CN104347772B - Ito的完整蚀刻方法及led芯片制作方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种 ITO的完整蚀刻方法，包括步骤：对蒸镀在形成台阶的P‑GaN层和N‑GaN层表面的ITO层进行第一次蚀刻，从而将没有光刻胶覆盖的N‑GaN层正表面的ITO层去除，并同时在P‑GaN层和N‑GaN层之间的过渡区域蚀刻表面形成生成物；使用TMAH溶液对一次蚀刻中形成在P‑GaN层和N‑GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除；对经过一次TMAH后的P‑GaN层和N‑GaN层表面的ITO层进行第二次蚀刻，从而将残留在P‑GaN层和N‑GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的ITO层去除，并在P‑GaN层和N‑GaN层之间的过渡区域蚀刻表面形成生成物；以及使用TMAH溶液对二次蚀刻中形成在P‑GaN层和N‑GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除。
Description
技术领域
本发明涉及LED制作及应用领域，尤其涉及一种ITO的完整蚀刻方法及LED芯片制作方法。
背景技术
LED芯片是一种节能环保产品，它是一种发光二极管，其工作原理是将电能转化为光能，具有低能耗、亮度高、寿命长，其发展备受看好，初期其应用只是在实验研发阶段。近些年随着科技发展，其生产制造工艺逐渐成熟，逐步进入工厂大批量量产，其应用也更加广泛。
LED芯片的成品构造如图1所示。常规LED芯片的P区和N区层在同一表面，是在外延片上通过蚀刻形成台阶，并在台阶上蒸镀金属电极形成P极和N极。制作过程中为了提高产品的发光能效，需要在P区蒸镀一层透明导电薄膜，简称ITO，蒸镀过程是等向性，P区和N区表面都会附着，需要通过ITO蚀刻，将N区ITO蚀刻去除，防止P区和N区结合造成短路漏电。漏电问题是LED芯片制程中常见的问题，由于LED芯片尺寸小，普通小尺寸产品在250um左右，在如此小结构上进行ITO蚀刻，保留P区并去除N区ITO，工艺控制难度大，蚀刻力度大会导致P区ITO脱落，蚀刻力度小，PN部分短接造成漏电，严重时会短路。
具体的，在现有技术中，要形成图1所示的LED芯片，需要对形成在蓝宝石基底的外延片依次进行MESA光刻、TCL光刻、NP光刻、PASSIVATION光刻的四道光刻工艺过程，最终实现将光刻板图案复制在产品上。
其中，图2a~2c显示现有技术中的TCL光刻过程。首先，在外延片上(经过MESA光刻已形成台阶的P-GaN层和N-GaN层)蒸镀一层ITO层（图2a），由于蒸镀过程是等向性，P-GaN层正表面、N-GaN层正表面以及P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面都会附着ITO层。然后，在ITO层上均匀涂布光刻胶，并通过TCL光刻板对形成在所述ITO层上的光刻胶层进行TCL光刻，从而形成具有TCL图层的光刻胶层，以该具有TCL图层的光刻胶层作为掩膜并通过ITO蚀刻对ITO层进行ITO蚀刻（图2b）。由于具有TCL图层的光刻胶层仅覆盖在P-GaN层正表面，而N-GaN层正表面以及P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面未有光刻胶保护，将外延片放入ITO蚀刻液的时候，P-GaN层正表面的ITO层不会被蚀刻，N-GaN层正表面的ITO层会基本被完全蚀刻掉，而P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的ITO层不易去除，因为ITO蚀刻液为酸性复合溶液，在ITO蚀刻过程中ITO蚀刻液易与光刻胶、ITO作用产生各式生成物，因此P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面在蚀刻过程中容易生成各式生成物并附着在过渡区域蚀刻表面，从而阻碍该过渡区域蚀刻表面上的ITO蚀刻，导致ITO蚀刻不干净，从而在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面会残留ITO（图2c）。
可见，通过现有技术的LED芯片制作工艺形成的LED芯片，由于在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面残留有ITO，从而会对P-GaN层和N-GaN层造成短路，表现为产品漏电流大，芯片应用端造成发热，直接影响使用寿命，严重的话会将芯片损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种ITO的完整蚀刻方法，能有效解决ITO蚀刻不干净问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种ITO的完整蚀刻方法，包括步骤：
一次蚀刻；对蒸镀在形成台阶的P-GaN层和N-GaN层表面的ITO层进行第一次蚀刻，从而将没有光刻胶覆盖的N-GaN层正表面的ITO层去除，并同时在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面形成生成物；
一次TMAH；使用TMAH溶液对所述一次蚀刻中形成在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除；
二次蚀刻；对经过所述一次TMAH后的P-GaN层和N-GaN层表面的ITO层进行第二次蚀刻，从而进一步将残留在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的ITO层去除，并同时在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面再次形成生成物；
二次TMAH；使用TMAH溶液对所述二次蚀刻中形成在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除。
作为上述技术方案的改进，在所述一次蚀刻和二次蚀刻的步骤中，均通过ITO蚀刻液对 ITO层进行蚀刻。
作为上述技术方案的改进，在所述一次蚀刻和二次蚀刻的步骤中，所述生成物为由ITO蚀刻液与光刻胶、ITO作用产生的各式生成物。
作为上述技术方案的改进，在所述一次蚀刻中，具体包括步骤：
将待ITO蚀刻产品整个放入温度控制在43摄氏度的ITO蚀刻液中，并等待3分钟;其中，所述待ITO蚀刻产品为形成在一基底上、经前期蚀刻形成台阶的P-GaN层和N-GaN层表面并在所述P-GaN层和N-GaN层表面蒸镀ITO层的外延片，且所述P-GaN层蒸镀ITO层的正表面覆盖有光刻胶；
将所述待ITO蚀刻产品从所述ITO蚀刻液中取出，放入纯水槽中清洗以去除ITO蚀刻液，然后使用N2吹干。
作为上述技术方案的改进，在所述一次TMAH中， 具体包括步骤：
将经过一次蚀刻的所述待ITO蚀刻产品整个放入TMAH溶液中，并等待30秒后再次放入纯水中清洗以去除TMAH溶液，然后使用N2吹干。
作为上述技术方案的改进，在所述二次蚀刻中，具体包括步骤：
将经过一次TMAH的所述待ITO蚀刻产品整个再次放入温度控制在43摄氏度的ITO蚀刻液中，并等待3分钟;
将所述待ITO蚀刻产品从所述ITO蚀刻液中取出，放入纯水槽中清洗以去除ITO蚀刻液，然后使用N2吹干。
作为上述技术方案的改进，在所述二次TMAH中， 具体包括步骤：
将经过二次蚀刻的所述待ITO蚀刻产品整个放入TMAH溶液中，并等待30秒后再次放入纯水中清洗以去除TMAH溶液，然后使用甩干机甩干。
本发明还一种新型LED芯片制作方法，包括如上所述的ITO的完整蚀刻方法。
与现有技术相比，本发明公开的ITO的完整蚀刻方法和相应的LED芯片制作方法依次通过一次蚀刻、一次TMAH、二次蚀刻以及二次TMAH的步骤进行，以防止一次蚀刻过程形成的生成物阻碍ITO蚀刻，从而有效解决LED芯片生产时ITO蚀刻不干净，导致产品漏电的问题。
附图说明
图1是现有技术的一种LED芯片的结构示意图。
图2a~图2c为现有技术的制作LED芯片的TCL光刻过程中的中间产品剖面示意图。
图3是本发明实施例1提供的一种ITO的完整蚀刻方法的总的流程示意图。
图4是图3所示的一种ITO的完整蚀刻方法的具体流程示意图。
图5a~5d为执行本发明实施例1的ITO的完整蚀刻方法过程中的中产品剖面示意图。
图6是本发明实施例2提供的一种ITO的完整蚀刻方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图3，是本发明实施例提供的一种ITO的完整蚀刻方法的流程示意图。本实施例的ITO的完整蚀刻方法包括步骤：
S1、一次蚀刻；
S2、一次TMAH；
S3、二次蚀刻；
S4、二次TMAH。
配合图4及图5a~5d，详细说明本实施例的ITO的完整蚀刻方法的工作过程，具体包括步骤：
S101、对蒸镀在形成台阶的P-GaN层和N-GaN层表面的ITO层进行第一次蚀刻，从而将没有光刻胶覆盖的N-GaN层正表面的ITO层去除，并同时在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面形成生成物。
该步骤S101具体对应为上述步骤S1的一次蚀刻的具体过程。具体地，由于蒸镀过程是等向性，P-GaN层正表面11、N-GaN层正表面12以及P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13都会附着ITO层，在使用ITO蚀刻液对整个表面的ITO层进行蚀刻后，P-GaN层正表面11的ITO层14不会被蚀刻，N-GaN层正表面12的ITO层会基本被完全蚀刻掉，而P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13因为ITO蚀刻液与光刻胶、ITO产生作用而产生各式生成物15a附着在其该过渡区域蚀刻表面13的残留ITO层14a上，阻碍残留ITO层14a继续被蚀刻。此时，中间产品结构如图5a所示。
S102、使用TMAH溶液对所述第一次蚀刻中形成在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除。
该步骤S102具体对应为上述步骤S2的一次TMAH的具体过程。具体地，通过TMAH溶液中含C、H等化合物以腐蚀去除上述一次蚀刻过程形成在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13的各式生成物15a，此时，中间产品结构如图5b所示。
S103、对经过第一次TMAH后的P-GaN层和N-GaN层表面的ITO层进行第二次蚀刻，从而进一步将残留在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的ITO层去除，并同时在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面再次形成生成物；
该步骤S103具体对应为上述步骤S3的二次蚀刻的具体过程。具体地，由于在第一TMAH中，已经将形成在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13的各式生成物15a去除了，因此，使用ITO蚀刻液再次对整个表面的ITO层进行蚀刻时，能够进一步对P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13的残留ITO层14a进行清除。同时，由于ITO蚀刻液与光刻胶、ITO产生作用还会产生生成物15b附着在该过渡区域蚀刻表面13。此时，中间产品结构如图5c所示。
S104、使用TMAH溶液对所述第二次蚀刻中形成在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除。
该步骤S104具体对应为上述步骤S4的二次TMAH的具体过程。具体地，通过TMAH溶液中含C、H等化合物以腐蚀去除上述二次蚀刻过程形成在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13的生成物15b，从而彻底将P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面13的ITO去除。此时，中间产品结构如图5d所示。
至此，经过上述一次蚀刻、一次TMAH、二次蚀刻以及二次TMAH的步骤后，能够有效将LED芯片中间产品中需要蚀刻的ITO完整蚀刻掉，从而有效解决因为ITO蚀刻不干净问题而导致的短路甚至损坏芯片等问题。
实施例2
参见图6，是本发明另一实施例提供的一种ITO的完整蚀刻方法的流程示意图。本实施例的ITO的完整蚀刻方法包括步骤：
S201、将待ITO蚀刻产品整个放入温度控制在43摄氏度的ITO蚀刻液中，并等待3分钟; 然后将所述待ITO蚀刻产品从所述ITO蚀刻液中取出，放入纯水槽中清洗以去除ITO蚀刻液，然后使用N2吹干。
在该步骤中，所述待ITO蚀刻产品为形成在一基底上的外延片、该外延片经前期蚀刻形成台阶的P-GaN层和N-GaN层表面并在所述P-GaN层和N-GaN层表面蒸镀ITO层，且所述P-GaN层蒸镀ITO层的正表面覆盖有光刻胶，而N-GaN层正表面以及P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面蒸镀的ITO层没有覆盖光刻胶。
S202、将经过一次蚀刻的所述待ITO蚀刻产品整个放入TMAH溶液中，并等待30秒后再次放入纯水中清洗以去除TMAH溶液，然后使用N2吹干。
S203、将经过一次TMAH的所述待ITO蚀刻产品整个再次放入温度控制在43摄氏度的ITO蚀刻液中，并等待3分钟; 然后将所述待ITO蚀刻产品从所述ITO蚀刻液中取出，放入纯水槽中清洗以去除ITO蚀刻液，然后使用N2吹干。
S204、将经过二次蚀刻的所述待ITO蚀刻产品整个放入TMAH溶液中，并等待30秒后再次放入纯水中清洗以去除TMAH溶液，然后使用甩干机甩干。
在本实施例，经过上述一次蚀刻、一次TMAH、二次蚀刻以及二次TMAH的步骤后，能够有效将LED芯片中间产品中需要蚀刻的ITO完整蚀刻掉，从而有效解决因为ITO蚀刻不干净问题而导致的短路甚至损坏芯片等问题。
实施例3
在本实施例中，公开了一种新型LED芯片制作方法，其中，该新型LED芯片制作方法包括如实施例1或实施例2所述的ITO的完整蚀刻方法。由于本实施例的新型LED芯片制作方法采用了如实施例1或实施例2所述的ITO的完整蚀刻方法进行ITO的蚀刻，从而将LED芯片中间产品中需要蚀刻的ITO完整蚀刻掉。因此，利用本实施例的新型LED芯片制作方法所得的LED芯片，不会因此ITO蚀刻不干净问题而导致的短路甚至导致损坏芯片等。
综上所述，本发明公开的ITO的完整蚀刻方法和相应的LED芯片制作方法依次通过一次蚀刻、一次TMAH、二次蚀刻以及二次TMAH的步骤进行，以防止一次蚀刻过程形成的生成物阻碍ITO蚀刻，从而有效解决LED芯片生产时ITO蚀刻不干净，导致产品漏电的问题。将100片芯片分成两组，分别使用传统工艺和本发明的ITO的完整蚀刻方法进行ITO蚀刻，得到的对比漏电不良率如表1所示：
| 片数 | 漏电不良率 | |
| 传统蚀刻 | 50 | 1.8% |
| 本发明蚀刻 | 50 | 0.04% |
表1
可见，经过本发明提供给的ITO的完整蚀刻方法及对应的LED芯片制作方法所得到的LED芯片的漏电不良率远远低于通过现有技术获得的，因此，本发明能有效解决LED芯片生产时ITO蚀刻不干净，导致产品漏电的问题。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种ITO的完整蚀刻方法，其特征在于，包括步骤：
一次蚀刻；对蒸镀在形成台阶的P-GaN层和N-GaN层表面的ITO层进行第一次蚀刻，通过ITO蚀刻液对ITO层进行蚀刻，从而将没有光刻胶覆盖的N-GaN层正表面的ITO层去除，并同时在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面形成生成物，所述生成物为由ITO蚀刻液与光刻胶、ITO作用产生的各式生成物，具体包括步骤：将待ITO蚀刻产品整个放入温度控制在43摄氏度的ITO蚀刻液中，并等待3分钟；其中，所述待ITO蚀刻产品为形成在一基底上、经前期蚀刻形成台阶的P-GaN层和N-GaN层表面并在所述P-GaN层和N-GaN层表面蒸镀ITO层的外延片，且所述P-GaN层蒸镀ITO层的正表面覆盖有光刻胶；将所述待ITO蚀刻产品从所述ITO蚀刻液中取出，放入纯水槽中清洗以去除ITO蚀刻液，然后使用N2吹干；
一次TMAH；使用TMAH溶液对所述一次蚀刻中形成在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除；
二次蚀刻；对经过所述一次TMAH后的P-GaN层和N-GaN层表面的ITO层进行第二次蚀刻，通过ITO蚀刻液对ITO层进行蚀刻，从而进一步将残留在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的ITO层去除，并同时在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面再次形成生成物，所述生成物为由ITO蚀刻液与光刻胶、ITO作用产生的各式生成物；
二次TMAH；使用TMAH溶液对所述二次蚀刻中形成在所述P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物去除。
2.如权利要求1所述的ITO的完整蚀刻方法，其特征在于，在所述一次TMAH中，具体包括步骤：
将经过一次蚀刻的所述待ITO蚀刻产品整个放入TMAH溶液中，并等待30秒后再次放入纯水中清洗以去除TMAH溶液，然后使用N2吹干。
3.如权利要求2所述的ITO的完整蚀刻方法，其特征在于，在所述二次蚀刻中，具体包括步骤：
将经过一次TMAH的所述待ITO蚀刻产品整个再次放入温度控制在43摄氏度的ITO蚀刻液中，并等待3分钟；
将所述待ITO蚀刻产品从所述ITO蚀刻液中取出，放入纯水槽中清洗以去除ITO蚀刻液，然后使用N2吹干。
4.如权利要求3所述的ITO的完整蚀刻方法，其特征在于，在所述二次TMAH中，具体包括步骤：
将经过二次蚀刻的所述待ITO蚀刻产品整个放入TMAH溶液中，并等待30秒后再次放入纯水中清洗以去除TMAH溶液，然后使用甩干机甩干。
5.一种新型LED芯片制作方法，其特征在于，包括如权利要求1～4中任一项所述的ITO的完整蚀刻方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wu Weidong Inventor after: Gao Junmin Inventor after: Cheng Tao Inventor after: Wang Zhanwei Inventor after: Yu Hailian Inventor before: Gao Junmin Inventor before: Xu Jian Inventor before: Wu Weidong Inventor before: Li Ailing Inventor before: Cheng Tao Inventor before: Wang Zhanwei Inventor before: Yu Hailian |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170512 Address after: 257091 Shandong Province, Dongying City Dongcheng East Road and north two road intersection south west 100 meters Applicant after: Shandong Chenglin Photoelectric Technology Co., Ltd. Applicant after: Shandong core Optoelectronics Technology Co., Ltd. Address before: 257091 Shandong Province, Dongying City Dongcheng East Road and north two road intersection south west 100 meters Applicant before: Shandong Chenglin Photoelectric Technology Co., Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |