[發(fā)明專利]一種ITO粗化的GaN基LED芯片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410121785.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN103904183B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃華茂;王洪;胡金勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/22
• 分類號(hào): H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及GaN基LED芯片領(lǐng)域，具體涉及ITO表面粗化的GaN基LED芯片及制備方法。?

背景技術(shù)

隨著GaN基LED的應(yīng)用越來越廣泛，如何使用生產(chǎn)線上成熟且低成本的技術(shù)實(shí)現(xiàn)ITO表面粗化以提高芯片出光效率是產(chǎn)業(yè)界重要的研究課題。表面粗化，亦即在芯片表面制備微結(jié)構(gòu)，可增加光線在半導(dǎo)體材料和封裝材料分界面入射角度的隨機(jī)性，減少光線發(fā)生全反射的幾率，從而有效地提高光提取效率。?

目前實(shí)現(xiàn)ITO表面粗化的方案主要有以下幾種。使用紫外光刻技術(shù)，在ITO上制備緊密分布的微結(jié)構(gòu)陣列；受衍射極限的限制，這種方法只能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)別的表面微結(jié)構(gòu)；使用電子束光刻技術(shù)或者激光全息光刻技術(shù)，在ITO上制備規(guī)則齊整的納米尺寸的表面微結(jié)構(gòu)；這種方法不適合生產(chǎn)線的批量生產(chǎn)。納米壓印技術(shù)是一種潛在的批量生產(chǎn)技術(shù)，但要求廠商額外購(gòu)買昂貴的專用設(shè)備，而且壓印母板的制備較為昂貴，研發(fā)成本高，目前尚未成熟。實(shí)驗(yàn)室中還采用在襯底表面旋涂聚苯乙烯納米球或Ni納米粒子懸浮液；或者在襯底表面蒸鍍氯化物并使之吸收水分形成納米島；或者將芯片置入化合物的飽和溶液使之析出沉積納米級(jí)顆粒；或者蒸鍍金屬薄膜后高溫退火使金屬團(tuán)聚形成納米顆粒；這些方法可制備成本較低的納米尺寸的掩模，再通過干法刻蝕或濕法腐蝕，將圖形轉(zhuǎn)移到ITO層；但都引入了生產(chǎn)線上原本沒有的額外材料作掩模。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述ITO表面粗化方案的缺點(diǎn)，本發(fā)明公開一種高光提取效率、適用于LED生產(chǎn)線批量生產(chǎn)、無需增加額外設(shè)備且低成本的ITO粗化的GaN基LED芯片及其制備方法。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：（A）使用電子束蒸發(fā)在GaN基LED外延片表面沉積一層ITO作為透明導(dǎo)電層；（B）將步驟（A）得到的基片置入稀鹽酸溶液進(jìn)行無掩模的濕法腐蝕；（C）使用去離子水清洗步驟（B）得到的基片后放入烤箱烘烤；（D）在步驟（C）烘烤后的基片表面涂覆一層增粘劑；（E）再涂覆一層正性或負(fù)性光刻膠，在熱板上烘烤后，使用具有微米尺寸結(jié)構(gòu)的光刻掩模版進(jìn)行普通紫外曝光，并再次在熱板上烘烤；?

（F）將步驟（E）得到的基片置入顯影液中顯影；（G）使用去離子水清洗后放入烤箱烘烤；（H）再置入稀鹽酸溶液進(jìn)行有掩模的濕法腐蝕；（I）去除光刻膠后高溫退火。

所述制備步驟（A）中電子束蒸發(fā)工藝的特征是，蒸鍍過程中氧氣流量為1sccm~20sccm，沉積溫度為150℃~300℃，ITO的厚度為100nm~1000nm。?

進(jìn)一步優(yōu)化地，步驟（B）和（H）中濕法腐蝕工藝是，鹽酸濃度為3%~50%，腐蝕溫度為10℃~80℃，腐蝕時(shí)間根據(jù)鹽酸濃度和腐蝕溫度調(diào)整，范圍不超過5sec~60min。?

進(jìn)一步優(yōu)化地，步驟（C）和（G）中烤箱烘烤工藝的特征是，溫度為50℃~200℃，烘烤時(shí)間為30sec~60min。?

進(jìn)一步優(yōu)化地，步驟（D）中增粘劑涂覆工藝是，涂覆工藝是真空蒸注技術(shù)和旋涂技術(shù)中的一種。?

進(jìn)一步優(yōu)化地，步驟（E）中熱板烘烤工藝是，熱板烘烤的時(shí)間不超過3min，溫度不超過120℃。?

進(jìn)一步優(yōu)化地，步驟（F）中顯影工藝是，顯影液使用磁力攪拌、循環(huán)泵、毛刷輥、人工晃動(dòng)攪拌方法中的一種以上，顯影液溫度波動(dòng)不超過4℃，溫度均勻性優(yōu)于±2℃。?

進(jìn)一步優(yōu)化地，步驟（I）中退火工藝是，在惰性氣氛下退火，退火溫度為300℃~800℃，退火時(shí)間為3min~60min。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：?

1、本發(fā)明在LED芯片的ITO透明導(dǎo)電層同時(shí)制備納米尺寸和微米尺寸的微結(jié)構(gòu)，相比單獨(dú)制備納米尺寸結(jié)構(gòu)或者單獨(dú)制備微米尺寸結(jié)構(gòu)的芯片，具有更高的光輸出功率。

2、本發(fā)明完全基于LED生產(chǎn)線的現(xiàn)有成熟工藝和原材料，無需增加額外設(shè)備和原材料。?

3、本發(fā)明使用普通紫外光刻工藝和兩步濕法腐蝕工藝，成本低廉。?

附圖說明

圖1為?ITO未粗化的基片示意圖。?

圖2?為ITO無掩模濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)納米尺寸粗化后的基片示意圖。?

圖3?為使用正性光刻膠做光刻，ITO有掩模濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)微米尺寸粗化后的基片示意圖。?

圖4?為使用負(fù)性光刻膠做光刻，ITO有掩模濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)微米尺寸粗化后的基片示意圖。?

圖5?為GaN基LED芯片的輸入電流-輸出光功率曲線。?