自掩膜光刻工艺研究及在Pss产品中的应用(20210302234831)

1、文档从互联网中收集，已重新修正排版，word格式支持编辑，如有帮助欢迎下载支持。 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 掩膜光刻工艺技术可以制作出与stepper光刻机相同规格的PSS产品，并将其 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 991 m/w。 关键词 自掩膜光刻；图形化蓝宝石衬底（PSS）;发光二极管（LE

2、D ） 作者简介：袁根如,身份证号码82*541XO 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夕卜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。异质外延的持性决定，生长在原子级平整的蓝宝石衬底之上的GaN基LED

3、外延结构中不可避免的存在大量缺陷,影响LED内量子效率的提高。应用PSS 技术，在蓝宝石衬底上形成微纳图形,结合GaN夕卜延的侧向生长效应,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）对机械震动和遍度很敏感； 4）采用分区曝光方式，在一个衬

4、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,普通高遍退火炉，北方微电子ELED3OO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 *lpm ,厚度分别为0.5p

5、m/lpm/1.5pm几个尺寸； 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,温度为200oC/400C/600oC/800C ,时间为 5min/10min/15min/10min ; 在表面匀一层厚胶 AZ-GXR-601 z 厚度为 2.2|jm/2.5pm/2.8pm ; 利用碳化的图形依 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 21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

6、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lpm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/胶厚2.2pm ; 条件2 ,固化5min/碳化400C10min/胶厚2.5pm ; 条件3 ,固化5min/碳化600C15min/胶厚2.8pm ; 碳化温度800C时,光刻胶都被烧掉。 从实验结果得到,薄胶厚度1pm/固化5min/碳化600C15min/K厚2.8pm 条件较好。 2.3自掩

7、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 表1产品封簽成3528灯管,测试亮度参数 編号 (Im) 光效(litiAV) M VF X Y CCT Ra Step（）er 光刻PSS 1 29.94 96.82 486.2 447.3 3.094 0.3171 0.3265 6284 72.8 ? 29.&I 96.74 484.5 447.2 3.084 0.3161 0.3242 6351 73 3 30.03 98.86 485.6 44

8、7.3 3.04 0.3161 0.3255 6341 73.2 4 31.17 100.61 489.6 447.1 3两 0.3194 0.3311 6141 72.1 5 30.44 98.36 486.2 447.2 3.097 0.3171 0.3266 6284 72.9 自掩膜光 刻PSS 6 30.13 97.5 485.7 4-47.2 3.092 0.3165 0.3258 6320 73 7 30.68 99.18 484.5 4474 3.095 0.3153 0.3237 6401 73 8 30.73 99.44 485.6 4-47.2 3.092 0.3162

9、03255 634! 1 9 30.49 99.71 484.6 446.4 3.06 0.3162 0.3242 62) 72.6 10 30.65 99.28 487.9 447.2 3.09 0.3179 0.3288 622n 72.5 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1pm/固化5min/碳化 600C15min/胶厚 2.8pm. 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 光刻工艺具有很大优势。同时也为L