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一种火山口型图形化蓝宝石衬底及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201410386558.8

申请日:

2014.08.07

公开号:

CN104181769A

公开日:

2014.12.03

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G03F 7/00申请日:20140807|||公开
IPC分类号: G03F7/00; H01L33/00(2010.01)I; H01L33/22(2010.01)I; H01L33/16(2010.01)I 主分类号: G03F7/00
申请人: 北京大学
发明人: 陈志忠; 蒋盛翔; 姜显哲; 付星星; 姜爽; 于彤军; 张国义
地址: 100871 北京市海淀区颐和园路5号
优先权:
专利代理机构: 北京万象新悦知识产权代理事务所(普通合伙) 11360 代理人: 王岩
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410386558.8

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2014.12.31|||2014.12.03

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种火山口型图形化蓝宝石衬底及其制备方法。本发明采用普通的商用微米PSS衬底作为压印模板,而非订制加工的压印模板,图形简单费用便宜,巧妙解决了压印模板制备困难且成本高昂的问题;同时利用纳米压印技术制备环形掩模,结合蓝宝石刻蚀技术得到高质量的VPSS,有利于VPSS的商业化;采用二次压印的方法以及IPS技术,避免将压印模板上的图形直接转印到外延片上旋涂的纳米压印胶上,导致模板碎裂;采用热压、紫外共压印STU,增加了产出效率和可重复性;本发明制备的火山口型图形化蓝宝石衬底比普通微米PSS具有更多侧向外延的成分和更多的反射面积,因而更有利于LED出光效率的提升。

权利要求书

1.  一种火山口型图形化蓝宝石衬底的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
1)对微米PSS进行表面清洁与抗粘处理,其中,PSS具有周期性的微米级的突起,形成突起阵列;
2)利用热压印将PSS的图形转移到中间聚合物模板IPS上,从而在IPS上形成与PSS互补的图形,得到IPS中间模板,具有周期性的凹陷,形成凹陷阵列;
3)对蓝宝石衬底的表面进行预处理,在清洁后的蓝宝石衬底的表面蒸镀硬掩膜,再旋涂纳米压印胶,纳米压印胶的厚度为百纳米级;
4)使用IPS中间模板对蓝宝石衬底上的纳米压印胶进行热压、紫外共压印STU,在IPS中间模板的凹陷内的边缘处形成纳米压印胶的环形突起,从而在硬掩膜的表面形成纳米压印胶的环形阵列;
5)对蓝宝石衬底的上表面进行去残胶刻蚀,然后以纳米压印胶的环形阵列为掩膜,对硬掩膜进行硬掩膜刻蚀,得到环形掩膜;
6)使用湿法腐蚀的方法腐蚀或者干法刻蚀的方法刻蚀蓝宝石衬底,并除去环形掩膜,得到所需要的VPSS结构。

2.
  如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤1)中,将PSS清洗后在抗粘剂中浸泡1~10分钟,烘干后在PSS表面形成抗粘层,并使多余分子挥发;突起的底径在2~2.5微米之间,高度在1.2~1.8微米之间,周期为3~4微米。

3.
  如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤3)中,先后采用丙酮、乙醇和去离子水对蓝宝石衬底的表面进行清洗;若在步骤6)中采用湿法腐蚀的方法,则在蓝宝石衬底的表面蒸镀一层抗高温酸性腐蚀剂的硬薄膜,厚度在50~300纳米之间;若在步骤6)中采用干法刻蚀的方法,则在蓝宝石衬底的表面蒸镀一层选择比高的硬掩膜,厚度在50~300纳米之间;然后,在硬掩膜上旋涂150~500纳米厚的纳米压印胶。

4.
  如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤4)中,将IPS覆盖在旋涂纳米压印胶的蓝宝石衬底上,并在压印机中加热至纳米压印胶的玻璃化温度以上,温度范围为60~120℃;软化的纳米压印胶在20~70bar压强的作用下流向IPS的凹陷阵列的空隙,形成不完全填充的纳米压印胶分布,在凹陷内的边缘形成环形突起,然后在紫外辐照的作用下固化成型;降至室温后将IPS与蓝宝石衬底脱模分离,在硬掩膜的表面形成纳米压印胶的环形阵列;在硬掩膜上的纳米压印胶包括被挤压出的纳米压印胶在IPS的凹陷边缘形成的环形突起、受挤压位置的残余薄层和环形突起中间的未受压印原始厚度的胶层;环形突起高出中间未受压印的胶层100~300纳米。

5.
  如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤5)中,去掉蓝宝石衬底的表面的纳米压印胶经过压印后产生的残胶,包括清除受挤压位置的残余薄层和环形突起中间的未受压印原始厚度的胶层的两部分,留下环形阵列;若步骤6)中采用湿法腐蚀的方法,则采用反应离子刻蚀RIE,以纳米压印胶为掩膜刻蚀硬掩膜,使用氟基反应物刻蚀,将环形阵列转移至硬掩膜,得到环形掩膜;若在步骤6)中采用干法刻蚀的方法,则采用离子刻蚀IE,以纳米压印胶为掩膜刻蚀硬掩膜,将环形阵列转移至硬掩膜,得到环形掩膜;并控制刻蚀时间确保露出底部的蓝宝石衬底。

6.
  一种火山口型图形化蓝宝石衬底的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
1)对微米PSS进行表面清洁与抗粘处理,其中,PSS具有周期性的微米级的突起,形成突起阵列;
2)利用热压印将PSS的图形转移到中间聚合物模板IPS上,从而在IPS上形成与PSS互补的图形,得到IPS中间模板,具有周期性的凹陷,形成凹陷阵列;
3)对蓝宝石衬底表面进行预处理,在清洁后的蓝宝石衬底的表面旋涂纳米压印胶,纳米压印胶的厚度为百纳米级;
4)使用IPS中间模板对蓝宝石衬底上的纳米压印胶进行热压、紫外共压印STU,在IPS中间模板的凹陷内的边缘处形成纳米压印胶的环形突起,从而在蓝宝石衬底的表面形成纳米压印胶的环形阵列;
5)对蓝宝石衬底的表面进行去残胶刻蚀,留下纳米压印胶的环形阵列;
6)以纳米压印胶的环形阵列为掩膜,使用湿法腐蚀的方法腐蚀或者干法刻蚀的方法刻蚀蓝宝石衬底,得到所需要的VPSS结构。

7.
  如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在步骤1)中,PSS的突起的侧壁陡直,与衬底的角度为60°~80°,并且突起的高度在1.5~2微米之间。

8.
  如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在步骤3)中,对蓝宝石衬底的表面进行清洗后,在蓝宝石衬底上旋涂选择比高的纳米压印胶作为掩膜,纳米压印胶的厚度在400~600纳米之间。

9.
  一种采用湿法腐蚀制备的火山口图形化蓝宝石衬底,其特征在于,所述蓝宝石衬底和衬底表面的图形;衬底表面的图形具有周期性的火山口型,形成火山口型阵列;每一个火山口型包括环形平台、环形内侧和环形外侧,环形平台为蓝宝石c面,环形内侧具有三个腐蚀小面形成倒三棱锥的侧面,环形外侧具有三个腐蚀小面形成三棱台的侧面;各个火山口型之间没有蓝宝石c面;环形外侧的腐蚀小面与蓝宝石c面的夹角在50°~70°之间,环形内侧的腐蚀小 面与蓝宝石c面的夹角在30°~50°之间。

10.
  一种采用干法刻蚀制备的火山口图形化蓝宝石衬底,其特征在于,所述蓝宝石衬底和衬底表面的图形;衬底表面的图形具有周期性的火山口型,形成火山口型阵列;每一个火山口型包括内侧的倒圆锥的侧面,以及外侧的圆台的侧面;倒圆锥的侧面和圆台的侧面的顶部为环形平台,或者倒圆锥的侧面和圆台的侧面的顶部相交成圆形;各个火山口型之间形成平整的蓝宝石c面。

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一种 火山 口型 图形 蓝宝石 衬底 及其 制备 方法
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