CN102244159B

CN102244159B - 氧化铟锡透明导电薄膜表面粗化方法

Info

Publication number: CN102244159B
Application number: CN 201110177081
Authority: CN
Inventors: 郑怀文; 张逸韵; 吴奎; 杨华; 李璟
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: CN102244159A

Abstract

一种利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，包括以下步骤：步骤1：取一蓝宝石衬底，在该蓝宝石衬底上生长氮化物外延层；步骤2：在氮化物外延层上生长导电薄膜；步骤3：在导电薄膜上采用自组装的方法生长一层光子晶体薄膜，形成掩膜；步骤4：进行退火处理；步骤5：采用刻蚀的方法对掩膜下的导电薄膜进行刻蚀，形成粗化的导电薄膜表面；步骤6：清洗去掉剩余的光子晶体薄膜，完成制备。

Description

氧化铟锡透明导电薄膜表面粗化方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指一种利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀氧化铟锡的方法。该方法可以有效地将ITO表面粗化，减少出光时的全反射效应，提高氮化镓基LED材料的光提取效率，并且该方法简单经济，易于大规模生产。

背景技术

发光二极管(LED)是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。氮化镓基LED作为固态光源一经出现便以其高效、长寿命、环保等优点广受好评。但由于半导体材料远大于空气折射率，对于未封装的LED裸芯片，其内部产生的光在出射时会在界面出发生全反射现象，从而造成大量的光无法出射，强烈的芯片全反射导致芯片的外量子效率非常低。为了提高氮化镓基LED的光提取效率，人们也进行了多方面的研究，如采用粗化表面方法、采用光子晶体结构等。为了更有效地提高LED的发光效率，发展成本低和高提取效率的器件结构势在必行。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其是在氮化物外延层上的导电薄膜表面进行粗化，形成有规则或者无规则的粗化图案，即可以保护氮化物外延层不受损失，同时也可以达到表面粗化，提高芯片出光效率的效果。本方法还具有工艺简单、成本低等优点。

为了达到上述目的，本发明提供一种利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1：取一蓝宝石衬底，在该蓝宝石衬底上生长氮化物外延层；

步骤2：在氮化物外延层上生长导电薄膜；

步骤3：在导电薄膜上采用自组装的方法生长一层光子晶体薄膜，形成掩膜；

步骤4：进行退火处理；

步骤5：采用刻蚀的方法对掩膜下的导电薄膜进行刻蚀，形成粗化的导电薄膜表面；

步骤6：清洗去掉剩余的光子晶体薄膜，完成制备。

其中导电薄膜的材料为氧化铟锡或氧化锌。

其中所述的生长导电薄膜是采用蒸镀法或水热生长法。

其中所述光子晶体薄膜为单层微米或纳米级颗粒组成的，其材料为二氧化硅、聚苯乙烯或氧化铝，颗粒直径为20nm至5μm。

其中所述退火条件为：在流动的氮气氛中，退火温度为100至1000度，退火时间为30秒至60分钟。

其中所述刻蚀是采用反应离子或感应耦合等离子设备进行干法刻蚀，粗化导电薄膜表面的粗化结构周期为5nm至5μm之间。

其中所述自组装方法包括重力沉降法、离心沉降自组装法、电泳沉积法、提拉法或竖片沉积法。

其中生长氮化物外延层是采用金属有机物化学气相沉积、氢化物气相外延或分子束外延中的一种，或任意两种或三种的组合。

其中氮化物外延层的材料为GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN、InAlN或AlGaInN中的一种，或由任意多种材料组合而成的层结构。

附图说明

下面通过具体的实施例及附图进一步阐述本发明的技术特点和显著的进步，其中：

图1为本发明的制作方法流程图框图；

图2为本发明在蓝宝石衬底上生长氮化物外延层的结构剖面图；

图3为本发明在氮化物外延层上生长导电薄膜的结构剖面图；

图4为本发明在导电薄膜表面采用自组装的方法形成的光子晶体薄膜的结构剖面图；

图5为本发明形成粗化表面后的导电薄膜的结构剖面图。

具体实施方式

请参阅图1-图5所示，本发明提供一种利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1：取一蓝宝石衬底1，在该蓝宝石衬底1上生长氮化物外延层2(图2中)，该氮化物外延层可为正装结构、倒装结构或垂直结构，所述生长氮化物外延层2是采用金属有机物化学气相沉积、氢化物气相外延或分子束外延中的一种，或任意两种或三种的组合，其中氮化物外延层2的材料为GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN、InAlN或AlGaInN中的一种，或由任意多种材料组合而成的层结构；

步骤2：在氮化物外延层2上生长导电薄膜3(图2中)，该导电薄膜3的材料为氧化铟锡或氧化锌，生长导电薄膜3是采用蒸镀法或水热生长法；

步骤3：在导电薄膜3上采用自组装的方法生长一层光子晶体薄膜4(图3中)，形成掩膜，该光子晶体薄膜4为单层微米或纳米级颗粒组成的，其材料为二氧化硅、聚苯乙烯或氧化铝，颗粒直径为20nm至5μm，所述自组装方法包括重力沉降法、离心沉降自组装法、电泳沉积法、提拉法或竖片沉积法；

步骤4：进行退火处理，所述退火条件为：在流动的氮气氛中，退火温度为100至1000度，退火时间为30秒至60分钟；

步骤5：采用刻蚀的方法对掩膜下的导电薄膜3进行刻蚀(图4中)，形成粗化的导电薄膜表面，所述刻蚀是采用反应离子或感应耦合等离子设备进行干法刻蚀，粗化导电薄膜表面的粗化结构周期为5nm至5μm之间，刻蚀宽度为3nm至5μm之间；

步骤6：清洗去掉剩余的光子晶体薄膜4(图5中)，完成制备。

实验结果显示，用该方法对氧化铟锡进行粗化的LED芯片的光提取效率比未粗化的LED芯片光提取效率提高20％，效果显著。

实施例

步骤1：取一蓝宝石衬底1，在该蓝宝石衬底1上采用金属有机化学气相沉积方法生长正装的氮化镓外延层2(图2中)；

步骤2：在氮化物外延层2上采用提蒸镀法生长氧化铟锡导电薄膜3(图2中)；

步骤3：在导电薄膜3上采用提拉法自组装的方法生长一层光子晶体薄膜4(图3中)，形成掩膜，该光子晶体薄膜4为单层微米或纳米级颗粒组成的，其材料为聚苯乙烯，颗粒直径为1μm，所述自组装方法包括提拉法；

步骤4：进行退火处理，所述退火条件为：在流动的氮气氛中，退火温度为550度，退火时间为20分钟；

步骤5：采用刻蚀的方法对掩膜下的导电薄膜3进行刻蚀(图4中)，形成粗化的导电薄膜表面，所述刻蚀是采用感应耦合等离子设备进行干法刻蚀，粗化导电薄膜表面的粗化结构周期为1μm之间，刻蚀宽度为300nm至500nm之间，刻蚀深度为100nm至200nm之间；

步骤6：清洗去掉剩余的光子晶体薄膜4(图5中)，完成制备。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤2：在氮化物外延层上生长导电薄膜；

步骤3：在导电薄膜上采用自组装的方法生长一层光子晶体薄膜，形成掩膜，所述光子晶体薄膜为单层微米或纳米级颗粒组成的，其材料为二氧化硅、聚苯乙烯或氧化铝，颗粒直径为20nm至5μm；

步骤4：进行退火处理；

步骤6：清洗去掉剩余的光子晶体薄膜，完成制备；

2.根据权利要求1所述的利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其中导电薄膜的材料为氧化铟锡或氧化锌。

3.根据权利要求2所述的利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其中所述的生长导电薄膜是采用蒸镀法或水热生长法。

4.根据权利要求1所述的利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其中所述退火条件为：在流动的氮气氛中，退火温度为100至1000度，退火时间为30秒至60分钟。

5.根据权利要求1所述的利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其中所述刻蚀是采用反应离子或感应耦合等离子设备进行干法刻蚀，粗化导电薄膜表面的粗化结构周期为5nm至5μm之间。

6.根据权利要求1所述的利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其中生长氮化物外延层是采用金属有机物化学气相沉积、氢化物气相外延或分子束外延中的一种，或任意两种或三种的组合。

7.根据权利要求6所述的利用自组装薄膜作为掩膜刻蚀导电薄膜的方法，其中氮化物外延层的材料为GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN、InAlN或AlGaInN中的一种，或由任意多种材料组合而成的层结构。