[发明专利]一种低折射率疏水性SiO2

说明书

一种低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底的制备方法，利用溶胶凝胶法制备SiO₂溶胶，在蓝宝石衬底上旋涂溶胶后热处理使其形成低折射率疏水性SiO₂薄膜，接着在其上均匀涂布一层紫外正向光刻胶，然后进行曝光和显影工艺，最后通过ICP干法刻蚀工艺得到低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底，其光输出功率和亮度均有显著提高。相较于常规SiO₂‑PSS衬底和常规PSS衬底，低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底的LEE分别提高15％和45％。此外，具有很好的疏水性能，能够避免光刻胶出现脱胶现象，可省去涂胶前的增粘工艺，具有工艺简单、成本更低的优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及LED生产领域，尤其涉及一种低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底的制备方法。

背景技术

蓝宝石衬底是LED器件中使用最广泛的衬底材料，目前采用有蓝宝石图形化衬底技术(简称PSS)，是近年来发展起来的有效提高LED芯片出光效率的技术。现有的蓝宝石图形化衬底采用将蓝宝石平面衬底上制备出周期排列的图形化结构，然后利用斜面势能高的特性，控制外延生长参数长出GaN，但是该技术存在以下问题：在蓝宝石衬底上图形化后，直接生长GaN外延层的结晶质量差，使得光提取率下降，出光率低，而且该工艺生产复杂，成本较高。因此如何在PSS的基础上提高LED出光效率，已成为该行业的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底的制备方法，能够降低折射率，提高最大化出光效率，产品的品质高，而且工艺环节少，生产效率高，可实现产业化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底的制备方法，包括以下步骤：

1)采用溶胶凝胶法制备SiO₂溶胶：将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、氢氟酸、硅烷偶联剂KH570、N-N二甲基甲酰胺、甲基三乙氧基硅烷滴入容器中搅拌2-7h，然后静置陈化24-48h，即制得SiO₂溶胶；

2)在蓝宝石衬底上旋涂SiO₂溶胶并通过热处理使其形成SiO₂薄膜，接着在其上均匀涂布一层紫外正向光刻胶，使用一定尺寸板进行曝光，然后进行曝光和显影工艺；

3)进行干法刻蚀，刻蚀完成后进行清洗，最后得到低折射率疏水性SiO₂图形化蓝宝石衬底。

步骤2)中，疏水性SiO₂薄膜的制备方法如下：将清洗干净的蓝宝石衬底置于旋涂机上，滴入制备好的SiO₂溶胶并以1000-2000r/min的转速转动5-10s，使SiO₂溶胶在蓝宝石衬底上平铺均匀，之后继续以2000-6000r/min的转速旋转15-40s；最后将涂覆SiO₂溶胶的蓝宝石衬底热处理：温度为400-800℃，时间为0.5-2h，气氛为空气，升温速率为2-5℃/min，经过清洗后，获得的SiO₂薄膜厚度为1.8-2.2μm。

步骤2)中，所述紫外正向光刻胶的厚度为1.8-2.1μm，曝光时间为100-400ms。

步骤3)中，所述干法刻蚀是对显影后的衬底进行感应耦合等离子体干法刻蚀。