本发明专利技术公开一种具有纳米结构的印模，其包含：一基板，此一基板可为氧化铝或硅；位于基板上方的一缓冲层，此缓冲层可为氮化镓、金属或介电材料；位于缓冲层上方且具有纳米结构的印模层，此印模层为未掺杂氮化镓或ｎ型氮化镓材料。本发明专利技术公开一种具有纳米结构的印模的制造方法，其包含形成一基板；形成一缓冲层，位于该基板之上；以及形成一印模层，位于该缓冲层之上，且其上表面利用有机金属化学气相沉积法或氢氧化钾溶液湿式蚀刻的方法以形成纳米级结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米级印模结构及其在发光元件上的应用。
技术介绍
固态发光元件，例如发光二极管的发光效率必须通过增加内部效率(internal efficiency )和光取出效率(light extraction )两方面来提升，包括 p-n结(p-n junction)发光层效率的改善，或用不同基板和各种晶体生长技术 等方式来提高发光效率。进一步的改善可利用表面粗糙化处理。因为在原 本平坦的表面，入射角17度以内的光线可以取出，但超过17度就会因全 反射而反射回来。若经过粗化处理，可减少全反射发生几率并增加光取出化或降低介面折射率差距，降低光线在发光二极管芯片全反射的几率。做 法上通常是以离子蚀刻(Reactive Ion Etching, RIE)或感应耦合等离子体离子 蚀刻系统(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching, ICP-RIE)的工艺 设备技术来形成表面纳米级粗糙度，但此法有均匀性与重复性不佳等问题。 随着半导体产业的蓬勃发展，工艺技术不断地创新，具有高均匀性的纳米 工艺不再是遥不可及的技术，如何利用纳米技术提升发光二极管的发光效 率，则为下世代的研发重点。目前有许多不同的纳米技术在发展。如在传统半导体工艺中，黄光光 刻技术从深紫外线(DUV)的KrF 248nm曝光源往前缩短至ArF 193nm及F2 157nm等，此类均属于光学光刻
；另外非光学光刻技术也有电子 束直写技术(E-beam direct write )、限角度散射投影式电子束光刻术 (SCALPEL )、 X-ray光刻技术、聚焦离子束光刻技术(FIB)等，其工艺技术 都具有将线宽缩小至lOOnm以下的能力，然而其设备成本也呈现倍数式成 长。 一般而言，较具量产能力的DUV和SCALPEL的设备成本极高，而电 子束直写技术虽具有极短的波长(电子波长极短)、极佳的解析度(可至10 nm 以下)且不须要光掩模，然而电子束光刻术无法像光学步进机大量生产芯片，而限制其发展。1996年美国普林斯顿大学S.Y. Chou教授提出纳米转印技 术(Nano-imprint ， NI)，此技术是利用表面具有纳米结构的 一精密印才莫 (stamp),在涂布有热塑性高分子材料(如PR)的一基板上，将温度提高至玻 璃转换温度(Tg)以上进行此精密印模压印(imprint)工艺，使得此热塑性高分 子材料随着印模表面结构而成形。待温度冷却之后高分子材料固化，移开 印模，并以干蚀刻清除残余光致抗蚀剂，进而将印模上的图案转印至基板 上，其制作流程类似传统热压成型法，工艺流程图如图1所示。纳米转印 技术其转印过程中只需先制作好纳米线宽的印模，即可大量复制，具量产 的优势，可弥补电子束直写光刻技术产率低的缺点，且其设备成本也远较 光学步进机来得低。就纳米转印技术的意义而言，可定义为"将具有纳米结构的印模，通 过各种方式(如热压、UV光曝照等)将此结构图案转印至特定材料上，使 其达到大量转印/量产化的目的"。基于此一技术发展的理由，很明显可看出 此一技术的优势便在于(l)可达到纳米级小线宽，(2)转印速度快相对于目 前现有纳米级成型技术，具有量产优势。因此，整个技术重点在于"印模 结构的精密制作"。常见的印模制作方法是利用电子束光刻直写或离子光光 刻技术等方式制作，但因制作费时，价格高居不下。此外，此类型的印模 大多为步进式(step-profile)的高低起伏样式，虽可应用于发光二极管输出光 的控制(例如光子晶体)，但对于发光二极管的取出效率帮助有限，主要是因 为发光二极管的光大多由纳米结构的侧壁出光。
技术实现思路
本专利技术公开一种具有纳米结构的印模，其具有一基板，此一基板可为 氧化铝或硅； 一緩沖层位于该基板上方，此緩沖层可为氮化镓、金属或介 电材料；具有纳米结构的一印模层位于该緩沖层上方，此印模层为未掺杂 氮化镓或n型氮化镓材料。本专利技术提供一种新型式的精密印模制作方法，利用蚀刻液体受材料晶 格方向影响的特性，蚀刻出纳米级的特定结构或图样，以此印模搭配纳米 转印技术，将纳米图样转印至各波段LED芯片的正面或背面，再藉由蚀刻 技术将图样转移至半导体上，达到藉由粗化提升LED的光取出效率。附图说明图1显示纳米转印技术工艺流程图2显示本专利技术实施例一的制作具有纳米级印模结构的流程图 图3显示本专利技术实施例二的制作具有纳米级印模结构的流程图 图4显示本专利技术实施例三的制作具有納米级印模结构的流程图 图5显示本专利技术实施例中纳米级印模结构应用于发光元件的制作例一 的剖面示意图6显示本专利技术实施例中纳米级印模结构应用于发光元件的制作例二 的剖面示意图7显示本专利技术实施例中纳米级印模结构应用于发光元件的制作例三 的剖面示意图8显示本专利技术实施例中纳米级印模结构应用于发光元件的制作例四 的剖面示意图。附图标记说明1、 6 基板3、 8、 12 印才莫层5 热塑性高分子材料13 连接层2、 11 緩沖层 4 印模7、 9、 16 具有纳米级的印模结构 14 临时基板15~永久基板100、200、300、400 发光元件102、202、302、402 外延基板104、204、304、404 n型半导体层106、206、306、406 发光层108、208、308、408 p型半导体层110、210、310、410 透明导电层112、212、312、412 外延结构114、214、224、314、 414 纳米图案116、216、316、416 p型电^f及118、218、318、418 n型电招^具体实施方式本专利技术揭露一种制作具有纳米结构的印模及其制造方法。为使本专利技术 的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图2至图8的图示。 实施例一如图2所示，利用有机金属化学气相沉积法(MOCVD)在氧化铝 (Sapphire)基板1上成长例如由未掺杂氮化镓(u-GaN)所形成的一緩冲层2; 一印模层3，其中例如为未掺杂氮化镓(u-GaN)或n型掺杂氮化镓(n-GaN)， 且该印模层厚度至少为5000埃(A)。藉由有机金属化学气相沉积法制作参数 的调整，使得印模层上表面可形成具有锯齿状(三角形)的图案，其尺寸为 10nm至1000nm，周期为20nm至2000nm图案的纳米级印模结构7。实施例二如图3所示，利用有才几金属化学气相沉积法(MOCVD)在氧化铝 (Sapphire)基板1上成长例如由未掺杂氮化镓(u-GaN)所形成的一緩沖层2; 一印模层8，例如为未掺杂氮化镓(u-GaN)或n型掺杂氮化镓(n-GaN)，且该 印模层厚度至少为5000埃(A)。接着，以80°C氢氧化钾(KOH)蚀刻液蚀刻 印模层3分钟后，使其具有锯齿状(三角形)的图案，且其尺寸为lOnm至 1 OOOnm，周期为20nm至2000nm图案的纳米级印模结构9。实施例三另一实施例如图4所示，利用有机金属化学气相沉积法(MOCVD)在氧 化铝(Sapphire)临时基板14上成长例如由未掺杂氮化镓所形成的一连接层 13; —印模层12,例如为未掺杂氮化镓或n型掺杂氮化镓，且该印模层厚 度至少为5000埃(A)。再利用电子枪(E-gun)或集结式等离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米级印模结构，包含： 一基板； 一印模层，位于该基板之上，其中该印模层的一表面具有一纳米级的结构；以及 一缓冲层，位于该基板与该印模层之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚久琳，徐大正，谢明勋，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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