gan基蓝光led氧化铝钝化膜制备和性能的研究

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1、摘要自从GaN基发光二极管诞生以来，LED技术研发及应用得到飞速发展。大功率GaN基LED在全固态白光照明方面具有广阔的应用前景，被认为是最有希望取代白炽灯与日光灯的第三代固态照明光源。但随着驱动电流的增加和芯片尺寸的增大，会引发器件漏电电流增加，光效降低，可靠性减低等问题，必须从芯片结构设计等多方面进行研究才能加以解决。钝化工艺是制作高亮度、大功率、高可靠性LED器件的一个重要环节，直接影响器件的可靠性能。目前LED器件常用的钝化材料是硅的氧化物或氮化物，然而随着技术研究的发展，垂直结构芯片、薄膜型芯片、倒装芯片等新结构芯片逐渐成为下一代LED芯片的发展方向，这类芯片对钝化材料提出了新的

2、要求。根据这些新结构LED器件的结构设计要求以及与制作器件的其他工艺的相容性，传统的钝化材料已不能满足要求。所以，选择合适的钝化材料是制备这类器件的一个关键问题。作为一种新型功能薄膜材料的氧化铝薄膜，由于具有透光率高、折射率大、绝缘性好、抗辐射能力强、耐蚀性强、硬度高等特点，有希望成为LED器件的新的钝化层材料。所以对于它的制备工艺及相关性质的研究越来越受到人们重视。鉴于磁控溅射作为一种高速、低温、低损伤的十分有效的薄膜沉积方法，我们选择射频反应磁控溅射法制各A1203薄膜，从理论和实验上研究了A1203薄膜的制各和性能。本论文采用Al靶射频反应磁控溅射法在蓝宝石基GaN衬底上沉积A120

3、3薄膜，重点研究了溅射参数及退火条件对A1203薄膜表面形貌、透光率、折射率、耐蚀性等性能的影响。通过改善制备工艺及优化生长参数，制备高质量高性能的A1203薄膜，为在垂直薄膜结构LED芯片上制备钝化膜作了准备。研究结果表明：用射频反应磁控溅射法，室温沉积，溅射功率150W，Ar／02流量比为200／60sccm，工作压力0．6Pa，是制备氧化铝薄膜最佳的工艺参数。此条件下沉积的薄膜具有相对较高的沉积速率，薄膜按层状模式生长，表面比较光滑、致密，折射率为1．65接近理想单层钝化层材料的折射率，在蓝光455nm特征波长处的透光率高达91％，在BOE中的腐蚀速率也是相对最低的，虽然耐蚀性还不是

4、非常理想。通过选择和优化退火方案，实验发现，500℃退火60min摘要是氧化铝薄膜热处理的较理想方案。此条件下A1203薄膜表面粗糙度较小，折射率为1．658，在波长455nm处的透光率高达94．74％，薄膜经过退火处理后，其耐腐蚀性显著提高，薄膜腐蚀速率为0．09nm／s。我们得出，最佳工艺溅射制备的氧化铝薄膜经过适当热处理后能够满足垂直薄膜型LED器件钝化的要求并能与制作器件的其他工艺相兼容。关键词：GaN；LED；钝化；氧化铝薄膜；磁控溅射；退火；表面形貌；耐蚀性AbstractABSTRACTSincethebirthofGaN—basedlight-emittingdiodes，

5、thetechnologyandapplicationofLEDaredevelopingfast．High—powerGaN—basedLEDhasanexpansiveapplicationprospectinall-solid—statewhitelightingillumination，whichisconsideredtobethemostpromisingtoreplaceincandescentandfluorescentlamps，asthethirdgenerationofsolid．stateilluminationsource．However,withtheincre

6、aseofdrivecurrentandthechipsize，someproblems，forexample，theincreaseinleakagecurrent，thedropinilluminatingefficiency,thereductioninreliabilityandSOon，canbecaused，weneedtoconductastudyintheaspectofthechiparchitecturedesignandSOontosolvethem．Passivationtechnologydirectlyinfluencethereliabilityofdevic

7、es，SOitisanimportantStepforproductionofhighbrightness，highpowerandhighreliabilityLEDdevices．Currently,thesiliconoxidesornitridesarethemostwidelyusedpassivationmaterialsofLEDchips．However,、析ththedevelopmentoftechn