DE112009004687B4

DE112009004687B4 - Verfahren zur Substratherstellung, bei dem Oxidkügelchen-Muster ausgebildet werden

Info

Publication number: DE112009004687B4
Application number: DE112009004687.8T
Authority: DE
Inventors: Euijoon Yoon; Sung-Hoon Kwon
Original assignee: Hexasolution Co Ltd
Current assignee: HEXASOLUTION CO., LTD., SUWON-SI, KR
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2029-04-25
Also published as: CN102405537B; US8691334B2; WO2010123165A1; DE112009004687T8; JP2012524996A; DE112009004687T5; US20120040092A1; CN102405537A; JP5245006B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Substrates, bei dem Oxidkügelchen-Muster (340) gebildet werden, wobei das Verfahren aufweist:Bilden von ersten Haftmittelmustern (320) mit selektiver Haftkraft an Stellen, an denen Oxidkügelchen-Muster (340) auf einem Substrat (310) gebildet werden sollen;Aufbringen eines zweiten Haftmittels, das stärker an dem ersten Haftmittel haftet als an dem Substrat (310), als Schicht auf einer Mehrzahl von Oxidkügelchen (330);Aufbringen der Oxidkügelchen (330), auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf das Substrat (310) und Ausbilden der Oxidkügelchen (330), auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf den ersten Haftmittelmustern (320); undthermisches Bearbeiten des Substrates (310), wodurch die Oxidkügelchen (330) an das Substrat (310) gebunden werden..

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat für eine Halbleitervorrichtung und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben, sowie insbesondere auf ein Substrat, auf dem eine Mehrzahl von Oxidkügelchen-Mustern ausgebildet ist, um es zum Herstellen einer Hochleistungs-Leuchtdiode (LED) zu verwenden, und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.
[Technischer Hintergrund]
Die Nachfrage nach Leuchtdioden (LED) ist gewachsen auf der Grundlage von leistungsschwachen LEDs, die bei einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung, wie z. B. einem Mobiltelefon, bei einer Tastatur eines kleinen Haushaltsgerätes oder bei einer Hintergrundbeleuchtungseinheit einer Flüssigkristallanzeige (LCD) verwendet wird. In letzter Zeit nimmt der Bedarf an leistungsstarken und hocheffizienten Lichtquellen zu, die bei einer Innenbeleuchtung, bei einer Außenbeleuchtung, bei inneren und äußeren Räumen eines Fahrzeugs und bei einer Hintergrundbeleuchtungseineinheit einer großformatigen LCD verwendet werden, und LED-Absatzmärkte haben auf leistungsstarke Produkte abgezielt.
Das größte Problem bei LEDs ist die geringe Lichtausbeute. Im Allgemeinen wird die Lichtausbeute bestimmt durch die Effizienz beim Erzeugen von Licht (interne Quanteneffizienz), die Effizienz, mit der Licht von einer Vorrichtung an die Umgebung abgestrahlt wird (externe Lichtauskopplungseffizienz), und die Effizienz, mit der Licht durch Phosphor gewandelt wird. Es ist wichtig, die Eigenschaften einer aktiven Schicht in Hinblick auf die interne Quanteneffizienz zu verbessern, um leistungsstarke LEDs herzustellen. Jedoch ist es sehr wichtig, die externe Lichtauskopplungseffizienz des tatsächlich erzeugten Lichtes zu erhöhen.
Das größte Hindernis, das beim Abstrahlen von Licht von einer LED an die Umgebung auftritt ist die innere Totalreflexion, die durch einen Unterschied der Brechungsindizes zwischen den Schichten der LED verursacht wird. Aufgrund des Unterschiedes bei den Brechungsindizes zwischen den Schichten der LED wird etwa 20% des erzeugten Lichtes durch eine Grenzfläche zwischen den Schichten der LED an die Umgebung abgestrahlt. Außerdem bewegt sich das nicht durch die Grenzfläche zwischen den Schichten der LED an die Umgebung abgestrahlte Licht innerhalb der LED und wird in Wärme umgewandelt. Als Ergebnis ist die Lichtausbeute gering und die Menge an in einer Vorrichtung erzeugten Wärme ist erhöht und die Lebensdauer der LED ist verringert.
Aus der Druckschrift US 2009 / 0 001 398 A1 ist eine lichtemittierende Halbleiterdiode bekannt, bei der auf ein Substrat eine Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine aktive Schicht und eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps gestapelt sind. Dabei weist das Substrat eine unebene Schicht auf, die durch Ätzen des Substrats unter Verwendung einer Maske bestehend aus Siliziumoxidkügelchen erzeugt wird.
Aus der Druckschrift US 2005 / 0 082 546 A1 ist eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Ein Substrat weist Unebenheiten auf, mit denen die Verspannung und Defektdichte des darauf aufgewachsenen Halbleitermaterials gesteuert werden kann. Die Unebenheiten werden durch ein Ätzverfahren erzeugt.
Aus der Druckschrift US 2007 / 0 166 862 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung mit einem Substrat mit Nanostrukturen bekannt. Die Nanostrukturen werden dabei mittels eines Ätzverfahrens erzeugt.
Um die externe Lichtauskopplungseffizienz zu verbessern wurde ein Verfahren zum Erhöhen der Rauhigkeit einer p-GaN-Obefläche oder einer n-GaN-Obefläche, ein Verfahren zum Aufrauhen der Oberfläche eines Substrates als ein Unterteil einer Vorrichtung oder ein Verfahren zum Bilden von gekrümmten Mustern vorgeschlagen.
1 ist eine Querschnittsansicht einer LED 14, die auf einem Substrat 10 ausgebildet ist, bei dem Muster 12 ausgebildet sind, und 2 ist eine Ansicht des Substrates 10, bei dem die Muster 12 ausgebildet sind. Insbesondere wenn die Muster 12 auf dem Substrat 10 der LED 14 ausgebildet sind, bei der ein Fremdsubstrat, wie z. B. ein Saphirsubstrat verwendet wird, ist die externe Lichtauskopplungseffizienz verbessert.
Auf der Oberfläche eines Saphirsubstrates ausgebildete Muster sind geeignet, die externe Lichtauskopplungseffizienz um 100% oder mehr zu erhöhen. Die Veröffentlichungen von koreanischen Patentanmeldungen KR 10 2005 0 097 075 A und KR 10 2006 0 000 464 A offenbaren die Formen von auf der Oberfläche des Saphirsubstrates ausgebildeten Mustern oder die Muster. Derzeit wird ein Verfahren zum Bilden der Muster durch Ätzen verwendet. Bei dem Verfahren zum Bilden der Muster durch Ätzen wird zum Bilden von halbkugelförmigen Mustern auf einem Saphirsubstrat eine dicke Schicht Resist mit einer Dicke von mehreren zehn Mikrometern strukturiert und dann werden der Resist und das Saphirsubstrat gleichzeitig durch Trockenätzen geätzt.
Bei dem Verfahren zum Bilden der Muster durch Ätzen ist die Höhe der Muster beschränkt durch eine Ätzselektivität zwischen dem Resist und dem Substrat, und aufgrund geringer Gleichmäßigkeit eines Verfahrens zum Strukturieren der dicken Resistschicht und eines Trockenätzverfahrens ist die Gleichmäßigkeit, der am Ende gebildeten Muster gering. Vor allem ist die Verunreinigung, die beim Trockenätzen auftritt, das größte Problem. Aufgrund der Hitze, die lokal beim Ätzen erzeugt wird, bleibt ein Reaktionsstoff des Resists und von Gas, das beim Ätzen verwendet wird, auf der Oberfläche des Saphirsubstrates und wird selbst dann nicht vollständig entfernt, wenn ein Reinigungsverfahren durchgeführt wird. Zusätzlich können Schäden in der Oberfläche des Substrates auftreten, durch beim Ätzen verwendete Hochenergiegasteilchen (Wolf, S. und Tauber, R.N: Silicon Processing for the VLSI Era, Bd. 1, Process Technology, S. 574-582, Sunset Beach, California: Lattice Press, 1986, ISBN 9780961672133). Wenn eine solche Verunreinigung auftritt, können, wenn epitaktisches GaN-Wachstum als nächster Prozess durchgeführt wird, Defekte in einer epitaktischen Nitridschicht auftreten aufgrund der Verunreinigung. Aufgrund des obigen Nachteils wird eine sehr geringe Ausbeute erwartet, wenn eine Vorrichtung unter Verwendung des Saphirsubstrates hergestellt wird, das durch Anwenden eines Ätzverfahrens strukturiert wird.
Bei dem oben erwähnten Trockenätzprozess sollte ein hochwertiges Ätzgerät mit einer Kühlfunktion verwendet werden, um eine überschüssige Wärmemenge abzustrahlen, die beim zwangsweisen Ätzen des Saphirs erzeugt wird. Um die Lichtauskopplungseffizienz zu verbessern, sollte ein Verfahren zum Verringern der Größe unter Verwendung eines hochwertigen Belichtungsgerätes, wie z. B. einem Stepper, durchgeführt werden. Somit erhöhen sich die Kosten beim Durchführen des oben erwähnten Trockenätzverfahrens. Darüber hinaus kann bei dem Verfahren, bei dem das Belichtungsgerät, wie z. B. der Stepper, verwendet wird, der Prozess-Durchsatz aufgrund des komplizierten Verfahrens nicht leicht erhöht werden.
[Offenbarung]
[Technisches Problem]
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats bereit, bei dem Muster ausgebildet werden, durch das, wenn ein Substrat durch Anwenden eines Ätzverfahrens strukturiert wird, keine Schäden im Kristall eines Substrates oder keine Verschlechterung einer Vorrichtungseigenschaft aufgrund von Reststoffen auftreten, und die Gleichmäßigkeit der Muster kann in erheblichem Maße erhöht werden.
[Technische Lösung]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates, bei dem Muster ausgebildet werden, bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Bilden erster Haftmittelmuster mit selektiver Haftkraft an Stellen, an denen Oxidkügelchen-Muster gebildet werden sollen, auf einem Substrat; Aufbringen eines zweiten Haftmittels, das stärker an dem ersten Haftmittel als an dem Substrat haftet, als Schicht auf eine Mehrzahl von Oxidkügelchen; Aufbringen der Oxidkügelchen, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf das Substrat und Ausbilden der Oxidkügelchen, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf dem ersten Haftmittelmuster; und thermisches Behandeln des Substrates.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates, bei dem Muster ausgebildet werden, bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Bilden von ersten Haftmittelmustern mit selektiver Haftkraft in einem Bereich, von dem Stellen, an denen Oxidkügelchen-Muster gebildet werden sollen, auf dem Substrat ausgelassen sind; Aufbringen eines zweiten Haftmittels, das weniger stark an dem ersten Haftmittel als an dem Substrat haftet, als Schicht auf einer Mehrzahl von Oxidkügelchen; Aufbringen der Oxidkügelchen, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf das Substrat und Ausbilden der Oxidkügelchen, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, in einem Bereich, in dem die Oberfläche des Substrates freiliegt; und thermisches Bearbeiten des Substrates.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Bei dem Verfahren zum Herstellen des Substrates gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von kostengünstigen Oxidkügelchen auf einem Substrat als Muster mit einer gewünschten Form aufgebracht werden, so dass verhindert werden kann, dass Schäden während eines Trockenätzens in dem Substrat auftreten, und ein Ätzverfahren wird nicht durchgeführt, so dass eine Ausbeute einer Vorrichtung nicht verringert wird und die Massenproduktion der Vorrichtung zunimmt. Zusätzlich wird kein teures Gerät zum Trockenätzen benötigt, so dass das Verfahren zum Herstellen des Substrates ökonomisch ist und eine hohe Produktivität erzielt wird, bei der große Mengen an Substraten in kurzer Zeit hergestellt werden.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer Leuchtdiode (LED), die ausgebildet ist auf einem Substrat, bei dem Mustern ausgebildet sind;
2 ist eine Ansicht des Substrats, bei dem Muster ausgebildet sind;
3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates darstellt, bei dem Muster gebildet werden durch Verwenden selektiver Haftkraft, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 bis 6 sind Querschnittsansichten des Verfahrens zum Herstellen eines Substrates, bei dem Muster ausgebildet werden, wie in 3 gezeigt ist;
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates darstellt, bei dem Muster ausgebildet werden durch selektive Haftkraft, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 bis 10 sind Querschnittsansichten des Verfahrens zum Herstellen eines Substrats, bei dem Muster ausgebildet werden, das in 7 gezeigt ist.

[Ausführungsform der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung wird nun genauer beschrieben werden, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates für die Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereit, bei dem Oxidkügelchen-Muster auf dem Substrat durch Anwenden selektiver Bindekraft gebildet werden.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates zeigt, bei dem Muster gebildet werden durch Anwenden selektiver Bindekraft, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die 4 bis 6 sind Querschnittsansichten des Verfahrens zum Herstellen eines Substrates, bei dem Muster gebildet werden, das in 3 gezeigt ist.
Bezug nehmend auf die 3 bis 6 werden zuerst, wie in 4 dargestellt, erste Haftmittelmuster 320 mit selektiver Haftkraft an Stellen gebildet, an denen Oxidkügelchen-Muster 340 auf einem Substrat 310 gebildet werden sollen (S210). Das Substrat 310 kann ausgebildet sein aus Saphir, Lithiumaluminiumoxid (LiAlO₂) oder Magnesiumoxid (MgO). Der Brechungsindex jedes einer Mehrzahl von Oxidkügelchen 330 ist 1,2 bis 2,0 und jedes der Oxidkügelchen 330 ist zumindest aus einem von der aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃-ZrO₂, CuO, Cu₂O, Ta₂O₅, PZT(Pb(Zr,Ti)O₃), Nb₂O₅, Fe₃O₄, Fe₂O₃, und GeO₂ bestehenden Gruppe ausgewählt. Die Oxidkügelchen 330 können kugelförmig sein und der Durchmesser jedes der Oxidkügelchen 330 ist 0,1 µm bis 10 µm. Die Dichte und Größe jedes der ersten Haftmittelmuster 320 kann durch Verwenden von Simulation angepasst werden auf Werte, bei denen die Lichtauskopplung maximiert ist. Ein Verfahren zum Bilden der ersten Haftmittelmuster 320 kann durchgeführt werden durch Verwenden eines Photolithographieverfahrens oder eines Nano-Imprint-Verfahrens.
Ein Verfahren zum Bilden der ersten Haftmittelmuster 320 wird durchgeführt durch Verwenden des wie oben beschriebenen Photolithographieverfahrens. Zuerst werden ein erstes Haftmittel und eine Resistschicht auf dem Substrat 310 gebildet. Dann werden das erste Haftmittel und die Resistschicht belichtet und entwickelt durch Verwenden einer Photomaske, in der Information über die zu bildenden Oxidkügelchen-Muster 340 gespeichert ist. Zuletzt werden die ersten Haftmittelmuster 320 durch ein Ätzverfahren gebildet.
Ein Verfahren zum Bilden der ersten Haftmittelmuster 320 wird durchgeführt unter Verwendung des unten beschriebenen Nano-Imprint-Verfahrens. Nachdem eine Nano-Imprint-Maske an Stellen hergestellt wurde, an denen die Oxidkügelchen-Muster 340 gebildet werden sollen, wird ein erstes Haftmittel auf die Nano-Imprint-Maske aufgebracht. Die Nano-Imprint-Maske, auf die das erste Haftmittel aufgebracht ist, wird auf das Substrat gedrückt, wodurch die ersten Haftmittelmuster 320 gebildet werden.
Als Nächstes wird ein zweites Haftmittel, das stärker an dem ersten Haftmittel als an dem Substrat 310 haftet, auf die Oxidkügelchen 330 als Schicht aufgebracht (S220). Die Oxidkügelchen 330, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, werden auf das Substrat 310 aufgebracht (S230). Die Oxidkügelchen 330, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, können auf das Substrat 310 durch Verwenden eines Verfahrens, wie z. B. ein Rotationsbeschichtungsverfahren, aufgebracht werden. Das Aufbringen des zweiten Haftmittels, das stärker an dem ersten Haftmittel als an dem Substrat 310 haftet, als Schicht auf die Oxidkügelchen 330 hat die Wirkung, dass die Oxidkügelchen 330 nur auf den ersten Haftmittelmustern 320 angeordnet werden, wie in 5 dargestellt ist. In diesem Fall kann zum Vergrößern eines Unterschiedes der Haftkraft die Haftkraft des zweiten Haftmittels zu dem Substrat 310 verringert werden und die Haftkraft zwischen dem zweiten Bindemittel und dem ersten Bindemittel vergrößert werden. Wenn das zweite Haftmittel mit selektiver Haftkraft auf die Oxidkügelchen 330 als Schicht aufgebracht wird, können die Oxidkügelchen 330, die auf einen Abschnitt aufgebracht wurden, in dem die Oberfläche des Substrates 310 freiliegt, leicht von den ersten Haftmittelmustern 320 gelöst werden aufgrund eines Unterschiedes in der Haftkraft. Die Oxidkügelchen 330, die auf einem Abschnitt aufgebracht wurden, in dem die ersten Haftmittelmuster 320 ausgebildet sind, werden nicht von den ersten Haftmittelmustern 320 gelöst aufgrund der Bindekraft zwischen dem auf die Oxidkügelchen 330 als Schicht aufgebrachten zweiten Haftmittel und dem ersten Haftmittel, und sie verbleiben auf den ersten Haftmittelmustern 320.
Wenn die Oxidkügelchen 330, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, an einer Seitenfläche der ersten Haftmittelmuster 320 haften, sind die Oxidkügelchen 330 in einem Abschnitt ausgebildet, in dem die Oberfläche des Substrates 310 freiliegt, d. h. in einem unerwünschten Abschnitt. Deshalb muss verhindert werden, dass die Oxidkügelchen 330 an der Seitenfläche der ersten Haftmittelmuster 320 haften. Dementsprechend kann die Höhe der ersten Haftmittelmuster 320 von dem Substrat 310 geringer sein als ein Radius jedes der runden Oxidkügelchen 330, so dass die Seitenfläche der ersten Haftmittelmuster 320 und jedes der Oxidkügelchen 330 nicht aneinander haften. Um die Höhe der ersten Haftmittelmuster 320 von dem Substrat 310 geringer zu machen als der Radius jedes der runden Oxidkügelchen 330, wird die Möglichkeit, dass die Oxidkügelchen 330 an der Seitenfläche der ersten Haftmittelmuster 320 anhaften, verringert.
Das Substrat 310 wird thermisch bearbeitet, wodurch die Oxidkügelchen 330 an das Substrat 310 gebunden werden (S240). Das Substrat 310 wird thermisch bearbeitet zwischen 500 °C und 1400 °C, und es kann thermisch bearbeitet werden zwischen 800 °C und 1200 °C. Wenn das Substrat 310 auf diese Weise thermisch bearbeitet wird, werden die auf dem Substrat 310 ausgebildeten ersten Haftmittelmuster 320 und das auf die Oxidkügelchen 330 aufgebrachte zweite Haftmittel entfernt. Somit sind, wie in 6 dargestellt, die Oxidkügelchen 330 an das Substrat 310 gebunden, wodurch das Substrat 310 hergestellt wird, bei dem Muster von Oxidkügelchen 340 ausgebildet sind.
Wenn das Substrat 310 mit dem in 3 dargestellten Verfahren hergestellt wird, kann das Substrat 310 mit guter Lichtauskopplungseffizienz hergestellt werden.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates darstellt, bei dem Muster unter Verwendung selektiver Bindekraft gebildet werden, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und die 8 bis 10 sind Querschnittsansichten des Verfahrens zum Herstellen eines Substrates, bei dem die Muster gebildet werden, das in 7 gezeigt. Im Gegensatz zu dem Verfahren zum Herstellen des Substrates aus 3, stellt 7 ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates dar, bei dem ein zweites Haftmittel, das stark an dem Substrat haftet und schwach an einem ersten Haftmittel haftet, als Schicht auf eine Mehrzahl von Oxidkügelchen aufgebracht wird, die Oxidkügelchen zwischen erste Haftmittelmuster aufgebracht werden und die Oxidkügelchen-Muster gebildet werden.
Bezug nehmend auf die 7 bis 10 werden erste Haftmittelmuster 520 in einem Bereich gebildet, von dem Stellen ausgenommen sind, an denen Oxidkügelchen-Muster 540 auf einem Substrat 510 gebildet werden sollen (S410). Wie bei dem in 3 gezeigten Verfahren zum Herstellen des Substrates, kann das Substrat 510 aus Saphir, Lithiumaluminiumoxid (LiAlO₂) oder Magnesiumoxid (MgO) ausgebildet sein. Der Brechungsindex jedes einer Mehrzahl von Oxidkügelchen 530 ist 1,2 bis 2,0, und jedes der Oxidkügelchen 530 ist ausgebildet aus zumindest einem ausgewählten von der aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃-ZrO₂, CuO, Cu₂O, Ta₂O₅, PZT(Pb(Zr,Ti)O₃), Nb₂O₅, Fe₃O₄, Fe₂O₃, und GeO₂ bestehenden Gruppe. Die Oxidkügelchen 530 können rund sein und der Durchmesser jedes der Oxidkügelchen 530 ist 0,1 µm bis 10 µm. Die Dichte und Größe jedes der ersten Haftmittelmuster 520 kann auf derartige Werte eingestellt werden, bei denen die Lichtauskopplung maximiert ist durch Verwenden von Simulation. Ein Verfahren zum Bilden der ersten Haftmittelmuster 520 kann durchgeführt werden durch Verwenden eines Photolithographieverfahrens oder eines Nano-Imprint-Verfahrens. Das Photolithographieverfahren oder das Nano-Imprint-Verfahren wird genauso wie bei dem in 3 gezeigten Verfahren zum Herstellen des Substrates durchgeführt.
Als Nächstes wird ein zweites Haftmittel, das schwächer an dem ersten Haftmittel haftet als an dem Substrat 510, als Schicht auf die Oxidkügelchen 530 aufgebracht (S420). Die Oxidkügelchen 530, auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, werden auf das Substrat 510 aufgebracht (S430). Wenn das zweite Haftmittel, das schwächer an dem ersten Haftmittel als an dem Substrat 510 haftet, als Schicht auf die Oxidkügelchen aufgebracht wird, und auf das Substrat 510 aufgebracht wird, können im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Verfahren zum Herstellen des Substrates, die auf die ersten Haftmittelmuster 520 aufgebrachten Oxidkügelchen 530 leicht von den Oxidkügelchen-Mustern 540 gelöst werden. Andererseits werden die auf das Substrat 510 aufgebrachten Oxidkügelchen 530 nicht von den Oxidkügelchen-Mustern 540 gelöst und verbleiben auf dem Substrat 510, wie in 9 gezeigt ist.
Das Substrat 510 wird thermisch behandelt, wodurch die Oxidkügelchen 530 an das Substrat 510 gebunden werden (S440). Das Substrat 510 wird thermisch behandelt zwischen 500 °C und 1400 °C, und kann thermisch behandelt werden zwischen 800 °C und 1200 °C. Wenn das Substrat 510 auf diese Weise thermisch behandelt wird, werden die auf dem Substrat 510 ausgebildeten ersten Haftmittelmuster 520 und das auf die Oxidkügelchen 530 als Schicht aufgebrachte zweite Haftmittel entfernt. Somit werden die Oxidkügelchen 530, wie in 10 dargestellt, an das Substrat 510 gebunden, wodurch das Substrat 510 hergestellt wird, bei dem Oxidkügelchen-Muster 540 ausgebildet sind.
Wenn das Substrat 510 mit dem in 7 gezeigten Verfahren hergestellt wird, kann wie bei dem in 3 gezeigten Verfahren das Substrat 510 mit guter Lichtauskopplungseffizienz hergestellt werden.
Wie oben beschrieben, können bei dem Verfahren zum Herstellen des Substrates gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von kostengünstigen Kügelchen als Muster mit einer gewünschten Form auf ein Substrat aufgebracht werden, so dass während eines Trockätzens in dem Substrat auftretende Schäden vermieden werden können und ein Ätzprozess nicht durchgeführt wird, so dass eine Ausbeute einer Vorrichtung nicht verringert wird und Massenproduktion der Vorrichtung zunimmt. Zusätzlich wird ein teures Gerät zum Trockenätzen nicht benötigt, so dass das Verfahren zum Herstellen des Substrates ökonomisch ist und eine hohe Produktivität erreicht wird, bei der große Mengen an Substraten innerhalb einer kurzen Zeit hergestellt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Substrates, bei dem Oxidkügelchen-Muster (340) gebildet werden, wobei das Verfahren aufweist: Bilden von ersten Haftmittelmustern (320) mit selektiver Haftkraft an Stellen, an denen Oxidkügelchen-Muster (340) auf einem Substrat (310) gebildet werden sollen; Aufbringen eines zweiten Haftmittels, das stärker an dem ersten Haftmittel haftet als an dem Substrat (310), als Schicht auf einer Mehrzahl von Oxidkügelchen (330); Aufbringen der Oxidkügelchen (330), auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf das Substrat (310) und Ausbilden der Oxidkügelchen (330), auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf den ersten Haftmittelmustern (320); und thermisches Bearbeiten des Substrates (310), wodurch die Oxidkügelchen (330) an das Substrat (310) gebunden werden..
Verfahren zum Herstellen eines Substrats, bei dem Oxidkügelchen-Muster (540) ausgebildet werden, wobei das Verfahren aufweist: Bilden von ersten Haftmittelmustern (520) mit selektiver Haftkraft in einem Bereich, von dem Stellen ausgeschlossen sind, an denen Oxidkügelchen-Muster (540) auf einem Substrat (510) ausgebildet werden sollen, sodass diese Stellen, an denen Oxidkügelchen-Muster (540) auf einem Substrat (510) ausgebildet werden sollen, von der Bildung der ersten Haftmittelmuster (520) ausgeschlossen sind; Aufbringen eines zweiten Haftmittels, das geringer an dem ersten Haftmittel haftet als an dem Substrat (510), als Schicht auf einer Mehrzahl von Oxidkügelchen (530); Aufbringen der Oxidkügelchen (530), auf die das zweite Haftmittel als Schicht aufgebracht ist, auf das Substrat (510) und Bilden der Oxidkügelchen (530), auf die das zweite Haftmittel aufgebracht ist, in einem Bereich, in dem die Oberfläche des Substrates (510) freiliegt; und thermisches Bearbeiten des Substrats (510), wodurch die Oxidkügelchen (530) an das Substrat (510) gebunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat (310; 510) entweder aus Saphir oder aus Lithiumaluminiumoxid oder aus Magnesiumoxid ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Brechungsindex jedes der Oxidkügelchen (330; 530) 1,2 bis 2,0 ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der Oxidkügelchen (330; 530) ausgebildet ist aus zumindest einem ausgewählten von der aus SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃-ZrO₂, CuO, Cu₂O, Ta₂O₅, PZT, Nb₂O₅, Fe₃O₄, Fe₂O₃, und GeO₂ bestehenden Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oxidkügelchen (330; 530) rund sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Durchmesser jeder der Oxidkügelchen (330; 530) 0,1 µm bis 10 µm ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermische Bearbeiten des Substrates (310; 510) zwischen 500 °C bis 1400 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bilden der ersten Haftmittelmuster (320; 520) durchgeführt wird mit entweder einem Photolithographieverfahren oder einem Nano-Imprint-Verfahren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oxidkügelchen (330) rund sind, und wobei eine Höhe der ersten Haftmittelmuster (320) von dem Substrat (310) geringer als ein Radius jedes der Oxidkügelchen (330) ist.