一种PVD溅射设备、LED器件及其制作方法

摘要

本发明提供了一种PVD溅射设备、LED器件及其制作方法，包括：提供图形化衬底；在所述衬底表面形成Al(x)CU(1‑x)N缓冲层；在所述Al(x)CU(1‑x)N缓冲层表面形成GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、欧姆接触层、N电极和P电极。与AlN缓冲层相比，Al(x)CU(1‑x)N缓冲层能够明显改善衬底和GaN层之间的晶格应力，提升LED器件的性能。并且，由于Al(x)CU(1‑x)N缓冲层中包含CuN，因此，使得Al(x)CU(1‑x)N缓冲层的稳定性变差，易于化学腐蚀，从而可以将Al(x)CU(1‑x)N缓冲层作为衬底剥离时的牺牲层。

权利要求

1.一种LED器件的制作方法，其特征在于，包括：

提供图形化衬底；

在所述衬底表面形成Al(x)Cu(1-x)N缓冲层；

在所述Al(x)Cu(1-x)N缓冲层表面形成GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、欧姆接触层、N电极和P电极，0＜x＜1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述衬底表面形成Al(x)Cu(1-x)N缓冲层包括：采用PVD工艺利用CuAl合金靶材在所述衬底表面形成Al(x)Cu(1-x)N缓冲层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述CuAl合金靶材中Cu的含量在0～10％之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Al(x)Cu(1-x)N缓冲层的厚度范围为5nm～100nm。

5.一种LED器件，其特征在于，包括图形化衬底、位于所述衬底表面的Al(x)Cu(1-x)N缓冲层、以及位于所述Al(x)Cu(1-x)N缓冲层表面的GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、欧姆接触层、N电极和P电极，0＜x＜1。

6.根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于，所述Al(x)Cu(1-x)N缓冲层是采用PVD工艺利用CuAl合金靶材在所述衬底表面形成的。

7.根据权利要求6所述的LED器件，其特征在于，所述CuAl合金靶材中Cu的含量在0～

10％之间。

8.根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于，所述Al(x)Cu(1-x)N缓冲层的厚度范围为

5nm～100nm。

9.一种PVD溅射设备，包括溅射腔体、与溅射腔体耦合连接的控制器、设置在所述溅射腔体内的溅射靶材、及与所述溅射靶材相对设置的衬底支撑座，其特征在于，所述溅射靶材表面设有保护罩，所述溅射靶材包括CuAl合金靶材，通过对所述CuAl合金靶材进行溅射，在衬底上沉积Al(x)Cu(1-x)N缓冲层，0＜x＜1。

说明书

一种PVD溅射设备、LED器件及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体器件技术领域，更具体地说，涉及一种PVD溅射设备、LED器件及其制作方法。

背景技术

[0002] 在LED领域，在衬底上加入AlN缓冲层，可以有效提升LED器件的光电性能和设备产能、降低生产成本。虽然现有技术中采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)技术在图形化蓝宝石衬底上形成ALN缓冲层之后，可以使得后续生长的GaN薄膜的晶体质量较佳，但是，更好的晶体质量会导致GaN薄膜与蓝宝石衬底之间的应力更大，导致后续生长的GaN薄膜出现翘曲等问题，影响LED器件的性能。并且，由于AlN薄膜的化学性质稳定，很难使用化学方式进行刻蚀剥离，因此，AlN缓冲层很难应用到倒装LED器件中。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种PVD溅射设备、LED器件及其制作方法，以解决现有技术中在衬底上加入ALN缓冲层后，导致的晶格应力大以及性能差等问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0005] 一种LED器件的制作方法，包括：

[0006] 提供图形化衬底；

[0007] 在所述衬底表面形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层；

[0008] 在所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层表面形成GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、欧姆接触层、N电极和P电极。

[0009] 可选地，在所述衬底表面形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层包括：

[0010] 采用PVD工艺利用CuAl合金靶材在所述衬底表面形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层。

[0011] 可选地，所述CuAl合金靶材中Cu的含量在0～10％之间。

[0012] 可选地，所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层的厚度范围为5nm～100nm。

[0013] 一种LED器件，包括图形化衬底、位于所述衬底表面的Al(x)CU(1-x)N缓冲层、以及位于所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层表面的GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、欧姆接触层、N电极和P电极。

[0014] 可选地，所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层是采用PVD工艺利用CuAl合金靶材在所述衬底表面形成的。

[0015] 可选地，所述CuAl合金靶材中Cu的含量在0～10％之间。

[0016] 可选地，所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层的厚度范围为5nm～100nm。

[0017] 一种PVD溅射设备，包括溅射腔体、与溅射腔体耦合连接的控制器、设置在所述溅射腔体内的溅射靶材、及与所述溅射靶材相对设置的衬底支撑座，所述溅射靶材表面设有保护罩，所述溅射靶材包括CuAl合金靶材，通过对所述CuAl合金靶材进行溅射，在衬底上沉积Al(x)CU(1-x)N缓冲层。

[0018] 与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

[0019] 本发明所提供的PVD溅射设备、LED器件及其制作方法，在图形化衬底和GaN层之间形成了Al(x)CU(1-x)N缓冲层，与AlN缓冲层相比，能够明显改善衬底和GaN层之间的晶格应力，提升LED器件的性能。并且，由于Al(x)CU(1-x)N缓冲层中包含CuN，因此，使得Al(x)CU(1-x)N缓冲层的稳定性变差，易于化学腐蚀，从而可以将Al(x)CU(1-x)N缓冲层作为衬底剥离时的牺牲层，进而可以将Al(x)CU(1-x)N缓冲层应用到倒装LED器件中。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0021] 图1为本发明实施例提供的一种LED器件的制作方法的流程图；

[0022] 图2为本发明实施例提供的图形化衬底的俯视结构示意图；

[0023] 图3为本发明实施例提供的Al(x)CU(1-x)N缓冲层的剖面结构示意图；

[0024] 图4为本发明实施例提供的LED器件的剖面结构示意图；

[0025] 图5为本发明实施例提供的PVD溅射设备的结构示意图。

具体实施方式

[0026] 以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 本发明实施例提供了一种LED器件的制作方法，如图1所示，包括：

[0028] S101：提供图形化衬底；

[0029] 可选地，图形化衬底为图形化蓝宝石衬底。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，衬底还可以为硅衬底等。

[0030] 其中，如图2所示，衬底的形貌为以3um为周期，分别为底宽为0.3±0.1um的无图形平面间隙区域与底径为2.7±0.1um的三角锥组成。

[0031] S102：在所述衬底表面形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层；

[0032] 具体地，在衬底表面形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层包括：采用PVD工艺利用CuAl合金靶材在衬底表面形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层。

[0033] 如图3所示，通过PVD工艺，在图形化蓝宝石衬底10表面，均匀溅射厚度为5nm至100nm厚的Al(x)CU(1-x)N缓冲层11。现有技术中在制作AlN缓冲层时，使用的是高纯铝靶材，而本发明中使用的是高纯的铜铝合金靶材，其中，铜铝合金靶材中铜元素的成分在0～10％之间，因此，最后生成的缓冲层是三元的Al(x)CU(1-x)N缓冲层，0＜x＜1。

[0034] S103：在所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层表面形成GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、欧姆接触层、N电极和P电极。

[0035] 如图4所示，形成Al(x)CU(1-x)N缓冲层11之后，在Al(x)CU(1-x)N缓冲层11表面形成GaN层12、N型GaN层13、多量子阱层14、电子阻挡层15、P型GaN层16、欧姆接触层17、N电极18和P电极19，完成整个LED器件的生长过程。

[0036] 需要说明的是，本发明实施例中制作的LED器件可以是正装的LED器件，也可以是倒装的LED器件，在倒装LED器件的生长过程中，还包括将Al(x)CU(1-x)N缓冲层11作为牺牲层，对Al(x)CU(1-x)N缓冲层11进行化学腐蚀，将衬底10剥离等步骤，在此不再赘述。

[0037] 本发明所提供的LED器件的制作方法，在图形化衬底和GaN层之间形成了Al(x)CU(1-x)N缓冲层，与AlN缓冲层相比，能够明显改善衬底和GaN层之间的晶格应力，提升LED器件的性能。并且，由于Al(x)CU(1-x)N缓冲层中包含CuN，因此，使得Al(x)CU(1-x)N缓冲层的稳定性变差，易于化学腐蚀，从而可以将Al(x)CU(1-x)N缓冲层作为衬底剥离时的牺牲层，进而可以将Al(x)CU(1-x)N缓冲层应用到倒装LED器件中。

[0038] 本发明实施例还提供了一种LED器件，如图4所示，包括图形化衬底10、位于所述衬底10表面的Al(x)CU(1-x)N缓冲层11、以及位于所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层11表面的GaN层12、N型GaN层13、多量子阱层14、电子阻挡层15、P型GaN层16、欧姆接触层17、N电极18和P电极19。

[0039] 其中，所述Al(x)CU(1-x)N缓冲层11是采用PVD工艺利用CuAl合金靶材在所述衬底表面形成的。现有技术中在制作AlN缓冲层时，使用的是高纯铝靶材，而本发明中使用的是高纯的铜铝合金靶材，其中，铜铝合金靶材中铜元素的成分在0～10％之间，因此，最后生成的缓冲层，是三元的Al(x)CU(1-x)N缓冲层，0＜x＜1。可选地，Al(x)CU(1-x)N缓冲层11的厚度范围为5nm～100nm。

[0040] 本发明所提供的LED器件，在图形化衬底和GaN层之间形成了Al(x)CU(1-x)N缓冲层，与AlN缓冲层相比，能够明显改善衬底和GaN层之间的晶格应力，提升LED器件的性能。并且，由于Al(x)CU(1-x)N缓冲层中包含CuN，因此，使得Al(x)CU(1-x)N缓冲层的稳定性变差，易于化学腐蚀，从而可以将Al(x)CU(1-x)N缓冲层作为衬底剥离时的牺牲层，进而可以将Al(x)CU(1-x)N缓冲层应用到倒装LED器件中。

[0041] 本发明实施例还提供了一种PVD溅射设备，如图5所示，包括溅射腔体1、与溅射腔体1耦合连接的控制器、设置在所述溅射腔体1内的溅射靶材3、及与所述溅射靶材3相对设置的衬底支撑座2，所述溅射靶材3表面设有保护罩4，当然，本发明实施例提供的PVD溅射设备还包括气体流量计5等，在此不再赘述。

[0042] 本发明实施例中，所述溅射靶材3包括CuAl合金靶材，通过对所述CuAl合金靶材进行溅射，在衬底上沉积Al(x)CU(1-x)N缓冲层。

[0043] 具体地，在对溅射靶材3进行溅射之前，需将保护罩4取下，在溅射完成后，需将保护罩4安装上，以通过保护罩4保护溅射靶材3不被空气中的水氧等腐蚀，从而可以避免溅射生成的薄膜中含有杂质，进而可以提高薄膜的质量。

[0044] 可选地，可以在保护罩4内通入惰性气体，如氩气，进一步保护溅射靶材3不被氧化。

[0045] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0046] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。