Led衬底结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体光电芯片制造技术领域，特别涉及一种LED衬底结构。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对家居环境、休闲和舒适度追求的不断提高。灯具灯饰也逐渐由单纯的照明功能转向装饰和照明共存的局面，具有照明和装饰双重优势的固态冷光源LED取代传统光源进入人们的日常生活成为必然之势。
[0003]GaN基LED自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，其结构已趋于成熟和完善，已能够满足人们现阶段对灯具装饰的需求；但要完全取代传统光源进入照明领域，发光亮度的提高却是LED行业科研工作者永无止境的追求。在内量子效率(已接近100% )可提高的空间有限的前提下，LED行业的科研工作者把目光转向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多种技术方案和方法，例如图形化衬底技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体等。其中图形化衬底技术最具成效，尤其是2010年以来，在政府各种政策的激励和推动下，无论是锥状结构的干法图形化衬底技术还是金字塔形状的湿法图形化衬底技术都得到了飞速的发展，其工艺已经非常成熟，并于2012年完全取代了平衬底，成为LED芯片的主流衬底，使LED的晶体结构和发光亮度都得到了革命性的提高。
[0004]图形化衬底技术是利用PSS图形将从发光区射向衬底的光通过不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，对于倒装芯片而言，就不需要将光反射回去，而是需要尽可能多的光透射穿过衬底。
[0005]相比正装LED芯片，倒装芯片可以解决散热难的问题，商业化的LED芯片大多生长在蓝宝石衬底上，然后将其固定在封装支架上，这样的LED芯片主要通过传导散热，而蓝宝石衬底由于较厚，所以热量难于导出，热量聚集在芯片会影响芯片可靠性，增加光衰和减少芯片寿命；解决光效低的问题，电极挡光，会减少芯片的出光，电流拥挤会增加芯片的电压，这些都会降低芯片的光效；解决封装复杂的问题，单个LED芯片的电压为3V左右，因此需要变压或者将将其串联，这些都增加了封装和应用的难度，工艺难度加大，使整个芯片的可靠性变差。
[0006]有如此之多优势的倒装结构将成为未来能大幅提高LED发光亮度的最有前途的GaN基LED的结构，然而倒装结构的LED芯片是在N面(也即反面)出光的，由于蓝宝石的折射率低于氮化镓的折射率，所以外延层射出来的光会在蓝宝石和衬底界面上发生反射，导致较多的光不能出来，减少出光效率，为了解决这一问题，有必要设计一种图形化衬底，减少从外延层射向衬底的光的反射，增加其透射，提高出光效率。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种LED衬底结构，以解决现有的LED出光效率较低的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种LED衬底结构，所述LED衬底结构包括:衬底，所述衬底上形成有由透射材料形成的增透减反结构，以增加光的透射减少光的反射，所述增透减反结构的纵截面的上边长度大于等于下边长度。可选的，在所述的LED衬底结构中，所述增透减反结构的材料为氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。
[0009]可选的，在所述的LED衬底结构中，所述增透减反结构在所述衬底上呈周期性排布。
[0010]可选的，在所述的LED衬底结构中，所述增透减反结构的纵截面为倒梯形。
[0011]在本实用新型提供的LED衬底结构中，通过增透减反结构增加光的透射，从而能够增加LED的出光效率。进一步的，通过将增透减反结构形状设计为纵截面为倒梯形，使得LED在提高发光亮度的同时，增加轴向发光亮度。此外，通过图形互补原理，利用常规沉积、光刻、蚀刻设备将增透减反结构制作在平衬底上，工艺简单、成本低廉、适于大规模商业化生产。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例的LED衬底结构的制作方法的流程示意图；
[0013]图2是本实用新型实施例一的LED的制作方法中衬底的剖面结构示意图；
[0014]图3是本实用新型实施例一的LED的制作方法中形成二氧化硅层后的剖面结构示意图；
[0015]图4是本实用新型实施例一的LED的制作方法中在二氧化硅层上形成光刻胶后的剖面结构示意图；
[0016]图5a是本实用新型实施例一的LED的制作方法中形成光刻胶图形掩膜层后的剖面结构示意图；
[0017]图5b为图5a所示的器件结构的俯视图；
[0018]图6是本实用新型实施例一的LED的制作方法中形成二氧化硅图形后的剖面结构示意图；
[0019]图7是本实用新型实施例一的LED的制作方法中形成透射材料层后的剖面结构示意图；
[0020]图8是本实用新型实施例一的LED的制作方法中在透射材料层表面形成光刻胶后的剖面结构示意图；
[0021]图9是本实用新型实施例一的LED的制作方法中刻蚀光刻胶后的剖面结构示意图；
[0022]图10是本实用新型实施例一的LED的制作方法中光刻胶完全消除后的剖面结构示意图；
[0023]图11是本实用新型实施例一的LED的制作方法中形成增透减反结构后的剖面结构示意图；
[0024]图12是本实用新型实施例一的LED的制作方法中去除二氧化硅图形后的剖面结构示意图；
[0025]图13是本实用新型实施例二的LED的制作方法中衬底的剖面结构示意图；
[0026]图14是本实用新型实施例二的LED的制作方法中形成二氧化硅层后的剖面结构示意图；
[0027]图15是本实用新型实施例二的LED的制作方法中形成光刻胶后的剖面结构示意图；
[0028]图16a是本实用新型实施例二的LED的制作方法中形成光刻胶图形掩膜层后的剖面结构示意图；
[0029]图16b为图16a所示的器件结构的俯视图；
[0030]图17是本实用新型实施例二的LED的制作方法中形成二氧化硅图形后的剖面结构示意图；
[0031]图18是本实用新型实施例二的LED的制作方法中形成透射材料层后的剖面结构示意图；
[0032]图19a是本实用新型实施例二的LED的制作方法中对透射材料层采用抛光工艺后的剖面结构示意图；
[0033]图19b是本实用新型实施例二的LED的制作方法中继续对透射材料层采用抛光工艺后的剖面结构示意图；
[0034]图19c是本实用新型实施例二的LED的制作方法中形成增透减反结构后的剖面结构示意图；
[0035]图20是本实用新型实施例二的LED的制作方法中去除二氧化硅图形后的剖面结构示意图；
[0036]图21a是本实用新型实施例的第一种LED衬底结构的剖面结构示意图；
[0037]图21b是本实用新型实施例的第二种LED衬底结构的剖面结构示意图；
[0038]图21c是本实用新型实施例的第三种LED衬底结构的剖面结构示意图；
[0039]图21d是本实用新型实施例的第四种LED衬底结构的剖面结构示意图；
[0040]图21e是本实用新型实施例的第五种LED衬底结构的剖面结构示意图；
[0041]图21f是本实用新型实施例的第六种LED衬底结构的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的LED衬底结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0043]请参考图1，其为本实用新型实施例的LED衬底结构的制作方法的流程示意图。如图1所示，所述LED衬底结构的制作方法包括:
[0044]步骤SlO:提供衬底；
[0045]步骤Sll:在所述衬底上形成二氧化娃层；
[0046]步骤S12:刻蚀所述二氧化硅层，在所述衬底上形成呈周期性排布的多个二氧化硅图形；
[0047]步骤S13:在每相邻两个二氧化硅图形之间形成由透射材料形成的增透减反结构，以增加光的透射减少光的反射，所述增透减反结构的纵截面的上边长度大于等于下边长度；
[0048]步骤S14:去除所述多个二氧化硅图形。
[0049]【实施例一】
[0050]具体的，请参考图2?图12，其为本实用新型实施例一的LED衬底结构的制作方法中所形成的器件结构的示意图。
[0051]如图2所示，提供衬底20，优选的，所述衬底20为蓝宝石衬底。
[0052]接着，如图3所示，在所述衬底20上形成二氧化硅层21。在本申请实施例中，所述二氧化硅层21的厚度为0.5微米?3微米。优选的，在所述衬底20上形成二氧化硅层21中，所述二氧化硅层21的沉积速度越来越慢，工艺温度越来越高。优选的，所述二氧化硅层21的沉积速度为从100埃/秒到10埃/秒递减，工艺温度为从200°C到800°C递增。由此，所形成的二氧化硅层21膜质由下至上(接近衬底20至远离衬底20)越来越好，抗腐蚀能力越来越强。从而在后续工艺中，能够形成质量可靠的二氧化硅图形。
[0053]接着，如图4?图6所示，刻蚀所述二氧化硅层21，在所述衬底20上形成呈周期性排布的多个二氧化硅图形23。
[0054]首先，如图4所示，在所述二氧化硅层21上形成光刻胶22。优选的，所述光刻胶22的厚度为0.5微米?I微米。
[0055]接着，如图5a所示，去除部分光刻胶22，露出部分二氧化硅层21。具体的，利用光刻和刻蚀工艺，形成周期性排布的光刻胶图形掩膜层，暴露出部分二氧化硅层21。在此，可相应参考图5b，图5b为图5a所示的器件结构的俯视图，为了便于区分，在图5b中，光刻胶22由带线条的图案加以标示。如图5b所示，在此，二氧化硅层21的形状为圆形，剩余的光刻胶22 (即周期性排布的光刻胶图形掩膜层)为多个分立的圆形结构，其呈周期性阵列排布，其中，在二氧化硅层21的边缘位置，剩余的光刻胶22受限于二氧化硅层21的大小和形状，不是完整的圆形结构。在本申请的其他实施例中，剩余的光刻胶22也可以是多个分立的椭圆形结构或者多边形结构等，本申请对此不作限定。
[0056]接着，如图6所示，刻蚀露出的部分二氧化硅层21，形成呈周期性排布的多个二氧化硅图形23 (在此，所述二氧化硅图形23为至少具有一个纵截面为正梯形的结构)。在本申请实施例中，既可以通过干法刻蚀工艺刻蚀露出的部分二氧化硅层21，也可以通过湿法腐蚀工艺刻蚀露