一種led芯片電極及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電子器件領域，具體地說，是涉及一種LED芯片電極及其制作方法。
【背景技術】
[0002] LED是一種固體光源，它是利用半導體P-N結制成的發(fā)光器件。在正向導通時，半 導體中的少數載流子和多數載流子復合，釋放出的能量以光子或部分以光子的形式發(fā)射出 來。半導體LED照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長、等顯著優(yōu)點，已經廣泛應用于路燈、 顯示屏、室內照明、汽車燈等各個領域。如何提高發(fā)光效率是LED需要解決的主要問題。 [0003]目前大多數LED電極都采用含有鋁層的反射電極結構，電極中的鋁層能將傳輸到 P、N電極的光反射回芯片內部，被反射回的光從芯片內部再射出來，從而提高了 LED芯片的 外量子效率。Al層直接與GaN外延層表面接觸，雖然可以保證LED的發(fā)光效率，但是存在 兩個問題：一是整個電極與GaN的粘附性會很差，在后續(xù)的焊線、打線過程中，電極容易脫 落；二是電壓會升高?，F有的電極結構中，在鋁層和GaN外延層表面之間會設計一層金屬薄 膜，比如鉻層，這既能保證電極粘附性，又能降低電壓，但是這層薄膜會對光產生吸收，從而 影響了 LED的發(fā)光效率。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：
[0005] 干法刻蝕設備ICP刻蝕自下至上依次包含N型GaN層、量子阱和P型GaN層的外 延層，形成臺階，露出N型GaN層，刻蝕深度1-2 μ m，切割道的寬度在10-25 μ m之間；
[0006] 電子束真空蒸鍍方法制作氧化銦錫薄膜導電層，薄膜厚度為600-150Q1，腔體溫 度 150-350°C，氧氣流量 5-15sccm，真空度 3 X 10 5-3 X 10 7Torr ;涂覆厚度 2. 5-3. 0 μ m 的負 性光刻膠，曝光、顯影，露出電極區(qū)；
[0007] 電子束真空蒸鍍方法蒸鍍10_12nm的鉻層，鍍膜速率為0.9-U A/S，鍍膜功率為 電子槍輸出功率的〇· 35-0. 45倍，腔體壓力為I. 0X 10 6Torr ;
[0008] 電子束真空蒸鍍方法蒸鍍5-10nm的鎳層，鍍膜速率設為:Q.5-0 J:i/S，鍍膜功率為 電子槍輸出功率的〇. 16-0. 19倍，腔體壓力為I. 0X 10 6Torr ;
[0009] 氮氣氛圍中對所述鎳層進行退火處理，使鎳層在所述鉻層的表面上形成均勻 分布的球狀鎳顆粒，球狀鎳顆粒之間的距離為2. 5-4nm，氮氣流量為5-7L/min，溫度為 500-540°C，時間為 60-120s ;
[0010] 利用球狀鎳顆粒作為掩膜，刻蝕所述鉻層，在鉻層表面刻蝕形成納米級凹狀矩形 坑，凹狀矩形坑的長、寬、高為3-8nm，相鄰凹狀矩形坑之間相距2. 5-4nm，刻蝕采用反應離 子刻蝕機或感應耦合等離子體刻蝕機進行的干法刻蝕，所使用的刻蝕氣體為BC13、C12或 Ar，BC13通入的濃度為15-22ml/min，C12通入的濃度為20-30ml/min，Ar通入的濃度為 24_33ml/min ;
[0011] 采用包含氯化鐵、鹽酸以及水的溶液腐蝕去掉球狀鎳顆粒；
[0012] 電子束真空蒸鍍方法依次蒸鍍鋁層、鈦層、鉑層和金層；
[0013] 剝離去膠，得到LED芯片電極。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟采用包含氯化鐵、鹽酸以及水的溶液腐蝕去掉球狀鎳顆粒，進一 步為，采用質量分數為8-15%的氯化鐵、質量分數10-18%的鹽酸、其余為水的溶液腐蝕去 掉球狀鎳顆粒，溶液溫度50-65°C，反應時間5-10min。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟電子束真空蒸鍍方法依次蒸鍍鋁層、鈦層、鉑層和金層，進一步 為，蒸鍍條件為：鍍膜速率為4.5-10A/S，功率為其輸出功率的〇. 30-0. 45倍，腔體壓力為 1. 0X10 6Torr0
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟剝離去膠，進一步為，采用藍膜對金屬進行剝離，待金屬剝離干 凈后再將芯片放入去膠劑中進行超聲浸泡，其中所述去膠劑包括質量分數為99. 5-99. 8% 的N-甲基吡咯烷酮以及質量分數為0. 2-0. 5%的水。
[0017] 本發(fā)明還公開了一種利用上述LED芯片電極的制作方法制作的LED芯片電極，該 LED芯片電極自下而上順次包括：鉻層、鋁層及蒸鍍鋁層、鈦層、鉑層和金層，其中，在所述 鉻層表面刻蝕有納米級凹狀矩形坑，凹狀矩形坑的長、寬、高為3-8nm，相鄰凹狀矩形坑之間 相距 2. 5_4nm。
[0018] 與現有技術相比，本發(fā)明所述的LED芯片電極及其制作方法，達到了如下效果：
[0019] 本發(fā)明使鋁層下面的鉻層表面形成納米級的凹凸狀，與平整的表面相比，光線在 這種凹凸狀的表面上能夠以漫反射和散射的方式出射出去，增加光在鉻層表面的出射率， 進而增加到達鋁層的光線數量，這樣，被鋁層反射回芯片內部而再次反射出去的光線也將 增加，LED的發(fā)光效率明顯提高，本發(fā)明的電極結構比傳統(tǒng)方法亮度高5% -6%。
【附圖說明】
[0020] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中： [0021 ] 圖1為現有技術的LED芯片電極結構；
[0022] 圖2為本發(fā)明的LED芯片電極結構；
[0023] 圖3為本發(fā)明鉻層表面的納米級凹狀矩形坑；
[0024] 圖4為芯片表面涂覆光刻膠，露出電極區(qū)；
[0025] 圖5為蒸鍍鉻層；
[0026] 圖6為蒸鍍鎳層；
[0027] 圖7為鎳層退火后形成鎳球；
[0028] 圖8為以鎳球為掩膜刻蝕在鉻層表面形成納米級凹狀矩形坑；
[0029] 圖9為化學溶液去除鎳球。
【具體實施方式】
[0030] 如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員 應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以 名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在 通篇說明書及權利要求當中所提及的"包含"為一開放式用語，故應解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所 述技術問題，基本達到所述技術效果。此外，"耦接"一詞在此包含任何直接及間接的電性 耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電 性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說 明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本發(fā)明的一般原則為目 的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0031] 以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0032] 實施例1 :
[0033] 結合圖2-圖9,本實施例提供了一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：
[0034] 步驟101 :干法刻蝕設備ICP刻蝕自下至上依次包含N型GaN層、量子阱和P型GaN 層的外延層1，形成臺階，露出N型GaN層，刻蝕深度1 μ m，切割道的寬度在10 μ m之間，P電 極制作在P型GaN層上，N電極制作在N型GaN層上；
[0035] 步驟102 :電子束真空蒸鍍方法制作氧化銦錫薄膜導電層，薄膜厚度為600入，腔 體溫度150°C，氧氣流量5sccm，真空度3 X 10 5Torr ;
[0036] 步驟103 :如圖4所示，涂覆厚度2. 5μπι的負性光刻膠5,曝光、顯影，露出電極區(qū)；
[0037] 步驟104:如圖5所示，電子束真空蒸鍍方法蒸鍍IOnm的鉻層2,鍍膜速率為 0.9/\ZS，鍍膜功率為電子槍輸出功率的〇. 35倍，腔體壓力為1.0 X 10 6Torr ;
[0038] 步驟105 :結合圖6,電子束真空蒸鍍方法蒸鍍5-10nm的鎳層6,鍍膜速率設為 0.5AZS，鍍膜功率為電子槍輸出功率的〇. 16倍，腔體壓力為1.0 X 10 6Torr ;
[0039] 步驟106 :結合圖7,氮氣氛圍中對所述鎳層6進行退火處理，使鎳層6在所述鉻層 2的表面上形成均勻分布的球狀鎳顆粒61，球狀鎳顆粒61之間的距離為2. 5nm，氮氣流量為 5L/min，溫度為500°C，時間為60s ;
[0040] 步驟107 :如圖8所示，利用球狀鎳顆粒61作為掩膜，刻蝕所述鉻層2,在鉻層2表 面刻蝕形成納米級凹狀矩形坑，凹狀矩形坑的長a、寬b、高h為3nm，相鄰凹狀矩形坑之間 相距2. 5nm，刻蝕采用反應離子刻蝕機或感應耦合等離子體刻蝕機進行的干法刻蝕，所使用 的刻蝕氣體為BC13、C12或Ar，BC13通入的濃度為15ml/min，C12通入的濃度為20ml/min， Ar通入的濃度為24ml/min ;
[0041] 步驟108 :采用包含氯化鐵、鹽酸以及水的溶液腐蝕去掉球狀鎳顆粒61 ;如圖9所 示，采用質量分數為8%的氯化鐵、質量分數10%的鹽酸、其余為水的溶液腐蝕去掉球狀鎳 顆粒61，溶液溫度50 °C，反應時間5min。
[0042] 步驟109 :電子束真空蒸鍍方法依次蒸鍍鋁層3及鈦層、鉬層和金層圖2中4代表 鈦層、鉑層和金層；蒸鍍條件為：鍍膜速率為4.5A/S，鍍膜功率為電子槍輸出功率的〇. 30 倍，腔體壓力為1.0X10 6Torr。
[0043] 步驟110 :剝離去膠，得到LED芯片電極。采用藍膜對金屬進行剝離，待金屬剝離 干凈后再將芯片放入去膠劑中進行超聲浸泡，其中所述去膠劑包括質量分數為99. 5%的 N-甲基吡咯烷酮以及質量分數為0. 2%的水。
[0044] 根據上述方法制作的LED芯片電極，如圖2所示，該LED芯片電極自下而上順次包 括：鉻層2、鋁層3及鈦層、鉑層和金層，如圖3所示，在所述鉻層2表面刻蝕有納米級凹狀 矩形坑，凹狀矩形坑的長、寬、高為3nm，相鄰凹狀矩形坑之間相距2. 5nm。
[0045] 實施例2 :
[0046] 結合圖2-圖9,本實施例提供了一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：
[0047] 步驟201 :干法刻蝕設備ICP刻蝕自下至上依次包含N型GaN層、量子阱和P型GaN 層的外延層1，形成臺階，露出N型GaN層，刻蝕深度2 μ m，切割道的寬度在25 μ m之間，P電 極制作在P型GaN層上，N電極制作在N型GaN層上；
[0048] 步驟202 :電子束真空蒸鍍方法制作氧化銦錫薄膜導電層，薄膜厚度為丨500A，腔 體溫度350°C，氧氣流量15sccm，真空度3 X 10 7Torr ;
[0049] 步驟203 :如圖4所示，涂覆厚度3.0μπι的負性光刻膠5,曝光、顯影，露出電極區(qū)；
[0050] 步驟204 :如圖5所示，電子束真空蒸鍍方法蒸鍍12nm的鉻層2,鍍膜速率為 U蓋房，鍍膜功率為電子槍輸出功率的〇. 45倍，腔體壓力為1.0 X 10 6Torr ;
[0051] 步驟205 :結合圖6,電子束真空蒸鍍方法蒸鍍IOnm的鎳層6,鍍膜速率設為 0.8A/S，鍍膜功率為電子槍輸出功率的〇. 19倍，腔體壓力為1.0 X 10 6Torr ;
[0052] 步驟206 :結合圖7,氮氣氛圍中對所述鎳層6進行退