CN103594580A - 一种高亮度led图形化的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种高亮度LED图形化的加工方法，涉及光电子器件的微加工领域，该加工方法采用在传统光刻工艺制备出碳化硅模板的基础上，将此模板倒置于待加工衬底上，利用晶片对准设备实现模板和衬底图形的对准，然后利用磁铁或专用夹子完成模板与待加工衬底间的固定，最后将整个结构置于反应腔室中，实现微纳米图形的刻蚀。该种图形化的加工方法能够高效率、低成本、批量化的实现在非平坦的LED蓝宝石衬底或LED外延片上制造出微纳结构，进而达到改进光源质量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光电子器件的微加工领域，特别是一种用于高亮度LED图形化的加工方法。
背景技术
改革开放以来，国民经济得到快速增长，“科技创新，自主创新”已成为目前国内工业发展的主流，我国工业正逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。随着照明科学技术的不断发展，照明产品已经完全融入了人们的日常生活。照明灯具在发挥其应有照明功能的同时，还装饰了城市的美好夜晚，点亮了人们的现代生活。在照明技术快速普及的同时，能源紧张以及供需问题变得日益严重，促使人们研究推广节能的照明光源。LED灯由于其寿命长、光效高、低辐射和低能耗等特点成为了节能灯的典型代表，被称为第四代新型绿色光源。LED灯在满足节能的同时，人们对其能达到的照明效果提出了更高的技术要求。目前，提高LED取光效率，实现高亮度LED的公认的最有效途径即是LED图形化。LED图形化技术分为LED蓝宝石衬底图形化技术和LED外延片图形化技术。相对于微纳工艺通常所用的硅片衬底而言，LED蓝宝石衬底和LED外延片表面不平坦——广泛存在微米尺寸的表面尖锐突起及部分区域的翘曲变形，且本身材质脆弱易碎。因此，采用传统的图形化工艺难以高效率、低成本、批量化的实现在非平坦的LED蓝宝石衬底或LED外延片上制造出微纳结构，从而不能达到改进光源质量的目的。正因如此，需要一种灵活的，对衬底无要求的，同时又是高效率、批量化的微加工技术，来完成传统微加工工艺所不能实现的微纳米图形化。模板光刻技术就是这样一种新型科学的技术，具有很好的应用前景。目前普遍使用的模板材料是氮化硅。氮化硅具有较好的化学稳定性和机械强度，但由于材料本身的应力，使得模板在后续应用过程中容易变形，氮化硅模板在使用中必须附加抗形变结构。因此，为了高效率、低成本、批量化的实现高亮度LED图形化的目的，科研单位和企业科技人员在不断的研究、探索，利用现代科学技术，提供了一种用碳化硅制作的模板转移微纳米图形的技术，虽然在技术上取得了一些进步，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服以上不足，提供一种高亮度LED图形化的加工方法，该加工方法采用在传统光刻工艺制备出碳化硅模板的基础上(参见此前提交的专利201110144874.0)，将此模板倒置于待加工衬底上，利用晶片对准设备实现模板和衬底图形的对准，然后利用磁铁或专用夹子完成模板与待加工衬底间的固定，最后将整个结构置于反应腔室中，实现微纳米图形的刻蚀，该种图形化的加工方法能够高效率、低成本、批量化的实现在非平坦的LED蓝宝石衬底或LED外延片上制造出微纳结构，进而达到改进光源质量的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高亮度LED图形化的加工方法，需对准的微纳米图形化的加工步骤包括：
1)制作碳化硅模板；
2)将待加工衬底通过承片台，传送到夹具上，并吸真空以固定；
3)将碳化硅模板置于玻璃片上，再将玻璃片置于承片台上，并透过显微镜对碳化硅模板和待加工衬底进行图形对准；
4)完成对准后，上升承片台，使碳化硅模板与待加工衬底接触，然后触动压片，使碳化硅模板和待加工衬底之间形成紧贴固定；
5)将固定好的碳化硅模板和待加工衬底一起置于反应腔中，进行材料的积淀，从而实现微纳米图形的加工。
上述步骤2)中，所述待加工衬底可以是LED蓝宝石衬底和LED外延片等。
上述步骤3)中，所述玻璃片的尺寸需小于碳化硅模板尺寸。
上述步骤4)中，所述碳化硅模板和待加工衬底之间的固定，如果需要达到更紧密的固定，还可以通过把磁铁放在碳化硅模板和待加工衬底的背面，利用磁铁的吸力固定住碳化硅模板和待加工衬底，或者用专用夹子夹住碳化硅模板和待加工衬底的边缘，来达到更加紧密固定的目的。
上述步骤5)中，反应腔可以是溅射、淀积和刻蚀等设备。
上述步骤2)-步骤4)中，对无需对准的微纳米图形化，只需将碳化硅模板倒置于待加工衬底上，再将碳化硅模板和衬底之间固定即可。
本发明解决其技术问题所采用的技术原理是：碳化硅材料是目前光电子微加工中很有发展前景的材料，具有很好的耐腐蚀性和机械强度，适宜做模板材料。同时，由于碳化硅材料的应力可控，在后续应用过程中形变小，因此无须薄膜加固装置，从而降低了生产成本。另外，由于碳化硅材料硬度大，不易形变和破碎，所以，在应用过程中，可用夹子或磁铁，吸住模板和加工衬底，进一步减小模板和加工衬底间的间距，提高线条精度，同时提高LED图形化加工的生产效率。
本发明有益效果是：通过采用碳化硅制作的模板转移微纳米图形的技术，使LED图形化的加工方法能够高效率、低成本、批量化的实现在非平坦的LED蓝宝石衬底或LED外延片上制造出微纳结构，进而达到改进光源质量的目的。
附图说明
图1是一种高亮度LED图形化的加工方法中模板对准的示意图；
图2是一种高亮度LED图形化的加工方法中用模板实现图形刻蚀的示意图；
在图中：1.夹具、2.压片、3待加工衬底、4.承片台、5.碳化硅模板、6.玻璃片、7.显微镜、8.刻蚀气体、9.模板与衬底、10带刻蚀图形衬底。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本发明进一步描述：
实施例1
在图1中，一种高亮度LED图形化的加工方法，需对准的微纳米图形化的加工步骤包括：
1)制作碳化硅模板5(参见此前提交的专利201110144874.0)；
2)将待加工衬底3通过承片台4，传送到夹具1上，并吸真空以固定；
3)将碳化硅模板5置于玻璃片6上，再将玻璃片6置于承片台4上，并透过显微镜7对碳化硅模板5和待加工衬底3进行图形对准；
4)完成对准后，上升承片台4，使碳化硅模板5与待加工衬底3接触，然后触动压片2，使碳化硅模板5和待加工衬底3之间形成紧贴固定；
5)将固定好的碳化硅模板5和待加工衬底3一起置于反应腔中，进行材料的积淀，从而实现微纳米图形的加工。
上述步骤2)中，所述待加工衬底3可以是LED蓝宝石衬底和LED外延片等。
上述步骤3)中，所述玻璃片6的尺寸需小于碳化硅模板5尺寸。
上述步骤4)中，所述碳化硅模板5和待加工衬底3之间的固定，如果需要达到更紧密的固定，还可以通过把磁铁放在碳化硅模板5和待加工衬底3的背面，利用磁铁的吸力固定住碳化硅模板5和待加工衬底3，或者用专用夹子夹住碳化硅模板5和待加工衬底3的边缘，来达到更加紧密固定的目的。
上述步骤5)中，反应腔可以是溅射、淀积和刻蚀等设备。
实施例2
一种高亮度LED图形化的加工方法，无需对准的微纳米图形化的加工步骤包括：
1)制作碳化硅模板5(参见此前提交的专利201110144874.0)；
2)将碳化硅模板5倒置于待加工衬底3上，再将碳化硅模板5和待加工衬底3之间紧贴固定；
3)将固定好的碳化硅模板5和待加工衬底3一起置于反应腔中，进行材料的积淀，从而实现微纳米图形的加工。
上述步骤2)中，所述待加工衬底3可以是LED蓝宝石衬底和LED外延片等。
上述步骤2)中，所述碳化硅模板5和待加工衬底3之间的固定，如果需要达到更紧密的固定，还可以通过把磁铁放在碳化硅模板5和待加工衬底3的背面，利用磁铁的吸力固定住碳化硅模板5和待加工衬底3，或者用专用夹子夹住碳化硅模板5和待加工衬底3的边缘，来达到更加紧密固定的目的。
上述步骤3)中，反应腔可以是溅射、淀积和刻蚀等设备。
在图2中，以图形刻蚀为例，进一步说明如何实现微纳米图形的加工：
1)将固定好的模板和衬底9置于刻蚀气体8反应腔内；
2)进行标准的刻蚀工艺；
3)完成刻蚀后，将模板和衬底9中的碳化硅模板5与带刻蚀图形衬底10分离；
4)得到带刻蚀图形衬底10。
综上所述，本发明采用在传统光刻工艺制备出碳化硅模板的基础上，将碳化硅模板5倒置于待加工衬底3上，利用晶片对准设备实现碳化硅模板5和待加工衬底3图形的对准，然后利用磁铁或专用夹子完成碳化硅模板5和待加工衬底3间的固定，最后将整个结构置于反应腔室中，实现微纳米图形的刻蚀，该种图形化的加工方法能够高效率、低成本、批量化的实现在非平坦的LED蓝宝石衬底或LED外延片上制造出微纳结构，进而达到改进光源质量的目的。
Claims (6)
1.一种高亮度LED图形化的加工方法，其特征包括以下步骤：
需对准的微纳米图形化的加工步骤：
1)制作碳化硅模板；
2)将待加工衬底通过承片台，传送到夹具上，并吸真空以固定；
3)将碳化硅模板置于玻璃片上，再将玻璃片置于承片台上，并透过显微镜对碳化硅模板和待加工衬底进行图形对准；
4)完成对准后，上升承片台，使碳化硅模板与待加工衬底接触，然后触动压片，使碳化硅模板和待加工衬底之间形成紧贴固定；
5)将固定好的碳化硅模板和待加工衬底一起置于反应腔中，进行材料的积淀，从而实现微纳米图形的加工。
2.根据权利要求1所述的一种高亮度LED图形化的加工方法，其特征是：上述步骤2)中，所述待加工衬底可以是LED蓝宝石衬底和LED外延片等。
3.根据权利要求1所述的一种高亮度LED图形化的加工方法，其特征是：上述步骤3)中，所述玻璃片的尺寸需小于碳化硅模板尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种高亮度LED图形化的加工方法，其特征是：上述步骤4)中，所述碳化硅模板和待加工衬底之间的固定，如果需要达到更紧密的固定，还可以通过把磁铁放在碳化硅模板和待加工衬底的背面，利用磁铁的吸力固定住碳化硅模板和待加工衬底，或者用专用夹子夹住碳化硅模板和待加工衬底的边缘，来达到更加紧密固定的目的。
5.根据权利要求1所述的一种高亮度LED图形化的加工方法，其特征是：上述步骤5)中，反应腔可以是溅射、淀积和刻蚀等设备。
6.根据权利要求1所述的一种高亮度LED图形化的加工方法，其特征是：上述步骤2)-步骤4)中，对无需对准的微纳米图形化，只需将碳化硅模板倒置于待加工衬底上，再将碳化硅模板和衬底之间固定即可。
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