一種具有襯套的坩堝及其在制作紅光LED芯片中的應用，屬于半導體發光器件的生產技術領域，本發明專利技術在堝體內設置由底座和側壁組成的襯套，在襯套的底座的外表面開設與底座同心的圓柱體凹槽，襯套的側壁與堝體內表面之間設置間距。在制作紅光LED芯片時，以ITO為蒸發材料進行真空電子束蒸鍍時，蒸鍍溫度為280～320℃，鍍率為0.5～2埃/秒，氧流量為5～20標準毫升/分鐘，薄膜厚度為200～350納米。本發明專利技術減小了襯套與堝體的接觸面積，使源團的熱量不容易散失，蒸鍍所需的功率降低，鍍率波動減小。鍍膜致密，LED芯片的電壓更低、亮度更高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體發光器件的生產
，特別是涉及真空電子束蒸發設備的制作技術和ΙΤ0蒸鍍制作紅光LED芯片的制作方法。
技術介紹
隨著LED的應用越來越廣泛，如何提高LED的發光效率成為關注的焦點。提高LED發光效率的兩個基本出發點是提高其內量子效率和外量子效率。由于工藝和技術的成熟，當前商業化LED的內量子效率已經接近100%，但外量子效率僅有3?30%。外量子效率大小等于內量子效率與光的逃逸率之積。影響光的逃逸率低的因素有:晶格缺陷對光的吸收；襯底對光的吸收；電極對光的遮擋；光在出射過程中，在各個界面由于全反射造成的損失。銦錫氧化物ITO (In203:Sn02=95:5，質量分數)薄膜具有以下優點:在可見光譜區內透過率大于90%;低的電阻率(小于5Χ104Ω /cm) ο因此，ITO薄膜作為增透膜和電流擴展層在光電子器件中被廣泛的應用。目前大規模用于工業化生產的ΙΤ0設備為真空電子束蒸發設備。該設備的工作原理是在真空條件下利用電子束進行直接加熱ΙΤ0靶材，當ΙΤ0靶材被加熱到蒸發溫度時，ΙΤ0靶材離子會脫離靶材表面逸出到腔體環境中，靶材離子通過自身的熱運動沉積到晶片表面，通過成膜過程(依次經散點、島狀結構、迷走結構、層狀生長)形成薄膜。在電子束加熱裝置中，被加熱的物質放置于水冷的坩禍禍體中，可避免蒸發材料與禍體壁發生反應影響薄膜的質量。因此，電子束蒸發沉積法可以制備高純薄膜，同時在同一蒸發沉積裝置中可以安置多個坩禍禍體，實現同時或分別蒸發，沉積多種不同的物質。通過電子束蒸發，任何材料都可以被蒸發。坩禍又稱為結晶器，是真空電弧熔煉的核心部位。金屬在這里熔化、過熱、精煉和結晶成錠。在這里進行著大量的熱交換，坩禍壁的換熱強度能夠達到幾萬至幾百萬w/m2。坩禍禍體設計的要點主要集中在以下幾點: (1)禍體要用導熱性好導電性也好的且不易被熔化金屬粘結的材料制造； (2)禍體的內表面應該平整光滑，斷面形狀一致，無嚴重麻坑，以便于脫錠； (3)禍體要有足夠的剛度和強度，在熔煉情況下，足以支承最大鑄錠質量，且受到電極短路碰撞時不致損害； (4)禍體壁厚度在強度允許的條件下應盡量薄些； (5)禍體的結構應當允許坩禍的熱膨脹變形； (6)直徑小于150mm的禍體往往帶有一定錐度，因為禍體需要脫錠； (7)禍體要進行充分而適當的冷卻； (8)便于裝卸、清理和維修。在坩禍禍體中使用襯套具有以下作用: (1)受熱、冷卻均勻； (2)方便更換靶材、便于取下清潔； (3)防止個別金屬源與無氧銅坩禍反應； (4)蒸鍍部分高沸點金屬(M0); (5)殘余蒸發源回收方便。但使用目前常規的具有襯套的坩禍是在坩禍禍體內設置由底座和側壁組成的襯套，襯套的底座與禍體底座之間、襯套的側壁與禍體內表面之間無間隙緊貼。在ΙΤ0蒸鍍時，鍍率波動較大，遠遠超出±0.1A/S的要求，影響ΙΤ0顆粒的均勻性及ΙΤ0鍍膜質量，最終影響發光器件的光電參數。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術第一目的是提供一種能改善ΙΤ0鍍膜質量的具有襯套的坩禍。本專利技術在禍體內設置由底座和側壁組成的襯套，其特征在于在襯套的底座的外表面開設與底座同心的圓柱體凹槽，襯套的側壁與禍體內表面之間設置間距。本專利技術通過以上技術改造，減小了襯套與禍體的接觸面積，使源團的熱量不容易散失，蒸鍍所需的功率降低，鍍率的均勻性得到改善，波動減小。最終ΙΤ0薄膜的鍍膜致密性更好，質量得到提高，做成LED芯片的電壓更低、亮度更高。此方法簡單易行，成本低，便于生產使用。進一步地，本專利技術所述間距為0.1?10mm。為了使襯套與禍體隔離，上述間距不得小于0.1_。同時為了保證襯套的牢固性和安全性，防止襯套在禍體中移位，以及電子束穿透襯套，上述間距不得超過lOmmo本專利技術的另一目的是提出以上具有襯套的坩禍在制作紅光LED芯片中的應用。以ΙΤ0為蒸發材料進行真空電子束蒸鍍時，蒸鍍溫度為280?320°C，鍍率為0.5?2埃/秒，氧流量為5?20標準毫升/分鐘，薄膜厚度為200?350納米。在真空電子束蒸鍍機中，使用本專利技術具有襯套的坩禍進行ΙΤ0蒸鍍，由于襯套與禍體的接觸面積減小，源團的熱量不容易散失，蒸鍍所需的功率降低，鍍率的波動減小，均勻性得到改善，蒸發出的ΙΤ0顆粒大小一致，ΙΤ0薄膜致密，鍍膜質量得到提高，導致薄膜的光電性能得到改善，最終做成LED芯片的亮度提高。使用改進后的具有襯套的坩禍蒸鍍ΙΤ0薄膜，并做出LED芯片，工作電壓為2.04V，光強為126.6mcd0使用正常的坩禍襯套蒸鍍ΙΤ0薄膜，做成LED芯片的工作電壓為2.07V，光強為123.7mcd。對具有襯套的坩禍改進后，ΙΤ0薄膜的鍍膜質量得到改善，做成LED芯片的工作電壓減小0.03V，亮度提高2.9mcd。【附圖說明】圖1為本專利技術的一種結構示意圖。圖2為采用本專利技術坩禍與常規坩禍進行ΙΤ0蒸鍍的鍍率對比圖。圖3為采用本專利技術坩禍與常規坩禍進行ΙΤ0蒸鍍的功率對比圖。圖4為采用本專利技術坩禍與常規坩禍進行ΙΤ0蒸鍍后做成LED芯片的工作電壓對比圖。圖5為采用本專利技術坩禍與常規坩禍蒸鍍ΙΤ0薄膜后做成LED芯片的亮度對比圖。【具體實施方式】一、具有襯套的坩禍的結構: 如圖1所示，在禍體1內設置由底座2-1和側壁2-2組成的襯套2，在底座2-1的外表面開設與底座2-1同心的圓柱體凹槽2-3，襯套2的側壁2-2與禍體1內表面之間設置0.1?10mm的間距h，本例為8mm。二、ITO蒸鍍應用: 1、清洗待ΙΤ0蒸鍍的外延片，放進烤箱烘烤。2、真空電子束蒸鍍機破真空，清潔腔體，使用底部和側壁與禍體部分隔離的改進后的坩禍襯套，放入新的ΙΤ0源，并把烘烤后的外延片放進鍍鍋。3、選擇蒸鍍程序，輸入對應的鍋次日期，點擊開始。ΙΤ0蒸鍍分以下階段: 1)粗抽:PiGll 達到 3.40E-01Pa。2)主抽:在完成步驟1)的前提下，進行主抽。且IG11達到1.00E_03Pa。3)加熱:使用蒸鍍機腔體內的加熱燈加熱，溫度由室溫升至280-320°C。4)持溫:溫度達到設定溫度后，持續設定時間(10_40min)，保證腔體環境干燥。5)升功率、預熔:打開電子槍，通入設定流量的氧氣(5-20標準毫升/分鐘)，升功率分兩個階段。第一階段RISE1，功率由0升至設定功率的一半(3-5%)，并預熔(S0AK1)5min ;第二階段RISE2，功率由設定功率的一半升至設定功率(6_10%)，并預熔(S0AK2)lmin06)升鍍率:在完成步驟5)的基礎上，打開擋板，進行RATE RAMP，在固定時間內(5-30S)，鍍率由0升至設定鍍率RATE1 (0.5-2A/S)。7)鍍膜:在恒定的溫度下，持續通入固定流量的氧氣，以RATE1蒸鍍至設定膜厚200-350 納米。8)緩沖(FEED):關閉擋板，繼續打開電子槍、通氣氧氣，持續5-60S。9)停止(RESET):關閉電子槍，停止通入氧氣，自然冷卻腔體溫度。10)下片:當溫度冷卻至安全溫度(60_100°C)，破真空，下片。再經過一系列的電極制作及刀片切割，完成LED發光器件的制作。三、效果對比: 圖2為采用本專利技術坩禍與常規坩禍進行ΙΤ0蒸鍍的鍍率對比圖。縱坐標單位為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有襯套的坩堝，包括堝體，在堝體內設置由底座和側壁組成的襯套，其特征在于在襯套的底座的外表面開設與底座同心的圓柱體凹槽，襯套的側壁與堝體內表面之間設置間距。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：何勝，李波，楊凱，徐洲，張永，張雙翔，
申請(專利權)人：揚州乾照光電有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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