专利名称：低损伤PECVD沉积致密SiO<sub>2</sub>的方法
技术领域：
本发明用于光电子器件制造技术领域，具体涉及 氮化镓(GaN)基功率型发光二极管(LED)制备过程 中， 一 种低损伤PECVD沉积致密Si02的方法。
背景技术：
在制备GaN基LED的过程中，通常都要采用感应 耦合等离子体(ICP )干法刻蚀技术形成台面和电极， 一般刻蚀的比较深，因此，GaN基材料对掩蔽层材料高 的刻蚀选择比是非常重要的。目前，常用于ICP干法 刻蚀的掩膜主要有三种光刻胶、Si02/SiNx和Ni等金 属材料。光刻胶的制作工艺简单，但是光刻胶釆用等 离子体"2和BC13刻蚀气体对AZ 9 2 6 0光刻胶的刻蚀 的选择比低于0 . 6 : 1 ，而且经过I CP刻蚀后，剩余 光刻胶掩膜不能用湿法化学处理去处，只能利用02等 离子体来处理掉，增加工艺复杂性。采用Ni金属作掩 膜层可以获得高的刻蚀选择比，但是，在GaN基LED
的制备中，常选用Ni/Au作为P-GaN的电极，这给剩 余Ni掩蔽材料的去处带来不便。所以，目前ICP干法 刻蚀GaN最常用的掩蔽层材料常选用等离子体增强化学 汽相沉积(PECVD)沉积二氧化硅(Si02)。对于PECVD 沉积S i 02作为掩蔽膜，要求在沉积过程中对GaN基片 的射频损伤小，沉积Si02致密性较好，能有效阻挡ICP 刻蚀时对P-GaN材料及有源区的损伤。
目前所采用的PECVD沉积Si02的方法， 一 般为了 增加沉积Si02致密性和绝缘的强度，减小ICP刻蚀过 程中对材料的损伤，通常在射频功率大于8 Q W下沉 积，造成沉积过程中射频功率对材料本身的损伤，使 得器件的漏电流增加和发光强度降低，影响功率型LED 的可靠性，然而，PECVD沉积功率过低会导致Si02掩 蔽层致密性和绝缘性降低。因此，现有的沉积方法不 能在减小PECVD沉积过程低损伤的同时具有Si02高的 致密性和绝缘强度。
发明内容
本发明的目的在于，提供 一 种低损伤PECVD沉积 致密Si(h掩膜层的方法，其具有对GaN基片损伤小、 沉积温度低、沉积效率高和沉积S i 02掩蔽层致密性和 绝缘强度高等优点。 本发明的技术方案如下
本发明 一 种低损伤PECVD沉积致密的Si02掩膜层
的方法，其特征在于，其包括如下的步骤
步骤1 :清洗GaN基片GaN基片用清洗液清洗并 吹干；
步骤2:沉积Si(h掩蔽层将经过清洗和吹干后
的GaN基片，放入PECVD真空室内，进行沉积Si(h;
步骤3 :沉积S i 02完成后，持续的充入N2 ，等腔 室的温度降低，从真空室退出GaN基片到预腔室，取 出沉积有Si02掩蔽层的GaN基片；
步骤4:釆用椭偏仪测量生长的Si02掩蔽层的厚度。
其中所述的清洗GaN基片的步骤是用丙酮棉球擦 洗，然后王水浸泡1 5 min、 HC1 :H20= 1 : 1浸泡5 min、 乙醇煮沸5 mi n和去离子水冲洗，清洗完后用干N2吹干。
其中所述的GaN基片放入PECVD真空室内时，开 始抽真空至压力小于1 0 -5Pa，升温3 0 0 °C并保持稳 定，然后给真空室充入气体流量3 8 9-3 9 5sccm的 N2、 1 5 0—1 5 5 sccm 的SiH4禾口l 4 1 5—1 4 2 Osccm的10至真空室的压力为6 9 0-7 0 Omtorr 加射频功率2 0 W放电启辉2秒，然后减小射频功率至
1 5 W开始沉积Si02掩膜层，Si02沉积时间3 5 niin， 得到厚度7 0 0 0-7 1 0 OA Si02掩蔽层。
其中所述的沉积Si02完成后，持续的充入气体流 量3 8 9 - 3 9 0 sccm的N2 ，等腔室的温度降低到2 5 0 °C ，退出真空室，防止有沉积Si02掩蔽层的GaN 基片的开裂，然后取出GaN基片。
本发明的低损伤PECVD沉积致密的Si02掩膜层的 方法，解决了 PECVD沉积Si02过程对GaN基片材料的 射频损伤问题，沉积的S i 02具有高的致密性和绝缘强 度，使得PECVD沉积Si02可以作为ICP干法刻蚀GaN 基片的有效掩蔽层。采用在较低的射频功率下沉积和 调整真空室放电的气压、反应气体比例等参数，在保 证低损伤的前提下，Si02掩蔽层湿法腐蚀速率为l 0
0 A/min，且腐蚀过程中基本无侧蚀；在ICP干法刻蚀 过程中，Si02掩蔽层与GaN基片材料的刻蚀选择比为
1 : 3 ，而且该掩蔽层经ICP刻蚀后，器件光致荧光 谱(PL )谱峰值无明显下降，表明掩膜的致密性较高。 该方法具有沉积过程对GaN基片损伤小、沉积温度低、 沉积的效率高和沉积S i 02掩蔽层致密性和绝缘强度高 等优点。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合 实施例及附图详细说明如后，其中
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明的低损伤PECVD沉积致
密Si02的方法，包括如下步骤
先清洗GaN基片S 1 0 :
用丙酮棉球擦洗，然后王水浸泡l 5min、 HC1:H2
弗5 m i n 禾卩去尚子zK冲洗， 以达到除去材料生长以及储运过程中表面的氧化物、 有机离子、金属微颗粒和水汽的目的，清洗完后用干 氮气(N 2 )吹干。
沉积Si02掩蔽层S 2 0 :
将经过清洗和吹干后的GaN基片，放入PECVD真 空室内，开始抽真空至压力为小于l 0 —5Pa，并升温3 0 0"C并保持稳定，然后给真空室充入气体流量3 8 9-3 9 5sccm 的 N2、1 5 0-1 5 5sccm 的硅烷 (SiH4)禾卩l 4 1 5—1 4 2 Osccm的氧化氮(N20) 至真空室的压力为6 9 0-7 0 0 mtorr，加射频功率 2 0 W放电启辉2秒，然后减小射频功率至1 5 W开始 沉积Si02掩蔽层，Si02沉积时间3 5 min，得到厚度7
0 0 0-7 1 0 OA Si02掩蔽层。该沉积釆用高频低射 频功率沉积模式，通过调整真空室放电气压、反应气 体比例等参数，在保证对GaN基片低损伤的前提下， 所获得的Si02掩蔽层湿法腐蚀速率为1 0 0 A/min,且 腐蚀过程中无侧蚀；在ICP干法刻蚀过程中，Si02掩 蔽层与GaN基片材料的刻蚀选择比为1 : 3 ，而且带 有Si02掩蔽层的GaN基片经ICP刻蚀后，GaN基片光 致荧光谱(PL)谱峰值无明显下降，I一V特性测试漏 电很小，表明采用该方法具有对GaN基片损伤小、沉 积温度低、沉积效率高和沉积S i 02掩蔽层致密性和绝 缘强度高等优点。
持续的注入N2S 3 0 :
PECVD沉积SiCh掩膜层完成后，为了防止沉积有 Si02掩蔽层的GaN基片高温下的开裂，必须持续的充 入气体流量3 8 9-3 9 5 seem的N2 ，等腔室温度下 降至2 5 0°C，然后从真空室退出有沉积Si02掩蔽层 的GaN基片并取出。
其中PECVD沉积的射频功率、气体流量比、腔室 压力和基片温度为重要的参数，必须严格的控制；该 沉积方法具有PECVD射频功率产生的离子轰击作用对 于GaN基片的损伤较小，能够获得致密性好、绝缘性
强度高的Si02掩膜层。
测量生长的Si02掩膜层厚度S4 0 :
使用椭圆偏振法(简称椭偏法)测量PECVD沉积 的Si02掩膜层的折射率，椭偏法在各种已有的测定薄 膜厚度的方法中是一种最灵敏(可探测生长中的薄膜 小于O.lnm的厚度变化)、精度较高(比一般的干涉 法高一至二个数量级)、并且是非破坏性测量，通过起 偏器产生的线偏振光经取向一定的1 / 4波片后成为 特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测沉积Si02掩膜层 的GaN基片样品表面，根据偏振光在反射前后的偏振 状态变化，包括振幅和相位的变化，计算沉积的S i 0: 掩膜层的厚度。
权利要求
1.一种低损伤PECVD沉积致密的SiO2掩膜层的方法，其特征在于，其包括如下的步骤步骤1清洗GaN基片GaN基片用清洗液清洗并吹干；步骤2沉积SiO2掩蔽层将经过清洗和吹干后的GaN基片，放PECVD真空室内，进行沉积SiO2；步骤3沉积SiO2完成后，持续的充入N2，等腔室的温度降低，从真空室退出GaN基片到预腔室，取出沉积有SiO2掩蔽层的GaN基片；步骤4采用椭偏仪测量生长的SiO2掩蔽层的厚度。
2 .根据权利要求1所述的一种低损伤PECVD沉积致密的Si02掩膜层的方法，其特征在于，其中所述的清洗GaN基片的步骤是用丙酮棉球擦洗，然后王水浸泡1 5 min、 HC1 : H2O= l:l浸泡5min、乙醇煮沸5min 和去离子水冲洗，清洗完后用干N2吹干。
3 .根据权利要求1所述的一种低损伤PECVD沉积 致密的Si02掩膜层的方法，其特征在于，其中所述的 GaN基片放入PECVD真空室内时，开始抽真空至压力小于10ˉ5Pa，升温300℃并保持稳定，然后给真空室充入气体流量389- 395sccm的N2、150-155sccm 的SiH4和l415—1420 sccm的N2O至真空室的压力为690-700 mtorr，加射频功率20 W 放电启辉2秒，然后减小射频功率至15 W开始沉积 Si02掩膜层，Si02沉积时间35 min,得到厚度7000 - 710O Si02掩蔽层。
4 .根据权利要求1所述的一种低损伤PECVD沉积 致密的Si02掩膜层的方法，其特征在于，其中所述的沉积Si02完成后，持续的充入气体流量389-390 sccm的N2，等腔室的温度降低到250 ℃，退出真空室，防止有沉积Si02掩蔽层的GaN基片的开裂，然后取出GaN基片。
全文摘要
一种低损伤PECVD沉积致密的SiO<sub>2</sub>掩膜层的方法，其特征在于，其包括如下的步骤步骤1清洗GaN基片GaN基片用清洗液清洗并吹干；步骤2沉积SiO<sub>2</sub>掩蔽层将经过清洗和吹干后的GaN基片，放入PECVD真空室内，进行沉积SiO<sub>2</sub>；步骤3沉积SiO<sub>2</sub>完成后，持续的充入N<sub>2</sub>，等腔室的温度降低，从真空室退出GaN基片到预腔室，取出沉积有SiO<sub>2</sub>掩蔽层的GaN基片；步骤4采用椭偏仪测量生长的SiO<sub>2</sub>掩蔽层的厚度。
文档编号C23C16/40GK101173348SQ20061011419
公开日2008年5月7日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年11月1日
发明者伊晓燕, 艳 李, 王良臣, 宇 陈 申请人:中国科学院半导体研究所