CN102194956B - 蒸镀ito的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蒸镀ITO的方法，其首先将待蒸镀ITO的半导体结构放置在承片盘上，抽真空至电子束蒸镀机腔体真空度达5×10-6Torr以上后，再使所述承片盘开始转动，并对其进行加热至预设温度后稳定10-30min，然后开启氧气阀门，待氧流量稳定在预设流量时开始对所述半导体结构进行预镀，预镀时间为1-5min，最后以预设的蒸镀速率开始蒸镀ITO，使所述半导体结构上蒸镀出预设厚度的ITO，可见，本发明蒸镀ITO的方法是通过控制氧流量、蒸镀温度、ITO厚度、蒸镀速率来控制ITO阻值，同时保持较高的透光率，使ITO阻值与外延GaN层相匹配，从而使电流扩展更均匀，可有效提高芯片亮度。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管芯片制造领域，特别涉及一种蒸镀ITO的方法。
背景技术
发光二极管(LED)具有体积小、省电、绿色环保等优势，已被广泛使用于显示器背光源模块、通讯、计算机、交通标志及玩具等消费市场，但目前因为亮度不够的问题，尚未能广泛使用于照明市场。为了解决发光二极管亮度不够的问题，业内人士都在不断地寻找各种提高亮度的方法。
ITO是英文Indium Tin Oxides的缩写，意思是氧化铟锡。与其它透明的半导体导电薄膜相比，ITO具有良好的化学稳定性和热稳定性，对半导体衬底具有良好的附着性和图形加工特性。ITO为一种N型氧化物半导体，作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷涂在玻璃，塑胶及电子显示幕上后，在增强导电性和透明性的同时可切断对人体有害的电子辐射及紫外、红外。ITO透明导电膜是平面显示器上重要之组件，其特性会与镀膜工艺中的参数及材料有密切的关系。在众多可作为透明电极的材料中，ITO是被最广泛应用的一种，主要是由于ITO同时具有低电阻率及高光穿透率的特性，符合了导电性及透光性良好的要求。在氧化物导电膜中，以掺Sn的In2O3(ITO)膜的透过率最高和导电性能最好，而且容易在酸液中蚀刻出细微的图形。早在几年前，ITO作为透明导电薄膜已用于制作LED芯片，芯片的发光功率由NiAu的4.44mW提升到ITO工艺的6.72mW，提升了51.4％，老化试验后管芯发光功率衰减5.1％、优于NiAu工艺的7.2％。
然而，ITO现有技术是通过厚度来控制透光率(如图1至图3)，从而提高LED芯片的亮度。但ITO蒸镀技术不只如此，如何通过其他方法优化ITO、提高LED芯片的亮度、以更好发挥ITO的优势，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒸镀ITO的方法，以提高所形成的芯片的亮度。
为了达到上述目的，本发明提供的蒸镀ITO的方法，包括步骤：1)将待蒸镀ITO的半导体结构放置在承片盘上，抽真空至电子束蒸镀机腔体真空度达5×10-6Torr以上，其中，所述半导体结构包括外延生长形成的GaN层，所述GaN层包括P-GaN层和N-GaN层；2)使所述承片盘开始转动，并对其进行加热且控制其加热温度至预设温度后稳定10-30min；3)加热后再开启氧气阀门，控制氧流量以使氧流量稳定在预设流量时开始对所述半导体结构进行预镀，预镀时间为1-5min；以及4)预镀后再控制蒸镀速率，以便以预设的蒸镀速率开始蒸镀ITO，使得所述半导体结构上蒸镀出预设厚度的ITO，所述预设厚度的ITO的阻值与外延GaN层相匹配。
其中，所述半导体结构可为用于制备发光芯片的半导体结构，例如，可为用于制备LED芯片的半导体结构。
其中，所述ITO阻值与外延GaN层相匹配为RITO+RP-GaN＝RN-GaN，其中，RITO、RP-GaN、RN-GaN分别为ITO阻值、P-GaN阻值、N-GaN阻值。
其中，所述预设温度在240-350℃内。
其中，所述预设流量在1-30sccm内。
其中，所述预设的蒸镀速率在
内。
其中，所述预设厚度为kλ/4n，其中，k＝1，3，5…；λ为所述半导体结构的波长；n为ITO的折射率。
综上所述，本发明的蒸镀ITO的方法通过控制氧流量、蒸镀温度、ITO厚度、蒸镀速率来控制ITO阻值，同时保持较高的透光率，使ITO阻值与外延GaN层相匹配，从而使电流扩展更均匀，可有效提高芯片亮度。
附图说明
图1至图3是现有的LED芯片的结构示意图。
图4为本发明蒸镀ITO的方法的操作流程示意图。
图5是本发明ITO蒸镀技术与现有ITO蒸镀技术所制备的LED芯片发光效率对比图。
图6是本发明蒸镀ITO阻值与其制备的LED芯片亮度(mW)的关系图。
具体实施方式
以下将通过具体实施例来对本发明的蒸镀ITO的方法进行详细说明。
请参见图4，本发明的蒸镀ITO的方法主要包括以下步骤：
首先，将待蒸镀ITO(氧化铟锡薄膜)的半导体结构放置在承片盘上，抽真空至电子束蒸镀机腔体真空度达5×10-6Torr以上。在本实施例中，所述半导体结构为用于制备LED芯片的半导体结构，其包括蓝宝石衬底、GaN半导体层，其中，所述GaN半导体层包括N-GaN层、量子阱及P-GaN层。
接着，使所述承片盘开始转动，并对其进行加热至240-350℃后稳定10-30min。
然后，开启氧气阀门，待氧流量稳定在1-30sccm时开始对所述半导体结构进行预镀，预镀时间为1-5min。
最后，开始蒸镀ITO，蒸镀速率为
使所述半导体结构上蒸镀出的ITO厚度至kλ/4n，其中，k＝1，3，5…；λ为所述半导体结构的波长；n为ITO的折射率。
具体的，对于10*23mil LED芯片，电子束蒸镀机腔体真空度达3×10-6Torr时腔体开始加热，同时承片盘开始转动、以利于受热均匀。待蒸镀温度达到260℃并稳定15min后，氧气阀门打开，待氧流量稳定在4sccm时开始进行预镀，预镀的目的是去除ITO材料表面的杂质和污染物，打出的杂质被蒸镀至ITO材料上面的挡板上、不会污染腔体和LED芯片。预镀2min后挡板打开，开始进行蒸镀ITO，蒸镀速率为
ITO厚度为该蒸镀方法蒸镀的ITO透光率为99％(在460nm测试)，ITO阻值为48Ω/cm2。
采用本发明ITO蒸镀技术与现有ITO蒸镀技术所制备的LED芯片光电参数对比如下表所示，可看出，采用本发明ITO蒸镀技术，LED芯片亮度(mW)提高7％，发光效率提高1.79％，ESD、寿命测试亦有改善，这是因为ITO优化后电流扩展明显改善，从而ESD抗静电能力、散热、寿命测试变好，另外由于电流扩展均匀、LED芯片发光效率提高、亮度亦提高。
| ITO蒸镀技术 | 电压VF(V，20mA) | 波长WLD(nm，20mA) | 抗静电能力ESD(MM200V) | 光功率mW | 发光效率20mA | 寿命测试168小时 |
| 现有ITO蒸镀技术 | 3.05 | 459.2 | 87％ | 7.58 | 14.13％ | 91％ |
| 本发明ITO蒸镀技术 | 3.07 | 459 | 94％ | 8.11 | 15.92％ | 92％ |
| 变化幅度 | / | / | +7％ | +7％ | +1.79％ | +1％ |
采用本发明ITO蒸镀技术与现有ITO蒸镀技术所制备的LED芯片发光效率对比如图5所示(横坐标为电流，纵坐标为发光效率)，可看出，ITO优化后发光效率明显提高，另外发光效率的饱和电流由1mA提升至5mA，再次证明LED芯片散热变好、电流扩展明显改善。
如图6为本发明蒸镀ITO阻值与其制备的LED芯片亮度(mW)的关系图，当ITO阻值为48Ω/cm2时，mW最高，说明“ITO阻值+P-GaN＝N-GaN”；当ITO阻值＜48Ω/cm2时，说明“ITO阻值+P-GaN＜N-GaN”，电流扩展不均匀，mW较低；当ITO阻值＞48Ω/cm2时，说明“ITO阻值+P-GaN＞N-GaN”，电流扩展不均匀，mW较低。由此规律可控制ITO膜层质量，以与GaN外延层相匹配，以最大地发挥ITO的性能。所述ITO阻值与外延GaN层相匹配，是指“ITO阻值+P-GaN阻值＝N-GaN阻值”。
本发明中ITO厚度为kλ/4n(k＝1，3，5…；λ为LED芯片波长；n为ITO折射率)，ITO阻值为10-100Ω/cm2，ITO透光率为95％以上(在所制造LED芯片波长下测试)。
综上所述，本发明的蒸镀ITO的方法利用电子束蒸发技术蒸镀ITO，通过控制氧流量、蒸镀温度、ITO厚度、蒸镀速率来控制ITO阻值，同时保持较高的透光率，使ITO阻值与外延GaN层相匹配，从而使电流扩展更均匀，提高LED芯片亮度。
上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (7)
1.一种蒸镀ITO的方法，其特征在于包括步骤：
1)将待蒸镀ITO的半导体结构放置在承片盘上，抽真空至电子束蒸镀机腔体真空度达5×10-6Torr以上，其中，所述半导体结构包括外延生长形成的GaN层，所述GaN层包括P-GaN层和N-GaN层；
2)使所述承片盘开始转动，并对其进行加热且控制其加热温度至预设温度后稳定10-30min；
3)加热后再开启氧气阀门，且控制氧流量使氧流量稳定在预设流量时开始对所述半导体结构进行预镀，预镀时间为1-5min；
4)预镀后再控制蒸镀速率，以便以预设的蒸镀速率开始蒸镀ITO，使得所述半导体结构上蒸镀出预设厚度的ITO，所述预设厚度的ITO的阻值能与外延GaN层相匹配；
所述ITO阻值与外延GaN层相匹配为RITO+RP-GaN＝RN-GaN，其中，RITO、RP-GaN、RN-GaN分别为ITO阻值、P-GaN阻值、N-GaN阻值。
2.如权利要求1所述的蒸镀ITO的方法，其特征在于：所述半导体结构为用于制备发光芯片的半导体结构。
3.如权利要求2所述的蒸镀ITO的方法，其特征在于：所述发光芯片为LED芯片。
4.如权利要求1所述的蒸镀ITO的方法，其特征在于：所述预设温度在240-350℃内。
5.如权利要求1所述的蒸镀ITO的方法，其特征在于：所述预设流量在1-30sccm内。
6.如权利要求1所述的蒸镀ITO的方法，其特征在于：所述预设的蒸镀速率在 
内。
7.如权利要求1所述的蒸镀ITO的方法，其特征在于：所述预设厚度为kλ/4n，其中，k＝1，3，5...；λ为所述半导体结构的波长；n为ITO的折射率。
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