用于倒裝led芯片的雙面圖形化襯底的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體光電芯片制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]GaN基LED自從20世紀(jì)90年代初商業(yè)化以來，經(jīng)過二十幾年的發(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)科研工作者永無止境的追求。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，在政府各種政策的激勵(lì)和推動(dòng)下，無論是錐狀結(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。
[0003]從結(jié)構(gòu)上講，LED芯片有正裝LED芯片和倒裝LED芯片之分，對(duì)于正裝芯片而言，圖形化襯底技術(shù)是利用PSS圖形將從發(fā)光區(qū)射向襯底的光通過不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，對(duì)于倒裝芯片而言，就不需要將光反射回去，而是需要盡可能多的光透射穿過襯底。
[0004]相比正裝LED芯片，倒裝芯片可以解決散熱難的問題，商業(yè)化的LED芯片大多生長(zhǎng)的藍(lán)寶石襯底上，然后將其固定在封裝支架上，這樣的LED芯片主要通過傳導(dǎo)散熱，而藍(lán)寶石襯底由于較厚，所以熱量難于導(dǎo)出，熱量聚集在芯片會(huì)影響芯片可靠性，增加光衰和減少芯片壽命；光效低的問題，電極擋光，會(huì)減少芯片的出光；電流擁擠會(huì)增加芯片的電壓，這些都會(huì)降低芯片的光效；封裝復(fù)雜的問題，單個(gè)LED芯片的電壓為3V左右，因此需要變壓或者將封裝將其串聯(lián)，這些都增加了封裝和應(yīng)用的難度，工藝難度加大，使整個(gè)芯片的可靠性變差。
[0005]有如此之多優(yōu)勢(shì)的倒裝結(jié)構(gòu)將成為未來能大幅提高LED發(fā)光亮度的最有前途的GaN基LED的結(jié)構(gòu)，然而倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片是在N面出光的，一方面由于藍(lán)寶石的折射率低于氮化鎵的折射率，所以外延層射出來的光會(huì)在藍(lán)寶石和襯底界面上發(fā)生全反射，導(dǎo)致較多的光不能出來，減少出光效率；另一方面由于生長(zhǎng)襯底表面圖形的存在，在襯底和外延層的交界面處將會(huì)使較多的光再次從N面反向P面，進(jìn)一步影響了倒裝LED芯片的出光效率，如果倒裝芯片不使用圖形化襯底，而是用平坦的襯底，則將會(huì)嚴(yán)重影響外延層的晶體質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底，在不影響LED外延層晶體質(zhì)量的前提下，提高倒裝LED芯片的發(fā)光亮度。
[0007]為了解決上述問題，本實(shí)用新型的用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底，包括:
[0008]具有相對(duì)的第一表面和第二表面的襯底；
[0009]形成于所述第一表面上的陣列排布的第一微透鏡結(jié)構(gòu)；以及
[0010]形成于所述第二表面上的陣列排布的第二微透鏡結(jié)構(gòu)；
[0011]其中，所述第一微透鏡結(jié)構(gòu)和第二微透鏡結(jié)構(gòu)關(guān)于所述襯底對(duì)稱分布。
[0012]可選的，在所述的用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底中，所述襯底為藍(lán)寶石襯底或碳化硅襯底。
[0013]可選的，在所述的用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底中，所述第一微透鏡結(jié)構(gòu)和第二微透鏡結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸相同。
[0014]可選的，在所述的用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底中，所述第一微透鏡結(jié)構(gòu)和第二微透鏡結(jié)構(gòu)均為半球型或半橢球型結(jié)構(gòu)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供一種雙面圖形化襯底，通過在襯底兩個(gè)相對(duì)的表面上設(shè)置具有聚光作用的微透鏡陣列，以使所述LED襯底結(jié)構(gòu)具有聚光作用，從而在不影響LED外延層晶體質(zhì)量的前提下，提高倒裝LED芯片的發(fā)光亮度和軸向發(fā)光亮度。
[0016]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型首先在襯底的第一表面上制作出陣列排布的第一微透鏡結(jié)構(gòu)，后續(xù)再結(jié)合襯底第一表面上陣列排布的第一微透鏡結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)光刻自對(duì)準(zhǔn)工藝，從而在無需掩膜板和對(duì)位的前提下，實(shí)現(xiàn)襯底第二表面掩膜層的制作，最后再通過刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)襯底第二表面的圖形化，以在襯底第二表面上形成陣列排布的第二微透鏡結(jié)構(gòu)，完成雙面圖形化襯底的制作。
【附圖說明】
[0017]參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本實(shí)用新型。為了清楚起見，圖中各個(gè)層的相對(duì)厚度以及特定區(qū)的相對(duì)尺寸并沒有按比例繪制。在附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中平坦的襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中形成第一光刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中形成第一圖形化光刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中對(duì)第一圖形化光刻膠層烘烤后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中形成陣列排布的第一微透鏡結(jié)構(gòu)后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中形成第二光刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中形成第二圖形化光刻膠層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例中對(duì)第二圖形化光刻膠層烘烤后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例中雙面圖形化LED襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在針對(duì)【背景技術(shù)】提到的問題的研宄中，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，有必要根據(jù)倒裝芯片的特殊性，設(shè)計(jì)出一種雙面圖形化襯底結(jié)構(gòu)，將雙面圖形化襯底結(jié)構(gòu)用于倒裝LED芯片的制作時(shí)，可以在不影響LED外延層晶體質(zhì)量的前提下，減少?gòu)耐庋訉由湎蛞r底的光的反射，增加其透射，提高出光效率和發(fā)光亮度。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，若將圖形設(shè)計(jì)為具有聚光作用的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)，將進(jìn)一步提高倒裝LED芯片的軸向發(fā)光亮度。
[0028]具體如圖9所示，一種用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底，包括:具有相對(duì)的第一表面1a和第二表面1b的襯底10、形成于所述第一表面1a上的陣列排布的第一微透鏡結(jié)構(gòu)14以及形成于所述第二表面1b上的陣列排布的第二微透鏡結(jié)構(gòu)24。其中，所述第一微透鏡結(jié)構(gòu)14和第二微透鏡結(jié)構(gòu)24的形狀和尺寸相同，所述第一微透鏡結(jié)構(gòu)14和第二微透鏡結(jié)構(gòu)24關(guān)于所述襯底對(duì)稱分布。例如，所述第一微透鏡結(jié)構(gòu)和第二微透鏡結(jié)構(gòu)可以是指具有聚光作用的半球型或半橢球型結(jié)構(gòu)。所述用于倒裝LED芯片的雙面圖形化襯底，通過在襯底10的兩個(gè)表面上制作出剖面形狀為半圓形或半橢圓形的微透鏡結(jié)構(gòu)，以使LED襯底結(jié)構(gòu)具有聚光作用，從而在不