[发明专利]ITO薄膜的制备方法及采用该ITO薄膜的LED芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体发光器件领域，涉及一种ITO薄膜的制备方法及采用该ITO薄膜的LED芯片的制作方法。

背景技术

目前GaN基发光二极管中均使用电流扩展层，起到扩散注入电流提高亮度的作用，制备方法一般是使用真空电子束蒸发的方法制备ITO，靶材是成分为In₂O₃:SnO₂=90:10（质量分数）的陶瓷靶，在制备过程中由于真空电子束蒸发设备本身的局限性，通入的O₂含量是确定的，从而制备出的ITO膜层性质基本确定，包括ITO膜层的折射率也维持在较小的范围内。

为尽可能地提高GaN基发光二极管（LED）的外出光效率，维持从GaN-ITO-SiO₂-空气各介质层的折射率渐变是一种较好的方式，因为光在量子阱内发出后必须通过ITO膜层的透过和折射才能逸出到外界，所以ITO的折射率就显得尤为重要，当ITO折射率与GaN折射率相差较小时，量子阱发出的光在ITO介质层的全反射角较大，能够逸出的光也越多，外量子效率得到提高。

从上述知，ITO折射率越接近GaN的折射率（约为2.5）越有利于量子阱发出的光逸出ITO层，但GaN基发光二极管只有经过封装成灯具才能获得使用价值，而在封装时为获保护芯片和得到较高的亮度会在管芯最外层添加硅胶等封装胶，其折射率一般在1.5左右，若ITO的折射率与封装胶的折射率相差较大的话，逸出到ITO膜层的会因为全反射的原因会造成部分的损失。

目前大规模用于工业化生产ITO设备为真空电子束蒸发设备，该设备的工作原理为在高真空下通过高压电子枪对ITO靶材进行加热，当ITO靶材被加热到蒸发温度时ITO靶材离子会脱离靶材表面逸出到腔体环境中，靶材离子通过自身的热运动沉积到晶片表面，通过控制沉积速率和沉积时间来获得不同厚度的ITO膜层，在制备过程中一般会通入部分的O₂，来获得较为理想的ITO面电阻和透光率；通过该种方法制备出的ITO的折射率一般在1.85左右。

目前采用单一折射率ITO薄膜的发光二极管，由于半导体层与封装材料折射率相差悬殊，ITO薄膜的折射率难以在二者之间权衡，导致发光二极管的出光效率不高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种ITO薄膜的制备方法及采用该ITO薄膜的LED芯片的制作方法，用于解决现有技术中LED芯片出光率不高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种ITO薄膜的制备方法，至少包括以下步骤：

S1：提供一衬底，将所述衬底放置于磁控溅射设备腔体内，并通入氩气，然后利用射频电源使氩气起辉并产生氩等离子体；

S2：再施加直流电源，在所述衬底表面形成一ITO保护层；

S3：关掉所述射频电源；在所述磁控溅射设备腔体内通入预设流量的辅助气体，在所述ITO保护层上形成至少一层折射率小于所述ITO保护层折射率的ITO薄膜层；所述ITO保护层及其上所有的ITO薄膜层共同形成折射率渐变的ITO薄膜。

可选地，于所述步骤S3中，在所述ITO保护层上形成折射率由高到低的至少两层ITO薄膜层。

可选地，形成折射率由高到低的至少两层ITO薄膜层的方法为：依次在所述腔体内通入不同流量的辅助气体，以在所述ITO保护层上依次形成折射率由高到低的至少两层ITO薄膜层。

可选地，所述ITO保护层的厚度范围是50～200埃。

可选地，所述ITO保护层上包括3～10层ITO薄膜层。

可选地，于所述步骤S3中，所述辅助气体包括O₂、N₂O或N₂中的至少一种，所述辅助气体的流量范围是0～5sccm。

可选地，于所述步骤S3中，所述ITO薄膜层的折射率范围是1.7～2.2。

可选地，于所述步骤S3中，所述折射率渐变的ITO薄膜的整体折射率范围是1.9～2.0。

可选地，形成每一层所述ITO薄膜层的时间范围是20～500s。

本发明还提供一种LED芯片的制造方法，所述LED芯片的制造方法至少包括以下步骤：

1）提供一基板，所述基板自下而上依次包括基底、N型半导体层、发光层及P型半导体层；

2）对所述基板进行部分刻蚀，在所述基板中形成一凹陷区域，所述凹陷区域底部到达所述N型半导体层中；