[發明專利]半導體器件、透明金屬網狀電極及其制作方法

無效

• 申請號: 201410363985.4
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104134736A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 張碩;段瑞飛;何志;魏同波;張勇輝;伊曉燕;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/42
• 分類號: H01L33/42;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于微電子與半導體技術領域，涉及一種半導體器件、透明的金屬網狀電極及其制作方法。

背景技術

透明電極廣泛應用于顯示器，尤其觸控顯示，LED，太陽能電池等光電器件中。目前主流的透明電極技術是通過使用特殊的電極材料來實現的，應用最廣泛的是ITO透明電極，另有石墨烯透明電極和MatalMesh作為新的技術路線是當前的研究熱點。

目前ITO薄膜在透明電極應用中占有主流地位，廣泛應用于薄膜晶體管(TFT)、LCD顯示面板，太陽能電池，LED等光電器件中。對于ITO透明電極，是在基片上使用蒸發，濺射等多種方法鍍上一層氧化銦錫膜制成。對于ITO膜的透過率和阻值則由In₂O₃和SnO₂的比例控制，膜層電阻率一般在5×10^-4Ω·cm左右，最好可達5×10^-5Ω·cm，已接近金屬的電阻率；其光透過率則可達90％以上，但同時也存在機械穩定性差，銦資源日益稀少導致成本不斷升高等問題。

對于石墨烯透明電極，在研究中有兩種制備方法，一種是將石墨烯氧化物溶液旋涂在基底上，后在高溫下還原；另一種是用CVD方法在金屬鎳或銅表面催化生長石墨烯后轉移到其它基底上。目前已在研究中應用在LED、OLED、太陽能電池等器件。

對于MetalMesh技術，即使用極細的金屬線組織成網格狀做在觸控傳感器上取代ITO薄膜應用在觸控顯示上，其具備低阻抗優勢，大約只有5-10Ω；成本也相對低廉，在大尺寸下成本優勢更為顯著。為避免肉眼看到金屬線寬須做到10μm以下。其導電性能遠優于ITO薄膜但同時納米金屬網柵線寬度仍在微米量級光學性能表現不甚理想。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明提出了一種半導體器件、透明金屬網狀電極及其制作方法。根據本發明，在正裝LED結構中使用透明的金屬網狀電極代替傳統的退火ITO透明電極層形成歐姆接觸。

根據本發明的一個方面，提出一種半導體器件，其包括襯底，金屬網狀電極，所述金屬網狀電極通過利用自組裝方法獲得的周期性圖形作為掩膜蒸鍍金屬層，然后除去掩膜獲得。

根據本發明的另一方面，還提出一種透明金屬網狀電極的制造方法，包括步驟：在襯底上鋪設單層掩膜球；刻蝕減小掩膜球半經；在襯底上形成薄金屬層；除去掩膜球。

本發明使用自組裝方法鋪設周期性結構作為掩膜鋪設金屬電極，通過金屬網格的孔洞實現電極的透明功能。并能通過控制金屬薄膜孔洞面積占比來控制電極的光透過率。具有潛在的光電器件，觸控器件的應用潛力。

附圖說明

圖1為在襯底上鋪設單層PS球的側示圖；

圖2為經過等離子體刻蝕縮球后的側示圖；

圖3為在鋪設金屬層后的側示圖；

圖4為清洗PS球后的側示圖；

圖5為清洗PS球后的俯視圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

本發明使用自組裝方法鋪設周期性結構作為掩膜鋪設金屬電極，通過金屬網格的孔洞實現電極的透明功能。并能通過控制金屬薄膜孔洞面積占比來控制電極的光透過率。具有潛在的光電器件，觸控器件的應用潛力。

本發明的方案與現有技術相比，具有對襯底，電極材料要求少，工藝程序簡單易行，成本低廉，網格線寬靈活可控等優勢。潛在應用廣泛。如在LED結構中的p-GaN上鋪設透明金屬網狀電極取代傳統電極減少出射光損失，在顯示面板基板上鋪設代替ITO薄膜實現透明觸控電極的功能，鋪設在太陽能電池表面代替傳統金屬電極減少電極光反射的損失等。

下面以鋪設聚苯乙烯微球(Polystyrene?ball)即PS球形成周期性圖形為例，但不僅限于PS球。

本發明提出的新型的納米透明電極的制作方法包括如下步驟：

步驟1)：在襯底上鋪設單層PS球；

如圖1所示，在襯底101上使用提拉法鋪設單層PS球102，其中襯底101可在保證與所使用金屬電極材料浸潤性的前提下選擇藍寶石，GaN，玻璃，硅片，陶瓷等材料。

步驟2)：通過等離子體刻蝕進行縮球工藝；

如圖2所示，通過等離子體刻蝕方法處理鋪設了PS球的襯底，獲得保持了鋪設時的密排結構但直徑縮小了的PS球102，其中PS球102半徑r縮減程度可通過控制等離子體刻蝕的工藝參數加以控制調節。

步驟3)：在刻蝕后帶PS球的襯底上蒸鍍薄金屬層；