CN104988469A - 一种炉内退火的ito镀膜设备与方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种炉内退火的ITO镀膜设备，包括：设备本体、真空系统、电子枪系统、加热系统、膜厚计系统、冷却系统和机械系统，设备本体分别与真空系统、冷却系统、膜厚计系统和机械系统相连接；真空系统与所述设备本体通过真空管相连接，位于所述设备本体的外部；电子枪系统位于所述设备本体内的底部；加热系统用于维持设备本体的温度及ITO膜层的成膜温度；膜厚计系统与设备本体相连接，位于设备本体的外部；冷却系统位于设备本体的外部，通过冷却管与所述设备本体内部相连接；机械系统位于所述设备本体内的顶部。本申请中ITO膜层的退火过程在ITO蒸镀设备中完成，不用再靠外界的高温炉管等设备进行退火处理。

Description

一种炉内退火的ITO镀膜设备与方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是发光二极管(LED)领域中制备氧化铟锡(ITO)透明导电层的设备与方法。

背景技术

当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

为提高LED照明所占的市场比例，加快替代白炽灯，荧光灯等传统光源，LED器件还需进一步提升光效，降低每流明的成本。ITO(氧化铟锡)材料凭借良好的穿透率与导电率为LED芯片提升光效做出了极大贡献。目前应用在LED芯片上的ITO膜层通常是采用真空镀膜机制备，然后还需要经过高温炉管进行退火处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的LED芯片ITO膜层的镀膜设备与方法，其与传统的ITO膜层制备方法相比可以减少制作工序，降低制作成本，节约时间提高效率，同时方法制备的ITO膜层应用在LED芯片上，还具有亮度高，正向电压低等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种炉内退火的ITO镀膜设备，包括：设备本体、真空系统、电子枪系统、加热系统、膜厚计系统、冷却系统和机械系统，其中，

所述设备本体，为圆柱体的设备本体，分别与所述真空系统、冷却系统、膜厚计系统和机械系统相连接；

所述真空系统，与所述设备本体通过真空管相连接，位于所述设备本体的外部，用于将所述设备本体内的空气吸出形成真空环境；

所述电子枪系统，位于所述设备本体内的底部，用于提供电势场，将电子束加速，经过磁聚焦或磁弯曲发生偏转，将能量传递给ITO靶材使其熔化并蒸发；

所述加热系统，用于维持所述设备本体的温度及ITO膜层的成膜温度，包括加热石英灯和环形电阻加热丝，所述加热石英灯分布于所述设备本体的内壁上，所述环形电阻加热丝为与所述设备本体的内壁相配合的环形电阻加热丝，位于所述设备本体顶部的内壁上；

所述膜厚计系统，与所述设备本体相连接，位于所述设备本体的外部，用于测定和控制ITO膜层的厚度以及监测成膜过程中的镀膜速率与镀膜功率；

所述冷却系统，位于所述设备本体的外部，通过冷却管与所述设备本体内部相连接，用于对设备本体降温；

所述机械系统，位于所述设备本体内的顶部，用于放置镀膜基板。

优选地，所述电子枪系统，进一步包括：高压箱、电子枪和靶材坩埚位，其中，

所述高压箱，位于所述设备本体的外部，通过高压线与所述设备本体内部电子枪相连接，用于提供5KV以上的电势差；

所述电子枪，位于所述设备本体底部的中心位置，通过高压线与所述高压箱相连接，用于产生电子束，其中，所述电子枪由阴极、栅极和阳极组成，所述阴极和所述栅极处于相同的负电位，所述阳极接地电位，所述阴极由交流电流供电加热发射热电子，电子受所述栅极电位的影响，在所述阳极加速电压下形成汇聚的电子束，在磁场作用下电子束得到进一步聚焦并偏转270°射入装有ITO靶材的靶材坩埚位中；

所述靶材坩埚位，位于所述电子枪正上方，呈凹槽形状，用于放置ITO靶材。

优选地，所述膜厚计系统，进一步包括并行的膜厚计和晶振系统，其中，

所述膜厚计，与所述晶振系统相耦接，通过PLC程序控制设定ITO膜层的ITO膜厚度、ITO膜层数、镀膜功率、镀膜速率；

所述晶振系统，与所述膜厚计系统相耦接，用于实时监测成膜速率。

优选地，所述冷却系统，进一步包括设备本体冷却系统和靶材坩埚位冷却系统，其中，

所述设备本体冷却系统，设有设备本体冷却管，所述设备本体冷却管道为不锈钢管，该设备本体冷却管均匀分布在设备本体内壁外层，

所述靶材坩埚位冷却系统，设有靶材坩埚位冷却管，所述靶材坩埚位冷却管为无氧铜材料管，靶材坩埚位冷却管形状与所述靶材坩埚位相配合，包覆于所述靶材坩埚位外层。

优选地，所述机械系统，进一步包括：传动马达、传动齿轮和镀锅，其中，所述传动马达通过所述传动齿轮与所述镀锅相连接。

本发明还提供一种利用上述炉内退火的ITO镀膜设备制作ITO镀膜的方法，包括步骤：

将干法蚀刻后的外延片装载并固定在镀锅上，将镀锅放入设备本体内，开启真空系统，设备本体的腔体形成真空环境，开启机械系统使镀锅转动，然后开启加热石英灯，将腔体加热到270-330℃并保持恒定，打开电子枪系统，发射电子束，加热ITO靶材，使ITO靶材受热后汽化，并不断向上扩散到外延片表面，开始蒸镀ITO膜层；

蒸镀第一ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第一ITO膜层的厚度，厚度为5-20nm，成膜温度为270-330℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为0.5-2A/S；

第一ITO膜层制备完成后，关闭电子枪系统，停止蒸镀ITO膜层，开启环形电阻加热丝，快速提升腔体温度到500-600℃，对所述第一ITO膜层进行炉内退火处理，退火时间为15-30min，完成退火后关闭加热系统，开启冷却系统将腔体温度降低至270-330℃，再开启加热石英灯，保持腔体温度恒定；

重新开启电子枪系统，蒸镀第二ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第二ITO膜层的厚度，厚度为70-200nm，成膜温度为270-330℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为0.5-2A/S，第二ITO膜层不进行退火处理；

完成第二ITO膜层制备后，关闭电子枪系统与加热系统，开启冷却系统，将腔体温度冷却到100℃以下，向腔体内通入氮气卸载真空环境，打开腔体取出镀锅，再把外延片从镀锅中卸下。

与现有技术相比，本发明所述的炉内退火的ITO镀膜设备与方法，达到了如下效果：

1、ITO膜层的退火过程在ITO蒸镀设备中完成，不用再靠外界的高温炉管等设备进行退火处理。ITO膜层与LED的P型氮化镓的欧姆接触温度一般在500℃至600℃，目前LED行业内常规的ITO蒸镀设备只通过石英灯加热，最高加热温度小于400℃，本发明通过石英灯和环形电阻丝加热同时加热，最高加热温度可以达到800℃。

2、分层制备ITO透明导电层，第一ITO膜层厚经过退火处理与LED的P型氮化镓层之间有良好的欧姆接触；ITO膜层经过退火处理电阻会增加，电流传导能力会变差，第二ITO膜层不用做退火处理主要起横向扩散电流的作用。目前LED行业内常用的230nm厚度的ITO，退火前R_S为7-10Ω，退火后R_S为30-40Ω。所以使用本发明的ITO制备方式可以有效降低ITO膜层整体的R_S，而且通过第一ITO膜层作欧姆接触层，这样可以有效降低LED芯片正向电压，同时在ITO的R_S在较低水平时，将ITO层厚度减薄至120nm以下，这样相对230nm左右的ITO层厚度，ITO对光的吸收明显减少，从而提升LED芯片亮度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的炉内退火的ITO镀膜设备示意图；

图2为本发明的炉内退火方法生产的LED芯片的俯视图；

图3为图2的LED芯片A-A剖面示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

结合图1，本实施例提供一种炉内退火的ITO镀膜设备，所述ITO镀膜设备包括：设备本体9、真空系统1、电子枪系统2、加热系统、膜厚计系统5、冷却系统6和机械系统7，其中，

所述设备本体9，为圆柱体的设备本体9，分别与所述真空系统1、冷却系统6、膜厚计系统5和机械系统7相连接；

所述真空系统1，与所述设备本体9通过真空管相连接，位于所述设备本体9的外部，用于将所述设备本体9内的空气吸出形成真空环境；

所述电子枪系统2，位于所述设备本体9内的底部，用于提供电势场，将电子束加速，经过磁聚焦或磁弯曲发生偏转，将能量传递给ITO靶材使其熔化并蒸发；所述电子枪系统2，进一步包括：高压箱、电子枪和靶材坩埚位，其中，

所述高压箱，位于所述设备本体9的外部，通过高压线与所述设备本体9内部电子枪相连接，用于提供5KV以上的电势差。

所述电子枪，位于所述设备本体9底部的中心位置，通过高压线与所述高压箱相连接，所述电子枪用于产生电子束，由阴极、栅极和阳极组成，加速电压采用负高压，所述阴极和所述栅极处于相同的负电位，所述阳极接地电位，所述阴极由交流电流供电加热，发射热电子，电子受所述栅极电位的影响，在所述阳极加速电压下形成汇聚的电子束，在磁场作用下电子束得到进一步聚焦并偏转270°射入装有ITO靶材的坩埚位中。

所述靶材坩埚位，位于所述电子枪正上方，呈凹槽形状，用于放置ITO靶材。

所述加热系统，用于维持所述设备本体9的温度，保证ITO膜层的成膜温度以及实现ITO膜层的退火处理，包括加热石英灯3和环形电阻加热丝4，所述加热石英灯3分布于所述设备本体9的内壁上，所述环形电阻加热丝4为与所述设备本体9的内壁相配合的环形电阻加热丝4，位于所述设备本体9顶部的内壁上；

所述膜厚计系统5，与所述设备本体9相连接，位于所述设备本体9的外部，用于测定和控制ITO膜层的厚度以及监测成膜过程中的镀膜速率与镀膜功率；所述膜厚计系统5，进一步包括并行的膜厚计和晶振系统，膜厚计和晶振系统为现有技术中膜厚计和晶振系统，其中，

所述膜厚计，与晶振系统相耦接，通过PLC程序控制可以设定ITO膜层的成膜过程，包括ITO膜厚度、ITO膜层数、镀膜功率、镀膜速率。

所述晶振系统与所述膜厚计相耦接，用于实时监测成膜速率。在晶振的上下方加上一组5MHz的电源，由所述膜厚计所提供，当所述晶振被镀上ITO膜层后，由于压电效应的缘故，造成输出信号的改变，利用变化量去计算当前的镀率，进一步通过实时镀率信息去控制镀膜功率大小。

所述冷却系统6，位于所述设备本体9的外部，通过冷却管与所述设备本体9内部相连接，用于对设备本体9降温；所述冷却系统6，进一步包括设备本体冷却系统和靶材坩埚位冷却系统，其中，

所述设备本体冷却系统，设有设备本体冷却管，采用水冷却方式，设备本体冷却管为普通不锈钢管，该设备本体冷却管均匀分布在设备本体9内壁的外层，

所述靶材坩埚位冷却系统，设有靶材坩埚位冷却管，采用水冷却方式，靶材坩埚位冷却管为无氧铜材料管，所述靶材坩埚位冷却管的形状与所述靶材坩埚位相配合，直接包覆于所述靶材坩埚位外层。

所述机械系统7位于所述设备本体9内的顶部，用于放置镀膜基板，同时机械系统7可以实现公转运动与自转运动，确保镀膜基板上ITO膜层的厚度均匀性。本发明中的镀膜基板指外延片。

所述机械系统7，进一步包括：传动马达、传动齿轮和镀锅，其中，所述传动马达通过所述传动齿轮与所述镀锅相连接，通过齿轮设计镀锅可以实现公转运动与自转运动。

本实施例还提供一种利用上述炉内退火的ITO镀膜设备制作ITO镀膜的方法，包括步骤：

步骤101：将干法蚀刻后的外延片装载并固定在镀锅上，将镀锅放入设备本体9内，开启真空系统1，设备本体的腔体10形成真空环境，开始机械系统7使镀锅转动(做公转运动和自转运动)，然后开启加热石英灯3，将腔体10加热到270℃并保持恒定，打开电子枪系统2，发射电子束，加热ITO靶材，使ITO靶材受热后汽化，并不断向上扩散到外延片表面，开始蒸镀ITO膜层。

步骤102：蒸镀第一ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第一ITO膜层的厚度，厚度为5nm，成膜温度为270℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为0.5A/S；

步骤103：第一ITO膜层制备完成后，关闭电子枪系统2，停止蒸镀ITO膜层，开启环形电阻加热丝4加热系统，快速提升腔体10温度到500℃，对所述第一ITO膜层进行炉内退火处理，退火时间为15min；完成退火后关闭加热系统，开启冷却系统6将腔体10温度降低至270℃，在开启加热石英灯3，使腔体10温度保持恒定。

步骤104：重新开启电子枪系统2，蒸镀第二ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第二ITO膜层的厚度，厚度为70nm，成膜温度为270℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为0.5A/S，所述第二ITO膜层不需要退火处理；

步骤105：完成第二ITO膜层制备后，关闭电子枪系统2与加热系统，开启冷却系统6，将腔体10温度冷却到100℃以下，向腔体内通入氮气卸载真空环境，打开腔体10取出镀锅，在把外延片从镀锅中卸下，完成整个ITO镀膜过程。

实施例2：

本实施例提供一种炉内退火的ITO镀膜设备，所述ITO镀膜设备包括：设备本体9、真空系统1、电子枪系统2、加热系统、膜厚计系统5、冷却系统6和机械系统7，其中，

所述设备本体9，为圆柱体的设备本体9，分别与所述真空系统1、冷却系统6、膜厚计系统5和机械系统7相连接；

所述真空系统1，与所述设备本体9通过真空管相连接，位于所述设备本体9的外部，用于将所述设备本体9内的空气吸出形成真空环境；

所述电子枪系统2，位于所述设备本体9内的底部，用于提供电势场，将电子束加速，经过磁聚焦或磁弯曲发生偏转，将能量传递给ITO靶材使其熔化并蒸发；所述电子枪系统2，进一步包括：高压箱、电子枪和靶材坩埚位，其中，

所述高压箱，位于所述设备本体9的外部，通过高压线与所述设备本体9内部电子枪相连接，用于提供5KV以上的电势差。

所述电子枪，位于所述设备本体9底部的中心位置，通过高压线与所述高压箱相连接，所述电子枪用于产生电子束，由阴极、栅极和阳极组成，加速电压采用负高压，所述阴极和所述栅极处于相同的负电位，所述阳极接地电位，所述阴极由交流电流供电加热，发射热电子，电子受所述栅极电位的影响，在所述阳极加速电压下形成汇聚的电子束，在磁场作用下电子束得到进一步聚焦并偏转270°射入装有ITO靶材的坩埚位中。

所述靶材坩埚位，位于所述电子枪正上方，呈凹槽形状，用于放置ITO靶材。

所述加热系统，用于维持所述设备本体9的温度，保证ITO膜层的成膜温度以及实现ITO膜层的退火处理，包括加热石英灯3和环形电阻加热丝4，所述加热石英灯3分布于所述设备本体9的内壁上，所述环形电阻加热丝4为与所述设备本体9的内壁相配合的环形电阻加热丝4，位于所述设备本体9顶部的内壁上；

所述膜厚计系统5，与所述设备本体9相连接，位于所述设备本体9的外部，用于测定和控制ITO膜层的厚度以及监测成膜过程中的镀膜速率与镀膜功率；所述膜厚计系统5，进一步包括并行的膜厚计和晶振系统，膜厚计和晶振系统为现有技术中膜厚计和晶振系统，其中，

所述膜厚计，与晶振系统相耦接，通过PLC程序控制可以设定ITO膜层的成膜过程，包括ITO膜厚度、ITO膜层数、镀膜功率、镀膜速率。

所述晶振系统与所述膜厚计相耦接，用于实时监测成膜速率。在晶振的上下方加上一组5MHz的电源，由所述膜厚计所提供，当所述晶振被镀上ITO膜层后，由于压电效应的缘故，造成输出信号的改变，利用变化量去计算当前的镀率，进一步通过实时镀率信息去控制镀膜功率大小。

所述冷却系统6，位于所述设备本体9的外部，通过冷却管与所述设备本体9内部相连接，用于对设备本体9降温；所述冷却系统6，进一步包括设备本体冷却系统和靶材坩埚位冷却系统，其中，

所述设备本体冷却系统，设有设备本体冷却管，采用水冷却方式，设备本体冷却管为普通不锈钢管，该设备本体冷却管均匀分布在设备本体9内壁的外层，

所述靶材坩埚位冷却系统，设有靶材坩埚位冷却管，采用水冷却方式，靶材坩埚位冷却管为无氧铜材料管，所述靶材坩埚位冷却管的形状与所述靶材坩埚位相配合，直接包覆于所述靶材坩埚位外层。

所述机械系统7位于所述设备本体9内的顶部，用于放置镀膜基板，同时机械系统7可以实现公转运动与自转运动，确保基板上ITO膜层的厚度均匀性。

所述机械系统7，进一步包括：传动马达、传动齿轮和镀锅，其中，所述传动马达通过所述传动齿轮与所述镀锅相连接，通过齿轮设计镀锅可以实现公转运动与自转运动。

本实施例还提供一种利用上述炉内退火的ITO镀膜设备制作ITO镀膜的方法，包括步骤：

步骤201：将干法蚀刻后的外延片装载并固定在镀锅上，将镀锅放入设备本体9内，进一步开启真空系统1，镀膜设备腔体10形成真空环境，进一步开始机械系统7使镀锅做公转运动和自转运动，进一步开启加热石英灯3，将腔体10加热到330℃并保持恒定，进一步开启电子枪系统2，发射电子束，加热ITO靶材，使靶材受热后汽化，并不断向上扩散到外延片表面，开始蒸镀ITO膜层。

步骤202：蒸镀第一ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第一ITO膜层的厚度，厚度为20nm，成膜温度为330℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为2A/S；

步骤203：第一ITO膜层制备完成后，关闭电子枪系统2，停止蒸镀ITO膜层，开启环形电阻加热丝4加热系统，快速提升腔体10温度到600℃，对所述第一ITO膜层进行炉内退火处理，退火时间为30min；完成退火后关闭加热系统，开启冷却系统6将腔体10温度降低至330℃，在开启加热石英灯3，是腔体10温度保持恒定。

步骤204：重新开启电子枪系统2，蒸镀第二ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第二ITO膜层的厚度，厚度为200nm，成膜温度为330℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为2A/S，所述第二ITO膜层不需要退火处理；

步骤205：完成第二ITO膜层制备后，关闭电子枪系统2与加热系统，开启冷却系统6，将腔体10温度冷却到100℃以下，向腔体内通入氮气卸载真空环境，打开腔体10取出镀锅，在把外延片从镀锅中卸下，完成整个ITO镀膜过程。

实施例3：

本实施例还提供一种利用实施例1中炉内退火的ITO镀膜设备制作ITO镀膜的方法，包括步骤：

步骤301：将干法蚀刻后的外延片装载并固定在镀锅上，将镀锅放入设备本体9内，进一步开启真空系统1，镀膜设备腔体10形成真空环境，进一步开始机械系统7使镀锅做公转运动和自转运动，进一步开启加热石英灯3，将腔体10加热到300℃并保持恒定，进一步开启电子枪系统2，发射电子束，加热ITO靶材，使靶材受热后汽化，并不断向上扩散到外延片表面，开始蒸镀ITO膜层。

步骤302：蒸镀第一ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第一ITO膜层的厚度，厚度为12nm，成膜温度为300℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为1.2A/S；

步骤303：第一ITO膜层制备完成后，关闭电子枪系统2，停止蒸镀ITO膜层，开启环形电阻加热丝4加热系统，快速提升腔体10温度到550℃，对所述第一ITO膜层进行炉内退火处理，退火时间为22min；完成退火后关闭加热系统，开启冷却系统6将腔体10温度降低至300℃，在开启加热石英灯3，是腔体10温度保持恒定。

步骤304：重新开启电子枪系统2，蒸镀第二ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第二ITO膜层的厚度，厚度为135nm，成膜温度为300℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为1.2A/S，所述第二ITO膜层不需要退火处理；

步骤305：完成第二ITO膜层制备后，关闭电子枪系统2与加热系统，开启冷却系统6，将腔体10温度冷却到100℃以下，向腔体内通入氮气卸载真空环境，打开腔体10取出镀锅，再把外延片从镀锅中卸下，完成整个ITO镀膜过程。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例并结合LED制作工艺提供ITO镀膜方法：

1)彻底清洗外延片，该外延片结构包括衬底31，形成于PSS蓝宝石衬底1顶面上的缓冲GaN层32，形成于缓冲GaN层32上的N型GaN层33，形成于N型GaN层33顶面上的量子阱层34，形成于量子阱层34顶面上的P型GaN层35，清洗过程使用的清洗液为硫酸(H2SO4)与双氧水(H2O2)的混合溶液。

2)清洗后的外延片通过光刻、干法刻蚀、清洗去胶等步骤制在正面露出N型GaN；其中干法刻蚀可以是反应离子刻蚀(RIE)，也可以是感应耦合等离子体(ICP)等。

3)在干法蚀刻后的外延片上使用ITO镀膜设备制备分层并且退火好的ITO膜层，首先蒸镀第一层厚度为10nm的ITO膜层36，然后在炉内做550℃的退火处理，再蒸镀第二层厚度为110nmITO膜层37。其中，ITO膜层成膜温度为300℃，沉积速为0.8A/S。

4)通过光刻、刻蚀等步骤将N型氮化镓区域以及P型氮化镓边缘区域的ITO透明导电层去除；

5)使用离子源辅助沉积或者等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积SiO2钝化层310，并经过光刻、刻蚀、去胶清洗等步骤露出待蒸镀P电极和N电极区域；

6)通过扫胶、真空镀膜、剥离等方式制作P型电极38、N型电极39，P型电极38和N型电极39的材料是Cr/Al/Cr/Pt/Au，并使用高温炉管进行退火处理；

7)经过研磨、抛光、背镀、切割、劈裂等工序将晶圆分割成单颗LED芯片。

与常规单层ITO膜制作方法相比较，使用本发明制作出的多层ITO膜层，可以使LED芯片亮度提升2％-5％同时可以使LED芯片电压下降0.02V-0.05V。该发明能提升芯片亮度又降低芯片电压，综合两种效果其使得LED芯片的光效提升更为显著，从而使LED芯片更加节能环保。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种炉内退火的ITO镀膜设备，其特征在于，所述ITO镀膜设备包括：设备本体、真空系统、电子枪系统、加热系统、膜厚计系统、冷却系统和机械系统，其中，

所述设备本体，为圆柱体的设备本体，分别与所述真空系统、冷却系统、膜厚计系统和机械系统相连接；

所述真空系统，与所述设备本体通过真空管相连接，位于所述设备本体的外部，用于将所述设备本体内的空气吸出形成真空环境；

所述电子枪系统，位于所述设备本体内的底部，用于提供电势场，将电子束加速，经过磁聚焦或磁弯曲发生偏转，将能量传递给ITO靶材使其熔化并蒸发；

所述加热系统，用于维持所述设备本体的温度及ITO膜层的成膜温度，包括加热石英灯和环形电阻加热丝，所述加热石英灯分布于所述设备本体的内壁上，所述环形电阻加热丝为与所述设备本体的内壁相配合的环形电阻加热丝，位于所述设备本体顶部的内壁上；

所述膜厚计系统，与所述设备本体相连接，位于所述设备本体的外部，用于测定和控制ITO膜层的厚度以及监测成膜过程中的镀膜速率与镀膜功率；

所述冷却系统，位于所述设备本体的外部，通过冷却管与所述设备本体内部相连接，用于对设备本体降温；

所述机械系统，位于所述设备本体内的顶部，用于放置镀膜基板。

2.根据权利要求1所述的炉内退火的ITO镀膜设备，其特征在于，所述电子枪系统，进一步包括：高压箱、电子枪和靶材坩埚位，其中，

所述高压箱，位于所述设备本体的外部，通过高压线与所述设备本体内部电子枪相连接，用于提供5KV以上的电势差；

所述电子枪，位于所述设备本体底部的中心位置，通过高压线与所述高压箱相连接，用于产生电子束，其中，所述电子枪由阴极、栅极和阳极组成，所述阴极和所述栅极处于相同的负电位，所述阳极接地电位，所述阴极由交流电流供电加热发射热电子，电子受所述栅极电位的影响，在所述阳极加速电压下形成汇聚的电子束，在磁场作用下电子束得到进一步聚焦并偏转270°射入装有ITO靶材的靶材坩埚位中；

所述靶材坩埚位，位于所述电子枪正上方，呈凹槽形状，用于放置ITO靶材。

3.根据权利要求1或2所述的炉内退火的ITO镀膜设备，其特征在于，所述膜厚计系统，进一步包括并行的膜厚计和晶振系统，其中，

所述膜厚计，与所述晶振系统相耦接，通过PLC程序控制设定ITO膜层的ITO膜厚度、ITO膜层数、镀膜功率、镀膜速率；

所述晶振系统，与所述膜厚计系统相耦接，用于实时监测成膜速率。

4.根据权利要求3所述的炉内退火的ITO镀膜设备，其特征在于，所述冷却系统，进一步包括设备本体冷却系统和靶材坩埚位冷却系统，其中，

所述设备本体冷却系统，设有设备本体冷却管，所述设备本体冷却管道为不锈钢管，该设备本体冷却管均匀分布在设备本体内壁外层，

所述靶材坩埚位冷却系统，设有靶材坩埚位冷却管，所述靶材坩埚位冷却管为无氧铜材料管，靶材坩埚位冷却管形状与所述靶材坩埚位相配合，包覆于所述靶材坩埚位外层。

5.根据权利要求4所述的炉内退火的ITO镀膜设备，其特征在于，所述机械系统，进一步包括：传动马达、传动齿轮和镀锅，其中，所述传动马达通过所述传动齿轮与所述镀锅相连接。

6.一种利用权利要求1-5中任一所述的炉内退火的ITO镀膜设备制作ITO镀膜的方法，其特征在于，包括步骤：

将干法蚀刻后的外延片装载并固定在镀锅上，将镀锅放入设备本体内，开启真空系统，设备本体的腔体形成真空环境，开启机械系统使镀锅转动，然后开启加热石英灯，将腔体加热到270-330℃并保持恒定，打开电子枪系统，发射电子束，加热ITO靶材，使ITO靶材受热后汽化，并不断向上扩散到外延片表面，开始蒸镀ITO膜层；

蒸镀第一ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第一ITO膜层的厚度，厚度为5-20nm，成膜温度为270-330℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为0.5-2A/S；

第一ITO膜层制备完成后，关闭电子枪系统，停止蒸镀ITO膜层，开启环形电阻加热丝，快速提升腔体温度到500-600℃，对所述第一ITO膜层进行炉内退火处理，退火时间为15-30min，完成退火后关闭加热系统，开启冷却系统将腔体温度降低至270-330℃，再开启加热石英灯，保持腔体温度恒定；

重新开启电子枪系统，蒸镀第二ITO膜层，利用所述膜厚计测量并控制第二ITO膜层的厚度，厚度为70-200nm，成膜温度为270-330℃，通过晶振系统控制成膜速率，成膜速率为0.5-2A/S，第二ITO膜层不进行退火处理；

完成第二ITO膜层制备后，关闭电子枪系统与加热系统，开启冷却系统，将腔体温度冷却到100℃以下，向腔体内通入氮气卸载真空环境，打开腔体取出镀锅，再把外延片从镀锅中卸下。