納米壓印配套工藝研究及其在LED制造工藝中的應用.pdf

1、伴隨光電行業(yè)的發(fā)展，納米尺度光子學的應用越來越廣泛，光電子器件的特征尺寸越來越小，圖形的復雜化程度也逐步提升。納米壓印以其成本低、分辨率高、生產(chǎn)效率高且圖形制作靈活性強的優(yōu)勢而成為微鈉制造領域最受關(guān)注的研究熱點。
　　本論文主要就納米壓印技術(shù)本身及其配套的半導體制造工藝進行了詳實的研究，并通過理論和實驗驗證了納米壓印技術(shù)在照明用發(fā)光二極管芯片產(chǎn)業(yè)化中的應用。
　　首先，從納米壓印的流程出發(fā)對壓印工藝的各個步驟進行了實驗研究，

2、并提出相應改進方案：
　　(1)研究采用了電子束曝光和電鍍法制作的金屬壓印模板制作方法，大大增加了模板的使用壽命；
　　(2)引入軟模板納米壓印技術(shù)，提高大面積壓印的成品率，通過優(yōu)化溫度壓力曲線，提高了壓印圖形的填充效果；
　　(3)提出―兩步法‖出去殘膠工藝，提高了圖形掩膜的保真度；
　　(4)使用雙層膠剝離方案，解決了紫外壓印膠刻蝕后不易去除的問題，得到了潔凈的壓印圖形。
　　其次為進一步擴大納米壓印的

3、適用范圍，提出多層掩膜刻蝕轉(zhuǎn)移的配套方案，此方案可以解決以下三個問題：
　　(1)由于軟模板對圖形深寬比的限制，造成軟模板紫外納米壓印不能進行高深寬比圖形制作；
　　(2)由于紫外壓印膠難于去除，導致軟模板紫外壓印不易實現(xiàn)lift-off剝離工藝；
　　(3)在粗糙襯底上壓印刻蝕會由于殘膠厚度的不均勻而發(fā)生圖形失真。
　　我們利用此多層掩膜刻蝕轉(zhuǎn)移方法對以上問題進行了實驗論證，實現(xiàn)了線寬為50nm，掩膜深寬比大于

4、5的高深寬比掩膜制作。同時，利用多掩膜轉(zhuǎn)移lift-off法進行了不同占空比柱狀光子晶體模板以及50nm線寬金屬光柵的制作，也實現(xiàn)了粗糙氮化鎵表面上的高保真度光子晶體圖形的制作。
　　最后將納米壓印工藝應用在照明用LED制作中，通過對LED出光效率限制因素的分析，提出使用納米壓印法制作納米圖形襯底以提高LED出光效率。利用時域有限差分(FDTD)算法優(yōu)化襯底圖形結(jié)構(gòu)，并利用納米壓印實際制作了對應的納米圖形襯底 LED芯片，經(jīng)測量相