专利名称：：发光二极管芯片衬底结构的制备方法
技术领域：
：本发明涉及发光二极管芯片制备方法，尤其是指提高芯片发光效率的衬底结构的制备方法。
背景技术：
：发光二极管具有体积小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用.尤其是利用大功率发光二极管可能实现半导体固态照明，引起人类照明史的革命,从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点.为了获得高亮度的LED,关键要提高器件的内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、衬底材料以及空气之间的折射率差别较大,导致有源区产生的光在不同折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。目前己经提出了几种提高芯片光提取效率的方法，主要包括改变芯片的几何外形，减少光在芯片内部的传播路程，降低光的吸收损耗,如采用倒金字塔结构；控制和改变自发辐射,通常采用谐振腔或光子晶体等结构;采用表面粗糙方法,使光在粗糙的半导体和空气界面发生漫射,增加其投射的机会等，其中发光二极管芯片的衬底对芯片的发光效率有很大的影响。然而在制备衬底时，由于常规下光刻胶抗ICP刻蚀能力较差，经过ICP刻蚀后，光刻胶易被打入衬底里，衬底表面会被刻黑，使衬底受到污染，光刻胶的图形也不能有效的转移到衬底上，从而不能制造出优良的微结构图形衬底。这种情况导致制造具有微结构图形的衬底工艺复杂化，使成本增加；导致不能制造出优良的具有微结构图形的衬底，从而阻碍了芯片发光效率的提高。鉴于此，提供一种新的发光二极管芯片衬底结构的制备方法。
发明内容本发明要解决的技术问题在于提供一种发光二极管芯片的衬底结构的制备方法，由于采用了深紫外线对光刻胶照射，改变光刻胶的性质，提高光刻胶抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀能力，可直接利用光刻胶做掩膜制造优良的微结构图形，并可有效减少刻蚀后衬底受到污染的情况，从而有利于减少发^;二极管芯片的内部吸收，提高芯片发光效率。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种发光二极管芯片衬底结构的制备方法，包括以下步骤-在衬底上表面上形成一层光刻胶膜层；应用光刻工艺将光刻胶膜层图形化以形成所期望的图案；利用深紫外线对该光刻胶膜层照射；应用回流工艺熔化该光刻胶膜层，使该光刻胶膜层形成多个凸包形；应用刻蚀的方法将该光刻胶膜层的多个凸包形轮廓传递到该衬底上，在该衬底上表面上形成多个凸包形微结构。在所述的方法中，所述的刻蚀方法为电感耦合等离子体蚀刻。在所述的方法中，所述光刻胶膜层图形化形成的所期望的图案为周期性或非周期性排列的棱柱、圆柱、凌锥、圆锥、圆台或棱台；所述衬底表面的凸包形微结构的剖面轮廓线为弧线形。作为本发明的优选方案之一，所述深紫外线波长为100nm300nm。作为本发明的优选方案之一，所述深紫外线对光刻胶照射的角度为0°~90°，照射时间为1秒60分钟。作为本发明的优选方案之一，所述衬底的材料为蓝宝石。作为本发明的优选方案之一，所述光刻胶掩模的厚度为0.5um4um。作为本发明的优选方案之一,所述回流工艺中烘烤温度为5(TC40(TC、时间为0.1分钟60分钟。本发明所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法中，由于采用深紫外线(DUV)对光刻胶照射，提高了光刻胶抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力，通常深紫外线(DUV)泛指波长小于300咖的电磁波。从而克服了常规下在制备衬底时，由于常规光刻胶抗ICP刻蚀能力较差，经过ICP刻蚀后，光刻胶易被打入衬底里，衬底表面会被刻黑，使衬底受到污染，光刻胶的图形也不能有效的转移到衬底上，从而不能直接利用光刻胶制造优良微结构图形的问题。由于本发明所述方法可直接利用光刻胶做掩膜制造优良的微结构图形，并且可有效减少刻蚀后衬底受到污染的情况，可减少发光二极管芯片的内部吸收，从而提高了发光二极管芯片的发光效率。此外，采用本发明所述方法制备的衬底结构，在衬底上形成了凸包形微结构，且该微结构可以有效减少界面反射，同时也可减少内部吸收，该微结构可有效改善外延生长的缺陷，从而进一步提高了发光二极管的发光效率。图la-le是本发明发光二极管芯片衬底结构的制备方法流程示意图。具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的具体实施步骤，为了示出的方便附图并未按照比例绘制。实施例一首先参照图la所示，在蓝宝石衬底10上涂敷光刻胶，形成一层光刻胶膜层20，光刻胶膜层20的厚度为0.5um。接着通过光刻工艺将光刻胶在衬底上图形化，形成所期望的图案如图lb所示，该图案为周期性规则排列的圆锥。然后利用深紫外线(DUV)30对图形化的光刻胶膜层21进行照射如图lc所示，照射条件如下选用波长为300訓的深紫外线，照射角度90°，照射时间60分钟。照射角度指所述深紫外线(DUV)30与图形化的光刻胶膜层21所在平面之间的夹角。图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，其性质发生了改变，使图形化的光刻胶膜层21抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高，可直接利用图形化的光刻胶膜层21做掩膜。然后采用平台烘烤光刻胶回流技术将光刻胶图案形成类似如图ld所示的多个凸包形微结构图案。回流条件如下:烘烤温度为5(TC，时间为O.l分钟。之后采用ICP(电感耦合等离子体)蚀刻技术将此种图案转移到蓝宝石上如图le所示，在蓝宝石衬底10表面形成多个凸包形的微结构11，该微结构11正面为蒙古包形，其剖面轮廓线为圆弧形。由于图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高，经刻蚀后得到的衬底表面没有出现常规下会被刻黑的情况，从而使衬底受到污染的问题得到解决；可直接利用图形化的光刻胶膜层21做掩膜，使不能直接利用常规光刻胶制造优良微结构图形的问题得到解决。采用所得衬底结构制备的发光二极管芯片，由于衬底未受到污染，减少了内部吸收，且衬底表面形成的蒙古包形微结构有效减少了界面反射及内部吸收，有较高的发光效率。实施例二首先参照图la所示，在蓝宝石衬底10上涂敷光刻胶，形成一层光刻胶膜层20,光刻胶膜层20的厚度为2um。接着通过光刻工艺将光刻胶在衬底上图形化,形成所期望的图案如图lb所示，该图案为非周期性规则排列的四棱柱。然后利用深紫外线(DUV)30对图形化的光刻胶膜层21进行照射如图lc所示，照射条件如下选用波长为200nm的深紫外线，照射角度60°，照射时间30分钟。照射角度指所述深紫外线(DUV)30与图形化的光刻胶膜层21所在平面之间的夹角。图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，其性质发生了改变，使图形化的光刻胶膜层21抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高。然后采用平台烘烤光刻胶回流技术将光刻胶图案形成类似如图ld所示的多个凸包形微结构图案。回流条件如下:烘烤温度为20(TC，时间为20分钟。之后采用ICP(电感耦合等离子体)蚀刻技术将此种图案转移到蓝宝石上如图le所示，在蓝宝石衬底10表面形成多个凸包形的微结构11，该微结构11正面为蒙古包形,其剖面轮廓线为弧线形。由于图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DL)V)30照射后，抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高，经刻蚀后得到的衬底表面没有出现常规下会被刻黑的情况，从而使衬底受到污染的问题得到解决。直接利用图形化的光刻胶膜层21做掩膜，刻蚀后衬底表面干净、光滑，使不能直接利用常规光刻胶制造优良微结构图形的问题得到解决。采用所得衬底结构制备的发光二极管芯片，由于衬底未受到污染，减少了内部吸收，且衬底表面形成的蒙古包形微结构有效减少了界面反射及内部吸收，可有效改善外延生长的缺陷，有很高的发光效率。实施例三首先参照图la所示，在蓝宝石衬底10上涂敷光刻胶，形成一层光刻胶膜层20,光刻胶膜层20的厚度为4um。接着通过光刻工艺将光刻胶在衬底上图形化，形成所期望的图案如图lb所示，该图案为非周期性规则排列的圆台。然后利用深紫外线(DUV)30对图形化的光刻胶膜层21进行照射如图lc所示，照射条件如下选用波长为lOOrnn的深紫外线，照射角度30°，照射时间l分钟。照射角度指所述深紫外线(DUV)30与图形化的光刻胶膜层21所在平面之间的夹角。图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，其性质发生了改变，使图形化的光刻胶膜层21抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高。然后采用平台烘烤光刻胶回流技术将光刻胶图案形成类似如图ld所示的多个凸包形微结构图案。回流条件如下:烘烤温度为40(TC，时间为60分钟。之后采用ICP(电感耦合等离子体)蚀刻技术将此种图案转移到蓝宝石上如图le所示，在蓝宝石衬底10表面形成多个凸包形的微结构11，该微结构11正面为蒙古包形,其剖面轮廓线为弧线形。由于图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高，经刻蚀后得到的衬底表面没有出现常规下会被刻黑的情况，从而使衬底受到污染的问题得到解决。直接利用图形化的光刻胶膜层21做掩膜，刻蚀后衬底表面干净、光滑，得到了优良的微结构图形，使不能直接利用常规光刻胶制造优良微结构图形的问题得到解决。采用所得衬底结构制备的发光二极管芯片，由于衬底未受到污染，减少了内部吸收，且衬底表面形成的蒙古包形微结构有效减少了界面反射及内部吸收，可有效改善外延生长的缺陷，有极高的发光效率。实施例四首先参照图la所示，在蓝宝石衬底10上涂敷光刻胶，形成一层光刻胶膜层20,光刻胶膜层20的厚度为4um。接着通过光刻工艺将光刻胶在衬底上图形化,形成所期望的图案如图lb所示，该图案为周期性规则排列的圆柱。然后利用深紫外线(DUV)30对图形化的光刻胶膜层21进行照射如图lc所示，照射条件如下选用波长为100nm的深紫外线，照射角度0°，照射时间1秒。照射角度指所述深紫外线(DUV)30与图形化的光刻胶膜层21所在平面之间的夹角。图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，其性质发生了改变，使图形化的光刻胶膜层21抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高。然后采用平台烘烤光刻胶回流技术将光刻胶图案形成类似如图ld所示的多个凸包形微结构图案。回流条件如下:烘烤温度为400'C，时间为60分钟。之后采用ICP(电感耦合等离子体)蚀刻技术将此种图案转移到蓝宝石上如图le所示，在蓝宝石衬底10表面形成多个凸包形的微结构11，该微结构11正面为蒙古包形，其剖面轮廓线为弧线形。由于图形化的光刻胶膜层21经深紫外线(DUV)30照射后，抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力得到了提高，经刻蚀后得到的衬底表面没有出现常规下会被刻黑的情况，从而使衬底受到污染的问题得到解决。直接利用图形化的光刻胶膜层21做掩膜，刻蚀后衬底表面干净，且得到了优质的微结构图形，该微结构图形轮廓光滑，使不能直接利用常规光刻胶制造优良微结构图形的问题得到解决。采用所得衬底结构制备的发光二极管芯片，由于衬底未受到污染，减少了内部吸收，且衬底表面形成的优质的蒙古包形微结构有效减少了界面反射及内部吸收，可有效改善外延生长的缺陷，有极高的发光效率。通过对比实验，从测试数据可以看出，实施例四中采用本发明所述衬底的管芯比采用普通蓝宝石衬底的管芯发光效率高70%。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根据本发明的具体实施例，由于采用深紫外线(DUV)对光刻胶照射，提高了光刻胶抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀的能力。从而克服了常规下在制备衬底时，由于光刻胶经过ICP刻蚀后，光刻胶易被打入衬底里，衬底表面会被刻黑，从而使衬底受到污染的问题。由于本发明所述方法由于可有效减少刻蚀后衬底的污染，可减少发光二极管芯片的内部吸收，从而提高了发光二极管芯片的发光效率。此外，采用本发明所述方法制备的衬底结构，在衬底上形成了蒙古包形微结构，且该微结构可以有效减少界面反射，同时也可减少内部吸收,从而进一歩提高了发光二极管的发光效率。本发明中涉及的其他工艺条件为常规工艺条件，属于本领域技术人员熟悉的范畴，在此不再赘述。上述实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。任何不脱离本发明精神和范围的技术方案均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。权利要求1.一种发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤在衬底上表面上形成一层光刻胶膜层；应用光刻工艺将光刻胶膜层图形化以形成所期望的图案；利用深紫外线对该光刻胶膜层照射；应用回流工艺熔化该光刻胶膜层，使该光刻胶膜层形成多个凸包形；应用刻蚀的方法将该光刻胶膜层的多个凸包形轮廓传递到该衬底上，在该衬底上表面上形成多个凸包形微结构。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于所述的深紫外线波长为100nm300nm。3.根据权利要求1或2所述的发光二极管衬底结构的制备方法，其特征在于所述的深紫外线对光刻胶照射的角度为0°90°，照射时间为l秒60分钟。4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片衬底结构的制造方法，其特征在于光刻胶膜层图形化形成的所期望的图案为周期性或非周期性排列的棱柱、圆柱、凌锥、圆锥、圆台或棱台。5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于所述的刻蚀方法为电感耦合等离子体蚀刻。6.根据权利要求1所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于所述衬底表面的凸包形微结构的剖面轮廓线为弧线形。7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于所述衬底的材料为蓝宝石。8.根据权利要求l所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于所述光刻胶膜层的厚度为0.5um4咖。9.根据权利要求1所述的发光二极管芯片衬底结构的制备方法，其特征在于所述回流工艺中烘烤温度为50°C400°C、时间为0.1分钟60分钟。全文摘要本发明涉及一种发光二极管芯片衬底结构的制备方法，在蓝宝石衬底表面上形成一层光刻胶膜层；应用光刻工艺将光刻胶膜层图形化以形成所期望的图案；利用深紫外线对光刻胶照射；应用回流工艺熔化该光刻胶膜层，使该光刻胶膜层形成多个凸包形；应用电感耦合等离子体蚀刻的方法将该光刻胶膜层的多个凸包形轮廓传递到该衬底上，在该衬底上形成凸包形微结构。由于采用了深紫外线对光刻胶照射，改变光刻胶的性质，提高光刻胶抗ICP(电感耦合等离子体)刻蚀能力，可直接利用光刻胶做掩膜制造优良的微结构图形，并且可有效减少刻蚀后衬底受到污染的情况，从而有利于减少发光二极管芯片的内部吸收及界面反射，可提高发光二极管芯片的发光效率。文档编号H01L33/00GK101515625SQ20091004863公开日2009年8月26日申请日期2009年3月31日优先权日2009年3月31日发明者李士涛,董云飞,袁根如,郝茂盛,诚陈,颜建锋申请人:上海蓝光科技有限公司