用于制备LED倒装芯片的图形化衬底制造技术

本实用新型专利技术公开了一种专门用于制备LED倒装芯片的新型图形化衬底，其包括采用在平面蓝宝石衬底表面沉积一层或多层薄膜材料（该薄膜材料折射率不同于蓝宝石的折射率（n=1.76），该种材料可为氧化钛、氧化锌、氧化镁等，但不限于这几种材料），然后利用ICP干法刻蚀出锥形、柱状图形，可以有效提高出光效率。本实用新型专利技术的新型图形化衬底，主要针对于倒装芯片，衬底图形表面（锥形、柱状图形）涂层或整体材质为非蓝宝石材料，当倒装芯片的光子经过该涂层（一层或多层）时，由于其折射率不同，破坏了光子在蓝宝石材料中的全反射光路，可以在最大程度上增加出光几率，该实用新型专利技术提供的图形衬底对倒装结构芯片的出光效率能提高15%以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于制备LED倒装芯片的图形化衬底。 
技术介绍
对于传统倒装加背镀的矩形腔结构的LED，因为蓝宝石的折射率为1.76，氮化镓的折射率为2.4，由于折射率不一致而导致光子由外延层中的量子阱中发出后，经过蓝宝石衬底介质时，会形成反射，出射角大于全反射角的光子由于光路没有突变，最终只能在器件内部来回多次反射，能量慢慢衰减为零。理论上大约只有不到一半的光子出射角度小于全反射角，从而能从器件表面出射，这是导致倒装芯片的光取出效率较低的主要原因之一。 
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中的LED倒装芯片出光率低的问题，提供一种有效增加出光率的图形化衬底。 为达到以上目的，本技术提供了一种用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，它包括蓝宝石基底、沉积于所述的蓝宝石基底上表面的一层或多层半导体材料薄膜，所述的半导体材料薄膜上刻蚀形成有图形阵列，其中，所述的半导体材料薄膜的折射率介于蓝宝石衬底的折射率与GaN材料的折射率之间，本技术所述的图形衬底是利用ICP刻蚀工艺制备，所述的新型图形衬底主要针对LED倒装芯片，配合背镀工艺，能极大提升出光率。 本技术的衬底为基于平面蓝宝石衬底，利用磁控溅射工艺在其表面沉积一层或多层薄膜材料，如氧化钛、氧化锌、二氧化硅等材料，这几层薄膜材料可以是两种材料相互间隔层叠构成的ABAB超晶格结构，也可以是几种材料相互层叠设置的ABCD叠加在一起的结构，几种材料的折射率介于蓝宝石衬底的折射率与GaN材料的折射率之间，即为1.67至2.4之间，调整多层薄膜层的厚度和材料的不同，能最大程度上破坏光子的全发射概率。 作为本专利的进一步优化方案，所述的一层或多层半导体薄膜材料的总厚度不超过1000 nm，并且小于刻蚀的深度。 作为本专利的进一步优化方案，所述的一层或多层半导体薄膜材料的总厚度为100 nm～600 nm。 作为本专利的进一步优化方案，所述的半导体材料包括氧化钛、氧化锌、二氧化硅、氧化镁。 作为本专利的进一步优化方案，所述的半导体材料薄膜上刻蚀形成有锥形或柱形的图形阵列。该衬底的图形为锥形或柱状，锥形图形的尺寸为，高度1～3 um；直径1～5 um；间距0.2～1um；柱状图形的尺寸，高度1～2.5 um，柱形底部直径1～5 um；间距 0.3～0.4 um。 由于采用了以上技术方案，本技术通过插入单层或多层薄膜材料，再利用ICP刻蚀出图形阵列，可以实现倒装芯片光取出效率提升的目的。通过简单的增加平片蓝宝石衬底表面的薄膜材料，利用现有ICP刻蚀工艺，无需另外增加任何倒装芯片工艺，与现有的芯片工艺完全兼容。本技术通过制备新型图形衬底工艺技术，破坏了光子在蓝宝石材料中的全反射光路，可以在最大程度上增加出光效率15 %以上。 附图说明图1为根据本技术的锥形图形衬底的示意图，其表面覆盖一层氧化钛、氧化锌、氧化硅等薄膜材料； 图2展示了锥形图形衬底截面轮廓；图3为根据本技术的柱状图形衬底的示意图，其氧化铝表面有不同折射率材料叠加而成；图4展示了柱形图形衬底截面轮廓。具体实施方式下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。 参见附图1至附图4所示，一种用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，它包括蓝宝石基底、沉积于蓝宝石基底上表面的一层或多层半导体材料薄膜，半导体材料薄膜上刻蚀形成有图形阵列，其中，半导体材料薄膜的折射率介于蓝宝石衬底的折射率与GaN材料的折射率之间，本技术图形衬底是利用ICP刻蚀工艺制备，新型图形衬底主要针对LED倒装芯片，配合背镀工艺，能极大提升出光率。 本技术的衬底为基于平面蓝宝石衬底，利用磁控溅射工艺在其表面沉积一层或多层薄膜材料，如氧化钛、氧化锌、二氧化硅、氧化镁等材料，这几层薄膜材料可以是两种材料相互间隔层叠构成的ABAB超晶格结构，也可以是几种材料相互层叠设置的ABCD叠加在一起的结构，几种材料的折射率介于蓝宝石衬底的折射率与GaN材料的折射率之间，即为1.67至2.4之间，调整多层薄膜层的厚度和材料的不同，能最大程度上破坏光子的全发射概率。上述一层或多层半导体薄膜材料的总厚度不超过1000 nm，并且小于刻蚀的深度。在其他的实时方式中，其总厚度为100 nm～600 nm。 在沉积好分布布拉格反射镜DBR的蓝宝石衬底上，通过掩模板，通过ICP干法刻蚀如图所示的锥形(图1、2)或柱状(图3、4)图形，锥形图形的尺寸为高度1～3 um；直径1～5 um；间距0.2～1um；柱状图形的尺寸为，高度1～2.5 um，柱形底部直径1～5 um；间距 0.3～0.4 um。该种衬底主要针对倒装芯片，能有效提升光子出射效率。在该技术的新型图形衬底上生长外延层，制备倒装结构芯片。 由于采用了以上技术方案，本技术通过插入单层或多层薄膜材料，再利用ICP刻蚀出图形阵列，可以实现倒装芯片光取出效率提升的目的。通过简单的增加平片蓝宝石衬底表面的薄膜材料，利用现有ICP刻蚀工艺，无需另外增加任何倒装芯片工艺，与现有的芯片工艺完全兼容。本技术通过制备新型图形衬底工艺技术，破坏了光子在蓝宝石材料中的全反射光路，可以在最大程度上增加出光效率15 %以上。 以上实施方式只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本技术的内容并加以实施，并不能以此限制本技术的保护范围，凡根据本技术精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本技术的保护范围内。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，其特征在于：它包括蓝宝石基底、沉积于所述的蓝宝石基底上表面的一层或多层半导体材料薄膜，所述的半导体材料薄膜上刻蚀形成有图形阵列，其中，所述的半导体材料薄膜的折射率介于蓝宝石衬底的折射率与GaN材料的折射率之间。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，其特征在于：它包括蓝宝石基底、沉积于所述的蓝宝石基底上表面的一层或多层半导体材料薄膜，所述的半导体材料薄膜上刻蚀形成有图形阵列，其中，所述的半导体材料薄膜的折射率介于蓝宝石衬底的折射率与GaN材料的折射率之间。
2.根据权利要求1所述的用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，其特征在于：所述的蓝宝石基底上表面沉积有多层半导体材料薄膜，所述的多层半导体材料薄膜相互层叠设置。
3.根据权利要求2所述的用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，其特征在于：所述的蓝宝石基底上表面沉积有多层半导体材料薄膜，所述的多层半导体材料薄膜是由两种半导体材料相互间隔层叠构成的超晶格结构。
4.根据权利要求1所述的用于制备LED倒装芯片的图形化衬底，其特征在于：所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立人，陈伟，刘慰华，
申请(专利权)人：聚灿光电科技苏州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：