CN102280537A - 一种led漫反射杯的制备方法 - Google Patents

一种led漫反射杯的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102280537A
CN102280537A CN2011102272717A CN201110227271A CN102280537A CN 102280537 A CN102280537 A CN 102280537A CN 2011102272717 A CN2011102272717 A CN 2011102272717A CN 201110227271 A CN201110227271 A CN 201110227271A CN 102280537 A CN102280537 A CN 102280537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reflection cup
photoresist
silicon chip
nitrogen
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102272717A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102280537B (zh
Inventor
汤自荣
习爽
史铁林
张雷
刘丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN 201110227271 priority Critical patent/CN102280537B/zh
Publication of CN102280537A publication Critical patent/CN102280537A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102280537B publication Critical patent/CN102280537B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

本发明公开了一种LED漫反射杯的制备方法，步骤为：①在清洗后的硅片上涂覆光刻胶；②对光刻胶进行曝光、显影，得到光刻胶的微槽阵列；③刻蚀硅片形成微槽，得到反射杯体；④去除反射杯体上的光刻胶；⑤将去除光刻胶的反射杯体加热，高温生长纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。由于在反射杯内壁上覆盖有用于光线漫反射的纳米结构，反射杯体直接通过刻蚀硅片得到。所以当芯片工作时，光线照射于反射杯的内壁上可以产生多次反射，从而具备均匀的发光效果。反射杯体通过刻蚀硅片直接得到，具有耐热性好、制备简单、易于微型化及适合大批量制备等优点。

Description

一种LED漫反射杯的制备方法
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别是一种LED漫反射杯的制备方法。
背景技术
LED是目前使用最广泛的灯具之一，它具有节能、寿命长等优点。现有的白光LED，大多是采用蓝光芯片穿透荧光剂来实现白光效果的，这种白光LED的结构大致如下：反射杯的杯体底部固定有蓝光芯片，在反射杯的杯体内填充荧光剂；当芯片工作时发出蓝光，光线照射于反射杯的内壁上产生反射，然后进入荧光剂内，穿透荧光剂后射出的光线为白光。现有的这种白光LED，其反射杯大多为镜面反射，蓝光在穿过荧光剂时并无绕射，因此射出的白光光线并不均匀，效果不佳。此外，使用传统的硅刻蚀工艺可以在硅片上刻蚀出微槽，作为反射杯体，氧化处理之后具有很好的绝缘效果。本发明使用硅片作为反射杯体，且在高温条件下生长纳米线形成漫反射膜，较之于传统的LED反射杯，具有耐热性好、制备简单、出光效率高及易于微型化等优点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种新型的LED漫反射杯的制备方法，使用该方法制备的漫反射杯可以使光线发生多次反射，形成绕射，从而改善出光的均匀性。
本发明提供的一种LED漫反射杯的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
第1步在清洗后的硅片上涂覆光刻胶；
第2步对光刻胶进行曝光、显影，得到光刻胶的微槽阵列；
第3步刻蚀硅片形成微槽，得到反射杯体；
第4步去除反射杯体上的光刻胶；
第5步将去除光刻胶的反射杯体加热，高温生长纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
本发明的技术效果在于，由于在反射杯内壁上覆盖有用于光线漫反射的纳米结构，反射杯体直接通过刻蚀硅片得到。所以当芯片工作时，光线照射于反射杯的内壁上可以产生多次反射，从而具备均匀的发光效果。反射杯体通过刻蚀硅片直接得到，具有耐热性好、制备简单、易于微型化及适合大批量制备等优点。
附图说明
图1为硅片的截面示意图。
图2为硅片上涂覆光刻胶之后的示意图。
图3为硅片光刻胶曝光、显影之后的示意图。
图4为硅片上刻蚀出微槽作为反射杯体的结构示意图。
图5为硅片上的光刻胶被去除之后，反射杯体的结构示意图。
图6为高温处理后，反射杯体上长满纳米结构的示意图。
具体实施方式
本发明方法的关键在于高温生长纳米线，下面列举高温生长纳米线的三种不同的工艺，具体如下：
(a)直接将去除光刻胶的反射杯体放入真空管式炉，抽真空后，通入氮气与氢气的混合气体，升温至纳米线的生长温度1100-1300℃，保温2-8小时。在生长温度下，硅片与氮气发生气-固反应，生成单晶氮化硅纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
(b)在去除光刻胶的反射杯体上镀一层金属薄膜，膜厚为10nm-100nm。再将其放入真空管式炉，抽真空后，通入氮气或氮气与氢气的混合气体，升温至纳米线的生长温度1000-1200℃，保温1-3小时。在生长温度下，硅片与炉中残留的氧气在金属催化剂的作用下发生反应，生成非晶的二氧化硅纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
上述步骤中，所述金属在1000-1200℃温度下可以熔化形成液滴，或者与硅形成液态合金，从而催化硅与氧气发生反应，生成二氧化硅纳米线，这类金属包括：镍，铜，金，铝，镓等。
(c)对去除光刻胶的反射杯体进行喷碳处理。再将其放入真空管式炉，抽真空后，通入氮气与氢气的混合气体，升温至纳米线的生长温度1200-1300℃，保温1-4小时。在生长温度下，硅片、氮气及炉中残留的氧气在碳的作用下生成非晶的硅氧氮纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
上述步骤中，氮气与氢气的混合气体中氮气的体积百分比含量为90％～98％。
以下结合实施例对本发明进一步说明。
以下所述仅为本发明的较佳实施方式，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例1：
(1)基片刻蚀：清洗后的(100)晶向的硅片10(见图1)用于制备反射杯体；使用匀胶机在硅片上涂覆一层光刻胶30，结构示意图如图2所示；将硅基片使用掩膜版进行对准曝光，再经过显影便在光刻胶上制作出了微槽阵列的图形，见图3；然后以剩余的光刻胶层作为掩膜，用质量浓度为40％的KOH溶液腐蚀掉露出的硅，刻蚀完成后便得到了所需形状的微槽，见图4；用丙酮擦拭刻蚀后的硅片，去除剩余的光刻胶，去除光刻胶之后的结构示意图如图5所示。
(2)高温生长纳米结构：将刻蚀后的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(90％)/氢气，将温度升至1200℃，保温2小时。在此温度下，硅片与氮气发生气-固反应，生成单晶氮化硅纳米线形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
使用各向异性腐蚀液在硅片(100)上刻蚀出微槽作为反射杯体，由于选用的硅片为(100)晶向，通过上述方法刻蚀出的微槽侧壁倾角为54.74°，该倾角有助于光线的反射。使用上述方法制备的单晶氮化硅漫反射膜，其反射率在整个可见光范围达80％，可用于LED的漫反射杯。
实施例2：
(1)基片刻蚀步骤与实施例1相同。
(2)高温生长纳米结构：将刻蚀后的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(98％)/氢气，将温度升至1100℃，保温8h，在此温度下，硅片与氮气发生气-固反应，生成单晶氮化硅纳米线形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
实施例3：
(1)基片刻蚀：清洗后的(110)晶向的硅片10(见图1)用于制备反射杯体；使用匀胶机在硅片上涂覆一层光刻胶30，结构示意图如图2所示；将硅基片使用掩膜版进行对准曝光，再经过显影便在光刻胶上制作出了微槽阵列的图形，见图3；然后以剩余的光刻胶层作为掩膜，使用ICP进行干法刻蚀，刻蚀完成后便得到了所需形状的微槽，见图4；用丙酮擦拭刻蚀后的硅片，去除剩余的光刻胶，去除光刻胶之后的结构示意图如图5所示。
(2)高温生长纳米结构：将刻蚀后的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(93％)/氢气，将温度升至1300℃，保温6小时，在此温度下，硅片与氮气发生气-固反应，生成单晶氮化硅纳米线形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
使用上述方法制备反射杯体，可以通过调节ICP的气体流量、通气时间、离化功率和压强等刻蚀参数控制侧壁的倾角。
实施例4：
(1)基片刻蚀步骤与实施例1相同。
(2)溅射金属薄膜：使用磁控溅射在硅片上镀一层厚度为10nm镍金属薄膜，镍在高温反应中将充当催化剂。
(3)高温生长纳米结构：将镀有镍膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(95％)/氢气，将温度升至1000℃，保温3小时。在高温条件下，硅片与炉中残留的氧气在镍的催化作用下发生反应，生成非晶的二氧化硅纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
使用上述方法制备的非晶二氧化硅漫反射膜，其反射率在整个可见光范围达80％，可用于LED的漫反射杯。
实施例5：
(1)基片刻蚀步骤与实施例3相同。
(2)溅射金属薄膜：使用磁控溅射在硅片上镀一层厚度为100nm铜金属薄膜，铜在高温反应中将充当催化剂。
(3)高温生长纳米结构：将镀有铜膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(97％)/氢气，将温度升至1100℃，保温2小时。在此温度下，硅片与炉中残留的氧气在铜的催化作用下发生反应，生成非晶的二氧化硅纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
实施例6：
(1)基片刻蚀步骤与实施例1相同。
(2)溅射金属薄膜：使用磁控溅射在硅片上镀一层厚度为60nm镍金属薄膜，镍在高温反应中将充当催化剂。
(3)高温生长纳米结构：将镀有镍膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气，将温度升至1150℃，保温3小时。在高温条件下，硅片与炉中残留的氧气在镍的催化作用下发生反应，生成非晶的二氧化硅纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
实施例7：
(1)基片刻蚀步骤与实施例1相同。
(2)溅射金属薄膜：使用磁控溅射在硅片上镀一层厚度为40nm铜金属薄膜，铜在高温反应中将充当催化剂。
(3)高温生长纳米结构：将镀有铜膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气，将温度升至1200℃，保温1小时。在此温度下，硅片与炉中残留的氧气在铜的催化作用下发生反应，生成非晶的二氧化硅纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。使硅基片自然冷却至室温，取出样片。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
实施例8：
(1)基片刻蚀步骤与实施例3相同。
(2)喷碳处理：使用喷涂刻蚀仪在硅片上喷涂一层非晶碳薄膜。
(3)高温生长纳米结构：将涂有碳膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(92％)/氢气，将温度升至1200℃，保温4小时。在此温度下，硅片、氮气及炉中残留的氧气在碳的作用下生成非晶的硅氧氮三相纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。然后使硅基片自然冷却至室温。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
使用上述方法制备的非晶硅氧氮漫反射膜，其反射率在整个可见光范围达80％，可用于LED的漫反射杯。
实施例9：
(1)基片刻蚀步骤与实施例1相同。
(2)喷碳处理：使用喷涂刻蚀仪在硅片上喷涂一层非晶碳薄膜。
(3)高温生长纳米结构：将涂有碳膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(96％)/氢气，将温度升至1300℃，保温1小时。在此温度下，硅片、氮气及炉中残留的氧气在碳的作用下生成非晶的硅氧氮三相纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。然后使硅基片自然冷却至室温。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
实施例10：
(1)基片刻蚀步骤与实施例3相同。
(2)喷碳处理：使用喷涂刻蚀仪在硅片上喷涂一层非晶碳薄膜。
(3)高温生长纳米结构：将涂有碳膜的硅基片放入真空管式炉，首先抽真空，真空度达到10-3Tor之后，以2000标况毫升每分(sccm)通入氮气(94％)/氢气，将温度升至1250℃，保温3小时。在此温度下，硅片、氮气及炉中残留的氧气在碳的作用下生成非晶的硅氧氮三相纳米线并形成漫反射膜20覆盖在反射杯体上。然后使硅基片自然冷却至室温。漫反射杯的结构示意图如图6所示。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种LED漫反射杯的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
第1步在清洗后的硅片上涂覆光刻胶；
第2步对光刻胶进行曝光、显影，得到光刻胶的微槽阵列；
第3步刻蚀硅片形成微槽，得到反射杯体；
第4步去除反射杯体上的光刻胶；
第5步将去除光刻胶的反射杯体加热，高温生长纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第5步具体实现步骤为：直接将去除光刻胶的反射杯体放入真空管式炉，抽真空后，通入氮气与氢气的混合气体，升温至纳米线的生长温度1100-1300℃，保温2-8小时，在生长温度下，硅片与氮气发生气-固反应，生成单晶氮化硅纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第5步具体实现步骤为：在去除光刻胶的反射杯体上镀一层金属薄膜，膜厚为10nm-100nm。再将其放入真空管式炉，抽真空后，通入氮气或氮气与氢气的混合气体，升温至纳米线的生长温度1000-1200℃，保温1-3小时。在生长温度下，硅片与炉中残留的氧气在金属催化剂的作用下发生反应，生成非晶的二氧化硅(SiO2)纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第5步具体实现步骤为：对去除光刻胶的反射杯体进行喷碳处理，再将其放入真空管式炉，抽真空后，通入氮气与氢气的混合气体，升温至纳米线的生长温度1200-1300℃，保温1-4小时。在生长温度下，硅片、氮气及炉中残留的氧气在碳的作用下生成非晶的硅氧氮纳米线，形成漫反射膜覆盖在反射杯体上。
CN 201110227271 2011-08-09 2011-08-09 一种led漫反射杯的制备方法 Expired - Fee Related CN102280537B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110227271 CN102280537B (zh) 2011-08-09 2011-08-09 一种led漫反射杯的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110227271 CN102280537B (zh) 2011-08-09 2011-08-09 一种led漫反射杯的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102280537A true CN102280537A (zh) 2011-12-14
CN102280537B CN102280537B (zh) 2013-03-13

Family

ID=45105847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110227271 Expired - Fee Related CN102280537B (zh) 2011-08-09 2011-08-09 一种led漫反射杯的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102280537B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103574360A (zh) * 2013-10-15 2014-02-12 吴震 波长转换装置、反光杯、光源和波长转换装置的制造方法
CN106571288A (zh) * 2015-10-13 2017-04-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制备方法、电子装置
JP2017212405A (ja) * 2016-05-27 2017-11-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源モジュール及び照明装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531328B1 (en) * 2001-10-11 2003-03-11 Solidlite Corporation Packaging of light-emitting diode
CN1491885A (zh) * 2003-09-02 2004-04-28 �Ϻ���ͨ��ѧ 氮化硅和碳化硅一维纳米结构及其制备方法
CN101643196A (zh) * 2008-08-05 2010-02-10 三星电子株式会社 纳米线、纳米线的生产方法及电子装置
CN201652186U (zh) * 2010-02-26 2010-11-24 上海全日中电子科技有限公司 纳米反射器灯筒
CN201909190U (zh) * 2010-09-29 2011-07-27 杨少辰 实现空间均匀照明的led灯具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531328B1 (en) * 2001-10-11 2003-03-11 Solidlite Corporation Packaging of light-emitting diode
CN1491885A (zh) * 2003-09-02 2004-04-28 �Ϻ���ͨ��ѧ 氮化硅和碳化硅一维纳米结构及其制备方法
CN101643196A (zh) * 2008-08-05 2010-02-10 三星电子株式会社 纳米线、纳米线的生产方法及电子装置
CN201652186U (zh) * 2010-02-26 2010-11-24 上海全日中电子科技有限公司 纳米反射器灯筒
CN201909190U (zh) * 2010-09-29 2011-07-27 杨少辰 实现空间均匀照明的led灯具

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王峰等: "氮化硅纳米线制备过程中反应条件的影响", 《物理化学学报》 *
裴立宅等: "硅纳米线的制备与生长机理", 《材料科学与工程学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103574360A (zh) * 2013-10-15 2014-02-12 吴震 波长转换装置、反光杯、光源和波长转换装置的制造方法
CN106571288A (zh) * 2015-10-13 2017-04-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制备方法、电子装置
CN106571288B (zh) * 2015-10-13 2020-05-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制备方法、电子装置
JP2017212405A (ja) * 2016-05-27 2017-11-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源モジュール及び照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102280537B (zh) 2013-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102212794B (zh) 一种基于电镀铜衬底制备大面积石墨烯薄膜的方法
CN103981507B (zh) 一种石墨烯制备方法
EA200870558A1 (ru) Способы получения стержней поликристаллического кремния высокой степени чистоты с использованием металлического средства-основы
CN102280537B (zh) 一种led漫反射杯的制备方法
CN104803372B (zh) 石墨烯薄膜及其制法和用途
CN102956741A (zh) 一种太阳能电池的制作工艺
CN102903608A (zh) 一种纳米级图形化蓝宝石衬底的制备方法
JP2011023717A (ja) 透光性薄膜太陽電池モジュールのエッチング方法
CN103117339A (zh) 基于复合软模板纳米压印技术制备图案化蓝宝石衬底的方法
TW202021904A (zh) 石墨烯膠膜的製備方法及石墨烯的轉移方法
CN104176734A (zh) 掺氮石墨烯的制备方法
CN111009496A (zh) 一种具有高热导率的半导体衬底及其制备方法
CN102674333A (zh) 基于Ni膜退火和Cl2反应的结构化石墨烯制备方法
CN108461386A (zh) 一种含硅量子点多层膜及其制备方法
CN101661876A (zh) 一种制备氮化物自支撑衬底的方法
CN101613881B (zh) 一种制备SiC纳米线阵列的方法
CN100432287C (zh) 强磁场下金刚石薄膜的制备方法
JP4268547B2 (ja) 太陽電池用基板の粗面化方法
CN102270695A (zh) 一种单晶硅太阳能电池表面v形槽绒面的制备方法
CN109161850A (zh) 一种生长在Si衬底上的(In)GaN纳米管及其制备方法与应用
CN105621387B (zh) 一种高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法
CN102674331A (zh) 基于Ni膜退火的SiC与Cl2反应制备结构化石墨烯的方法
CN107311157A (zh) 一种以co2为碳源低温制备石墨烯的方法
CN106784144A (zh) 一种掩膜法制绒和刻槽填栅电极太阳能电池的制备方法
CN102718207A (zh) 基于Cu膜退火和Cl2反应的结构化石墨烯制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130313

Termination date: 20130809