专利名称：一种发光二极管芯片及其制造方法
技术领域：
本发明属于半导体器件领域，特别涉及发光二极管芯片及其制造方法，特别是含 有多层折射率渐变得氮氧化硅膜的发光二极管芯片及其制造方法。
背景技术：
半导体照明是一项新兴技术，它具有绿色环保、节能安全等突出优点，是新一代照 明的希望之星。发光二极管(LED)是一种将电能转化为光能的发光器件，广泛用于指示，显 示，装饰，照明等诸多领域，并且，由于其突出的节能环保特性和日益提高的发光效率，越来 越多的被用于通用照明领域和LCD背光源领域。但要想获得更广阔的发展空间就必须在发 光效率上不断提高以突显其节能特性。更为重要的是，由于通常的III - V族化合物半导体材料折射率都远大于1，所以半 导体内部产生的光在出射时会在界面处发生全反射现象，折射率差越大则被反射回的光越 多，从而造成大量的光无法出射，导致发光二极管芯片发光效率低下。以常规的氮化物发光二极管为例，在目前通常的技术中，由于GaN材料的折射率 大约为2. 5，而空气的折射率为1，因此，当光由GaN正表面出射时会在与空气的界面处发生 全反射，造成大量的光无法出射，这就大大影响了芯片的发光效率。为了克服折射率所带来的全反射问题，有很多研究已经被广泛开展起来，主 要是采用将表面进行粗糙化处理(surface roughness)，通过增加随机出射光的方 式来减小全反射带来的影响，如Shim-Cheng Hsu等人提出的光催化化学腐蚀表面粗 化技术(Shun-Cheng Hsu, etc., Enhanced Light Output inRoughened GaN-Based Light-Emitting Diodes Using ElectrodeIessPhotoelectrochemical Etching, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 18, NO. 23, DECEMBER 1 2006)。也有采用在氮化 物表面制作图形化结构以减轻全反射效应以增加出光的，如Hiroyuki I chikawa等提 出的图形化光子晶体的方法等(Hiroyuki Ichikawa, Efficiency enhancement in a light—emittingdiode with a two-dimensional surface grating photonic crystal, APPLIEDPHYSICS LETTERS, VOLUME 84，NUMBER 4，JANUARY 26 2004)。本发明与现有技术相比较具有突出特点在于通过形成一组多层的折射率渐变的 氮氧化硅膜，为光从高折射率的半导体材料中出射到空气提供了折射率渐变的缓冲层，从 而有效减少了全反射的发生，因此得到了更多的出光，提高了芯片的发光效率。本发明与已 有的表面粗化技术和图形化技术不同，是通过折射率渐变来达到减少全反射的目的的，而 且可以与其他技术产生叠加效应，使得器件出光效率更高。
发明内容
本发明提出一种发光二极管芯片及其制作方法，通过在发光二极管芯片发光面上 或者欧姆接触层上通过化学气相沉积(CVD)方法形成一组折射率渐变的氮氧化硅膜，其折 射率可以从2. O变化至1. 5，在器件设计时选取好此范围内的几个折射率，它们的分布是随着离开半导体出光面的距离的增加而递减的，然后通过化学气相沉积(CVD)方法形成具有这些折射率的一组折射率递减的氮氧化硅膜层，从而达到缓冲原本巨大的折射率差异，减 少全反射现象的发生，从而达到增加出光的目的，因此大大提高了器件的亮度。本发明的技术方案一种发光二极管芯片，其结构从下至上依次包括衬底、N型 氮化镓层、P型氮化镓层、欧姆接触层和打线电极，其中在欧姆接触层上具有一组1 7层 的氮氧化硅膜；在所述的一组氮氧化硅膜上具有或者不具有一层二氧化硅膜；所述的氮氧 化硅膜的单层成膜厚度为575 3280A，单层折射率为1. 5 2. 0，所述的二氧化硅膜的成 膜厚度为800A，折射率为1. 47 ；所述的氮氧化硅的表示式为SiOxNy，其中x，y为摩尔系数， χ > 0，y > 0，且 1. 3 < x+y < 2。本发明提出的一种发光二极管芯片的制作方法主要包括6个步骤，其中步骤4可 以有也可以无步骤1，在蓝宝石衬底上依次生长含有N型GaN和P型GaN的发光结构，通过干法 刻蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓和小部分N型氮化镓，并露出一部分N型氮化镓；步骤2，在P型氮化镓层上形成欧姆接触层，可以采用Ni/Au、氧化铟锡(ITO)或者 氧化锌(ZnO)作为欧姆接触层，其厚度为50 4000A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓上面 对应打线电极但比打线电极稍小的部分和N型氮化镓上面的欧姆接触层去掉，接着可以但 并不必要在N2环境或者含氧气的环境中退火，温度为250 700°C，时间为3 40分钟；步骤3，在欧姆接触层表面上通过化学气相沉积(CVD)或者等离子增强化学气相 淀积(PECVD)方法形成一组多层折射率渐变的氮氧化硅(SiOxNy)膜。在形成多层氮氧化 硅(SiOxNy)膜时是通过逐渐改变反应气体的组分而达到的，反应气体包含SiH4、NH3、N20，各 种气体流量大于0，但小于或者等于2000sCCm，在反应过程中，通过降低NH3的流量，同时增 加N2O的流量，即可使SiOxNy膜层中的χ值增大而y值减小，从而形成一组折射率渐变的氮 氧化硅(SiOxNy)膜，其折射率的变化范围是从2. 0到1. 5，每种折射率膜层的厚度在100 5000 A的范围内。当N2O的流量趋于0时，配合调节反应室压强(10 IOOOmtorr)、功率 (10 500W)和温度(100 500°C )可以得到折射率为2. 0的膜层，其组分中表示氧含量 的χ值趋于0，分子式趋于Si3N4(SiNl3)，而当NH3的流量趋于0时，配合调节反应室压强 (10 IOOOmtorr)、功率(10 500W)和温度(100 500°C )则可以得到折射率为1. 5的 膜层，其组分中表示氮含量的1值趋于0，分子式趋于Si02。有时会加入适量氮气作为载气 调节压强等反应参数和反应环境，其流量范围为0 eOOsccm ；步骤4，在步骤三形成的多层折射率渐变的氮氧化硅(SiOxNy)膜上采用化学汽相 沉积方法形成一层二氧化硅(SiO2)膜；步骤5，通过光刻的办法在此折射率渐变的多层氮氧化硅(SiOxNy)膜或者二氧化 硅(SiO2)膜上形成打线电极电极的图形，并在此蚀刻出窗口直至完全穿透此膜系，蚀刻方 法可以是但不局限于湿法蚀刻，湿法蚀刻药品是含有氢氟酸(HF)成分的化学药品；步骤6，在步骤5蚀刻出的窗口处蒸镀金属作为器件的打线电极，蒸镀方法可以是 电子束蒸镀、溅射法或者热蒸发法，所蒸镀的合金层可以是Cr/Pt/Au、Ti/AU、Ti/Pt/AU、Cr/ Au、Cr/Ni/Au、Ti/Al、Ti/Ni/Al、Ti/Pt/Al 或者 Ti/Au/Al，其厚度为 5000 30000A。
图1、图2为发光二极管芯片结构示意图，其中301为衬底；302为N型氮化镓；303 为P型氮化镓；304为欧姆接触层；305为氮氧化硅膜306为打线电极；407为二氧化硅膜。
具体实施例方式实施例1:1、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)，反应气体是SiH4、NH3和N2O, 流量分别为SiH4 IOOsccm, NH3 45sccm、N2O 15sccm，在 200°C、60W、500mtorr 的条件下进 行反应，反应时间为150s，成膜厚度为650±50λ折射率为1.75士0. 02 ；4、通过光刻的方法在步骤3所形成的氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)上形成2个 打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)进行湿法腐蚀，需要腐蚀 到露出P型GaN (303)和部分ITO层(304)以及N型GaN (302)；5、在步骤4所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为ΙΟΟΟΟΑ，作为打线电极。实施例21、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)，反应气体是SiH4、NH3和N2O, 具体流量分别为 SiH4 IOOsccm, NH345sccm, N2O I5Sccm,在 200°C、60W、500mtorr 的条件下 进行反应，反应时间为150S，成膜厚度在650±50A，折射率为1.75士0. 02的氮氧化硅膜；4、继续利用PECVD沉积二氧化硅(SiO2)膜(407)，反应气体是SiH4和N2O,流 量分别为50sccm和200sccm,在200 °C, 25W, 600mtorr的条件下反应220s,成膜厚度在 800±50 A，折射率为 1.47士0.02;5、通过光刻的方法在步骤3和4所形成的氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)和二氧 化硅膜(407)上形成2个打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305) 和二氧化硅膜(407)进行湿法腐蚀，需要腐蚀到露出P型GaN (303)和部分ITO层(304)以 及 N 型 GaN (302)；
6、在步骤5所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为ΙΟΟΟΟΑ，作为打线电极。实施例31、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚 度在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小 的部分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层 (304)。接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa75Na81)膜，反应气体是SiH4、NH3和N2O,流量分 别为100sccm、53sccm和9sccm，在200°C，60W，480mtorr的条件下进行反应，反应时间为 142s，成膜厚度为630±50 A，折射率为1. 8士0. 02 ；4、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1.13N0.56)膜，反应气体是SiH4、NH3和N2O,流 量分别为100sccm、33Sccm和32sccm，在200°C，60W, 520mtorr的条件下进行反应，反应时间 为155s，成膜厚度在680±50 A，折射率为1.7士0.02 ；5、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiC^51Na32)膜，反应气体是SiH4、NHjn N2O，调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 20sccm，N20 的流量为 52sccm，在 200°C，60W，520mtorr 的条件下反应165s，成膜厚度在720±50 A，折射率为1. 6士0. 02 ；6、继续利用PECVD沉积二氧化硅(SiO2)膜(407)，反应气体是SiH4和N2O,流 量分别为:50sccm和200sccm，在200°C，25W，600mtorr的条件下反应220s，成膜厚度在 800±50 A，折射率为 1.47士0.02;7、通过光刻的方法在步骤3 6所形成的氮氧化硅膜，以及二氧化硅(SiO2)膜 (407)上形成2个打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOxNy)膜，以及氧化硅 膜(407)进行湿法腐蚀，需要腐蚀到露出P型GaN(303)和部分ITO层(304)以及N型 GaN(302)；8、在步骤7所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为ΙΟΟΟΟΑ，作为打线电极。实施例41、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa68Na86)膜，反应气体是SiH4、NH3和N2O,流量分 别为100sccm、55sccm和8sccm，在200°C，60W，480mtorr的条件下进行反应，反应时间为142s，成膜厚度在630 ±50 A，折射率为ι. 82士0. 02 ；4、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜，反应气体是SiH4、NHjn N2O,调节SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 45sccm、N20 的流量为 15sccm，在 200°C、60W、500mtorr 的条件下进行反应，反应时间为150S，成膜厚度在650±50A，折射率为1. 75士0. 02 ；5、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1^1Na52)膜，反应气体是SiH4、NHjn N2O，调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 32sccm、N20 的流量为 34sccm，在 200°C、60W、520mtorr 的条件下进行反应，反应时间为160s，成膜厚度在680±50A，折射率为1. 68士0. 02 ；6、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1.51N0.32)膜，反应气体是SiH4、NH3> N2O,调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 20sccm、N20 的流量为 52sccm，在 200°C、60W、520mtorr 的条件下反应165s，成膜厚度在720 ±50 A，折射率为1. 6 士0. 02 ；7、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1.74N0.17)膜，反应气体是SiH4、NH3> N2O,调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 12sccm、N20 的流量为 70sccm，在 200°C、60W、530mtorr 的条件下反应172s，成膜厚度在750±50 A，折射率为1. 54士0. 02 ；8、继续利用PECVD沉积二氧化硅(SiO2)膜(407)，反应气体是SiH4和N2O,具体 流量分别为50sccm和200sccm，在200°C、25W、600mtorr的条件下反应220s，成膜厚度在 800±50 A，折射率为 1.47士0.02;9、通过光刻的方法在步骤3 8所形成的氮氧化硅膜和二氧化硅(SiO2)膜(407) 上形成2个打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅膜和二氧化硅膜(407)进行湿法腐 蚀，需要腐蚀到露出P型GaN(303)和部分ITO层(304)以及N型GaN(302)；10、在步骤9所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为ΙΟΟΟΟΑ，作为打线电极。实施例51、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)，反应气体是SiH4、NH3和N2O, 流量分别为 SiH4 IOOsccm^NH3 45sccm 和 N2O ISsccm，在 200°C、60W、500mtorr 的条件下进 行反应，反应时间为150s，成膜厚度在650 ±5θΑ，折射率为1.75士0. 02 ；4、继续利用PECVD沉积二氧化硅(SiO2)膜(407)，反应气体是SiH4和N2O,流 量分别为50sccm和200sccm，在200°C、25W、600mtorr的条件下反应220s，成膜厚度在 800±50 A，折射率为 1.47士0.02;5、通过光刻的方法在步骤3和4所形成的氮氧化硅膜(305)和二氧化硅膜(407) 上形成2个打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)和二氧化 硅膜(407)进行湿法腐蚀，需要腐蚀到露出P型GaN(303)和部分ITO层(304)以及N型GaN(302)；6、在步骤5所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Ti/Pt/Au合金(306)，厚度为10000A，作为打线电极。实施例6 1、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa87Na74)膜(305)，反应气体是SiH4、NH3和N2O, 流量分别为SiH4 IOOsccm, NH3 45sccm 和 N2O 15sccm，在 350°C、100W、500mtorr 的条件下 进行反应，反应时间为130s，成膜厚度在650±5θΑ，折射率为1.77士0. 02 ；4、通过光刻的方法在步骤3所形成的氮氧化硅(SiOa87Na74)膜(305)上形成2个 打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOa87Na74)膜(305)进行湿法腐蚀，需要腐蚀 到露出P型GaN (303)和部分ITO层(304)以及N型GaN (302)；5、在步骤4所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为ΙΟΟΟΟΑ，作为打线电极。实施例71、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)，反应气体是SiH4、NH3禾口 N2O,具体流量分别为 SiH4 IOOsccm, NH3 45sccm、N2 200sccm 和 N20 15sccm，在 200°C、 60W、500mtorr的条件下进行反应，反应时间为750s，成膜厚度在3280±5θΑ，折射率为 1. 75 士 0. 02 ；4、继续利用PECVD沉积二氧化硅(SiO2)膜(407)，反应气体是SiH4和N2O,具体 流量分别为50sccm和200sccm，在200°C、25W、600mtorr的条件下反应220s，成膜厚度在 800±50 A，折射率为 1.47士0.02;5、通过光刻的方法在步骤3和4所形成的氮氧化硅膜和二氧化硅膜(407)上形成 2个打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOa94Na69)膜和二氧化硅膜(407)进行湿 法腐蚀，需要腐蚀到露出P型GaN (303)和部分ITO层(304)以及N型GaN (302)；6、在步骤5所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为IOOOOA,作为打线电极。
实施例81、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)，反应气体是SiH4、NH3和N2O,具 体流量分别为 SiH4 IOOsccm^NH3 45sccm、N2200sccn^P N2O 15sccm，在 200°C、60W、500mtorr 的条件下进行反应，反应时间为750s，成膜厚度在3280±5θΑ，折射率为1. 75士0. 02 ；4、通过光刻的方法在步骤3所形成的氮氧化硅膜上形成2个打线电极形状的 窗口，并用BOE对氮氧化硅(SiOa94Na69)膜(305)进行湿法腐蚀，需要腐蚀到露出P型 GaN (303)和部分 ITO 层(304)以及 N 型 GaN (302)；5、在步骤4所形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Ti/Al合金(306)，厚度为10000A，作为打线电极。实施例91、在蓝宝石衬底(301)上生长N型氮化镓(302)和P型氮化镓(303)，通过干法刻 蚀的方法刻蚀掉部分P型氮化镓(303)和小部分N型氮化镓(302)，并露出一部分N型氮化 镓(302)；2、通过电子束蒸发的方法在P型氮化镓层上蒸镀一层氧化铟锡(ITO) (304)，厚度 在2500A，然后通过湿法蚀刻将P型氮化镓(303)上面对应打线电极但比打线电极稍小的部 分和N型氮化镓(302)上面的ITO去掉，剩下的ITO作为P型欧姆接触和电流扩展层(304)。 接着在空气环境中退火，温度为550°C，时间为30分钟；3、利用PECVD沉积氮氧化硅膜(SiOQ. Q2Nl32) (305)，反应气体是SiH4、NH3和N2O,流 量分别为100sccm、75sccm和lsccm，在200°C，60W，450mtorr的条件下进行反应，反应时间 为125s，成膜厚度在575 士 50 A，折射率为2. 0士0. 02 ；4、继续利用PECVD沉积氮氧化硅膜(SiOa68Na86)，反应气体是SiH4、NH3和N2O,流 量分别为100sccm、55sccm和8sccm，在200°C，60W，480mtorr的条件下进行反应，反应时间 为142s，成膜厚度在630 ±50 A，折射率为1. 82 士0. 02 ；5、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiOa94Na69)膜，反应气体是SiH4、NHjn N2O，调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 45sccm、N20 的流量为 15sccm，在 200°C、60W、500mtorr 的条件下进行反应，反应时间为150S，成膜厚度在650±50A，折射率为1. 75士0. 02 ；6、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1^1Na52)膜，反应气体是SiH4、NHjn N2O，调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 32sccm、N20 的流量为 34sccm，在 200°C、60W、520mtorr 的条件下进行反应，反应时间为160s，成膜厚度在680±50A，折射率为1. 68士0. 02 ；7、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1.51N0.32)膜，反应气体是SiH4、NH3> N2O,调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 20sccm、N20 的流量为 52sccm，在 200°C、60W、520mtorr的条件下反应165s，成膜厚度在720 ±50 A，折射率为1. 6 士0.02 ；8、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(SiO1.74N0.17)膜，反应气体是SiH4、NH3> N2O,调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 12sccm、N20 的流量为 70sccm，在 200°C、60W、530mtorr 的条件下反应172s，成膜厚度在750 土 50 A，折射率为1. 54士0. 02 ；9、继续利用PECVD沉积氮氧化硅(Si(^94Naci5)膜，反应气体是SiH4、NH3> N2O,调节 SiH4 的流量为 100sccm、NH3 的流量为 5sccm、N20 的流量为 85sccm，在 200°C、60W、535mtorr 的条件下反应176s，成膜厚度在770 士 50 A，折射率为1. 5士0. 02 ；10、继续利用PECVD沉积二氧化硅(SiO2)膜(407)，反应气体是SiH4和N2O,具体 流量分别为50sccm和200sccm，在200°C、25W、600mtorr的条件下反应220s，成膜厚度在 800 ±50 A，折射率为 1.47 士0.02;11、通过光刻的方法在步骤3 10所形成的氮氧化硅膜和二氧化硅(SiO2)膜 (407)上形成2个打线电极形状的窗口，并用BOE对氮氧化硅膜和二氧化硅膜(407)进行湿 法腐蚀，需要腐蚀到露出P型GaN (303)和部分ITO层(304)以及N型GaN (302)；12、在步骤11形成的外露的P型氮化镓外延层、ITO层和N型氮化镓外延层上采 用电子束蒸发的方法蒸镀上一层Cr/Pt/Au合金(306)，厚度为ΙΟΟΟΟΑ，作为打线电极。
权利要求
一种发光二极管芯片，其结构从下至上依次包括衬底、N型氮化镓层、P型氮化镓层、欧姆接触层和打线电极，其特征在于，在欧姆接触层上具有一组1～7层的氮氧化硅膜；在所述的一组氮氧化硅膜上具有或者不具有一层二氧化硅膜；其中所述的氮氧化硅膜的单层成膜厚度为575～单层折射率为1.5～2.0，所述的二氧化硅膜的成膜厚度为折射率为1.47。F2009100104118C0000011.tif,F2009100104118C0000012.tif
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于所述的氮氧化硅的表示式为 SiOxNy，其中 X，y 为摩尔系数，χ > 0，y > 0，且 1. 3 < x+y < 2。
3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片的制作方法，其步骤包括在衬底材料上依 次生长N型氮化镓层、P型氮化镓层和欧姆接触层，然后生长金属作为打线电极，其特征在 于，在欧姆接触层的表面上先通过等离子增强化学气相沉积方法形成一组1 7层氮氧化 硅膜，然后在氮氧化硅膜上蚀刻出窗口，作为打线电极的生长窗口 ；其中，在沉积所述的一组氮氧化硅膜过程中逐层降低NH3含量，同时相对提高N2O的 含量，反应气体及其流量为:SiH4100sccm、NH375 5sccm和N2O 1 85sccm,或者SiH4 IOOsccm, NH3 75 5sccm、N2O 1 85sccm 和 N2 200sccm，在 200 350°C、60 100W 和 450 535mtorr的条件下，反应时间为125 750秒，得到单层氮氧化硅膜的成膜厚度为 575 3280A，单层折射率为1. 5 2. 0。
4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于在所述的一组氮氧 化硅膜上通过等离子增强化学气相沉积方法形成一层二氧化硅膜，然后在二氧化硅膜上蚀 刻出窗口，作为打线电极的生长窗口 ；其中，沉积形成所述的二氧化硅膜的反应气体及其流量为=SiH4 50sCCm*N20 200sCCm，在200°C、25W和600mtorr的条件下，反应时间为220秒，得到二氧化硅膜的成膜 厚度为800A，折射率为1.47。
全文摘要
本发明提供一种发光二极管芯片及其制作方法，该芯片结构从下至上依次包括衬底、n型GaN层、p型GaN层、欧姆接触层、氮氧化硅膜层和打线电极，其特征是SiOxNy膜层由1～7层、单层折射率渐变的SiOxNy膜构成。本发明采用等离子增强化学气相淀积(PECVD)方法，在欧姆接触层上形成一组氮氧化硅膜层，反应气体包含SiH4、NH3和N2O，通过控制气体的流量，使SiOxNy膜层中的x值增大而y值减小，从而形成一组折射率渐变的SiOxNy膜。通过这组折射率渐变得SiOxNy膜层，可以缓冲原本巨大的折射率差异，减少全反射现象的发生，从而达到增加出光的目的，因此大大提高了器件的亮度。
文档编号H01L33/00GK101807633SQ20091001041
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者柯志杰, 武胜利, 王强, 肖志国, 陈向东 申请人:大连美明外延片科技有限公司