Ito薄膜濺射工藝方法及ito薄膜濺射設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種ITO薄膜濺射工藝方法及ITO薄膜濺射設(shè)備。所述方法包括以下步驟：在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，并通過(guò)直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率；在預(yù)定時(shí)間之后向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，以使工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)啟輝；在啟輝之后，通過(guò)直流濺射電源對(duì)靶材施加濺射功率以進(jìn)行濺射，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。本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法，能夠大幅減小啟輝電壓，減小啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效的減小對(duì)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(shí)方便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。
【專利說(shuō)明】ITO薄膜濺射工藝方法及ITO薄膜濺射設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]近年來(lái)，由于發(fā)光二極管(LED)的巨大市場(chǎng)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(hào)燈，以及普通照明等不同領(lǐng)域。
[0003]在LED芯片制造過(guò)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(huì)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(kāi)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(jiàn)光透過(guò)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。
[0004]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(jiàn)光透過(guò)率以及較高的重復(fù)性，因此得到廣泛的應(yīng)用。
[0005]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(tái)、密封在反應(yīng)腔體上的靶材。濺射時(shí)DC電源會(huì)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(shí)，會(huì)使金屬原子逸出靶材表面并沉積在晶片上。
[0006]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)的工藝氣體的壓力通常為2-5mTorr (毫托，lTorr=133Pa)，而且在啟輝階段靶材的負(fù)偏壓非常高。
[0007]現(xiàn)有技術(shù) 中的磁控濺射設(shè)備和工藝，啟輝過(guò)程中直流濺射電源輸出電壓高造成粒子能量較大，對(duì)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(huì)導(dǎo)致LED芯片高的驅(qū)動(dòng)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(guò)程中易發(fā)生靶材“中毒”而產(chǎn)生節(jié)瘤。
[0008]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:2-5mTorr ;濺射功率:650W ;靶材功率密度:0.5W/cm2。
[0009]通過(guò)檢測(cè)可知，濺射電源對(duì)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(huì)造成濺射粒子的能量過(guò)高，造成GaN膜層的損傷，從而造成LED器件正向電壓(VF)值過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)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。
[0010]為此，現(xiàn)有技術(shù)中，提出了在靶材和基臺(tái)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(shí)啟輝瞬間形成的高能粒子將轟擊在擋板上，因此對(duì)GaN膜層無(wú)損傷。待啟輝數(shù)秒后，移開(kāi)擋板進(jìn)行正常的濺射。但是，增加擋板機(jī)構(gòu)還會(huì)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】

[0011]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，它們能夠?qū)崿F(xiàn)在濺射沉積ITO薄膜過(guò)程中大幅減小啟輝電壓，減小啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效的減小對(duì)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(shí)方便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。
[0012]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。
[0013]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提出一種直流濺射電源在啟輝時(shí)輸出電壓減低的ITO薄膜濺射設(shè)備。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的ITO薄膜濺射 工藝方法，包括以下步驟:1)在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，并通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率；2)在預(yù)定時(shí)間之后向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，以使所述工藝氣體在所述反應(yīng)腔內(nèi)啟輝；和3)在所述啟輝之后，通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)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。
[0015]本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法，適用但不限于LED芯片的制造，采用磁控濺射工藝將ITO薄膜沉積在GaN層上，在沉積工藝過(guò)程中，具體而言，在反應(yīng)腔內(nèi)無(wú)工藝氣體的前提下，限制直流濺射電源的輸出電壓，同時(shí)通過(guò)直流濺射電源施加一定功率，使靶材具有較高的電壓，持續(xù)一定時(shí)間后再向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體和氧氣完成啟輝，啟輝瞬間的電壓峰值大大降低，進(jìn)而大幅度降低濺射出的粒子能量，減小對(duì)GaN層的轟擊損傷，改善ITO薄膜與GaN層的接觸電阻，降低芯片驅(qū)動(dòng)電壓，整體提高芯片的性能。而且，由于不需要增加新的機(jī)構(gòu)，增加了穩(wěn)定性，同時(shí)方便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法，還可以具有如下附加技術(shù)特征:
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)定功率為300W。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為800V。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為300V。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述啟輝過(guò)程中的啟輝電壓為324V。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)定時(shí)間為3-6秒。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述啟輝和所述濺射過(guò)程中，所述反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力為2-5毫托。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述工藝氣體壓力為2.8毫托。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的ITO薄膜濺射設(shè)備，包括:反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包含頂壁、基片支撐部件和靶材，所述靶材設(shè)置于所述頂壁且與設(shè)在所述反應(yīng)腔室底部的基片支撐部件相對(duì)，直流濺射電源，所述直流濺射電源耦接于所述靶材，其中在向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，所述直流溉射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率，在預(yù)定時(shí)間之后向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，以使所述工藝氣體在所述反應(yīng)腔內(nèi)啟輝，以及在所述啟輝之后通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)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。
[0025]本發(fā)明的ITO薄膜濺射設(shè)備，可將ITO薄膜均勻地沉積在GaN層上，采用無(wú)工藝氣體的前提下，對(duì)靶材施加預(yù)定電壓一定時(shí)間后再通入工藝氣體的啟輝方式，從而大幅度降低濺射出的粒子能量，減小對(duì)GaN層的轟擊損傷，改善ITO薄膜與GaN層的接觸電阻。而且，由于不需要增加新的機(jī)構(gòu)，增加了 ITO薄膜濺射設(shè)備的穩(wěn)定性，同時(shí)方便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。
[0026]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)定功率為300W。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為800V。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為300V。
[0029]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述啟輝過(guò)程中的啟輝電壓為324V。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)定時(shí)間為3-6秒。
[0031]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述啟輝和所述濺射過(guò)程中，所述反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力為2-5毫托。
[0032]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述工藝氣體壓力為2.8毫托。
[0033]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0035]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ITO薄膜濺射工藝方法的流程圖；
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的ITO薄膜濺射工藝方法的流程圖；
[0037]圖3是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的ITO薄膜濺射工藝方法的流程圖；
[0038]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ITO薄膜濺射設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0040]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0041]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0042]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0043]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0044]本發(fā)明是基于發(fā)明人對(duì)以下發(fā)現(xiàn)提出的:在ITO薄膜濺射中，由于啟輝過(guò)程中的電壓高造成粒子能量較大，對(duì)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。因此 ，只要能夠降低啟輝過(guò)程中的電壓就可以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0045]發(fā)明人發(fā)現(xiàn):在啟輝前先不通入工藝氣體，同時(shí)可通過(guò)降低和限制濺射電源的輸出電壓，一定時(shí)間后再通入工藝氣體的啟輝方式完成啟輝，能夠獲得更小的啟輝電壓。因此，可以避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效地減小對(duì)GaN層的損傷。
[0046]下面參照?qǐng)D1-圖4詳細(xì)描述本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法。
[0047]參照?qǐng)D1和圖4，該ITO薄膜濺射工藝方法包括以下步驟:
[0048]I)在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，并通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率(SI);
[0049]2)在預(yù)定時(shí)間之后向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，以使所述工藝氣體在所述反應(yīng)腔內(nèi)啟輝(S2);和
[0050]3)在所述啟輝之后，通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)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直流濺射電源的額定功率(S3)。
[0051]具體而言，參照?qǐng)D1和圖4所示，本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法，首先在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，例如限制直流濺射電源(圖未示出)的輸出電壓，使該輸出電壓例如低于直流濺射電源的額定電壓，由于此時(shí)無(wú)工藝氣體，同時(shí)降低了輸出電壓例如低于額定電壓(如300V)，因此間接地降低了啟輝時(shí)的電壓峰值，從而避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效地減小對(duì)GaN層的損傷。
[0052]在預(yù)定時(shí)間后，即在反應(yīng)腔內(nèi)無(wú)工藝氣體的前提下，保持直流濺射電源向靶材施加預(yù)定功率預(yù)定時(shí)間后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體(例如氬氣Ar)和氧氣，以使工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)啟輝?？梢岳斫獾氖?，由于在前一步驟中是在反應(yīng)腔內(nèi)無(wú)工藝氣體的情況下，限制了直流濺射電源的輸出電壓，因此，啟輝過(guò)程中瞬時(shí)電壓峰值大大降低，從而避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效的減小對(duì)GaN層的損傷。
[0053]最后，在啟輝之后，直流濺射電源可對(duì)靶材施加濺射功率以進(jìn)行濺射沉積工藝，所述濺射功率(例如600W)大于等于所述預(yù)定功率(例如300W)且小于等于所述濺射電源的額定功率(例如2000W)。
[0054]可以理解的是，由于相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，在反應(yīng)腔內(nèi)無(wú)工藝氣體的前提下，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓例如800V(當(dāng)然也可為300V)，同時(shí)由直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率例如300W，此時(shí)靶材上具有較高的電壓例如大約800V，該過(guò)程持續(xù)預(yù)定時(shí)間例如3-6s后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體和氧氣即可完成啟輝，此時(shí)啟輝電壓例如大約324V相比現(xiàn)有技術(shù)(傳統(tǒng)上，起輝時(shí)的工藝氣體壓力為2-5毫托,例如2.8毫托,啟輝時(shí)輸入電壓為800V，啟輝瞬間該電壓達(dá)到1000V)會(huì)大大減低，從而避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效地減小對(duì)GaN層的損傷。
[0055]本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法，適用但不限于LED芯片的制造，采用磁控濺射工藝將ITO薄膜沉積在GaN層上，在沉積工藝過(guò)程中，具體而言，在反應(yīng)腔內(nèi)無(wú)工藝氣體的前提下，限制直流濺射電源的輸出電壓，同時(shí)通過(guò)直流濺射電源施加一定功率，使靶材具有較高的電壓，持續(xù)一定時(shí)間后再向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體和氧氣完成啟輝，啟輝瞬間的電壓峰值大大降低，進(jìn)而大幅度降低濺射出的粒子能量，減小對(duì)GaN層的轟擊損傷，改善ITO薄膜與GaN層的接觸電阻，降低芯片驅(qū)動(dòng)電壓，整體提高芯片的性能。而且，由于不需要增加新的機(jī)構(gòu)，增加了穩(wěn)定性，同時(shí)方 便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。
[0056]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定功率為300W，也就是說(shuō)，在上述步驟SI中，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，通過(guò)直流濺射電源對(duì)靶材施加300W的功率。在該實(shí)施例中，濺射功率可為650W，也就是說(shuō)，在上述步驟S3中，在啟輝之后通過(guò)直流濺射電源對(duì)靶材施加650W的濺射功率以進(jìn)行濺射沉積工藝。
[0057]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，直流濺射電源的預(yù)定電壓為800V，啟輝過(guò)程中的啟輝電壓為324V。換言之，在上述步驟SI和S2中，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為800V，一定時(shí)間后通入工藝氣體以使工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)完成啟輝，啟輝電壓為324V。
[0058]優(yōu)選地，直流濺射電源的預(yù)定電壓為300V。由此，在啟輝前采用限制直流濺射電源的輸出電壓，可以更好地降低啟輝電壓，從而避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效的減小對(duì)GaN層的損傷。
[0059]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)間為3-6秒，由此，可以保證工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)順利啟輝。進(jìn)一步地，在啟輝和濺射過(guò)程中，反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力為2-5毫托，優(yōu)選為2.8毫托，由此，可以保證工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)順利啟輝。
[0060]圖2示出了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的ITO薄膜濺射工藝方法。具體來(lái)講，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，直流濺射電源可在800V的額定電壓下向靶材施加650W的功率并且持續(xù)3-6秒，然后向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體例如氬氣，在反映腔內(nèi)的工藝氣體壓力達(dá)到
2.8毫托時(shí)，工藝氣體可在反應(yīng)腔內(nèi)完成啟輝。在啟輝后，直流濺射電源仍可保持輸出650W的額定功率以進(jìn)行沉積濺射工藝。
[0061]圖3示出了本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的ITO薄膜濺射工藝方法。具體來(lái)講，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，限制直流濺射電源的輸出電壓，例如300V，并且持續(xù)3-6秒，然后向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體例如氬氣，在反映腔內(nèi)的工藝氣體壓力達(dá)到2.8毫托時(shí)，工藝氣體可在反應(yīng)腔內(nèi)完成啟輝。在啟輝后，直流濺射電源可以650W的濺射功率進(jìn)行沉積濺射工藝。
[0062]總體而言，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ITO薄膜濺射工藝方法，采用啟輝前先不通入工藝氣體，對(duì)靶材輸出功率和電壓，等待數(shù)秒后再通入工藝氣體的啟輝方式能夠獲得更小的啟輝電壓，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，采用本發(fā)明的ITO薄膜濺射工藝方法啟輝電壓大約為傳統(tǒng)工藝方法啟輝電壓的三分之一，從而大幅度降低濺射出的粒子能量，減小對(duì)GaN層的轟擊損傷，改善ITO薄膜與GaN層的接觸電阻，降低芯片驅(qū)動(dòng)電壓，整體提高芯片的性能。[0063]下面參考圖4描述本發(fā)明的ITO薄膜濺射設(shè)備。
[0064]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ITO薄膜濺射設(shè)備，包括反應(yīng)腔和直流濺射電源。
[0065]其中反應(yīng)腔I包含頂壁11、腔體12、基片支撐部件13和靶材2，靶材2設(shè)置于頂壁11且與設(shè)在反應(yīng)腔I室底部的基片支撐部件13相對(duì)。
[0066]具體而言，腔體12可為圓筒形腔體，基片支撐部件13例如基臺(tái)設(shè)在腔體12的內(nèi)底部，用于支撐基片7。靶材2密封在腔體12的頂部，頂壁11設(shè)在靶材2上，頂壁11和靶材2之間可設(shè)有去離子水3。
[0067]如圖4所示，腔體12外還設(shè)有工藝氣體源4，用于向腔體12內(nèi)供入工藝氣體例如氬氣，在工藝氣體源4與腔體12之間還可設(shè)有流量計(jì)5，用于檢測(cè)氣體流量。另外，腔體12外還設(shè)有真空泵系統(tǒng)6，真空泵系統(tǒng)6可對(duì)腔體12內(nèi)抽氣?？梢岳斫獾氖?，關(guān)于基片支撐部件13、工藝氣體源4、真空泵系統(tǒng)6等均已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)描述。
[0068]直流濺射電源耦接于靶材2，其中在工藝氣體源4向反應(yīng)腔I內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，直流濺射電源對(duì)靶材2施加預(yù)定功率，在預(yù)定時(shí)間之后可通過(guò)工藝氣體源4向反應(yīng)腔I內(nèi)通入工藝氣體，以使工藝氣體在反應(yīng)腔I內(nèi)啟輝，以及在啟輝之后通過(guò)直流濺射電源對(duì)靶材2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。
[0069]可以理解的是，由于相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，在反應(yīng)腔內(nèi)無(wú)工藝氣體的前提下，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓例如800V(當(dāng)然也可為300V)，同時(shí)由直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率例如300W，此時(shí)靶材上具有較高的電壓例如大約800V，該過(guò)程持續(xù)預(yù)定時(shí)間例如3-6s后，向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體和氧氣即可完成啟輝，此時(shí)啟輝電壓例如大約324V相比現(xiàn)有技術(shù)(傳統(tǒng)上，起輝時(shí)的工藝氣體壓力為2-5毫托,例如2.8毫托,啟輝時(shí)輸入電壓為800V，啟輝瞬間該電壓達(dá)到1000V)會(huì)大大減低，從而避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效地減小對(duì)GaN層的損傷。
[0070]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ITO薄膜濺射設(shè)備，可將ITO薄膜均勻地沉積在GaN層上，采用無(wú)工藝氣體的前提下，對(duì)靶材2施加預(yù)定電壓一定時(shí)間后再通入工藝氣體的啟輝方式，從而大幅度降低派射出的粒子能量，減小對(duì)GaN層的轟擊損傷,改善ITO薄膜與GaN層的接觸電阻。而且，由于不需要增加新的機(jī)構(gòu)，增加了 ITO薄膜濺射設(shè)備的穩(wěn)定性，同時(shí)方便工藝進(jìn)行調(diào)整，薄膜沉積均勻性提高。
[0071]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定功率為300W，也就是說(shuō)，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，通過(guò)直流 濺射電源對(duì)靶材施加300W的功率。在該實(shí)施例中，濺射功率可為650W，也就是說(shuō)，在啟輝之后通過(guò)直流濺射電源對(duì)靶材施加650W的濺射功率以進(jìn)行濺射沉積工藝。
[0072]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，直流濺射電源的預(yù)定電壓為800V，啟輝過(guò)程中的啟輝電壓為324V。換言之，在上述步驟SI和S2中，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為800V，一定時(shí)間后通入工藝氣體以使工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)完成啟輝，啟輝電壓為324V。
[0073]優(yōu)選地，直流濺射電源的預(yù)定電壓為300V。由此，在啟輝前采用限制直流濺射電源的輸出電壓，可以更好地降低啟輝電壓，從而避免啟輝瞬間粒子能量過(guò)高對(duì)GaN層的轟擊，有效的減小對(duì)GaN層的損傷。[0074]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定時(shí)間為3-6秒，由此，可以保證工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)順利啟輝。進(jìn)一步地，在啟輝和濺射過(guò)程中，反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力為2-5毫托，優(yōu)選地為2.8毫托，由此，可以保證工藝氣體在反應(yīng)腔內(nèi)順利啟輝。
[0075]例如，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，直流濺射電源可在800V的額定電壓下向靶材施加650W的功率并且持續(xù)3-6秒，然后可通過(guò)工藝氣體源4向反應(yīng)腔I內(nèi)通入工藝氣體例如氬氣，在反映腔內(nèi)I的工藝氣體壓力達(dá)到2.8毫托時(shí)，工藝氣體可在反應(yīng)腔內(nèi)I完成啟輝。在啟輝后，直流濺射電源仍可保持輸出650W的額定功率以進(jìn)行沉積濺射工藝。
[0076]再如，在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，限制直流濺射電源的輸出電壓，例如300V，并且持續(xù)3-6秒，然后向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體例如氬氣，在反映腔內(nèi)的工藝氣體壓力達(dá)到2.8毫托時(shí)，工藝氣體可在反應(yīng)腔內(nèi)完成啟輝。在啟輝后，直流濺射電源可以650W的濺射功率進(jìn)行沉積濺射工藝。
[0077]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的ITO薄膜濺射設(shè)備的其它構(gòu)成例如磁控管等均已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0078]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。 [0079]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在向反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，并通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率； 2)在預(yù)定時(shí)間之后向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，以使所述工藝氣體在所述反應(yīng)腔內(nèi)啟輝；和 3)在所述啟輝之后，通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，所述預(yù)定功率為300W。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為800V。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為300V。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，所述啟輝過(guò)程中的啟輝電壓為324V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間為3-6秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，在所述啟輝和所述濺射過(guò)程中，所述反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力為2-5毫托。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ITO薄膜濺射工藝方法，其特征在于，所述工藝氣體壓力為2.8暈托。
9.一種ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，包括:反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包含頂壁、基片支撐部件和靶材，所述靶材設(shè)置于所述頂壁且與設(shè)在所述反應(yīng)腔室底部的基片支撐部件相對(duì)，其特征在于，還包括直流濺射電源，所述直流濺射電源耦接于所述靶材，其中在向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體之前，控制直流濺射電源的輸出電壓為預(yù)定電壓，所述直流濺射電源對(duì)靶材施加預(yù)定功率，在預(yù)定時(shí)間之后向所述反應(yīng)腔內(nèi)通入工藝氣體，以使所述工藝氣體在所述反應(yīng)腔內(nèi)啟輝，以及在所述啟輝之后通過(guò)所述直流濺射電源對(duì)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。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定功率為300W。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為800V。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，所述直流濺射電源的預(yù)定電壓為300V。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，所述啟輝過(guò)程中的啟輝電壓為324V。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間為3-6秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，在所述啟輝和所述濺射過(guò)程中，所述反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體壓力為2-5毫托。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的ITO薄膜濺射設(shè)備，其特征在于，所述工藝氣體壓力為2.8暈托。
【文檔編號(hào)】C23C14/08GK103966557SQ201310045824
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】耿波, 葉華, 文利輝, 楊玉杰, 夏威, 王厚工, 丁培軍 申請(qǐng)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