[發明專利]在AlGaInP基LED的GaP表面制備類球形結構的方法

有效

• 申請號: 201310061485.0
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103107252A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 楊海方;尹紅星;顧長志;劉哲;夏曉翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于三維結構的加工及LED發光與應用技術領域，特別涉及一種基于紫外欠曝光和熱流及感應耦合等離子體刻蝕工藝在GaP表面制備三維類球形結構，并用于實現AlGaInP基LED光提取效率增強的方法。背景技術

發光二極管(LED)因其光電轉換效率高，壽命長，功耗低，無污染等特點，廣泛應用于顯示，照明，裝飾等領域。LED的發光效率主要決定于內量子效率和外量子效率兩個方面，其中外量子效率為內量子效率與光提取效率的乘積。AlGaInP基紅光LED的內量子效率已達到了95％以上，從內量子效率方面入手提高LED發光效率空間已經不是很大。因此，提高光提取率是提高AlGaInP基紅光LED發光效率的主要途徑。對于AlGaInP基紅光LED，GaP的折射率高達3.4，GaP半導體材料與空氣界面的臨界角約為17°，因此AlGaInP基紅光LED的光提取效率非常的低，這大大限制了AlGaInP基紅光LED的應用。表面粗化是提高LED光提取效率的一種有效方法，表面粗化技術是將LED表面粗化形成凹凸不平狀，從而大大減少了由于表面全反射而導致無法輻射出LED表面的光比例，提高了LED的光提取效率。

目前的表面粗化結構主要利用濕法腐蝕的方法實現，該方法實現的粗化結構為無規則的錐形結構，其粗化結構的形狀、尺寸及周期均不可控。同時由于濕法腐蝕的各向同性，很容易產生鉆蝕和過蝕，導致粗化尺寸和深度受限。另一方面根據理論模擬計算，對LED光提取效率最有效的粗化結構應該是周期性的類球形結構，但由于加工上的困難，目前還沒有直接制備這種結構的有效方法。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種簡便且高效制備大面積，高占空比，高均勻性和重復性的GaP類球形結構的方法，是提高AlGaInP基LED光提取效率的有效途徑。

為達成所述目的，本發明提供一種在AlGaInP基LED的GaP表面制備類球形結構的方法，所述制備步驟包括：

步驟S1：在需要制備圖形結構的AlGaInP基LED基片上旋涂光刻膠，利用熱板或烘箱對涂覆光刻膠后的樣品進行烘烤，得到覆有光刻膠的樣品；

步驟S2：根據所要制備的圖形尺寸及形狀制備相應的掩膜版；

步驟S3：利用紫外光刻設備，并用欠曝光的方法對覆有光刻膠的樣品進行曝光，并將曝光后的樣品進行顯影、定影處理，得到含有光刻膠圖形的樣品；

步驟S4：選擇高于光刻膠玻璃化溫度的溫度對含有光刻膠圖形的樣品進行熱流處理，形成三維的類球形形狀的光刻膠結構樣品；

步驟S5：利用干法刻蝕方法，對三維的類球形形狀的光刻膠結構樣品進行刻蝕，將光刻膠形狀轉移到GaP表面，得到在GaP表面上具有三維類球形結構的樣品；

步驟S6：用丙酮溶液或者去膠機去除GaP表面的殘膠，即在AlGaInP基LED的GaP表面得到類球形結構。

本發明的優點在于：

本發明成功運用紫外欠曝光技術及熱流致光刻膠流動，首先得到三維類球形狀光刻膠結構，然后通過感應耦合等離子體刻蝕技術，控制光刻膠和GaP的刻蝕比，將光刻膠圖形直接轉移到GaP表面。紫外曝光技術是一種簡便有效且可大面積制備均勻性重復性較好圖形結構的微加工技術，配合熱流致光刻膠在自身表面張力作用下得到光滑表面的三維類球形結構。通過控制不同熱流溫度結合不同的刻蝕深度就可以在GaP表面得到不同的類球形結構。該方法是一種簡單且高效制備大面積，高占空比，高均勻性和重復性的三維類球形結構的方法。且與現有LED工藝兼容，可以在LED工業化生產上得到應用，容易形成產業化。

附圖說明

圖1.本發明實施例采用紫外欠曝光技術配合熱流及干法刻蝕在AlGaInP基LED的GaP表面制備類球形結構的示意圖。

圖2a-圖2h本發明制備的類球形結構的剖面示意圖。

圖3.是依照本發明實施例在AlGaInP基LED的GaP表面得到的凹球結構掃描電子顯微鏡照片。

圖4.是依照本發明實施例在AlGaInP基LED的GaP表面得到的碗形體結構掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

實施例1：如圖1示出本發明實施例采用紫外欠曝光技術、熱流技術及干法刻蝕工藝在鋁鎵銦磷(AlGaInP)基發光二極管(LED)的磷化鎵(GaP)表面制備類球形結構的流程，包括以下步驟：