專利名稱：一種增強led出光效率的粗化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其是涉及一種增強LED出光效率的粗化方法。
背景技術：
由于氮化物基LED具有節(jié)能、壽命長、體積小、低電壓和環(huán)保等優(yōu)點，所以它將引 發(fā)照明產業(yè)的革命。如同半導體晶體管替代電子管一樣，在若干年后，LED作為新光源的固 態(tài)照明燈，將有機會逐漸取代傳統(tǒng)的照明燈而進入每一個角落。但是，氮化物外延材料的折射率與空氣的折射率相差很大，光的出射角很小， 絕大部分光被全反射回LED器件內部，導致器件的外量子效率低。采用粗化技術，通過 對N型GaN、P型GaN和ITO進行粗化，可以有效提高LED的發(fā)光效率。此外相關研究 [Nanotechnology, 16(2005) 1844]表明納米級的表面粗化比微米粗化更有利于提高發(fā)光效率。目前，主要存在以下幾種進行納米粗化的方法。第一，可以采用光刻技術進行納米 粗化，但由于分辨率的限制，傳統(tǒng)的光刻技術很難制備納米圖形襯底，必須借助于分辨率極 高的先進光刻技術，例如電子束光刻和極紫外光刻，進行納米粗化，生產成本很高。第二，公 開號為CN 101373714A的專利公開了一種采用金屬自組裝技術制備納米級圖形襯底的方 法，但是需要淀積氧化硅、淀積金屬、氮氣高溫退火等多步工藝，工藝過程比較復雜，此外高 溫退火工藝對LED外延層質量也會產生不利的影響，因此此工藝不適用于進行P型GaN和 ITO的粗化。第三，可以通過旋涂納米顆粒的方法制備納米尺度硬掩模，然后進行薄膜材料 的粗化，但是，這些材料本身可能對LED生產線造成污染?？傊?，目前存在的納米級粗化技 術都存在一些問題，迫切需要一種低成本、低溫和與傳統(tǒng)LED工藝相兼容的納米級粗化技 術。文獻[Nanotechnology，20 (2009) 445304]中發(fā)現(xiàn)，采用氧等離子體干法去膠時在 襯底表面很容易形成納米級膠點，他們利用這一現(xiàn)象并結合側墻工藝，成功制備出MEMS領 域中所需要的各種納米結構。本發(fā)明提出了可以基于這種現(xiàn)象對LED的ITO層、P型層、N型層和襯底背面進行 納米級粗化，從而達到提高LED的出光效率的目的。這種低成本、低溫和與傳統(tǒng)LED工藝相 兼容的納米級粗化技術在LED領域具有廣闊的應用前景。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種增強LED出光效率的粗化方法，以提 高LED的出光效率。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種增強LED出光效率的粗化方法，用于對LED的 ITO層、P型層、N型層和襯底背面進行納米級粗化，以提高LED的出光效率，該方法包括
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步驟1 在需要粗化的薄膜上旋涂光刻膠；步驟2 用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該需要粗化的薄膜上形成一層納米尺寸
膠點 ； 步驟3 以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該需要粗化的薄膜；步驟4 濕法去除光刻膠并清洗，完成薄膜的粗化。上述方案中，所述LED包括藍光LED、紫外LED或綠光LED。上述方案中，所述襯底為藍寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底或氮化鋁 襯底。上述方案中，步驟1中所述光刻膠為正膠或負膠。上述方案中，步驟1中所述在需要粗化的薄膜上旋涂光刻膠之后，還包括對該光 刻膠進行后烘。上述方案中，步驟2中所述的納米尺寸膠點，其尺寸和間距通過刻蝕時間來控制， 刻蝕時間越長，納米膠點尺寸越小，膠點之間的間距越大。(三)有益效果本發(fā)明提供的這種增強LED出光效率的粗化方法，具有低溫、低成本、低污染和與 傳統(tǒng)的LED工藝相兼容等優(yōu)點，在LED領域具有廣闊的應用前景。


圖1是本發(fā)明提供的增強LED出光效率的粗化方法的流程圖；圖2是依照本發(fā)明實施例對P型GaN層粗化的制備流程示意圖，其中圖2 (a)為在P型GaN層上旋涂光刻膠，并對光刻膠進行后烘；圖2 (b)為對旋涂的光刻膠進行氧等離子體干法刻蝕，在P型GaN層上形成一層納 米級膠點；圖2 (c)為以形成的膠點為掩膜，干法刻蝕P型GaN層；圖2 (d)為濕法去膠清洗，形成所需的P型GaN粗化層。圖2中各層材料情況如下1為藍寶石襯底；2為成核層；3為N型GaN層；4為量 子阱；5為電子阻擋層；6為P型GaN層；7為光刻膠；8為納米尺寸膠點。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的增強LED出光效率的粗化方法的流程圖，通過這 種方法可以對LED的ITO層、P型層、N型層和襯底背面進行納米級粗化，從而達到提高LED 出光效率的目的，該方法包括步驟1 在需要粗化的薄膜上旋涂光刻膠；步驟2 用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該需要粗化的薄膜上形成一層納米尺寸
膠點； 步驟3 以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該需要粗化的薄膜；步驟4 濕法去除光刻膠并清洗，完成薄膜的粗化。
以下實施例以對P型GaN粗化為例并結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。主要包括 以下工藝步驟1)在襯底上生長LED全結構材料，包括成核層、N型GaN、量子阱、電子阻擋層、P型 GaN ；2)在P型GaN層上旋涂光刻膠；并對膠進行后烘，如圖2 (a)所示；3)用氧等離子體刻蝕光刻膠，P型GaN層上形成一層納米尺寸膠點，如圖2 (b)所 示；4)以形成的膠點為掩膜刻蝕P型GaN層，如圖2 (c)所示；5)濕法去膠清洗，完成P型GaN的粗化，如圖2 (d)所示；
6)最后采用常規(guī)工藝完成LED制備。 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保 護范圍之內。
權利要求
一種增強LED出光效率的粗化方法，用于對LED的ITO層、P型層、N型層和襯底背面進行納米級粗化，以提高LED的出光效率，其特征在于，該方法包括步驟1在需要粗化的薄膜上旋涂光刻膠；步驟2用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該需要粗化的薄膜上形成一層納米尺寸膠點；步驟3以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該需要粗化的薄膜；步驟4濕法去除光刻膠并清洗，完成薄膜的粗化。
2.根據(jù)權利要求1所述的增強LED出光效率的粗化方法，其特征在于，所述LED包括藍 光LED、紫外LED或綠光LED。
3.根據(jù)權利要求1所述的增強LED出光效率的粗化方法，其特征在于，所述襯底為藍寶 石襯底、硅襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底或氮化鋁襯底。
4.根據(jù)權利要求1所述的增強LED出光效率的粗化方法，其特征在于，步驟1中所述光 刻膠為正膠或負膠。
5.根據(jù)權利要求1所述的增強LED出光效率的粗化方法，其特征在于，步驟1中所述在 需要粗化的薄膜上旋涂光刻膠之后，還包括對該光刻膠進行后烘。
6.根據(jù)權利要求1所述的增強LED出光效率的粗化方法，其特征在于，步驟2中所述的 納米尺寸膠點，其尺寸和間距通過刻蝕時間來控制，刻蝕時間越長，納米膠點尺寸越小，膠 點之間的間距越大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增強LED出光效率的粗化方法，用于對LED的ITO層、P型層、N型層和襯底背面進行納米級粗化，以提高LED的出光效率，該方法包括步驟1在需要粗化的薄膜上旋涂光刻膠；步驟2用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該需要粗化的薄膜上形成一層納米尺寸膠點；步驟3以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該需要粗化的薄膜；步驟4濕法去除光刻膠并清洗，完成薄膜的粗化。本發(fā)明提供的這種粗化方法，具有低溫、低成本、低污染及與傳統(tǒng)的LED工藝相兼容等優(yōu)點，在LED領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號H01L33/00GK101976712SQ20101026307
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者劉乃鑫, 劉喆, 孫莉莉, 曾一平, 李晉閩, 王軍喜, 王國宏, 閆建昌, 馬平, 魏同波, 魏學成 申請人:中國科學院半導體研究所