[發明專利]發光二極管芯片結構及其制造方法

有效

• 申請號: 200910052863.2
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101582479A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 袁根如;郝茂盛
• 申請（專利權）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 李儀萍;余明偉

技術領域

本發明涉及發光二極管芯片制造工藝，尤其是指改變襯底結構提高芯片光提取效率的結構及其制造方法。

背景技術

發光二極管具有體積小、效率高和壽命長等優點，在交通指示、戶外全色顯示等領域有著廣泛的應用.尤其是利用大功率發光二極管可能實現半導體固態照明，引起人類照明史的革命，從而逐漸成為目前電子學領域的研究熱點.為了獲得高亮度的LED，關鍵要提高器件的內量子效率和外量子效率.目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、襯底材料以及空氣之間的折射率差別較大，導致有源區產生的光在不同折射率材料界面發生全反射而不能導出芯片.

為了提高發光二極管的發光效率，目前已經提出了用濕法腐蝕藍寶石襯底制作圖形襯底這樣一種方法，其制作方法為：將SiO₂做成一定的圖形，之后用其做掩膜，再通過濕法腐蝕的方法在藍寶石襯底上腐蝕出一定的微結構，來提高發光效率，但是這種方法有很多缺陷，主要缺陷有：1、不能制作出三棱錐形的微結構，亮度提升有限；2、用SiO₂做掩膜時，在腐蝕的時候掩膜材料也會被腐蝕掉，導致圖形成型難度加大；2、腐蝕時間太長，需要1-10個小時，生產效率低下；3、隨著腐蝕時間的加長，腐蝕溶液不斷變化，可控性難度加大。

鑒于此，為了解決以上問題，現提出一種新的三棱錐形微結構發光二極管芯片襯底結構及其制造方法以解決上述技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種發光二極管芯片結構及其制造方法，由于在藍寶石襯底上形成了三棱錐形微結構，可以減少界面反射并減少內部吸收，從而提高了發光二極管芯片的發光效率。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種發光二極管芯片結構的制造方法，該方法包括以下步驟：

1)應用干法刻蝕工藝將圖形轉移至藍寶石襯底上；

2)應用濕法刻蝕藍寶石襯底將之前的圖形形成周期性排列三棱錐形。

進一步的，所述1)包括以下步驟：

步驟a：采用電子束蒸鍍機或濺射方式在藍寶石上制作一層金屬層，金屬材料為鈦、鎳、鋁、鉻其中之一；

步驟b：用光刻膠在藍寶石襯底上形成一層光刻膠膜層，膜層的厚度為0.1um～10um，利用光刻技術將光刻膠在襯底上圖形化，形成所期望的圖案；

步驟c：用烘膠臺低溫回流光刻膠，將步驟2中的光刻膠圖形回流成凸包形或圓臺形結構，烘烤溫度為50℃～250℃、時間為10秒鐘～60分鐘；

步驟d：用深紫外線對光刻膠照射，深紫外線波長為100-300nm，照射時間為3秒～30分鐘；

步驟e：再次用烘膠臺對光刻膠高溫硬烤，烘烤溫度為100℃～400℃、時間為1～60分鐘；

步驟f：用干法蝕刻技術將圖形轉移到藍寶石襯底上，在藍寶石襯底上表面形成凸包形或圓臺形周期性排列的微結構。

進一步的，所述2)包括以下步驟：

步驟g：用硫酸、磷酸、或硫酸與磷酸的混合液腐蝕經過步驟1)后的藍寶石襯底，將周期性排列的微結構腐蝕成三棱錐形的微結構，溶液溫度為100-500℃，腐蝕時間為1分鐘-1小時；

步驟h：用去離子水沖洗干凈藍寶石襯底。

進一步的，所述1)包括以下步驟：

步驟A：用光刻膠在藍寶石襯底上形成一層光刻膠膜層，膜層的厚度為0.1um～10um，利用光刻技術將光刻膠在襯底上圖形化，形成周期性排列的凹坑；

步驟B：用電子束蒸鍍或濺射方式在之前襯底表面蒸鍍一層金屬層，金屬為鎳或別的金屬，厚度為

步驟C：用濕法清洗或剝離的方法將光刻膠清洗干凈；

步驟D：通過用金屬做掩膜，用干法刻蝕的方法將金屬圖形轉移到襯底上。

進一步的，所述2)包括以下步驟：

步驟E：用濕法清洗將金屬清洗干凈，腐蝕溶液為硫酸、硝酸、大王水、小王水、511溶液或鹽酸溶液中的一種；

步驟F：用濕法腐蝕該襯底，將經過步驟1)后的圖形腐蝕成三棱錐形，腐蝕溶液為硫酸、磷酸、硫酸和磷酸的任意體積比混合溶液；

步驟G：用去離子水將藍寶石襯底清洗干凈。

進一步地，所述1)包括以下步驟：

步驟i：在襯底表面沉積一層SiO₂或Si₃N₄；

步驟ii：用光刻膠在步驟1形成的結構上形成一層光刻膠膜層，膜層的厚度為0.1um～10um，利用光刻技術將光刻膠在襯底上圖形化，形成圓柱形的圖案；