一种LED芯片的溅镀方法与流程

一种led芯片的溅镀方法
技术领域
1.本发明属于镀膜技术领域，特别涉及一种led芯片的溅镀方法。


背景技术：

2.metal sputter即金属溅射，属于pvd(物理气相沉积)三种基本方法：真空蒸发、溅射、离子镀(空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀)中的一种。金属溅镀中包括磁控溅射，磁控溅射的工作原理为：电子在电场e的作用下，在飞向基片过程中与氩(ar)原子发生碰撞，使其电离产生出ar
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和新的电子；新的电子飞向基片，ar
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在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。
3.磁控溅射工艺较为复杂，机台价格较为昂贵(约500～1500万人民币)，且由于磁控溅射需要在空气稀薄的高真空(＜10e-7torr)下进行，方能够达到溅射靶材的高纯度，导致抽真空时间较长，多达一个小时以上。再通过溅射工艺，将需要的靶材溅射至基片上，产能相对较低。如何提升机台的产能成为迫在眉睫的需求。
4.常见的增加溅射工艺速率的方式有两种，一种是增加rf/dc的功率，使撞击靶材的ar
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具备更高的动能，则撞击靶材后溅射出来的靶材原子或分子数量较多，从而提高溅射速率。另一种是缩短金属靶材到基片之间的间距，如授权公告号为cn104112640b的中国发明专利，通过控制靶材与基座的距离，提高溅射速率，因为溅射区域是扇形区域，越靠近靶材，则溅射速率就会越高。但前者容易改变膜层的应力及“打伤”基片，后者容易导致溅射膜厚均匀性不佳。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种溅射速率快且膜层稳定性好的led芯片的溅镀方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种led芯片的溅镀方法，氩气流量为280～320sccm，溅射腔体真空度为4.0e-3～5.0e-3torr。
7.其中，包括以下步骤：在基材表面依次溅镀第一niv层、ag层、第二niv层、第一tiw层、第三niv层和第二tiw层。
8.本发明的有益效果在于：本发明通过改变溅射腔体真空度和氩气流量对应的溅射速率进行应力平衡，消除膜层应力，保证膜层的稳定性；同时还可提高生产效率，提高产能。
附图说明
9.图1所示为本发明的具体实施方式的氩气流量-溅射速率的线形图；
10.图2所示为本发明的具体实施方式的腔体真空度-3kw应力线形图；
11.图3所示为本发明的具体实施方式的led芯片的示意图；
12.图4所示为本发明的实施例1的led芯片的实物图；
13.图5所示为本发明的对比例1的led芯片的实物图。
具体实施方式
14.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
15.本发明最关键的构思在于：通过改变溅射腔体真空度和氩气流量对应的溅射速率进行应力平衡，消除膜层应力，保证膜层的稳定性；同时还可提高生产效率，提高产能。
16.请参照图1至图3所示，本发明的一种led芯片的溅镀方法，氩气流量为280～320sccm，溅射腔体真空度为4.0e-3～5.0e-3torr。
17.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过增加溅射过程中通入的惰性气体(氩气ar)流量来控制溅射速率，随着惰性气体流量的增加，等离子体的数量会随之增加，有更多的ar
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(氩正离子，介质颗粒，不参与反应)撞击金属靶材，从而提升溅射膜层的速率。
18.在磁控溅射磁场大小固定的情况下，并不是一味地增加氩气流量就可正比的提升溅射速率，其中存在最优值，当超过最优值后，溅射速率逐渐下降。微小的速率变化，都可能导致较大的膜层应力，从而导致膜层裂开，大大影响膜层的质量及功能。本发明通过改变溅射腔体真空度和氩气流量对应的溅射速率进行应力平衡，消除膜层应力，保证膜层的稳定性；同时还可提高生产效率，提高产能。
19.进一步地，包括以下步骤：在基材表面依次溅镀第一niv层、ag层、第二niv层、第一tiw层、第三niv层和第二tiw层。
20.从上述描述可知，本发明通过改变溅射腔体真空度和氩气流量对应的溅射速率进行应力平衡，消除膜层应力，保证膜层的稳定性；同时还可提高生产效率，提高产能。因tiw应力的较大，为了消除应力，将分成tiw双层，且与niv交替溅射。
21.进一步地，第一niv层溅镀时，以21～23s的时间对基材表面进行溅射，功率为195～205w。
22.从上述描述可知，第一niv层在基材上起粘附作用，能够实现欧姆接触。以满足厚度一致性，功率较低能保护底下的ag层不被离子轰击损伤。
23.进一步地，ag层溅镀时，分为第一次溅镀和第二次溅镀。
24.从上述描述可知，分两次溅镀在得到光滑的银镜膜层的同时，提高溅射速率。
25.进一步地，第一次溅镀以670～690s的时间对基材表面进行溅射，功率为245～255w。
26.从上述描述可知，第一次溅镀后该层起反射作用，功率不宜太高，小功率可保证银镜膜层的光滑，提高反射率，提升产品亮度；
27.进一步地，第二次溅镀以1150～1250s的时间对基材表面进行溅射。
28.进一步地，第二次溅镀时，功率为750～850w。
29.从上述描述可知，第二次溅镀功率较大，可增加溅射速率。
30.进一步地，第二niv层溅镀时，以350～370s的时间对基材表面进行溅射。
31.从上述描述可知，不同金属与半导体的接触粘性不同，niv与半导体粘附较好，欧姆接触佳，电阻较小，第二niv层溅镀可增加粘附作用，膜层不容易脱落，还可消除ag镜膜层应力。
32.进一步地，第三niv层溅镀时，以350～370s的时间对基材表面进行溅射，功率为1550～1650w。
33.进一步地，第一tiw层和第二tiw层溅镀时，以2120～2140s的时间对基材表面进行溅射，功率为1550～1650w。
34.从上述描述可知，tiw层保护ag金属不被氧化。
35.请参照图1至图3所示，本发明的实施例一为：
36.一种led芯片的溅镀方法，包括以下步骤：在基材表面依次溅镀第一niv层、ag层、第二niv层、第一tiw层、第三niv层和第二tiw层。
37.溅镀时，氩气流量为300sccm，溅射腔体真空度为4.8e-3torr。转速为8rpm，靶材到基片的距离为110mm。
38.第一niv层溅镀时，以22.5s的时间对基材表面进行溅射，功率为200w。
39.ag层溅镀时，分为第一次溅镀和第二次溅镀。第一次溅镀以680s的时间对基材表面进行溅射，功率为250w；第二次溅镀以1200s的时间对基材表面进行溅射，功率为800w。
40.第二niv层和第三niv层溅镀时，以360s的时间对基材表面进行溅射，功率为1600w。
41.第一tiw层和第二tiw层溅镀时，以2130s的时间对基材表面进行溅射，功率为1600w。
42.本发明的实施例二为：
43.一种led芯片的溅镀方法，包括以下步骤：在基材表面依次溅镀第一niv层、ag层、第二niv层、第一tiw层、第三niv层和第二tiw层。
44.溅镀时，氩气流量为280sccm，溅射腔体真空度为4.0e-3torr。转速为8rpm，靶材到基片的距离为110mm。
45.第一niv层溅镀时，以21s的时间对基材表面进行溅射，功率为195w。
46.ag层溅镀时，分为第一次溅镀和第二次溅镀。第一次溅镀以670s的时间对基材表面进行溅射，功率为245w；第二次溅镀以1150s的时间对基材表面进行溅射，功率为750w。
47.第二niv层和第三niv层溅镀时，以350s的时间对基材表面进行溅射，功率为1550w。
48.第一tiw层和第二tiw层溅镀时，以2120s的时间对基材表面进行溅射，功率为1550w。
49.本发明的实施例三为：
50.一种led芯片的溅镀方法，包括以下步骤：在基材表面依次溅镀第一niv层、ag层、第二niv层、第一tiw层、第三niv层和第二tiw层。
51.溅镀时，氩气流量为320sccm，溅射腔体真空度为5.0e-3torr。转速为8rpm，靶材到基片的距离为110mm。
52.第一niv层溅镀时，以23s的时间对基材表面进行溅射，功率为205w。
53.ag层溅镀时，分为第一次溅镀和第二次溅镀。第一次溅镀以690s的时间对基材表面进行溅射，功率为255w；第二次溅镀以1250s的时间对基材表面进行溅射，功率为850w。
54.第二niv层和第三niv层溅镀时，以370s的时间对基材表面进行溅射，功率为1650w。
55.第一tiw层和第二tiw层溅镀时，以2140s的时间对基材表面进行溅射，功率为1650w。
56.第一tiw层和第二tiw层溅镀时，以2120～2140s的时间对基材表面进行溅射，功率为1550～1650w。
57.本发明的对比例1为：
58.一种led芯片的溅镀方法，包括以下步骤：在基材表面依次溅镀第一niv层、ag层、第二niv层、第一tiw层、第三niv层和第二tiw层。
59.溅镀时，氩气流量为200sccm，溅射腔体真空度为3*10e-3torr。转速为8rpm，靶材到基片的距离为110mm。
60.第一niv层溅镀时，以22.5s的时间对基材表面进行溅射，功率为270w。
61.ag层溅镀时，分为第一次溅镀和第二次溅镀。第一次溅镀以860s的时间对基材表面进行溅射，功率为250w；第二次溅镀以1775s的时间对基材表面进行溅射，功率为700w。
62.第二niv层和第三niv层溅镀时，以450s的时间对基材表面进行溅射，功率为1600w。
63.第一tiw层和第二tiw层溅镀时，以2670s的时间对基材表面进行溅射，功率为1600w。
64.实施例1和对比例1的溅射时间对比见表1。
65.表1
[0066][0067]
由表1可知，本技术的led芯片的溅镀方法产能提升了15.04％，生产效率显著提高。
[0068]
氩气流量测试，在实施例1的条件下，分别在160、180、200、220、240、280、300、320、340、360sccm的氩气流量进行溅射，溅射速率见图1。
[0069]
由图1可知，氩气流量最优值为280～320sccm之间，溅射速率是对比例1中200sccm的1.25倍左右，而后继续增大进入饱和区域，且因气体流量上升，真空度下降，溅射速率反而微微下降。
[0070]
真空度测试，在实施例1的条件下，分别在1.30e-3、2.10e-3、3.40e-3、4.00e-3、5.00e-3、6.00e-3、7.00e-3、1.00e-2、1.40e-2torr的真空度下对tiw进行溅射，3kw的应力趋势见图2。
[0071]
由图2可知，对tiw在不同真空度下溅射的应力进行测试，发现0应力位于4.0e-3～5.0e-3之间。
[0072]
图4所示为实施例1的led芯片的实物图，图5所示为对比例1的led芯片的实物图，图5上存在裂纹。
[0073]
综上所述，本发明提供的溅镀方法通过改变溅射腔体真空度和氩气流量对应的溅射速率进行应力平衡，消除膜层应力，同时调整各层的溅镀时间和溅镀功率，在保证膜层的稳定性的同时，还可提高生产效率，提高产能。
[0074]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。