ITO薄膜的沉積方法及GaN基LED芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種ITO(indium tin oxide,氧化銦錫)薄膜的沉積方法及GaN基LED芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著發(fā)光二極管(light emitting d1de, LED)技術(shù)的不斷成熟，GaN基LED芯片被廣泛應(yīng)用于大功率照明、汽車儀表顯示、大面積的戶外顯示屏、信號(hào)燈以及普通照明等不同領(lǐng)域。在LED芯片的制造過(guò)程中，ΙΤ0薄膜由于具有可見光透過(guò)率高、導(dǎo)電性好、抗磨損及耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于GaN基LED芯片的透明導(dǎo)電層。
[0003]在ΙΤ0薄膜的制備方面，與傳統(tǒng)的蒸鍍工藝相比，磁控濺射技術(shù)制備的ΙΤ0薄膜不僅能夠提升LED芯片的出光效率，而且能夠降低生產(chǎn)消耗。此外，磁控濺射制備的ΙΤ0薄膜還具有更低的電阻率、更高的透過(guò)率、更高的折射率及更致密等優(yōu)點(diǎn)。因此，一般用磁控濺射技術(shù)在外延層P-GaN表面沉積ΙΤ0透明導(dǎo)電層來(lái)制備LED。
[0004]在傳統(tǒng)的磁控減射ΙΤ0薄膜沉積中，一般采取直流(Direct Current, DC)減射方式?；?如P-GaN基片)傳輸至磁控濺射儀的腔室后，抽真空，然后通入工藝氣體，在靶材上施加DC功率啟輝濺射，直接沉積ΙΤ0薄膜至所需厚度。在此過(guò)程中，啟輝瞬間靶材的負(fù)偏壓過(guò)高(約為-1000V)，維持濺射時(shí)靶材的偏壓依然很高(約-260V)。
[0005]由于磁控濺射主要是依靠濺射粒子沉積成膜，較高的瞬時(shí)電壓和維持電壓會(huì)使啟輝瞬間和濺射過(guò)程中濺射粒子能量過(guò)高，對(duì)P-GaN基片的轟擊較大，在ΙΤ0薄膜沉積過(guò)程中會(huì)造成P-GaN基片表面損傷，導(dǎo)致ΙΤ0薄膜與P-GaN的歐姆接觸電阻升高，最終造成LED芯片能耗過(guò)高、電光轉(zhuǎn)換效率降低甚至造成LED芯片的報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種ΙΤ0薄膜的沉積方法，有效減小了 ΙΤ0薄膜沉積過(guò)程中對(duì)基片表面造成的損傷。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種GaN基LED芯片。
[0007]為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了:
[0008]一種ΙΤ0薄膜的沉積方法，包括以下步驟:
[0009]S100，利用射頻和直流共濺射在基片表面沉積ΙΤ0緩沖層；
[0010]S200，利用直流濺射在所述ΙΤ0緩沖層表面沉積ΙΤ0薄膜層。
[0011]作為一種可實(shí)施方式，所述步驟S100中，靶材的偏壓為-5V?-150V。
[0012]作為一種可實(shí)施方式，所述步驟S100中，射頻功率為100W?600W，直流功率為5W ?50W ；
[0013]所述步驟S200中，直流功率為300?800W。
[0014]作為一種可實(shí)施方式，所述ΙΤ0緩沖層與所述ΙΤ0薄膜層的沉積厚度之比為1:1.6 ?20。
[0015]作為一種可實(shí)施方式，所述ΙΤ0緩沖層的沉積厚度為10nm?50nm,所述ΙΤ0薄膜層的沉積厚度為80nm?200nm。
[0016]作為一種可實(shí)施方式，在所述步驟S100和S200中，還包括以下步驟:
[0017]向反應(yīng)腔室中通入氧氣和氧氣；其中，通入的氧氣流量為lsccm?lOsccm,通入的IS氣流量為 150sccm ?250sccm。
[0018]作為一種可實(shí)施方式，在所述步驟S100中，采用如下工藝參數(shù):通入的氧氣流量為5SCCm，通入的氬氣流量為200SCCm ;使用的直流功率為10W，使用的射頻功率為300W。
[0019]作為一種可實(shí)施方式，在所述步驟S200中，采用如下工藝參數(shù):通入的氧氣流量為5SCCm，通入的氬氣流量為200SCCm ;使用的直流功率為500W。
[0020]作為一種可實(shí)施方式，所述ΙΤ0緩沖層的厚度為20nm，所述ΙΤ0薄膜層的厚度為lOOnrn。
[0021]本發(fā)明還提供一種GaN基LED芯片，包括ΙΤ0透明電極，所述ΙΤ0透明電極采用上述的ΙΤ0薄膜的沉積方法制備而成。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]本發(fā)明的ΙΤ0薄膜的沉積方法，采用磁控濺射工藝進(jìn)行ΙΤ0薄膜的沉積:首先利用射頻(Rad1 Frequency, RF)和直流(Direct Current, DC)共減射在基片表面沉積一層ΙΤ0緩沖層，然后再利用直流濺射在ΙΤ0緩沖層表面沉積一層ΙΤ0薄膜層。在ΙΤ0薄膜層的沉積過(guò)程中，由于ΙΤ0緩沖層的存在，將基片表面隔絕，有效降低了高能量的濺射粒子對(duì)基片表面轟擊造成的損傷。
[0024]此外，本發(fā)明還提供了一種GaN基LED芯片，該芯片的ΙΤ0透明電極采用本發(fā)明的ΙΤ0薄膜的沉積方法制備而成。在進(jìn)行ΙΤ0透明電極的沉積時(shí)，由于采用本發(fā)明的ΙΤ0薄膜的沉積方法，有效降低了濺射粒子對(duì)GaN基片表面轟擊造成的損傷，從而降低了 ΙΤ0透明電極與GaN基片之間的接觸電阻，進(jìn)而降低了 LED芯片的能耗，增加了 LED芯片的光電轉(zhuǎn)化效率，提高了 LED芯片的壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明ΙΤ0薄膜的沉積方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027]本發(fā)明提供了一種ΙΤ0薄膜的沉積方法，采用磁控濺射工藝進(jìn)行ΙΤ0薄膜的沉積。參見圖1，本發(fā)明的ΙΤ0薄膜的沉積方法包括以下步驟:
[0028]S100:利用射頻(RF)和直流(DC)共濺射在基片表面沉積一層ΙΤ0緩沖層。其中，基片可為GaN薄膜，也可為GaAs薄膜、GdS薄膜或Si02薄膜等。
[0029]磁控濺射的成膜機(jī)理為:反應(yīng)腔室中的工藝氣體在一定的電壓下放電產(chǎn)生等離子體，等離子體轟擊靶材產(chǎn)生濺射粒子，濺射粒子沉積在基片的表面，形成薄膜。
[0030]步驟S100通過(guò)RF和DC共濺射(即在靶材上同時(shí)施加RF偏壓和DC偏壓)在基片表面沉積一層Ι??緩沖層。由于RF偏壓的感應(yīng)，在靶材周圍產(chǎn)生了大量帶電粒子，大大增加了靶材周圍濺射粒子的電流密度，與純粹的DC濺射相比，同等功率下，大幅度減小了啟輝電壓和濺射過(guò)程中靶材的偏壓，從而減小了濺射粒子的能量，降低了濺射粒子在基片上沉積時(shí)的轟擊力度，進(jìn)而有效降低了濺射粒子對(duì)基片表面造成的損傷，防止了濺射粒子對(duì)基片表面的摻雜結(jié)構(gòu)的破壞。
[0031]此外，在直流磁控濺射過(guò)程中，靶材容易發(fā)生“中毒”而產(chǎn)生節(jié)瘤，本發(fā)明中的RF和DC共濺射可有效降低靶材“中毒”的幾率。
[0032]步驟S100中，靶材的偏壓直接影響到濺射粒子的能量。靶材偏壓越大，濺射粒子的能量越高，沉積時(shí)對(duì)基片表面的轟擊力度越大；靶材偏壓越小，濺射粒子的能量越低，沉積時(shí)對(duì)基片表面的轟擊力度越小。為了避免濺射粒子對(duì)基片表面造成損傷，作為優(yōu)選，靶材的偏壓為-5V?-150V。
[0033]步驟S100中，RF功率和DC功率可調(diào)，通過(guò)調(diào)整RF功率和DC功率的比值可調(diào)整靶材的偏壓。一般情況下，RF功率越大，靶材的偏壓越小；DC功率越小，靶材的偏壓也越小。為了保證靶材的偏壓維持在較低的水平，步驟S100中，RF功率為100W?600W，DC功率為5W ?50ffo
[0034]步驟S100中，所沉積的ΙΤ0緩沖層會(huì)受到基片表面的偏壓的影響。如基片表面的偏壓會(huì)影響所沉積的Ι??緩沖層的應(yīng)力，一般情況下，基片表面的偏壓越小，沉積的ΙΤ0緩沖層的應(yīng)力越低。因此，在磁控濺射過(guò)程中應(yīng)盡量將基片表面的偏壓調(diào)至最低。RF功率會(huì)在基片上產(chǎn)生一個(gè)正向偏壓，DC功率會(huì)在基片上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向偏壓，通過(guò)調(diào)整RF功率和DC功率的比值可使基片表面的偏壓為零或者很小。在其中一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)RF功率為300W，DC功率為10W時(shí)，基片表面的偏壓為0V?5V。
[0035]需要說(shuō)明的是，在步驟S100中，還可通過(guò)調(diào)整ΙΤ0緩沖層沉積時(shí)的薄膜溫度、氧含量、沉積速率和沉積時(shí)間等工藝參數(shù)來(lái)調(diào)整ΙΤ0緩沖層的厚度和電學(xué)性質(zhì)，從而達(dá)到降低ΙΤ0緩沖層與基片之間的歐姆接觸電阻的目的。其中，薄膜溫度可通過(guò)承載基片的加熱器或者帶加熱功能的底座實(shí)現(xiàn)，溫度對(duì)薄膜的電阻和致密度影響較大，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，薄膜的方塊電阻越小，致密度越高；氧含量主要控制薄膜成分，從而影響薄膜的性能；沉積速率主要通過(guò)RF/DC的功率來(lái)進(jìn)行調(diào)整，一般情況下，RF/DC的功率越大，沉積速率越大。
[0036]步驟S100中，在基片表面