[发明专利]在AlGaInP基LED的GaP表面制备类球形结构的方法

说明书

技术领域

本发明属于三维结构的加工及LED发光与应用技术领域，特别涉及一种基于紫外欠曝光和热流及感应耦合等离子体刻蚀工艺在GaP表面制备三维类球形结构，并用于实现AlGaInP基LED光提取效率增强的方法。背景技术

发光二极管(LED)因其光电转换效率高，寿命长，功耗低，无污染等特点，广泛应用于显示，照明，装饰等领域。LED的发光效率主要决定于内量子效率和外量子效率两个方面，其中外量子效率为内量子效率与光提取效率的乘积。AlGaInP基红光LED的内量子效率已达到了95％以上，从内量子效率方面入手提高LED发光效率空间已经不是很大。因此，提高光提取率是提高AlGaInP基红光LED发光效率的主要途径。对于AlGaInP基红光LED，GaP的折射率高达3.4，GaP半导体材料与空气界面的临界角约为17°，因此AlGaInP基红光LED的光提取效率非常的低，这大大限制了AlGaInP基红光LED的应用。表面粗化是提高LED光提取效率的一种有效方法，表面粗化技术是将LED表面粗化形成凹凸不平状，从而大大减少了由于表面全反射而导致无法辐射出LED表面的光比例，提高了LED的光提取效率。

目前的表面粗化结构主要利用湿法腐蚀的方法实现，该方法实现的粗化结构为无规则的锥形结构，其粗化结构的形状、尺寸及周期均不可控。同时由于湿法腐蚀的各向同性，很容易产生钻蚀和过蚀，导致粗化尺寸和深度受限。另一方面根据理论模拟计算，对LED光提取效率最有效的粗化结构应该是周期性的类球形结构，但由于加工上的困难，目前还没有直接制备这种结构的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种简便且高效制备大面积，高占空比，高均匀性和重复性的GaP类球形结构的方法，是提高AlGaInP基LED光提取效率的有效途径。

为达成所述目的，本发明提供一种在AlGaInP基LED的GaP表面制备类球形结构的方法，所述制备步骤包括：

步骤S1：在需要制备图形结构的AlGaInP基LED基片上旋涂光刻胶，利用热板或烘箱对涂覆光刻胶后的样品进行烘烤，得到覆有光刻胶的样品；

步骤S2：根据所要制备的图形尺寸及形状制备相应的掩膜版；

步骤S3：利用紫外光刻设备，并用欠曝光的方法对覆有光刻胶的样品进行曝光，并将曝光后的样品进行显影、定影处理，得到含有光刻胶图形的样品；

步骤S4：选择高于光刻胶玻璃化温度的温度对含有光刻胶图形的样品进行热流处理，形成三维的类球形形状的光刻胶结构样品；

步骤S5：利用干法刻蚀方法，对三维的类球形形状的光刻胶结构样品进行刻蚀，将光刻胶形状转移到GaP表面，得到在GaP表面上具有三维类球形结构的样品；

步骤S6：用丙酮溶液或者去胶机去除GaP表面的残胶，即在AlGaInP基LED的GaP表面得到类球形结构。

本发明的优点在于：

本发明成功运用紫外欠曝光技术及热流致光刻胶流动，首先得到三维类球形状光刻胶结构，然后通过感应耦合等离子体刻蚀技术，控制光刻胶和GaP的刻蚀比，将光刻胶图形直接转移到GaP表面。紫外曝光技术是一种简便有效且可大面积制备均匀性重复性较好图形结构的微加工技术，配合热流致光刻胶在自身表面张力作用下得到光滑表面的三维类球形结构。通过控制不同热流温度结合不同的刻蚀深度就可以在GaP表面得到不同的类球形结构。该方法是一种简单且高效制备大面积，高占空比，高均匀性和重复性的三维类球形结构的方法。且与现有LED工艺兼容，可以在LED工业化生产上得到应用，容易形成产业化。

附图说明

图1.本发明实施例采用紫外欠曝光技术配合热流及干法刻蚀在AlGaInP基LED的GaP表面制备类球形结构的示意图。

图2a-图2h本发明制备的类球形结构的剖面示意图。

图3.是依照本发明实施例在AlGaInP基LED的GaP表面得到的凹球结构扫描电子显微镜照片。

图4.是依照本发明实施例在AlGaInP基LED的GaP表面得到的碗形体结构扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1：如图1示出本发明实施例采用紫外欠曝光技术、热流技术及干法刻蚀工艺在铝镓铟磷(AlGaInP)基发光二极管(LED)的磷化镓(GaP)表面制备类球形结构的流程，包括以下步骤：