CN103219445A - 盖帽层粗化光电器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盖帽层粗化光电器件的制备方法，包括：提供具有粗化结构的模板，并将所述模板与用以形成光电器件盖帽层的有机涂覆层结合，使模板上的粗化结构转移至有机涂覆层，而后对有机涂覆层进行固化处理，并将模板与有机涂覆层分离，获得具有粗化结构的盖帽层。其中，所述有机涂覆层覆设于光电器件表面。所述粗化结构包括凹陷和/或凸起的规则或不规则图形结构。本发明提供的盖帽层粗化光电器件的制备工艺简单可控，适用于工业生产，且所获粗化结构可调，能有效提升光电器件芯片的正面出光率，增加光电器件芯片整体的取光效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电器件的加工工艺，特别涉及一种光电器件盖帽层的粗化方法，属于半导体光电领域。
背景技术
光电器件是指光能和电能相互转换的一类器件。其种类众多，如：发光二极管（LED）、太阳能电池、光电探测器、激光器（LD）等等。其中LED是日常生活中使用最为广泛的一种光电器件。
但是由于GaN等半导体折射率较高（约2.5），由Snell定律，大于临界角入射的光线会在两种不同材料（半导体与空气）界面处发生全反射而不能出射，导致光线在半导体材料中来回反射，从芯片台面边缘出射，甚至被半导体材料吸收而消耗掉。为了降低半导体与空气之间折射率差，提高取光效率，通常的做法是在芯片表面涂覆一层环氧树脂或者硅胶体等有中间折射率的涂覆层。即使这样能提高取光效率，还是有光线会因为全反射被限制在芯片内部。或者经过多次全反射从芯片侧面出射，这样在芯片内全反射过程中光线也会衰减，并且对于侧面积比例所占比例很小的LED来说，取光效率就会变得十分低，尤其对于超大面积芯片的LED而言，这个问题更为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盖帽层粗化光电器件的制备方法，其工艺简单，易于规模化实施，且能有效提升光电器件的取光效率，从而克服了现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种盖帽层粗化光电器件的制备方法，包括：提供具有粗化结构的模板，并将所述模板与用以形成光电器件盖帽层的有机涂覆层结合，使模板上的粗化结构转移至有机涂覆层，而后对有机涂覆层进行固化处理，并将模板与有机涂覆层分离，获得具有粗化结构的盖帽层。
作为较为优选的实施方案之一，该方法中，在将所述模板与有机涂覆层结合之前，还对所述模板进行了防粘处理。
进一步的，所述防粘处理包括：在所述模板表面涂覆防粘剂，所述防粘剂包括硅油。
所述有机涂覆层覆设于光电器件表面。
所述模板包括硬模板，所述硬模板可选自但不限于硅模板、多孔氧化铝模板或者硅基多孔氧化铝模板等。
所述有机涂覆层的材料可选自但不限于环氧树脂或硅胶体等。
所述粗化结构包括凹陷和/或凸起的规则或不规则图形结构。
作为较为优选的实施方案之一，所述模板的制备方法包括如下步骤：
（1）提供用以制作所述粗化结构的掩膜版；
（2）在用以形成所述模板的基材上涂覆光刻胶，并采用光刻工艺将掩膜版上的图形结构转移至模板的光刻胶层，所述光刻工艺包括紫外光刻、电子束光刻以及步进式非接触光刻；
（3）对模板进行刻蚀，将光刻胶层上的图形结构转移至基材；
（4）依次对步骤（3）处理后的基材进行去胶、清洗、烘干处理，获得所述模板。
作为较为优选的实施方案之一，所述模板的制备方法包括如下步骤：
（1）在基材表面垫积氧化硅层；
（2）在氧化硅层表面蒸镀金属镍层，并对金属镍层退火形成镍球；
（3）使用镍球作为掩膜刻蚀氧化硅层，从而将镍球的图形转移至氧化硅层；
（4）使用氧化硅为掩膜刻蚀基材，而后除去基材表面的氧化硅，再依次经清洗、烘干，获得所模板。
所述模板的制备方法中所使用的刻蚀工艺包括干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺，例如，可选自但不限于电感耦合等离子体刻蚀或离子束刻蚀工艺。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：提供了一种适用于工业生产的，粗化结构可调的，工艺简单的制备盖帽层粗化光电器件的方法，其可有效提升光电器件芯片的正面出光率，增加光电器件芯片整体的取光效率。
附图说明
图1是本发明实施例1中一种具有粗化结构的模板的主视图；
图2是本发明实施例1中一种具有粗化结构的模板的制备工艺流程图；
图3是本发明实施例1中一种盖帽层粗化光电器件的制备工艺流程图。
图4是本发明实施例1中一种具有粗化结构的模板的制备工艺流程图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本发明旨在提供一种制备盖帽层粗化光电器件的方法，进而实现具有改良出光效率的光电器件的制备。
在本发明的一较为优选的实施方案之中，该盖帽层粗化光电器件的制备方法可以包括如下步骤：
（1）具有粗化结构的模板的制备，并对该模板进行防粘处理；
（2）在目标片上涂覆一层环氧树脂或者硅胶体等有机涂覆层，并将模板倒扣至目标片上，将模板上图形转移至目标片；
（3）对有机涂覆层进行固化以形成与模板互补的粗化图形；
（4）取下模板，得到粗化的盖帽层，必要时对目标片进行清洗。
进一步地，粗化结构模板为硅模板，多孔氧化铝模板或者硅基多孔氧化铝模板等一切适合的硬模板。
该模板的制备方法可以包括如下步骤：
（1）粗化结构的设计与掩膜版的制作，结构要与实际盖帽层粗化结构互补；
（2）在模板上涂一层光刻胶，使用光刻技术将掩膜版上结构转移至模板的光刻胶上，其中可以使用的光刻技术包括紫外光刻、电子束光刻以及步进式非接触光刻等；
（3）利用刻蚀技术对模板进行刻蚀，将光刻胶图形转移至模板，其中可以使用的刻蚀技术包括电感耦合等离子体（ICP）刻蚀、离子束刻蚀（IBE）等一切合适的刻蚀技术；
（4）再经过去胶、清洗、烘干后，前述模板便制备完成。
该模板也可以按照以下步骤制备：
（1）在干净的硅片表面垫积一层氧化硅，可以采用PECVD技术或者电子束蒸发技术；
（2）在氧化硅表面蒸镀一层金属镍，并对其退火形成镍球，可以使用电子束蒸发技术或者磁控溅射蒸镀；
（3）使用镍球作为掩膜刻蚀氧化硅将镍球的图形转移至氧化硅层，
（4）再使用氧化硅为掩膜刻蚀硅片，其中可以使用的刻蚀技术包括电感耦合等离子体（ICP）刻蚀、离子束刻蚀（IBE）等一切合适的刻蚀技术，
（5）再湿法腐蚀掉表面的氧化硅，清洗，烘干便得到粗化结构模板。
进一步地，防粘处理为在模板表面涂覆一层硅油等防粘剂。
进一步地，模板的粗化结构包括规则或者不规则图形。
再进一步地，规则图形包括圆柱形，锥形，立方形的凸起或者凹陷，凸起或者凹陷的尺寸可调，凸起或者凹陷之间的间距可调。
以下结合若干较佳实施例及附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
实施例1：该盖帽层粗化LED的制备方法如下：
1. 制备出LED芯片待用，
2. 设计粗化模板，如图1所示，
3. 制作硅粗化模板，可以通过以下途径制备：
1） 按照常规方法清洗硅片，吹干，烘干，
2） 在表面旋涂一层AZ5214光刻胶，按照设计图形进行紫外光刻曝光6.5s，显影45s去掉被曝光的光刻胶，留下设计图形，110℃坚膜90s，
3） 用氧等离子体去底胶2min，氧气流量150sccm，功率200w，
4） 以光刻胶为掩膜通过深硅刻蚀设备对硅片刻蚀，
5） 去胶，清洗，烘干，得到硅基粗化模板。其流程如图2所示
4. 在LED芯片表面涂上一层硅胶体，将硅基粗化模板上涂一层硅油做防粘处理，再将硅基粗化模板倒压在硅胶体上，然后对硅胶体固化，固化结束后将硅基粗化模板取下，必要时对硅胶体表面做清洗。其流程如图3所示。
对于粗化结构可以有多种设计，如圆柱形、锥形、立方形等凸起和凹陷，在这里不再赘述。
实施例2：该盖帽层粗化LED的制备方法如下：
1. 制备出LED芯片待用，
2. 制作硅基粗化模板，具体方法如下：
1） 按照常规方法清洗硅片，吹干，烘干，
2） 使用PECVD技术在硅片表面垫积一层500-1000nm的氧化硅，
3） 使用电子束蒸发技术在氧化硅表面蒸镀一层5-20nm的金属镍，
4） 在氮气气氛下，使用快速退火炉对模板进行400-600℃的退火，退货时间为1-5分钟，以形成镍球，
5） 以镍球为掩膜使用RIE刻蚀技术刻蚀氧化硅至硅表面，
6） 再以氧化硅为掩膜使用深硅刻蚀技术对硅刻蚀出5-10μm的深槽，
7） 去除氧化硅，清洗，烘干，得到粗化模板。其流程如图4
3. 在LED芯片表面涂上一层硅胶体，将硅基粗化模板上涂一层硅油做防粘处理，再将硅基粗化模板倒压在硅胶体上，然后对硅胶体固化，固化结束后将硅基粗化模板取下，必要时对硅胶体表面做清洗。其流程如图3所示。
前述粗化结构的尺寸与间隔由金属镍球的尺寸与密集程度决定，可以通过调节金属镍的厚度以及退火温度时间来控制镍球的大小以及密度，以此来控制粗化结构。
需要指出的是，以上的各应用示例旨在加深公众对本发明实质结构及有益效果的理解，对保护范围不构成任何限制。但凡对于上述实施例进行的等同变换及等效替换，能够实现与本发明相同创作目的的技术方案，均落在本案请求保护的范围内。
Claims (10)
1. 一种盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，包括：提供具有粗化结构的模板，并将所述模板与用以形成光电器件盖帽层的有机涂覆层结合，使模板上的粗化结构转移至有机涂覆层，而后对有机涂覆层进行固化处理，并将模板与有机涂覆层分离，获得具有粗化结构的盖帽层。
2. 根据权利要求1所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，该方法中，在将所述模板与有机涂覆层结合之前，还对所述模板进行了防粘处理。
3. 根据权利要求2所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述防粘处理包括：在所述模板表面涂覆防粘剂，所述防粘剂包括硅油。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述有机涂覆层覆设于光电器件表面。
5. 根据权利要求1所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述模板包括硬模板，所述硬模板包括硅模板、多孔氧化铝模板或者硅基多孔氧化铝模板。
6. 根据权利要求1或2所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述有机涂覆层的材料包括环氧树脂或硅胶体。
7. 根据权利要求1所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于， 所述粗化结构包括凹陷和/或凸起的规则或不规则图形结构。
8. 根据权利要求1所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述模板的制备方法包括如下步骤：
（1）提供用以制作所述粗化结构的掩膜版；
（2）在用以形成所述模板的基材上涂覆光刻胶，并采用光刻工艺将掩膜版上的图形结构转移至模板的光刻胶层，所述光刻工艺包括紫外光刻、电子束光刻以及步进式非接触光刻；
（3）对模板进行刻蚀，将光刻胶层上的图形结构转移至基材；
（4）依次对步骤（3）处理后的基材进行去胶、清洗、烘干处理，获得所述模板。
9. 根据权利要求1所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述模板的制备方法包括如下步骤：
（1）在基材表面垫积氧化硅层；
（2）在氧化硅层表面蒸镀金属镍层，并对金属镍层退火形成镍球；
（3）使用镍球作为掩膜刻蚀氧化硅层，从而将镍球的图形转移至氧化硅层；
（4）使用氧化硅为掩膜刻蚀基材，而后除去基材表面的氧化硅，再依次经清洗、烘干，获得所模板。
10. 根据权利要求8或9所述的盖帽层粗化光电器件的制备方法，其特征在于，所述模板的制备方法中所使用的刻蚀工艺包括干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺。
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