CN102694094A - 一种图形化衬底、掩膜版及图形化衬底的制造方法 - Google Patents
一种图形化衬底、掩膜版及图形化衬底的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102694094A CN102694094A CN2012101970400A CN201210197040A CN102694094A CN 102694094 A CN102694094 A CN 102694094A CN 2012101970400 A CN2012101970400 A CN 2012101970400A CN 201210197040 A CN201210197040 A CN 201210197040A CN 102694094 A CN102694094 A CN 102694094A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mask
- patterned substrate
- aperture
- micro
- structural
- 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
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种图形化衬底、用于制造该图形化衬底的掩膜版及该图形化衬底的制造方法，所述图形化衬底为具有由类发光体和反光碗组成的微结构的图形化衬底，能够大大提高LED芯片的发光亮度，尤其提高轴向发光亮度，形成该图形化衬底的掩膜版利用小孔衍射和滤波原理，结构简单、无需特殊设计且易于制备、成本低廉，所述图形化衬底的制造方法采用小孔衍射曝光加ICP刻蚀法，工艺简单、易于实现，加快了将宏观领域的概念和结构引入微观的LED领域，为提高LED芯片的轴向发光亮度而服务的进程。
Description
技术领域
本发明涉及LED工艺领域，尤其涉及一种可提高LED芯片的轴向发光亮度的图形化衬底，用于制作图形化衬底的掩膜版，以及图形化衬底的制造方法。
背景技术
原有LED工艺是在平坦的衬底上生长N-GaN、量子阱、P-GaN等层叠外延结构，然后在所述层叠外延结构上形成透明导电膜并开孔，最后制作P、N电极并形成钝化保护层结构。当LED发展到向景观照明和通用照明进军的现阶段，LED的发光亮度遇到了更高的挑战，在内量子效率(已接近100％)可提高的空间有限的情况下，为了进一步提高LED的发光亮度，LED行业的科研工作者引入了图形化衬底。所谓图形化衬底就是通过湿法高温腐蚀或干法刻蚀的办法在衬底上形成类似半球形、圆台形、圆锥形、三角锥形、多棱锥形、柱形或不规则图形等微结构。这类微结构对光波具有漫反射作用，可增加光子的逃逸几率，从而提高LED的发光亮度。但这类结构毕竟是基于光的漫反射原理而设计的，被反射后光的传播方向也是随机的，没有太多的目的性。因此提供一种微结构可以有目的地改变光波的传播方向，在更有效地提升光子的逃逸几率的前提下，提高LED的轴向发光亮度成为业界的一个研究方向。
众所周知，在宏观领域，无论是照明路灯、家用台灯、照明手电筒，还是显示照明用高压汞灯或卤素灯等，都是由发光光源和与其配套的反光碗组成的；在微观领域的LED器件也是由发光芯片和与其配套的碗杯组成的。无论在宏观领域还是在微观领域，反光碗(或碗杯)的作用都是改变光的传播方向，提高轴向发光亮度。那么再向微观领域延伸和扩展，因此制备出一种具有类发光体和反光碗组合特性的新型图形化衬底，这种衬底既不影响外延生长，又能提高LED的轴向发光亮度成为业界的一个研究课题。
这种结构制作的难点应该在光刻工艺中，因为只要能在掩膜层上制作出所述结构，剩下的工作就是通过ICP刻蚀的办法将所述结构转移到衬底上，这种工作比较易于实现。光刻工艺中的技术难点应该在于如何提供一种能制作上述结构的掩膜版。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高LED芯片的轴向亮度的图形化衬底、用于制备该图形化衬底的掩膜版以及该图形化衬底的制备方法。
为解决上述问题，本发明提供一种图形化衬底，用于提高LED芯片的轴向亮度，所述图形化衬底具有若干阵列排列的微结构，所述微结构包括若干类发光体和若干反光碗，每一所述反光碗固定于一所述类发光体的底部，并环绕设置于所述类发光体的周围，所述类发光体用于对光波产生漫反射作用，增加光子的逃逸几率，以提高LED芯片的发光亮度，所述反光碗用于提高LED芯片的轴向发光亮度。
进一步的，所述类发光体和所述反光碗为一体成型。
进一步的，所述微结构的排列方式为矩形阵列排列、六边形阵列排列。
进一步的，所述微结构的排列方式为六边形阵列排列，除边界处的微结构外，每一微结构被周围排列于正六边形顶点的六个微结构包围，被包围的微结构位于该正六边形的中心。
进一步的，相邻的微结构之间的间距为5μm～15μm。
进一步的，所述微结构的底部直径为3μm～5μm。
进一步的，所述类发光体为微米量级的圆锥体结构，所述类发光体的最大高度为2μm～10μm。
进一步的，所述反光碗为亚微米量级的环形面结构，所述反光碗的最大高度为0.01μm～0.5μm。
进一步的，所述图形化衬底的材质为蓝宝石、碳化硅或硅。
本发明还提供一种用于制作所述的图形化衬底的掩膜版，所述掩膜版包括粘合固定的第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版和第二掩膜版均具有若干阵列排列的小孔，所述第一掩膜版和第二掩膜版之间具有空气介质；所述第一掩膜版上的小孔具有衍射作用，用于产生衍射空间光强分布，所述第二掩膜版上的小孔具有滤波作用，用于将所述第一掩膜版上的小孔衍射产生的空间光强的0级和1级能量全部透过，并滤除其余各级能量。
进一步的，所述空气介质的厚度为1μm～50μm。
进一步的，在使用掩膜版进行曝光的过程中，所述第一掩膜版比第二掩膜版更临近曝光的光源。
进一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上的小孔的排列形式完全相同，且第一掩膜版和第二掩膜版上相对应小孔的圆心相对。
进一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均为矩形阵列排列、六边形阵列排列。
进一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均为六边形阵列排列，除边界处的小孔外，每一小孔被周围排列于正六边形顶点的六个小孔包围，被包围的小孔位于该正六边形的中心。
进一步的，所述第一掩膜版上相邻的小孔之间的间距为1μm～15μm，所述第二掩膜版上相邻的小孔之间的间距为1μm～15μm。
进一步的，第二掩膜版的小孔直径大于第一掩膜版的小孔直径。
本发明还提供一种图形化衬底的制造方法，所述图形化衬底用于提高LED芯片的轴向亮度，所述制造方法包括：
提供一预衬底，在所述预衬底上涂覆一层光刻胶；
利用所述的掩膜版对所述光刻胶进行曝光，并对所述光刻胶进行显影和坚膜，以在光刻胶上形成光刻图形；
进行刻蚀工艺，使光刻胶上的光刻图形转移至所述预衬底上，以使所述预衬底形成图形化衬底。
进一步的，所述预衬底的材料为蓝宝石、炭化硅或硅。
进一步的，所述光刻胶是负性光刻胶。
进一步的，所述光刻胶的厚度为1μm～5μm。
进一步的，在对所述光刻胶进行曝光、显影和坚膜的步骤中，曝光时间为1秒～30秒，显影时间为1分钟～30分钟，坚膜时间为10分钟～60分钟，坚膜温度为80℃～200℃。
进一步的，所述刻蚀工艺采用电感耦合等离子体刻蚀法。
进一步的，在进行刻蚀工艺的步骤中，刻蚀物质包括BCL3和H2，BCL3的通入量为40sccm～80sccm，H2的通入量为10sccm～20sccm，上电极功率为1200W～1400W，下电极功率为300W～500W，通入时间1800s～2200s。
综上所述，本发明提供的图形化衬底上具有包括类发光体和发光碗的微结构，所述类发光体能够对光波产生漫反射，增加光子的逃逸几率，从而提高LED的发光亮度，所述反光碗能够将从类发光体微结构上反射而来的光束变成准直光，从LED芯片的正面出射，进而提高LED芯片的轴向发光亮度。
由于本发明所提供的反光碗的高度尺寸比类发光体的高度尺寸小1～2个数量级，在该图形化衬底上形成外延层的过程中，所述微结构不会给外延生长过程增加额外的困难，并且能够降低图形化衬底与外延层之间的应力作用。
本发明提供的用于制作图形化衬底的掩膜版也有别于传统工艺，所述掩膜版采用利用小孔衍射和滤波的原理，包括两层掩膜版，第一层掩膜版用于形成小孔衍射，第二层掩膜版实现滤波作用，将用于实验室演示的小孔衍射效应用于LED领域，从而能够形成具有包括类发光体和发光碗的微结构的图形化衬底。
本发明提供的用于制作图形化衬底的掩膜版上的具有阵列排列的小孔，结构简单、无需特殊设计，且所述掩膜版的制备也比较简单，有多种方式可以实现，如激光打孔技术、高压腐蚀氧化铝薄膜技术等。
本发明提供的用于制作图形化衬底的掩膜版解决了光刻工艺中的技术难题，加快了将宏观领域的概念和结构引入微观的LED领域，为提高LED芯片的轴向发光亮度而服务的进程，采用本发明所提供的掩膜版，通过调整曝光量和微调整掩膜版和衬底之间的距离，可制作出不同周期和尺寸的图形化衬底，具有一块掩膜版多种功能的优点，本发明所提供的掩膜版对器件的尺寸没有选择性，对芯片的图形及尺寸也没有要求，适用任何尺寸、任何品种的LED芯片制作，符合LED芯片大规模、商业化生产的要求。
本发明提供的图形化衬底的制作方法，利用小孔衍射的原理曝光和电感耦合等离子体刻蚀法(ICP，Inductively Coupled Plasma)，只需一次光刻工艺和一次刻蚀工艺就能实现所述图形化衬底的制作。
附图说明
图1是本发明一实施例中图形化衬底结构示意图；
图2是本发明另一实施例中图形化衬底结构示意图；
图3a为本发明一实施例中第一掩膜版的小孔的阵列排布图；
图3b为本发明一实施例中第二掩膜版的小孔的阵列排布图；
图4a为本发明另一实施例中第一掩膜版的小孔的阵列排布图；
图4b为本发明另一实施例中第二掩膜版的小孔的阵列排布图；
图5为本发明另一实施例中掩膜版的侧面结构示意图；
图6为小孔衍射原理及能量分布曲线示意图；
图7为本发明一实施例中掩膜版的工作原理示意图；
图8为本发明一实施例中在预衬底上涂覆光刻胶后的结构示意图；
图9为本发明一实施例中在曝光、显影和坚膜后光刻胶结构示意图；
图10为本发明另一实施例中在曝光、显影和坚膜后光刻胶结构示意图；
图11为本发明一实施例中图形化衬底的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
本发明的核心思想是：本发明提供一种具有由类发光体和反光碗组成的微结构的图形化衬底，从而能够大大提高LED芯片的轴向发光亮度，并相应提供形成该图形化衬底的掩膜版和制造方法，掩膜版结构简单、易于制备，成本低廉，所述图形化衬底的制作方法，利用小孔衍射的原理曝光和ICP刻蚀转移，只需一次光刻工艺和一次刻蚀工艺就能实现，工艺简单、易于实现，小孔衍射曝光法解决光刻工艺中的技术难题，加快将宏观领域的概念和结构引入微观的LED领域，为提高LED芯片的轴向发光亮度而服务的进程。
图1是本发明一实施例中图形化衬底结构示意图。如图1所示，本发明提供一种用于提高LED轴向亮度的图形化衬底，所述图形化衬底具有若干阵列排列的微结构，所述微结构包括若干类发光体16和若干反光碗17，每一所述反光碗17固定于一所述类发光体16的底部，并环绕设置于所述类发光体16的周围。
所述微结构形状与小孔衍射的0级和1级空间能量分布结构相适应，即所述微结构形状与小孔衍射的0级和1级空间能量分布结构相同或相近。由于微结构通过具有小孔衍射的掩膜版形成，该掩膜版只能通过小孔衍射的0级和1级空间能量，因而所述微结构形状与小孔衍射的0级和1级空间能量分布结构相同或相近。
在宏观领域中，位于反光碗内部的发光光源，由于自身能够发光，所以被称为发光体，本发明中所述的类发光体16，虽然本身并不发光，但可以对光波产生漫反射作用，因而称为类发光体16。所述类发光体16对量子阱发出的光波具有漫反射作用，能够增加光子的逃逸几率，从而提高LED芯片的发光亮度；所述反光碗17能够将从类发光体16上反射而来的光束变成准直光，以从LED芯片的正面出射，进而提高LED芯片的轴向发光亮度。
在较佳的实施例中，所述类发光体16和所述反光碗17为一体成型，可以利用光刻和刻蚀工艺同时形成。相邻的微结构之间的间距为5μm～15μm。所述微结构的底部直径为3μm～5μm。
所述类发光体16为微米量级的圆锥体结构，所述类发光体16的最大高度为2μm～10μm。所述反光碗17为亚微米量级的环形面结构，所述反光碗17的最大高度为0.01μm～0.5μm。所述反光碗17的尺寸比所述类发光体16的尺寸小1～2个数量级，因而在图形化衬底上进行形成外延层的过程中，不会使外延生长增加额外的困难，并且能够降低图形化衬底与外延层之间的应力作用。
所述微结构的排列方式可以为矩形阵列排列、六边形阵列排列，此外亦可以为无规则排列形式。如图1所示，所述微结构的排列方式为矩形阵列排列，图2是本发明另一实施例中图形化衬底结构示意图。如图10所示，当所述微结构的排列方式为六边形阵列排列，除边界处的微结构外，每一微结构被周围排列于正六边形顶点的六个微结构包围，被包围的微结构位于该正六边形的中心。
此外，所述图形化衬底的材质为蓝宝石、碳化硅或硅，其他能够作为LED芯片的衬底的半导体材质均在本发明的思想范围之内。
图3a为本发明一实施例中第一掩膜版的小孔的阵列排布图；图3b为本发明一实施例中第二掩膜版的小孔的阵列排布图；图5为本发明另一实施例中掩膜版的侧面结构示意图；结合图3和图5，本发明还提供一种用于制作图形化衬底的掩膜版，所述掩膜版包括粘合固定的第一掩膜版21和第二掩膜版22，第一掩膜版21和第二掩膜版22均具有若干阵列排列的小孔9、10，所述第一掩膜版21和第二掩膜版22之间具有空气介质20；所述第一掩膜版21上的小孔9具有衍射作用，用于产生衍射空间光强分布，所述第二掩膜版22上的小孔10具有滤波作用，用于将所述第一掩膜版21上的小孔9产生的衍射空间光强的0级和1级能量全部透过，并滤除其余各级能量。
所述第一掩膜版21和第二掩膜版22上的小孔9、10的排列形式完全相同，且第一掩膜版21和第二掩膜版22上相对应小孔9、10的圆心相对。
在使用掩膜版进行曝光的过程中，所述第一掩膜版21比第二掩膜版22更临近曝光的光源，即曝光光线先经过第一掩膜版21进行衍射，再经过第二掩膜版22进行滤波。
所述空气介质20的厚度为1μm～50μm。第二掩膜版21的小孔10直径大于第一掩膜版9的小孔直径。
所述第一掩膜版21和第二掩膜版22上小孔9、10的排列方式均为矩形阵列排列、六边形阵列排列，此外亦可以为无规则排列形式。如图3a和图3b所示，所述第一掩膜版21和第二掩膜版22上小孔9、10的排列方式为矩形阵列排列。
图4a为本发明另一实施例中第一掩膜版的小孔的阵列排布图；图4b为本发明另一实施例中第二掩膜版的小孔的阵列排布图；图4a和图4b所示，所述第一掩膜版21和第二掩膜版22上小孔9、10的排列方式均为六边形阵列排列，除边界处的小孔9、10外，每一小孔9、10被周围排列于正六边形顶点的六个小孔9、10包围，被包围的小孔9、10位于该正六边形的中心。
所述第一掩膜版21上相邻的小孔9、10之间的间距为1μm～15μm，所述第二掩膜版22上相邻的小孔9、10之间的间距为1μm～15μm。
经过利用掩膜版的光刻工艺以及刻蚀工艺后，所述图形化衬底的微结构自然能够形成与小孔衍射的0级和1级空间能量分布结构相同或相近的形状结构。
图6为小孔衍射原理及能量分布曲线示意图；如图6所示，平行激光束1经过小孔2后会在小孔2的后面形成衍射图样，剖面衍射图样如标号4所示，正面衍射图样如标号5所示，小孔衍射能量分布曲线如标号6所示。需要说明的是小孔衍射后的图样并不是亮暗相间的圆环条纹，而是由亮到暗、再由暗到亮的渐变过程，图1中剖面衍射图样4和正面衍射图样5所示只是为了便于观看和理解而给出的示意图，如图1中小孔衍射能量分布曲线6虽然没有和剖面衍射图样4和正面衍射图样5完全对应，但其更接近于实际情况。
所述小孔衍射产生的空间光强的0级能量是指如图6中正面衍射图样5(或图7中正面衍射图样7)所示的最中间的亮斑所占的能量，所述小孔衍射产生的空间光强的1级能量是指如图6中正面衍射图样5所示的光强最强的亮环所占的能量，或如图7中正面衍射图样7所示的亮环所占的能量。
图7为本发明一实施例中掩膜版的工作原理示意图，如图7所示，第二掩膜版22的小孔10的直径比第一掩膜版21的小孔9的直径大，第二掩膜版22的小孔10具有滤波作用，可将第一掩膜版21的小孔9产生的衍射图样的0级和1级能量透过，而将其余各级能量滤除。经第一掩膜版21的小孔9滤波后如7中正面衍射图样7所示，经第二掩膜版22的小孔10如图7中滤波后的能量分布曲线8所示。
图9是本发明一实施例中在曝光、显影和坚膜后光刻胶结构示意图；图10是本发明另一实施例中在曝光、显影和坚膜后光刻胶结构示意图。结合图9和图10，所述掩膜版利用小孔衍射实现曝光工艺，采用本发明所提供的掩膜版可在光刻胶上形成如图9或图10所示的图形，解决了光刻工艺中的技术难题，加快将宏观领域的概念和结构引入微观的LED领域，为提高LED芯片的轴向发光亮度而服务的进程；采用本发明所提供的掩膜版，通过调整曝光量和微调整掩膜版和衬底之间的距离，可制作出不同周期和尺寸的图形化衬底，具有一块掩膜版多种功能的优点；此外本发明所提供的掩膜版，对制品的尺寸没有选择性，对芯片的图形及尺寸也没有要求，适用任何尺寸、任何品种的LED芯片制作，符合LED芯片大规模、商业化生产的要求；本发明所提供的掩膜版的设计比较简单，只是阵列小孔，无需特殊设计；此外，掩膜版的制备也比较简单，有多种方式可以实现，如激光打孔技术、高压腐蚀氧化铝薄膜技术等。
应当明确的是，如图3a、图3b、图4a及图4b所示的小孔的排布方式只是本发明所涉及的两种小孔排布方式的特例，其它排布方式本发明不可能一一画出，但任何不脱离本发明实质精神的改动都应该属于本发明的范畴。
图11为本发明一实施例中图形化衬底的制造方法的流程示意图。如图11所示，本发明还提供一种图形化衬底的制造方法，所述图形化衬底用于提高LED芯片的轴向亮度，所述制造方法包括：
步骤S01：提供一预衬底，在所述预衬底上涂覆一层光刻胶；
步骤S02：利用掩膜版对所述光刻胶进行曝光，并对所述光刻胶进行显影和坚膜，以在光刻胶上形成光刻图形；
步骤S03：进行刻蚀工艺，使光刻胶上的光刻图形转移至所述预衬底上，以使所述预衬底形成图形化衬底。
在步骤S01中，图8是本发明一实施例中在预衬底上涂覆光刻胶后的结构示意图，如图8所示，所述预衬底11的材料可以采用常用的半导体衬底材料，在本实施例中，所述预衬底11的材料可以为蓝宝石、炭化硅或硅等。
在步骤S02中，继续参考图8，所述光刻胶12是负性光刻胶。所述负性光刻胶被曝光的部分保留，且根据光强度保留程度不同。所述光刻胶12的厚度为1μm～5μm。在较佳的实施例中，曝光时间为1秒～30秒，显影时间为1分钟～30分钟，坚膜时间为10分钟～60分钟，坚膜温度为80℃～200℃，其后形成例如图9或图10所示的结构。
在步骤S03中，所述刻蚀工艺采用电感耦合等离子体刻蚀法(InductivelyCoupled Plasma Etch)，在较佳的实施例中，可以采用法国COSMA公司提供的CORIAL300IL刻蚀设备。在进行刻蚀工艺的步骤中，刻蚀物质包括BCL3和H2，BCL3的通入量为40sccm～80sccm，H2的通入量为10sccm～20sccm，上电极功率为1200W～1400W，下电极功率为300W～500W，通入时间1800s～2200s。在较佳的实施例中，刻蚀过程分为五步刻蚀，每步刻蚀的工艺条件如表1所示：
表1
| 第一步 | 第二步 | 第三步 | 第四步 | 第五步 | |
| BCL3(sccm) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| H2(sccm) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 上电极功率(W) | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 下电极功率(W) | 500 | 由500降全400 | 由400降至300 | 300 | 500 |
| 时间(sec) | 500 | 300 | 600 | 250 | 300 |
最终，所述图形化衬底的制造方法最终形成如图1或如2所示的图形化衬底的结构。
综上所述，本发明提供的图形化衬底上具有包括类发光体和发光碗的微结构，所述类发光体能够对光波产生漫反射，增加光子的逃逸几率，从而提高LED的发光亮度，所述反光碗能够将从类发光体微结构上反射而来的光束变成准直光，从LED芯片的正面出射，进而提高LED芯片的轴向发光亮度。
由于本发明所提供的反光碗的高度尺寸比类发光体的高度尺寸小1～2个数量级，在该图形化衬底上形成外延层的过程中，所述微结构不会给外延生长过程增加额外的困难，并且能够降低图形化衬底与外延层之间的应力作用。
本发明提供的用于制作图形化衬底的掩膜版也有别于传统工艺，所述掩膜版采用利用小孔衍射的原理，包括两层掩膜版，第一层掩膜版用于形成小孔衍射，第二层掩膜版实现滤波作用，将用于实验室演示的小孔衍射效应用于LED领域，从而能够形成具有包括类发光体和发光碗的微结构的图形化衬底。
本发明提供的用于制作图形化衬底的掩膜版上的两层掩膜版具有阵列排列的小孔，无需特殊设计，其结构简单，掩膜版材料常见，因此易于制作且成本低廉，且所述掩膜版的制备也比较简单，有多种方式可以实现，如激光打孔技术、高压腐蚀氧化铝薄膜技术等。
本发明提供的用于制作图形化衬底的掩膜版解决了光刻工艺中的技术难题，加快将宏观领域的概念和结构引入微观的LED领域，为提高LED芯片的轴向发光亮度而服务的进程，采用本发明所提供的掩膜版，通过调整曝光量和微调整掩膜版和衬底之间的距离，可制作出不同周期和尺寸的图形化衬底，具有一块掩膜版多种功能的优点，本发明所提供的掩膜版对器件的尺寸没有选择性，对芯片的图形及尺寸也没有要求，适用任何尺寸、任何品种的LED芯片制作，符合LED芯片大规模、商业化生产的要求。
本发明提供的图形化衬底的制作方法，利用小孔衍射的原理，只需一次光刻工艺和一次刻蚀工艺就能实现，工艺简单、易于实现，解决光刻工艺中的技术难题，加快将宏观领域的概念和结构引入微观的LED领域，为提高LED芯片的轴向发光亮度而服务的进程。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (24)
1.一种图形化衬底，用于提高LED芯片的轴向亮度，其特征在于，所述图形化衬底具有若干阵列排列的微结构，所述微结构包括若干类发光体和若干反光碗，每一所述反光碗固定于一所述类发光体的底部，并环绕设置于所述类发光体的周围，所述类发光体用于对光波产生漫反射作用，增加光子的逃逸几率，以提高LED芯片的发光亮度，所述反光碗用于提高LED芯片的轴向发光亮度。
2.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述类发光体和所述反光碗为一体成型。
3.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述微结构的排列方式为矩形阵列排列、六边形阵列排列。
4.如权利要求3所述的图形化衬底，其特征在于，所述微结构的排列方式为六边形阵列排列，除边界处的微结构外，每一微结构被周围排列于正六边形顶点的六个微结构包围，被包围的微结构位于该正六边形的中心。
5.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，相邻的微结构之间的间距为5μm～15μm。
6.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述微结构的底部直径为3μm～5μm。
7.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述类发光体为微米量级的圆锥体结构，所述类发光体的最大高度为2μm～10μm。
8.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述反光碗为亚微米量级的环形面结构，所述反光碗的最大高度为0.01μm～0.5μm。
9.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述图形化衬底的材质为蓝宝石、碳化硅或硅。
10.一种用于制作如权利要求1至9中任意一项所述的图形化衬底的掩膜版，其特征在于，所述掩膜版包括粘合固定的第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版和第二掩膜版均具有若干阵列排列的小孔，所述第一掩膜版和第二掩膜版之间具有空气介质；所述第一掩膜版上的小孔具有衍射作用，用于产生衍射空间光强分布，所述第二掩膜版上的小孔具有滤波作用，用于将所述第一掩膜版上的小孔产生的衍射空间光强的0级和1级能量全部透过，并滤除其余各级能量。
11.如权利要求10所述的掩膜版，其特征在于，所述空气介质的厚度为1μm～50μm。
12.如权利要求10所述的掩膜版，其特征在于，在使用掩膜版进行曝光的过程中，所述第一掩膜版比第二掩膜版更临近曝光的光源。
13.如权利要求10所述的掩膜版，其特征在于，所述第一掩膜版和第二掩膜版上的小孔的排列形式完全相同，且第一掩膜版和第二掩膜版上相对应小孔的圆心相对。
14.如权利要求10所述的掩膜版，其特征在于，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均为矩形阵列排列、六边形阵列排列。
15.如权利要求14所述的掩膜版，其特征在于，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均为六边形阵列排列，除边界处的小孔外，每一小孔被周围排列于正六边形顶点的六个小孔包围，被包围的小孔位于该正六边形的中心。
16.如权利要求10所述的掩膜版，其特征在于，所述第一掩膜版上相邻的小孔之间的间距为1μm～15μm，所述第二掩膜版上相邻的小孔之间的间距为1μm～15μm。
17.如权利要求16所述的掩膜版，其特征在于，第二掩膜版的小孔直径大于第一掩膜版的小孔直径。
18.一种图形化衬底的制造方法，所述图形化衬底用于提高LED芯片的轴向亮度，所述制造方法包括：
提供一预衬底，在所述预衬底上涂覆一层光刻胶；
利用如权利要求10至17中任意一项所述的掩膜版对所述光刻胶进行曝光，并对所述光刻胶进行显影和坚膜，以在光刻胶上形成光刻图形；
进行刻蚀工艺，使光刻胶上的光刻图形转移至所述预衬底上，以使所述预衬底形成如权利要求1至9中任意一项所述的图形化衬底。
19.如权利要求18所述的用于提高LED轴向亮度的图形化衬底的制造方法，其特征在于，所述预衬底的材料为蓝宝石、炭化硅或硅。
20.如权利要求18所述的用于提高LED轴向亮度的图形化衬底的制造方法，其特征在于，所述光刻胶是负性光刻胶。
21.如权利要求18所述的用于提高LED轴向亮度的图形化衬底的制造方法，其特征在于，所述光刻胶的厚度为1μm～5μm。
22.如权利要求18所述的用于提高LED轴向亮度的图形化衬底的制造方法，其特征在于，在对所述光刻胶进行曝光、显影和坚膜的步骤中，曝光时间为1秒～30秒，显影时间为1分钟～30分钟，坚膜时间为10分钟～60分钟，坚膜温度为80℃～200℃。
23.如权利要求18所述的用于提高LED轴向亮度的图形化衬底的制造方法，其特征在于，所述刻蚀工艺采用电感耦合等离子体刻蚀法。
24.如权利要求23所述的用于提高LED轴向亮度的图形化衬底的制造方法，其特征在于，在进行刻蚀工艺的步骤中，刻蚀物质包括BCL3和H2，BCL3的通入量为40sccm～80sccm，H2的通入量为10sccm～20sccm，上电极功率为1200W～1400W，下电极功率为300W～500W，通入时间1800s～2200s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210197040.0A CN102694094B (zh) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | 一种图形化衬底、掩膜版及图形化衬底的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210197040.0A CN102694094B (zh) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | 一种图形化衬底、掩膜版及图形化衬底的制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102694094A true CN102694094A (zh) | 2012-09-26 |
| CN102694094B CN102694094B (zh) | 2015-04-08 |
Family
ID=46859438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210197040.0A Active CN102694094B (zh) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | 一种图形化衬底、掩膜版及图形化衬底的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102694094B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103545411A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-01-29 | 华南理工大学 | 一种具有主副双图案的led图形化衬底及led芯片 |
| CN103943736A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-23 | 西安神光安瑞光电科技有限公司 | 一种提高外延片亮度的三角锥图形衬底的制备方法 |
| CN104465927A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 华南理工大学 | 一种圆锥簇型图案的led图形优化衬底及led芯片 |
| CN105655233A (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-08 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种亚微米双台阶图形的制备方法 |
| CN108169841A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-15 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种掩模版及光波导反射面和光波导的制备方法 |
| CN115537766A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-12-30 | 江西乾照光电有限公司 | 掩膜组件及led芯片的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786116A (en) * | 1997-02-14 | 1998-07-28 | Micron Technology, Inc. | Atom lithographic mask having diffraction grating aligned with primary mask pattern |
| CN102142487A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-08-03 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | 图形化GaN衬底的制备方法 |
| CN102184846A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-14 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | 一种图形化衬底的制备方法 |
| CN202712247U (zh) * | 2012-06-11 | 2013-01-30 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | 一种图形化衬底及用于制造该图形化衬底的掩膜版 |
-
2012
- 2012-06-11 CN CN201210197040.0A patent/CN102694094B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786116A (en) * | 1997-02-14 | 1998-07-28 | Micron Technology, Inc. | Atom lithographic mask having diffraction grating aligned with primary mask pattern |
| CN102142487A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-08-03 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | 图形化GaN衬底的制备方法 |
| CN102184846A (zh) * | 2011-04-22 | 2011-09-14 | 东莞市中镓半导体科技有限公司 | 一种图形化衬底的制备方法 |
| CN202712247U (zh) * | 2012-06-11 | 2013-01-30 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | 一种图形化衬底及用于制造该图形化衬底的掩膜版 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103545411A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-01-29 | 华南理工大学 | 一种具有主副双图案的led图形化衬底及led芯片 |
| CN103943736A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-23 | 西安神光安瑞光电科技有限公司 | 一种提高外延片亮度的三角锥图形衬底的制备方法 |
| CN104465927A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-03-25 | 华南理工大学 | 一种圆锥簇型图案的led图形优化衬底及led芯片 |
| CN104465927B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-08-25 | 华南理工大学 | 一种圆锥簇型图案的led图形优化衬底及led芯片 |
| CN105655233A (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-08 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种亚微米双台阶图形的制备方法 |
| CN108169841A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-15 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种掩模版及光波导反射面和光波导的制备方法 |
| CN108169841B (zh) * | 2017-12-28 | 2019-12-24 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种掩模版及光波导反射面和光波导的制备方法 |
| CN115537766A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-12-30 | 江西乾照光电有限公司 | 掩膜组件及led芯片的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102694094B (zh) | 2015-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102694094B (zh) | 一种图形化衬底、掩膜版及图形化衬底的制造方法 | |
| CN105226144B (zh) | 具有双层微纳米阵列结构的led图形化衬底的制作方法 | |
| TWI528584B (zh) | 製造供高效率氮化物系發光二極體用之奈米圖案化基材之方法 | |
| KR101233062B1 (ko) | 나노 급 패턴이 형성된 고효율 질화물계 발광다이오드용 기판의 제조방법 | |
| CN101325237A (zh) | 一种发光二极管芯片及其制造方法 | |
| CN208738290U (zh) | 一种图形化衬底、led外延片 | |
| CN202513200U (zh) | 图形化衬底及用于制作所述衬底的掩膜板 | |
| CN101515624B (zh) | 发光二极管芯片的制造方法 | |
| US10446773B2 (en) | Substrate, optical element, mold, organic light-emitting element, organic thin-film solar cell, and method for producing substrate | |
| CN101908588A (zh) | 多波长发光二极管及其制造方法 | |
| CN103247733A (zh) | 发光半导体的图案化基材及其制造方法与发光半导体装置 | |
| CN202712247U (zh) | 一种图形化衬底及用于制造该图形化衬底的掩膜版 | |
| CN110783434A (zh) | Led芯片及其制备方法 | |
| CN102479894A (zh) | 一种GaN基材料的发光二极管及其制备方法 | |
| CN104377286A (zh) | 三维微米凹球的制备方法 | |
| CN109192836B (zh) | 一种渐变折射率纳米结构结合纳米透镜的led结构的制备方法 | |
| CN103137815A (zh) | 新型pss基版结构及其制作方法 | |
| CN104269482B (zh) | Led衬底结构及其制作方法 | |
| CN104465926B (zh) | 图形化蓝宝石衬底及发光二极管 | |
| CN114864774B (zh) | 图形化衬底的制备方法及具有空气隙的led外延结构 | |
| CN108091738A (zh) | 堆叠式图形化的led衬底 | |
| TWI514621B (zh) | 發光二極體結構 | |
| JP2012043617A (ja) | 面状照明装置 | |
| CN106784187A (zh) | 一种提高led芯片出光效率的制备工艺方法 | |
| CN106449929A (zh) | 一种提高led芯片出光效率的制备工艺方法 |
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 |