一種硅襯底led發(fā)光芯片的表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其能夠有效的提高硅襯底的表面積，提高硅襯底LED發(fā)光芯片的發(fā)光效率。它主要包括步驟：(a)選用合適的硅襯底，根據(jù)硅襯底的表面特性以及所需的圖形形狀設(shè)計掩膜圖形；(b)在硅襯底表面生成硅氧化物保護層或金屬保護層；(c)對硅襯底進行清洗及預(yù)處理；(d)對經(jīng)過預(yù)處理的硅襯底表面涂抹光刻膠，然后進行烘烤；(e)對涂有光刻膠的硅襯底表面依次進行掩膜和光刻工藝處理；(f)采用濕法化學(xué)腐蝕工藝把光刻膠圖形傳遞成為硅襯底表面的保護層掩膜圖形；(g)把帶有保護層掩膜圖形的硅襯底浸入化學(xué)腐蝕溶液中進行各向異性腐蝕，當(dāng)硅襯底表面生成需要的立體圖形后，立即取出硅襯底終止化學(xué)腐蝕反應(yīng)。
【專利說明】
一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED發(fā)光芯片領(lǐng)域，尤其涉及一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]LED光源作為人類的第四代照明，其發(fā)展非常迅速，LED發(fā)光芯片是LED光源中最重要的元件之一。發(fā)光芯片一般是在襯底上組合LED發(fā)光芯片的PN結(jié)，PN結(jié)發(fā)生電子能態(tài)躍迀發(fā)出光子，PN結(jié)的面積越大，電流密度越小，發(fā)光效率越高。現(xiàn)在主流用的襯底一般為藍寶石或碳化硅，一般需要將襯底組合PN結(jié)的一面處理成毛面或刻畫出溝槽，盡量加大PN結(jié)的面積，從而提高發(fā)光效率，但藍寶石與碳化硅的硬度非常高同時現(xiàn)在還沒有一種好的化學(xué)工藝去毛化和刻畫溝槽，只能用機械加工工藝去處理，這樣加工成本很高同時很難在有限的區(qū)域內(nèi)做到盡量大的PN結(jié)發(fā)光面積。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于有效克服上述技術(shù)的不足，提供一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，該方法基于現(xiàn)有的微電子加工工藝，利用單晶硅在特定溶液中的腐蝕特性，使娃襯底表面出現(xiàn)所需的立體起伏結(jié)構(gòu)，能夠有效的提尚娃襯底的表面積，從而提尚娃襯底LED發(fā)光芯片的發(fā)光效率。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:其改進之處在于，它包括以下步驟:
[0005](a).選用合適的硅襯底，根據(jù)硅襯底的表面特性以及所需的圖形形狀設(shè)計掩膜圖形，掩膜圖形單元尺寸為3 μ m?1000 μ m ；
[0006](b).在硅襯底表面生成硅氧化物保護層或金屬保護層；
[0007](c).對硅襯底進行清洗及預(yù)處理，使后續(xù)光刻膠能夠牢固附著在硅襯底表面；
[0008](d).對經(jīng)過預(yù)處理的硅襯底表面涂抹光刻膠，然后進行烘烤；
[0009](e).對涂有光刻膠的硅襯底表面依次進行掩膜和光刻工藝處理，把掩膜圖形傳遞成為光刻膠圖形；
[0010](f).采用濕法化學(xué)腐蝕工藝或干法刻蝕工藝把光刻膠圖形傳遞成為硅襯底表面的保護層掩膜圖形；
[0011](g).把帶有保護層掩膜圖形的硅襯底浸入化學(xué)腐蝕溶液中進行各向異性腐蝕，腐蝕過程中需要攪拌，預(yù)防反應(yīng)生成物附著在硅襯底表面；
[0012](h).控制化學(xué)腐蝕溶液成份、溫度及時間，當(dāng)硅襯底表面生成需要的立體圖形后，立即取出硅襯底終止化學(xué)腐蝕反應(yīng)后，對硅襯底表面去除殘留保護層、清洗處理后與LED發(fā)光芯片進行組合。
[0013]優(yōu)選的，所述的硅氧化物保護層為S12保護層，所述的金屬保護層為Cr或Al保護層。
[0014]優(yōu)選的，所述的光刻工藝處理包括曝光、顯影、定影、烘焙處理。
[0015]優(yōu)選的，所述的光刻膠為正性光刻膠和負性光刻膠。
[0016]優(yōu)選的，所述的掩膜圖形為一維陣列分布圖形或二維陣列分布圖形。
[0017]優(yōu)選的，所述的化學(xué)腐蝕溶液為KOH、(CH3) 2CH0H和H2O的混合溶液，其中KOH的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的15%?60%、(CH3)2CHOH的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的O?20%。
[0018]優(yōu)選的，所述的化學(xué)腐蝕溶液為NH2(CH2)2NH2、C6H4(OH)2, H2O和(:4郵2的混合溶液，其中NH2(CH2)順2的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的50%?80%，C6H4(OH)2的配制質(zhì)量占總量的10%?25%，C4H4N2配制濃度為O?20g/L。
[0019]優(yōu)選的，所述的濕法化學(xué)腐蝕工藝為:選用配制質(zhì)量占總量為10%的HF水溶液在室溫狀況下進行腐蝕。
[0020]優(yōu)選的，所述硅襯底的材料為單晶硅。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:其可以通過掩膜圖形大小和排列的設(shè)計、選用需要合適的單晶硅、配比適合的腐蝕溶液可以較為靈活地控制硅襯底的表面積，達到有效增大硅襯底表面積的作用；本發(fā)明的工藝路線與現(xiàn)有大規(guī)模集成電路工藝有很大程度的兼容性，適合推廣使用。
【【附圖說明】】
[0022]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；
[0023]圖2為本發(fā)明硅襯底經(jīng)過掩膜、光刻工藝后的俯視圖；
[0024]圖3為本發(fā)明硅襯底經(jīng)過掩膜、光刻工藝后的剖面圖；
[0025]圖4為本發(fā)明硅襯底經(jīng)過各向異性腐蝕后的俯視圖；
[0026]圖5為本發(fā)明硅襯底經(jīng)過各向異性腐蝕后的剖面圖；
[0027]圖中:1.硅襯底2.S12保護層3.保護層掩膜圖形
[0028]4.需要的立體圖形5.硅襯底表面6.基準(zhǔn)邊
【【具體實施方式】】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0030]參照圖1、2、3、4和5所不，本發(fā)明揭不的一種娃襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，包括以下步驟:
[0031](a).選用合適的娃襯底1，所述娃襯底I的材料為單晶娃，根據(jù)娃襯底I的表面特性以及所需的圖形形狀設(shè)計掩膜圖形，所述的掩膜圖形為一維陣列分布圖形或二維陣列分布圖形，掩膜圖形單元尺寸為3 μπι?1000 μπι ；
[0032](b).在硅襯底表面5生成S12保護層2或Cr或Al保護層；
[0033](c).對硅襯底I進行清洗及預(yù)處理，使后續(xù)光刻膠能夠牢固附著在硅襯底表面5 ；
[0034](d).對經(jīng)過預(yù)處理的硅襯底表面5涂抹光刻膠，所述的光刻膠為正性光刻膠和負性光刻膠，然后進行烘烤；
[0035](e).對涂有光刻膠的硅襯底表面5依次進行掩膜和光刻(曝光、顯影、定影、烘焙)工藝處理，把掩膜圖形傳遞成為光刻膠圖形；
[0036](f).采用濕法化學(xué)腐蝕工藝或干法刻蝕工藝把光刻膠圖形傳遞成為硅襯底表面5的保護層掩膜圖形3，所述的濕法化學(xué)腐蝕工藝為:選用配制質(zhì)量占總量為10%的HF水溶液在室溫狀況下進行腐蝕；
[0037](g).把帶有保護層掩膜圖形3的硅襯底I浸入化學(xué)腐蝕溶液中進行各向異性腐蝕，腐蝕過程中需要攪拌，預(yù)防反應(yīng)生成物附著在硅襯底表面；
[0038](h).控制化學(xué)腐蝕溶液成份、溫度及時間，當(dāng)硅襯底表面5生成需要的立體圖形4后，立即取出硅襯底I終止化學(xué)腐蝕反應(yīng)后，對硅襯底表面5去除殘留保護層、清洗處理后與LED發(fā)光芯片進行組合。
[0039]其中所述的化學(xué)腐蝕溶液為KOH、(CH3) 2CH0H和H2O的混合溶液，其中KOH的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的15%?60%、(CH3)2CHOH的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的10%?20% ;
[0040]其中所述的化學(xué)腐蝕溶液還可以為NH2 (CH2) 2NH2、C6H4(OH) 2、H2O和C4H4N^混合溶液，其中NH2(CH2)順2的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的50%?80%，C6H4(OH)2的配制質(zhì)量占總量的10%?25%，C4H4N2配制濃度為O?20g/L。
[0041]本發(fā)明的具體實施例為:選用單晶硅(100)用本發(fā)明的方法進行處理，處理步驟及結(jié)果如下:
[0042]1.掩膜圖形設(shè)計成二維陣列排列，圖形單元尺寸為10 μπι ;
[0043]2.在單晶硅(100)表面生成600nm厚度的S12保護層2 ;
[0044]3.對單晶硅(100)進行清洗及預(yù)處理，使后續(xù)光刻膠能夠牢固附著在單晶硅(100)的表面；
[0045]4.對經(jīng)過預(yù)處理的單晶硅(100)涂抹光刻膠，然后進行烘烤；
[0046]5.對涂有光刻膠的單晶硅(100)先后進行掩膜、曝光，曝光時單元圖形窗口邊平行于單晶硅(100)的基準(zhǔn)邊6，接下來進行顯影、定影、烘焙等光刻工藝處理，把掩膜圖形傳遞成為光刻膠圖形；
[0047]6.用濕法化學(xué)腐蝕工藝把光刻膠圖形傳遞成為單晶硅(100)表面的保護層掩膜圖形3，濕法化學(xué)腐蝕工藝為:選用配制質(zhì)量占總量為10%的HF水溶液在室溫狀況下進行腐蝕；
[0048]7.把帶有保護層掩膜圖形3的單晶硅(100)浸入KOH、(CH3) 2CH0H和H2O質(zhì)量混合比為44:1:55溶液中進行腐蝕，腐蝕溶液溫度為82±2°，腐蝕過程中需要攪拌，預(yù)防反應(yīng)生成物附著在單晶硅(100)的表面上。在這種反應(yīng)條件下，單晶硅(100)具有較強的各向異性腐蝕特性，最終單晶硅(100)的表面會形成所需的立體圖形4，而所需的立體圖形4大小與排列和掩膜圖形相對應(yīng)。
[0049]經(jīng)過本發(fā)明處理的單晶硅(100)的表面積是沒有經(jīng)過處理的表面積的1.5?1.7倍。
[0050]以上所描述的僅為本發(fā)明的較佳實施例，上述具體實施例不是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的技術(shù)思想范疇內(nèi)，可以出現(xiàn)各種變形及修改，凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的潤飾、修改或等同替換，均屬于本發(fā)明所保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于，它包括以下步驟: (a).選用合適的硅襯底，根據(jù)硅襯底的表面特性以及所需的圖形形狀設(shè)計掩膜圖形，掩膜圖形單元尺寸為3 μ m?1000 μ m ； (b).在硅襯底表面生成硅氧化物保護層或金屬保護層； (c).對硅襯底進行清洗及預(yù)處理，使后續(xù)光刻膠能夠牢固附著在硅襯底表面； (d).對經(jīng)過預(yù)處理的硅襯底表面涂抹光刻膠，然后進行烘烤； (e).對涂有光刻膠的硅襯底表面依次進行掩膜和光刻工藝處理，把掩膜圖形傳遞成為光刻膠圖形； (f).采用濕法化學(xué)腐蝕工藝或干法刻蝕工藝把光刻膠圖形傳遞成為硅襯底表面的保護層掩膜圖形； (g).把帶有保護層掩膜圖形的硅襯底浸入化學(xué)腐蝕溶液中進行各向異性腐蝕，腐蝕過程中需要攪拌，預(yù)防反應(yīng)生成物附著在硅襯底表面； (h).控制化學(xué)腐蝕溶液成份、溫度及時間，當(dāng)硅襯底表面生成需要的立體圖形后，立即取出硅襯底終止化學(xué)腐蝕反應(yīng)后，對硅襯底表面去除殘留保護層、清洗處理后與LED發(fā)光芯片進行組合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述的硅氧化物保護層為S12保護層，所述的金屬保護層為Cr或Al保護層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述的光刻工藝處理包括曝光、顯影、定影、烘焙處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述的光刻膠為正性光刻膠和負性光刻膠。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述的掩膜圖形為一維陣列分布圖形或二維陣列分布圖形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述的化學(xué)腐蝕溶液為KOH、(CH3)2CHOH和H2O的混合溶液，其中KOH的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的15%?60%、(CH3)2CHOH的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的O?20%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述的化學(xué)腐蝕溶液為NH2 (CH2) 2NH2、C6H4 (OH) 2、H2O和切為的混合溶液，其中NH 2 (CH2)順2的配制質(zhì)量占總質(zhì)量的50%?80%,C6H4(OH)2的配制質(zhì)量占總量的10%?25%,C4H4N2配制濃度為O?20g/L。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于，所述的濕法化學(xué)腐蝕工藝為:選用配制質(zhì)量占總量為10%的HF水溶液在室溫狀況下進行腐蝕。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅襯底LED發(fā)光芯片的表面處理方法，其特征在于:所述娃襯底的材料為單晶娃。
【文檔編號】H01L33/00GK105990472SQ201510058552
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月4日
【發(fā)明人】霍永峰, 周禮書
【申請人】深圳市立洋光電子有限公司