專利名稱：白色led及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白色LED(發(fā)光二極管Light Emitting Diode)，特別涉及謀求改進(jìn)光取出部分的白色LED及其制造方法。
背景技術(shù)：
使用藍(lán)寶石(Al2O3)作為基板的白色LED的構(gòu)成是在基板的一個主面上形成發(fā)出紫外光的LED，在基板的另一個主面上配置熒光體。這樣，借助于熒光體便可以將紫外光轉(zhuǎn)換成白色光。在這種白色LED中，由于作為基板的藍(lán)寶石的折射率高達(dá)1.76，所以產(chǎn)生的問題是在基板表面及界面因反射而引起光的損失。為此，在藍(lán)寶石-空氣之間只能取出32％左右的光，從而難以有效地將元件內(nèi)部產(chǎn)生的光引向外部。
為提高LED的光取出效率，就通過在發(fā)光元件的表面形成納米尺寸的規(guī)則結(jié)構(gòu)(凹凸)來提高透射比的課題進(jìn)行了研究(Applied PhysicsLetters，142，vol78，2001，Jpn.J.Appl.Phys.，L735，vol39，2000)。由于凹凸是納米尺寸，所以凹凸區(qū)域感覺像是光的折射率從半導(dǎo)體表面到空氣中是平滑地變化的層。為此，反射得以消除，光完全地得以透過。
另外，作為使表面粗化的技術(shù)，為人所知的有利用鹽酸、硫酸、過氧化氫或它們的混合液進(jìn)行表面處理的技術(shù)(特開2000-299494號公報(bào))。這種方法通過用表面處理來形成微米尺寸的凹凸，利用光在凹凸處產(chǎn)生的多次散射來取出多數(shù)光。
但是，即使要與上述同樣地在藍(lán)寶石表面形成凹凸形狀，但要形成良好的凹凸形狀是比較困難的。也就是說，即使要利用抗蝕劑掩模等而采用干式蝕刻法加工藍(lán)寶石，藍(lán)寶石也是非常難以進(jìn)行蝕刻的材料。即使選擇最適合的蝕刻氣體，與抗蝕劑的蝕刻速度之比充其量為1左右。為此，形成所期望的凹凸結(jié)構(gòu)、特別是以亞微米尺寸形成縱橫尺寸比較高的凹凸形狀是困難的。
這樣一來，以前不能在藍(lán)寶石基板的表面上形成良好的凹凸形狀，這是成為白色LED的光取出效率低下的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方案涉及一種白色LED，其包括藍(lán)寶石基板，其具有第1主面和處在第1主面相反一側(cè)的第2主面；在所述基板的第1主面上形成的LED芯片，該LED芯片由含有發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)所形成，并發(fā)出預(yù)定波長的光；粘貼在所述基板的第2主面上的光取出膜，該光取出膜用折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的材料形成，該光取出膜的處在所述基板相反一側(cè)的面被加工成凹凸形狀；面對所述光取出膜并處在所述基板相反一側(cè)而設(shè)置的熒光體，該熒光體因通過所述光取出膜得到的光的入射而產(chǎn)生白色光。
本發(fā)明的另一個方案涉及一種白色LED，其包括藍(lán)寶石基板，其具有第1主面和處在第1主面相反一側(cè)的第2主面；在所述基板的第1主面上形成的LED芯片，該LED芯片由含有發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)所形成，并發(fā)出預(yù)定波長的光；粘貼在所述基板的第2主面上的光取出膜，該光取出膜用折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的材料形成，該光取出膜的處在所述基板相反一側(cè)的面上形成有多個凸結(jié)構(gòu)，該凸結(jié)構(gòu)從所述基板一側(cè)開始，依次具有以下3種結(jié)構(gòu)形成折射率梯度結(jié)構(gòu)的圓錐狀臺面(mesa)部，形成衍射格子結(jié)構(gòu)的圓柱部，以及形成折射率梯度結(jié)構(gòu)的圓錐部；面對所述光取出膜并處在所述基板相反一側(cè)而設(shè)置的熒光體，該熒光體因通過所述光取出膜得到的光的入射而產(chǎn)生白色光。
本發(fā)明的又一個方案涉及一種白色LED的制造方法，其包括在藍(lán)寶石基板的第1主面上，形成具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的LED芯片；在所述基板的處于所述第1主面相反一側(cè)的第2主面上，形成折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的薄膜；在所述薄膜上，形成圓形圖案(pattern)呈周期性排列的掩模；利用所述掩模并采用反應(yīng)性離子蝕刻法對所述薄膜有選擇性地進(jìn)行蝕刻，藉此形成具有凹凸形狀的光取出膜；在所述光取出膜上，形成因光的入射而產(chǎn)生白色光的熒光體膜。
本發(fā)明的再一個實(shí)施方案涉及一種白色LED的制造方法，其包括在藍(lán)寶石基板的第1主面上，形成具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的LED芯片；在所述基板的處于第1主面相反一側(cè)的第2主面上，形成具有與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的折射率的薄膜；在所述薄膜上，形成圓形圖案呈周期性排列的掩模；利用所述掩模并采用反應(yīng)性離子蝕刻法對所述薄膜有選擇性地進(jìn)行蝕刻，藉此形成凸結(jié)構(gòu)的多個圓柱部；除去所述掩模后，采用使用不活潑氣體的物理蝕刻法對所述薄膜進(jìn)行蝕刻，藉此在所述圓柱部的底部形成臺面部，同時在該圓柱部的頂部形成圓錐部；在形成有所述圓柱部、臺面部及圓錐部的薄膜上，形成因光的入射而產(chǎn)生白色光的熒光體膜。
本發(fā)明的另一其它方案涉及一種白色LED的制造方法，其包括在藍(lán)寶石基板的第1主面上，形成具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的LED芯片；在所述基板的處于第1主面相反一側(cè)的第2主面上，形成多個柱狀圖案；埋入具有與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的折射率的薄膜以填埋所述柱狀圖案的間隙；除去所述柱狀圖案后，通過對所述薄膜進(jìn)行退火，形成具有凹凸形狀的光取出膜；在所述光取出膜上，形成因光的入射而產(chǎn)生白色光的熒光體膜。


圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方案的白色LED的主要部分之構(gòu)成的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方案的白色LED的整個構(gòu)成的剖面圖。
圖3A～3D用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方案的白色LED的制作工序，是表示如下方法的工序剖面圖，該方法利用了使用嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)。
圖4A、4B用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方案的白色LED的制作工序，是表示如下方法的工序剖面圖，該方法將作為聚合物小珠(bead)的PS微粒子作為掩模。
圖5A、5B用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施例的白色LED的制作工序，是表示使用電子束描繪的方法的工序剖面圖。
圖6A～6D是表示第3實(shí)施方案的白色LED的制作工序的剖面圖。
圖7是表示凸結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)成的剖面圖。
圖8A～8D是表示第4個實(shí)施方案的白色LED的制作工序的剖面圖。
圖9A～9C是表示第8個實(shí)施方案的白色LED的制作工序的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)圖示的實(shí)施方案就本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方案的白色LED的示意構(gòu)成的剖面圖。
在藍(lán)寶石(單晶Al2O3)基板10的一個主面(第1主面)上，形成有n-AlGaN接觸層11、n-AlGaN包覆層(clad layer)12、n-AlGaN活性層(SL活性層)13、p-AlGaN包覆層(SL包覆層)14、p-GaN接觸層15。然后，在p側(cè)接觸層15上形成p電極16，在n側(cè)接觸層11上形成n側(cè)電極17。將其切割成芯片并作為發(fā)光元件?；钚詫?3發(fā)出的光便可以從沒有形成LED的藍(lán)寶石基板10的另一面(第2主面)取出。本實(shí)施方案的LED本身的發(fā)光波長處在紫外光區(qū)域(300～400nm)。
到此為止的基本構(gòu)成實(shí)質(zhì)上與以前的白色LED相同。除此以外，在本實(shí)施方案中，作為光取出膜19，將具有折射率與藍(lán)寶石程度相同的材料的薄膜粘貼在藍(lán)寶石基板10的另一個主面(第2主面)上，并在該薄膜的表面形成凹凸形狀。
此外，如圖2所示，實(shí)際的白色LED的構(gòu)成是在結(jié)構(gòu)如圖1所示的LED20的發(fā)光面?zhèn)?基板10的背面?zhèn)?，將白色用熒光體21形成為薄膜狀，然后用環(huán)氧樹脂22對它們進(jìn)行密封。這樣，入射來自LED20的紫外光，熒光體21便發(fā)出白色光。
〔發(fā)光元件的制造方法〕下面就這樣的白色LED的制造方法，特別是光取出部分的制造方法進(jìn)行說明。
作為光取出面所必須的凹凸圖案的制作方法，可以利用通常的光刻曝光裝置和電子束描繪裝置。另外，還有利用本發(fā)明者開發(fā)的使用嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)的方法(特開2001-151834號公報(bào)以下記為文獻(xiàn)A)。此外，還有以聚合物小珠或二氧化硅小珠等為掩模來制作的方法(Applied Physics Letters，2174，vol63，1993)。
首先，就文獻(xiàn)A記載的方法進(jìn)行說明。
首先，如圖3A所示，在藍(lán)寶石基板10的一個主面上，用MOCVD工藝按順序生長形成n-Al0.4Ga0.6N(接觸層)11、n-Al0.35Ga0.65N(包覆層)12、n-Al0.28Ga0.72N/n-Al0.24Ga0.76N(SL活性層)13、p-Al0.4Ga0.6N/p-Al0.3Ga0.7N(SL包覆層)14、p-GaN(接觸層)15。接著，通過有選擇性地除去接觸層15到包覆層12而露出接觸層11的一部分。然后，在接觸層15上形成p側(cè)面電極16，進(jìn)而在露出的接觸層11上形成n側(cè)面電極17。由此便制作出UV-LED。之后，在藍(lán)寶石基板10的另一主面上，采用等離子體CVD法形成作為光取出膜的SiON膜19。
其次，對于結(jié)構(gòu)如圖3A所示的附帶SiON的藍(lán)寶石基板，用旋涂法涂布在溶劑中溶解了微相分離結(jié)構(gòu)組合物即嵌段共聚物的溶液。然后，通過預(yù)烘烤使溶劑氣化，則如圖3B所示的那樣，在SiON膜19上形成掩模材料層31。接著，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行退火，以進(jìn)行嵌段共聚物的相分離。
接著在蝕刻氣體的流通下，對附帶相分離的嵌段共聚物的基板進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，藉此蝕刻相分離膜的嵌段共聚物。此時，根據(jù)構(gòu)成嵌段共聚物的多個聚合物片段在蝕刻速度上的差異，可以有選擇性地蝕刻某一種聚合物片段的相。為此，正如圖3C所示的那樣，微小的圖案32便殘留下來。
接著如圖3D所示，以沒有被蝕刻除去而殘留下來的聚合物片段的圖案32為掩模，當(dāng)用所需要的蝕刻氣體對SiON膜19進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)時，則在SiON膜19上形成微細(xì)的凹凸圖案。SiON可以用CF4、CHF3、Cl2等氣體進(jìn)行蝕刻。此后，借助于O2灰化機(jī)(asher)除去殘留的聚合物片段，由此便可以得到在光取出面上有凹凸圖案的結(jié)構(gòu)。
另外，關(guān)于將作為聚合物小珠的PS微粒子用作掩模的制造方法也予以說明。
直到制作附帶SiON的白色LED基板為止，與上述圖3A相同。接著在使直徑為200nm的PS粒子單一分散的水溶液中，浸漬結(jié)構(gòu)如圖3A所示的白色LED用基板。之后，慢慢地提起基板。提起的時候，由于存在基板表面和水溶液的表面以及空氣中的界面，即存在所謂的彎液面線(meniscus line)，所以PS粒子沿著該線被吸聚在基板表面，從而PS粒子在基板表面上以單分子層的形式排列。其結(jié)果正如圖4A所示的那樣，形成了PS微粒子的圖案41。
接著如圖4B所示，以PS微粒子的圖案41為掩模，當(dāng)采用所需要的蝕刻氣體對SiON膜19進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)時，則在SiON膜19上形成微細(xì)的凹凸圖案。此后，借助于O2灰化機(jī)除去殘留的PS微粒子，由此便可以得到在光取出面上有凹凸圖案的結(jié)構(gòu)。
進(jìn)而就使用電子束描繪的制造方法進(jìn)行說明。
直到制作附帶SiON的白色LED用基板為止，與上述圖3A相同。在這個方法中，首先如圖5A所示的那樣，在SiON膜19上涂布電子束用抗蝕劑，使用裝備有圖案產(chǎn)生器且具有50kV加速電壓的電子束曝光裝置，使其產(chǎn)生周期性地配置直徑為150nm的圓形圖案的抗蝕劑圖案51。
接著如圖5B所示，當(dāng)使用該抗蝕劑圖案51、采用所需要的蝕刻氣體對SiON膜19進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)時，則在SiON膜19上形成微細(xì)的凹凸圖案。此后，借助于O2灰化機(jī)除去殘留的抗蝕劑，由此便可以得到在光取出面上有凹凸圖案的結(jié)構(gòu)。
在本方法中，即使使用將F2、ArF、KrF等準(zhǔn)分子激光和i線、g線等水銀燈輝線用作光源以代替電子束的光刻法，也可以得到完全同樣的結(jié)果。
此外，雖然并不局限于以下的方法，但還是就利用嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)的蝕刻法方法再作更為詳細(xì)的說明。
〔微相分離結(jié)構(gòu)形成性樹脂組合物〕形成嵌段共聚物或接枝共聚物的薄膜并使之產(chǎn)生微相分離(在嵌段共聚物分子內(nèi)的相分離)后，有選擇性地除去1個聚合物相，由此形成具有納米尺寸圖案的多孔膜。得到的多孔膜可以作為用于蝕刻基底而復(fù)寫圖案的掩模。為了從微相分離結(jié)構(gòu)中有選擇性地除去1個聚合物相，可以利用2個聚合物相之間在干式蝕刻速度上的差異、對能量線的分解性上的差異或熱分解性上的差異。任何一種方法都沒有必要使用光刻技術(shù)，所以其生產(chǎn)能力較高，并且可以降低成本。
〔微相分離結(jié)構(gòu)形成組合物薄膜的形成〕為形成包含微相結(jié)構(gòu)形成性樹脂組合物的薄膜，優(yōu)選在發(fā)光元件表面上涂布上述樹脂組合物的均勻溶液。如果使用均勻溶液，則可以防止殘留制膜時的痕跡。如果在溶液中生成粒徑比較大的膠粒等而使涂布液不均勻，則由于不規(guī)則相分離結(jié)構(gòu)的混入而難以形成規(guī)則的圖案，且形成規(guī)則的圖案需要耗費(fèi)時間，因而是不優(yōu)選的。
溶解微相結(jié)構(gòu)形成性樹脂組合物即嵌段共聚物的溶劑，優(yōu)選對于構(gòu)成嵌段共聚物的2種聚合物為良溶劑。聚合物鏈之間的排斥力與2種聚合物鏈的溶解度參數(shù)之差的2次方成正比。因此，如果使用2種聚合物的良溶劑，則2種聚合物鏈的溶解度參數(shù)之差就會變小，從而體系的自由能變小，這對相分離是有利的。
制作嵌段共聚物的薄膜時，為了能夠調(diào)配均勻的溶液，優(yōu)選使用具有大于等于150℃的高沸點(diǎn)的溶劑，例如乙酸乙基溶纖劑(ECA)、單甲基醚丙二醇乙酸酯(PGMEA)或乳酸乙酯(EL)等。
形成的微相分離結(jié)構(gòu)形成性組合物薄膜之膜厚所優(yōu)選的范圍是，成為目標(biāo)的表面凹凸的當(dāng)量圓平均直徑的同等程度至該當(dāng)量圓平均直徑的3倍。當(dāng)該膜厚偏離這個范圍時，則難以得到具有所希望的平均直徑的凸結(jié)構(gòu)。
〔微相分離結(jié)構(gòu)的形成〕嵌段共聚物或接枝共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)可以采用如下的方法來制作。例如，把嵌段共聚物或接枝共聚物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲幸哉{(diào)配涂布溶液，將該涂布擦溶液涂布在基板上并干燥而形成膜。通過在大于等于聚合物玻璃轉(zhuǎn)化溫度的溫度下對該膜進(jìn)行退火，可以形成良好的相分離結(jié)構(gòu)。使共聚物處于熔融狀態(tài)，在大于等于玻璃轉(zhuǎn)化溫度但小于等于相變溫度的溫度下進(jìn)行退火而產(chǎn)生微相分離后，也可以于室溫下使微相分離結(jié)構(gòu)得以固定。通過緩慢地澆注共聚物溶液，也可以形成微相分離結(jié)構(gòu)。使共聚物熔融并采用熱壓法、擠出成形法、傳遞模塑法(transfer moulding)等方法成形為所希望的形狀后，也可以進(jìn)行退火而形成微相分離結(jié)構(gòu)。
關(guān)于利用這樣形成的微相分離結(jié)構(gòu)來形成納米尺寸的結(jié)構(gòu)體的手段，在文獻(xiàn)A中已有詳細(xì)記載，在本實(shí)施方案中也可以采用這種手段。
另外，圖案轉(zhuǎn)移法也是有效的方法。詳細(xì)的在文獻(xiàn)A中已有記載，在本實(shí)施方案中也可以采用這種手段。具體地說，在化合物半導(dǎo)體基板上涂布耐蝕刻性不同的層(圖案轉(zhuǎn)移層)，進(jìn)而涂布嵌段共聚物層。此時，在圖案轉(zhuǎn)移層，可以使用以SOG(旋涂玻璃Spin on Glass)為代表的如文獻(xiàn)A所示的材料。
用干法或濕法蝕刻嵌段共聚物層，只是有選擇性地除去嵌段共聚物的1個相而形成凹凸圖案。其次，以該有機(jī)物即聚合物的圖案為掩模，蝕刻圖案轉(zhuǎn)移層。例如，如果使用氟系、氯系或溴系氣體，則能夠以有機(jī)物為掩模來蝕刻SOG等的圖案轉(zhuǎn)移層。
這樣一來，就可以將嵌段共聚物的微相分離圖案復(fù)制為圖案轉(zhuǎn)移層。隨后，以復(fù)制該圖案的圖案轉(zhuǎn)移層為掩模來蝕刻基板。
這種方法對于碳系聚合物材料和不能選取蝕刻選擇比且含有金屬的化合物等的蝕刻是有效的。另外，通過使用多個圖案轉(zhuǎn)移層，層疊耐蝕刻性不同的材料，也可以得到縱橫尺寸比高的圖案。
因此，根據(jù)本實(shí)施方案，可以簡易地在藍(lán)寶石基板的表面上形成良好的凹凸形狀，可以實(shí)現(xiàn)高輝度化。
下面根據(jù)實(shí)施例就本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地說明。
(實(shí)施例1)本實(shí)施例LED的元件結(jié)構(gòu)與上述圖1相同。本實(shí)施例的LED發(fā)出的光為紫外光。
在藍(lán)寶石(單晶Al2O3)基板10上，形成n-Al0.4Ga0.6N(接觸層)11、n-Al0.35Ga0.65N(包覆層)12、n-Al0.28Ga0.72N/n-Al0.24Ga0.76N(SL活性層)13、p-Al0.4Ga0.6N/p-Al0.3Ga0.7N(SL包覆層)14、p-GaN(接觸層)15。然后，在接觸層11、15上分別形成p、n的電極16、17。
接著在藍(lán)寶石基板10的處于LED芯片相反一側(cè)的面上，采用等離子體CVD法沉積500nm的SiON膜19(圖3A)。該SiON膜19的折射率為1.76。然后在SiON膜19上，采用旋涂法，以3000rpm的轉(zhuǎn)速涂布在PGMEA中溶解了PS分子量為315000、PMMA分子量為785000、Mw/Mn＝1.06的嵌段共聚物的溶液。其后，在110℃預(yù)烘烤90秒使溶劑得以氣化，由此便得到膜厚為150nm的掩模材料層(圖3B)。
繼而在氮?dú)鈿夥罩杏?80℃進(jìn)行4小時的退火，通過PS和PMMA的相分離，形成直徑約為110nm的聚苯乙烯的光點(diǎn)圖案。其后，通過在O2＝30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率＝100W的條件下進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，便可以有選擇性地對相分離的PS-PMMA中的PMMA進(jìn)行蝕刻。其結(jié)果，凝聚的約0.1μm大小的聚苯乙烯就以約0.1μm的間隔殘留下來(圖3C)，這就成為在SiON膜19上形成凹凸形狀所使用的掩模。
對于該試樣，在CF4＝30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件下蝕刻5分鐘。由此，在SiON膜19上可以形成平均直徑為120nm、平均高度為200nm的微小凹凸(圖3D)。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了20％。
接著對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，通過在基板10的背面?zhèn)?SiON膜19上)裝載熒光體，便形成為白色LED。所使用的熒光體如下(表)所示。

將該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上形成為薄膜狀后，以環(huán)氧樹脂密封在發(fā)光面上有熒光體的LED。使用同樣的熒光體，在發(fā)光面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED和在發(fā)光面上附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED之間，比較了白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約20％。
此外，作為在光取出膜19上形成的凹凸形狀，優(yōu)選的是凹凸形狀的間隔為50nm～1μm、高度為100nm～1μm的范圍。另外，光取出膜19的折射率優(yōu)選與藍(lán)寶石的折射率1.76相差在±5％以內(nèi)。如果是這樣的話，那么在藍(lán)寶石發(fā)光膜的材料表面的光損失可以抑制在10％以內(nèi)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例，在用于構(gòu)成白色LED的底層基板即藍(lán)寶石(單晶Al2O3)基板上，在處于形成有LED元件的面相反一側(cè)的表面上，由于在折射率與藍(lán)寶石的折射率相差在±5％以內(nèi)的薄膜上具有凹凸形狀，因而能夠提高白色LED的光取出效率，并使輝度得以提高。
這里，直接加工藍(lán)寶石基板是難以形成凹凸形狀、特別是縱橫尺寸比高的凹凸形狀。但是，通過在藍(lán)寶石上形成具有與藍(lán)寶石同等程度的折射率的材料，并對其進(jìn)行加工而形成凹凸，就可以容易地形成縱橫尺寸比高的凹凸形狀。
(實(shí)施例2)在O2流量為30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率為100W的條件下，對采用與實(shí)施例1同樣的方法制作并附帶相分離的嵌段共聚物的基板進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，由此蝕刻相分離的PS和PMMA。O2蝕刻方法與CF4相比較，雖然不能削去基板，但可以有選擇性地蝕刻PMMA。
其后，在CHF3流量為30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件進(jìn)行8分鐘的蝕刻。由此，在SiON膜19上可以形成平均直徑為120nm、平均高度為300nm的微小凹凸(圖3D)。作為蝕刻氣體，因采用CHF3而使選擇比提高，因能夠長時間蝕刻而可以形成縱橫尺寸比高的凹凸。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了35％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約30％。
(實(shí)施例3)如圖6A所示，準(zhǔn)備好用與實(shí)施例1同樣的方法制作且附帶嵌段共聚物的基板，在O2流量為30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率為100W的條件下進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，由此蝕刻相分離的PS和PMMA。
接著在CHF3流量為30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件進(jìn)行8分鐘的蝕刻，由此形成如圖6B所示的微小圖案32。
繼而如圖6C所示，在CF4流量為30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件進(jìn)行12分鐘的蝕刻，由此在SiON膜19上形成成為凸結(jié)構(gòu)的一部分的圓柱部。其后，用氧進(jìn)行灰化處理，除去作為掩模材料層31的聚合物。
接著采用Ar氣在Ar流量為50sccm、壓力為0.65Pa(5mTorr)、功率為300W的條件下濺射60秒，由此正如圖6D所示的那樣，圓柱部的底邊部和頂上部得以濺射，由此便形成了臺面部和圓錐部。
其結(jié)果，在SiON膜19上可以形成具有圓錐+圓柱+臺面部的微小的凸結(jié)構(gòu)。在此，SiON膜19的臺面部的下底部的平均直徑為160nm，上頂部的平均直徑為100nm，臺面部的平均高度為50nm。圓柱部的平均直徑為100nm，平均高度為200nm。圓錐部的平均直徑為100nm，平均高度為60nm。另外，凸結(jié)構(gòu)的間隔為180nm。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作微小凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶微小凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了50％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約45％。
這樣在本實(shí)施例中，通過形成具有圓錐+圓柱+臺面部的微小凸結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)輝度更大的提高。
在此，凸結(jié)構(gòu)正如圖7所示的那樣，從底邊部到頂點(diǎn)依次具有以下3種結(jié)構(gòu)形成折射率梯度結(jié)構(gòu)的臺面部61，形成衍射格子結(jié)構(gòu)的圓柱部62，以及形成折射率梯度結(jié)構(gòu)的圓錐部63。如果是這樣的結(jié)構(gòu)，則可以謀求光取出效率的提高。再者，根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，通過設(shè)定以下的條件，業(yè)已確認(rèn)效率得到進(jìn)一步的提高。
臺面部61底部的直徑大約為200nm，頂部的直徑大約為150nm，高度大約為100nm；圓柱部62的直徑大約為150nm，高度大約為200nm；圓錐部63的直徑大約為150nm，高度大約為100nm。
(實(shí)施例4)如圖8A所示，在藍(lán)寶石基板10上的SiON膜19上，涂布3層用抗蝕劑(日產(chǎn)化學(xué)制ARCXHRiC-11)，從而形成500nm厚的膜71。將其在烘箱內(nèi)于300℃進(jìn)行1分鐘的烘烤。接著在其上面旋涂110nm的旋涂玻璃72(SOG)(東京應(yīng)化制OCD T-7)，然后在加熱板上于200℃烘烤60秒，再于300℃烘烤60秒。進(jìn)而將在溶劑中溶解了與實(shí)施例1相同的嵌段共聚物的溶液用旋涂法以3000rpm的轉(zhuǎn)速涂布在基板上。其后，在110℃預(yù)烘烤90秒以便使溶劑氣化，由此便形成了掩模材料層31。
接著在氮?dú)鈿夥罩?，?10℃進(jìn)行4小時的退火，以進(jìn)行嵌段共聚物的PS和PMMA的相分離。在O2流量為30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率＝100W的條件下，對該附帶相分離的嵌段共聚物的基板進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，由此蝕刻相分離膜的PS和PMMA。這時，因PS和PMMA在蝕刻速度上的差異，PMMA被有選擇性地蝕刻，從而PS的圖案32得以殘留下來。以該P(yáng)S的圖案32為掩模，在CF4流量為30sccm、壓力為1.33Pa(10mTorr)、功率＝100W的條件下蝕刻SOG膜72。當(dāng)進(jìn)一步在O2流量為30sccm、壓力為1.33Pa(10mTorr)、功率＝100W的條件下進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻時，則下層的抗蝕劑71得以蝕刻，從而可以得到高度為500nm柱狀圖案。由此便形成了圖8B所示的掩模圖案。
繼而在CF4＝30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件下進(jìn)行12分鐘的蝕刻，在SiON膜19上形成圓柱部(圖8C)。最后，用氧進(jìn)行灰化處理以除去聚合物。此外，SOG在其前面的CF4蝕刻中不會被削掉，因而不會成為問題。
當(dāng)與實(shí)施例3同樣進(jìn)行3分鐘的Ar濺射時，則如圖8D所示，形成了具有圓錐+圓柱+臺面部的微小凹凸。
其結(jié)果，可以在SiON膜19上形成凸結(jié)構(gòu)，其中臺面部的下底部的平均直徑為160nm，臺面部的上頂部的平均直徑為100nm，臺面部的平均高度為60nm；圓柱部的平均直徑為100nm，平均高度為250nm，圓錐部的平均直徑為100nm，平均高度為70nm。此外，凸結(jié)構(gòu)的間隔為180nm。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了80％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約65％。
這樣根據(jù)本實(shí)施例，以具有高度更高的圓錐+圓柱+臺面部的微小凸結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)輝度更大幅度的提高。
(實(shí)施例5)在與實(shí)施例1同樣的LED的藍(lán)寶石表面上，旋涂氧化鋁溶液(高純度化學(xué))，在120℃烘烤1分鐘后，在氧氣氣氛下于400℃進(jìn)行1小時的退火。退火后形成無定形氧化鋁，其膜厚為300nm，折射率為1.7(圖3A)。
然后形成與實(shí)施例1同樣的嵌段共聚物(圖3B)。接著在O2流量為30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率為100W的條件下，對附帶相分離的嵌段共聚物的基板進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，由此蝕刻相分離的PS和PMMA，從而形成PS圖案32(圖3C)。
繼而以該P(yáng)S圖案32為掩模，使用容量耦合等離子體(CCPCapacitive Coupled Plasma)，在BCl3/Cl2＝5/20sccm、壓力為0.266Pa(2mTorr)、入射功率/偏置功率＝100/100W的條件下處理2分鐘。由此，在無定形氧化鋁上可以形成平均直徑為120nm、平均高度為200nm的微小凹凸(圖3D)。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了17％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約15％。
(實(shí)施例6)在與實(shí)施例1同樣的LED的藍(lán)寶石表面上，旋涂SiO2(70％)-TiO2(30％)的溶膠凝膠溶液，在120℃烘烤1分種后，在氧氣氣氛下于500℃進(jìn)行1小時的退火。退火后的膜厚為500nm，折射率為1.76(圖3(a))。
接著形成與實(shí)施例1同樣的嵌段共聚物(圖3B)。在O2流量為30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率為100W的條件下對附帶相分離的嵌段共聚物的基板進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，由此蝕刻相分離的PS和PMMA，從而形成PS圖案32(圖3C)。
其后，在CHF3＝30sccm、壓力為300mTorr、功率為100W的條件下進(jìn)行8分鐘的蝕刻。由此，在SiTiO2膜上可以形成平均直徑為120nm、平均高度為200nm的微小凹凸。作為蝕刻氣體，因采用CHF3而使選擇比提高，因能夠長時間蝕刻而可以形成縱橫尺寸比高的凹凸。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝400nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了25％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約20％。
(實(shí)施例7)在與實(shí)施例1一樣的LED的藍(lán)寶石表面上，與實(shí)施例4同樣地形成3層用抗蝕劑、SOG和嵌段共聚物，并進(jìn)行退火處理，從而使嵌段共聚物的PS和PMMA產(chǎn)生相分離。
在O2流量為30sccm、壓力為13.3Pa(100mTorr)、功率＝100W的條件下，對該附帶相分離的嵌段共聚物的基板進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，由此蝕刻相分離膜的PS和PMMA。這時，因PS和PMMA在蝕刻速度上的差異，PMMA被有選擇性地蝕刻，從而PS的圖案得以殘留下來。以該P(yáng)S的圖案為掩模，在CF4流量為30sccm、壓力為1.33Pa(10mTorr)、功率＝100W的條件下蝕刻SOG。當(dāng)進(jìn)一步在O2流量為30sccm、壓力為1.33Pa(10mTorr)、功率＝100W的條件下進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻時，則下層的抗蝕劑膜得以蝕刻，從而可以得到高度為500nm柱狀圖案。
接著如圖9A所示的那樣，旋涂氧化釔(Y2O3)溶液，使之埋入柱狀圖案81之間的凹部。在120℃烘烤1分鐘后，在氧氣氣氛下于300℃退火10分種。退火后的Y2O3膜82的折射率為1.75。
繼而在CF4＝30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件下，進(jìn)行5分種的蝕刻，如圖9B所示，柱狀圖案81的上面露了出來。
接著進(jìn)行氧的灰化處理以除去柱狀圖案81。最后，在氧氣氣氛下于500℃進(jìn)行30分鐘的退火。由此正如圖9C所示的那樣，在Y2O3膜82上，可以制作平均直徑為150nm、平均高度為500nm的微小凹凸。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了50％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約45％。
根據(jù)本實(shí)施例，通過采用上述的工藝，即使是蝕刻比較困難的材料，也容易得到縱橫尺寸比高的凹凸形狀。
(實(shí)施例8)與實(shí)施例1同樣，將在藍(lán)寶石上形成了SiON的發(fā)光元件基板浸漬在使直徑為300nm的PS粒子(密度為1.05)單一分散的水溶液中。其后，在溫度為25℃、濕度為40％的條件下以10μm/sec的速度提起基板。提起的時候，存在基板表面和水溶液的表面以及空氣中的界面，PS粒子沿著所謂的彎液面線被吸聚在基板表面，從而PS粒子在基板表面上以單分子層的形式排列(圖4A)。
在CHF3＝30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件下，對附帶PS粒子的基板進(jìn)行15分鐘的蝕刻。由此，在SiON膜19上可以形成平均直徑為300nm、平均高度為600nm的微小凹凸(圖4B)。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了70％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約65％。
(實(shí)施例9)與實(shí)施例1同樣，將在藍(lán)寶石上形成了SiON的發(fā)光元件基板浸漬在使直徑為400nm的二氧化硅粒子(密度為2.0)單一分散的水溶液中。其后，與實(shí)施例8同樣地提起，藉此二氧化硅粒子在基板表面上以單分子層的形式排列(圖4A)。
在CF4＝30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件下，對附帶二氧化硅粒子的基板進(jìn)行15分鐘的蝕刻。由此，在SiON膜19上可以形成平均直徑為400nm、平均高度為600nm的微小凹凸(圖4B)。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了60％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約55％。
(實(shí)施例10)與實(shí)施例1同樣，在藍(lán)寶石上形成SiON后，再形成電子束用抗蝕劑(富士膠片制FEP-301)。然后，使用裝備有圖案產(chǎn)生器且具有50kV加速電壓的電子束曝光裝置，使其產(chǎn)生150nm的圓形狀圖案(圖5A)。
接著在CHF3＝30sccm、壓力為30mTorr、功率為100W的條件下進(jìn)行7分鐘的蝕刻。由此，在SiON膜19上可以形成平均直徑為150nm、平均高度為250nm的微小凹凸(圖5B)。
在本實(shí)施例的發(fā)光元件和沒有制作凹凸結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件之間，比較了紫外光(λ＝360nm)的發(fā)光強(qiáng)度。其結(jié)果，附帶凹凸結(jié)構(gòu)的輝度與沒有進(jìn)行凹凸加工的相比，大約提高了25％。
隨后，對于本實(shí)施例制作的發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管(UV-LED)，與實(shí)施例1同樣地通過在基板的背面裝載熒光體而形成為白色LED。使該熒光體在LED的發(fā)光面(圖中為基板的背面)上薄膜化，并采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封。
使用同樣的熒光體，比較了在LED表面上沒有附帶凹凸結(jié)構(gòu)的LED與白色光的輝度。其結(jié)果，附帶凹凸的LED的輝度高出大約20％。
(變化例)此外，本發(fā)明并不局限于上述的各實(shí)施例。在藍(lán)寶石基板上形成的LED芯片的構(gòu)成并不受到上述圖1的任何限定，可以依照具體要求的不同而做出適當(dāng)?shù)母淖儭Ａ硗?，作為光取出膜的材料，可以使用折射率與藍(lán)寶石(n＝1.76)程度相同的各種材料。例如，可以使用SiON、MgO、Y2O3、Sm2O3、Nd2O3、Gd3O2、無定形Al2O3、SiO2-TiO2等。這些材料與藍(lán)寶石相比較，蝕刻速度較大(例如，SiON在進(jìn)行CF4的反應(yīng)離子蝕刻時，其蝕刻速度約為藍(lán)寶石的5倍)，而且容易加工。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)將是本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的，因而本發(fā)明從更廣義的角度上說不受這里具體的細(xì)節(jié)和典型的實(shí)施例所限制。因此，在不背離由所附的權(quán)利要求書和其等同范圍所限定的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍內(nèi)，本發(fā)明可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種白色LED，其包括藍(lán)寶石基板，其具有第1主面和處在第1主面相反一側(cè)的第2主面；在所述基板的第1主面上形成的LED芯片，該LED芯片由含有發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)所形成，并發(fā)出預(yù)定波長的光；粘貼在所述基板的第2主面上的光取出膜，該光取出膜用折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的材料形成，該光取出膜的處在所述基板相反一側(cè)的面被加工成凹凸形狀；面對所述光取出膜并處在所述基板相反一側(cè)而設(shè)置的熒光體，該熒光體因通過所述光取出膜得到的光的入射而產(chǎn)生白色光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色LED，其中所述光取出膜的凹凸形狀的間隔為50nm～1μm，高度為100nm～1μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色LED，其中所述光取出膜為SiON膜、Y2O3膜、MgO膜、Sm2O3膜、Nd2O3膜、無定形Al2O3膜或SiO2-TiO2膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白色LED，其中所述LED芯片發(fā)出紫外光，所述熒光體把紫外光轉(zhuǎn)換成白色光。
5.一種白色LED，其包括藍(lán)寶石基板，其具有第1主面和處在第1主面相反一側(cè)的第2主面；在所述基板的第1主面上形成的LED芯片，該LED芯片由含有發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)所形成，并發(fā)出預(yù)定波長的光；粘貼在所述基板的第2主面上的光取出膜，該光取出膜用折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的材料形成，該光取出膜的處在所述基板相反一側(cè)的面上形成有多個凸結(jié)構(gòu)，該凸結(jié)構(gòu)從所述基板一側(cè)開始，依次具有以下3種結(jié)構(gòu)形成折射率梯度結(jié)構(gòu)的圓錐狀臺面部，形成衍射格子結(jié)構(gòu)的圓柱部，以及形成折射率梯度結(jié)構(gòu)的圓錐部；面對所述光取出膜并處在所述基板相反一側(cè)而設(shè)置的熒光體，該熒光體因通過所述光取出膜得到的光的入射而產(chǎn)生白色光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白色LED，其中所述光取出膜為SiON膜、Y2O3膜、MgO膜、Sm2O3膜、Nd2O3膜、無定形Al2O3膜或SiO2-TiO2膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白色LED，其中所述LED芯片發(fā)出紫外光，所述熒光體把紫外光轉(zhuǎn)換成白色光。
8.一種白色LED的制造方法，其包括在藍(lán)寶石基板的第1主面上，形成具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的LED芯片；在所述基板的處于所述第1主面相反一側(cè)的第2主面上，形成折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的薄膜；在所述薄膜上，形成圓形圖案呈周期性排列的掩模；利用所述掩模并采用反應(yīng)性離子蝕刻法對所述薄膜有選擇性地進(jìn)行蝕刻，藉此形成具有凹凸形狀的光取出膜；在所述光取出膜上，形成因光的入射而產(chǎn)生白色光的熒光體膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是通過利用了嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)的蝕刻而在所述薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是將在溶劑中溶解了嵌段共聚物的溶液涂布在所述薄膜上，之后通過預(yù)烘烤使所述溶劑氣化而形成掩模材料層，繼而通過對所述掩模材料層實(shí)施退火而進(jìn)行所述嵌段共聚物的相分離，然后采用蝕刻氣體有選擇性地蝕刻相分離的嵌段共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是在使PS粒子單一分散的水溶液中，浸漬形成有所述薄膜的基板，之后通過從所述水溶液中提起所述基板，在所述薄膜的表面上使PS粒子排列成單分子層。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是在所述薄膜上涂布電子束用抗蝕劑之后，使用電子束曝光裝置形成圓形圖案呈周期性排列的抗蝕劑圖案。
13.一種白色LED的制造方法，其包括在藍(lán)寶石基板的第1主面上，形成具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的LED芯片；在所述基板的處于第1主面相反一側(cè)的第2主面上，形成具有與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的折射率的薄膜；在所述薄膜上，形成圓形圖案呈周期性排列的掩模；利用所述掩模并采用反應(yīng)性離子蝕刻法對所述薄膜有選擇性地進(jìn)行蝕刻，藉此形成凸結(jié)構(gòu)的多個圓柱部；除去所述掩模后，采用使用不活潑氣體的物理蝕刻法對所述薄膜進(jìn)行蝕刻，藉此在所述圓柱部的底部形成臺面部，同時在該圓柱部的頂部形成圓錐部；在形成有所述圓柱部、臺面部及圓錐部的薄膜上，形成因光的入射而產(chǎn)生白色光的熒光體膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是通過利用了嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)的蝕刻而在所述薄膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是將在溶劑中溶解了嵌段共聚物的溶液涂布在所述薄膜上，之后通過預(yù)烘烤使所述溶劑氣化而形成掩模材料層，繼而通過對所述掩模材料層實(shí)施退火而進(jìn)行所述嵌段共聚物的相分離，然后采用蝕刻氣體有選擇性地蝕刻相分離的嵌段共聚物。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是在使PS粒子單一分散的水溶液中，浸漬形成有所述薄膜的基板，之后通過從所述水溶液中提起所述基板，在所述薄膜的表面上使PS粒子排列成單分子層。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是在所述薄膜上涂布電子束用抗蝕劑之后，使用電子束曝光裝置形成圓形圖案呈周期性排列的抗蝕劑圖案。
18.一種白色LED的制造方法，其包括在藍(lán)寶石基板的第1主面上，形成具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的LED芯片；在所述基板的處于第1主面相反一側(cè)的第2主面上，形成多個柱狀圖案；埋入具有與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的折射率的薄膜以填埋所述柱狀圖案的間隙；除去所述柱狀圖案后，通過對所述薄膜進(jìn)行退火，形成具有凹凸形狀的光取出膜；在所述光取出膜上，形成因光的入射而產(chǎn)生白色光的熒光體膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是在所述基板的第2主面上，形成樹脂或有機(jī)系的二氧化硅膜，之后形成在所述樹脂或有機(jī)系二氧化硅膜上圓形圖案呈周期性排列的掩模，繼而利用所述掩模并采用反應(yīng)性離子蝕刻法有選擇性地對所述樹脂或有機(jī)系二氧化硅膜進(jìn)行蝕刻。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是通過利用了嵌段共聚物的微相分離結(jié)構(gòu)的蝕刻而在所述樹脂或有機(jī)系二氧化硅膜上形成凹凸結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的白色LED的制造方法，其中形成所述掩模的工序是將在溶劑中溶解了嵌段共聚物的溶液涂布在所述樹脂或有機(jī)系二氧化硅膜上，之后通過預(yù)烘烤使所述溶劑氣化而形成掩模材料層，繼而通過對所述掩模材料層實(shí)施退火而進(jìn)行所述嵌段共聚物的相分離，然后采用蝕刻氣體有選擇性地蝕刻相分離的嵌段共聚物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種白色LED，其包括LED芯片，其在藍(lán)寶石基板的一個主面上形成有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，并發(fā)出預(yù)定波長的光；光取出膜，其粘貼在基板的另一個主面上，該光取出膜用折射率與所述基板的折射率相差在±5％以內(nèi)的材料形成，而且處在基板相反一側(cè)的面被形成為凹凸形狀；面對所述光取出膜并處在所述基板相反一側(cè)而設(shè)置的熒光體，該熒光體因通過光取出膜得到的光的入射而產(chǎn)生白色光。
文檔編號H01L33/32GK1819290SQ20061000425
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者藤本明, 淺川鋼兒 申請人:株式會社東芝