CN103050598B - 混合型不等间距图形化衬底及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混合型不等间距图形化衬底，包括基本衬底，其特征是：在所述基本衬底的正面刻蚀形成以阵列形式排列的凸起周期，所述每个凸起周期包括至少两个大小、形状不一的凸起。所述凸起的形状为半球状、半椭球状、圆锥状或角锥状。所述凸起的直径为0.1~100μm。同一个凸起周期中的凸起之间的距离不等距。所述基本衬底采用蓝宝石衬底或碳化硅衬底。本发明在衬底的表面采用若干不等距排列的大小不一的凸起，更大程度地改变光在反射后外延出光面的夹角，最大限度地减少全反射的产生，整体发光效率可比现有技术的图形化衬底提升3%~10%。
Description
技术领域
本发明涉及一种图形化衬底，尤其是一种混合型不等间距图形化衬底及其制备方法。
背景技术
使用图形化衬底替代传统平面衬底，是目前较常见的一种提升LED芯片外量子效率的方法。
如图1所示，因外延层2a的材料与外延层2a下的衬底1a的材料、外延层2a上（出光面）的环氧树脂材料或空气的光折射系数不同，因此当外延层2a的PN结发光时，其发出的光在到达与环氧树脂或空气的接触面（出光面）时有一部分光会因入射角度太大导致在此界面出现全反射而在此射向外延层2a下表面，外延层2a下表面又会将光以原来的角度再反射回上表面，多次的反射导致光在外延层内反复运动减少了光量子从外延层射出的比例即降低了外量子效率。图形化衬底提升外量子效率的原理是，将外延层与衬底的交接面作为一个光学的反射面来看，将原本平面的交接面制作为具有规律性的凸起的表面形态，使光在到达外延层下表面发生反射时其反射后出射方向的光线与上表面的夹角角度发生变化，从而达到减少全反射、减少光在外延层内的反射次数进而减少光自身损耗等效果。其最终目标是减少光在外延层内运动的损失，提升光穿透外延层的几率，提升LED芯片的外量子效率，最终提升LED芯片的发光效率。如图2、图3所示，现有技术中有一种图形化衬底，是在基本衬底3a的表面形成若干以阵列形式排列的凸起4a，凸起4a的大小相同、间距相等的均匀排列，这种结构的图形化衬底虽然一定程度上可以避免全反射的产生，但效果不是很明显。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种混合型不等间距图形化衬底及其制备方法，可以更大程度地改变光在反射后外延出光面的夹角，最大限度地减少全反射的产生。
按照本发明提供的技术方案，所述混合型不等间距图形化衬底，包括基本衬底，其特征是：在所述基本衬底的正面刻蚀形成以阵列形式排列的凸起周期，所述每个凸起周期包括至少两个大小、形状不一的凸起。
所述凸起的形状为半球状、半椭球状、圆锥状或角锥状。
所述凸起的直径为0.1~100μm。
同一个凸起周期中的凸起之间的距离不等距。
所述基本衬底采用蓝宝石衬底或碳化硅衬底。
所述凸起的高度为0.1~100μm。
相邻凸起之间的距离为0.1~100μm。
本发明所述混合型不等间距图形化衬底的制备方法，其特征是，采用以下工艺步骤：
（1）制作光刻板，在光刻板上设计若干组不透光区域，每组不透光区域由多个大小不一的不透光圆形区组成，不透光圆形区之间的距离不等距，光刻板的其余部分为透光部分；不透光圆形区的直径为0.1~100μm；
（2）对蓝宝石材质或者碳化硅材质的平面衬底上涂光刻胶，光刻胶的涂胶厚度为0.5～4μm，使用步骤（1）得到的光刻板进行曝光显影，曝光显影后在平面衬底上露出需要光刻的区域，与光刻板相一致的不透光区域被光刻胶覆盖；
（3）对步骤（2）得到的平面衬底进行ICP刻蚀，得到图形化衬底。
本发明在衬底的表面采用若干不等距排列的大小不一的凸起，更大程度地改变光在反射后外延出光面的夹角，最大限度地减少全反射的产生，整体发光效率可比现有技术的图形化衬底提升3%~10%。
附图说明
图1为传统平面衬底发生全发射的示意图。
图2为现有技术中图形化衬底的剖面示意图。
图3为现有技术中图形化衬底的俯视图。
图4为本发明所述图形化衬底一种实施例的剖面示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为本发明所述图形化衬底另一种实施例的剖面示意图。
图7为图6的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图4～图7所示：本发明所述图形化衬底包括基本衬底1，基本衬底1采用蓝宝石衬底、碳化硅衬底或其他衬底；在所述基本衬底1的正面刻蚀形成以阵列形式排列的凸起周期2；所述每个凸起周期2包括至少两个大小、形状不一的凸起2b，凸起2b的形状为半球状、半椭球状、圆锥状或角锥状，凸起2b的直径为0.1~100μm；
如图4、图5所示，同一个凸起周期2中的凸起2b之间的距离不等距；
所述凸起2b的高度为0.1~100μm；相邻凸起2b之间的距离为0.1~100μm。
本发明在衬底的表面采用若干不等距排列的大小不一的凸起，更大程度地改变光在反射后外延出光面的夹角，最大限度地减少全反射的产生，整体发光效率可比现有技术的图形化衬底提升3%~10%。
所述图形化衬底的制备方法，包括以下工艺步骤：
（1）制作光刻板，在光刻板上设计若干组不透光区域，每组不透光区域由多个大小不一的不透光圆形区组成，不透光圆形区之间的距离不等距，光刻板的其余部分为透光部分；不透光圆形区的直径为0.1~100μm；
（2）对蓝宝石材质或者碳化硅材质的平面衬底上涂光刻胶，光刻胶的涂胶厚度为0.5～4μm，使用步骤（1）得到的光刻板进行曝光显影，曝光显影后在平面衬底上露出需要光刻的区域，与光刻板相一致的不透光区域被光刻胶覆盖；
（3）对步骤（2）得到的平面衬底进行ICP刻蚀，得到图形化衬底。
Claims (5)
1.一种混合型不等间距图形化衬底，包括基本衬底（1），其特征是：在所述基本衬底（1）的正面刻蚀形成一层以阵列形式排列的凸起周期（2），每个所述凸起周期（2）包括至少两个大小、形状不一的凸起（2b）；每个所述凸起周期（2）的凸起（2b）高度不一；所述凸起周期（2）在基本衬底（1）正面相邻布置，且每个凸起周期（2）内的凸起（2b）也在基本衬底（1）的正面相邻布置；同一个所述凸起周期（2）中的凸起（2b）之间的距离不等距；相邻凸起（2b）之间的距离为0.1~100μm。
2.如权利要求1所述的混合型不等间距图形化衬底，其特征是：所述凸起（2b）的形状为半球状、半椭球状、圆锥状或角锥状。
3.如权利要求1所述的混合型不等间距图形化衬底，其特征是：所述凸起（2b）的直径为0.1~100μm。
4.如权利要求1所述的混合型不等间距图形化衬底，其特征是：所述基本衬底（1）采用蓝宝石衬底或碳化硅衬底。
5.如权利要求1所述的混合型不等间距图形化衬底，其特征是：所述凸起（2b）的高度为0.1~100μm。
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