[發(fā)明專利]低損傷、高致密性膜的制備方法以及具有該膜的LED芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310336854.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103390703A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏天使;劉撰;陳立人;余長(zhǎng)治;李忠武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聚燦光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/44;H01L33/58
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于LED芯片制造領(lǐng)域，具體涉及了一種低損傷、高致密性膜的制備方法以及具有該膜的LED芯片。?

背景技術(shù)

隨著氮化物（市場(chǎng)上一般為GaN）基第三代半導(dǎo)體材料的興起，藍(lán)色以及白色LED（Light?Emitting?Diode，發(fā)光二極管）的研制成功，發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光效率的不斷提高，LED已經(jīng)被公認(rèn)為最有可能進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源，因而在近年來(lái)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。?

LED的核心部件為L(zhǎng)ED芯片，將LED芯片進(jìn)行封裝后即可得到LED。LED芯片的制作工藝主要為：采用在襯底上依次制作由N型導(dǎo)電層、發(fā)光層和P型導(dǎo)電層組成的外延層得到LED外延片，然后在LED外延片上制作透明導(dǎo)電層（TCL，Transparent?Contact?Layer）和由P型電極、N型電極組成的連接電極得到LED芯片，其中，N型電極與N型導(dǎo)電層相連通，P型電極與透明導(dǎo)電層相連通。?

在LED芯片的設(shè)計(jì)及制造中，由于傳統(tǒng)LED芯片結(jié)構(gòu)的一部分電流會(huì)從P型電極直接流入位于其正下方的P型導(dǎo)電層和發(fā)光層，而位于P型電極正下方的發(fā)光層發(fā)出的光基本上會(huì)被P型電極擋住，基本屬于無(wú)效發(fā)光區(qū)，這部分光會(huì)被反射或者被吸收，而被反射的部分在LED芯片內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次反射后也有相當(dāng)大的一部分會(huì)被吸收，最終導(dǎo)致LED芯片的出光量大大降低。為了對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行改善，現(xiàn)有一般在P型電極正下方及其周圍處設(shè)置一層采用絕緣材料組成的電流阻擋層，其材料一般為Si化合物，主要為二氧化硅，電流阻擋層將原本從P型電極直接流入P型導(dǎo)電層和發(fā)光層的電流截?cái)啵?效確保P型電極的全部電流通過(guò)透明導(dǎo)電層再流入P型導(dǎo)電層和發(fā)光層的有效發(fā)光區(qū)，提高LED芯片有效發(fā)光區(qū)的電流密度，進(jìn)而提高LED芯片電流的利用率，最終提高LED芯片的出光量。?

此外，為了確保LED芯片與外界隔絕，避免LED芯片的正向工作電壓受到影響以及漏電，通常在LED芯片的透明導(dǎo)電層以及N型導(dǎo)電層的表面生長(zhǎng)沉積一層由絕緣介質(zhì)組成的絕緣膜，絕緣膜的材料同樣一般為Si化合物，主要為二氧化硅，同時(shí)由于這些絕緣膜材料的折射率大于空氣，因而絕緣膜還能增加LED芯片的出光量，且不會(huì)影響其外觀和電學(xué)性能。?

然而如果選用的制備方法不理想，會(huì)導(dǎo)致制備得到的電流阻擋層和絕緣膜易損傷、致密性低，會(huì)嚴(yán)重影響電流阻擋層和絕緣膜以上所述的基本功能，進(jìn)而導(dǎo)致LED芯片的出光量大大降低，同時(shí)易損傷、致密性低的絕緣膜會(huì)還導(dǎo)致LED芯片的正向工作電壓（也稱為開(kāi)啟電壓）受到影響，即導(dǎo)致LED芯片發(fā)生漏電，影響LED器件的性能受損。而通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備得到的電流阻擋層和絕緣膜，其抗損傷性以及致密性均是不夠理想的。?

正如公開(kāi)號(hào)為CN102916093A的中國(guó)專利中的背景技術(shù)記載到：“通常采用PECVD（Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition，等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法)沉積二氧化硅薄膜，一般為了增加二氧化硅薄膜的致密性和絕緣性，需要較大的射頻功率（大于80W）。但增大射頻功率會(huì)對(duì)GaN發(fā)光材料造成損傷，致使LED器件電壓升高、發(fā)光強(qiáng)度下降。但若采取降低PECVD射頻功率的方法制備二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜表面會(huì)存在大量未氧化游離Si離子，導(dǎo)致二氧化硅薄膜的致密性和絕緣性能下降。為此，公開(kāi)號(hào)為CN102916093A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種二氧化硅薄膜，在沉積過(guò)程中多次引入氣體N₂O對(duì)二氧化硅薄膜進(jìn)行氧化和純化處理，N₂O電離后產(chǎn)生的氧離子與二氧化硅膜層表面存在的游離Si離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化硅，與游離的H離子發(fā)生反應(yīng)生成水，進(jìn)而提高了二氧化硅薄膜的抗損傷性以及致密性。?然而由于該專利的N₂O氣體與硅烷氣體同時(shí)通入反應(yīng)腔中，在LED基片上直接沉積二氧化硅膜，然而由于N₂O氣體電離形成負(fù)氧離子過(guò)程需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，若將反應(yīng)氣體直接混合添加入反應(yīng)腔，會(huì)直接影響初步沉積的二氧化硅膜在LED基片上的附著效果，易剝落，抗損傷性和致密性均較差；進(jìn)一步地，該專利在后續(xù)多次引入N₂O氣體之前，均未進(jìn)行抽真空處理，又會(huì)大大弱化N₂O對(duì)二氧化硅薄膜進(jìn)行氧化和純化處理的效果以及后續(xù)沉積反應(yīng)的效果，最終影響沉積得到二氧化硅膜的抗損傷性和致密性。?

同時(shí)通過(guò)上述方法制備得到的絕緣二氧化硅薄膜的抗損傷性和致密性仍然是較低的，更不適合作為具有更高抗損傷性和致密性要求的電流阻擋層，因此在上述現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，仍然有必要尋求一種低損傷、高致密性膜的制備方法來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容