CN109585625A - 一种透明导电膜、其制备方法及含此透明导电膜的led芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透明导电膜，包括透明导电膜本体和铝膜层，铝膜层上具有微孔结构，应用本发明的技术方案，效果是：铝膜层具有微孔结构，且微孔结构包括纳米量级的孔，铝所具有的高反射性能结合纳米量级孔(形成纳米窗口)，光会在纳米窗口两端来回震荡，与纳米窗口相匹配的波长的光得到了增强，从纳米孔中传播出去，另一方面在纳米孔的两端存在等离子体，产生区域电磁场，在纳米孔中震荡的电磁波还会被磁场放大，传出铝膜表面，整个透明导电膜的透射率得到增强，从而能够提高亮度。本发明还公开一种上述透明导电膜的制备方法，工艺步骤精简，工艺参数容易控制。本发明还公开一种LED芯片，包含外延片和上述透明导电膜，LED芯片的亮度高，电压低。

Description

一种透明导电膜、其制备方法及含此透明导电膜的LED芯片

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别地，涉及一种透明导电膜、其制备方法及含此透明导电膜的LED芯片。

背景技术

面对越来越激烈的LED芯片行业市场竞争，提升芯片产品的竞争力则是我们的当务之急。而LED芯片亮度是LED芯片产品竞争力最重要的衡量指标，如何能在现有的基础上提升芯片亮度，是增加芯片竞争力永恒话题。

现有的提高芯片亮度的方法有：

专利号为201711435555.9的发明申请公开了一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，包括：蓝宝石衬底层、成核层、第一半导体层、发光层、第二半导体层；其中LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层按田字平均分成四个区，LED芯片中间蚀刻有第二半导体层的平台，在LED芯片第二半导体层平台上设置有一个第二电极。结构简单，简化了制备工艺，同时降低了电压、提高了亮度。

申请号为201720311338.8的实用新型专利提供了一种高亮度LED芯片结构，该高亮度LED芯片结构在厚度方向依次包括衬底、缓冲层、N型GaN层、量子阱层及P型GaN层，N型GaN层为包括上台阶部和下台阶部的台阶型结构，量子阱层及P型GaN层依次设置在上台阶部上方，下台阶部的N型GaN上直接设置有N区围坝结构，其中N区围坝结构中间区域设置有N电极、P型GaN层上设置有P电极，N区围坝结构为一端由N型GaN层的下台阶部封闭的空心的柱体状，且在其朝向P电极的一侧不留缺口或留有用于电流流出的缺口，围坝结构高度为0.7um-5um，且大于等于其所包围的N电极高度，N区围坝结构为含GaN的结构，其宽度为4um-40um。本实用新型的LED芯片增加了N区围坝结构，有利于提高芯片亮度。

专利号为201610325663.X的发明专利公开一种提升发光二极管芯片亮度的透明导电层制作方法，包括：通过干法刻蚀发光二极管芯片外延层；在外延层上制作氧化铟锡薄膜导电层；在氧化铟锡薄膜导电层上蒸镀厚度为5-10nm的镍层；对镍层进行退火处理，在氧化铟锡薄膜导电层表面上形成均匀分布的球状镍颗粒；利用球状镍颗粒为掩膜，刻蚀氧化铟锡薄膜导电层，在氧化铟锡薄膜导电层表面形成均匀的凹状矩形坑；去除球状镍颗粒；在氧化铟锡薄膜导电层上涂覆负性光刻胶，经过曝光、显影后露出电极区；采用电子束真空蒸镀法在电极区蒸镀金属电极；对金属电极进行剥离得到发光二极管芯片电极，去除负性光刻胶。本发明提升了光二极管芯片的亮度。

专利号为201810521075.2的发明申请提供了一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片及其制作方法，包括：衬底和位于衬底一侧表面的外延结构、至少一层透明导电层复合膜组、第一电极和第二电极，外延结构包括依次设置于衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于透明导电层至少一侧表面的金属层，金属层的电阻率小于透明导电层的电阻率，因此，可以降低整个透明导电层的电阻率、从而可以增加电流的横向扩展效率、降低LED芯片的电压，进而可以在保证电压需求的基础上，进一步降低透明导电层的厚度，提高LED芯片的亮度。

申请号为201710973076.6的发明申请公开了一种LED芯片的制作方法，涉及LED制作技术领域，该方法依次包括：制作包含GaN基的LED外延片、沉积透明导电层、对透明导电层进行退火处理、制作发光区台面、去除P型GaN层边缘区域的透明导电层、沉积钝化层、制作P型电极、P型焊盘、N型电极和N型焊盘并形成LED芯片组合、切割形成单独的LED芯片。如此方案，在完成透明导电层的沉积后，立即将透明导电层进行退火处理，这样制备出的透明导电层的穿透率高，可有效提升LED芯片的亮度。

申请号为201810306935.0的发明申请公开了一种LED芯片及其制造方法，LED芯片包括衬底及位于衬底上的LED外延结构，LED芯片还包括位于外延结构上方的透明导电层及钝化层，透明导电层及钝化层的至少其中之一上具有若干开槽。本发明的透明导电层和/或钝化层具有开槽，开槽可以改变光的出射角度，提高光的漫反射几率，进而提升LED芯片的发光亮度。

以上提高LED芯片亮度的方法不能满足现实的需求。

因此，设计一种结构精简、制作方便且能够大大提高LED亮度的透明导电膜及其制作方法具有重要意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种结构精简、制作方便且能够大大提高LED亮度的透明导电膜，具体技术方案如下：

一种透明导电膜，包括透明导电膜本体以及设置在所述透明导电膜本体之上的具有微孔结构的铝膜层；

所述微孔结构的孔径为纳米量级的孔。

以上技术方案中优选的，所述微孔结构的孔径为

以上技术方案中优选的，所述透明导电膜本体为氧化铟锡膜层，其表面的平整度为0.2-20微米，致密性为1.8-1.9。

以上技术方案中优选的，所述氧化铟锡膜层通过磁控溅射方式获得。

以上技术方案中优选的，所述铝膜层的厚度为

采用本发明的透明导电膜，效果是：

1、本发明的透明导电膜包括透明导电膜本体以及铝膜层，结构精简且便于制作；铝膜层具有微孔结构，且微孔结构的孔径为纳米量级的孔，铝所具有的高反射性能结合纳米量级孔(形成纳米窗口)的设计，光会在纳米窗口两端来回震荡，与纳米窗口相匹配的波长的光得到了增强，最后从纳米孔中传播出去，另一方面在纳米孔的两端会有一些表面的等离子体，产生区域的电磁场，在纳米孔中震荡的电磁波还会被磁场放大，传出铝膜表面，使得整个透明导电膜的透射率得到增强，从而能够大大提高LED的亮度。

2、本发明中透明导电膜本体采用氧化铟锡膜层，其表面的平整度用反射干涉频谱法测量，其为0.2-20微米；致密性用折射率法表征，其折射率为1.8-1.9。平整度和致密性达到要求后便于后续制作铝膜以及铝膜层的最终形成，提高良率。

3、本发明中所述铝膜层带有微孔结构，且微孔结构通过铝膜球聚形成，微孔结构的孔径为能够有效提高LED的亮度。

本发明的第二目的在于提供一种透明导电膜的制备方法，具体方案如下：

一种透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制作透明导电膜本体；

步骤二、在透明导电膜本体上制作铝膜；

步骤三、在氧气氛围下进行退火，得到具有微孔结构的铝膜层。

以上技术方案中优选的，所述铝膜通过蒸镀或溅射的方式获得，具体工艺参数是：蒸镀过程中分三段蒸镀，第一段蒸镀铝预熔功率为第二段蒸镀铝预熔功率为X2＝X，第三段蒸镀铝预熔功率为X3＝X1，其中X取值为30-50％。

以上技术方案中优选的，所述铝膜的厚度为

以上技术方案中优选的，所述步骤三中：氧气浓度为5-50sccm，退火压力为3-10torr；升温速率为2分钟升到500-650℃，保温6min；自然降温到100-200℃。

应用本发明的制备方法，效果是：工艺步骤精简；铝膜在高温退火的时候球聚形成的，退火后的铝膜就不再是膜了，而是小孔，小孔的加工利用了铝膜高温球聚的特性，制作的小孔精度高且均匀度好；铝膜的厚度太小(低于5A)或太大(大于30A)，铝膜球聚后形成的微孔结构均不符合要求，达不到提高LED亮度的目的；通过透明导电膜本体制作工艺、铝膜制作工艺以及退火工艺的结合，获得的透明导电膜质量高，能大大提高LED的亮度；采用目前LED行业通用的工艺及设备，工艺参数易于控制，适合工业化生产。

本发明的第三目的在于提供一种LED芯片，包括外延片以及设置在所述外延片上如上所述的透明导电膜。本发明的LED芯片与现有技术比较，亮度得到提高且电压得到降低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是实施例1中透明导电膜的结构示意图；

图2是图1中透明导电膜的形成过程示意图；

图3是图1中透明导电膜的SEM图；

图4是现有技术中透明导电膜的SEM图；

其中：1-透明导电膜本体，2-铝膜层，3-铝膜，4-外延片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

一种LED芯片，其包括外延片以及设置在外延片4上的透明导电膜，具体是：透明导电膜包括透明导电膜本体1以及设置在透明导电膜本体1之上的具有微孔结构的铝膜层2，所述微孔结构的孔径为50埃详见图1。LED其他结构同现有技术。

上述LED芯片的制作方法包括以下步骤：

步骤一、在外延片上制作透明导电膜本体1，所述透明导电膜本体1通过磁控溅射的方式形成，具体参数如下：射频功率：250W，直流(DC)电压为80W，氩气(Ar)流量为35sccm，氧气(O₂)流量为0.2sccm，透明导电膜本体1的厚度为700埃

步骤二、在透明导电膜本体1上制作厚度为的铝膜，所述铝膜通过蒸镀或溅射的方式获得，具体工艺参数是：通常金属蒸镀机采用的是10千伏的电源，电流采用的是1安培，蒸镀过程中分三段蒸镀，第一段蒸镀预熔功率为第二段蒸镀预熔功率为X2＝X，第三段蒸镀预熔功率为X3＝X1，其中X(铝的蒸发功率)取值为30％；

步骤三、在氧气氛围下进行退火，得到具有微孔结构的铝膜层2，具体是：氧气浓度为5sccm，退火压力为6torr；升温速率为2分钟升到550℃，保温6min；自然降温到180℃。

透明导电膜的形成过程如图2所示。

LED芯片的其他部件的制作方法同现有技术。

采用本实施例所得的LED，制作过程工艺参数统计如表1，性能指标如表2。

本实施例的，透明导电膜的SEM图如图3，与现有技术的SEM图(见图4)比较，效果是：从图3和图4可以看出：明显图3表面的起伏更小，表面形成了平整的整块的透明导电膜，图4是用蒸发方式得到的透明导电膜，可以看出是由大颗粒的氧化铟锡堆砌而成。

实施例2-3：

实施例2-3与实施例1不同之处仅在于步骤三中氧气浓度不同，具体是：实施例2是在大气下退火；实施例3中氧气浓度为3.5sccm。实施例2-3所得LED芯片的性能指标详见表1。

表1实施例1-3及对比1-2的LED产品的性能参数统计表

参数/序号	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					VF1_AVG	3.044	3.041	3.062	3.062
VD1_AVG	453.019	453.018	452.629	453.180
					LOP1_AVG	136.289	136.286	133.522	134.580
IR_AVG	0.021	0.020	0.021	0.021
					VF4_AVG	2.322	2.320	2.326	2.319
VRD_AVG	50.061	50.060	49.280	48.974
					COWVF1均值	3.218	3.237	3.216	3.259
电压差值	-0.041	-0.022	-0.043	参照值
					COWLOP1均值	143.134	143.493	143.313	139.101
亮度提升比例	2.9％	3.16％	3.03％	参照值

从表1中可以看出，本发明实施例1-3与现有技术(对比例1)比较，通过在透明导电膜本体之上设置具有微孔结构的铝膜层，能够一定程度上提升LED的亮度，且能降低电压值。

对比例1：

对比例1是现有技术获得LED芯片的性能参数，详见表1。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透明导电膜，其特征在于：包括透明导电膜本体(1)以及设置在所述透明导电膜本体(1)之上的具有微孔结构的铝膜层(2)；

所述微孔结构的孔径为纳米量级的孔。

2.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于：所述微孔结构的孔径为

3.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于：所述透明导电膜本体(1)为氧化铟锡膜层，其表面的平整度为0.2-20微米，致密性为1.8-1.9。

4.根据权利要求3所述的透明导电膜，其特征在于：所述氧化铟锡膜层通过磁控溅射方式获得。

5.根据权利要求1所述的透明导电膜，其特征在于：所述铝膜层(2)的厚度为

6.一种透明导电膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、制作透明导电膜本体(1)；

步骤二、在透明导电膜本体(1)上制作铝膜；

步骤三、在氧气氛围下进行退火，得到具有微孔结构的铝膜层(2)。

7.根据权利要求6所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于：所述铝膜通过蒸镀或溅射的方式获得，具体工艺参数是：蒸镀过程中分三段蒸镀，第一段蒸镀铝预熔功率为第二段蒸镀铝预熔功率为X2＝X，第三段蒸镀铝预熔功率为X3＝X1，其中X取值为30-50％。

8.根据权利要求7所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于：所述铝膜的厚度为

9.根据权利要求6所述的透明导电膜的制备方法，其特征在于：所述步骤三中：氧气浓度为5-50sccm，退火压力为3-10torr；升温速率为2分钟升到500-650℃，保温6min；自然降温到100-200℃。

10.一种LED芯片，其特征在于：包括外延片以及设置在所述外延片上如权利要求1-5所述的透明导电膜。