專利名稱：一種GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法
技術領域：
木發(fā)明涉及光電技術領域，尤其涉及一種GaN (氮化鎵)基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法。
背景技術：
GaN基材料是最常用的制備LED芯片的材料之一。通過GaN基材料而制備的GaN基發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)作為一種光電子器件，實現了藍光發(fā)光，完善了色譜，在彩色顯示和照明領域得到了廣泛的應用，并且它因為體積小、壽命長、抗震、不易破損、啟動響應時間快且無公害等優(yōu)點而贏得了各國政府和公司的高度重視，市場前景越來越寬廣。氧化銦錫(Indium Tin Oxide,簡稱ITO)薄膜作為一種用半導體材料制備而成的透明導電薄膜，具有高電導率、高可見光透過率、與襯底結合牢固、抗擦傷等眾多優(yōu)良的物理性能，以及良好的化學穩(wěn)定性和一些其他的半導體特性，容易制備成電極圖形，已經被廣泛地應用于LED制造工藝中。在LED制造工藝中，需要將ITO制成特定的圖形來充當器件透明電極。目前GaN基LED工藝中，已知ITO圖形的形成通常采用四種方法一、先刻蝕出Mesa (臺面)圖形，再生長ITO層，進行光刻工藝做出ITO圖形，方法一的工藝缺點是產生的漏電比例較大；方法二、先生長ITO層，再進行Mesa光刻，腐蝕掉ΙΤ0，進行反應耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma,簡稱ICP)刻蝕,之后再進行一次光刻形成ITO圖形,方法二的工藝缺點是需要進行兩次光刻過程；方法三、先生長ITO層，再進行Mesa光刻，腐蝕掉ΙΤ0，進行ICP刻蝕，方法三的工藝缺點是ITO圖形不縮邊不開孔，后續(xù)與電極的粘附性是主要問題；方法四、先生長ITO層，再進行Mesa光刻，腐蝕掉ΙΤ0，進行ICP刻蝕，進行ITO腐蝕，使圖形進一步縮小達到形成ITO圖形的，方法四的工藝缺點是重復性不佳，精度控制較難。在上述四種方法中，方法二的ITO圖形的形成過程是性能最穩(wěn)定的。具體而言，所述方法二的ITO圖形的形成過程主要包括以下步驟第I步、在藍寶石襯底(Sapphire)上生長N型氮化鎵(N-GaN)層、多量子阱(MQW，multi quantum well)層，以及 P 型氮化鎵(P-GaN)層；
圖形；
第2步、在P型氮化鎵層表面蒸鍍一層透明導電層ITO ；
第3步、在透明導電層ITO上涂布光刻膠，并用光刻版掩模(mask)制造第一次ITO
第4步、用ITO腐蝕溶液腐蝕掉顯影后露出來的ITO ；
第5步、進行ICP刻蝕，達到N型氮化鎵層并去除光刻膠；
第6步、第二次涂光刻膠，并用光刻版掩模制作第二次ITO圖形；
第7步、用ITO腐蝕溶液腐蝕掉顯影后露出來的ITO并去除光刻膠，最終形成ITO圖形。如上所述，在方法二中ITO圖形的形成需要通過兩次光刻工藝來完成，第一次的光刻膠作為掩膜會在刻蝕后表面變質并且厚度較薄，較難去除，第二次光刻也需要重新涂膠。本發(fā)明主要針對方法二中存在的問題進行改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法，能夠通過光刻工藝及相關工藝的改進，使Mesa刻蝕和ITO圖形的形成通過一次涂膠、再次曝光即可完成，在簡化了工藝的同時，獲得了正常涂膠兩次才能形成的ITO圖形。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法，包括步驟 I)在襯底上依次外延生長N型GaN層、多量子阱層，以及P型GaN層；2)在P型GaN層表面蒸鍍ITO層；3)在ITO層上形成光刻膠層；4)利用光刻掩模，通過對光刻膠層的第一次曝光操作、第一次顯影操作而制作第一次ITO圖形；5)腐蝕掉顯影操作后露出來的ITO層并繼續(xù)向下刻蝕到N型GaN層；6)第二次利用光刻掩模，通過對光刻膠層的第二次曝光操作、第二次顯影操作而制作第二次ITO圖形；7)第二次腐蝕掉顯影后露出來的ITO層并去除光刻膠，形成最終ITO圖形。進一步的，所述光刻膠是聚酰亞胺，所述襯底是藍寶石襯底。進一步的，所述“向下刻蝕”操作采用的是干法刻蝕方法，所述干法刻蝕方法采用的是ICP刻蝕設備。進一步的，所述“外延生長”操作采用的是金屬有機化學氣相沉積方法，所述“在ITO層上形成光刻膠層”的操作包括涂膠操作和前烘操作。 進一步的，所述涂膠操作采用旋涂法，勻膠速度為3700轉/分；所述前烘操作的條件是溫度170°C，時間30分鐘。進一步的，所述第一次曝光操作的條件是時間35秒，曝光功率250w ;所述第一次顯影操作的條件是時間100秒，溫度20. 5°C。進一步的，所述“通過對光刻膠層的第一次曝光操作、第一次顯影操作而制作第一次ITO圖形”的過程中，不對光刻膠進行固化操作。進一步的，在從步驟3)到步驟7)的過程期間采用黃光照明，在步驟5)和步驟6)之間還包括清洗表面的步驟。進一步的，所述第二次曝光操作的時間是所述第一次曝光操作的時間的兩倍，所述第二次顯影操作操作的時間是所述第一次顯影操作操作的時間的兩倍。對應地，本發(fā)明還提出了一種GaN基LED，其包括襯底、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層以及ITO層，其中所述ITO層采用如上述ITO圖形的制作方法而圖案化。進一步的，所述襯底是藍寶石襯底。
本發(fā)明提出的GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法具有如下特點在一步涂膠工藝的情況下制作出兩步涂膠工藝才能完成的ITO圖形。


圖Ia-Ig是根據本發(fā)明的第一實施例的GaN基LED制造工藝中的ITO圖形制作方法中各層的制作示意圖；圖2是根據本發(fā)明的第一實施例的GaN基LED制造工藝中ITO圖形制作方法的流程圖；圖3是根據本發(fā)明的第二實施例的GaN基LED制造工藝中ITO圖形制作方法的流程圖；圖4是根據本發(fā)明第三實施例的GaN基LED的結構示意圖。圖中的附圖標記所分別指代的技術特征為11、襯底；12、N型GaN層；13、多量子阱層;14、P型GaN層;15、ITO層；16、光刻膠層；17、光刻掩模；18、光刻掩模；41、襯底；42、N 型 GaN 層；43、多量子阱層;44、P 型 GaN 層;45、IT0 層。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部工藝或結構。圖1-2示出了本發(fā)明的第一實施例。圖Ia-Ig示出了根據本發(fā)明的第一實施例的GaN基LED制造工藝中ITO圖形制作方法中各層的制作，而圖2示出了根據本發(fā)明的第一實施例的GaN基LED制造工藝中ITO圖形制作方法的各個步驟。參見圖Ia-Ig以及圖2，第一實施例的ITO圖形制作方法包括以下步驟第I步在襯底上依次外延生長N型GaN層、多量子阱層，以及P型GaN層，如圖2的步驟21所示。參看圖la，首先，在襯底11上外延生長N型GaN層12 ;接著，在所述N型GaN層12上繼續(xù)外延生長多量子阱層13 ;最后，在所述多量子阱層13上外延生長P型GaN層14。在本實施例中，所述襯底11是藍寶石襯底；在其它實施例中，所述襯底11還可以由其它材料制成，所述其它材料例如碳化硅或者硅片。在本實施例中，所述多量子阱層13用作放射光的活性層，以便提高GaN基LED器件的發(fā)光光度和色純度。優(yōu)選的，所述“外延生長”操作采用的是金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)方法。第2步在P型GaN層表面蒸鍍ITO層，如圖2的步驟22所示。參看圖lb，在本實施例中，采用電子束蒸發(fā)設備在P型GaN層14表面上蒸鍍ITO層15。但是，顯而易見的是，也可以采用其它工藝來形成ITO層15，例如通過化學氣相沉積(CVD)法、溶膠-凝膠法、熱蒸鍍法、直流電電鍍法、高頻濺射法、或者反應性DC濺射法形成ITO 層 15。
第3步在ITO層上形成光刻膠層，如圖2的步驟23所示。參看圖lc，根據本發(fā)明的第一實施例，在ITO層15上形成光刻膠層16進一步包括涂膠操作和前烘操作。在本實施例中，所述光刻膠采用聚酰亞胺。在其它實施例中，所述光刻膠還可以采用本領域技術人員所公知的其它光刻膠。優(yōu)選的，所述涂膠操作采用旋涂法。其中，通過勻膠機，在ITO層15上均勻旋涂聚酰亞胺，勻膠機轉速為3700轉/分。在涂膠操作之后，將涂有聚酰亞胺的產品放入烘箱內進行前烘操作。優(yōu)選的，所述前烘操作的條件是在170°C的溫度下烘烤時間30分鐘。第4步制作第一次ITO圖形，如圖2的步驟24所示。 參看圖ld，根據本發(fā)明的第一實施例，利用光刻掩模17，通過對光刻膠層16的第一次曝光操作、第一次顯影操作而制作第一次ITO圖形。其中，在制作第一次ITO圖形的過程中，不對光刻膠進行固化操作。其中，所述第一次曝光操作在光刻機上進行，對聚酰亞胺光刻膠層進行曝光。優(yōu)選的，所述第一次曝光操作的條件是時間35秒，曝光功率250w。在所述第一次曝光操作之后，利用顯影液進行第一次顯影操作以便顯現出第一次曝光后在光刻膠層中形成的潛在ITO圖形。優(yōu)選的，所述第一次顯影操作的條件是時間100 秒，溫度 20. 5 0C O第5步腐蝕掉顯影操作后露出來的ITO層并繼續(xù)向下刻蝕到N型GaN層，如圖2的步驟25所示。參看圖le，根據本發(fā)明的第一實施例，在對光刻膠層16進行第一次曝光操作、第一次顯影操作之后，光刻膠層16的一部分被去除而露出ITO層。此后，用ITO腐蝕溶液對露出的ITO層進行腐蝕處理，腐蝕處理完成后，繼續(xù)向下刻蝕而達到N型GaN層。在本實施例中，所述刻蝕操作目的在于選擇性地將未被光刻膠層掩蔽的區(qū)域去除。其中，所述“向下刻蝕”操作采用的是干法刻蝕方法，例如采用ICP刻蝕設備進行刻蝕。在其它實施例中，還可以采用其它刻蝕方法，例如濕法刻蝕方法。在第一實施例中，進一步對ICP刻蝕程序進行調整，在保證一定速率的情況下，減少刻蝕過程中聚酰亞胺光刻膠層受到的損傷。第6步制作第二次ITO圖形，如圖2的步驟26所示。參看圖lf，在本實施例中，利用光刻掩模18，通過對剩余的光刻膠層的第二次曝光操作、第二次顯影操作而制作第二次ITO圖形。其中，所述第二次曝光操作可以在光刻機上進行，對剩余的聚酰亞胺光刻膠層進行曝光。優(yōu)選的，所述第二次曝光操作的時間是所述第一次曝光操作的時間的兩倍。在所述第二次曝光操作之后，利用顯影液進行第二次顯影操作以便顯現出第二次曝光后在光刻膠層中形成的潛在ITO圖形。優(yōu)選的，所述第二次顯影操作操作的時間是所述第一次顯影操作操作的時間的兩倍。第7步形成最終ITO圖形，如圖2的步驟27所示。參看圖lg，根據本發(fā)明的第一實施例，在對剩余的光刻膠層進行第二次曝光操作、第二次顯影操作之后，剩余的光刻膠層的一部分被去除而露出ITO層。隨后，用ITO腐蝕溶液腐蝕掉第二次顯影操作后露出來的ITO層并去除光刻膠，形成最終ITO圖形。
作為一種優(yōu)選實施方式，在從第3步到第7步的過程期間，采用黃光照明，例如在上述過程期間全程把日光燈包上黃紙，這樣，可以使得所應用的光刻膠如聚酰亞胺不受光線影響。至此，完成了根據本發(fā)明的第一實施例的ITO圖形的制作。在本實施例中，通過光刻膠的一次涂膠即可完成ICP刻蝕和ITO圖形的開孔和縮邊的幾個步驟，簡化了工藝過程。 圖3示出了本發(fā)明的第二實施例。在圖3中，示出了根據本發(fā)明的第二實施例的GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法。參見圖3，根據本發(fā)明的第二實施例的制作方法30包括以下步驟第I步在襯底上依次外延生長N型GaN層、多量子阱層，以及P型GaN層，如圖3的步驟31所示；第2步在P型GaN層表面蒸鍍ITO層，如圖3的步驟32所示；第3步在ITO層上形成光刻膠層，如圖3的步驟33所示；第4步制作第一次ITO圖形，如圖3的步驟34所示；第5步腐蝕掉顯影操作后露出來的ITO層并繼續(xù)向下刻蝕到N型GaN層，如圖3的步驟35所示；第5’步對刻蝕后的產品的表面進行清洗，如圖3的步驟35’所示；第6步制作第二次ITO圖形，如圖3的步驟36所示；第7步形成最終ITO圖形，如圖3的步驟37所示。在第二實施例中，上述制作方法的步驟中的第I步、第2步、第3步、第4步、第5步、第6步、第7步與第一實施例中的相應的各個步驟相同，在此不再贅述。從圖3中可以看出，與第一實施例不同的是，在第二實施例中的ITO圖形的制作方法還包括步驟35’，即對刻蝕后的產品的表面進行清洗。在第二實施例中，增加的表面清洗步驟35’可以清除第5步后殘留的ITO腐蝕溶液和刻蝕后產生的殘留物，以便能夠更好的制作第二次ITO圖形。圖4示出了本發(fā)明的第三實施例。圖4為根據本發(fā)明第三實施例的GaN基LED的結構示意圖。如圖4所示，本實施例所述的GaN基LED包括襯底41、N型GaN層42、多量子阱層43、P型GaN層44以及ITO層45，其中所述ITO層45采用如第一實施例或第二實施例所述的ITO圖形的制作方法而圖案化。在第三實施例中，所述襯底41是藍寶石襯底；在其它實施例中，所述襯底41還可以由其它材料制成，所述其它材料例如碳化硅或者硅片。與現有技術的ITO圖形的制作方法相比，本發(fā)明所提出的GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法通過采用聚酰亞胺做為刻蝕掩膜，在光刻和刻蝕操作期間全程采用黃光照明(例如在上述操作期間全程把日光燈包上黃紙)以保證聚酰亞胺光刻膠不受光線影響，調整ICP刻蝕程序以減少刻蝕過程中聚酰亞胺光刻膠受到的損傷，在一次涂膠的情況下完成ICP刻蝕和ITO圖形開孔和縮邊的幾個步驟制作出兩次涂膠才能完成的ITO圖形，簡化了工藝過程。注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附·的權利要求范圍決定。
權利要求
1.一種GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法，包括步驟 1)在襯底上依次外延生長N型GaN層、多量子阱層，以及P型GaN層； 2)在P型GaN層表面蒸鍍ITO層； 3)在ITO層上形成光刻膠層； 4)利用光刻掩模，通過對光刻膠層的第一次曝光操作、第一次顯影操作而制作第一次ITO圖形； 5)腐蝕掉顯影操作后露出來的ITO層并繼續(xù)向下刻蝕到N型GaN層； 6)第二次利用光刻掩模，通過對光刻膠層的第二次曝光操作、第二次顯影操作而制作第二次ITO圖形； 7)第二次腐蝕掉顯影后露出來的ITO層并去除光刻膠，形成最終ITO圖形。
2.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述光刻膠是聚酰亞胺，所述襯底是藍寶石襯底。
3.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述“向下刻蝕”操作采用的是干法刻蝕方法，所述干法刻蝕方法采用的是ICP刻蝕設備。
4.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述“外延生長”操作采用的是金屬有機化學氣相沉積方法，所述“在ITO層上形成光刻膠層”的操作包括涂膠操作和前烘操作。
5.根據權利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述涂膠操作采用旋涂法，勻膠速度為3700轉/分；所述前烘操作的條件是溫度170°C，時間30分鐘。
6.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述第一次曝光操作的條件是時間35秒，曝光功率250w ;所述第一次顯影操作的條件是時間100秒，溫度20. 5°C。
7.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述“通過對光刻膠層的第一次曝光操作、第一次顯影操作而制作第一次ITO圖形”的過程中，不對光刻膠進行固化操作。
8.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，在從步驟3)到步驟7)的過程期間采用黃光照明，在步驟5)和步驟6)之間還包括清洗表面的步驟。
9.根據權利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述第二次曝光操作的時間是所述第一次曝光操作的時間的兩倍，所述第二次顯影操作操作的時間是所述第一次顯影操作操作的時間的兩倍。
10.一種GaN基LED，包括襯底、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層以及ITO層，其中所述ITO層采用如權利要求I所述的ITO圖形的制作方法而圖案化。
11.根據權利要求10所述的GaN基LED，其特征在于，所述襯底是藍寶石襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GaN基LED制造工藝中ITO圖形的制作方法，包括步驟在襯底上依次外延生長N型GaN層、多量子阱層，以及P型GaN層；在P型GaN層表面蒸鍍ITO層；在ITO層上形成光刻膠層；利用光刻掩模，通過對光刻膠層的第一次曝光操作、第一次顯影操作而制作第一次ITO圖形；腐蝕掉顯影操作后露出來的ITO層并繼續(xù)向下刻蝕到N型GaN層；第二次利用光刻掩模，通過對光刻膠層的第二次曝光操作、第二次顯影操作而制作第二次ITO圖形；第二次腐蝕掉顯影后露出來的ITO層并去除光刻膠，形成最終ITO圖形。通過本發(fā)明提出的制作方法，可在一步涂膠工藝的情況下制作出兩步涂膠工藝才能完成的ITO圖形。
文檔編號H01L33/04GK102931298SQ20121047185
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權日2012年11月20日
發(fā)明者王強, 李國琪, 顧法華, 錢志強 申請人:無錫華潤華晶微電子有限公司