專利名稱：制造納米壓印模具的方法、利用由此制造的納米壓印模具制造發(fā)光二極管的方法以及由 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造納米壓印模具的方法、利用由此制造的納米壓印模具制造發(fā)光二極管的方法以及由此制造的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
氮化鎵基(GaN基)白色發(fā)光二極管(LED)的能量轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、發(fā)射光方向性強、工作電壓低、預(yù)熱時間短且操作電路簡單。而且，GaN基白色LED耐受外部沖擊和振動，以實現(xiàn)具有各種類型封裝的高級光學(xué)系統(tǒng)。因而，在不久的將來，GaN基白色LED會改變例如白熾燈、熒光燈和汞燈這樣的固態(tài)照明的戶外光源。為了實現(xiàn)作為戶外熒光燈和汞燈的替代品的白色光源的GaN基白色LED，GaN基白色LED必須以低功耗發(fā)射高能效輸出光并具有出色的熱穩(wěn)定性。廣泛使用的橫向型(lateral type)GaN基LED具有相對較低的制造成本和相對簡單的制造工藝。然而，因為它們具有高的施加電流和低的光輸出，所以它們不適于用作戶外光源。垂直型LED可以解決橫向型LED的限制，并且可以容易地應(yīng)用于在大面積內(nèi)具有高的光輸出的高性能LED。與戶外橫向型器件相比，垂直型LED具有許多優(yōu)點。因為垂直型LED具有低的電流擴散電阻并獲得均勻的電流傳播，所以垂直型LED具有低的工作電壓和高的光輸出。垂直型LED具有顯著提高的長壽命和高的光輸出，因為熱容易通過具有較好的熱導(dǎo)率的金屬或半導(dǎo)體基板傳到外部。因為垂直型LED具有橫向型LED的約三倍或四倍的最大施加電流，所以垂直型LED可以廣泛地用作照明用白色光源。例如NICHIACHEMICAL C0., LTD, JAPAN, PHILIPS LUMILEDS LIGHTING COMPANY，USA和 OSRAM, GERMANY 以及 SEOUL SEMICONDUCTOR C0.，LTD, SAMSUNG ELECTRO-MECHANICS C0.，LTD 和 LG INNOTEKC0.，LTD, Korea這樣的領(lǐng)先的LED公司正在針對商業(yè)化和提高的性能積極地進(jìn)行GaN基垂直型LED的研發(fā)。在GaN基垂直型LED的制造過程中通過在器件的頂層上放置η型半導(dǎo)體層，可以顯著地改進(jìn)器件的光輸出。在半導(dǎo)體層具有光滑表面的情況下，利用半導(dǎo)體和空氣之間的折射率差(η型半導(dǎo)體層的折射率是2.4或更小，而空氣的折射率是I)在空氣和半導(dǎo)體層之間的界面處發(fā)生全反射。因為從有源層發(fā)出光(即，發(fā)光層不向外發(fā)射)，所以器件可能沒有高度提取的光輸出。因而，需要通過人工地改變半導(dǎo)體表面以防止全反射來將導(dǎo)向半導(dǎo)體內(nèi)部的光的損耗最小化。為此，在現(xiàn)有技術(shù)中，將例如二氧化硅(Si02)納米球或聚苯乙烯納米球的納米結(jié)構(gòu)直接涂覆在半導(dǎo)體層上以形成在半導(dǎo)體層的表面上具有半球形的納米結(jié)構(gòu)，接著通過利用干法刻蝕處理在半導(dǎo)體層上生長這種半球形的納米結(jié)構(gòu)，以提高LED的光提取效率。然而，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述方法中，當(dāng)納米結(jié)構(gòu)被涂覆或刻蝕時，再生性會惡化，并且制造成本會增大。因而，難以制造大尺寸LED
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種制造可以有效并經(jīng)濟地形成的、用于增強發(fā)光二極管的光提取效率的納米壓印模具的方法，制造發(fā)光二極管的方法以及利用納米壓印模塊的發(fā)光二極管。而且，本發(fā)明提供了一種制造可以有效并精確地形成、用于增強光提取效率的納米圖案而無需利用額外的濕法刻蝕和干法刻蝕處理的納米壓印發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的方法。而且，本發(fā)明提供了一種可以有效地形成大面積的納米圖案并降低了成本并簡化了工藝的制造納米壓印發(fā)光二極管系統(tǒng)的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種制造納米壓印模具的方法，所述方法包括:在半導(dǎo)體基板上涂覆納米結(jié)構(gòu)；利用納米結(jié)構(gòu)作為掩模通過干法刻蝕處理在半導(dǎo)體基板上形成半球形的納米圖案；以納米壓印的方式將形成在半導(dǎo)體基板的半球形的納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印模具上；將上面轉(zhuǎn)印了半球形納米圖案的納米壓印模具與半導(dǎo)體基板分離開。對涂覆在半導(dǎo)體基板上的各個納米結(jié)構(gòu)的尺寸和干法刻蝕時間中至少之一進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)整半球形的納米圖案的尺寸。涂覆在半導(dǎo)體基板上的各個納米結(jié)構(gòu)具有約IOOnm至約2000nm的尺寸。涂覆在半導(dǎo)體基板上的納米結(jié)構(gòu)具有彼此不同的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造發(fā)光二極管的方法，所述方法包括:在臨時基板上形成η型氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型氮化物半導(dǎo)體層；在所述P型氮化物半導(dǎo)體層上形成P型電極；在所述P型電極上形成導(dǎo)電基板；去除所述臨時基板以露出所述η型氮化物半導(dǎo)體層；在所述η型氮化物半導(dǎo)體層上形成納米壓印抗蝕劑層；將通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的納米壓印模具按壓在納米壓印抗蝕劑層上，以將形成在納米壓印模具上的半球形的納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層上；將納米壓印模具與具有半球形的納米圖案的納米壓印抗蝕劑層分離開；并且刻蝕具有半球形的納米圖案的納米壓印抗蝕劑層的一部分以形成η型電極。折射率調(diào)整層形成在η型氮化物半導(dǎo)體層和納米壓印抗蝕劑層之間，其中，折射率調(diào)整層的折射率可以小于η型氮化物半導(dǎo)體層的折射率并大于納米壓印抗蝕劑層的折射率。通過順序地層疊第一折射率調(diào)整層和第二折射率調(diào)整層可以形成所述折射率調(diào)整層，其中，所述第一折射率調(diào)整層和所述第二折射率調(diào)整層通過彼此不同的折射率來折射從所述發(fā)光層發(fā)出的光。第一折射率調(diào)整層可以形成在η型氮化物半導(dǎo)體層上，并且可以具有小于η型氮化物半導(dǎo)體層的折射率的折射率，并且，第二折射率調(diào)整層可以形成在所述第一折射率調(diào)整層上，并且可以具有小于所述第一折射率調(diào)整層的折射率并大于所述納米壓印層的折射率的折射率。所述第一折射率調(diào)整層可以包括從由ΖηΟ、摻雜有Al的ΖηΟ、摻雜有In的ΖηΟ、摻雜有Ga的ZnO、Zr02、TiO2, SiO2, SiO、A1203、CuOX和ITO組成的組中選出的至少之一。所述第二折射率調(diào)整層可以包括MgO基氧化物。形成第二折射率調(diào)整層的MgO基氧化物可以是通過在MgO中添加其它元素而形成的多元化合物。通過在具有所述納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層可以被刻蝕以露出所述η型氮化物半導(dǎo)體層之后在經(jīng)刻蝕的區(qū)域上沉積導(dǎo)電材料可以形成所述η型電極。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了由根據(jù)本發(fā)明的另一方面的方法所制造的發(fā)光二極管。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造發(fā)光二極管的方法，所述方法包括:在基板上形成η型氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型氮化物半導(dǎo)體層，其中，所述基板上形成有對入射光進(jìn)行散射和反射的圖案；對所述P型氮化物半導(dǎo)體層、所述發(fā)光層和所述η型氮化物半導(dǎo)體層的一部分進(jìn)行臺面刻蝕，以露出η型氮化物半導(dǎo)體層的一部分；在所述P型氮化物半導(dǎo)體層上形成透明電極；在所述透明電極上形成納米壓印抗蝕劑層；將通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的納米壓印模具按壓在納米壓印抗蝕劑層上，以將形成在納米壓印模具上的半球形的納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層上；將納米壓印模具與具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層分離；并且對具有半球形的納米圖案的納米壓印抗蝕劑層的一部分進(jìn)行刻蝕，以形成P型電極并在所述η型氮化物半導(dǎo)體層上形成η型電極。透明電極可以包括銦錫氧化物(ΙΤ0)。通過在具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層的一部分被刻蝕以露出所述透明電極之后在經(jīng)刻蝕的區(qū)域上沉積導(dǎo)電材料可以形成所述P型電極。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了由根據(jù)本發(fā)明的另一方面的方法所制造的發(fā)光二極管。有益效果根據(jù)本發(fā)明，制造可以有效地并經(jīng)濟地形成的、用于增強發(fā)光二極管的光提取效率的納米壓印模具的方法，制造發(fā)光二極管的方法以及利用納米壓印模塊的發(fā)光二極管是可行的。而且，本發(fā)明考慮到可以有效地并精確地形成用于增強光提取效率的納米圖案而無需執(zhí)行附加的濕法刻蝕和干法 刻蝕處理的制造納米壓印模塊的方法。而且，本發(fā)明考慮到可以有效地形成具有大面積的納米圖案、并降低了成本并簡化了工藝的制造納米壓印模塊的方法。


圖1是例示了在現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管中由于因氮化物半導(dǎo)體層和空氣之間的不同折射率在界面處產(chǎn)生的全內(nèi)反射而減小的光提取效率的圖。圖2是例示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的通過在光路中形成半球形的納米圖案來提聞發(fā)光~■極管的光提取效率的不意圖。圖3至圖8是例示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的納米壓印模具的制造方法的圖。圖9是例示了在根據(jù)本發(fā)明實施方式半導(dǎo)體基板上施加的納米結(jié)構(gòu)的照片的圖。圖10至圖18是例示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的制造發(fā)光二極管的方法的圖。圖19至圖25是例示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的制造發(fā)光二極管的方法的圖。
具體實施方式
將參照圖1和圖2并在與現(xiàn)有技術(shù)的比較之下描述根據(jù)本發(fā)明的提高光提取效率的效果。圖1是例示了在現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管中由于因氮化物半導(dǎo)體層和空氣之間的不同的折射率在界面處產(chǎn)生的全內(nèi)反射而減小的光提取效率的圖。參照圖1，在半導(dǎo)體基板具有光滑表面的情況下，因為氮化鎵半導(dǎo)體基板的折射率是約2.5而空氣的折射率是1，所以由于兩層之間大的折射率差，針對全反射的臨界角僅為23.5。因而，在半導(dǎo)體內(nèi)發(fā)出的光不限于發(fā)射到外部，而是在內(nèi)部被消散從而降低了光提取效率。圖2是例示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的通過在光路中形成半球形的納米圖案來提聞發(fā)光~■極管的光提取效率的不意圖。參照圖2，當(dāng)半球形的納米結(jié)構(gòu)形成在半導(dǎo)體表面上時，因為針對所有發(fā)光方向的臨界角不存在，所以內(nèi)部光可以大量地釋放到外部，以顯著地提高發(fā)光二極管的光提取效率。下面將具體地參照本發(fā)明的實施方式，在附圖中例示了其示例。圖3至圖8是例示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的納米壓印模具的制造方法的示意圖。參照圖3至圖8，根據(jù)本發(fā)明實施方式的制造納米壓印模具的方法包括:在半導(dǎo)體基板40上涂覆納米結(jié)構(gòu)50的處理；利用納米結(jié)構(gòu)50作為掩模通過干法刻蝕處理在半導(dǎo)體基板40上形成半球形的納米圖案的處理；利用納米壓印方法將形成在半導(dǎo)體基板40上的半球形納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印模具60上的處理；以及將上面轉(zhuǎn)印了半球形納米圖案的納米壓印模具60與半導(dǎo)體基板40分離開的處理。參照圖3，納米結(jié)構(gòu)50被涂覆在半導(dǎo)體基板40上。半導(dǎo)體基板40可以由從由S1、Ge、SiC, SixGeg和GaN基半導(dǎo)體組成的組中選出的至少之一來形成。各納米結(jié)構(gòu)50可以由SiO2或聚苯乙烯粉末形成。參照圖4至圖6，利用涂覆在半導(dǎo)體基板40上的納米結(jié)構(gòu)50作為掩模通過干法刻蝕處理在半導(dǎo)體基板40上形成半球形的納米圖案。圖6例示了在執(zhí)行了曝光和顯影處理之后形成在半導(dǎo)體基板40上的半球形的納米圖案。盡管在下文進(jìn)行了描述，但是利用具有半球形納米圖案的半導(dǎo)體基板40作為主模板來形成用于納米壓印的聚合物模具(B卩，納米壓印模具60)。參照圖7，通過納米壓印方法將形成在半導(dǎo)體基板40上的半球形納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印模具60上。參照圖8，將上面轉(zhuǎn)印了半球形納米圖案的納米壓印模具60與半導(dǎo)體基板40分離開。結(jié)果，可以制造出上面形成有半球形納米圖案的納米壓印模具60。納米壓印模具60被用作在下面描述的發(fā)光二極管的制造工藝中用于形成納米圖案的主模板。通過調(diào)整涂覆在半導(dǎo)體基板40上的納米結(jié)構(gòu)50的尺寸和干法刻蝕時間中的至少之一可以調(diào)整半球形的納米圖案的尺寸。圖9是利用電子顯微鏡拍攝的涂覆在半導(dǎo)體基板40上的納米結(jié)構(gòu)50的圖片。圖9A例示了大小約250nm的納米結(jié)構(gòu)，圖9B例示了大小約500nm的納米結(jié)構(gòu)，圖9C例示了大小約IOOOnm的納米結(jié)構(gòu)。 如上所述,可以調(diào)整涂覆在半導(dǎo)體基板上的納米結(jié)構(gòu)的尺寸，以容易并有效地調(diào)整轉(zhuǎn)印至納米壓印模具上的半球形納米圖案的尺寸。而且，由于在干法刻蝕處理中將納米結(jié)構(gòu)50用作掩模，所以考慮到納米結(jié)構(gòu)50的尺寸影響了半球形納米圖案的尺寸，涂覆在半導(dǎo)體基板40上的納米結(jié)構(gòu)50可以具有約IOOnm至約2000nm的尺寸。而且，涂覆在半導(dǎo)體基板40上的納米結(jié)構(gòu)50可以具有彼此不同的尺寸以形成具有不規(guī)則尺寸的半球形納米圖案。圖10至圖18是例示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的制造發(fā)光二極管的方法的圖。參照圖10至圖18，根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的制造發(fā)光二極管的方法包括:在臨時基板100上形成η型氮化物半導(dǎo)體層110、發(fā)光層120和ρ型氮化物半導(dǎo)體層130的處理；在P型氮化物半導(dǎo)體層130上形成ρ型電極140的處理；在ρ型電極140上形成導(dǎo)電基板150的處理；通過去除η型氮化物半導(dǎo)體層110來露出η型氮化物半導(dǎo)體層110的處理；在η型氮化物半導(dǎo)體層110上形成納米壓印抗蝕劑層160的處理；通過將由根據(jù)本發(fā)明的制造納米壓印模具的方法形成的納米壓印模具30按壓在納米壓印抗蝕劑層160上來將納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層160上的處理；從具有納米圖案的納米壓印抗蝕劑層160上分離納米壓印模具30的處理；以及通過刻蝕具有納米圖案的納米壓印抗蝕劑層160的一部分來形成η型電極170的處理。參照圖10，η型氮化物半導(dǎo)體層110、發(fā)光層120和ρ型氮化物半導(dǎo)體層130順序地形成在η型氮化物半導(dǎo)體層110上。參照圖11，ρ型電極140形成在ρ型氮化物半導(dǎo)體層130上，并且導(dǎo)電基板150形成在P型電極140上。P型電極140也執(zhí)行對來自發(fā)光層120的光進(jìn)行反射的功能。參照圖12，通過去除臨時基板100將η型氮化物半導(dǎo)體層110曝露在外。參照圖13，通過例如旋涂的方法將納米壓印抗蝕劑層160形成在η型氮化物半導(dǎo)體層110上。參照圖14至圖15，將由根據(jù)本發(fā)明實施方式的制造納米壓印模具的上述方法所制造的納米壓印模具60按壓到納米壓印抗蝕劑層160上，以將納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層160上。接著，UV線和熱被施加到經(jīng)轉(zhuǎn)印的納米壓印抗蝕劑層160，以將具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層160固化。參照圖16，將納米壓印模具60與具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層160分離開。參照圖17，對具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層160的一部分進(jìn)行刻蝕，以露出η型氮化物半導(dǎo)體層110，接著形成η型電極170。例如，η型電極170刻蝕具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層160的一部分，以露出η型氮化物半導(dǎo)體層110，接著可通過去除導(dǎo)電材料而形成在經(jīng)刻蝕的區(qū)域上。而且，本發(fā)明的第一實施方式可以包括另外地形成用于增強光提取效率的折射率調(diào)整層180的處理。也就是說，參照圖18，在形成納米壓印抗蝕劑層160之前，在η型氮化物半導(dǎo)體層110和納米壓印抗蝕劑層160之間形成折射率調(diào)整層180，其具有比η型氮化物半導(dǎo)體層110的折射率更低并且比納米壓印抗蝕劑層160的折射率更高的折射率。通過層疊第一折射率調(diào)整層181和第二折射率調(diào)整層182來順序地形成折射率調(diào)整層180，第一折射率調(diào)整層181和第二折射率調(diào)整層182反射從發(fā)光層120發(fā)出的光，并且具有相同的折射率。第一折射率調(diào)整層181形成在η型氮化物半導(dǎo)體層110上，使得第一折射率調(diào)整層181的折射率低于η型氮化物半導(dǎo)體層110的折射率，第二折射率調(diào)整層182形成在第一折射率調(diào)整層181上，使得第二折射率調(diào)整層182的折射率低于第一折射率調(diào)整層181的折射率并且高于納米壓印抗蝕劑層160的折射率。第一折射率調(diào)整層181和第二折射率調(diào)整層182具有在η型氮化物半導(dǎo)體層110和納米壓印抗蝕劑層160之間的中間折射率，以執(zhí)行緩沖層的功能，從而進(jìn)一步增強光提取效率。例如，第一折射率調(diào)整層181可以包括從由ΖηΟ、摻Al的ΖηΟ、摻In的ΖηΟ、摻Ga的Zn0、Zr02、Ti02、Si02、Si0、Al203、Cu0X和ITO組成的組中選出的至少一個，并且第二折射率調(diào)整層182可以包括MgO基氧化物。形成第二折射率調(diào)整層182的MgO基氧化物可以是通過在MgO中添加其它元素而形成的多元化合物(multinary compound)。從第一折射率調(diào)整層181和第二折射率調(diào)整層182選出的所有材料都具有在η型氮化物半導(dǎo)體層110的折射率和納米壓印抗蝕劑層160的折射率之間的折射率。如以上具體描述的，本發(fā)明得到了一種制造可以有效地并經(jīng)濟地形成的、用于增強發(fā)光二極管的光提取效率的納米壓印模具的方法、制造發(fā)光二極管的方法以及利用納米壓印模塊的發(fā)光二極管。而且，本發(fā)明得到了一種可以有效地并精確地形成用于增強光提取效率的納米圖案而無需利用附加的濕法刻蝕和干法刻蝕處理的制造納米壓印模塊的方法。而且，本發(fā)明得到了一種可以有效地形成具有大面積納米圖案、并降低了成本并簡化了工藝的制造納米壓印模塊的方法。更具體來講，作為利用納米壓印大面積來形成半球形納米結(jié)構(gòu)的處理的本發(fā)明的技術(shù)可以直接適用于發(fā)光二極管的制造工藝。此外，本發(fā)明的技術(shù)可以適用于垂直型或橫向型發(fā)光二極管。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，制造工藝可以變得更簡單，并且可以徹底地改善發(fā)光二極管的光輸出。本發(fā)明涉及在利用白光GaN基LED的固態(tài)照明時代中所歡迎的節(jié)能經(jīng)濟友好型技術(shù)。實現(xiàn)本發(fā)明的方式圖19至圖25是例示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的制造發(fā)光二極管的方法的圖。參照圖19至圖25，根據(jù)第二實施方式的制造發(fā)光二極管的方法包括:在具有用于通過散射來反射光的圖案的半導(dǎo)體基板200上形成η型氮化物半導(dǎo)體層210、發(fā)光層220和P型氮化物半導(dǎo)體層230的處理；通過對ρ型氮化物半導(dǎo)體層230、發(fā)光層220和ρ型氮化物半導(dǎo)體層230的一部分進(jìn)行臺面刻蝕(mesa-etching)來露出η型氮化物半導(dǎo)體層210的一部分的處理；在P型氮化物半導(dǎo)體層230上形成透明電極層240的處理；在透明電極層240上形成納米壓印抗蝕劑層250的處理；通過將由根據(jù)本發(fā)明的制造納米壓印模塊的方法形成的納米壓印抗蝕劑層250按壓在納米壓印抗蝕劑層250上來將納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層250上的處理；從具有納米圖案的納米壓印抗蝕劑層250上分離納米壓印模具60的處理；以及通過對具有納米圖案的納米壓印抗蝕劑層250進(jìn)行刻蝕來形成ρ型電極260并且在η型氮化物半導(dǎo)體層210上形成η型電極270的處理。參照圖19，η型氮化物半導(dǎo)體層210、發(fā)光層220和ρ型氮化物半導(dǎo)體層230順序地形成在具有用于反射入射光的納米圖案的基板200上?；?00可以是由藍(lán)寶石(Al2O3)形成的基板，并且形成在基板200上的納米圖案執(zhí)行通過從發(fā)光層220散射來反射發(fā)射光的功能。參照圖20，通過對ρ型氮化物半導(dǎo)體層230、發(fā)光層220和η型氮化物半導(dǎo)體層210的一部分進(jìn)行臺面刻蝕來露出η型氮化物半導(dǎo)體層210的一部分。參照圖21，通過臺面刻蝕在ρ型氮化物半導(dǎo)體層230上形成了透明電極層240，并且通過例如旋涂的方法在透明電極層240上形成納米壓印抗蝕劑層250。透明電極層240可以包括銦錫氧化物(ITO)。參照圖22和圖23，將由根據(jù)本發(fā)明實施方式的制造納米壓印模具的上述方法所制造的納米壓印模具60按壓到納米壓印抗蝕劑層250上，以將納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層250上。接著，UV線和熱被施加到經(jīng)轉(zhuǎn)印的納米壓印抗蝕劑層250，以將具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層250固化。然后，參照圖24，將納米壓印模具60與具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層250分尚開。參照圖25，對具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層250的一部分進(jìn)行刻蝕，以露出η型氮化物半導(dǎo)體層210，接著，在ρ型電極260的部分上形成ρ型電極260，并且在η型氮化物半導(dǎo)體層210上形成η型電極270。例如，η型電極270刻蝕具有半球形納米圖案的納米壓印抗蝕劑層250的一部分，以露出透明電極層240，接著可以通過去除導(dǎo)電材料而形成在經(jīng)刻蝕的區(qū)域上，并且η型電極270形成在臺面刻蝕之后所剩余的η型氮化物半導(dǎo)體層210上。如上所述，盡管參照附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本發(fā)明不限于特定的實施方式。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行形式上和細(xì)節(jié)上的各種改變和仿制。
權(quán)利要求
1.一種制造納米壓印模具的方法，所述方法包括以下步驟: 在半導(dǎo)體基板上涂覆納米結(jié)構(gòu)； 利用所述納米結(jié)構(gòu)作為掩模通過干法刻蝕處理在所述半導(dǎo)體基板上形成半球形的納米圖案； 以納米壓印的方式將 形成在所述半導(dǎo)體基板上的所述半球形的納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印模具上； 將上面轉(zhuǎn)印了所述半球形的納米圖案的所述納米壓印模具與所述半導(dǎo)體基板分離開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對涂覆在所述半導(dǎo)體基板上的各個納米結(jié)構(gòu)的尺寸和干法刻蝕時間中的至少一個進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)整所述半球形的納米圖案的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，涂覆在所述半導(dǎo)體基板上的各個納米結(jié)構(gòu)具有約1OOnm至約2000nm的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，涂覆在所述半導(dǎo)體基板上的所述納米結(jié)構(gòu)具有彼此不同的尺寸。
5.一種制造發(fā)光二極管的方法，所述方法包括以下步驟: 在臨時基板上形成η型氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型氮化物半導(dǎo)體層； 在所述P型氮化物半導(dǎo)體層上形成P型電極； 在所述P型電極上形成導(dǎo)電基板； 去除所述臨時基板以露出所述η型氮化物半導(dǎo)體層； 在所述η型氮化物半導(dǎo)體層上形成納米壓印抗蝕劑層； 將通過權(quán)利要求1所述的方法制造的納米壓印模具按壓在所述納米壓印抗蝕劑層上，以將形成在所述納米壓印模具上的所述半球形的納米圖案轉(zhuǎn)印到所述納米壓印抗蝕劑層上； 將所述納米壓印模具與具有所述半球形的納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層分離開；以及 對具有所述半球形的納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層的一部分進(jìn)行刻蝕以形成η型電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括以下步驟:在所述η型氮化物半導(dǎo)體層和所述納米壓印抗蝕劑層之間形成折射率調(diào)整層，其中，所述折射率調(diào)整層的折射率小于所述η型氮化物半導(dǎo)體層的折射率并大于所述納米壓印抗蝕劑層的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過順序地層疊第一折射率調(diào)整層和第二折射率調(diào)整層來形成所述折射率調(diào)整層，其中，所述第一折射率調(diào)整層和所述第二折射率調(diào)整層通過彼此不同的折射率來折射從所述發(fā)光層發(fā)出的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一折射率調(diào)整層形成在所述η型氮化物半導(dǎo)體層上，并具有小于所述η型氮化物半導(dǎo)體層的折射率的折射率；并且所述第二折射率調(diào)整層形成在所述第一折射率調(diào)整層上，并具有小于所述第一折射率調(diào)整層的折射率并大于所述納米壓印層的折射率的折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一折射率調(diào)整層包括從由ΖηΟ、摻Al的ZnO/摻 In 的 ΖηΟ、摻 Ga 的 ZnO、Zr02、Ti02、Si02、Si0、Al203、CuOX 和 ITO 組成的組中選出的至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第二折射率調(diào)整層包括MgO基氧化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述第二折射率調(diào)整層的所述MgO基氧化物是通過在MgO中添加其它元素而形成的多元化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過在具有所述納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層被刻蝕以露出所述η型氮化物半導(dǎo)體層之后在經(jīng)刻蝕的區(qū)域上沉積導(dǎo)電材料來形成所述η型電極。
13.一種通過權(quán)利要求5至12中任意一項所述的方法所制造的發(fā)光二極管。
14.一種制造發(fā)光二極管的方法，所述方法包括以下步驟: 在基板上形成η型氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型氮化物半導(dǎo)體層，其中，所述基板上形成有對入射光進(jìn)行散射和反射的圖案； 對所述P型氮化物半導(dǎo)體層、所述發(fā)光層和所述η型氮化物半導(dǎo)體層的一部分進(jìn)行臺面刻蝕，以露出所述η型氮化物半導(dǎo)體層的一部分； 在所述P型氮化物半導(dǎo)體層上形成透明電極； 在所述透明電極上形成納米壓印抗蝕劑層； 將通過權(quán)利要求1所述的方法制造的納米壓印模具按壓在所述納米壓印抗蝕劑層上，以將形成在所述納米壓印模具上的所述半球形的納米圖案轉(zhuǎn)印到所述納米壓印抗蝕劑層上； 將所述納米壓印模具與具有所述半球形的納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層分離開；以及 對具有所述半球形的納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層的一部分進(jìn)行刻蝕以形成P型電極并在所述η型氮化物半導(dǎo)體層上形成η型電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述透明電極包括銦錫氧化物(ΙΤ0)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，通過在具有所述半球形的納米圖案的所述納米壓印抗蝕劑層被刻蝕以露出所述透明電極之后在經(jīng)刻蝕的區(qū)域上沉積導(dǎo)電材料來形成所述P型電極。
17.一種通過權(quán)利要求14至16中任意一項所述的方法所制造的發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造納米壓印模具的方法、使用納米壓印模具的發(fā)光二極管以及制造發(fā)光二極管的方法。本發(fā)明的制造發(fā)光二極管的方法包括在臨時基板上形成n型氮化物半導(dǎo)體層、發(fā)光層和p型氮化物半導(dǎo)體層的步驟；在p型氮化物半導(dǎo)體層上形成p型電極的步驟；在p型電極上形成導(dǎo)電基板的步驟；通過去除臨時基板而露出n型氮化物半導(dǎo)體層的步驟；在n型氮化物半導(dǎo)體層上形成納米壓印抗蝕劑層的步驟；通過將納米壓印模具按壓在納米壓印抗蝕劑層上來將納米圖案轉(zhuǎn)印到納米壓印抗蝕劑層上的步驟；將納米壓印模具與具有納米圖案的納米壓印抗蝕劑層分離開的步驟；以及通過刻蝕具有納米圖案的納米壓印抗蝕劑層來形成n型電極的步驟。本發(fā)明得到了一種制造可以有效地并經(jīng)濟地形成、用于增強發(fā)光二極管的光提取效率的納米壓印模具的方法、制造發(fā)光二極管的方法以及利用納米壓印模具的發(fā)光二極管。
文檔編號B82B1/00GK103097113SQ201180037337
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者李鐘覽, 孫俊豪, 宋陽熙 申請人:浦項工科大學(xué)校 產(chǎn)學(xué)協(xié)力團