[发明专利]LED衬底结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电芯片制造技术领域，特别涉及一种LED衬底结构及其制作方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对家居环境、休闲和舒适度追求的不断提高。灯具灯饰也逐渐由单纯的照明功能转向装饰和照明共存的局面，具有照明和装饰双重优势的固态冷光源LED取代传统光源进入人们的日常生活成为必然之势。

GaN基LED自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，其结构已趋于成熟和完善，已能够满足人们现阶段对灯具装饰的需求；但要完全取代传统光源进入照明领域，发光亮度的提高却是LED行业科研工作者永无止境的追求。在内量子效率(已接近100％)可提高的空间有限的前提下，LED行业的科研工作者把目光转向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多种技术方案和方法，例如图形化衬底技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体等。其中图形化衬底技术最具成效，尤其是2010年以来，在政府各种政策的激励和推动下，无论是锥状结构的干法图形化衬底技术还是金字塔形状的湿法图形化衬底技术都得到了飞速的发展，其工艺已经非常成熟，并于2012年完全取代了平衬底，成为LED芯片的主流衬底，使LED的晶体结构和发光亮度都得到了革命性的提高。

图形化衬底技术是利用PSS图形将从发光区射向衬底的光通过不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，对于倒装芯片而言，就不需要将光反射回去，而是需要尽可能多的光透射穿过衬底。

相比正装LED芯片，倒装芯片可以解决散热难的问题，商业化的LED芯片大多生长在蓝宝石衬底上，然后将其固定在封装支架上，这样的LED芯片主要通过传导散热，而蓝宝石衬底由于较厚，所以热量难于导出，热量聚集在芯片会影响芯片可靠性，增加光衰和减少芯片寿命；解决光效低的问题，电极挡光，会减少芯片的出光，电流拥挤会增加芯片的电压，这些都会降低芯片的光效；解决封装复杂的问题，单个LED芯片的电压为3V左右，因此需要变压或者将将其串联，这些都增加了封装和应用的难度，工艺难度加大，使整个芯片的可靠性变差。

有如此之多优势的倒装结构将成为未来能大幅提高LED发光亮度的最有前途的GaN基LED的结构，然而倒装结构的LED芯片是在N面(也即反面)出光的，由于蓝宝石的折射率低于氮化镓的折射率，所以外延层射出来的光会在蓝宝石和衬底界面上发生反射，导致较多的光不能出来，减少出光效率，为了解决这一问题，有必要设计一种图形化衬底，减少从外延层射向衬底的光的反射，增加其透射，提高出光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED衬底结构及其制作方法，以解决现有的LED出光效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种LED衬底结构的制作方法，所述LED衬底结构的制作方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一光刻胶；

对所述第一光刻胶执行光刻工艺，在所述衬底上形成呈周期性排布的多个光刻胶图形；

在每相邻两个光刻胶图形之间形成由透射材料形成的增透减反结构，以增加光的透射减少光的反射，所述增透减反结构的纵截面的上边长度大于等于下边长度；

去除所述多个光刻胶图形。

可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，所述第一光刻胶为环氧基光刻胶或丙烯酸基光刻胶。

可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，所述增透减反结构的材料为氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。

可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，在每相邻两个光刻胶图形之间形成由透射材料形成的增透减反结构包括：

形成由透射材料形成的透射材料层，所述透射材料层覆盖多个光刻胶图形及每相邻两个光刻胶图形之间的衬底；

在所述透射材料层表面形成一层第二光刻胶；

刻蚀所述第二光刻胶，直至部分透射材料层露出；

同比刻蚀所述第二光刻胶及透射材料层，直至第二光刻胶完全消除；

刻蚀部分透射材料层，直至所述多个光刻胶图形的表面露出。

可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，在每相邻两个光刻胶图形之间形成由透射材料形成的增透减反结构包括：

形成由透射材料形成的透射材料层，所述透射材料层覆盖多个光刻胶图形及每相邻两个光刻胶图形之间的衬底；

对所述透射材料层采用抛光工艺，直至所述多个光刻胶图形的表面露出。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，采用有机溶剂腐蚀去除所述多个光刻胶图形。