[发明专利]制造纳米压印模具的方法、利用由此制造的纳米压印模具制造发光二极管的方法以及由此制造的发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及制造纳米压印模具的方法、利用由此制造的纳米压印模具制造发光二极管的方法以及由此制造的发光二极管。

背景技术

氮化镓基（GaN基）白色发光二极管（LED）的能量转换效率高、寿命长、发射光方向性强、工作电压低、预热时间短且操作电路简单。而且，GaN基白色LED耐受外部冲击和振动，以实现具有各种类型封装的高级光学系统。因而，在不久的将来，GaN基白色LED会改变例如白炽灯、荧光灯和汞灯这样的固态照明的户外光源。为了实现作为户外荧光灯和汞灯的替代品的白色光源的GaN基白色LED，GaN基白色LED必须以低功耗发射高能效输出光并具有出色的热稳定性。广泛使用的横向型（lateral type）GaN基LED具有相对较低的制造成本和相对简单的制造工艺。然而，因为它们具有高的施加电流和低的光输出，所以它们不适于用作户外光源。垂直型LED可以解决横向型LED的限制，并且可以容易地应用于在大面积内具有高的光输出的高性能LED。与户外横向型器件相比，垂直型LED具有许多优点。因为垂直型LED具有低的电流扩散电阻并获得均匀的电流传播，所以垂直型LED具有低的工作电压和高的光输出。垂直型LED具有显著提高的长寿命和高的光输出，因为热容易通过具有较好的热导率的金属或半导体基板传到外部。因为垂直型LED具有横向型LED的约三倍或四倍的最大施加电流，所以垂直型LED可以广泛地用作照明用白色光源。例如NICHIA CHEMICAL CO.,LTD,JAPAN,PHILIPS LUMILEDS LIGHTING COMPANY，USA和OSRAM,GERMANY以及SEOUL SEMICONDUCTOR CO.,LTD,SAMSUNG ELECTRO-MECHANICS CO.,LTD和LG INNOTEK CO.,LTD,Korea这样的领先的LED公司正在针对商业化和提高的性能积极地进行GaN基垂直型LED的研发。

在GaN基垂直型LED的制造过程中通过在器件的顶层上放置n型半导体层，可以显著地改进器件的光输出。在半导体层具有光滑表面的情况下，利用半导体和空气之间的折射率差（n型半导体层的折射率是2.4或更小，而空气的折射率是1）在空气和半导体层之间的界面处发生全反射。因为从有源层发出光（即，发光层不向外发射），所以器件可能没有高度提取的光输出。因而，需要通过人工地改变半导体表面以防止全反射来将导向半导体内部的光的损耗最小化。为此，通过利用例如KOH、NaOH的碱性溶液的湿法刻蚀来刻蚀n型半导体表面而在n型半导体表面上形成金字塔形的纳米结构。

然而，利用现有的湿法刻蚀工艺在n型半导体层上直接形成金字塔结构的方法必须以保护膜形成处理的形式另外执行，以保护n型电极、导电基板和LED的台面结构。而且，难以在大面积内形成均匀的纳米结构。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种制造可以有效并经济地形成的、用于增强发光二极管的光提取效率的纳米压印模具的方法，制造发光二极管的方法以及利用纳米压印模块的发光二极管。

而且，本发明提供了一种制造可以有效并精确地形成、用于增强光提取效率的纳米图案而无需利用额外的湿法刻蚀和干法刻蚀处理的纳米压印发光二极管结构的方法。

而且，本发明提供了一种可以有效地形成大面积的纳米图案并降低了成本并简化了工艺的制造纳米压印发光二极管系统的方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种制造纳米压印模具的方法，所述方法包括：在氮化物半导体基板的一个表面上形成支承氮化物半导体基板的支承基板；通过湿法刻蚀在所述氮化物半导体基板的另一表面上形成具有金字塔形的纳米图案，在所述湿法刻蚀中，将包括所述支承基板的所述氮化物半导体基板浸入从氢氧化钙溶液和氢氧化钠溶液中选择的一种刻蚀剂中，以将紫外线照射在所述氮化物半导体基板上；将形成在所述氮化物半导体基板的所述另一表面上的所述金字塔形纳米图案以通常的纳米压印方法转印到所述纳米压印模具上；并且将上面形成有所述金字塔形纳米图案的所述纳米压印模具与所述氮化物半导体基板分离开。

通过调整所述刻蚀剂的摩尔浓度和湿法刻蚀时间中的至少之一可以控制所述纳米压印模具的所述纳米图案。

所述刻蚀剂可以具有约1M至约8M的摩尔浓度，并且所述湿法刻蚀时间范围可以是从约1分钟到约60分钟。