一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备技术

本发明专利技术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。

A METAL FILM DEPOSITION METHOD AND METAL FILM DEPOSITION EQUIPMENT

The invention provides a metal film deposition method and a metal film deposition device. The metal film deposition method is used to deposit metal film on the epitaxial layer of the substrate surface by magnetron sputtering deposition method. The method includes: loading radio frequency power to the target in a predetermined time, depositing metal buffer layer on the epitaxial layer, and loading direct current power to the target until depositing a predetermined thickness of metal film on the epitaxial layer. By loading radio frequency power to the target in the preset time of deposition, the negative bias voltage on the target can be significantly reduced at the same input power. The reduction of target voltage can reduce the damage of sputtered particles to the epitaxial layer on the substrate surface during the deposition of the metal film, thus forming a good ohmic contact between the epitaxial layer and the metal film, and enhancing the L_L value. The yield of the ED chip can be improved by loading DC power to the target in the subsequent stage, which can improve the deposition rate of the metal film and the output of the LED chip.

【技术实现步骤摘要】
一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备
本专利技术涉及半导体工艺
，具体地，涉及一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。优选地，所述金属膜层包括多个，当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层时，执行所述步骤S101；当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层的后续各个所述金属膜层时，执行所述步骤S102。优选地，所述金属膜层包括多个，当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层时，依次执行所述步骤S101和所述步骤S102；当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层的后续各个所述金属膜层时，向所述靶材加载所述直流功率。优选地，在所述步骤S101之前还包括：在所述外延层上形成待剥离膜层图形；所述待剥离膜层图形底部与所述外延层之间形成切角；当在所述待剥离膜层图形上沉积所述金属膜层时，在承载所述基片的基台上加载射频功率，所述射频功率能在所述基台上形成负偏压，以使所述金属膜层在所述切角位置断开。优选地，加载到所述基台上的射频功率范围为100～500W。优选地，所述外延层采用氮化镓材料。本专利技术还提供一种金属膜层沉积设备，包括沉积腔室和设置在所述沉积腔室顶部的靶材，还包括射频功率源、直流功率源和第一切换模块，所述射频功率源和所述直流功率源均连接所述第一切换模块，所述第一切换模块连接所述靶材，所述第一切换模块用于在沉积所述金属缓冲层时，切换为所述射频功率源向所述靶材加载射频功率；在所述金属缓冲层沉积完成后，切换为所述直流功率源向所述靶材加载直流功率。优选地，还包括设置在所述沉积腔室底部的基台和第二射频源，所述第二射频源连接所述基台，用于在待剥离膜层图形上沉积所述金属膜层时向所述基台上加载射频功率，以在所述基台上形成负偏压。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的金属膜层沉积方法，通过在沉积开始的预设时间内向靶材加载射频功率，工艺腔体内能通过容性感应形成等离子体，且形成的等离子体电流密度更高，因而在相同输入功率下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。本专利技术所提供的金属膜层沉积设备，通过设置射频功率源、直流功率源和第一切换模块，能够实现在沉积开始的预设时间内向靶材加载射频功率，从而使沉积腔室内能通过容性感应形成等离子体，且形成的等离子体电流密度更高，因而在相同输入功率下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；同时能够实现在后续阶段向靶材上加载直流功率，从而能够提高金属膜层的沉积速率，提高LED芯片的产能。附图说明图1为现有技术中磁控溅射物理沉积设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中金属膜层沉积方法的流程图；图3为在待剥离膜层图形上沉积形成金属膜层的结构示意图；图4为本专利技术实施例1中光胶正常剥离前后的微观图片；图5为本专利技术实施例2中金属膜层沉积设备的结构示意图。其中的附图标记说明：1.金属膜层；2.外延层；3.待剥离膜层图形；4.切角；5.基片；6.沉积腔室；7.靶材；8.射频功率源；9.直流功率源；10.第一切换模块；11.基台；12.第二射频源；13.第一匹配器；14.第二匹配器。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术所提供的一种金属膜层沉积方法和金属膜层沉积设备作进一步详细描述。实施例1：本实施例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金属膜层，如图2所示，该方法包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的金属膜层沉积方法，其特征在于，所述金属缓冲层的厚度范围为20～30nm。3.根据权利要求2所述的金属膜层沉积方法，其特征在于，所述金属膜层的厚度范围为90～110nm。4.根据权利要求1所述的金属膜层沉积方法，其特征在于，所述金属膜层包括多个，当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层时，执行所述步骤S101；当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层的后续各个所述金属膜层时，执行所述步骤S102。5.根据权利要求1所述的金属膜层沉积方法，其特征在于，所述金属膜层包括多个，当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层时，依次执行所述步骤S101和所述步骤S102；当在所述外延层上沉积第一个所述金属膜层的后续各个所述金属膜层时，向所述靶材加载所述直流功率。6.根据权利要求1所述的金属膜层沉积方法，其特征在于，在所述步骤S101...

【专利技术属性】
技术研发人员：何中凯，荣延栋，刘菲菲，夏威，丁培军，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11