Led襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法，將圖形化襯底技術(shù)和DBR技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，能更有效地提高LED的發(fā)光效率和發(fā)光亮度；由第一反光體環(huán)包凸形結(jié)構(gòu)，第二反光體表面具有DBR膜系，凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系，在提高LED發(fā)光效率和發(fā)光亮度的同時(shí)，能提高LED的軸向發(fā)光亮度，且不降低LED的晶體質(zhì)量；凸形結(jié)構(gòu)和DBR膜系位于襯底的同一表面上，都是在襯底減薄前完成，非常便于加工和后續(xù)清洗處理，這無(wú)疑降低了LED加工過(guò)程中的隱形成本；本發(fā)明所提供的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，適于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)；能加快LED進(jìn)入高端照明領(lǐng)域和尋常百姓家的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，符合LED的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
【專利說(shuō)明】LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電芯片制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)家居環(huán)境、休閑和舒適度追求的不斷提高，燈具燈飾也逐漸由單純的照明功能轉(zhuǎn)向照明和裝飾共存的局面，具有照明和裝飾雙重優(yōu)勢(shì)的固態(tài)冷光源LED取代傳統(tǒng)光源進(jìn)入人們的日常生活成為必然之勢(shì)。
[0003]GaN基LED自從20世紀(jì)90年代初商業(yè)化以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十幾年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)已趨于成熟和完善，已能夠滿足人們現(xiàn)階段對(duì)燈具裝飾的需求；但要完全取代傳統(tǒng)光源進(jìn)入照明領(lǐng)域，發(fā)光亮度的提高卻是LED行業(yè)科研工作者永無(wú)止境的追求。
[0004]在內(nèi)量子效率(已接近100% )可提高的空間有限的前提下，LED行業(yè)的科研工作者把目光轉(zhuǎn)向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多種技術(shù)方案和方法，例如圖形化襯底技術(shù)、側(cè)壁粗化技術(shù)、DBR技術(shù)、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、在襯底或透明導(dǎo)電膜上制作二維光子晶體等。其中圖形化襯底最具成效，尤其是2010年以來(lái)，在政府各種政策的激勵(lì)和推動(dòng)下，無(wú)論是錐狀結(jié)構(gòu)的干法圖形化襯底技術(shù)還是金字塔形狀的濕法圖形化襯底技術(shù)都得到了飛速的發(fā)展，其工藝已經(jīng)非常成熟，并于2012年完全取代了平襯底，成為L(zhǎng)ED芯片的主流襯底，使LED的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光亮度都得到了革命性的提高。
[0005]當(dāng)然，減薄后，在LED襯底的背面蒸鍍DBR的技術(shù)也能在一定程度上提高LED的發(fā)光亮度。然而，減薄后，LED晶片已經(jīng)很薄(只有SOum左右)，非常容易裂片，且一旦出現(xiàn)異常都不易于做返工處理，只能報(bào)廢，所以DBR工藝的成本遠(yuǎn)不止材料和加工成本，更多的則是隱形成本。所以現(xiàn)階段LED代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明光源，進(jìn)入照明領(lǐng)域，進(jìn)入尋常百姓家，所遇到的問(wèn)題不是亮度達(dá)不到的問(wèn)題，而是物美價(jià)不廉的問(wèn)題，而這種問(wèn)題一般都是結(jié)構(gòu)不夠合理、工藝技術(shù)不夠優(yōu)化，造成制造成本不夠科學(xué)所導(dǎo)致的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法，以解決現(xiàn)有的LED或者發(fā)光亮度不夠，或者制作過(guò)程中容易裂片，成本較高的問(wèn)題。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種LED襯底結(jié)構(gòu)，所述LED襯底結(jié)構(gòu)包括:襯底，所述襯底第一表面上形成有周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)及反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成，所述第二反光體表面形成有DBR膜系,所述第一反光體與凸形結(jié)構(gòu)以及襯底的交界處形成有吸光層。
[0008]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，所述第二反光體表面的DBR膜系形成碗狀結(jié)構(gòu)，所述碗狀結(jié)構(gòu)位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方。
[0009]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，每個(gè)凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系。
[0010]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，所述凸形結(jié)構(gòu)便于連接GaN層。
[0011]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，所述反光體的材料為氮化硅及二氧化硅中的一種或兩種組合。
[0012]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，所述吸光層的材料為鉻及鈦中的一種或兩種組合。
[0013]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，所述DBR膜系由S1、S12, T12或者Ti3O5中的至少兩種材料層疊形成，每種材料按照λ/4n厚度交替生長(zhǎng)，所述DBR膜系的生長(zhǎng)周期為3個(gè)-20個(gè)。
[0014]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)中，所述襯底和凸形結(jié)構(gòu)的材料為藍(lán)寶石。
[0015]本發(fā)明還提供一種LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，所述LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法包括:
[0016]提供襯底；
[0017]刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)；
[0018]在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層；
[0019]在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成；
[0020]在所述第二反光體表面形成DBR膜系。
[0021]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)包括:
[0022]在所述襯底上形成掩膜層；
[0023]利用光刻和刻蝕工藝，去除部分掩膜層，暴露出部分襯底；
[0024]刻蝕暴露出的部分襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)；
[0025]去除剩余的掩膜層。
[0026]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，在所述襯底上形成掩膜層中，所述掩膜層的材料為二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一種，所述掩膜層的厚度為0.1 μ m ?I μ m0
[0027]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，利用干法或者濕法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底。
[0028]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，當(dāng)利用濕法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底時(shí)，選用的刻蝕液為硫酸和磷酸的混合液，所述混合液中硫酸和磷酸的體積比為3:1?10:1，工藝溫度為200°C?300°C，工藝時(shí)間為I分鐘?60分鐘。
[0029]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，當(dāng)利用干法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底時(shí)，選用的干法刻蝕工藝為感應(yīng)耦合等離子體干法刻蝕工藝。
[0030]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層包括:
[0031]在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁、頂壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層；
[0032]在所述吸光層上形成光刻膠；
[0033]刻蝕所述光刻膠及最先露出的吸光層，去除部分光刻膠以及凸形結(jié)構(gòu)的頂壁上的吸光層；
[0034]去除剩余的光刻膠。
[0035]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成包括:
[0036]在所述凸形結(jié)構(gòu)的頂壁以及所述吸光層上形成反光層；
[0037]在所述反光層上形成光刻膠；
[0038]以刻蝕選擇比為3:1?10:1的比例刻蝕所述光刻膠和反光層，直至光刻膠完全去除并且凸形結(jié)構(gòu)的頂壁露出，以在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成。
[0039]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，在所述第二反光體表面形成DBR膜系包括:
[0040]在所述凸形結(jié)構(gòu)及第二反光體表面形成DBR膜系；
[0041]在所述DBR膜系上形成光刻膠，所述光刻膠的厚度大于所述反光體的高度；
[0042]使用均勻平行照明光束垂直照射所述襯底第二表面，對(duì)所述光刻膠顯影后，去除所述凸形結(jié)構(gòu)表面的DBR膜系上的光刻膠；
[0043]刻蝕所述DBR膜系，以去除所述凸形結(jié)構(gòu)表面的DBR膜系；
[0044]去除剩余的光刻膠。
[0045]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，所述第二反光體表面的DBR膜系形成碗狀結(jié)構(gòu)，所述碗狀結(jié)構(gòu)位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方。
[0046]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，每個(gè)凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系。
[0047]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，所述凸形結(jié)構(gòu)便于連接GaN層。
[0048]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，所述反光體的材料為氮化硅及二氧化硅中的一種或兩種組合。
[0049]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，所述吸光層的材料為鉻及鈦中的一種或兩種組合。
[0050]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，所述DBR膜系由S1、Si02、T12或者Ti3O5中的至少兩種材料層疊形成，每種材料按照λ /4η厚度交替生長(zhǎng)，所述DBR膜系的生長(zhǎng)周期為3個(gè)-20個(gè)。
[0051]可選的，在所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中，所述襯底和凸形結(jié)構(gòu)的材料為藍(lán)寶石。
[0052]在本發(fā)明提供的LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法中，首先，將圖形化襯底技術(shù)和DBR技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，能夠更有效地提高LED的發(fā)光效率和發(fā)光亮度；其次，由第一反光體環(huán)包凸形結(jié)構(gòu)，第二反光體表面具有DBR膜系，凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系，從而在提高LED發(fā)光效率和發(fā)光亮度的同時(shí)，能夠提高LED的軸向發(fā)光亮度，且不降低LED的晶體質(zhì)量；再次，凸形結(jié)構(gòu)和DBR膜系位于襯底的同一表面上，且都是在襯底減薄前完成，非常便于加工和后續(xù)清洗處理，這無(wú)疑降低了 LED加工過(guò)程中的隱形成本；總之，本發(fā)明所提供的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，適于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明所提供的LED襯底結(jié)構(gòu)能夠更有效地提高LED的發(fā)光效率、發(fā)光亮度及軸向發(fā)光亮度，能夠加快LED進(jìn)入高端照明領(lǐng)域和尋常百姓家的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，符合LED的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0053]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法的流程示意圖；
[0054]圖2?圖16是本發(fā)明實(shí)施例的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中所形成的器件結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0055]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0056]請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法的流程示意圖。如圖1所示，所述LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法包括:
[0057]步驟SlO:提供襯底；
[0058]步驟Sll:刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)；
[0059]步驟S12:在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層；
[0060]步驟S13:在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成；
[0061]步驟S14:在所述第二反光體表面形成DBR膜系。
[0062]具體的，請(qǐng)參考圖2?圖16，其為本發(fā)明實(shí)施例的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法中所形成的器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0063]如圖2所示，提供襯底20，優(yōu)選的，所述襯底20為藍(lán)寶石襯底。
[0064]接著，如圖3?圖5所示，刻蝕所述襯底20，以在所述襯底20第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)22。
[0065]首先，如圖3所示，在所述襯底20上形成掩膜層21。優(yōu)選的，所述掩膜層21的厚度為0.1 μ m?I μ m。進(jìn)一步的，所述掩膜層21的材料可以為二氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等中的至少一種。
[0066]接著，如圖4a所示，利用光刻和刻蝕工藝，去除部分掩膜層21，暴露出部分襯底20。在此，可相應(yīng)參考圖4b，圖4b為圖4a所示的器件結(jié)構(gòu)的俯視圖，為了便于區(qū)分，在圖4b中，掩膜層21由帶線條的圖案加以標(biāo)示。如圖4b所示，在此，襯底20的形狀為圓形，剩余的掩膜層21為多個(gè)分立的圓形結(jié)構(gòu)，其呈周期性陣列排布，其中，在襯底20的邊緣位置，剩余的掩膜層21受限于襯底20的大小和形狀，不是完整的圓形結(jié)構(gòu)。在本申請(qǐng)的其他實(shí)施例中，剩余的掩膜層21也可以是多個(gè)分立的橢圓形結(jié)構(gòu)或者多邊形結(jié)構(gòu)等，本申請(qǐng)對(duì)此不作限定。
[0067]接著，如圖5所示，刻蝕暴露出的部分襯底20，以在所述襯底20第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)22。在此，所述凸形結(jié)構(gòu)22的剖面形狀為梯形。即所述凸形結(jié)構(gòu)22的材料也為藍(lán)寶石。
[0068]在本申請(qǐng)實(shí)施例中，可以利用干法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底20，也可以利用濕法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底20。具體的，當(dāng)利用濕法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底20時(shí)，選用的刻蝕液為硫酸和磷酸的混合液，所述混合液中硫酸和磷酸的體積比為3:1?10:1，工藝溫度為200°C?300°C，工藝時(shí)間為I分鐘?60分鐘。具體的，可根據(jù)所要形成的凸形結(jié)構(gòu)22的高度做適應(yīng)性選擇，本申請(qǐng)實(shí)施例對(duì)此不再贅述。當(dāng)利用干法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底時(shí)，選用的干法刻蝕工藝為感應(yīng)耦合等離子體干法刻蝕工藝。具體刻蝕氣體可選用本領(lǐng)域常規(guī)的刻蝕氣體，例如氯氣、三氯化硼或者氬氣等。
[0069]請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，同時(shí)，去除剩余的掩膜層21，即將凸形結(jié)構(gòu)22頂壁的掩膜層21予以去除。
[0070]在形成了凸形結(jié)構(gòu)22之后，接著將在所述凸形結(jié)構(gòu)22的側(cè)壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)22之間的襯底20第一表面上形成吸光層23，具體的，請(qǐng)參考圖6?圖8。
[0071]首先，如圖6所示，在所述凸形結(jié)構(gòu)22的側(cè)壁、頂壁(即凸形結(jié)構(gòu)22的外壁)以及凸形結(jié)構(gòu)22之間的襯底20第一表面上形成吸光層23 ;即形成一吸光層23，所述吸光層23覆蓋所述凸形結(jié)構(gòu)22的外壁(包括側(cè)壁與頂壁)以及凸形結(jié)構(gòu)22之間的襯底20第一表面。優(yōu)選的，所述吸光層23的材料為鉻及鈦中的一種或兩種組合。
[0072]接著，如圖7所示，在所述吸光層23上形成光刻膠24。
[0073]如圖8所示，刻蝕所述光刻膠24及最先露出的吸光層23，去除部分光刻膠24以及凸形結(jié)構(gòu)22的頂壁上的吸光層23。在此，通過(guò)同比刻蝕所述光刻膠24以及吸光層23，當(dāng)凸形結(jié)構(gòu)22的頂壁上的吸光層23去除后，刻蝕結(jié)束。
[0074]請(qǐng)繼續(xù)參考圖8，在去除部分光刻膠24以及凸形結(jié)構(gòu)22的頂壁上的吸光層23后，將剩余的光刻膠24也去除。
[0075]接著，在所述吸光層23上形成反光體27，所述反光體27包括第一反光體271和第二反光體272，所述第一反光體271環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)22，所述第二反光體272位于所述第一反光體271上方，所述第二反光體272形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)22的上方,所述第一反光體271和第二反光體272 —體形成。具體的，請(qǐng)參考圖9?圖11。
[0076]首先，如圖9所示，在所述凸形結(jié)構(gòu)22的頂壁以及所述吸光層23上形成反光層25。即形成一反光層25，所述反光層25覆蓋所述凸形結(jié)構(gòu)22的頂壁以及所述吸光層23。優(yōu)選的，所述反光層25的材料為氮化硅及二氧化硅中的一種或兩種組合。
[0077]接著，如圖10所示，在所述反光層25上形成光刻膠26。
[0078]接著，如圖1la?圖1lc所示，以刻蝕選擇比為3:1?10:1的比例刻蝕所述光刻膠26和反光層25，直至光刻膠26完全去除并且凸形結(jié)構(gòu)22的頂壁露出，以在所述吸光層23上形成反光體27,所述反光體27包括第一反光體271和第二反光體272,所述第一反光體271環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)22，所述第二反光體272位于所述第一反光體271上方，所述第二反光體272形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)22的上方，所述第一反光體271和第二反光體272 —體形成。即，每個(gè)反光體27(更具體的，每個(gè)第一反光體271)與凸形結(jié)構(gòu)22及襯底20的交界處形成有吸光層23。在此，所述反光體27的材料同樣為氮化硅及二氧化硅中的一種或兩種組合。
[0079]請(qǐng)繼續(xù)參考圖1la?圖11c，由于刻蝕工藝的特性以及刻蝕選擇比的選取(其中，刻蝕選擇比的具體選擇可根據(jù)具體工藝情況加以調(diào)節(jié))，在刻蝕光刻膠26和反光層25的過(guò)程中，將首先去除凸形結(jié)構(gòu)22上的部分光刻膠26，隨著刻蝕工藝的繼續(xù)，凸形結(jié)構(gòu)22上的反光層25以及吸光層23上的部分光刻膠26也將慢慢去除，最終形成如圖1lc所示的結(jié)構(gòu)。
[0080]接著，在所述反光體27表面形成DBR膜系，更具體的，在所述第二反光體272表面形成DBR膜系，具體的，請(qǐng)參考圖12?圖16。
[0081]首先，如圖12所示，在所述凸形結(jié)構(gòu)22及反光體27 (更具體的，第二反光體272)表面形成DBR膜系28。優(yōu)選的，所述DBR膜系28由S1、Si02、T12或者Ti3O5中的至少兩種材料層疊形成，每種材料按照λ /4η厚度交替生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)周期為3個(gè)-20個(gè)。例如，當(dāng)所述DBR膜系28由T12和S12層疊交替生長(zhǎng)形成，生長(zhǎng)周期為3個(gè)時(shí)，即可以先生長(zhǎng)T12形成λ /4n Ti02厚度的T12膜，再生長(zhǎng)S12形成λ /4n Si02厚度的S12膜，此為第一個(gè)周期；接著再生長(zhǎng)T12形成λ/4η Ti02厚度的T12膜，再生長(zhǎng)S12形成λ/4η SiQ2厚度的S12膜，此為第二個(gè)周期；最后再生長(zhǎng)T12形成λ/4η Tire厚度的T12膜，再生長(zhǎng)S12形成λ/4ηSi02厚度的S12膜，此為第三個(gè)周期，即每種材料按照λ /4η厚度交替層疊生長(zhǎng)形成3個(gè)周期的DBR膜系。
[0082]接著，如圖13所示，在所述DBR膜系28上形成光刻膠29，所述光刻膠29的厚度大于所述反光體27的高度。
[0083]如圖14所示，使用均勻平行照明光束垂直照射所述襯底20第二表面，對(duì)所述光刻膠29顯影后，去除凸形結(jié)構(gòu)22表面的DBR膜系28上的光刻膠29。在此，由于所述反光體27 (也即第一反光體271)與凸形結(jié)構(gòu)22以及襯底20的交界處形成有吸光層23，因此，在使用均勻平行照明光束垂直照射所述襯底20第二表面的過(guò)程中，所述凸形結(jié)構(gòu)22上的部分光刻膠29將被曝光，而所述反光體27 (也即第二反光體272)上的部分光刻膠29由于其下的吸光層23的保護(hù)而不被曝光。由此，經(jīng)過(guò)顯影后，所述凸形結(jié)構(gòu)22上的部分光刻膠29將被去除，即形成如圖14所示的結(jié)構(gòu)。
[0084]接著，如圖15所示，刻蝕所述DBR膜系28，以去除所述凸形結(jié)構(gòu)22表面的DBR膜系28 ;同時(shí)，所述反光體27 (也即第二反光體272)表面的DBR膜系28將不受刻蝕工藝影響。
[0085]最后，如圖16所示，去除剩余的光刻膠29。
[0086]由此，將形成一 LED襯底結(jié)構(gòu)，所述LED襯底結(jié)構(gòu)包括:襯底20，所述襯底20第一表面上形成有周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)22及反光體27，所述反光體27包括第一反光體271和第二反光體272，所述第一反光體271環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)22，所述第二反光體272位于所述第一反光體271上方，所述第二反光體272形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)22的上方,所述第一反光體271和第二反光體272 —體形成,所述第二反光體272表面形成有DBR膜系28，所述第一反光體271與凸形結(jié)構(gòu)22以及襯底20的交界處形成有吸光層23。在此，每個(gè)凸形結(jié)構(gòu)22表面無(wú)DBR膜系，由此，在后續(xù)的LED制作過(guò)程中，可利用所述凸形結(jié)構(gòu)22連接GaN層，從而實(shí)現(xiàn)LED襯底結(jié)構(gòu)與GaN層之間更好地連接，進(jìn)而提聞GaN基LED的質(zhì)量。
[0087]在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述第二反光體272表面的DBR膜系28形成碗狀結(jié)構(gòu)，所述碗裝結(jié)構(gòu)位于被環(huán)包凸形結(jié)構(gòu)22的上方，由此，可以提高后續(xù)所形成的LED的軸向發(fā)光亮度。
[0088]在本發(fā)明實(shí)施例提供的LED襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法中，首先，將圖形化襯底技術(shù)和DBR技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，能夠更有效地提高LED的發(fā)光效率和發(fā)光亮度；其次，由第一反光體環(huán)包凸形結(jié)構(gòu)，第二反光體表面具有DBR膜系，凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系,從而在提高LED發(fā)光效率和發(fā)光亮度的同時(shí)，能夠提高LED的軸向發(fā)光亮度，且不降低LED的晶體質(zhì)量；再次，凸形結(jié)構(gòu)和DBR膜系位于襯底的同一表面上，且都是在襯底減薄前完成，非常便于加工和后續(xù)清洗處理，這無(wú)疑降低了 LED加工過(guò)程中的隱形成本；總之，本發(fā)明所提供的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，適于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明所提供的LED襯底結(jié)構(gòu)能夠更有效地提高LED的發(fā)光效率、發(fā)光亮度及軸向發(fā)光亮度，能夠加快LED進(jìn)入高端照明領(lǐng)域和尋常百姓家的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，符合LED的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
[0089]上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:襯底，所述襯底第一表面上形成有周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)及反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成，所述第二反光體表面形成有DBR膜系，所述第一反光體與凸形結(jié)構(gòu)以及襯底的交界處形成有吸光層。
2.如權(quán)利要求1所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二反光體表面的DBR膜系形成碗狀結(jié)構(gòu)，所述碗狀結(jié)構(gòu)位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系O
4.如權(quán)利要求3所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸形結(jié)構(gòu)便于連接GaN層。
5.如權(quán)利要求1或2所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述反光體的材料為氮化娃及二氧化硅中的一種或兩種組合。
6.如權(quán)利要求1或2所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述吸光層的材料為鉻及鈦中的一種或兩種組合。
7.如權(quán)利要求1或2所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBR膜系由S1、S12,T12或者Ti3O5中的至少兩種材料層疊形成，每種材料按照λ /4η厚度交替生長(zhǎng)，所述DBR膜系的生長(zhǎng)周期為3個(gè)-20個(gè)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的LED襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底和凸形結(jié)構(gòu)的材料為藍(lán)寶石。
9.一種LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括: 提供襯底； 刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)； 在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層； 在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成； 在所述第二反光體表面形成DBR膜系。
10.如權(quán)利要求9所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)包括: 在所述襯底上形成掩膜層； 利用光刻和刻蝕工藝，去除部分掩膜層，暴露出部分襯底； 刻蝕暴露出的部分襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結(jié)構(gòu)； 去除剩余的掩膜層。
11.如權(quán)利要求10所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在所述襯底上形成掩膜層中，所述掩膜層的材料為二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一種，所述掩膜層的厚
0.1 μ m ?I μ m。
12.如權(quán)利要求10所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，利用干法或者濕法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底。
13.如權(quán)利要求12所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，當(dāng)利用濕法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底時(shí)，選用的刻蝕液為硫酸和磷酸的混合液，所述混合液中硫酸和磷酸的體積比為3:1?10:1，工藝溫度為200°C?300°C，工藝時(shí)間為I分鐘?60分鐘。
14.如權(quán)利要求12所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，當(dāng)利用干法刻蝕工藝刻蝕暴露出的部分襯底時(shí)，選用的干法刻蝕工藝為感應(yīng)耦合等離子體干法刻蝕工藝。
15.如權(quán)利要求9所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層包括: 在所述凸形結(jié)構(gòu)的側(cè)壁、頂壁以及所述凸形結(jié)構(gòu)之間的襯底第一表面上形成吸光層； 在所述吸光層上形成光刻膠； 刻蝕所述光刻膠及最先露出的吸光層，去除部分光刻膠以及凸形結(jié)構(gòu)的頂壁上的吸光層； 去除剩余的光刻膠。
16.如權(quán)利要求9所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成包括: 在所述凸形結(jié)構(gòu)的頂壁以及所述吸光層上形成反光層； 在所述反光層上形成光刻膠； 以刻蝕選擇比為3:1?10:1的比例刻蝕所述光刻膠和反光層，直至光刻膠完全去除并且凸形結(jié)構(gòu)的頂壁露出，以在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環(huán)包所述凸形結(jié)構(gòu)，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成。
17.如權(quán)利要求9所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，在所述第二反光體表面形成DBR膜系包括: 在所述凸形結(jié)構(gòu)及第二反光體表面形成DBR膜系； 在所述DBR膜系上形成光刻膠，所述光刻膠的厚度大于所述反光體的高度； 使用均勻平行照明光束垂直照射所述襯底第二表面，對(duì)所述光刻膠顯影后，去除所述凸形結(jié)構(gòu)表面的DBR膜系上的光刻膠； 刻蝕所述DBR膜系，以去除所述凸形結(jié)構(gòu)表面的DBR膜系； 去除剩余的光刻膠。
18.如權(quán)利要求9所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述第二反光體表面的DBR膜系形成碗狀結(jié)構(gòu)，所述碗狀結(jié)構(gòu)位于所述凸形結(jié)構(gòu)的上方。
19.如權(quán)利要求9?18中任一項(xiàng)所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，每個(gè)凸形結(jié)構(gòu)表面無(wú)DBR膜系。
20.如權(quán)利要求19所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述凸形結(jié)構(gòu)便于連接GaN層。
21.如權(quán)利要求9?18中任一項(xiàng)所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述反光體的材料為氮化硅及二氧化硅中的一種或兩種組合。
22.如權(quán)利要求9?18中任一項(xiàng)所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述吸光層的材料為鉻及鈦中的一種或兩種組合。
23.如權(quán)利要求9?18中任一項(xiàng)所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述DBR膜系由S1、S12、T12或者Ti3O5中的至少兩種材料層疊形成，每種材料按照λ /4η厚度交替生長(zhǎng)，所述DBR膜系的生長(zhǎng)周期為3個(gè)-20個(gè)。
24.如權(quán)利要求9?18中任一項(xiàng)所述的LED襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述襯底和凸形結(jié)構(gòu)的材料為藍(lán)寶石。
【文檔編號(hào)】H01L33/10GK104269479SQ201410495445
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】丁海生, 馬新剛, 李東昇, 李芳芳, 江忠永 申請(qǐng)人:杭州士蘭明芯科技有限公司