[實用新型]一種圖形化襯底及用于制造該圖形化襯底的掩膜版

有效

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• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN202712247U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 丁海生;李東昇;馬新剛;江忠永;張昊翔;王洋;李超;黃捷;黃敬
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00;G03F1/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及LED工藝領域，尤其涉及一種可提高LED芯片的軸向發(fā)光亮度的圖形化襯底及用于制造該圖形化襯底的掩膜版。?

背景技術

原有LED工藝是在平坦的襯底上生長N-GaN、量子阱、P-GaN等層疊外延結構，然后在所述層疊外延結構上形成透明導電膜并開孔，最后制作P、N電極并形成鈍化保護層結構。當LED發(fā)展到向景觀照明和通用照明進軍的現(xiàn)階段，LED的發(fā)光亮度遇到了更高的挑戰(zhàn)，在內量子效率(已接近100％)可提高的空間有限的情況下，為了進一步提高LED的發(fā)光亮度，LED行業(yè)的科研工作者引入了圖形化襯底。所謂圖形化襯底就是通過濕法高溫腐蝕或干法刻蝕的辦法在襯底上形成類似半球形、圓臺形、圓錐形、三角錐形、多棱錐形、柱形或不規(guī)則圖形等微結構。這類微結構對光波具有漫反射作用，可增加光子的逃逸幾率，從而提高LED的發(fā)光亮度。但這類結構畢竟是基于光的漫反射原理而設計的，被反射后光的傳播方向也是隨機的，沒有太多的目的性。因此提供一種微結構可以有目的地改變光波的傳播方向，在更有效地提升光子的逃逸幾率的前提下，提高LED的軸向發(fā)光亮度成為業(yè)界的一個研究方向。?

眾所周知，在宏觀領域，無論是照明路燈、家用臺燈、照明手電筒，還是顯示照明用高壓汞燈或鹵素燈等，都是由發(fā)光光源和與其配套的反光碗組成的；在微觀領域的LED器件也是由發(fā)光芯片和與其配套的碗杯組成的。無論在宏觀領域還是在微觀領域，反光碗(或碗杯)的作用都是改變光的傳播方向，提高軸向發(fā)光亮度。那么再向微觀領域延伸和擴展，因此制備出一種具有類發(fā)光體?和反光碗組合特性的新型圖形化襯底，這種襯底既不影響外延生長，又能提高LED的軸向發(fā)光亮度成為業(yè)界的一個研究課題。?

這種結構制作的難點應該在光刻工藝中，因為只要能在掩膜層上制作出所述結構，剩下的工作就是通過ICP刻蝕的辦法將所述結構轉移到襯底上，這種工作比較易于實現(xiàn)。光刻工藝中的技術難點應該在于如何提供一種能制作上述結構的掩膜版。?

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能夠提高LED芯片的軸向亮度的圖形化襯底及用于制備該圖形化襯底的掩膜版。?

為解決上述問題，本實用新型提供一種圖形化襯底，用于提高LED芯片的軸向亮度，所述圖形化襯底具有若干陣列排列的微結構，所述微結構包括若干用于對光波產生漫反射作用以提高LED芯片的發(fā)光亮度的類發(fā)光體和若干用于提高LED芯片的軸向發(fā)光亮度的反光碗，每一所述反光碗固定于一所述類發(fā)光體的底部，并環(huán)繞設置于所述類發(fā)光體的周圍。?

進一步的，所述類發(fā)光體和所述反光碗為一體成型。?

進一步的，所述微結構的排列方式為矩形陣列排列、六邊形陣列排列。?

進一步的，所述微結構的排列方式為六邊形陣列排列，除邊界處的微結構外，每一微結構被周圍排列于正六邊形頂點的六個微結構包圍，被包圍的微結構位于該正六邊形的中心。?

進一步的，相鄰的微結構之間的間距為5μm～15μm。?

進一步的，所述微結構的底部直徑為3μm～5μm。?

進一步的，所述類發(fā)光體為微米量級的圓錐體結構，所述類發(fā)光體的最大高度為2μm～10μm。?

進一步的，所述反光碗為亞微米量級的環(huán)形面結構，所述反光碗的最大高度為0.01μm～0.5μm。?

進一步的，所述圖形化襯底的材質為藍寶石、碳化硅或硅。?

本實用新型還提供一種用于制作所述的圖形化襯底的掩膜版，所述掩膜版包括粘合固定的具有衍射作用的第一掩膜版和具有濾波作用的第二掩膜版，第一掩膜版和第二掩膜版均具有若干陣列排列的小孔，所述第一掩膜版和第二掩膜版之間具有空氣介質。?

進一步的，所述空氣介質的厚度為1μm～50μm。?

進一步的，在使用掩膜版進行曝光的過程中，所述第一掩膜版比第二掩膜版更臨近曝光的光源。?

進一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上的小孔的排列形式完全相同，且第一掩膜版和第二掩膜版上相對應小孔的圓心相對。?

進一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均為矩形陣列排列、六邊形陣列排列。?

進一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均為六邊形陣列排列，除邊界處的小孔外，每一小孔被周圍排列于正六邊形頂點的六個小孔包圍，被包圍的小孔位于該正六邊形的中心。?

進一步的，所述第一掩膜版上相鄰的小孔之間的間距為1μm～15μm，所述第二掩膜版上相鄰的小孔之間的間距為1μm～15μm。?