[发明专利]晶圆级微透镜压印成型方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是一种晶圆级微透镜压印成型方法。

背景技术

半导体发光二极管照明是新一代固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。透镜是一种人们非常熟悉的光学元件，它属于被动光学元件，在光学系统中用来会聚、发散光辐射。微光学技术所制造出的微透镜与微透镜阵列以其体积小、重量轻、便于集成化、阵列化等优点，已成为新的科研发展方向。随着光学元件小型化的发展趋势，为减小透镜与透镜阵列的尺寸而开发了许多新技术，现在已经能够制作出直径为毫米、微米甚至纳米量级的微透镜与微透镜阵。先通过电子束光刻和干法刻蚀等常规微电子工艺制作出一个具有微米或者纳米图形结构的模板。压印时首先在基片(例如硅、石英玻璃等)表面涂一层有机物(光刻胶)，当有机物具备合适的流动性时，模板与基片表面物理接触并使有机物充满模板的凹凸图形(即压印)；然后通过紫外曝光(或加热)固化光刻胶，脱模后模板上的图形就被复制到有机物上；最后通过刻蚀工艺，将有机物上的图形转移到基片上，在基片上形成所需的微米或者纳米图形结构。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种晶圆级微透镜压印成型方法，其可以大大提高出光效率，使得发光二极管外量子效率提升，特别适合大规模的产业化制作微透镜。

为达到上述目的，本发明提供一种晶圆级微透镜压印成型方法，包括以下步骤：

步骤1：将半导体发光二极管芯粒固定在晶圆级基板上；

步骤2：在晶圆级基板和芯粒上方涂覆均匀的光敏胶；

步骤3：将晶圆级基板、芯粒及涂覆有光敏胶一起固化；

步骤4：固化完成后，在光敏胶的表面光刻、曝光，形成掩膜图形；

步骤5：显影、刻蚀，将光敏胶刻蚀成半球形透镜，完成制备。

本发明的有益效果是，其可以大大提高出光效率，使得发光二极管外量子效率提升，特别适合大规模的产业化制作微透镜。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明的制作流程图；

图2是本发明的结构图；

图3本发明的最终完成图。

具体实施方式

请参阅图1、图2及图3所示，本发明提供一种晶圆级微透镜压印成型方法，包括以下步骤：

在晶圆级微透镜压印前，先通过电子束光刻和干法刻蚀等常规微电子工艺制作出一个具有微米或者纳米图形结构的模板，以供光刻时备用。

步骤1：将半导体发光二极管芯粒22固定在晶圆级基板21上；其中晶圆级基板21的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs、陶瓷基板、PCB基板、玻纤板或玻璃基板。其中芯粒22是红光芯片、蓝光芯片、绿光芯片或紫外光芯片；芯粒大小可以是7mil×9mil、8mil×10mil、10mil×23mil、40mil×24mil、38mil×38mil、40mil×40mil、45mil×45mil、50mil×50mil和60mil×60mil的各种芯粒。

步骤2：在晶圆级基板21和芯粒22上方涂覆均匀的光敏胶23；其中光敏胶23的材料为正光刻胶、负光刻胶或光敏型聚酰亚胺；光敏胶厚度范围是l00um10cm。

步骤3：将准备好的模板与晶圆级基板光敏胶23表面物理接触并使有机物充满模板的凹凸图形(即压印)。将晶圆级基板21、芯粒22及涂覆有光敏胶23一起固化，用紫外曝光(或加热)固化光刻胶。

步骤4：固化完成后，脱模后模板上的图形就被复制到光敏胶23的表面，形成掩膜图形；

步骤5：最后通过刻蚀工艺、显影、将光敏胶23刻蚀成半球形透镜24，完成制备。其中半球形透镜24的半径尺寸为100um-10cm，也可以刻蚀为菲尼尔透镜、高斯透镜，刻蚀方法可以是干法刻蚀，也可以是湿法腐蚀、或者激光诱导湿法腐蚀。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。