專利名稱：：發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及發(fā)光二極管芯片制備方法，尤其是指提高芯片發(fā)光效率的襯底結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
：發(fā)光二極管具有體積小、效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在交通指示、戶外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.尤其是利用大功率發(fā)光二極管可能實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體固態(tài)照明，引起人類照明史的革命,從而逐漸成為目前電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).為了獲得高亮度的LED,關(guān)鍵要提高器件的內(nèi)量子效率和外量子效率.目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、襯底材料以及空氣之間的折射率差別較大,導(dǎo)致有源區(qū)產(chǎn)生的光在不同折射率材料界面發(fā)生全反射而不能導(dǎo)出芯片。目前己經(jīng)提出了幾種提高芯片光提取效率的方法，主要包括改變芯片的幾何外形，減少光在芯片內(nèi)部的傳播路程，降低光的吸收損耗,如采用倒金字塔結(jié)構(gòu)；控制和改變自發(fā)輻射,通常采用諧振腔或光子晶體等結(jié)構(gòu);采用表面粗糙方法,使光在粗糙的半導(dǎo)體和空氣界面發(fā)生漫射,增加其投射的機(jī)會(huì)等，其中發(fā)光二極管芯片的襯底對(duì)芯片的發(fā)光效率有很大的影響。然而在制備襯底時(shí)，由于常規(guī)下光刻膠抗ICP刻蝕能力較差，經(jīng)過(guò)ICP刻蝕后，光刻膠易被打入襯底里，襯底表面會(huì)被刻黑，使襯底受到污染，光刻膠的圖形也不能有效的轉(zhuǎn)移到襯底上，從而不能制造出優(yōu)良的微結(jié)構(gòu)圖形襯底。這種情況導(dǎo)致制造具有微結(jié)構(gòu)圖形的襯底工藝復(fù)雜化，使成本增加；導(dǎo)致不能制造出優(yōu)良的具有微結(jié)構(gòu)圖形的襯底，從而阻礙了芯片發(fā)光效率的提高。鑒于此，提供一種新的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種發(fā)光二極管芯片的襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，由于采用了深紫外線對(duì)光刻膠照射，改變光刻膠的性質(zhì)，提高光刻膠抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕能力，可直接利用光刻膠做掩膜制造優(yōu)良的微結(jié)構(gòu)圖形，并可有效減少刻蝕后襯底受到污染的情況，從而有利于減少發(fā)^;二極管芯片的內(nèi)部吸收，提高芯片發(fā)光效率。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟-在襯底上表面上形成一層光刻膠膜層；應(yīng)用光刻工藝將光刻膠膜層圖形化以形成所期望的圖案；利用深紫外線對(duì)該光刻膠膜層照射；應(yīng)用回流工藝熔化該光刻膠膜層，使該光刻膠膜層形成多個(gè)凸包形；應(yīng)用刻蝕的方法將該光刻膠膜層的多個(gè)凸包形輪廓傳遞到該襯底上，在該襯底上表面上形成多個(gè)凸包形微結(jié)構(gòu)。在所述的方法中，所述的刻蝕方法為電感耦合等離子體蝕刻。在所述的方法中，所述光刻膠膜層圖形化形成的所期望的圖案為周期性或非周期性排列的棱柱、圓柱、凌錐、圓錐、圓臺(tái)或棱臺(tái)；所述襯底表面的凸包形微結(jié)構(gòu)的剖面輪廓線為弧線形。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述深紫外線波長(zhǎng)為100nm300nm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述深紫外線對(duì)光刻膠照射的角度為0°~90°，照射時(shí)間為1秒60分鐘。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述襯底的材料為藍(lán)寶石。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述光刻膠掩模的厚度為0.5um4um。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一,所述回流工藝中烘烤溫度為5(TC40(TC、時(shí)間為0.1分鐘60分鐘。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法中，由于采用深紫外線(DUV)對(duì)光刻膠照射，提高了光刻膠抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力，通常深紫外線(DUV)泛指波長(zhǎng)小于300咖的電磁波。從而克服了常規(guī)下在制備襯底時(shí)，由于常規(guī)光刻膠抗ICP刻蝕能力較差，經(jīng)過(guò)ICP刻蝕后，光刻膠易被打入襯底里，襯底表面會(huì)被刻黑，使襯底受到污染，光刻膠的圖形也不能有效的轉(zhuǎn)移到襯底上，從而不能直接利用光刻膠制造優(yōu)良微結(jié)構(gòu)圖形的問(wèn)題。由于本發(fā)明所述方法可直接利用光刻膠做掩膜制造優(yōu)良的微結(jié)構(gòu)圖形，并且可有效減少刻蝕后襯底受到污染的情況，可減少發(fā)光二極管芯片的內(nèi)部吸收，從而提高了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。此外，采用本發(fā)明所述方法制備的襯底結(jié)構(gòu)，在襯底上形成了凸包形微結(jié)構(gòu)，且該微結(jié)構(gòu)可以有效減少界面反射，同時(shí)也可減少內(nèi)部吸收，該微結(jié)構(gòu)可有效改善外延生長(zhǎng)的缺陷，從而進(jìn)一步提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。圖la-le是本發(fā)明發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法流程示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制。實(shí)施例一首先參照?qǐng)Dla所示，在藍(lán)寶石襯底10上涂敷光刻膠，形成一層光刻膠膜層20，光刻膠膜層20的厚度為0.5um。接著通過(guò)光刻工藝將光刻膠在襯底上圖形化，形成所期望的圖案如圖lb所示，該圖案為周期性規(guī)則排列的圓錐。然后利用深紫外線(DUV)30對(duì)圖形化的光刻膠膜層21進(jìn)行照射如圖lc所示，照射條件如下選用波長(zhǎng)為300訓(xùn)的深紫外線，照射角度90°，照射時(shí)間60分鐘。照射角度指所述深紫外線(DUV)30與圖形化的光刻膠膜層21所在平面之間的夾角。圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，其性質(zhì)發(fā)生了改變，使圖形化的光刻膠膜層21抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高，可直接利用圖形化的光刻膠膜層21做掩膜。然后采用平臺(tái)烘烤光刻膠回流技術(shù)將光刻膠圖案形成類似如圖ld所示的多個(gè)凸包形微結(jié)構(gòu)圖案?；亓鳁l件如下:烘烤溫度為5(TC，時(shí)間為O.l分鐘。之后采用ICP(電感耦合等離子體)蝕刻技術(shù)將此種圖案轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石上如圖le所示，在藍(lán)寶石襯底10表面形成多個(gè)凸包形的微結(jié)構(gòu)11，該微結(jié)構(gòu)11正面為蒙古包形，其剖面輪廓線為圓弧形。由于圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高，經(jīng)刻蝕后得到的襯底表面沒(méi)有出現(xiàn)常規(guī)下會(huì)被刻黑的情況，從而使襯底受到污染的問(wèn)題得到解決；可直接利用圖形化的光刻膠膜層21做掩膜，使不能直接利用常規(guī)光刻膠制造優(yōu)良微結(jié)構(gòu)圖形的問(wèn)題得到解決。采用所得襯底結(jié)構(gòu)制備的發(fā)光二極管芯片，由于襯底未受到污染，減少了內(nèi)部吸收，且襯底表面形成的蒙古包形微結(jié)構(gòu)有效減少了界面反射及內(nèi)部吸收，有較高的發(fā)光效率。實(shí)施例二首先參照?qǐng)Dla所示，在藍(lán)寶石襯底10上涂敷光刻膠，形成一層光刻膠膜層20,光刻膠膜層20的厚度為2um。接著通過(guò)光刻工藝將光刻膠在襯底上圖形化,形成所期望的圖案如圖lb所示，該圖案為非周期性規(guī)則排列的四棱柱。然后利用深紫外線(DUV)30對(duì)圖形化的光刻膠膜層21進(jìn)行照射如圖lc所示，照射條件如下選用波長(zhǎng)為200nm的深紫外線，照射角度60°，照射時(shí)間30分鐘。照射角度指所述深紫外線(DUV)30與圖形化的光刻膠膜層21所在平面之間的夾角。圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，其性質(zhì)發(fā)生了改變，使圖形化的光刻膠膜層21抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高。然后采用平臺(tái)烘烤光刻膠回流技術(shù)將光刻膠圖案形成類似如圖ld所示的多個(gè)凸包形微結(jié)構(gòu)圖案?；亓鳁l件如下:烘烤溫度為20(TC，時(shí)間為20分鐘。之后采用ICP(電感耦合等離子體)蝕刻技術(shù)將此種圖案轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石上如圖le所示，在藍(lán)寶石襯底10表面形成多個(gè)凸包形的微結(jié)構(gòu)11，該微結(jié)構(gòu)11正面為蒙古包形,其剖面輪廓線為弧線形。由于圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DL)V)30照射后，抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高，經(jīng)刻蝕后得到的襯底表面沒(méi)有出現(xiàn)常規(guī)下會(huì)被刻黑的情況，從而使襯底受到污染的問(wèn)題得到解決。直接利用圖形化的光刻膠膜層21做掩膜，刻蝕后襯底表面干凈、光滑，使不能直接利用常規(guī)光刻膠制造優(yōu)良微結(jié)構(gòu)圖形的問(wèn)題得到解決。采用所得襯底結(jié)構(gòu)制備的發(fā)光二極管芯片，由于襯底未受到污染，減少了內(nèi)部吸收，且襯底表面形成的蒙古包形微結(jié)構(gòu)有效減少了界面反射及內(nèi)部吸收，可有效改善外延生長(zhǎng)的缺陷，有很高的發(fā)光效率。實(shí)施例三首先參照?qǐng)Dla所示，在藍(lán)寶石襯底10上涂敷光刻膠，形成一層光刻膠膜層20,光刻膠膜層20的厚度為4um。接著通過(guò)光刻工藝將光刻膠在襯底上圖形化，形成所期望的圖案如圖lb所示，該圖案為非周期性規(guī)則排列的圓臺(tái)。然后利用深紫外線(DUV)30對(duì)圖形化的光刻膠膜層21進(jìn)行照射如圖lc所示，照射條件如下選用波長(zhǎng)為lOOrnn的深紫外線，照射角度30°，照射時(shí)間l分鐘。照射角度指所述深紫外線(DUV)30與圖形化的光刻膠膜層21所在平面之間的夾角。圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，其性質(zhì)發(fā)生了改變，使圖形化的光刻膠膜層21抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高。然后采用平臺(tái)烘烤光刻膠回流技術(shù)將光刻膠圖案形成類似如圖ld所示的多個(gè)凸包形微結(jié)構(gòu)圖案?；亓鳁l件如下:烘烤溫度為40(TC，時(shí)間為60分鐘。之后采用ICP(電感耦合等離子體)蝕刻技術(shù)將此種圖案轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石上如圖le所示，在藍(lán)寶石襯底10表面形成多個(gè)凸包形的微結(jié)構(gòu)11，該微結(jié)構(gòu)11正面為蒙古包形,其剖面輪廓線為弧線形。由于圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高，經(jīng)刻蝕后得到的襯底表面沒(méi)有出現(xiàn)常規(guī)下會(huì)被刻黑的情況，從而使襯底受到污染的問(wèn)題得到解決。直接利用圖形化的光刻膠膜層21做掩膜，刻蝕后襯底表面干凈、光滑，得到了優(yōu)良的微結(jié)構(gòu)圖形，使不能直接利用常規(guī)光刻膠制造優(yōu)良微結(jié)構(gòu)圖形的問(wèn)題得到解決。采用所得襯底結(jié)構(gòu)制備的發(fā)光二極管芯片，由于襯底未受到污染，減少了內(nèi)部吸收，且襯底表面形成的蒙古包形微結(jié)構(gòu)有效減少了界面反射及內(nèi)部吸收，可有效改善外延生長(zhǎng)的缺陷，有極高的發(fā)光效率。實(shí)施例四首先參照?qǐng)Dla所示，在藍(lán)寶石襯底10上涂敷光刻膠，形成一層光刻膠膜層20,光刻膠膜層20的厚度為4um。接著通過(guò)光刻工藝將光刻膠在襯底上圖形化,形成所期望的圖案如圖lb所示，該圖案為周期性規(guī)則排列的圓柱。然后利用深紫外線(DUV)30對(duì)圖形化的光刻膠膜層21進(jìn)行照射如圖lc所示，照射條件如下選用波長(zhǎng)為100nm的深紫外線，照射角度0°，照射時(shí)間1秒。照射角度指所述深紫外線(DUV)30與圖形化的光刻膠膜層21所在平面之間的夾角。圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，其性質(zhì)發(fā)生了改變，使圖形化的光刻膠膜層21抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高。然后采用平臺(tái)烘烤光刻膠回流技術(shù)將光刻膠圖案形成類似如圖ld所示的多個(gè)凸包形微結(jié)構(gòu)圖案?；亓鳁l件如下:烘烤溫度為400'C，時(shí)間為60分鐘。之后采用ICP(電感耦合等離子體)蝕刻技術(shù)將此種圖案轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石上如圖le所示，在藍(lán)寶石襯底10表面形成多個(gè)凸包形的微結(jié)構(gòu)11，該微結(jié)構(gòu)11正面為蒙古包形，其剖面輪廓線為弧線形。由于圖形化的光刻膠膜層21經(jīng)深紫外線(DUV)30照射后，抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力得到了提高，經(jīng)刻蝕后得到的襯底表面沒(méi)有出現(xiàn)常規(guī)下會(huì)被刻黑的情況，從而使襯底受到污染的問(wèn)題得到解決。直接利用圖形化的光刻膠膜層21做掩膜，刻蝕后襯底表面干凈，且得到了優(yōu)質(zhì)的微結(jié)構(gòu)圖形，該微結(jié)構(gòu)圖形輪廓光滑，使不能直接利用常規(guī)光刻膠制造優(yōu)良微結(jié)構(gòu)圖形的問(wèn)題得到解決。采用所得襯底結(jié)構(gòu)制備的發(fā)光二極管芯片，由于襯底未受到污染，減少了內(nèi)部吸收，且襯底表面形成的優(yōu)質(zhì)的蒙古包形微結(jié)構(gòu)有效減少了界面反射及內(nèi)部吸收，可有效改善外延生長(zhǎng)的缺陷，有極高的發(fā)光效率。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)施例四中采用本發(fā)明所述襯底的管芯比采用普通藍(lán)寶石襯底的管芯發(fā)光效率高70%。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，由于采用深紫外線(DUV)對(duì)光刻膠照射，提高了光刻膠抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕的能力。從而克服了常規(guī)下在制備襯底時(shí)，由于光刻膠經(jīng)過(guò)ICP刻蝕后，光刻膠易被打入襯底里，襯底表面會(huì)被刻黑，從而使襯底受到污染的問(wèn)題。由于本發(fā)明所述方法由于可有效減少刻蝕后襯底的污染，可減少發(fā)光二極管芯片的內(nèi)部吸收，從而提高了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。此外，采用本發(fā)明所述方法制備的襯底結(jié)構(gòu)，在襯底上形成了蒙古包形微結(jié)構(gòu)，且該微結(jié)構(gòu)可以有效減少界面反射，同時(shí)也可減少內(nèi)部吸收,從而進(jìn)一歩提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。本發(fā)明中涉及的其他工藝條件為常規(guī)工藝條件，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的范疇，在此不再贅述。上述實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。任何不脫離本發(fā)明精神和范圍的技術(shù)方案均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍當(dāng)中。權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于包括以下步驟在襯底上表面上形成一層光刻膠膜層；應(yīng)用光刻工藝將光刻膠膜層圖形化以形成所期望的圖案；利用深紫外線對(duì)該光刻膠膜層照射；應(yīng)用回流工藝熔化該光刻膠膜層，使該光刻膠膜層形成多個(gè)凸包形；應(yīng)用刻蝕的方法將該光刻膠膜層的多個(gè)凸包形輪廓傳遞到該襯底上，在該襯底上表面上形成多個(gè)凸包形微結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的深紫外線波長(zhǎng)為100nm300nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的深紫外線對(duì)光刻膠照射的角度為0°90°，照射時(shí)間為l秒60分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于光刻膠膜層圖形化形成的所期望的圖案為周期性或非周期性排列的棱柱、圓柱、凌錐、圓錐、圓臺(tái)或棱臺(tái)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的刻蝕方法為電感耦合等離子體蝕刻。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述襯底表面的凸包形微結(jié)構(gòu)的剖面輪廓線為弧線形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述襯底的材料為藍(lán)寶石。8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述光刻膠膜層的厚度為0.5um4咖。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述回流工藝中烘烤溫度為50°C400°C、時(shí)間為0.1分鐘60分鐘。全文摘要本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，在藍(lán)寶石襯底表面上形成一層光刻膠膜層；應(yīng)用光刻工藝將光刻膠膜層圖形化以形成所期望的圖案；利用深紫外線對(duì)光刻膠照射；應(yīng)用回流工藝熔化該光刻膠膜層，使該光刻膠膜層形成多個(gè)凸包形；應(yīng)用電感耦合等離子體蝕刻的方法將該光刻膠膜層的多個(gè)凸包形輪廓傳遞到該襯底上，在該襯底上形成凸包形微結(jié)構(gòu)。由于采用了深紫外線對(duì)光刻膠照射，改變光刻膠的性質(zhì)，提高光刻膠抗ICP(電感耦合等離子體)刻蝕能力，可直接利用光刻膠做掩膜制造優(yōu)良的微結(jié)構(gòu)圖形，并且可有效減少刻蝕后襯底受到污染的情況，從而有利于減少發(fā)光二極管芯片的內(nèi)部吸收及界面反射，可提高發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。文檔編號(hào)H01L33/00GK101515625SQ20091004863公開日2009年8月26日申請(qǐng)日期2009年3月31日優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日發(fā)明者李士濤,董云飛,袁根如,郝茂盛,誠(chéng)陳,顏建鋒申請(qǐng)人:上海藍(lán)光科技有限公司