Ito薄膜及其制备方法、led芯片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种ITO薄膜及其制备方法、LED芯片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在LED芯片制造过程中，由于P-GaN层与P型欧姆金属电极接触会引起较高的接触电阻和低透过率，造成了 LED芯片的驱动电压增大，较高的驱动电压会使得LED芯片在使用过程中产生被大量的热量，不仅造成能量的损失，而且影响LED芯片的可靠性，从而影响了 LED芯片的整体性能。
[0003]在实际应用中，由于ITO薄膜相比传统的金属薄膜具有透过率高、导电性好、抗磨损、耐腐蚀等优点，且与GaN层的粘附性好，因此，ITO薄膜被通常广泛的用于作为GaN基芯片的电极材料。并且，ITO薄膜的透过率和电阻率可通过控制各元素的比例来调节，一般具有合适透过率和电阻率的ITO薄膜的功函数约为4.7eV, P-GaN层的功函数约为7.2eV，这使得ITO薄膜与P-GaN层之间会形成较高的界面势垒，从而使得LED芯片的驱动电压增大。
[0004]为了减小LED芯片的驱动电压，专利CN201110164808.X中公开了一种层状透明导电层LED芯片结构的制备方法，其中，ITO薄膜包括依次沉积在P-GaN层上的ITO界面层和ITO电流扩散层，ITO界面层和ITO电流扩散层采用的蒸镀条件不同，ITO界面层的蒸镀条件为:蒸镀温度295°C，沉积速率为0.6A/s,且在沉积完ITO界面层之后需要进行300°C、20min的有氧退火；ΙΤ0电流扩散层的蒸镀条件为:蒸镀温度295°C，沉积速率为lA/s。采用上述具有双层结构的ITO薄膜由于其在沉积完ITO界面层之后增加了退火工艺，可以提高ITO界面层的功函数，因而可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间形成的界面势垒，从而可以降低LED芯片的驱动电压；而且ITO薄膜采用双层结构，ITO界面层可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面电阻，因而可以降低LED芯片的驱动电压。
[0005]然而，采用上述层状透明导电层LED芯片结构的制备方法在实际应用中不可避免的会存在以下技术问题:
[0006]其一，由于在沉积完ITO界面层之后增加了退火工艺，增加了工艺流程，从而导致需要的工艺时间增长，工艺效率低；而且由于退火工艺需要与杂质较多的大气环境接触，因而有可能对ITO电流扩展层产生影响，从而造成工艺质量差；
[0007]其二，虽然ITO界面层可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面电阻，但是成分不同的ITO界面层和ITO电流扩散层会引入新的界面电阻，因而不利于降低LED芯片的驱动电压。
【发明内容】
[0008]本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种ITO薄膜及其制备方法、LED芯片及其制备方法，其不仅无需增加退火工艺就可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面势垒，而且可以减小ITO薄膜本身的电阻，以及可以避免ITO本身引入新的界面电阻，从而不仅可以降低LED芯片的驱动电压，而且可以提高工艺效率和提高工艺质量。
[0009]本发明提供一种ITO薄膜的制备方法，所述ITO薄膜包括ITO界面层和ITO电流扩散层，至少包括以下步骤:步骤SI，向反应腔室内输送高气流量的氧气，以在P-GaN层上预先沉积预设厚度的具有高功函数的所述ITO界面层；步骤S2，逐渐降低向反应腔室内输送的氧气的气流量，以在ITO界面层上沉积渐变结构的所述ITO电流扩散层。
[0010]其中，在所述步骤SI中沉积所述ITO界面层，和/或，在所述步骤S2中沉积渐变结构的所述ITO电流扩散层采用磁控溅射、蒸镀或者化学气相沉积的方式沉积。
[0011]其中，在所述步骤SI中，采用磁控溅射方式沉积所述ITO界面层，所述磁控溅射的靶材中In203:Sn02=90%:10%，溅射功率为130W，沉积温度250°C，氧气的气流量为2sccm。
[0012]其中，所述ITO界面层的预设厚度的范围在I?5nm。
[0013]其中，所述ITO界面层的功函数为5.2eV。
[0014]其中，在所述步骤S2中，采用磁控溅射方式沉积渐变结构的所述ITO电流扩散层，所述磁控溅射的靶材中In203:Sn02=90%:10%，溅射功率为260W，沉积温度250°C。
[0015]其中，在所述步骤S2中，逐渐降低氧气的气流量包括线性降低或者阶梯降低。
[0016]其中，所述线性降低包括:在500s的时间内，氧气的气流量从2sccm降低至Osccm,所述线性降低的氧气气流量降低速率为0.004sccm/so
[0017]其中,所述阶梯降低包括:将氧气的气流量从2sccm降低为1.5sccm,在氧气的气流量为1.5sccm的条件下沉积时间为150s ;将氧气的气流量从1.5sccm降低为Isccm,在氧气的气流量为Isccm的条件下沉积时间为150s ;将氧气的气流量从Isccm降低为0.5sccm,在氧气的气流量为0.5sccm的条件下沉积时间为150s ;将氧气的气流量从0.5sccm降低为Osccm,在氧气的气流量为Osccm的条件下沉积时间为50s。
[0018]本发明还提供一种LED芯片的制备方法，所述LED芯片具有ITO薄膜，所述LED芯片的制备方法包括本发明提供的上述ITO薄膜的制备方法，包括以下步骤:步骤S10，提供外延片；步骤S20，对外延片依次进行Mesa光刻和刻蚀处理，以暴露外延片的N-GaN层；步骤S30，向反应腔室内输送高气流量的氧气，以在外延片的P-GaN层上预先沉积预设厚度的具有高功函数的ITO界面层；步骤S40，逐渐降低向反应腔室内输送的氧气的气流量，以在ITO界面层上沉积渐变结构的ITO电流扩散层；步骤S50，蒸镀P电极和N电极，形成LEDCOW结构。
[0019]本发明还提供一种ITO薄膜，所述ITO薄膜采用本发明提供的上述ITO薄膜的制备方法制成，所述ITO薄膜包括ITO界面层和ITO电流扩散层，所述ITO界面层为高功函数的界面层，所述ITO电流扩散层为渐变结构的扩展层。
[0020]本发明还提供一种LED芯片，所述LED芯片采用本发明提供的上述LED芯片的制备方法制成，所述LED芯片包括外延片；沉积在所述外延片的P-GaN层上的具有高功函数的ITO界面层；沉积在所述ITO界面层上渐变结构的ITO电流扩散层；蒸镀在渐变结构的所述ITO电流扩散层上的P电极；蒸镀在暴露的所述外延片的N-GaN层上的N电极。
[0021]本发明具有下述有益效果:
[0022]本发明提供的ITO薄膜的制备方法，其借助向反应腔室内输送高气流量的氧气，以在P-GaN层上预先沉积预设厚度的具有高功函数的ITO界面层，这可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面势垒；并且借助逐渐降低向反应腔室内输送的氧气的气流量，以在ITO界面层上沉积ITO电流扩散层，由于在低气流量的氧气的下制备的ITO薄膜的电阻较小，因此在沉积ITO电流扩散层的过程中逐渐减小氧气的气流量，可以减小ITO薄膜本身的电阻，并且可以避免ITO薄膜本身的成分发生突变，因而可以避免ITO薄膜本身引入新的界面电阻，这与现有技术相比，不仅无需增加退火工艺就可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面势垒，而且可以减小ITO薄膜本身的电阻，以及可以避免ITO本身弓丨入新的界面电阻，从而不仅可以降低LED芯片的驱动电压，而且可以提高工艺效率和提高工艺质量。
[0023]本发明提供的LED芯片的制备方法，其采用本发明提供的ITO薄膜的制备方法，不仅可以降低LED芯片的驱动电压，而且可以提高工艺效率和提高工艺质量。
[0024]本发明提供的ITO薄膜，其采用本发明提供的ITO薄膜的制备方法制成，不仅无需增加退火工艺就可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面势垒，而且可以减小ITO薄膜本身的电阻，以及可以避免ITO本身引入新的界面电阻，从而可以提高ITO薄膜的性能，进而可以降低LED芯片的驱动电压。
[0025]本发明提供的LED芯片，其采用本发明提供的LED芯片的制备方法制成，不仅可以降低LED芯片的驱动电压，而且可以提闻工艺效率和提闻工艺质量。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例提供的ITO薄膜的制备方法的流程框图；
[0027]图2为具有采用本实施例提供ITO薄膜的制备方法制备的ITO薄膜的LED芯片的结构示意图；
[0028]图3为具有采用本实施例提供的ITO薄膜制备方法制备的ITO薄膜的LED芯片与具有现有的ITO薄膜的LED芯片的参数对照表；以及
[0029]图4为本发明实施例提供的LED芯片的制备方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0030]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的ITO薄膜及其制备方法、LED芯片及其制备方法进行详细描述。
[0031]图1为本发明实施例提供的ITO薄膜的制备方法的流程框图。图2为具有采用本实施例提供ITO薄膜的制备方法制备的ITO薄膜的LED芯片的结构示意图。请一并参阅图1和图2，ITO薄膜包括ITO界面层和ITO电流扩散层，本实施例提供的ITO薄膜的制备方法至少包括以下步骤:
[0032]步骤SI，向反应腔室内输送高气流量的氧气，以在P-GaN层上预先沉积预设厚度的具有闻功函数的ITO界面层；
[0033]步骤S2，逐渐降低向反应腔室内输送的氧气的气流量，以在ITO界面层上沉积渐变结构的ITO电流扩散层。
[0034]在本实施例中，在步骤SI中沉积ITO界面层，和/或，在步骤S2中沉积渐变结构的ITO电流扩散层可以采用磁控溅射、蒸镀或者化学气相沉积的方式沉积。例如，在步骤SI中，采用磁控溅射方式沉积ITO界面层，磁控溅射的靶材中In2O3: Sn02=90%: 10%,且靶材为陶瓷靶，溅射功率为130W，沉积温度250°C，氧气的气流量为2sCCm ;在步骤S2中，采用磁控溅射方式沉积渐变结构的ITO电流扩散层，磁控溅射的靶材中In2O3:Sn02=90%: 10%，且靶材为陶瓷靶，溅射功率为260W，沉积温度250°C。
[0035]优选地,在步骤SI中沉积ITO界面层的预设厚度的范围在I?5nm。进一步优选地，在步骤SI中沉积ITO界面层的厚度为2nm。
[0036]容易理解，在步骤SI中，借助向反应腔室内通入高气流量的氧气，可以有效地抑制ITO薄膜中氧空位的产生，因而可以提高ITO界面层的功函数，本实施例中，可以使得ITO界面层的功函数为5.2eV，从而可以降低ITO薄膜与P-GaN层之间的界面势垒，进而可以降低LED芯片的驱动电压。
[0037]在本实施例的步骤S2中，逐渐降低氧气的气流量包括线性降低或者阶梯降低。具体地，线性降低包括:在500s的时间内，氧气的气流量从2sccm降低至Osccm,线性降低的氧气气流量降低速率为0.004sccm/s ;阶梯降低包括:将氧气的气流量从2sccm降低为1.5sccm,在氧气的气流量为1.5sccm的条件下沉积时间为150s ;将氧气的气流量从1.5sccm降低为Isccm,在氧气的气流量为Isccm的条件下沉积时间为150s ;将氧气的气流量从Isccm降低为0.5sccm,在氧气的气流量为0.5sccm的条件下沉积时间为15