专利名称：以ITO∕ZnO基复合膜为p电极的LED电极制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二级管电极的制作方法，尤其涉及一种以ITO/ZnO基复合膜为P电极的LED电极的制作方法。
背景技术：
由于发光二极管(LED)具有节能环保的双重优势，被认为是二十一世纪最有发展 前景的新一代节能照明光源，得到了广泛的应用，但是LED的制备方法还需要不断改进，主要是降低成本和提高发光效率。LED常用的p电极材料为Ni/Au，但Ni/Au是不透明的，影响了 LED的发光效率，如果使用透明电极，会明显提高发光效率。目前，LED透明电极材料主要采用氧化铟锡(IT0)，但由于In为稀有金属，价格昂贵而且有毒性，因此寻找一种物美价廉的透明电极材料取代ITO —直备受关注。氧化锌(ZnO)是一种II -VI族的化合物半导体，对于可见光具有很高的透明度，通过III族元素掺杂，ZnO可以实现较低的电阻率；同时，ZnO自然界储量丰富，具有成本低、无毒、在氢等离子体环境下相对稳定等优良特性，是极佳的LED的电极材料。由于发光二极管p型层材料高的功函数和低的空穴浓度，与ZnO之间很难形成良好的欧姆接触，ZnO直接用作p电极材料，开启电压较高。王书方(王书方，表面化学处理和退火对P-GaN /ZnOiGa接触特性的影响[J].发光学报 2010. 31 (6) :848-853)等人研究了表面处理和退火对p_GaN/ZnO:Ga接触特性的影响，不论是对GaN表面化学处理还是在凡气氛中退火，GaN层与ZnO层之间均表现出较高的接触电阻；中国专利CN102142496A报道了一种GaN基LED中P型GaN上双层透明电极，该透明电极由ITO薄膜和ZnO基薄膜双层结构组成，采用ZnO取代部分IT0，节约了成本，减少了环境污染，但是，此专利仅涉及到电极的双层结构以及电极材料的生长方法，并未涉及到此种电极的刻蚀方法；中国专利CN102169943A报道了采用ITO/ZnO基复合膜作为LED透明电极，用ZnO替代部分IT0，节约了成本，减少了污染；但是在刻蚀ITO/ZnO基复合膜时，采用干法刻蚀ITO膜，相对于湿法刻蚀，刻蚀效率低，灵活性差。由于IT0、ZnO两种材料在同种腐蚀液中腐蚀速率差别较大，腐蚀速率较快的ZnO基导电膜先被腐蚀掉，腐蚀速率较慢的ITO导电膜后被腐蚀。在光刻腐蚀ITO/ZnO基复合膜的过程中，首先是未被光刻胶保护的ZnO基导电膜被腐蚀掉，暴露出ITO导电膜，随着腐蚀时间的推进，暴露出的ITO导电膜逐渐被腐蚀掉，但是由于ZnO基导电膜腐蚀速率较快，在腐蚀暴露出的ITO导电膜的同时，光刻胶保护部分的ZnO基导电膜也会被腐蚀掉一部分，甚至会出现ZnO基导电膜全部被腐蚀掉而ITO导电膜还未被腐蚀的状况，无法形成ITO/ZnO基复合膜覆盖的电极区域，不能满足实际生产的需求
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极
制作方法，其工艺效果良好，产品可靠性高。本发明采用下述技术方案以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极制作方法，包括
1)清洗基片；
2)在基片上沉积ITO导电膜；
3)对ITO导电膜光刻，形成n电极区域和ITO导电膜覆盖的p电极区域，所述的ITO导电膜覆盖的面积略大于P电极区域；
4)在n电极区域和p电极区域上沉积ZnO基导电膜(3);
5)对ZnO基导电膜光刻，去掉n电极区域的ZnO膜，在p电极区域上形成ITO/ZnO基复
合膜；
6)在n电极区域上刻蚀台阶；
7)在n电极区域的台阶和ITO/ZnO基复合膜上依次沉积电极金属和钝化层，所述的钝化层覆盖在电极金属之上；
8)刻蚀去除电极金属上的钝化层，制得以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极。其中，所述步骤I)中清洗基片的方法包括酸清洗、有机清洗或水清洗；
所述步骤3)中的光刻腐蚀液为盐酸、硝酸或硫酸；
所述步骤4)中沉积ZnO基导电膜的方法为电子束蒸发、磁控溅射或脉冲激光沉积；
所述步骤5)中的光刻腐蚀液为酸或碱溶液；
所述步骤6)中刻蚀台阶的方法为电感耦合等离子体刻蚀或反应离子刻蚀；
所述步骤7)中沉积电极金属的方法为电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射；
所述步骤7)中沉积钝化层的方法为等离子增强化学气相沉积法。。本发明针对IT0、ZnO腐蚀速率不同，将两种膜分开腐蚀首先对腐蚀速率较慢的ITO导电膜进行光刻腐蚀，形成ITO导电膜覆盖的p电极区域，然后再对腐蚀速率较快的ZnO基导电膜进行光刻腐蚀，考虑到第二次腐蚀对ITO导电膜的影响，第一次腐蚀保留ITO导电膜略大于P电极。本发明解决了由于IT0、ZnO腐蚀速率不同，湿法腐蚀无法形成以ITO/ZnO基复合膜为P电极的问题；两次腐蚀过程可以选用同种腐蚀液，也可以选用不同种腐蚀液，灵活性闻。本发明方法有以下优点
1)采用湿法刻蚀ITO膜和ZnO膜，刻蚀效率高，可灵活操作；
2)ZnO基导电膜，透光率高，化学稳定性好，价格低廉；
3)采用ZnO取代部分IT0，环境友好，降低材料成本；
4)腐蚀液可以选用一种或多种，灵活性高；
5)制备过程简单，易于推广应用。
图f 12为本发明的ITO / ZnO基复合膜为p电极的LED电极的制作过程 图12为本发明的方法制得的LED电极的结构示意图。
图中所示
I——基片，2——ITO导电膜，3——ZnO基导电膜，
4-电极金属，5-钝化层，6-p电极区域，
7——n电极区域，8——光刻胶，9——窗口。
具体实施例方式 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。实施例I 参见附图广12，本发明的制备方法包括以下步骤
1)如图I所示对基片I进行常规的酸清洗、有机清洗、水清洗；
2)如图2所示将清洗好的基片I放入ITO蒸发台，在350°C的温度和氧气下蒸镀IOOnm厚的ITO导电膜2 ;
3)如图3所示在沉积ITO导电膜2的基片I上均匀涂覆光刻胶8，进行光刻，刻蚀出ITO导电膜的窗口 9 ；
4)如图4所示采用质量浓度37%的浓盐酸腐蚀ITO导电膜2，窗口9暴露出的ITO导电膜2被腐蚀液腐蚀，露出n电极区域7，窗口 9之外的ITO导电膜2被光刻胶8保护，不被腐蚀液腐蚀，光刻胶8保护区域较p电极区域6略大；
5)如图5所示去掉光刻胶8，然后采用磁控溅射法在n电极区域7和p电极区域6上沉积ZnO基导电膜3，沉积条件为基体温度350°C，背底真空度为9. 0 X 10_4Pa，沉积压强为0. 7Pa,lS氧比为 50: 3 ；
6)如图6所示光刻暴露出ZnO基导电膜3的窗口9 ;
7)如图7所示采用质量分数为37%的浓盐酸腐蚀ZnO基导电膜3，去掉n电极区域7的ZnO膜，在p电极区域6上形成ITO/ZnO基复合膜；
8)如图8所示采用电感耦合等离子体刻蚀法在n电极区域7上刻蚀台阶，刻蚀深度
0.5 u m ；
9)如图9、10所示在n电极区域7的台阶和ITO/ZnO基复合膜上光刻，采用磁控溅射法沉积电极金属4 ；
10)如图11所示在n电极区域7的台阶和ITO/ZnO基复合膜上采用等离子增强化学气相沉积法沉积钝化层5，所述的钝化层5覆盖在电极金属4之上；
11)如图12所示刻蚀去除电极金属4上的钝化层5，制得以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极。实施例2
参见附图f 12，本发明的制备方法包括以下步骤
1)如图I所示对基片I进行常规的有机清洗、水清洗；
2)如图2所示将清洗好的基片I放入ITO蒸发台，在250°C的温度和氧气下蒸镀20nm厚的ITO导电膜2 ;
3)如图3所示在沉积ITO导电膜2的基片I上均匀涂覆光刻胶8，进行光刻，刻蚀出ITO导电膜的窗口 9 ；4)如图4所示采用质量浓度37%的浓盐酸腐蚀ITO导电膜2，窗口9暴露出的ITO导电膜2被腐蚀液腐蚀，露出n电极区域7，窗口 9之外的ITO导电膜2被光刻胶8保护，不被腐蚀液腐蚀，光刻胶8保护区域较p电极区域6略大；
5)如图5所不去掉光刻胶8,然后米用脉冲激光沉积法沉积ZnO基导电膜3覆盖于p电极区域6和n电极区域7上；沉积条件为基体温度250°C，激光能量300mJ，背底真空度2. OX 10_3Pa，沉积时通少量氧气，沉积压强为0. IPa，沉积时间为30分钟；
6)如图6所示光刻暴露出ZnO基导电膜3的窗口9 ;
7)如图7所示采用质量分数为10%的氨水腐蚀ZnO基导电膜3，去掉n电极区域7的ZnO膜，在p电极区域6上形成ITO/ZnO基复合膜；
8)如图8所示采用反应离子刻蚀法在n电极区域7上刻蚀台阶，刻蚀深度I.5 ii m ;
9)如图9、10所示在n电极区域7的台阶和ITO/ZnO基复合膜上光刻，采用电子束蒸发法沉积电极金属4 ； 10)如图11所示在n电极区域7的台阶和ITO/ZnO基复合膜上采用等离子增强化学气相沉积法沉积钝化层5，所述的钝化层5覆盖在电极金属4之上；
11)如图12所示刻蚀去除电极金属4上的钝化层5，制得以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极。实施例3
参见附图f 12，其绘制了本发明一个实施例的制作过程。I)如图I所示对基片I进行常规的酸清洗、有机清洗；
2)如图2所示将清洗好的基片I放入ITO蒸发台，在300°C的温度和氧气下蒸镀厚50nm厚的ITO导电膜2 ;
3)如图3所示在沉积ITO导电膜2的基片I上均匀涂覆光刻胶8，进行光刻，刻蚀出ITO导电膜的窗口 9 ；
4)如图4所示采用质量浓度15%的硫酸腐蚀ITO导电膜2，窗口9暴露出的ITO导电膜2被腐蚀液腐蚀，露出n电极区域7，窗口 9之外的ITO导电膜2被光刻胶8保护，不被腐蚀液腐蚀，光刻胶8保护区域较p电极区域6略大；
5)如图5所示去掉光刻胶8，然后采用电子束蒸发沉积ZnO基导电膜3覆盖于p电极区域6和n电极区域7上；沉积时基体温度300°C，沉积时通少量氧气；
6)如图6所示光刻暴露出ZnO基导电膜3的窗口9 ;
7)如图7所示质量分数为10%的氢氧化钠溶液腐蚀ZnO基导电膜3，去掉n电极区域7的ZnO膜，在p电极区域6上形成ITO/ZnO基复合膜；
8)如图8所示采用反应离子刻蚀法在n电极区域7上刻蚀台阶，刻蚀深度IU m ;
9)如图9、10所示在n电极区域7的台阶和ITO/ZnO基复合膜上光刻，采用电子束蒸发法沉积电极金属4 ；
10)如图11所示在n电极区域7的台阶和ITO/ZnO基复合膜上采用等离子增强化学气相沉积法沉积钝化层5，所述的钝化层5覆盖在电极金属4之上；
11)如图12所示刻蚀去除电极金属4上的钝化层5，制得以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极。上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极制作方法，其特征在于包括如下步骤 .1)清洗基片⑴; .2)在基片(I)上沉积ITO导电膜⑵； .3)对ITO导电膜⑵光刻，形成n电极区域(7)和ITO导电膜覆盖的p电极区域(6)，所述的ITO导电膜覆盖的面积略大于p电极区域(6)； . 4)在n电极区域(7)和p电极区域(6)上沉积ZnO基导电膜(3); . 5)对ZnO基导电膜(3)光刻，去掉n电极区域(7)的ZnO膜，在p电极区域(6)上形成ITO/ZnO基复合膜； .6)在n电极区域(7)上刻蚀台阶； .7)在n电极区域(7)的台阶和ITO/ZnO基复合膜上依次沉积电极金属(4)和钝化层(5)，所述的钝化层(5)覆盖在电极金属(4)之上； .8)刻蚀去除电极金属⑷上的钝化层(5)，制得以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极。
2.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤I)中清洗基片的方法包括酸清洗、有机清洗或水清洗。
3.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤3)中的光刻腐蚀液为盐酸、硝酸或硫酸。
4.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤4)中沉积ZnO基导电膜(3)的方法为电子束蒸发、磁控溅射或脉冲激光沉积。
5.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤5)中的光刻腐蚀液为酸或碱溶液。
6.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤6)中刻蚀台阶的方法为电感耦合等离子体刻蚀或反应离子刻蚀。
7.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤7)中沉积电极金属(4)的方法为电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射。
8.根据权利要求I所述的LED电极的制作方法，其特征在于所述步骤7)中沉积钝化层(5)的方法为等离子增强化学气相沉积法。
全文摘要
本发明公开了一种以ITO∕ZnO基复合膜为p电极的LED电极制作方法，包括1)清洗基片；2)在基片上沉积ITO导电膜；3)对ITO导电膜光刻，形成n电极区域和ITO导电膜覆盖的p电极区域，所述的ITO导电膜覆盖的面积略大于p电极区域；4)在n电极区域和p电极区域上沉积ZnO基导电膜；5)对ZnO基导电膜光刻，去掉n电极区域的ZnO膜，在p电极区域上形成ITO/ZnO基复合膜；6)在n电极区域上刻蚀台阶；7)在n电极区域的台阶和ITO/ZnO基复合膜上依次沉积电极金属和钝化层，所述的钝化层覆盖在电极金属之上；8)刻蚀去除电极金属上的钝化层，制得以ITO/ZnO基复合膜为p电极的LED电极。本发明的方法工艺效果良好，产品可靠性高，制备过程简单，易于推广应用。
文档编号H01L33/00GK102637786SQ20121011960
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月21日 优先权日2012年4月21日
发明者叶志镇, 吕建国, 陈丹 申请人:浙江大学