[发明专利]ITO透明导电层蚀刻方法和LED芯片及其制作方法

说明书

本发明提供一种ITO透明导电层蚀刻方法和LED芯片及其制作方法，ITO透明导电层蚀刻方法包括：在ITO透明导电层上设置光刻胶层，对光刻胶层进行光刻，以露出ITO透明导电层的待蚀刻区域；对待蚀刻区域进行等离子清洁处理后，进行n次蚀刻(ITO蚀刻)，n为等于或大于2的整数；其中，按照从第1次蚀刻至第n次蚀刻的顺序，所用的蚀刻液浓度、蚀刻时间均逐次降低，本发明能够较为彻底地蚀刻掉ITO透明导电层需要蚀刻的区域的ITO，并易于控制蚀刻角度，提高LED芯片的光电性能。

技术领域

本发明涉及LED制作领域，具体涉及一种ITO透明导电层蚀刻方法和LED芯片及其制作方法。

背景技术

发光二级管(Light Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体器件，LED芯片因其诸多优点被广泛应用于夜景装饰、交通信号灯指示、室内照明、汽车照明、大屏幕全彩显示、手机背光等领域，通常被称为第四代照明光源。LED芯片包括衬底、以及设置在衬底上的P层(P-GaN层)和N层(N-GaN层)等部分，其主要分为正装结构芯片、倒装结构芯片和垂直结构芯片，而无论是哪种结构的芯片，通常均需要在外延P层设置一层透明导电层(Transparent Conductive Layer，TCL)，以提高LED芯片的电流扩展和光的萃取率等性能，氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)薄膜材料具有低电阻率、高可见光透过率、高红外反射、对基片附着力强等优点，而被广泛用于形成LED芯片中的透明导电层(即ITO透明导电层)。

在LED芯片的制作过程中，在外延片表层蒸镀或溅射ITO膜层(即ITO透明导电层)后，通常对ITO膜层进行蚀刻，以形成预设TCL图形，ITO蚀刻方式主要有干法蚀刻和湿法蚀刻，干法蚀刻易对P-GaN层造成损伤，影响芯片光电性能，且设备成本高昂，不适用于LED芯片的大规模生产，而湿法蚀刻具有操作简单、生产效率高等优点，逐渐成为主流ITO蚀刻工艺。

然而，目前的湿法蚀刻工艺仍然存在一些缺陷。湿法蚀刻通常是先经TCL光刻在ITO膜层表面形成具有特定图形的光刻胶层(掩膜)后，再采用蚀刻液进行ITO蚀刻，以形成预设TCL图形，一方面，在TCL光刻过程中，通常是先在ITO膜层表面匀胶(涂布光刻胶并使其均匀)，然后通过曝光、显影等步骤将ITO膜层需要蚀刻区域的光刻胶溶解去除，但由于ITO膜层是由纳米颗粒结晶生长而成，其表面通常粗糙不平，光刻胶在其表面会向其内部渗透和扩散，使得曝光、显影等步骤不能彻底将ITO膜层需要蚀刻区域的光刻胶去除，同时，TCL光刻过程中，芯片往往会受到制具、设备、操作等因素造成的脂类等污染物的污染，使得经TCL光刻后ITO膜层需要蚀刻区域会有光刻胶底膜、以及脂类等污染物的残留，影响后续的ITO蚀刻，使需要蚀刻区域的ITO蚀刻不彻底，影响LED芯片的光电性能；另一方面，ITO湿法蚀刻是各向同性蚀刻，且通常需要采用强腐蚀性的蚀刻液，在蚀刻过程中，ITO膜层与蚀刻液反应剧烈，难以控制蚀刻角度，例如造成在ITO膜层厚度方向形成的台阶/凹槽的侧壁过于垂直(即台阶/凹槽的侧壁延伸方向与ITO膜层表面之间的夹角α过大)等现象，亦会影响LED芯片的光电性能。

举例来说，中国专利文献CN104347772B公开了一种ITO完整蚀刻方法，针对由蓝宝石基底、N-GaN层、P-GaN层、ITO层依次层叠设置而成的LED芯片的ITO层进行蚀刻，蚀刻过程依次是一次蚀刻、一次TMAH清洗(去除一次蚀刻中形成在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物)、二次蚀刻、二次TMAH清洗(去除二次蚀刻中形成在P-GaN层和N-GaN层之间的过渡区域蚀刻表面的生成物)，通过增加两次TMAH(四甲基氢氧化铵)清洗过程，去除ITO蚀刻过程中的反应生成物，以促进蚀刻的进行，然而，TMAH不能有效溶解去除需要蚀刻区域残留的光刻胶底膜等污染物，影响后续的ITO蚀刻，仍然存在着需要蚀刻区域的ITO蚀刻不彻底等缺陷，同时，其亦存在着难以控制蚀刻角度、蚀刻部位过于垂直等问题。

因此，开发新型ITO蚀刻工艺和LED芯片制作工艺，更为彻底地蚀刻掉ITO透明导电层需要蚀刻区域的ITO，同时更便于控制蚀刻角度，提高LED芯片的光电性能，仍然是亟待解决的技术问题。