本發(fā)明涉及LED芯片的技術領域，特別是一種LED芯片的Al2O3/SiON鈍化層結構及其生長方法。

背景技術：
發(fā)光二極管（LED）在政府的大力支持下儼然成為了高新能源開發(fā)領域的主流產(chǎn)品，其具有體積小、壽命長（5萬個小時）、光效高、節(jié)能的諸多優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應用到日常生活中。LED芯片表面對外界環(huán)境非常敏感，會吸附其他雜質從而降低器件性能，因此往往需要在晶片表面沉積一層絕緣材料來隔絕外界環(huán)境與晶片表面的接觸，起到鈍化作用。除此之外該鈍化層還需起到增透膜的作用，提高芯片出光效率，增加芯片亮度。目前市場上主流LED芯片都采用的是二氧化硅薄膜（SiO2）作為晶片的鈍化層，而且都是采用PECVD法來生長SiO2薄膜。眾所周知，SiO2作為鈍化層并不能很好的起到鈍化作用，這是因為鈍化層是在電極制備后沉積的，因此生長溫度不能過高，否則會影響電極性能；生長溫度較低的話，沉積的SiO2薄膜粘附性較差，很容易脫離芯片表面，同時材質致密性也會降低，針孔密度大，對芯片性能有很大影響。綜上所述，SiO2鈍化膜并不能很好的改善LED芯片的光電特性。

技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種新型的Al2O3/SiON疊層結構鈍化膜以及其生長方法來解決現(xiàn)有芯片制程中鈍化層材料致密性低的問題，本發(fā)明所提供的Al2O3/SiON鈍化層是一種疊層結構，生長順序為先生長Al2O3薄膜，然后生長SiON膜層，共同充當芯片的鈍化層結構，同時新型結構中SiON材料不僅黏性好，致密性好、針孔密度小，并且可以有效的提升LED芯片的出光效率。本發(fā)明的技術方案為：一種LED芯片的Al2O3/SiON鈍化層結構，包括依次生長在襯底上的n型半導體層、發(fā)光層、p型半導體層和氧化銦錫（ITO）透明導電層，n型半導體層制作有n型電極，ITO導電層上制作p型電極，其特征在于：所述n型電極、p型電極外側的芯片上表面依次沉積有Al2O3層和SiON層。所述的SiON層的光學厚度為LED發(fā)光波長四分之一的奇數(shù)倍，且SiON層的折射率為n=（n空氣×nP-GaN）1/2。所述的Al2O3層和SiON層構成了新型的鈍化層，該鈍化層采用兩步法生長，第一步先使用自制的專用于生長氧化物材料的LP-MOCVD設備生長Al2O3薄膜，第二步使用PECVD設備生長SiON薄膜材料，兩層結構分別起電極鈍化和增透膜提高出光效率的作用。一種LED芯片的Al2O3/SiON鈍化層結構的生長方法，包括如下步驟：A、將完成ITO蝕刻后的LED芯片使用丙酮（ACE）、異丙醇（IPA）、去離子水進行清洗、甩干；B、將甩干后的LED產(chǎn)品放入到生長Al2O3薄膜的MOCVD腔體中，再將MOCVD腔體升溫到400-680℃，通入腔體Al源與O源，生長Al2O3薄膜充當電極鈍化層；C、使用負性光刻膠對Al2O3薄膜進行PAD光刻，在光刻膠上形成PAD圖形；D、使用ICP設備對Al2O3薄膜進行干法刻蝕，去除PAD圖形區(qū)域里的Al2O3薄膜；E、在刻蝕掉的鈍化層上蒸鍍金屬電極，形成P、N電極結構，然后去除光刻膠，并將去膠后的芯片放入管式爐中退火處理；F、將制備好電極的LED芯片放入等離子增強化學氣相沉積PECVD設備腔體中，通入N2預熱，然后通入稀釋濃度為2-3%的硅烷、一氧化二氮（笑氣）和氨氣的混合氣體，生長SiON增透膜；G、使用濕法刻蝕工藝刻蝕掉P、N電極表面上的SiON，至此鈍化層生長完畢。所述的步驟B中，Al2O3薄膜采用MOCVD方法生長，包括以下具體步驟：B1、將步驟A處理好的LED芯片放入LP-MOCVD設備的反應室中，此時腔體壓力為20-100torr，石墨盤轉速在500-900r/min之間，在N2、Ar或二者混合氣體的反應腔氣氛下加熱到400-680℃范圍內，處理5-15min；B2、將Al源、O源通入反應室中，同時改變腔體壓力為17-45torr，開始生長Al2O3薄膜，生長速率為0.5nm/min—10nm/min；B3、生長過程結束后，將腔體壓力提高到50-100torr，增加通入反應腔的N2流量通過吹掃降低溫度，等待取出LED芯片。所述的步驟B2中，Al2O3薄膜的生長環(huán)境溫度為450-650℃，生長壓力為25-45torr，生長厚度為10nm-100nm，石墨盤轉速為500-900r/min。所述的步驟B2中，生長Al2O3薄膜時通入的Al源與氧源的氣體摩爾比為：Ⅵ/Ⅲ在100-3000之間。所述的步驟F中，SiON薄膜采用PECVD方法生長，包括以下具體步驟：F1、將E步驟完成電極工序的LED產(chǎn)品放入到等離子增強化學氣相沉積（PECVD）設備的反應腔中；F2、使用流量為300-1000sccm的N2預熱5-10min，在N2流量不變的條件下進行等離子體處理3-5min，此時射頻功率為10-30W；F3、然后將稀釋過的硅烷、一氧化二氮（笑氣）和氨氣的混合氣體通入PECVD腔體，生長SiON增透膜。所述的步驟F中，SiON增透膜的光學厚度為LED發(fā)光波長四分之一的奇數(shù)倍，它的折射率為n=（n空氣×nP-GaN）1/2。所述的步驟G之前還包括對SiON薄膜表面使用六甲基二硅胺（HMDS）作為增粘劑增粘處理，然后經(jīng)過涂布正性光刻膠、曝光、顯影工序。本發(fā)明的有益效果為：提供了一種新型鈍化膜的結構以及生長方法，使用自制的專用于生長氧化物材料的LP-MOCVD來生長Al2O3薄膜，這種金屬有機化學沉積方法生長的材料致密性好，晶體質量高，可以很好的控制Al2O3薄膜生長速率。使用MOCVD法生長的Al2O3不僅可以完全包覆整個LED晶圓表面，而且將ICP刻蝕后暴露出的MQW有源區(qū)側壁也完全覆蓋，有效的鈍化了整個LED，降低了LED的漏電情況，改善其電學特性。制作P、N電極后使用PECVD法生長SiON薄膜，腔體先用N2預熱可以使LED晶圓表面受熱更加均勻，緊接著用N2等離子體處理晶圓表面可以增加SiON薄膜在Al2O3材料上的附著力。根據(jù)干涉相消的理論，如果SiON薄膜要起到增透膜的作用，PECVD沉積厚度為LED發(fā)光波長四分之一的奇數(shù)倍，并且薄膜的折射率為n=（n空氣×nP-GaN）1/2，減小了LED晶圓表面層與外界空氣之間的折射率差，增大了全反射臨界角，提高器件的光提取效率。附圖說明圖1為本發(fā)明所述的LED芯片的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明所述的LED芯片的俯視圖。圖中，1—圖形襯底、2—N-GaN、3—量子阱MQW發(fā)光層、4—P-GaN、5—ITO導電膜、6—Al2O3鈍化膜、7—SiON增透膜、8—P電極、9—N電極、10—Al2O3/SiON復合層。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步詳細說明，實施例中所用LP-MOCVD為自制專用于生長氧化物材料的MOCVD設備，型號為SCMD-600B，所用等離子體增強化學氣相沉積PECVD為市售的型號為Plasmalab800Plus。如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的一種LED芯片的Al2O3/SiON鈍化層結構，包括圖形襯底1、GaN基外延層、ITO導電膜5、P電極8、N電極9和Al2O3/SiON復合層10，其中GaN基外延層包括N-GaN2、量子阱MQW發(fā)光層3和P-GaN4，Al2O3/SiON復合層10包括Al2O3鈍化膜6和SiON增透膜7。上述實施例的制作方法如下所示：1、清洗GaN基外延片，完成Mesa光刻、ICP干法蝕刻步驟，然后將芯片放入RPD設備中沉積ITO薄膜5，之后完成ITO膜層5的光刻步驟；2、使用丙酮（ACE）、異丙醇（IPA）、去離子水清洗步驟1中的LED芯片，甩干后放入專用于生長氧化物材料的LP-MOCVD中，在溫度為520℃、壓力為35torr、石墨盤轉速為750r/min條件下生長厚度為30nm的Al2O3薄膜6，生長時間10min，腔體氛圍為氬氣Ar；3、等待MOCVD降溫后取出LED芯片進行Pad光刻，之后放入ICP設備中使用氯氣作為活性氣體對Al2O3薄膜6進行刻蝕，完成后取出芯片進行Plasma（等離子）掃膠、甩干步驟，蒸鍍P、N金屬電極，然后去除光刻膠并將去膠后的芯片放入管式爐中退火處理；4、將制備好P電極8、N電極9的LED芯片放入等離子增強化學氣相沉積PECVD設備腔體中，通入400sccmN2預熱10min，然后在射頻功率為30W的條件下啟輝5min，接著通入稀釋程度為2-3%的硅烷、一氧化二氮（笑氣）和氨氣的混合氣體來生長SiON增透膜7，三種氣體的流量分別為400sccm、180sccm、120sccm，沉積厚度是1125?，折射率為1.58；5、使用濕法刻蝕工藝刻蝕掉P、N電極表面上的SiON薄膜7。經(jīng)過以上步驟即形成了本發(fā)明所述的LED芯片的Al2O3/SiON鈍化層結構。