CN105331940A - 用于在衬底上沉积金属膜的方法及led器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在衬底上沉积金属膜的方法及LED器件。用于在衬底上沉积金属膜的方法，包括如下步骤：S1：向工艺腔室内通入惰性气体；S2：向金属靶材施加射频功率进行起辉以在工艺腔室内产生等离子体；S3：同时向金属靶材施加射频功率和直流功率以用于轰击金属靶材产生金属原子，金属原子在衬底上沉积形成反射率达98％以上的金属膜。根据本发明的方法，可以提高金属膜的反射率和粘附性，减小对衬底表面氮化镓膜的损伤程度，可以提高衬底的稳定性和使用寿命，降低衬底的电压值。

Description

用于在衬底上沉积金属膜的方法及LED器件

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种用于在衬底上沉积金属膜的方法、及使用该金属膜作为反射膜的LED器件。

背景技术

银(silver，符号Ag)是一种半导体制造行业中重要的金属材料，主要应用于半导体集成电路(integratedcircuit，简称IC)和发光二极管(lightemittingdiode，简称LED)器件中，例如可以作为光信息记录介质，液晶显示器件的背光源。银金属具有高热导率、高反射率和高稳定性的优异性能。在发光二极管中主要作为反射薄膜，用于反射450nm左右的可见光，最终目的是增强LED器件的出光效率。加入银反射层的LED器件的主要结构层包括蓝宝石衬底、n-GaN薄膜层、量子阱(multiplequantumwell，简称MQW)层、p-GaN薄膜层和银金属薄膜层。

应用磁控溅射原理通过PVD(physicalvapordeposition，物理气相沉积法)的方法可以制备银金属薄膜。与热蒸发方法相比，PVD溅射方法能提高薄膜的粘附性，并且台阶覆盖界面形状的可选择性比较强。相关技术中通过在靶材上加载DC(直流)功率制备金属薄膜，这种方法制备的金属膜作为LED器件中的反射层，通常会使LED器件的电压值比较高，不能满足实际需要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于在衬底上沉积金属膜的方法，提高金属膜的反射率和粘附性，降低衬底的电压值。

本发明的另一个目的在于提出一种LED器件。

根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法，包括如下步骤：S1：向工艺腔室内通入惰性气体，使所述工艺腔室内气压达到预定气压值；S2：向金属靶材施加射频功率进行起辉以在所述工艺腔室内产生等离子体；S3：同时向所述金属靶材施加射频功率和直流功率以用于轰击金属靶材产生金属原子，所述金属原子在衬底上沉积形成反射率达98％以上的金属膜。

根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法，可以提高金属膜的反射率和粘附性，能够满足衬底对金属膜构成的反射层的需求，减小对衬底表面氮化镓膜的损伤程度，可以提高衬底的稳定性和使用寿命，降低衬底的电压值。

另外，根据本发明上述实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述预定气压值在2.0mT-7.3mT范围内。

在本发明的一些具体实施例中，所述射频功率为150W-350W，所述直流功率为100W-1000W。

具体地，所述惰性气体的流量为40sccm-200sccm。

具体地，所述金属膜的厚度为100nm-650nm。

优选地，所述惰性气体为氩气。

可选地，所述金属靶材为Ag靶材或Al靶材。

具体地，所述金属膜对450nm光的反射率达98％以上。

进一步地，所述金属膜的反射率为99.6％。

根据本发明实施例的LED器件，所述LED器件中的反射薄膜为反射率达98％以上的金属膜，以增加LED器件的出光效率。

根据本发明实施例的LED器件，通过采用反射率达98％以上的金属膜，增加了LED器件的出光效率。

进一步地，所述金属膜用于反射450nm的可见光的反射率为99.6％。

可选地，所述金属膜为Ag膜。

可选地，所述金属膜为Al膜。

附图说明

图1为根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的设备的示意图。

附图标记：

用于在衬底上沉积金属膜的设备100、磁控管1、金属靶材2、衬底3、基座4、直流电源5、供气组件6、射频电源7、工艺腔体8、工艺腔室80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1详细描述根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法，采用该方法可以在衬底上沉积金属膜。其中金属膜可以为Ag膜、Al膜等，因此金属靶材可以为相应的Ag靶材、Al靶材等。优选地，惰性气体为氩气。其中衬底可以为半导体发光二极管器件等元件。

如图1所示，根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法，包括如下步骤：

S1：向工艺腔室内通入惰性气体，使工艺腔室内气压达到预定气压值。在本发明的具体示例中，工艺腔室内设有用于检测工艺腔室内气压的气压检测装置，且操作人员可以通过观察气压检测装置上的检测结果判断工艺腔室内的气压是否达到预定气压值，当然值得理解的是，还可以通过其他方式判断工艺腔室内的气压是否达到预定气压值，例如当气压检测装置检测到气压达到预定气压值时示警器示警等。在本发明的一些示例中，预定气压值在2.0mT-7.3mT范围内，惰性气体的流量为40sccm-200sccm。

S2：向金属靶材施加射频功率进行起辉以在工艺腔室内产生等离子体，其中等离子体指的是惰性气体等离子体，等离子体轰击金属靶材以产生金属原子，金属原子沉积在衬底上形成金属膜。由于射频功率具有一定的周期性，因此由射频功率产生的等离子体中的正离子轰击金属靶材的有效速率比相同的直流功率产生的等离子体中正离子的轰击金属靶材的有效速率较低，进而使得金属原子沉积到衬底上的速率比相同直流功率下的金属原子较低，进而可以减小等离子体对衬底表面氮化镓膜的损伤，最终提高LED器件的性能。

S3：起辉后同时向金属靶材施加射频功率和直流功率以轰击金属靶材产生金属原子，金属原子在衬底上沉积形成反射率达98％以上的金属膜。具体地，射频功率为150W-350W，直流功率为100W-1000W。具体而言，在该步骤中，金属靶材同时被施加有射频功率和直流功率，以产生惰性气体等离子体，且惰性气体等离子体轰击金属靶材以产生金属原子，金属原子沉积在衬底上以产生金属膜。由于同时向金属靶材施加射频功率和直流功率以产生惰性气体等离子体，因此与只施加直流功率相比，惰性气体等离子体轰击金属靶材的有效轰击力降低，从而可以提高金属膜的粘附性和反射率。在本发明的一些示例中，金属膜的厚度为100nm-650nm。

根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法，可以提高金属膜的反射率和粘附性，能够满足衬底对金属膜构成的反射层的需求，减小对衬底表面氮化镓膜的损伤程度，可以提高衬底的稳定性和使用寿命，降低衬底的电压值。例如采用根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法制造出的金属膜在450nm的反射率达98％以上，最优达到99.6％，金属膜的应力约为6MPa，金属膜的粘附性很好。

下面参考图2详细描述根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的设备100。

根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的设备100包括：工艺腔体8、基座4、金属靶材2、直流电源5、射频电源7和供气组件6。其中，工艺腔体8内具有工艺腔室80。基座4设在工艺腔室80内用于支撑衬底3。金属靶材2设在工艺腔室80内且位于基座4的上方。直流电源5和射频电源7分别与金属靶材2相连用于向金属靶材2施加直流功率和射频功率。供气组件6与工艺腔室80相连以向工艺腔室80内供给惰性气体。具体地，供气组件6可以为气泵。

其中，需要说明的是，设备100还包括磁控管1，磁控管1设在金属靶材2的上方。磁控管1的工作原理、磁控管1与金属靶材2之间的作用关系等均为现有技术，这里就不详细描述。

具体而言，首先采用供气组件6向工艺腔室80内通入惰性气体，直到工艺腔室80内气压达到预定气压值。

然后磁控管1以一定转速旋转，启动射频电源7向金属靶材2施加射频功率进行起辉以在工艺腔室80内产生惰性气体等离子体，且惰性气体等离子体轰击金属靶材2产生金属原子沉积在衬底3上形成金属膜。

接着在起辉后启动直流电源5，以向金属靶材2同时施加射频功率和直流功率以产生惰性气体等离子体，且惰性气体等离子体轰击金属靶材2产生金属原子沉积在衬底3上形成金属膜。

根据本发明实施例的用于在衬底上沉积金属膜的设备100，可以提高金属膜的反射率和粘附性，能够满足衬底3对金属膜构成的反射层的需求，减小对衬底3表面氮化镓膜的损伤程度，可以提高衬底3的稳定性和使用寿命，降低衬底3的电压值。

根据本发明实施例的LED器件，LED器件中的反射薄膜为反射率达98％以上的金属膜，以增加LED器件的出光效率。其中采用根据本发明上述实施例的用于在衬底上沉积金属膜的方法生成金属膜。具体地，金属膜为Ag膜或Al膜。

根据本发明实施例的LED器件，通过设有反射率达98％以上的金属膜，增加了LED器件的出光效率。

进一步地，金属膜用于反射450nm的可见光的反射率为99.6％。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：向工艺腔室内通入惰性气体，使所述工艺腔室内气压达到预定气压值；

S2：向金属靶材施加射频功率进行起辉以在所述工艺腔室内产生等离子体；

S3：同时向所述金属靶材施加射频功率和直流功率以用于轰击金属靶材产生金属原子，所述金属原子在所述衬底上沉积形成反射率达98％以上的金属膜。

2.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述预定气压值在2.0mT-7.3mT范围内。

3.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述射频功率为150W-350W，所述直流功率为100W-1000W。

4.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述惰性气体的流量为40sccm-200sccm。

5.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述金属膜的厚度为100nm-650nm。

6.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。

7.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述金属靶材为Ag靶材或Al靶材。

8.根据权利要求1所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述金属膜对450nm光的反射率达98％以上。

9.根据权利要求8所述的用于在衬底上沉积金属膜的方法，其特征在于，所述金属膜的反射率为99.6％。

10.一种LED器件，其特征在于，所述LED器件中的反射薄膜为反射率达98％以上的金属膜，以增加LED器件的出光效率。

11.根据权利要求10所述的LED器件，其特征在于，所述金属膜用于反射450nm的可见光的反射率为99.6％。

12.根据权利要求11所述的LED器件，其特征在于，所述金属膜为Ag膜。

13.根据权利要求10所述的LED器件，其特征在于，所述金属膜为Al膜。