[发明专利]一种低损伤PECVD沉积高绝缘性SiO2薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子器件制造技术领域，具体涉及氮化镓（GaN）基发光二极管（LED）制造方法。

背景技术

在制造GaN基LED芯片的过程中，要经过台面刻蚀、透明电极制备和PN金属电极蒸镀三个主要过程，通常在芯片表面最后覆盖一层SiO₂薄膜作为保护层，一方面将侧面裸露的PN结用SiO₂保护起来，可以防止在封装打金线过程中，N电极有可能打偏触碰到侧壁PN结造成LED短路，或者在使用过程中有金属粒子落到侧壁PN结上造成LED短路；另一方面通常使用氧化铟锡（ITO）作为LED的透明电极，ITO容易吸水怕潮，造成透过率下降、方阻增加，影响器件的光电特性，在ITO上面覆盖SiO₂膜层作为保护，可以防止在长期使用过程中ITO由于吸水造成的特性劣化，同时SiO₂的折射率是1.5，与ITO（折射率是2）可形成增透膜系，将GaN(折射率为2.5)基LED材料中发出的光更好的提取出来。所以，在GaN基LED芯片制备过程中，SiO₂担当了极其重要的作用，要求SiO₂薄膜具有高绝缘性、致密、制备低损伤等特点。

通常采用等离子体增强型化学气相淀积（PECVD）沉积SiO₂薄膜，一般为了增加沉积SiO₂的致密性和绝缘性，需要较大的射频功率（大于80W）。但增大射频功率会对GaN发光材料造成损伤，致使LED器件电压升高、发光强度下降。但若采取降低PECVD射频功率的方法制备SiO₂薄膜，SiO₂薄膜的致密性和绝缘性能下降，SiO₂膜层表面会存在大量未氧化游离Si离子，造成侧壁PN结在小电流下存在微导通现象，使LED得开启电压降低（通常LED开启电压大于2.1v），同时长期可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低损伤PECVD沉积高绝缘性SiO₂薄膜的方法。

本发明包括以下步骤：

1）将已进行过台面刻蚀、透明电极制备和PN电极蒸镀的LED基片放入PECVD真空室沉积一层厚度为50～200?的SiO₂薄膜；

2）重复进行2～5次沉积SiO₂薄膜，并在每次沉积前通入N₂O对SiO₂膜层进行进一步氧化和纯化处理；每次沉积的SiO₂薄膜厚度为200～600?，重复沉积后SiO₂薄膜的总厚度为700～3000 ?；

3）通入N₂O气对SiO₂膜层再进行氧化和纯化处理。

在SiO₂薄膜的沉积过程中多次引入气体N₂O对SiO₂膜层进行氧化和纯化处理，N₂O电离后产生的O离子与SiO₂膜层表面存在的游离Si离子发生反应生成SiO₂，与游离的H离子发生反应生成H₂O,提高了SiO₂膜层的纯度、绝缘性和致密性。使LED器件的开启电压（正向1μA驱动电流）从2.1v左右提高至2.3v以上。本发明具有对GaN基片损伤小、射频功率低和沉积SiO₂薄膜绝缘性和致密性高等优点。

在所述步骤1）中，在将所述LED基片放入PECVD真空室后，在真空室内压力小于10^-5Pa、温度保持在270℃的条件下，向真空室内充入气体流量为100～400sccm的SiH₄和N₂的混合气体和气体流量为600～1000sccm的N₂O；当真空室内压力达到600～1100mtorr时，加射频功率70W放电启辉进行0.2～1min的SiO₂沉积；在所述SiH₄和N₂的混合气体中，SiH₄和N₂的体积比为5︰100。