專利名稱：新型圖形襯底的發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光二極管領(lǐng)域，具體涉及一種新型圖形襯底的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
利用圖形化襯底可以有效提高GaN基LED發(fā)光效率，一方面可以有效的降低GaN 基LED材料中的位錯(cuò)密度，避免裂紋的產(chǎn)生，提高外延材料的晶體質(zhì)量和均勻性，進(jìn)而能提 高LED的內(nèi)量子發(fā)光效率，另一方面，由于陣列圖形結(jié)構(gòu)增加了光的散射，改變了 LED的光 學(xué)線路，進(jìn)而提升光提取效率。傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底圖形形狀集中在圓錐，半球，立方體等單一圖形，本發(fā)明的襯底 圖形則為兩種單一形體組合而成的復(fù)合圖形，可以進(jìn)一步降低外延生長(zhǎng)缺陷和加強(qiáng)光的散射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型圖形襯底的發(fā)光二極管及其制備方法，它具有降低 外延生長(zhǎng)缺陷和增加光散射幾率，增強(qiáng)軸向光出光效率的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是新型圖形襯底的發(fā)光二極管，包括依次設(shè)有的襯底、緩沖 層、N型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層和透明導(dǎo)電層，所述N型半導(dǎo)體層上設(shè)有N電極，所 述P型半導(dǎo)體層上設(shè)有P電極，其特征在于所述發(fā)光二極管的襯底為復(fù)合圖形襯底，復(fù)合 圖形襯底有多個(gè)由圓臺(tái)上表面挖空一個(gè)倒圓錐構(gòu)成的復(fù)合圖形體。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，其特征在于復(fù)合圖形襯底的圓臺(tái)上表 面直徑為Ium 1. 5um，圓臺(tái)下表面直徑為3um 4um，高度為Ium 1. 5um，圓錐高度為 0.25um 0. 5um。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，其特征在于復(fù)合圖形襯底的圓臺(tái)分布 呈正方形、三角形、六邊形或蜂窩狀陣列，占空比為3 1 1 3。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述復(fù)合圖形襯底為藍(lán)寶 石襯底。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步 驟在襯底上表面旋涂一層光刻膠；利用光刻版光刻在光刻膠上曝光復(fù)合圖形陣列圖案；采用顯影劑去除曝光部分光刻膠；烘烤光刻膠使之堅(jiān)固，提高光刻膠抗刻蝕能力；利用刻蝕方法將光刻膠的復(fù)合圖案?jìng)鬟f到襯底上，在襯底上表面形成復(fù)合圖形。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，，其特征在于光刻膠的厚度 為Ium 4um，曝光時(shí)間為2s 10s。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于烘烤溫度為50°C 200°C，時(shí)間為 5min 40min。如上所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于刻蝕為感應(yīng)耦 合等離子刻蝕。技術(shù)效果如圖4所示，本發(fā)明通過(guò)兩種單一圖形體組合而成的復(fù)合圖形襯底，可 以進(jìn)一步降低外延生長(zhǎng)缺陷和增加光散射幾率，增強(qiáng)軸向光出光效率，在350mA驅(qū)動(dòng)電壓 下，相對(duì)傳統(tǒng)的單一圓臺(tái)圖形襯底，周期性陣列分布復(fù)合圖形襯底發(fā)光二極管發(fā)光效率提 高 10%。


圖1，是本發(fā)明實(shí)施例旋涂光刻膠的示意圖。圖2，是本發(fā)明實(shí)施例復(fù)合圖形襯底結(jié)構(gòu)示意圖。圖3. 1，是本發(fā)明實(shí)施例光刻版版圖正方形周期性陣列。圖3. 2，是本發(fā)明實(shí)施例光刻版版圖三角型周期陣列。圖3. 3，是本發(fā)明實(shí)施例光刻版版圖蜂窩狀周期陣列。圖4，是本發(fā)明實(shí)施例光功率提高對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，包括依次設(shè)有的襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體 層、有源層、P型半導(dǎo)體層和透明導(dǎo)電層，所述N型半導(dǎo)體層上設(shè)有N電極，所述P型半導(dǎo)體 層上設(shè)有P電極，其特征在于所述發(fā)光二極管的襯底為復(fù)合圖形襯底，復(fù)合圖形襯底有多 個(gè)由圓臺(tái)上表面挖空一個(gè)倒圓錐構(gòu)成的復(fù)合圖形體，其特征結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。本發(fā)明的制備方法是在藍(lán)寶石襯底上旋涂一層光刻膠(圖1)；利用光刻版(圖 3. 1，圖3. 2，圖3. 3)光刻出光刻膠復(fù)合圖形陣列；以光刻膠圖形陣列做掩膜，刻蝕藍(lán)寶石 襯底，將圖形刻蝕到藍(lán)寶石襯底上，完成新型圖形化襯底的制備；在此襯底上外延生長(zhǎng)緩沖 層，非摻雜GaN層，Si摻雜η型GaN，有源發(fā)光層，Mg摻雜ρ型GaN，完成外延片的制備；依 次生長(zhǎng)電流擴(kuò)展層，P電極和η電極，完成芯片的制備。通過(guò)本發(fā)明提供的新型圖形化襯 底，可以有效降低GaN外延生長(zhǎng)的差排密度，提高內(nèi)量子效率，同時(shí)由于復(fù)合圖形襯底加強(qiáng) 光的散射，使有源層發(fā)出的光經(jīng)過(guò)襯底反射后，增加出光幾率。實(shí)施例1首先參照?qǐng)D1所示，在藍(lán)寶石襯底上涂一層光刻膠，厚度為3um。接著如圖3. 1所 示通過(guò)光刻工藝?yán)霉饪贪婀饪淘诠饪棠z上曝光復(fù)合圖形陣列圖案，該圖案為正方形周期 性陣列的復(fù)合圖形，占空比為3 1，曝光時(shí)間為6s，然后采用顯影劑去除曝光部分光刻膠， 之后烘烤光刻膠使之堅(jiān)固，提高光刻膠抗刻蝕能力，烘烤溫度為120°C，時(shí)間為20min，最后 利用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法將光刻膠的復(fù)合圖案?jìng)鬟f到襯底上，在襯底上表面形成復(fù) 合圖形，復(fù)合圖形為圓臺(tái)上表面挖空一個(gè)倒圓錐(如圖2所示)，圓臺(tái)上表面直徑為2um，圓 臺(tái)下表面直徑為4um，高度為1. 5um,圓錐高度為0. 5um。實(shí)施例2首先參照?qǐng)D1所示，在藍(lán)寶石襯底上涂一層光刻膠，厚度為3um。接著如上圖所示 通過(guò)光刻工藝?yán)霉饪贪婀饪淘诠饪棠z上曝光復(fù)合圖形陣列圖案，該圖案為三角形周期性陣列的復(fù)合圖形(圖3. 2)，占空比為2 1，曝光時(shí)間為8s，然后所示采用顯影劑去除曝光 部分光刻膠，之后烘烤光刻膠使之堅(jiān)固，提高光刻膠抗刻蝕能力，烘烤溫度為150°C，時(shí)間為 15min，最后利用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法將光刻膠的復(fù)合圖案?jìng)鬟f到襯底上，在襯底上 表面形成復(fù)合圖形，復(fù)合圖形為圓臺(tái)上表面挖空一個(gè)倒圓錐，圓臺(tái)上表面直徑為1. 5um,圓 臺(tái)下表面直徑為3um，高度為1. 2um,圓錐高度為0. 3um。實(shí)施例3首先參照?qǐng)D1所示，在藍(lán)寶石襯底上涂一層光刻膠，厚度為3um。接著通過(guò)光刻工 藝?yán)霉饪贪婀饪淘诠饪棠z上曝光復(fù)合圖形陣列圖案，該圖案為蜂窩狀周期性陣列的復(fù)合 圖形(圖3.3)，占空比為3 1，曝光時(shí)間為6s，然后采用顯影劑去除曝光部分光刻膠，之后 烘烤光刻膠使之堅(jiān)固，提高光刻膠抗刻蝕能力，烘烤溫度為120°C，時(shí)間為20min，最后利用 感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法將光刻膠的復(fù)合圖案?jìng)鬟f到襯底上，在襯底上表面形成復(fù)合圖 形如圖2所示，復(fù)合圖形為圓臺(tái)上表面挖空一個(gè)倒圓錐，圓臺(tái)上表面直徑為2um，圓臺(tái)下表 面直徑為4um，高度為1. 5um,圓錐高度為0. 5um。
權(quán)利要求
1.新型圖形襯底的發(fā)光二極管，包括依次設(shè)有的襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層、 P型半導(dǎo)體層和透明導(dǎo)電層，所述N型半導(dǎo)體層上設(shè)有N電極，所述P型半導(dǎo)體層上設(shè)有P 電極，其特征在于所述發(fā)光二極管的襯底為復(fù)合圖形襯底，復(fù)合圖形襯底有多個(gè)由圓臺(tái)上 表面挖空一個(gè)倒圓錐構(gòu)成的復(fù)合圖形體。
2.如權(quán)利要求1所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，其特征在于復(fù)合圖形襯底的圓 臺(tái)上表面直徑為Ium 1. 5um,圓臺(tái)下表面直徑為3um 4um，高度為Ium 1. 5um,圓錐高 度為 0. 25um 0. 5um。
3.如權(quán)利要求2所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，其特征在于復(fù)合圖形襯底的圓 臺(tái)分布呈正方形、三角形、六邊形或蜂窩狀陣列，占空比為3 1 1 3。
4.如權(quán)利要求2所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述復(fù)合圖形襯底 為藍(lán)寶石襯底。
5.如權(quán)利要求1所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于包括以下 幾個(gè)步驟在襯底上表面旋涂一層光刻膠；利用光刻版光刻在光刻膠上曝光復(fù)合圖形陣列圖案；采用顯影劑去除曝光部分光刻膠；烘烤光刻膠使之堅(jiān)固，提高光刻膠抗刻蝕能力；利用刻蝕方法將光刻膠的復(fù)合圖案?jìng)鬟f到襯底上，在襯底上表面形成復(fù)合圖形。
6.如權(quán)利要求5所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，，其特征在于光刻膠 的厚度為Ium 4um，曝光時(shí)間為2s 10s。
7.如權(quán)利要求5所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于烘烤溫度 為 50V 200°C，時(shí)間為 5min 40min。
8.如權(quán)利要求5所述的新型圖形襯底的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于刻蝕為 感應(yīng)耦合等離子刻蝕。
全文摘要
新型圖形襯底的發(fā)光二極管及其制備方法，包括依次設(shè)有的襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層、P型半導(dǎo)體層和透明導(dǎo)電層，所述N型半導(dǎo)體層上設(shè)有N電極，所述P型半導(dǎo)體層上設(shè)有P電極，其特征在于所述發(fā)光二極管的襯底為復(fù)合圖形襯底，復(fù)合圖形襯底有多個(gè)由圓臺(tái)上表面挖空一個(gè)倒圓錐構(gòu)成的復(fù)合圖形體。它具有降低外延生長(zhǎng)缺陷和增加光散射幾率，增強(qiáng)軸向光出光效率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102142494SQ20111004363
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者易賢, 楊新民, 王漢華, 董志江, 靳彩霞, 項(xiàng)藝 申請(qǐng)人:武漢迪源光電科技有限公司