[發(fā)明專利]ITO薄膜濺射工藝方法及ITO薄膜濺射設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310023126.6
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103938164A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿波;葉華;文利輝;楊玉杰;夏威;王厚工;丁培軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成;黃德海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種ITO薄膜濺射工藝方法及ITO薄膜濺射設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來，由于發(fā)光二極管(LED)的巨大市場需求，GaN基LED被廣泛應(yīng)用于大功率照明燈、汽車儀表顯示、大面積的戶外顯示屏、信號燈，以及普通照明等不同領(lǐng)域。

在LED芯片制造過程中，由于P型GaN的低摻雜和P型歐姆金屬接觸的低透光率會引起較高接觸電阻和低透光率，嚴(yán)重影響了LED芯片整體性能的提高。為提高出光效率和降低接觸電阻，需要開發(fā)適用于P型GaN的透明導(dǎo)電薄膜。ITO薄膜（摻錫氧化銦：IndiumTinOxide）作為一種透明導(dǎo)電薄膜具有可見光透過率高、導(dǎo)電性好、抗磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且ITO薄膜和GaN之間粘附性好，由于這些特性，ITO被廣泛的應(yīng)用于GaN基芯片的電極材料。

ITO薄膜的制備方法包括噴涂法、化學(xué)氣相沉積、蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射法等。其中磁控濺射方法制備的ITO薄膜具有低的電阻率、較高的可見光透過率以及較高的重復(fù)性，因此得到廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中的直流磁控濺射設(shè)備具有反應(yīng)腔體、真空泵系統(tǒng)、承載晶片的基臺、密封在反應(yīng)腔體上的靶材。濺射時DC電源會施加偏壓至靶材，以致反應(yīng)腔體內(nèi)工藝氣體放電而產(chǎn)生等離子體。當(dāng)?shù)入x子體的能量足夠高時，會使金屬原子逸出靶材表面并沉積在晶片上。在傳統(tǒng)的磁控濺射設(shè)備和工藝中，啟輝階段和濺射階段反應(yīng)腔體內(nèi)的工藝氣體的壓力為2-5mTorr（毫托，1Torr=133Pa），而且在啟輝階段靶材的負(fù)偏壓非常高，換言之，直流濺射電源在啟輝階段的輸出電壓高于直流濺射電源的內(nèi)部默認(rèn)的額定電壓。但是在濺射階段需要限制直流濺射電源的輸出電壓低于其額定電壓。

現(xiàn)有技術(shù)中的磁控濺射設(shè)備和工藝中，啟輝過程中直流濺射電源輸出電壓高造成粒子能量較大，對P型GaN膜層的轟擊較大，損傷GaN膜層，導(dǎo)致ITO與GaN層較高的接觸電阻。高的接觸電阻會導(dǎo)致LED芯片高的驅(qū)動電壓和產(chǎn)生更多的熱，并衰減LED器件性能。另外，由于ITO靶材在沉積過程中易發(fā)生靶材“中毒”而產(chǎn)生節(jié)瘤。

傳統(tǒng)濺射工藝中，直流濺射電源在靶材上施加功率并啟輝濺射。直流濺射電源為常用的濺射電源，輸出功率最大可到2000W，額定電壓為800V，額定電流為5A，其中工藝參數(shù)為：啟輝及濺射氣壓：2.8mTorr；濺射功率：650W；靶材功率密度：0.5W/cm2。

通過檢測可知，濺射電源對靶材輸出功率650W進(jìn)行啟輝，啟輝瞬間靶材電壓約1000V，由于較高的瞬間電壓會造成濺射粒子的能量過高，造成GaN膜層的損傷，從而造成LED器件正向電壓（VF）值過高，嚴(yán)重時可造成VF值升高至6.5V以上（業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)一般為2.9-3.5V），導(dǎo)致器件性能嚴(yán)重下降。

為此，現(xiàn)有技術(shù)中，提出了在靶材和基臺之間設(shè)置擋板，通入工藝氣體，然后在靶材上施加功率啟輝。這時啟輝瞬間形成的高能粒子將轟擊在擋板上，因此對GaN膜層無損傷。待啟輝數(shù)秒后，移開擋板進(jìn)行正常的濺射。但是，增加擋板機(jī)構(gòu)還會降低TIO薄膜的均勻性，而且設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作復(fù)雜，成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種ITO薄膜濺射工藝方法及ITO薄膜濺射設(shè)備。其能夠?qū)崿F(xiàn)在濺射沉積ITO薄膜過程中大幅減小啟輝電壓，減小啟輝瞬間粒子能量過高對GaN層的轟擊，有效的減小對GaN層的損傷。而且，由于不需要增加新的機(jī)構(gòu)，增加了穩(wěn)定性，同時方便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提出一種啟輝電壓降低的ITO薄膜濺射工藝方法。

本實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的而提出一種直流濺射電源在啟輝時輸出電壓減低的ITO薄膜濺射設(shè)備。

本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法，包括以下步驟：1）將直流濺射電源的輸出電壓限制到所述直流濺射電源的額定電壓以下，且通過所述直流濺射電源對靶材施加預(yù)定功率；2）向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，所述反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力設(shè)定為所述反應(yīng)腔內(nèi)的所述工藝氣體能夠啟輝的預(yù)定壓力，以使所述工藝氣體在所述反應(yīng)腔內(nèi)啟輝；和3）將所述反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力降低到所述預(yù)定壓力以下且通過所述直流濺射電源對所述靶材施加濺射功率以進(jìn)行濺射，所述濺射功率大于等于所述預(yù)定功率且小于等于所述濺射電源的額定功率。