[实用新型]一种图形化衬底及用于制造该图形化衬底的掩膜版

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED工艺领域，尤其涉及一种可提高LED芯片的轴向发光亮度的图形化衬底及用于制造该图形化衬底的掩膜版。 

背景技术

原有LED工艺是在平坦的衬底上生长N-GaN、量子阱、P-GaN等层叠外延结构，然后在所述层叠外延结构上形成透明导电膜并开孔，最后制作P、N电极并形成钝化保护层结构。当LED发展到向景观照明和通用照明进军的现阶段，LED的发光亮度遇到了更高的挑战，在内量子效率(已接近100％)可提高的空间有限的情况下，为了进一步提高LED的发光亮度，LED行业的科研工作者引入了图形化衬底。所谓图形化衬底就是通过湿法高温腐蚀或干法刻蚀的办法在衬底上形成类似半球形、圆台形、圆锥形、三角锥形、多棱锥形、柱形或不规则图形等微结构。这类微结构对光波具有漫反射作用，可增加光子的逃逸几率，从而提高LED的发光亮度。但这类结构毕竟是基于光的漫反射原理而设计的，被反射后光的传播方向也是随机的，没有太多的目的性。因此提供一种微结构可以有目的地改变光波的传播方向，在更有效地提升光子的逃逸几率的前提下，提高LED的轴向发光亮度成为业界的一个研究方向。 

众所周知，在宏观领域，无论是照明路灯、家用台灯、照明手电筒，还是显示照明用高压汞灯或卤素灯等，都是由发光光源和与其配套的反光碗组成的；在微观领域的LED器件也是由发光芯片和与其配套的碗杯组成的。无论在宏观领域还是在微观领域，反光碗(或碗杯)的作用都是改变光的传播方向，提高轴向发光亮度。那么再向微观领域延伸和扩展，因此制备出一种具有类发光体 和反光碗组合特性的新型图形化衬底，这种衬底既不影响外延生长，又能提高LED的轴向发光亮度成为业界的一个研究课题。 

这种结构制作的难点应该在光刻工艺中，因为只要能在掩膜层上制作出所述结构，剩下的工作就是通过ICP刻蚀的办法将所述结构转移到衬底上，这种工作比较易于实现。光刻工艺中的技术难点应该在于如何提供一种能制作上述结构的掩膜版。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够提高LED芯片的轴向亮度的图形化衬底及用于制备该图形化衬底的掩膜版。 

为解决上述问题，本实用新型提供一种图形化衬底，用于提高LED芯片的轴向亮度，所述图形化衬底具有若干阵列排列的微结构，所述微结构包括若干用于对光波产生漫反射作用以提高LED芯片的发光亮度的类发光体和若干用于提高LED芯片的轴向发光亮度的反光碗，每一所述反光碗固定于一所述类发光体的底部，并环绕设置于所述类发光体的周围。 

进一步的，所述类发光体和所述反光碗为一体成型。 

进一步的，所述微结构的排列方式为矩形阵列排列、六边形阵列排列。 

进一步的，所述微结构的排列方式为六边形阵列排列，除边界处的微结构外，每一微结构被周围排列于正六边形顶点的六个微结构包围，被包围的微结构位于该正六边形的中心。 

进一步的，相邻的微结构之间的间距为5μm～15μm。 

进一步的，所述微结构的底部直径为3μm～5μm。 

进一步的，所述类发光体为微米量级的圆锥体结构，所述类发光体的最大高度为2μm～10μm。 

进一步的，所述反光碗为亚微米量级的环形面结构，所述反光碗的最大高度为0.01μm～0.5μm。 

进一步的，所述图形化衬底的材质为蓝宝石、碳化硅或硅。 

本实用新型还提供一种用于制作所述的图形化衬底的掩膜版，所述掩膜版包括粘合固定的具有衍射作用的第一掩膜版和具有滤波作用的第二掩膜版，第一掩膜版和第二掩膜版均具有若干阵列排列的小孔，所述第一掩膜版和第二掩膜版之间具有空气介质。 

进一步的，所述空气介质的厚度为1μm～50μm。 

进一步的，在使用掩膜版进行曝光的过程中，所述第一掩膜版比第二掩膜版更临近曝光的光源。 

进一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上的小孔的排列形式完全相同，且第一掩膜版和第二掩膜版上相对应小孔的圆心相对。 

进一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均为矩形阵列排列、六边形阵列排列。 

进一步的，所述第一掩膜版和第二掩膜版上小孔的排列方式均为六边形阵列排列，除边界处的小孔外，每一小孔被周围排列于正六边形顶点的六个小孔包围，被包围的小孔位于该正六边形的中心。 

进一步的，所述第一掩膜版上相邻的小孔之间的间距为1μm～15μm，所述第二掩膜版上相邻的小孔之间的间距为1μm～15μm。