[发明专利]用于发光二极管的硅底座上的硅偏转器

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造反射式光学阻挡层(reflecting opticalbarrier)的方法。尤其是，本发明涉及一种制造反射式光学阻挡层的方法，该反射式光学阻挡层包括在制造发光二极管中使用的硅。

背景技术

用于信号发送和标志的高亮度发光二极管(LED)的大量应用被很好地建立起来了。期望它们在几年之内代替照明应用中的普通灯。

LED的其中一个有趣的特征是LED器件的颜色纯度。这可以在具有可编程光束颜色的灯中使用。对于多色彩LED灯，具有不同颜色的多个LED需要以彼此小间距地安装以使得可能形成小的光混合光学装置。

获得紧凑多芯片模块的已知原理是使用安装在公共衬底上的未封装的LED芯片。

然而，由于LED的发光特性，朝着安装表面或者向侧面发射的一些光被相邻的LED吸收。这种光丢失了，而不能被引导到前面。

US 2004/0218390 A1公开了一种紧凑且高效的光照系统，其特征是平面的多层LED光源阵列将它们的偏振的或者未偏振的输出聚集在有限的角度范围内。该光学系统使用增强的棱镜膜(elevatedprismatic film)、偏振转化膜、微透镜阵列和外半球的(externalhemispherical)或者椭圆体的反射元件中的至少一个来处理定位在成金属反射槽(bin)形状的相应阵列的输入孔隙内的由电互连LED芯片的平面阵列所发射的光。LED阵列照明系统的实际应用包括紧凑的LCD或者DMD视频图像投影仪以及通常的照明、汽车的和LED的背照。

然而，在如上所述的现有技术中仍存在显著的缺陷。这种成金属反射槽形状的光照系统的一个主要因素是难以制造。一种替换方案是使用成形刀具并将所需的图案浮雕成软材料。提供了第二个替换方案，其中硅衬底经受反应性离子刻蚀，以便于获得反射槽的所需形状。在任何情况中，所形成的槽阵列侧壁可能需要用金属膜涂覆，以便于获得所需的反射特性。

尤其是在硅衬底的情况中，由于等离子体刻蚀机的有限容量，所以反应性离子刻蚀的方法，作为等离子体刻蚀方法以及由此的干式方法是不经济的，它需要高能量并且很难控制在衬底上形成精细结构。

因此，存在这样的需要：简单地、经济地和容易地控制制造反射式光学阻挡层的方法，该阻挡层可以和发光器件结合使用。

发明内容

以这种方式根据本发明实现这种目的，该方法包括在以下述方式对硅材料进行各向异性的湿式刻蚀：沿着硅材料的结晶(111)平面刻蚀的速率小于沿着平面(110)和(100)刻蚀的速率。

这是特别有利的，因为这样的事实：湿式刻蚀的方法可升级到一个很大程度并且不依赖于耗电的等离子体炉来操作。

如本发明所使用的，术语“沿着平面刻蚀”意味着去除材料的整个方向垂直于关注的平面。优选地，刻蚀硅材料的速率的次序是这样的：沿着(111)平面的刻蚀慢于沿着(100)平面的刻蚀，沿着(100)平面的刻蚀依次慢于沿着平面(110)的刻蚀。

惊奇地发现，根据本发明的方法导致产生了高反射质量的表面。没有受到某一原理的限制，注意，平面(110)是最快的刻蚀主平面。理想的平面(110)具有比主平面(100)和(111)更折皱的(corrugated)原子结构。平面(111)是紧密压挤(pack)的极慢的刻蚀平面，每个原子具有单个不饱和键，并且总的来说在原子上是平坦的。

在根据本发明的一个实施例中，湿式刻蚀配方包括选自包括氢氧化物蚀刻剂、EDP(乙二胺/邻苯二酚(pyrocatechole)/水)和/或肼的组中的刻蚀剂，优选KOH。

用于各向异性的氢氧化钾(KOH)湿式刻蚀溶液的配方可以包括，但是不局限于：20％KOH∶80％H₂O、30％KOH∶70％H₂O、40％KOH∶60％H₂O、4份20％KOH∶80％H₂O和1份异丙醇、44％KOH∶56％H₂O、23.4％KOH∶63.3％H₂O∶13.3％异丙醇。

根据本发明的各向异性湿式KOH刻蚀的工作温度可以在从≥20℃到≤120℃的范围。

表1列出了相对于硅中的结晶平面、在70℃的温度下用给定强度的KOH水溶液刻蚀硅的速率[μm/min]。括号中的值是相对于(110)的标准化值。