ITO膜层的制备方法及LED芯片的制备方法技术

本发明专利技术提出一种ITO膜层的制备方法及LED芯片的制备方法，采用第一磁控溅射技术形成ITO保护层，由于在磁控溅射过程中等离子体轰击GaN基底会造成的GaN基底的N缺失，形成ITO保护层中增加有N+，能够补充N的缺失，从而消除了高溅射功率下等离子体对GaN基底的损伤，避免了ITO膜层中的In或Sn向GaN基底内部的渗透，有效增强ITO膜层和GaN基底的欧姆接触，降低形成的LED芯片的电压。此外，ITO主体层为折射率渐变的膜层体系，有效地增加了光的溢出效率，提升产品品质。

【技术实现步骤摘要】
ITO膜层的制备方法及LED芯片的制备方法
本专利技术涉及LED制造领域，尤其涉及一种ITO膜层的制备方法及LED芯片的制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED芯片具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能，因此在室外室内照明、背光、显示、交通指示等领域具有越来越广泛的应用。ITO膜层由于其优异的光电性能(高透过率和低电阻)在LED芯片制备过程中得到广泛应用，其一方面可以改善电流扩展，另一方面可以改善欧姆接触。目前ITO膜层有三种制备方式：真空电子束蒸发(E-BeamITO)、反应等离子体沉积(RPDITO)和磁控溅射(SputterITO)。E-BeamITO膜层是由多个ITO多晶晶粒堆砌而成，表面粗糙且致密性较差，光在其内部的散射和吸收较多，且耐电流冲击性能均差于RPDITO和SputterITO，因此，E-BeamITO膜层有逐渐被替代的趋势；RPDITO膜层较为致密，表面比较平滑，但制备工艺过程工艺参数较为单一，对ITO膜层的参数和结构可扩展性不强；而SputterITO膜层更加致密，表面平滑，且可以通过控制成膜过程的工艺参数变更制备不同折射率的ITO膜层，对于不同性能和结构的ITO制备扩展性较强，而受到越来越广泛的应用。磁控溅射技术是在高真空环境中依靠等离子体轰击靶材而使靶材离子溢出且逐渐沉积到GaN基底上的过程，等离子体轰击靶材的能量越大，靶材离子获得的能量也越大，最终制备的ITO膜层越致密，光电性能越好且越耐受电流冲击；然而，当靶材离子获得的能量较高时，靶材离子沉积到基底表面成膜时对基底的轰击较高，容易使基底表面受到损伤，进而影响器件性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种ITO膜层的制备方法及LED芯片的制备方法，可以保护基底，避免对GaN基底造成损伤，具有很好的实用性。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种ITO膜层的制备方法，包括步骤：提供GaN基底，在所述GaN基底上形成ITO保护层，所述ITO保护层采用第一磁控溅射技术形成，使用的等离子体包括Ar和N+；在所述ITO保护层上形成多层折射率逐渐变小的ITO主体层，所述ITO主体层采用第二磁控溅射技术形成，使用的等离子体包括Ar和O-。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述第一磁控溅射技术采用RF和DC电源，所述RF功率范围是50W-300W，所述DC功率范围是10W-200W。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述第一磁控溅射技术采用的气体是Ar和N2、Ar和N2O或Ar、N2和N2O，其中，所述Ar流量范围是50sccm-200sccm，所述N2流量范围是1sccm-5sccm，所述N2O流量范围是1sccm-5sccm。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述第一磁控溅射技术反应时间范围是10s-200s。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述ITO保护层的厚度范围是5埃～100埃。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述第二磁控溅射技术采用DC电源，所述DC功率范围是100W-500W。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述第二磁控溅射技术采用的气体是Ar和O2，所述Ar流量范围是50sccm-200sccm，所述O2流量范围是0-2sccm。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，逐步调节所述O2的流量，以使所述ITO主体层的折射率逐渐变小。进一步的，所述第二磁控溅射技术反应时间范围是200s-600s。进一步的，在所述的ITO膜层的制备方法中，所述ITO主体层的厚度范围是300埃～4000埃。进一步的，形成的ITO膜层适用于倒装结构LED芯片和垂直结构LED芯片中。本专利技术还提出了一种LED芯片的制备方法，包括步骤：提供衬底，在所述衬底上依次形成N-GaN、量子阱和P-GaN；依次刻蚀所述P-GaN和量子阱，暴露出部分N-GaN；在所述P-GaN上采用如上文所述的ITO膜层的制备方法形成ITO膜层；在暴露出的N-GaN和ITO膜层上分别形成N电极和P电极。进一步的，在所述的LED芯片的制备方法中，采用BCl3、Cl2或Ar对所述P-GaN和量子阱进行刻蚀。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：采用第一磁控溅射技术形成ITO保护层，由于在磁控溅射过程中等离子体轰击GaN基底会造成的GaN基底的N缺失，形成ITO保护层中增加有N+，能够补充N的缺失，从而消除了高溅射功率下等离子体对GaN基底的损伤，避免了ITO膜层中的In或Sn向GaN基底内部的渗透，有效增强ITO膜层和GaN基底的欧姆接触，降低形成的LED芯片的电压。此外，ITO主体层为折射率渐变的膜层体系，有效地增加了光的溢出效率，提升产品品质。附图说明图1为本专利技术一实施例中ITO膜层的制备方法的流程图；图2为本专利技术一实施例中ITO膜层的结构示意图；图3至图6为本专利技术一实施例中LED芯片制备过程中的剖面示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的ITO膜层的制备方法及LED芯片的制备方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。正如
技术介绍
所提及的，磁控溅射制备的SputterITO膜层致密，表面平滑，透光率高，且对于不同性能和结构的ITO制备扩展性较强，在LED芯片制备中受到越来越广泛地使用。磁控溅射技术是在高真空环境中依靠等离子体轰击靶材而使靶材离子溢出且逐渐沉积到基底上的过程，这就要求等离子体不能和靶材发生反应，且应具有较高的原子量来携带能量，所以氩气(Ar)为磁控溅射常用的等离子体载体。一般而言，磁控溅射的过程是在高真空环境中通入一定量的Ar和O2，再开启RF(射频)电源或DC(直流)电源或RF+DC组合电源，使Ar离化产生Ar+等离子体和e-，Ar+等离子体在电场作用下向靶材做加速运动轰击靶材，当Ar+等离子体携带的能量高于靶材离子的分子间作用力时靶材离子即会脱离靶材表面，结合环境中的O2而逐渐沉积到GaN基底表面，形成靶材成分膜层。在LED芯片制备过程中，由于LED芯片的外延片表面P-GaN层较为脆弱和磁控溅射过程中靶材离子携带的能量较高这两个原因，当靶材离子沉积到GaN基底表面时，对GaN基底表面有一定的轰击作用，使GaN基底产生N缺失，造成N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ITO膜层的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供GaN基底，在所述GaN基底上形成ITO保护层，所述ITO保护层采用第一磁控溅射技术形成，使用的等离子体包括Ar和N+；在所述ITO保护层上形成多层折射率逐渐变小的ITO主体层，所述ITO主体层采用第二磁控溅射技术形成，使用的等离子体包括Ar和O‑。

【技术特征摘要】
1.一种ITO膜层的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供GaN基底，在所述GaN基底上形成ITO保护层，所述ITO保护层采用第一磁控溅射技术形成，使用的等离子体包括Ar和N+；在所述ITO保护层上形成多层折射率逐渐变小的ITO主体层，所述ITO主体层采用第二磁控溅射技术形成，使用的等离子体包括Ar和O-。2.如权利要求1所述的ITO膜层的制备方法，其特征在于，所述第一磁控溅射技术采用RF和DC电源，所述RF功率范围是50W-300W，所述DC功率范围是10W-200W。3.如权利要求1所述的ITO膜层的制备方法，其特征在于，所述第一磁控溅射技术采用的气体是Ar和N2、Ar和N2O或Ar、N2和N2O，其中，所述Ar流量范围是50sccm-200sccm，所述N2流量范围是1sccm-5sccm，所述N2O流量范围是1sccm-5sccm。4.如权利要求1所述的ITO膜层的制备方法，其特征在于，所述第一磁控溅射技术反应时间范围是10s-200s。5.如权利要求1所述的ITO膜层的制备方法，其特征在于，所述ITO保护层的厚度范围是5埃～100埃。6.如权利要求1所述的ITO膜层的制备方法，其特征在于，所述第二磁控溅射技术采用DC电源，所述DC功率范围是100W-500...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀山，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31