專利名稱：形成有圖案的基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置的基板(substrate)及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種形成有多個(gè)圖案(patterns)以便用以制造高功率發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)的基板，及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)市場(chǎng)已經(jīng)因例如移動(dòng)電話、小型家電的袖珍鍵盤(keypad)、或液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)的背光模塊(backlight unit)的可攜式通訊裝置所使用的低功率發(fā)光二極管(LEDs)而成長(zhǎng)。最近，對(duì)于室內(nèi)照明、戶外照明、車輛的內(nèi)部及外部空間、以及大型液晶顯示器(LCD)的背光模塊所使用的高功率及高效率光源的需求增加，所以發(fā)光二極管(LED)市場(chǎng)已經(jīng)把高功率產(chǎn)品當(dāng)作目標(biāo)。發(fā)光二極管(LEDs)的最大問題是低發(fā)光效率。一般而言，發(fā)光效率藉由產(chǎn)生光的效率(內(nèi)部量子效率(quantum efficiency))、光放射到裝置的外部空間的效率(外部光萃取效率)、以及磷光體(phosphor)轉(zhuǎn)換光的效率予以測(cè)定?？紤]到內(nèi)部量子效率而改善主動(dòng)層(active layer)的特性，以便生產(chǎn)高功率發(fā)光二極管(LEDs)是重要的。然而，增加實(shí)際上產(chǎn)生的光的外部光萃取效率更是非常重要的。當(dāng)光放射到發(fā)光二極管(LED)的外部空間時(shí)所發(fā)生的最大障礙是發(fā)光二極管的各層之間的折射率(refractive indexes)差異，導(dǎo)致內(nèi)部全反射(total reflection)。由于發(fā)光二極管(LED)的各層之間的折射率差異，因此所產(chǎn)生的光的大約20%被放射到發(fā)光二極管(LED)的各層之間的介面的一外部空間。并且，未放射到發(fā)光二極管(LED)的各層之間的介面的所述外部空間的光，在發(fā)光二極管(LED)內(nèi)移動(dòng)且變成熱。結(jié)果，發(fā)光效率偏低且裝置所產(chǎn)生的熱量增加，因而降低發(fā)光二極管(LED)的壽命。為了改善外部光萃取效率，已經(jīng)有人提出一種增加P型氮化鎵(P-GaN)表面或N 型氮化鎵(n-GaN)表面的粗糙程度的之方法、一種使作為裝置底部的基板表面變粗糙的方法、或一種形成彎曲的圖案的方法。圖1是在形成有圖案12的基板10上所形成的發(fā)光二極管(LED) 14的橫截面圖， 而圖2則是形成有圖案12的基板10的示意圖。尤其，當(dāng)利用例如藍(lán)寶石基板(sapphire substrate)的不同基板在發(fā)光二極管(LED) 14的基板10上形成圖案12時(shí)，將改善外部光
萃取效率。在藍(lán)寶石基板的表面上所形成的圖案被算出將增加外部光萃取效率達(dá)100%或更多。韓國專利申請(qǐng)案第2004-0021801號(hào)及第2004-00493 號(hào)揭露在藍(lán)寶石基板的表面上所形成的圖案的形狀或此圖案。一種利用蝕刻(etching)來形成圖案的方法已經(jīng)被普遍使用。在利用蝕刻來形成圖案的方法中，為了在藍(lán)寶石基板上形成半球狀圖案，因此將圖案化具有幾十微米厚度的厚層抗蝕劑，然后藉由干式蝕刻(dry etching)同時(shí)地蝕刻抗蝕劑與藍(lán)寶石基板。在利用蝕刻來形成圖案的方法中，圖案的高度受到抗蝕劑與基板之間的蝕刻選擇性限制，且由于圖案化厚層抗蝕劑的工藝與干式蝕刻工藝的低度一致性，因此最后形成的圖案的一致性偏低。首先，發(fā)生于干式蝕刻的污染是最大的問題。由于在蝕刻期間局部產(chǎn)生的熱，使得抗蝕劑與用于蝕刻的氣體的反應(yīng)物將留在藍(lán)寶石基板的表面上，因而即使進(jìn)行清洗處理也未必完全予以移除。此外，由于用于蝕刻的高能氣體粒子，使得損害可能發(fā)生于基板的表面(Silicon processing for the VLSI ear，第 1 ^,process technology，第 574頁至第582頁)。當(dāng)此種污染發(fā)生時(shí)，若進(jìn)行作為下一個(gè)工藝的氮化鎵(GaN)磊晶成長(zhǎng) (epitaxial growth)，則由于污染使得缺陷可能發(fā)生于氮化物磊晶層。由于以上的缺點(diǎn)，因此當(dāng)藉由利用蝕刻工藝來圖案化的藍(lán)寶石基板制造裝置時(shí)，非常低的良率(yield)是可預(yù)期的。在上述干式蝕刻工藝中，為了放射在強(qiáng)制蝕刻藍(lán)寶石時(shí)所產(chǎn)生的過量的熱，應(yīng)該使用具有冷卻功能的高價(jià)蝕刻設(shè)備。為了改善光萃取效率，應(yīng)該進(jìn)行縮減利用例如步進(jìn)機(jī) (stepper)的高價(jià)照相設(shè)備來蝕刻的圖案的大小的工藝。因此，當(dāng)進(jìn)行上述干式蝕刻工藝時(shí)成本將增加。此外，在使用例如步進(jìn)機(jī)的照相設(shè)備的工藝中，將因工藝復(fù)雜而不易增加生產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種形成有圖案的基板的制造方法，當(dāng)利用蝕刻工藝來圖案化基板時(shí)，藉由此方法可使損害不發(fā)生于基板的晶體或裝置特性不因殘留物而變差且圖案的一致性可大為增加。解決的技術(shù)方案本發(fā)明提供一種形成有圖案的基板的制造方法，此方法包括在基板上要形成氧化物珠圖案(oxide bead patterns)的位置中形成具有選擇性內(nèi)聚力(cohesion)的第一粘合劑圖案(bonding agent patterns)；將與第一粘合劑的內(nèi)聚力大于與基板的內(nèi)聚力的第二粘合劑涂布在多個(gè)氧化物珠(oxide beads)上；將涂布第二粘合劑的氧化物珠鋪到基板且在第一粘合劑圖案上形成涂布第二粘合劑的氧化物珠；以及熱處理基板。本發(fā)明再提供一種形成有圖案的基板的制造方法，此方法包括在基板上要形成氧化物珠圖案的位置以外的區(qū)域中形成具有選擇性內(nèi)聚力的第一粘合劑圖案；將與第一粘合劑的內(nèi)聚力小于與基板的內(nèi)聚力的第二粘合劑涂布在多個(gè)氧化物珠上；將涂布第二粘合劑的氧化物珠鋪到基板且在暴露基板表面的區(qū)域中形成涂布第二粘合劑的氧化物珠；以及熱處理基板。有益效果基于本發(fā)明的上述基板的制造方法，可在基板上圖案化多個(gè)低價(jià)的氧化物珠來獲得想要的形狀，以便在干式蝕刻期間能夠避免損害發(fā)生于基板，并且不進(jìn)行蝕刻工藝以不降低裝置的良率并增進(jìn)裝置的大量生產(chǎn)。此外，因不需要干式蝕刻的高價(jià)設(shè)備，而使基板的制造方法合乎經(jīng)濟(jì)且達(dá)成在短時(shí)間內(nèi)制造大量的基板的高生產(chǎn)力。


圖1是在形成有圖案的基板上所形成的發(fā)光二極管(LED)的橫截面圖。
圖2是形成有圖案的基板的示意圖。圖3是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種利用選擇性內(nèi)聚力來形成有圖案的基板的制造方法的流程圖。圖4至圖6是圖3所示的形成有圖案的基板的制造方法的橫截面圖。圖7是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用選擇性內(nèi)聚力來形成有圖案的基板的制造方法的流程圖。圖8至圖10是圖7所示的形成有圖案的基板的制造方法的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖更完整地說明本發(fā)明，其中繪示本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可能以許多不同的形式來實(shí)施，因此不應(yīng)視為局限于在此所述的實(shí)施例；相反地，提供這些實(shí)施例將使本發(fā)明的揭露更完全，且將更完整地傳達(dá)本發(fā)明的觀念給任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者。本發(fā)明提供一種基板的制造方法以便制造半導(dǎo)體裝置，藉此方法可利用選擇性內(nèi)聚力在基板上形成氧化物珠圖案。圖3是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種利用選擇性內(nèi)聚力來形成有圖案的基板的制造方法的流程圖，而圖4至圖6則是圖3所示的形成有圖案的基板的制造方法的橫截面圖。參照?qǐng)D3至圖6，首先，如圖4所示，在基板310上要形成氧化物珠圖案340的位置形成具有選擇性內(nèi)聚力的第一粘合劑圖案320(S210)。所述基板310可由藍(lán)寶石、鋁酸鋰 (LiAlO2)以及氧化鎂(MgO)其中之一構(gòu)成。每一個(gè)氧化物珠330的折射率是1. 2至2. 0， 并且每一個(gè)氧化物珠330是選自由二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、 二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二釔-二氧化鋯(Y2O3IrO2)、氧化銅(CuO)、氧化亞銅(Cu2O)、五氧化二鉭(Ta2O5)、鋯鈦酸鉛(PZT (Pb (Zr，Ti) O3))、五氧化二鈮(Nb2O5)、四氧化三鐵(Fe3O4)、三氧化二鐵(Fe2O3)以及二氧化鍺(GeO2)組成的群組中的至少一種所構(gòu)成的。所述氧化物珠 330可以是球狀，并且每一個(gè)氧化物珠330的直徑是0. 1微米(μ m)至10微米。每一個(gè)第一粘合劑圖案320的密度及大小可利用模擬，予以調(diào)整成最大化光輸出(light output)的數(shù)值。形成第一粘合劑圖案320的方法可利用微影工藝(photolithography process)或納米壓￡口工藝(nano-imprint process)來進(jìn)行。—種利用微影工藝來進(jìn)行形成第一粘合劑圖案320的方法予以說明如下。首先， 在基板310上形成第一粘合劑及抗蝕劑層(resist layer)。然后，利用儲(chǔ)存與形成氧化物珠圖案340有關(guān)的資訊的光罩(photomask)來對(duì)第一粘合劑及抗蝕劑層曝光及顯影。最后， 藉由蝕刻工藝形成第一粘合劑圖案320。一種利用納米壓印工藝來進(jìn)行形成第一粘合劑圖案320的方法則予以說明如下。 在要形成氧化物珠圖案340的位置中制造納米壓印光罩(nano-imprint mask)之后，把第一粘合劑敷在納米壓印光罩。在基板310上印刷已敷有第一粘合劑的納米壓印光罩，藉以形成第一粘合劑圖案320。接著，將與第一粘合劑的內(nèi)聚力大于與基板310的內(nèi)聚力的第二粘合劑涂布在氧化物珠330上(S220)。將涂布第二預(yù)示劑的氧化物珠330鋪到基板310 (S230)。涂布第二涂布劑的氧化物珠330可利用例如旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coating method)的方法予以鋪到基板310。在氧化物珠330上涂布與第一粘合劑的內(nèi)聚力大于與基板310的內(nèi)聚力的第二預(yù)示劑是將氧化物珠330只放置于第一粘合劑圖案320上，如圖5所示。在這種情況下，為了使內(nèi)聚力的差異變大，因此第二粘合劑與基板310之間的內(nèi)聚力可以是較小的，并且第二粘合劑與第一粘合劑之間的內(nèi)聚力可以是較大的。當(dāng)在氧化物珠330上涂布具有選擇性內(nèi)聚力的第二粘合劑時(shí)，鋪到暴露基板310的表面的部分的氧化物珠330由于內(nèi)聚力差異，將易于與第一粘合劑圖案320分離。鋪到所形成的第一粘合劑圖案320的一部分的氧化物珠 330，由于涂布在氧化物珠330上的第二粘合劑與第一粘合劑之間的內(nèi)聚力，而未與第一粘合劑圖案320分離，并且留在第一粘合劑圖案320上。當(dāng)涂布第二粘合劑的氧化物珠330與第一粘合劑圖案320的側(cè)面粘合時(shí)，氧化物珠330將形成于基板310的暴露表面的部分，亦即不想要的部分。因此，氧化物珠330必須避免與第一粘合劑圖案320的側(cè)面粘合。因此，第一粘合劑圖案320距離基板310的高度可小于每一個(gè)球狀氧化物珠330的半徑，以便第一粘合劑圖案320的側(cè)面不會(huì)與每一個(gè)氧化物珠330互相粘合。為了使第一粘合劑圖案320距離基板310的高度小于每一個(gè)球狀氧化物珠330的半徑，因此降低了氧化物珠330與第一粘合劑圖案320的側(cè)面粘合的可能性。然后熱處理基板310，藉以粘合氧化物珠330與基板310 (S240)。在500°C與 1400°C之間熱處理基板310，并且可在800°C與1200°C之間熱處理。若以這種方式熱處理基板310，則將移除形成于基板310上的第一粘合劑圖案320與涂布在氧化物珠330上的第二粘合劑。因此，如圖6所示，氧化物珠330將與基板310粘合，藉以制造形成圖案化氧化物珠340的基板310。若利用圖3所示的方法來制造基板310，則可制造具有良好的光萃取效率的基板 310。圖7是依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的利用選擇性內(nèi)聚力來形成有圖案的基板的制造方法的流程圖，而圖8至圖10則是圖7所示的形成有圖案的基板的制造方法的橫截面圖。與圖3的基板的制造方法相反，圖7是一種將與基板的內(nèi)聚力大且與第一粘合劑的內(nèi)聚力小的第二粘合劑涂布在多個(gè)氧化物珠上的基板的制造方法，氧化物珠將鋪在第一粘合劑圖案之間且形成圖案化氧化物珠。參照?qǐng)D7至圖10，首先，在基板510上要形成氧化物珠圖案MO的位置以外的區(qū)域中形成第一粘合劑圖案520(S410)。如同圖3所示的基板的制造方法，基板510可由藍(lán)寶石、鋁酸鋰(LiAlO2)以及氧化鎂(MgO)其中之一所構(gòu)成。每一個(gè)氧化物珠530的折射率是1. 2至2. 0，并且每一個(gè)氧化物珠530是選自由二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二釔-二氧化鋯(Y2O3-ZrO2)、氧化銅(CuO)、氧化亞銅(Cu2O)、五氧化二鉭(Ta2O5)、鋯鈦酸鉛(PZT (Pb (&，Ti) O3))、五氧化二鈮(Nb2O5)、四氧化三鐵(Fe3O4)、三氧化二鐵(Fe2O3)以及二氧化鍺(GeO2)組成的群組中的至少一種所構(gòu)成的。 氧化物珠530可以是球狀，并且每一個(gè)氧化物珠530的直徑是0. 1微米至10微米。每一個(gè)第一粘合劑圖案520的密度及大小可利用模擬，予以調(diào)整成最大化光輸出的數(shù)值。形成第一粘合劑圖案520的方法可利用微影工藝或納米壓印工藝來進(jìn)行。微影工藝或納米壓印工藝的進(jìn)行方式如同圖3所示的基板的制造方法。其次，將與第一粘合劑的內(nèi)聚力小于與基板510的內(nèi)聚力的第二粘合劑涂布在氧化物珠530上(S420)。將涂布第二粘合劑的氧化物珠530鋪到基板510 (S430)。若將與第一粘合劑的內(nèi)聚力小于與基板510的內(nèi)聚力的第二粘合劑涂布在氧化物珠530上且涂布在基板510上，與圖3所示的基板的制造方法相反，則鋪到第一粘合劑圖案520的氧化物珠 530將易于與氧化物珠圖案540分離。另一方面，鋪到基板510的氧化物珠530則不與氧化物珠圖案540分離而留在基板510上，如圖9所示。然后熱處理基板510，藉以粘合氧化物珠530與基板510 (S440)。在500°C與 1400°C之間熱處理基板510，并且可在800°C與1200°C之間熱處理。若以這種方式熱處理基板310，則將移除形成于基板510上的第一粘合劑圖案520與涂布在氧化物珠530上的第二粘合劑。因此，如圖10所示，氧化物珠530將與基板510粘合，藉以制造形成圖案化氧化物珠540的基板510。若利用圖7所示的方法來制造基板510，如同圖3所示的方法，則可制造具有良好的光萃取效率(light extracting efficiency)的基板 510。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的基板的制造方法可在基板上圖案化多個(gè)低價(jià)的氧化物珠來獲得想要的形狀，以便在干式蝕刻期間能夠避免損害發(fā)生于基板，并且不進(jìn)行蝕刻工藝， 以便不降低裝置的良率又增進(jìn)裝置的大量生產(chǎn)。此外，因不需要干式蝕刻的高價(jià)設(shè)備而使基板的制造方法合乎經(jīng)濟(jì)，且達(dá)成在短時(shí)間內(nèi)制造大量的基板的高生產(chǎn)力。雖然本發(fā)明已具體顯示并描述于其實(shí)施例，然所屬領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)知， 在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求書所界定的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作形式上與細(xì)節(jié)的不同更動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種形成有圖案的基板的制造方法，所述方法包括在一基板上要形成多個(gè)氧化物珠圖案的一位置中形成具有選擇性內(nèi)聚力的多個(gè)第一粘合劑圖案；將與所述第一粘合劑的內(nèi)聚力大于與所述基板的內(nèi)聚力的一第二粘合劑涂布在多個(gè)氧化物珠上；將涂布所述第二粘合劑的所述氧化物珠鋪到所述基板上，且在所述第一粘合劑圖案上形成涂布所述第二粘合劑的所述氧化物珠；以及熱處理所述基板。
2.一種形成有圖案的基板的制造方法，所述方法包括在一基板上要形成多個(gè)氧化物珠圖案的一位置以外的一區(qū)域中形成具有選擇性內(nèi)聚力的多個(gè)第一粘合劑圖案；將與所述第一粘合劑的內(nèi)聚力小于與所述基板的內(nèi)聚力的一第二粘合劑涂布在多個(gè)氧化物珠上；將涂布所述第二粘合劑的所述氧化物珠鋪到所述基板上，且在暴露所述基板的表面的一區(qū)域中形成涂布所述第二粘合劑的所述氧化物珠；以及熱處理所述基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述基板是由藍(lán)寶石、鋁酸鋰(LiAlO2)以及氧化鎂(MgO)之一所構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中每一個(gè)所述氧化物珠的折射率是1.2至2. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中每一個(gè)所述氧化物珠是選自由二氧化硅 (SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二釔-二氧化鋯 W2O3-ZrO2)、氧化銅(CuO)、氧化亞銅(Cu2O)、五氧化二鉭(Ta2O5)、鋯鈦酸鉛(PZT (Pb (Zr, Ti) O3))、五氧化二鈮(Nb2O5)、四氧化三鐵(Fe3O4)、三氧化二鐵(狗203)以及二氧化鍺(GeO2) 所組成的群組中的至少一種所構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述氧化物珠是球狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中每一個(gè)所述氧化物珠的直徑是0.1微米(μπι)至 10微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述基板的所述熱處理步驟是在500°C至 1400°C之間進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一粘合劑圖案的所述形成步驟是利用微影工藝與納米壓印工藝其中之一來進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氧化物珠是球狀，以及其中所述第一粘合劑圖案距離所述基板的高度小于每一個(gè)所述氧化物珠的半徑。
全文摘要
一種形成有圖案的基板的制造方法，此方法包括在基板上要形成氧化物珠圖案的位置中形成具有選擇性內(nèi)聚力的第一粘合劑圖案；將與第一粘合劑的內(nèi)聚力大于與基板的內(nèi)聚力的第二粘合劑涂布在多個(gè)氧化物珠上；將涂布第二粘合劑的氧化物珠鋪到基板且在第一粘合劑圖案上形成涂布第二粘合劑的氧化物珠；以及熱處理基板?？稍诨迳蠄D案化多個(gè)低價(jià)的氧化物珠來獲得想要的形狀，以便在干式蝕刻期間能夠避免損害發(fā)生于基板，并且不進(jìn)行蝕刻工藝以便不降低裝置的良率又增進(jìn)裝置的大量生產(chǎn)。此外，因不需要干式蝕刻的高價(jià)設(shè)備而使基板的制造方法合乎經(jīng)濟(jì)且達(dá)成在短時(shí)間內(nèi)制造大量的基板的高生產(chǎn)力。
文檔編號(hào)H01L33/20GK102405537SQ200980158608
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者尹義埈, 權(quán)圣訓(xùn) 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人首爾大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)