一種高紫外透光率的p型歐姆接觸層制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種新的紫外LED芯片P型歐姆接觸層的制備方法，該方法根據(jù)增透膜原理，同時考慮到ITO對紫外的吸收以及ITO膜的方阻，通過優(yōu)化ITO膜層的蒸鍍參數(shù)并對ITO膜進行圖形化，從而提高紫外LED芯片的外量子效率，進而提高LED芯片亮度；并結(jié)合對氮氣保護下退火工藝的優(yōu)化，使ITO膜的致密性以及膜質(zhì)量更好，有利于ITO膜與氮化鎵的接觸，形成圖形化的P型歐姆接觸層，降低芯片電壓。
【專利說明】一種高紫外透光率的P型歐姆接觸層制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于LED芯片制備【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種新的用以提高紫外LED芯片亮 度的P型歐姆接觸層制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著LED應(yīng)用的發(fā)展，紫外LED因其光譜范圍更寬（發(fā)光波長能夠覆蓋210-400nm 波段），更節(jié)能，且不含有毒物質(zhì)汞，具有其它傳統(tǒng)紫外光源無法比擬的優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用 于生活中多個方面，例如紫外光消毒、紫外線硬化，光學傳感器、紫外線身份驗證、體液檢測 和分析等領(lǐng)域。紫外LED技術(shù)目前的主要挑戰(zhàn)是效率較低，波長低于365nm的芯片，紫外 LED的輸出功率僅為輸入功率的5% -8%。當波長為385nm以上時，紫光LED的效率有所提 高，但也只有輸入功率的15%。
[0003] 目前藍綠光LED芯片電流擴展層材質(zhì)常用ΙΤ0材質(zhì)，ΙΤ0膜對可見光（380-760nm) 透過率較高，對可見光透光率達90%以上；而對于380nm以下的紫外波段，由于ΙΤ0材料的 禁帶寬帶為3. 75-4. Oev，大部分紫外光子照射到ΙΤ0薄膜表面時會被吸收，并且引起本征 激發(fā)，再加上干涉相消的作用，而造成薄膜的吸收率提高，紫外透過率明顯下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明是一種新的紫外LED芯片P型歐姆接觸層的制備方法，該方法根據(jù)增透膜 原理，同時考慮到IT0對紫外的吸收以及IT0膜的方阻，通過優(yōu)化IT0膜層的蒸鍍參數(shù)并對 IT0膜進行圖形化，從而提高紫外LED芯片的外量子效率，進而提高LED芯片亮度。方案如 下：
[0005] -種高紫外透光率的P型歐姆接觸層制備方法，主要包括以下環(huán)節(jié)：
[0006] (l)ITO 膜蒸鍍
[0007] 使用真空鍍膜機在表面處理后的紫外LED外延片上進行ΙΤ0薄膜蒸鍍，蒸鍍使用 材料為質(zhì)量比In 203/Sn02 = 95 : 5的高密ΙΤ0料，蒸發(fā)過程中溫度260?290°C，通入的氧氣 流量為3. 0?5. Osccm，薄膜沉積速率小于1.5A/sec，薄膜蒸發(fā)厚度115?155nm ;
[0008] (2)光刻圖形
[0009] 對ΙΤ0膜表面旋涂光刻膠并對其進行曝光，使得曝光顯影后光刻膠上均勻分布直 徑小于2μηι的圓柱狀通孔，相鄰通孔圓心之間的距離小于4μηι ;100°C下烘烤30min ;
[0010] (3)IT0 圖形化
[0011] 對ΙΤ0膜層進行腐蝕處理，然后使用去光阻劑浸泡去除光刻膠，再依次使用 ACE (丙酮）及ΙΡΑ (異丙醇）分別浸泡處理，完成ΙΤ0圖形化，此時ΙΤ0膜表面均勻分布直 徑小于2 μ m的圓柱狀通孔，相鄰通孔圓心之間的距離小于4 μ m ;
[0012] (4)歐姆接觸退火
[0013] 氮氣保護環(huán)境下470?520°C退火15?20min，氮氣流量為2L/min ;圖形化的P型 歐姆接觸層即制備完成。
[0014] 基于上述方案，本發(fā)明還進一步作如下優(yōu)化限定：
[0015] 步驟（3)具體是使用ΙΤ0蝕刻液在45°C下對ΙΤ0膜層腐蝕7min，然后使用去光阻 劑80°C下浸泡20min進行光刻膠去除，使用ACE (丙酮）及IPA (異丙醇）分別浸泡lOmin， 圖形化完成。
[0016] 上述IT0蝕刻液的主要組分及配比為FeCl3 :HC1 = 1:7。
[0017] 本發(fā)明還請求保護利用上述圖形化的P型歐姆接觸層加工得到的紫外LED芯片。
[0018] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0019] 根據(jù)增透膜原理，薄膜對一定波長光的透射率，與膜的厚度及折射率關(guān)系較大。本 發(fā)明通過優(yōu)化IT0蒸發(fā)過程中的材料、溫度、氧氣流量、蒸發(fā)速率來控制IT0膜的折射率，并 且根據(jù)紫外波長的要求制備出紫外增透膜，同時對其增透膜進行圖形化，可以減少IT0膜 對紫外光的吸收，形成高紫外增透性的薄膜。本發(fā)明可提高紫外LED芯片的外量子效率，提 高芯片亮度；并結(jié)合對氮氣保護下退火工藝的優(yōu)化，使ITO膜的致密性以及膜質(zhì)量更好，有 利于ITO膜與氮化鎵的接觸，形成圖形化的P型歐姆接觸層，降低芯片電壓。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明圖形化的P型歐姆接觸層。
[0021] 圖2為本發(fā)明制備方法的一個實施例流程圖。
【具體實施方式】：
[0022] 圖1為本發(fā)明圖形化的P型歐姆接觸層，其制備流程圖如圖2所示，主要環(huán)節(jié)有 ITO蒸發(fā)、勻膠、曝光、顯影、ITO蝕刻、去膠以及退火處理。
[0023] 實施例一
[0024] 首先在表面處理后的外延片上蒸鍍IT0膜，蒸鍍使用材料為質(zhì)量比In20 3/Sn02 = 95:5的高密ITO料（行業(yè)內(nèi)把ITO料分為高密料和低密料，一般把相對密度> 92%的料認 為是高密料），蒸發(fā)前真空度高于3. 0*l(T6T〇rr，蒸發(fā)過程中通入的氧流量為4. Osccm，蒸發(fā) 過程中的溫度270°C，薄膜沉積前270°C穩(wěn)定15min，蒸發(fā)過程中薄膜沉積速率1 .?Α/sec，薄 膜蒸發(fā)厚度135nm ;接著旋涂2. 7 μ m光刻膠后并對其進行曝光，光刻板為2*2的5寸鉻版， 曝光能量90mw，顯影后光刻膠上均勻分布直徑2 μ m，高度2. 7 μ m的圓柱狀通孔，100°C下烘 烤30min ;接著進行ΙΤ0蝕刻形成圖形化的ΙΤ0膜，ΙΤ0蝕刻液為FeCl3 :HC1 = 1:7,45°C下 腐蝕7min ;接著去光阻劑浸泡20min，丙酮及異丙醇分別浸泡10min，ΙΤ0膜表面均勻分布的 圓柱狀通孔（圓柱直徑2 μ m，高度135nm，通孔圓心間距4 μ m)形成；最后對其進行500°C 退火15min，氮氣流量為2L/min，使其與P型氮化鎵熔合形成歐姆接觸，圖形化的P型歐姆 接觸層制備完成。
[0025] 然后，可按照芯片加工工藝對芯片進行ICP刻蝕及P/N電極生長，完成芯片加工。
[0026] 實施例二
[0027] ΙΤ0薄膜蒸發(fā)過程中的溫度280°C，薄膜沉積速率1. 3 A/sec，薄膜厚度145nm，然 后對其進行圖形化，圖形化時使用光刻板的型號與實施例一相同，圖形化后進行480°C退 火17min，其余制備條件均與實施例一條件相同，其制備膜層與P型氮化鎵熔合形成歐姆接 觸。
[0028] 實施例三
[0029] ΙΤ0薄膜蒸發(fā)過程中的溫度290°C，蒸發(fā)過程中通入的氧流量為5. Osccm薄膜厚度 115nm，然后對其進行圖形化，圖形化時使用光刻板的型號為1*2的5寸鉻版，圖形化后進行 510°C退火20min，其余制備條件均與實施例一條件相同，其制備膜層與P型氮化鎵熔合形 成歐姆接觸。
[0030] 使用本發(fā)明方案制備的12*13mil2型號峰值波長365nm的紫外LED芯片，光功率 3. 5mw，電壓3. 5V ;峰值波長380nm的芯片，光功率為11. 6mw，電壓3. 2V ;峰值波長400nm的 芯片，光功率為28. 5mw，電壓3. 15V。而使用傳統(tǒng)方案制備同類型號的峰值波長為365nm的 紫外LED芯片，光功率3. lmw，電壓3. 5V ;峰值波長380nm的芯片，光功率為1 lmw，電壓3. 2V ; 峰值波長400nm的芯片，光功率28mw，電壓3. 15V。
[0031] 通過電壓對比發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方案制備的LED芯片電壓與傳統(tǒng)芯片電壓相同，此過程 中使用的膜層厚度較傳統(tǒng)的膜層厚度較薄，而芯片電壓相同，表明制備的ITO膜層晶體質(zhì) 量提升，薄膜致密性好，膜質(zhì)量好，有利于與氮化鎵的接觸，形成圖形化的P型歐姆接觸層， 降低芯片電壓。通過光功率對比發(fā)現(xiàn)本方案制備的LED芯片亮度較高，隨著峰值波長變短， 提高亮度越大，表明本發(fā)明方案制備的膜層，更有利于紫外光的透過，形成高紫外透光率的 P型歐姆接觸層。
[0032] 需要強調(diào)的是，以上實施例中給出了能夠達到較佳技術(shù)效果的具體參數(shù)，但這些 具體參數(shù)不應(yīng)視為對本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的限制。說明書中闡述了本發(fā)明的原理，本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當能夠認識到在基本方案下對各具體參數(shù)做適度的調(diào)整仍然能夠基本實 現(xiàn)本發(fā)明的目的。
【權(quán)利要求】
1. 一種高紫外透光率的P型歐姆接觸層制備方法，主要包括以下環(huán)節(jié)： (1) ITO膜蒸鍍 使用真空鍍膜機在表面處理后的紫外LED外延片上進行ITO薄膜蒸鍍，蒸鍍使用材料 為質(zhì)量比In203/Sn02 = 95 : 5的高密ITO料，蒸發(fā)過程中溫度260?290°C，通入的氧氣流量 為3. 0?5.Osccm，薄膜沉積速率小于1.5A/sec，薄膜蒸發(fā)厚度115?155nm; (2) 光刻圖形 對ITO膜表面旋涂光刻膠并對其進行曝光，使得曝光顯影后光刻膠上均勻分布直徑小 于2μm的圓柱狀通孔，相鄰通孔圓心之間的距離小于4μm;100°C下烘烤30min; (3) ITO圖形化 對ITO膜層進行腐蝕處理，然后使用去光阻劑浸泡去除光刻膠，再依次使用ACE(丙酮） 及IPA(異丙醇）分別浸泡處理，完成ITO圖形化，此時ITO膜表面均勻分布直徑小于2μm 的圓柱狀通孔，相鄰通孔圓心之間的距離小于4μm; (4) 歐姆接觸退火 氮氣保護環(huán)境下470?520°C退火15?20min，氮氣流量為2L/min;圖形化的P型歐 姆接觸層即制備完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高紫外透光率的P型歐姆接觸層制備方法，其特征在于：步 驟（3)具體是使用ITO蝕刻液在45°C下對ITO膜層腐蝕7min，然后使用去光阻劑80°C下 浸泡20min進行光刻膠去除，使用ACE(丙酮）及IPA(異丙醇）分別浸泡lOmin，圖形化完 成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高紫外透光率的P型歐姆接觸層制備方法，其特征在于：所 述ITO蝕刻液的主要組分及配比為FeCl3 :HC1 = 1: 7。
4. 利用權(quán)利要求1中所述圖形化的P型歐姆接觸層加工得到的紫外LED芯片。
【文檔編號】H01L33/08GK104269477SQ201410499113
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】寧磊 申請人:西安神光皓瑞光電科技有限公司