[发明专利]发光二极管芯片衬底结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管芯片衬底结构的制备方法，尤其是指提高芯片发光效率的衬底结构的制备方法。

背景技术

发光二极管具有体积小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用.尤其是利用大功率发光二极管可能实现半导体固态照明，引起人类照明史的革命，从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点.为了获得高亮度的LED，关键要提高器件的内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、衬底材料以及空气之间的折射率差别较大，导致有源区产生的光在不同折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。

目前已经提出了几种提高芯片光提取效率的方法，主要包括：改变芯片的几何外形，减少光在芯片内部的传播路程，降低光的吸收损耗，如采用倒金字塔结构；控制和改变自发辐射，通常采用谐振腔或光子晶体等结构；采用表面粗糙方法，使光在粗糙的半导体和空气界面发生漫射，增加其投射的机会等。由于发光二极管芯片的衬底对芯片的发光效率有很大的影响，为减少发光二极管芯片的界面反射及内部吸收，可制备具有凸形微结构的发光二极管芯片衬底，该微结构还可有效改善外延生长的缺陷。

中国专利公开号为CN101325237，公开日为2008年12月17日，名称为“一种发光二极管芯片及其制造方法”的申请案公开了一种发光二极管芯片及其制造方法，该方法包括：制备衬底，在该衬底的上表面上形成多个凹凸微结构；在该衬底的上表面上形成缓冲图案层，该缓冲图案层具有多个分别与衬底上的所述凹凸微结构相对应的凹凸微结构；在该缓冲图案层上形成n型半导体层；在该n型半导体层的一部分上形成发光层；在该发光层上形成p型半导体层；以及在该n型半导体的另一部分和p型半导体层上分别形成n电极和p电极。该发明可以提高发光二极管芯片的发光效率。其制备所述凹凸微结构时采用的是常规的光刻技术。

然而，为了制备更佳的凸形微结构，更大地提高发光效率，需要利用回流光刻胶技术。在制备具有凸形微结构衬底时，一方面，回流光刻胶时由于衬底材料蓝宝石的键能对光刻胶有一定的影响，使得光刻胶往往不能回流出理想的凸形微结构；另一方面，常规下光刻胶抗反应离子蚀刻能力较差，经过反应离子蚀刻后，光刻胶易被打入衬底里，使衬底受到污染，光刻胶的图形也不能有效的转移到衬底上，从而不能制造出优良的微结构图形衬底，进而阻碍了芯片发光效率的提高。

鉴于此，实有必要提供一种新的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，以制备具有优良的微结构图形的衬底结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种发光二极管芯片的衬底结构的制备方法，可制造出具有优良的微结构图形的衬底结构，从而减少发光二极管芯片的界面反射及内部吸收，改善外延生长的缺陷，提高芯片发光效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种发光二极管芯片衬底结构的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)在衬底表面上形成一层金属层；

(2)在步骤(1)所得的金属层上形成一层光刻胶膜层；

(3)利用光刻工艺将该光刻胶膜层图形化以形成所期望的图案；

(4)利用回流技术使步骤(3)所得到的光刻胶膜层回流；

(5)利用深紫外线对步骤(4)所得到的光刻胶膜层照射；

(6)再次利用回流技术使步骤(5)所得到的光刻胶膜层回流以及将光刻胶层中的溶剂挥发干净；

(7)利用干法刻蚀的方法将步骤(6)所得到的光刻胶膜层上的图案转移到该衬底上，在该衬底表面上形成多个凸形微结构。

其中，所述步骤(1)中采用电子束蒸镀或溅射技术在衬底表面形成金属层，所述金属层厚度为1nm～100nm。所述金属层选用材料为钛、镍、铝、铬其中之一。

所述步骤(2)中的光刻胶膜层厚度为0.5um～10um。

所述步骤(3)中光刻胶膜层图形化形成的所期望的图案为周期性排列的圆柱或圆台。

所述步骤(4)中的回流技术为平台低温回流技术；回流时的烘烤温度为50℃～250℃，时间为10秒钟～60分钟。

步骤(5)中所述深紫外线的波长为100～300nm，照射角度为0～90°，照射时间为3秒钟～30分钟。

所述步骤(6)中的回流技术是通过加热烘胶台对所述光刻胶膜层高温硬烤；回流时的烘烤温度为200℃～400℃，时间为1分钟～60分钟。

所述步骤(7)中的刻蚀方法为电感耦合等离子体反应离子蚀刻。