CN203288636U - 可调节led发光角度的图形衬底 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种图形衬底，尤其是一种可调节LED发光角度的图形衬底，属于图形衬底的技术领域。按照本实用新型提供的技术方案，所述可调节LED发光角度的图形衬底，包括衬底本体；所述衬底本体上设有若干图形凸起，所述图形凸起包括第一晶面体及与所述第一晶面体晶面不同的第二晶面体，所述第二晶面体位于第一晶面体上。本实用新型图形结构简单紧凑，加工操作方便，加工成本低，适应范围广，能满足不同LED发光角度的要求，安全可靠。

Description

可调节LED发光角度的图形衬底

技术领域

本实用新型涉及一种图形衬底，尤其是一种可调节LED发光角度的图形衬底，属于图形衬底的技术领域。

背景技术

对于制作LED（Light-Emitting Diode）芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可以作为衬底：蓝宝石、Si及SiC。通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这回在外延层中产生大量缺陷，同时给后续器件加工工艺造成困难。

正装芯片出光区域主要在芯片正面及侧壁，而芯片尺寸不同，其正面和侧壁出光所占的比例也不一样。芯片尺寸越大，正向出光所占的比例越大，反之侧壁出光比例越大。目前蓝宝石衬底若只进行简单的一次干法刻蚀或者湿法腐蚀，其图形结构比较单一。芯片亮度随图形衬底的高度增加而增加，发光角也是随图形衬底的高度增加而减小；但是现有的图形衬底均难以满足形成LED发光角度调节的要求，且加工成本高，亮度差异大，难以满足批量生产的要求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可调节LED发光角度的图形衬底，其图形结构简单紧凑，加工操作方便，加工成本低，适应范围广，能满足不同LED发光角度的要求，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述可调节LED发光角度的图形衬底，包括衬底本体；所述衬底本体上设有若干图形凸起，所述图形凸起包括第一晶面体及与所述第一晶面体晶面不同的第二晶面体，所述第二晶面体位于第一晶面体上。

所述图形凸起中第二晶面体的高度为H1，第一晶面体与第二晶面体的总高度为H2；所述高度H1与高度H2的比值范围为0.1~10；高度H1与高度H2的高度之和为0.1~5μm。

所述衬底本体的材料包括蓝宝石。所述图形凸起在衬底本体上呈阵列排布。

本实用新型的优点：对衬底本体进行两次湿法腐蚀所用的浓H₂SO₄和浓H₃PO₄比例不同，有利于腐蚀出不同晶面的图形，即得到第一晶面体及与第一晶面体晶面不同的第二晶面体，第一晶面体与第二晶面体的形状根据腐蚀溶液的配比不同而不同，第二晶面体的高度为H2，图形凸起的高度为H2，所述高度H1与高度H2的之和越大，制备得到LED芯片的亮度越高；H1/H2比值影响芯片发光角度，H1/H2比值越大，芯片发光角度越大，图形结构简单紧凑，加工操作方便，加工成本低，适应范围广，能满足不同LED发光角度的要求，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型图形凸起的放大图。

图3~图7为本实用新型具体实施步骤剖视图，其中

图3为本实用新型在衬底本体上设置掩膜层后的剖视图。

图4为本实用新型在掩膜层上设置光刻胶并得到第一刻蚀窗口后的剖视图。

图5为本实用新型在掩膜层上得到第二刻蚀窗口后的剖视图。

图6为本实用新型去除光刻胶后的剖视图。

图7为本实用新型在衬底本体上得到图形凸起后的剖视图。

附图标记说明：1-衬底本体、2-图形凸起、3-第一晶面体、4-第二晶面体、5-掩膜层、6-光刻胶、7-第一刻蚀窗口及8-第二刻蚀窗口。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示：为了能够实现LED发光角度的调节，本实用新型包括衬底本体1；所述衬底本体1上设有若干图形凸起2，所述图形凸起2包括第一晶面体3及与所述第一晶面体3晶面不同的第二晶面体4，所述第二晶面体4位于第一晶面体3上。

具体地，所述图形凸起2中第二晶面体4的高度为H1，第一晶面体3与第二晶面体4的总高度为H2；即图形凸起2的高度为H2。所述高度H1与高度H2的比值范围为0.1~10；高度H1与高度H2的高度之和为0.1~5μm。所述衬底本体1的材料包括蓝宝石。所述图形凸起2在衬底本体1上呈阵列排布。

如图3~图7所示：上述结构的图形衬底可以通过下述工艺步骤制备得到，所述制备方法包括如下步骤：

a、提供衬底本体1，并在所述衬底本体1上设置掩膜层5；

如图3所示：衬底本体1的材料为蓝宝石，所述掩膜层5为二氧化硅层，掩膜层5的厚度为100à~5000à；掩膜层5可以通过PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）淀积在衬底本体1上，掩膜层5用于对衬底本体1湿法腐蚀的掩膜。

b、选择性地掩蔽和刻蚀所述掩膜层5，以在所述掩膜层5上得到所需的第二刻蚀窗口8，所述第二刻蚀窗口8贯通掩膜层5；

所述步骤b具体包括如下步骤：

b1、在掩膜层5上涂覆光刻胶6，并对所述光刻胶6进行曝光显影，以在光刻胶6上得到第一刻蚀窗口7；如图4所示；

b2、利用光刻胶6及第一刻蚀窗口7对掩膜层5进行刻蚀，在掩膜层5上得到第二刻蚀窗口8，所述第二刻蚀窗口8与第一刻蚀窗口7相对应分布，且第一刻蚀窗口7与第二刻蚀窗口8相连通。如图5所示；

本实用新型实施例中，利用BOE（buffer oxide etch，由氢氟酸与氟化铵依不同比例混合而成）溶液刻蚀掩膜层5，以在掩膜层5上得到第二刻蚀窗口8。在刻蚀得到第二刻蚀窗口8后，去除掩膜层5上的光刻胶6，如图6所示。

c、利用第二刻蚀窗口8及掩膜层5对衬底本体1进行湿法腐蚀，以在衬底本体1上得到第二晶面体4；湿法腐蚀时利用第一腐蚀溶液，所述第一湿法腐蚀液为浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的混合溶液，其中，浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的体积配比范围为1:10~10:1，第一腐蚀溶液的温度为260~330℃；

所述第二晶面体4的高度为0.1~5μm。

d、去除衬底本体1上的掩膜层5；

利用BOE溶液去除衬底本体1上的掩膜层5。

e、对上述衬底本体1进行再次湿法腐蚀，以在衬底本体1上得到第一晶面体3，所述第一晶面体3位于第二晶面体4的下方，第一晶面体3与第二晶面体4共同形成图形凸起2；其中，湿法腐蚀时利用第二腐蚀溶液，所述第二湿法腐蚀液为浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的混合溶液，浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的体积配比范围为1:10~10:1，混合溶液的温度范围为260~330℃；且第二腐蚀溶液中浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的体积配比与第一腐蚀溶液中浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的体积配比不同。

如图7所示：通过两次湿法腐蚀，且两次湿法腐蚀溶液中不同的浓H₂SO₄与浓H₃PO₄的体积配比，能够在衬底本体1上得到包括第一晶面体3及第二晶面体4的图形凸起2，图形凸起2在衬底本体1上呈阵列排布。本实用新型实施例中，浓H₂SO₄的浓度为大于等于85%，浓H₃PO₄的浓度大于等于80%。

本实用新型对衬底本体1进行两次湿法腐蚀所用的浓H₂SO₄和浓H₃PO₄比例不同，有利于腐蚀出不同晶面的图形，即得到第一晶面体3及与第一晶面体3晶面不同的第二晶面体4，光在不同晶面有不同的反射角度和折射角度，实现不同光角度调节第一晶面体3与第二晶面体4的形状根据腐蚀溶液的配比不同而不同，第二晶面体4的高度为H2，图形凸起2的高度为H2，所述高度H1与高度H2的之和越大，制备得到LED芯片的亮度越高；H1/H2比值影响芯片发光角度，H1/H2比值越大，芯片发光角度越大，图形结构简单紧凑，加工操作方便，加工成本低，适应范围广，能满足不同LED发光角度的要求，安全可靠。

Claims (4)

1.一种可调节LED发光角度的图形衬底，包括衬底本体（1）；其特征是：所述衬底本体（1）上设有若干图形凸起（2），所述图形凸起（2）包括第一晶面体（3）及与所述第一晶面体（3）晶面不同的第二晶面体（4），所述第二晶面体（4）位于第一晶面体（3）上。

2.根据权利要求1所述的可调节LED发光角度的图形衬底，其特征是：所述图形凸起（2）中第二晶面体（4）的高度为H1，第一晶面体（3）与第二晶面体（4）的总高度为H2；所述高度H1与高度H2的比值范围为0.1~10；高度H1与高度H2的高度之和为0.1~5μm。

3.根据权利要求1所述的可调节LED发光角度的图形衬底，其特征是：所述衬底本体（1）的材料包括蓝宝石。

4.根据权利要求1所述的可调节LED发光角度的图形衬底，其特征是：所述图形凸起（2）在衬底本体（1）上呈阵列排布。

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