[發明專利]一種具有散光效應的LED芯片的制備方法

在審

• 申請號: 201711415138.8
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108039401A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 侯想
• 申請（專利權）人: 福建中晶科技有限公司
• 主分類號: H01L33/58
• 分類號: H01L33/58;H01L33/00;H01L33/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種具有散光效應的LED芯片的制備方法,包括以下步驟：S1、在藍寶石片子的上表面制備類似于凸鏡形貌的圓；S2、將S1所得的藍寶石片子通過紫外固化熱壓印技術對藍寶石襯底圖形化，襯底圖案由平均分布的錐形圖案組成，且錐形圖案的豎截面為等腰三角形，本發明可以通過調整凸鏡的弧度，使出光角的范圍擴大至180°，對LED的出光效率進行了優化，進一步提高了LED的出光效率，藍寶石襯底的頂端設置有弧形凸起，且錐形圖案均勻分布在弧形凸起的頂端，襯底上的圖案更加密集，便于LED芯片射出更多的光線。

技術領域

本發明涉及發光二極管技術領域，尤其涉及一種具有散光效應的LED芯片的制備方法。

背景技術

近年來，GaN基LED因具有亮度高、能耗低、壽命長等諸多優點，被廣泛應用于交通指示燈、LCD背光源、全彩顯示器和通用照明領域等，主流LED都是利用在平片上制備圖形化襯底來進行外延生長，最終LED芯片發光單元是量子阱形成的平面，然而，藍寶石襯底以及GaN折射率都是偏大的材料，正裝LED芯片出光面的GaN折射率(n＝2.2左右)與空氣(n＝1.0)之間存在巨大差異，光從LED芯片發光層出來的最大出射角（折射角）在27°左右，這導致光線在芯片內部發生顯著的全反射現象而無法射出LED，大大降低了LED的光提取率，使得GaN基LED在顯示屏等要求可視角大的領域帶來不利。后來針對這一問題提出了改善方案，如引入布拉格反射層、光子晶體，表面粗化和襯底圖形化等。其中，多圖層襯底技術不僅能提高光提取率，還能提高內量子效率。一方面，襯底上的圖案通過折射和反射改變光的軌跡，使光在界面出射的入射角變小(小于全反射臨界角)，從而得以透射而出，提高光的提取率；另一方面，圖案還可以使得后續的GaN生長出現側向磊晶的效果，減少晶體缺陷，提高內量子效率。多圖層襯底技術的關鍵在于對襯底圖案的設計，其對LED的出光效率起著決定性作用。為滿足器件性能的要求，圖案的種類已幾番更新，從最初的槽形到六角形、錐形、棱臺型等，圖形化襯底技術的應用效果已受到認可。S.Suihkonen等人的實驗證明：具有尖錐狀凸起結構的錐形圖案的傾斜角對LED的出光有較大的影響。Lee等人使用ICP刻蝕獲得圓錐體圖形化藍寶石襯底，在20mA電流的驅動下，獲得的LED的輸出功率提高了35％；Su等人分別在藍寶石襯底上制造出納米級圓孔圖案和微米級圓孔圖案，其結果顯示，納米級圖案相比微米級圖案有更好的出光效率。C.C.Wang等人認為單位面積內圖形尺度的減小能夠增加反射面從而提高光線的出射幾率。目前的研究已經證明隨著襯底上相鄰圖案之間距離的縮小，LED芯片的光提取率明顯增加。其原因在于，圖案之間的距離縮小使單位面積的襯底表面上可以排布更多的圖案，圖案更加密集，從而能夠更大限度地提高LED的光提取率。然而，由于圖案刻蝕技術發展的限制，圖形襯底技術的圖案設計一直僅限于在平片上規則性排布，由于這些傳統的襯底圖案設計均是在平面上，圖案間距不可能無極限地縮小，即使在最密排布的圖案中，相鄰圖案之間仍然存在較多間隙，而這部分的間隙將會大大地減小了圖形襯底LED光提取率的提升空間。并且，過密的襯底圖案不利于外延GaN晶體的形核及生長，因此圖形襯底圖案的設計及排布是優化LED出光效率的一大難題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種具有散光效應的LED芯片的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種具有散光效應的LED芯片的制備方法，包括以下步驟：

S1、在藍寶石片子的上表面制備類似于凸鏡形貌的圓，包括以下步驟：

S1.1、通過涂膠機，在藍寶石片子的上表面涂負膠，負膠的厚度范圍在10至150um，且涂抹負膠的厚度根據凸鏡弧度調整；

S1.2、通過光刻機，再將S1.1所得的藍寶石片子的表面進行曝光，且光刻板上面圓形圖形的周期與LED芯片的尺寸一致，圓形圖形的直徑范圍在20um至60um；

S1.3、將S1.2所得結果進行顯影；