[发明专利]一种复合透明导电层的制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管LED芯片、太阳能电池、光电探测器等光电半导体器件的生产技术领域。

背景技术

ITO，ZnO等薄膜经常作为透明导电层被广泛应用于LED，太阳能电池，光电探测器等光电半导体器件领域。

在现有的LED芯片制作时，透明导电薄膜通常是由e-gun或者sputter蒸镀形成，作为透明导电层，ITO，ZnO等薄膜需要兼顾导电率和穿透率（或吸光率）以优化半导体器件的外量子效率。

为了减少对光的吸收得到更高的穿透率，通常只有降低透明导电薄膜的厚度。而降低了透明导电薄膜的厚度之后，其导电率Rs会随之增加。常规透明导电薄膜的导电率和穿透率（或吸光率）通常难以兼得。

发明内容

本发明目的是提出一种拥有更高的导电率和更高的穿透率的复合透明薄膜材料。

本发明技术方案是：先在基础材料上形成10nm～300nm的透明导电薄膜层，在所述透明导电薄膜层上蒸镀具有高反射率的金属层，然后再通过100～500℃的合金工艺，制成复合透明导电层。

采用常规的e-gun或者sputter形成由大小不一的晶粒组成透明导电薄膜，透明导电薄膜层上蒸镀形成表面连续的薄膜或者独立的岛状结构具有高反射率的金属层。以上两步工艺形成的常规透明导电薄膜和高反射率纳米金属层两层材料分层独立，为了使其能有形成复合透明导电层，需要经过一定条件的合金，高反射率金属经过合金之后会在常规透明导电层的晶界处形成纳米颗粒，相当于高反射率的纳米金属颗粒镶嵌于常规透明导电薄膜的晶界处。此纳米金属颗粒会促进电流在晶界处（晶粒与晶粒之间）的扩散，相比于常规透明导电层，该复合透明导电层将拥有更好电流扩散效果，应用于光电半导体器件中能增加半导体器件的外量子效率。

另外，此具有高反射率的纳米金属颗粒能够减少常规透明导电薄膜晶界对光的吸收并增加晶界对光的反射。入射光在经过晶界的高反射率纳米金属颗粒的一次或者多次反射后有一定几率从正面射出，因此该复合透明导电层拥有更高的穿透率。

同时，相比于常规透明导电层，复合透明导电层拥有更低的面电阻（更好的导电性），和更高的对光的穿透率（更低的对光的吸收率）。

综上，相比同厚度下的常规透明导电薄膜，以此形成的复合透明导电层，拥有更高的导电率和更高的穿透率，该复合透明导电层适用于正装，倒装，垂直型LED芯片，太阳能电池，光电探测器等光电半导体器件。

进一步地，采用ITO或ZnO为材料在基础材料上形成透明导电薄膜层。该材料为常规材料，易于生产加工。

以Al或者Ag蒸镀形成具有高反射率的金属层。Al和Ag作为对光反射率最高的金属，应用于复合透明导电层中可以减少对光的吸收。

所述具有高反射率的金属层的厚度为0.5nm～10nm。当该层太薄时，形成复合透明导电层后其导电率的不会有明显的降低。当该层太厚时，形成复合透明导电层后，仍会有部分金属覆盖的表面，阻碍光的穿透，光的穿透率会降低。

所述合金工艺是在炉管或者RTA在由O₂、N₂和Ar组成的混合气体气氛中进行1～30min，最终使得纳米金属颗粒镶嵌于常规透明导电层的晶界处。

附图说明

图1为本发明产品形成的电流扩散示意图。

图2为光路示意图。

具体实施方式

一、制作工艺：

1、按常规工艺，以ITO或ZnO为材料在需要透明导电膜层的半导体器件（如发光二极管LED芯片，太阳能电池，光电探测器等）上制作形成10nm～300nm的常规透明导电薄膜层。

2、在透明导电薄膜层上，以Al或者Ag蒸镀形成厚度为0.5nm～10nm的具有高反射率的金属层。

3、合金工艺：将经过步骤2处理的半制品置于炉管或者RTA中，在由O₂、N₂和Ar组成的混合气体气氛中处理1～30min，复合形成复合透明导电薄膜。

二、产品特点：

1、电流扩散效果的提升

该复合透明导电层由高反射率纳米金属颗粒和常规透明导电薄膜复合而成，高反射率的纳米金属颗粒镶嵌于常规透明导电薄膜的晶界处。此纳米金属颗粒会促进电流在晶界处（晶粒与晶粒之间）的扩散，如图1所示。相比于常规透明导电层，该复合透明导电层将拥有更好电流扩散效果，应用于光电半导体器件中能增加半导体器件的外量子效率。