專利名稱：用于制備led倒裝芯片的圖形化襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底。
背景技術(shù)：
對于傳統(tǒng)倒裝加背鍍的矩形腔結(jié)構(gòu)的LED，因?yàn)樗{(lán)寶石的折射率為I. 76，氮化鎵的折射率為2. 4，由于折射率不一致而導(dǎo)致光子由外延層中的量子阱中發(fā)出后，經(jīng)過藍(lán)寶石襯底介質(zhì)時(shí)，會形成反射，出射角大于全反射角的光子由于光路沒有突變，最終只能在器件內(nèi)部來回多次反射，能量慢慢衰減為零。理論上大約只有不到一半的光子出射角度小于全反射角，從而能從器件表面出射，這是導(dǎo)致倒裝芯片的光取出效率較低的主要原因之一
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的LED倒裝芯片出光率低的問題，提供一種有效增加出光率的圖形化襯底。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了一種用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，它包括藍(lán)寶石基底、沉積于所述的藍(lán)寶石基底上表面的一層或多層半導(dǎo)體材料薄膜，所述的半導(dǎo)體材料薄膜上刻蝕形成有圖形陣列，其中，所述的半導(dǎo)體材料薄膜的折射率介于藍(lán)寶石襯底的折射率與GaN材料的折射率之間，本發(fā)明所述的圖形襯底是利用ICP刻蝕工藝制備，所述的新型圖形襯底主要針對LED倒裝芯片，配合背鍍工藝，能極大提升出光率。本發(fā)明的襯底為基于平面藍(lán)寶石襯底，利用磁控濺射工藝在其表面沉積一層或多層薄膜材料，如氧化鈦、氧化鋅、二氧化硅等材料，這幾層薄膜材料可以是兩種材料相互間隔層疊構(gòu)成的ABAB超晶格結(jié)構(gòu)，也可以是幾種材料相互層疊設(shè)置的ABCD疊加在一起的結(jié)構(gòu)，幾種材料的折射率介于藍(lán)寶石襯底的折射率與GaN材料的折射率之間，即為I. 67至2. 4之間，調(diào)整多層薄膜層的厚度和材料的不同，能最大程度上破壞光子的全發(fā)射概率。作為本專利的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述的一層或多層半導(dǎo)體薄膜材料的總厚度不超過1000 nm，并且小于刻蝕的深度。作為本專利的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述的一層或多層半導(dǎo)體薄膜材料的總厚度為100 nm 600 nm。作為本專利的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述的半導(dǎo)體材料包括氧化鈦、氧化鋅、二氧化
硅、氧化鎂。作為本專利的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述的半導(dǎo)體材料薄膜上刻蝕形成有錐形或柱形的圖形陣列。該襯底的圖形為錐形或柱狀，錐形圖形的尺寸為，高度I 3 um;直徑I 5 um ;間距O. 2 Ium ;柱狀圖形的尺寸，高度I 2. 5 um,柱形底部直徑I 5 um;間距
O.3 O. 4 um。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明通過插入單層或多層薄膜材料，再利用ICP刻蝕出圖形陣列，可以實(shí)現(xiàn)倒裝芯片光取出效率提升的目的。通過簡單的增加平片藍(lán)寶石襯底表面的薄膜材料，利用現(xiàn)有ICP刻蝕工藝，無需另外增加任何倒裝芯片工藝，與現(xiàn)有的芯片工藝完全兼容。本發(fā)明通過制備新型圖形襯底工藝技術(shù)，破壞了光子在藍(lán)寶石材料中的全反射光路，可以在最大程度上增加出光效率15 %以上。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的錐形圖形襯底的示意圖，其表面覆蓋一層氧化鈦、氧化鋅、氧化硅等薄膜材料；
圖2為圖I的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其展示了錐形圖形襯底截面輪廓；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的柱狀圖形襯底的示意圖，其氧化鋁表面有不同折射率材料疊加而
成；
圖4為圖3的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其展示了柱形圖形襯底截面輪廓。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖I至附圖4所示，一種用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，它包括藍(lán)寶石基底、沉積于藍(lán)寶石基底上表面的一層或多層半導(dǎo)體材料薄膜，半導(dǎo)體材料薄膜上刻蝕形成有圖形陣列，其中，半導(dǎo)體材料薄膜的折射率介于藍(lán)寶石襯底的折射率與GaN材料的折射率之間，本發(fā)明圖形襯底是利用ICP刻蝕工藝制備，新型圖形襯底主要針對LED倒裝芯片，配合背鍍工藝，能極大提升出光率。本發(fā)明的襯底為基于平面藍(lán)寶石襯底，利用磁控濺射工藝在其表面沉積一層或多層薄膜材料，如氧化鈦、氧化鋅、二氧化硅、氧化鎂等材料，這幾層薄膜材料可以是兩種材料相互間隔層疊構(gòu)成的ABAB超晶格結(jié)構(gòu)，也可以是幾種材料相互層疊設(shè)置的ABCD疊加在一起的結(jié)構(gòu)，幾種材料的折射率介于藍(lán)寶石襯底的折射率與GaN材料的折射率之間，即為
I.67至2. 4之間，調(diào)整多層薄膜層的厚度和材料的不同，能最大程度上破壞光子的全發(fā)射概率。上述一層或多層半導(dǎo)體薄膜材料的總厚度不超過1000 nm，并且小于刻蝕的深度。在其他的實(shí)時(shí)方式中，其總厚度為100 nm 600 nm。在沉積好分布布拉格反射鏡DBR的藍(lán)寶石襯底上，通過掩模板，通過ICP干法刻蝕如圖所示的錐形(圖1、2)或柱狀(圖3、4)圖形，錐形圖形的尺寸為高度I 3 um ;直徑I 5 um ;間距O. 2 Ium ;柱狀圖形的尺寸為，高度I 2. 5 um,柱形底部直徑I 5 um ；間距O. 3 O. 4 um。該種襯底主要針對倒裝芯片，能有效提升光子出射效率。在該發(fā)明的新型圖形襯底上生長外延層，制備倒裝結(jié)構(gòu)芯片。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明通過插入單層或多層薄膜材料，再利用ICP刻蝕出圖形陣列，可以實(shí)現(xiàn)倒裝芯片光取出效率提升的目的。通過簡單的增加平片藍(lán)寶石襯底表面的薄膜材料，利用現(xiàn)有ICP刻蝕工藝，無需另外增加任何倒裝芯片工藝，與現(xiàn)有的芯片工藝完全兼容。本發(fā)明通過制備新型圖形襯底工藝技術(shù)，破壞了光子在藍(lán)寶石材料中的全反射光路，可以在最大程度上增加出光效率15 %以上。以上實(shí)施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾均涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于它包括藍(lán)寶石基底、沉積于所述的藍(lán)寶石基底上表面的一層或多層半導(dǎo)體材料薄膜，所述的半導(dǎo)體材料薄膜上刻蝕形成有圖形陣列，其中，所述的半導(dǎo)體材料薄膜的折射率介于藍(lán)寶石襯底的折射率與GaN材料的折射率之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的藍(lán)寶石基底上表面沉積有多層半導(dǎo)體材料薄膜，所述的多層半導(dǎo)體材料薄膜相互層疊設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的藍(lán)寶石基底上表面沉積有多層半導(dǎo)體材料薄膜，所述的多層半導(dǎo)體材料薄膜是由兩種半導(dǎo)體材料相互間隔層置構(gòu)成的超晶格結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的一層或多層半導(dǎo)體薄膜材料的總厚度不超過1000 nm，并且小于刻蝕的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的一層或多層半導(dǎo)體薄膜材料的總厚度為100 nm 600 nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的半導(dǎo)體材料包括氧化鈦、氧化鋅、二氧化硅、氧化鎂。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的半導(dǎo)體材料薄膜上刻蝕形成有錐形或柱形的圖形陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的錐形圖形陣列的尺寸為高度I 3 um,直徑I 5 um,間距O. 2 lum。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制備LED倒裝芯片的圖形化襯底，其特征在于所述的柱形圖形陣列的尺寸為高度I 2. 5 um,柱形底部直徑I 5 um,間距O. 3 O. 4 um。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種專門用于制備LED倒裝芯片的新型圖形化襯底，其包括采用在平面藍(lán)寶石襯底表面沉積一層或多層薄膜材料(該薄膜材料折射率不同于藍(lán)寶石的折射率(n=1.76)，該種材料可為氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂等，但不限于這幾種材料)，然后利用ICP干法刻蝕出錐形、柱狀圖形，可以有效提高出光效率。本發(fā)明的新型圖形化襯底，主要針對于倒裝芯片，襯底圖形表面(錐形、柱狀圖形)涂層或整體材質(zhì)為非藍(lán)寶石材料，當(dāng)?shù)寡b芯片的光子經(jīng)過該涂層(一層或多層)時(shí)，由于其折射率不同，破壞了光子在藍(lán)寶石材料中的全反射光路，可以在最大程度上增加出光幾率，該發(fā)明提供的圖形襯底對倒裝結(jié)構(gòu)芯片的出光效率能提高15%以上。
文檔編號H01L33/20GK102832308SQ201210342179
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者陳立人, 陳偉, 劉慰華 申請人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司