【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體制造，具體地，涉及一種用于發光二極體產品的快速熱退火方法。
技術介紹
1、發光二極體(led)廣泛應用于各種照明和顯示領域，其性能的提升主要依賴于led元件中關鍵材料的優化。銦錫氧化物(ito)作為一種重要的透明導電材料，廣泛應用于led產品中。為了提高ito薄膜的導電性和透光性，通常需要對其進行退火處理。中國專利cn106531615a提供了一種提高led芯片發光效率的制備方法，其中，通過在低溫過氧條件下使用反應式等離子體沉積(rpd)技術沉積ito透明導電層，并通過快速熱退火(rta)處理來改善ito薄膜與p型gan層之間的歐姆接觸。其退火過程為“以20～40℃/秒的升溫速率，升溫至525～575℃，持溫3～5分鐘，然后通n2降溫至200～300℃后，再在空氣中自然降溫”。
2、然而，這種傳統的升溫和降溫模式配合氣體的方式存在缺陷：在晶格不匹配的膜層堆疊下，快速降溫將對整個結構的應力釋放產生一定干擾，進而影響薄膜與底層的附著力，薄膜產生的應力會影響其與底層結構的附著程度，進而影響產品的電壓性能。此外，在降溫過程中只要溫度仍超過材料晶化溫度，這些富有熱能的晶格仍具有重組、重排的動能，由于制程氣體在持溫結束的同時切斷，在這個過程中僅通入氮氣作為降溫并無法進行懸浮鍵捕捉和修復在緩降溫期間引起的晶格位移和重組下殘留的缺陷，從而影響產品的光電特性表現。
3、為了減少制造過程中應力、優化晶格缺陷修復方面的不足，進一步提升led產品的電光性能，需要對退火過程中降溫策略和制程氣體的通入時機進行優化
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種改進的發光二極體產品快速熱退火方法，通過優化制程氣體的通入時機與降溫策略，有效減少在制造過程中產生的內應力，同時促進晶格缺陷的修復，從而提升led產品的電壓穩定性和亮度表現。
2、本專利技術的具體技術方案如下：
3、一種用于發光二極體產品的快速熱退火方法，包括以下步驟：
4、a.在真空環境中將發光二極體產品加熱至預設溫度范圍；
5、b.在所述預設溫度下持溫一段時間后通入制程氣體；
6、c.通過n段式降溫模型進行降溫，在降溫到室溫前的至少一部分階段中繼續通入制程氣體，其中每個降溫階段具有不同的降溫速率，n為大于等于2的整數。
7、優選的，所述預設溫度范圍為500-1000℃。
8、優選的，b步驟中在所述預設溫度下持續50-200秒。
9、優選的，b步驟中所述制程氣體包括但不限于氧氣、氮氣或氫氣；下面針對本專利技術中制程氣體做進一步比較說明：
10、a.氧氣：該氣體對比氮氣活性高，能與非穩態分子相結合形成氧化物，有效修補ito在高溫退火下晶格重排中出現缺氧的鍵結態，提升膜值以及光透過率，為本專利技術優選制程氣體。
11、b.氮氣：惰性氣體且價格較低，常作為真空機臺破氣或降溫用途，不與分子反應，結構中殘留的氧空缺仍然存在，缺陷產生的光吸收以及膜值差導致的質量問題遠大于其能提升薄膜中的載子濃度貢獻的電性能帶來的效益。
12、c.氫氣：出于安全考量，使用需配置較高的設備安全防護措施，且載氣需配合氮氣混合后通入，雖能提供h鍵增加ito載子濃度，但花費成本較高。
13、優選的，b步驟中持續供氣100-200秒后進行c步驟。
14、優選的，b步驟中制程氣體的流量為不小于1sccm(標準立方厘米每分鐘)。
15、優選的，c步驟中整個降溫過程中持續通入制程氣體。
16、c步驟中通過以下方式決定所述n段式降溫模型：
17、基于不同的制程需求確定將降溫過程分為幾個階段；
18、通過降溫曲線公式：tn＝t0*e[-αn*(tn-t0)]求得αn＝-ln[(tn/t0)/tn]，透過αn的數值來決定該階段的降溫速率，其中t0為每段降溫過程的起始溫度、tn為每段降溫過程設定的目標溫度、tn為第n段降溫過程設定的降溫間隔時間、αn為降溫過程的冷卻系數，t0、tn單位為℃，tn單位為秒。
19、所述發光二極體產品結構組成包括襯底、氮化鎵外延、絕緣層、銦錫氧化物層和金屬層，可應用在正裝、高壓、倒裝、垂直或任意組合的結構之上，其中襯底可為碳化硅、硅、藍寶石等，氮化鎵外延具有緩沖層與未摻雜層和pn極性摻雜氮化鎵以及量子阱，絕緣層可為氧化硅、氮化硅、氧化鋁等，金屬可為鉻、鋁、鈦、鉑、鎳、金、錫金組合，所述銦錫氧化物層厚度為10nm至300nm。
20、所述銦錫氧化物層中銦錫摩爾比為90:10-97:3。
21、本專利技術的快速熱退火方法采用兩段式或多段式降溫模型，每個降溫階段可設定不同的降溫速率。此設計使得發光二極體產品在從高溫快速降溫過程中，可以更均勻且有效地冷卻，以確保材料內部應力的最小化和防止結構損傷。該方法通過在整個降溫過程中延長制程氣體的通入時間，尤其是在材料從高溫狀態逐漸降溫至室溫的過程中，保持制程氣體供應。這種持續的氣體供應有助于修復快速降溫可能引發的晶格位移和重組中的缺陷態，從而優化了材料的晶體結構和提高了最終產品的電光性能。
22、此外，多段降溫策略允許對溫度下降速度進行精細控制，進一步降低因溫度變化引起的內部應力，優化產品的質量和性能。
23、與傳統的退火方法相比，本專利技術的改進方法在以下幾個方面帶來了明顯的有益效果：
24、反應氣體較純：透過抽真空方式，將大氣中非必要的氣體分子抽離，僅通入對于ito性能提升有效的氣體(如本專利技術優選采用的氧氣)。
25、應力減小：通過n段式降溫模型控制降溫速率，能夠有效降低快速降溫引起的內部應力積累，避免材料的機械應變和結構損傷，特別是在更厚的ito薄膜中效果尤為顯著。
26、晶格優化：相比通入氮氣，延長氧氣在降溫階段的供應時間，更能夠促進晶格結構的優化與重組，減少晶界數量，提高晶胞尺寸，進一步提升薄膜的晶體質量。
27、產品性能提升：通過優化退火工藝，提高了led元件的電壓穩定性、導電性以及光電轉換效率，最終實現了led產品亮度和光效的提升，增強了產品的整體性能。
28、通用性強：本專利技術適用于多種發光二極體產品，包括正裝、高壓、倒裝及垂直結構的led產品，同時也能夠兼容不同襯底材料(如碳化硅、硅、藍寶石等)，在不同結構的led產品中均能實現顯著的性能提升。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，所述預設溫度范圍為500-1000℃。
3.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中在所述預設溫度下持續50-200秒。
4.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中所述制程氣體包括但不限于氧氣、氮氣或氫氣。
5.根據權利要求4所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中所述制程氣體為氧氣。
6.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中持續供氣100-200秒后進行c步驟。
7.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中制程氣體的流量為不小于1sccm。
8.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，c步驟中整個降溫過程中持續通入制程氣體。
9.根據權利要求1所
10.根據權利要求1-9任意一項所述的方法，所述發光二極體產品結構組成包括襯底、氮化鎵外延、絕緣層、銦錫氧化物層和金屬層，其特征在于，所述銦錫氧化物層厚度為10nm至300nm。
...【技術特征摘要】
1.一種用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，所述預設溫度范圍為500-1000℃。
3.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中在所述預設溫度下持續50-200秒。
4.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中所述制程氣體包括但不限于氧氣、氮氣或氫氣。
5.根據權利要求4所述的用于發光二極體產品的快速熱退火方法，其特征在于，b步驟中所述制程氣體為氧氣。
6.根據權利要求1所述的用于發光二極體產品的快速熱...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳霽圃，王海紅，程葉，
申請(專利權)人：聚燦光電科技宿遷有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。