一種具有低折射率材料的led圖形化襯底的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法，包含以下步驟：步驟1：在圖形襯底上沉積低折射率材料；步驟2：在低折射率材料表面旋涂第一光刻膠；步驟3：利用光刻技術(shù)，對(duì)沒(méi)有圖形的地方進(jìn)行光刻，而使圖形襯底上的圖形被光刻膠保護(hù)；步驟4：利用光刻膠做為掩摸，干法刻蝕掉無(wú)掩摸保護(hù)處的低折射率材料；步驟5：濕法去除光刻膠并清洗，完成圖形襯底的制備。本發(fā)明不僅能保持圖形襯底的圖形形貌對(duì)光的散射作用，而低折射率材料將進(jìn)一步加強(qiáng)這種散射效果，使更多的光被直接散射到氮化鎵中而不是進(jìn)入襯底傳播。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛重視。尤其大功率白光二極管作為第三代照明光源已經(jīng)由室外裝飾、工程照明逐漸走進(jìn)家庭室內(nèi)照明，在未來(lái)幾年有可能取代白熾燈、熒光燈。
[0003]發(fā)光效率是發(fā)光二極管的一個(gè)重要參數(shù)，表示二極管把電轉(zhuǎn)換為光的能力。影響發(fā)光二極管光效的主要因素有電注入效率、內(nèi)量子阱效率、光提取效率。通過(guò)芯片結(jié)構(gòu)和外延技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)電注入效率和內(nèi)量子阱效率都已達(dá)到較高值，其中氮化鎵基發(fā)光二極管內(nèi)量子阱效率已普遍達(dá)到70 %以上。而目前發(fā)光二極管光提取效率依然較低，成為限制發(fā)光二極管光效的主要因素，平面襯底發(fā)光二極管光提取效率只有21%。發(fā)光二極管光提取效率較低主要是因?yàn)樾酒牧险凵渎室话爿^大，光在芯片與空氣的界面處發(fā)生全反射，而全反射角較小，只有很少一部分(1/4η2)光能被提取出去。波長(zhǎng)為460nm的光在氮化鎵中的折射率為2.4，空氣界面處全反射臨界角較小只有23.5°，理論上只有約4%的光能被提取出去，其余被反射的光在芯片內(nèi)部以波導(dǎo)形式存在直至被吸收。
[0004]目前，表面粗化及圖形襯底技術(shù)是最廣泛用來(lái)去提高發(fā)光二極管光提取效率方法。特別是圖形襯底技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)上得到大量使用，由于其不但能提高LED的光提取效率還能進(jìn)一步改善外延薄膜的晶體質(zhì)量。已經(jīng)有報(bào)道，通過(guò)在平面藍(lán)寶石與氮化鎵界面插入一層低折射率介質(zhì)層。這層低折射率層能夠有效的反射光回到氮化鎵中，減少光在藍(lán)寶石中的傳播，從而使更多的光從氣化嫁端出射，提聞光提取效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法，其是在已有的圖形襯底上在覆蓋一層低折射率材料，并通過(guò)光刻方法使圖形襯底上有圖形的地方被低折射率材料覆蓋，從而增加圖形襯底對(duì)光的散射效果，提高LED的發(fā)光效率。
[0006]本發(fā)明提供了一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法，包含以下步驟:
[0007]步驟1:在圖形襯底上沉積低折射率材料；
[0008]步驟2:在低折射率材料表面旋涂第一光刻膠；
[0009]步驟3:利用光刻技術(shù)，對(duì)沒(méi)有圖形的地方進(jìn)行光刻，而使圖形襯底上的圖形被光刻膠保護(hù)；
[0010]步驟4:利用光刻膠做為掩摸，干法刻蝕掉無(wú)掩摸保護(hù)處的低折射率材料；
[0011]步驟5:濕法去除光刻膠并清洗，完成圖形襯底的制備。
[0012]本發(fā)明提出的方案是在圖形襯底的圖案上覆蓋一層低折射率材料，這樣不僅能保持了圖形襯底的圖形形貌對(duì)光的散射作用，而低折射率材料將進(jìn)一步加強(qiáng)這種散射效果，使更多的光被直接散射到氮化鎵中而不是進(jìn)入襯底傳播。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明中具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法流程圖；
[0014]圖2(a)?(e)是依照本發(fā)明制備具有低折射率材料的LED圖形化襯底的工藝流程示意圖，其中:
[0015]圖2(a)為藍(lán)寶石圖形襯底10的示意圖；
[0016]圖2 (b)為藍(lán)寶石圖形襯底10上沉積上低折射率材料11的示意圖；
[0017]圖2(c)為在低折射率材料11上在旋涂一層光刻膠12的示意圖；
[0018]圖2(d)為利用光刻技術(shù)，使圖形襯底上的圖形部分被光刻膠12覆蓋的示意圖；
[0019]圖2(e)為利用干法刻蝕技術(shù)去除暴露出來(lái)的低折射率材料，并去除殘留光刻膠12后的不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]請(qǐng)參閱圖1及圖2 (a)-(e)所示,本發(fā)明提供了一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法，包含以下步驟:
[0022]步驟1:在圖形襯底10上沉積低折射率材料11 ;圖形襯底10參見(jiàn)圖2 (a)，沉積了低折射率材料11后的圖形襯底10參見(jiàn)(b)；
[0023]步驟2:在低折射率材料11表面旋涂第一光刻膠12 ;參見(jiàn)圖2 (c)；
[0024]步驟3:利用光刻技術(shù)，通過(guò)光刻版對(duì)準(zhǔn)工藝，僅對(duì)沒(méi)有圖形的地方進(jìn)行曝光，然后顯影，使圖形襯底10上的圖形被光刻膠12保護(hù)；參見(jiàn)圖2(d)；
[0025]步驟4:利用光刻膠12做為掩摸，干法刻蝕掉無(wú)掩摸保護(hù)處的低折射率材料11，圖形襯底10有光刻膠的地方被低折射率材料11覆蓋；參見(jiàn)圖2(e)；
[0026]步驟5:濕法去除光刻膠12并清洗，完成圖形襯底的再加工；參見(jiàn)圖2(f)；
[0027]其中，步驟I中所提到的圖形襯底為藍(lán)寶石圖形襯底，碳化硅圖形襯底，氮化鎵圖形襯底或氮化鋁圖形襯底。
[0028]其中，步驟I中所提到的圖形襯底上的圖形包括圓錐、圓柱等凸出圖形，也包括圓洞、倒圓錐等凹坑圖形。
[0029]其中，步驟I中低折射率的材料包括氧化硅、氮化硅等折射率在1-2.4之間的材料。
[0030]其中，步驟I中低折射率的材料薄膜的厚度為:10-1000nm。
[0031]本發(fā)明提出的上述方案是在圖形襯底的圖案上覆蓋一層低折射率材料，這樣不僅能保持圖形襯底的圖形形貌對(duì)光的散射作用，而低折射率材料將進(jìn)一步加強(qiáng)這種散射效果，使更多的光被直接散射到氮化鎵中而不是進(jìn)入襯底傳播。
[0032]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有低折射率材料的LED圖形化襯底的制備方法，包含以下步驟: 步驟1:在圖形襯底上沉積低折射率材料； 步驟2:在低折射率材料表面旋涂第一光刻膠； 步驟3:利用光刻技術(shù)，對(duì)沒(méi)有圖形的地方進(jìn)行光刻，而使圖形襯底上的圖形被光刻膠保護(hù)； 步驟4:利用光刻膠做為掩摸，干法刻蝕掉無(wú)掩摸保護(hù)處的低折射率材料； 步驟5:濕法去除光刻膠并清洗，完成圖形襯底的制備。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述圖形襯底為藍(lán)寶石圖形襯底、碳化硅圖形襯底、氮化鎵圖形襯底或氮化鋁圖形襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述圖形襯底上的圖形為凸出圖形或凹坑圖形。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，所述凸出圖形包括圓錐或圓柱，所述凹坑圖形包括圓洞或倒圓錐。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述低折射率材料為折射率在1-2.4之間的材料。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述低折射率材料包括氧化硅和氮化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，步驟I中沉積的低折射率材料的的厚度為lO-lOOOnm。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104319318SQ201410584703
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】張勇輝, 魏同波, 王軍喜, 李晉閩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所