提供一种同心圆掩膜版，所述同心圆掩膜版包括:一光刻板，所述光刻板上具有同心圆阵列，每个所述同心圆由内向外依次具有内圆、中间环和外圆环，每个所述同心圆的内圆和外圆环对应的部分不透光。进一步的，所述同心圆相邻的距离相等。进一步的，所述同心圆中的内圆直径为0.8-1微米。进一步的，所述同心圆中的中间环外直径为1.4-1.6微米。进一步的，所述同心圆中的外圆环外直径为3-3.2微米。为了达到本专利技术的另一方面，还提供一种利用所述的同心圆掩膜版制造的图形化衬底，所述图形化衬底具有阵列分布的皇冠型结构，所述皇冠型结构的中心顶部为三角圆锥形。进一步的，所述皇冠型结构等距离排列分布。进一步的，所述图形化衬底的尺寸为2英寸或4英寸。为了达到本专利技术的又一方面，还提供一种图形化衬底的制造方法，所述制造方法包括:步骤1:在蓝宝石衬底上涂布光刻胶；步骤2:利用所述的同心圆掩膜版对所述光刻胶进行曝光，并对所述光刻胶显影和烘烤，以在所述光刻胶上形成光刻图形，所述光刻图形为圆柱体，所述圆柱体中具有一环形凹槽，所述环形凹槽的深度小于所述圆柱体的高度；步骤3:用三氯化硼气体对所述光刻图形和蓝宝石衬底进行多次干法主刻蚀，以使对应所述光刻图形的蓝宝石衬底形成圆柱体，并当所述光刻图形暴露出所述蓝宝石衬底形成的圆柱体，停止刻蚀；步骤4:利用三氯化硼气体和氩气体进行干法过刻蚀，以使所述蓝宝石衬底形成图形化衬底，所述图形化衬底具有阵列分布的皇冠型结构，所述皇冠型结构的中心顶部为三角圆锥形；步骤5:去掉残余的光刻胶，并将所述图形化衬底清洗干净。进一步的，所述蓝宝石衬底的尺寸为2英寸或4英寸。进一步的，所述光刻胶是厚度为1.6 3.0微米的正性光刻胶。进一步的，所述曝光时间为150 300毫秒。进一步的，所述烘烤温度为120_150°C，烘烤时间为5-10分钟。进一步的，所述干法主刻蚀进行的刻蚀次数随所述光刻胶厚度的增加而增多。进一步的，所述干法主刻蚀的刻蚀参数为:每次刻蚀时间为360 1080秒，间隔时间为20秒，腔体气压为2.7毫托 4.7毫托，上电极功率为1200瓦 3600瓦，内外圈电流比为5 15。进一步的，所述干法过刻蚀分两步进行，第一步刻蚀的参数为:三氯化硼气体和氩气体的流量比为100: 10，刻蚀时间为360 1080秒，下电极功率为40瓦 120瓦，第二步刻蚀的参数为:三氯化硼气体和氩气体的流量比为10: 100，刻蚀时间为O 360秒，下电极功率为140 420瓦。进一步的，所述皇冠型结构等距离排列分布。与现有技术相比，本专利技术公开的一种同心圆掩膜版，由于所述同心圆掩膜版由在同一光刻板上阵列分布的同心圆构成，每个所述同心圆由内向外依次具有内圆、中间环和外圆环，每个所述同心圆的内圆和外圆环对应的部分不透光，所以简化了制作CPSS的工艺，从原来的Si02淀积和2次曝光简化为所述同心圆掩膜版一次曝光，操作简单，降低了成本，对曝光后的蓝宝石衬底进行干法刻蚀，便完成了具有CPSS的图形化衬底的制造，避免了原来的光刻图形套刻无法准确控制的问题，解决了生产的可重复性，非常适用于大生产。而通过本专利技术的制造方法获得的图形化衬底可提高GaN基LED发光效率。附图说明图1为本专利技术一实施例的同心圆掩膜版的结构示意图；图2为图1中一同心圆的结构示意图；图3为本专利技术一实施例的图形化衬底的制造方法的流程示意图；图4a至图4f为本专利技术一实施例的图形化衬底的制造方法过程中的器件结构示意图；图4g为本专利技术一实施例的图形化衬底的制造方法形成的器件的效果图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本专利技术提供一种同心圆掩膜版，如图1所示，所述同心圆掩膜版包括一光刻板，所述光刻板上具有同心圆阵列，每个所述同心圆I由内向外依次具有内圆2、中间环3和外圆环4,每个所述同心圆I的内圆2和外圆环4对应的部分不透光。所述内圆2和外圆环4对应的部分不透光是因为所述光刻板位于一石英基板上，所述石英基板透光，而在所述石英基板上对应所述同心圆I的内圆2和外圆环4的地方镀上一层不透光的材料如铬等。具体的，如图2所示，以下进行具体说明:所述同心圆I中的内圆直径Dl为0.8微米，所述同心圆I中的中间环外直径D2为1.6微米,所述同心圆I中的外圆环外直径D3为3.2微米,故所述同心圆I中的内圆和外圆环内直径的间隙为0.4微米；或者所述同心圆I中的内圆直径Dl为I微米，所述同心圆I中的中间环外直径D2为1.6微米,所述同心圆I中的外圆环外径为3.2微米,故所述同心圆I中的内圆和外圆环内直径的间隙为0.3微米；或者所述同心圆I中的内圆直径Dl为0.8微米，所述同心圆I中的中间环外直径D2为1.4微米，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同心圆掩膜版，包括：一光刻板，所述光刻板上具有同心圆阵列，每个所述同心圆由内向外依次具有内圆、中间环和外圆环，每个所述同心圆的内圆和外圆环对应的部分不透光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缪炳有，黄宏嘉，张汝京，
申请(专利权)人：西安神光安瑞光电科技有限公司，西安神光皓瑞光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：