[发明专利]一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备

说明书

本发明提供一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备。该金属膜层沉积方法用于通过磁控溅射沉积方法在基片表面的外延层上沉积金属膜层，包括：在预设时间内，向靶材加载射频功率，在外延层上沉积金属缓冲层；向靶材加载直流功率，直至在外延层上沉积预定厚度的金属膜层。该金属膜层沉积方法，通过在沉积开始的预设时间内向靶材加载射频功率，能够在相同输入功率下使靶材上的负偏压显著降低，靶材电压的降低能减小金属膜层沉积过程中溅射粒子对基片表面外延层的损伤；从而使外延层与金属膜层之间形成良好的欧姆接触，提升LED芯片的良率；通过后续阶段向靶材加载直流功率，能提高金属膜层的沉积速率，提高LED芯片的产能。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体地，涉及一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备。

背景技术

LED芯片倒装工艺在芯片亮度、出光效率、散热性能及可靠性等方面比传统正装工艺相比具有明显优势，并且随着技术路线的日益成熟及其生产成本的不断下降，倒装工艺的开发越来越受到重视。相比于传统工艺而言，在倒装工艺中金属膜层的应用更多更广泛，所涉及的金属种类增多且金属膜面积占芯片总面积比也有提升。因此，金属薄膜在倒装工艺中作用至关重要，而作为金属薄膜制备的重要手段，磁控溅射物理沉积方法已成为LED倒装工艺中金属膜层制备的不可或缺的方法。

与传统工艺中采用ITO做透明电极不同，在倒装工艺中与GaN等外延层直接接触的是金属膜层。外延层是LED芯片的核心膜层，金属膜层需要与其直接接触。为了保证外延层的正常功效，所选择的金属膜层种类以及其生长方式非常关键。好的金属膜层反射率高，能够起到有效地增加出光的作用；另外，制备良好的金属膜层不会对GaN外延层造成损伤且能与之形成良好的欧姆接触进而获得更优秀的电性能。此外，从整体的生产流程来看，金属膜层这一道工序也需要能够与其它工序相整合。

目前，磁控溅射物理沉积方法是通过磁控溅射物理沉积设备(PVD)加在靶材7上的较高直流负偏压(-200V～-500V)产生启辉，经此负高压加速的带正电离子(Ar+)将靶材金属以原子或微小粒子轰击出来沉积在与靶材7相对的基片5上形成金属薄膜。如图1所示为磁控溅射物理沉积设备的溅射示意图。金属原子或微粒的出射速度取决于所入射正离子能量的大小，即最终取决于加载在靶材上功率大小。磁控溅射物理沉积方法具有膜层沉积速率快、膜厚均匀性好、工艺温度低、可控性好等优点，是现阶段主流的金属膜层制备方法，在LED领域有广泛应用。

但因为LED倒装工艺中金属膜层要直接与GaN外延层接触，当溅射源功率较高时出射粒子的能量较大，沉积时难免会对GaN表层的结构造成损伤。一旦损伤形成，首先会影响激活层的量子效率，然后也会导致外延层与金属膜层之间的欧姆接触效果变差，最终的结果就是导致LED芯片电性能和光性能变差，良率不高等缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备。该金属膜层沉积方法通过在沉积开始的预设时间内向靶材加载射频功率，能使靶材上的负偏压显著降低，靶材电压的降低能使溅射粒子的动能更小，较小能量的溅射粒子会减小对外延层表面结构的破坏，从而减小金属膜层沉积过程中溅射粒子对基片表面外延层的损伤；进而能使外延层与金属膜层之间形成良好的欧姆接触，外延层与金属膜层良好接触后能够获得更加优良的电性能和光性能，提升LED芯片的良率；通过后续阶段在靶材上加载直流功率，能够提高金属膜层的沉积速率，提高LED芯片的产能。

本发明提供一种金属膜层沉积方法，用于通过磁控溅射沉积方法在基片表面的外延层上沉积所述金属膜层，所述方法包括：步骤S101：在预设时间内，向靶材加载射频功率，在所述外延层上沉积金属缓冲层；

步骤S102：向所述靶材加载直流功率，直至在所述外延层上沉积预定厚度的所述金属膜层。

优选地，所述金属缓冲层的厚度范围为20～30nm。

优选地，所述金属膜层的厚度范围为90～110nm。