[发明专利]低损伤、高致密性膜的制备方法以及具有该膜的LED芯片

说明书

技术领域

本发明属于LED芯片制造领域，具体涉及了一种低损伤、高致密性膜的制备方法以及具有该膜的LED芯片。 

背景技术

随着氮化物（市场上一般为GaN）基第三代半导体材料的兴起，蓝色以及白色LED（Light Emitting Diode，发光二极管）的研制成功，发光强度发光效率的不断提高，LED已经被公认为最有可能进入通用照明领域的新型固态冷光源，因而在近年来成为全球关注的焦点。 

LED的核心部件为LED芯片，将LED芯片进行封装后即可得到LED。LED芯片的制作工艺主要为：采用在衬底上依次制作由N型导电层、发光层和P型导电层组成的外延层得到LED外延片，然后在LED外延片上制作透明导电层（TCL，Transparent Contact Layer）和由P型电极、N型电极组成的连接电极得到LED芯片，其中，N型电极与N型导电层相连通，P型电极与透明导电层相连通。 

在LED芯片的设计及制造中，由于传统LED芯片结构的一部分电流会从P型电极直接流入位于其正下方的P型导电层和发光层，而位于P型电极正下方的发光层发出的光基本上会被P型电极挡住，基本属于无效发光区，这部分光会被反射或者被吸收，而被反射的部分在LED芯片内部经过多次反射后也有相当大的一部分会被吸收，最终导致LED芯片的出光量大大降低。为了对上述问题进行改善，现有一般在P型电极正下方及其周围处设置一层采用绝缘材料组成的电流阻挡层，其材料一般为Si化合物，主要为二氧化硅，电流阻挡层将原本从P型电极直接流入P型导电层和发光层的电流截断，有 效确保P型电极的全部电流通过透明导电层再流入P型导电层和发光层的有效发光区，提高LED芯片有效发光区的电流密度，进而提高LED芯片电流的利用率，最终提高LED芯片的出光量。 

此外，为了确保LED芯片与外界隔绝，避免LED芯片的正向工作电压受到影响以及漏电，通常在LED芯片的透明导电层以及N型导电层的表面生长沉积一层由绝缘介质组成的绝缘膜，绝缘膜的材料同样一般为Si化合物，主要为二氧化硅，同时由于这些绝缘膜材料的折射率大于空气，因而绝缘膜还能增加LED芯片的出光量，且不会影响其外观和电学性能。 

然而如果选用的制备方法不理想，会导致制备得到的电流阻挡层和绝缘膜易损伤、致密性低，会严重影响电流阻挡层和绝缘膜以上所述的基本功能，进而导致LED芯片的出光量大大降低，同时易损伤、致密性低的绝缘膜会还导致LED芯片的正向工作电压（也称为开启电压）受到影响，即导致LED芯片发生漏电，影响LED器件的性能受损。而通过现有技术制备得到的电流阻挡层和绝缘膜，其抗损伤性以及致密性均是不够理想的。 

正如公开号为CN102916093A的中国专利中的背景技术记载到：“通常采用PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强型化学气相沉积法)沉积二氧化硅薄膜，一般为了增加二氧化硅薄膜的致密性和绝缘性，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二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜表面会存在大量未氧化游离Si离子，导致二氧化硅薄膜的致密性和绝缘性能下降。为此，公开号为CN102916093A的中国专利公开了一种二氧化硅薄膜，在沉积过程中多次引入气体N₂O对二氧化硅薄膜进行氧化和纯化处理，N₂O电离后产生的氧离子与二氧化硅膜层表面存在的游离Si离子发生氧化反应生成二氧化硅，与游离的H离子发生反应生成水，进而提高了二氧化硅薄膜的抗损伤性以及致密性。 然而由于该专利的N₂O气体与硅烷气体同时通入反应腔中，在LED基片上直接沉积二氧化硅膜，然而由于N₂O气体电离形成负氧离子过程需要耗费一定的时间，若将反应气体直接混合添加入反应腔，会直接影响初步沉积的二氧化硅膜在LED基片上的附着效果，易剥落，抗损伤性和致密性均较差；进一步地，该专利在后续多次引入N₂O气体之前，均未进行抽真空处理，又会大大弱化N₂O对二氧化硅薄膜进行氧化和纯化处理的效果以及后续沉积反应的效果，最终影响沉积得到二氧化硅膜的抗损伤性和致密性。 

同时通过上述方法制备得到的绝缘二氧化硅薄膜的抗损伤性和致密性仍然是较低的，更不适合作为具有更高抗损伤性和致密性要求的电流阻挡层，因此在上述现有技术基础上，仍然有必要寻求一种低损伤、高致密性膜的制备方法来解决上述技术问题。 

发明内容