一种倒装LED芯片电极及其制备方法与流程

本发明涉及半导体发光领域，尤其涉及一种倒装LED芯片电极及其制备方法。

背景技术：

倒装LED芯片的多量子阶发光层位于P型半导体和N型半导体之间，芯片有源层发出的光有一部分会从芯片的底部射出，但是芯片的下面是焊接面和不透明的基板，使得这一部分光不能被有效利用，为了有效的利用这一部分光，通常需要在P型半导体的下面设置一层反射层，反射层的材料一般为金属Ag或金属Al。

将Ag或Al作为反射层时，由于金属Ag和Al的功函数都比较低，无法与高功函数的P-GaN形成良好的欧姆接触，所以通常需要在反射层上面再设置一层欧姆接触层作为过渡层，但是所设置的过渡层结构会降低LED芯片的出光率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高反射率的LED芯片电极。

该芯片电极为金属掺杂薄膜，不仅具有高的反射率，而且可与P型半导体形成良好的欧姆接触，并且该结构只含有单层金属合金，无需传统技术中的多重复合结构，工艺更加简单，不仅提高了LED芯片的出光率，而且降低了LED芯片的制造成本，简化了芯片电极的制造过程。

本发明的倒装LED芯片电极，为金属掺杂薄膜，金属掺杂薄膜的主体为具有高反射率的金属Ag或Al材料，掺杂金属为具有高功函数的金属，掺杂的原子比例为1%~10%。

金属掺杂薄膜的厚度为100~150nm。

所述掺杂金属为Ni、Au、Pt、Pd、Rh或Ir等其他具有高功函数的金属。

金属掺杂薄膜的主体材料Ag或Al均为高反射率金属，在可见光范围内Al的反射率为88%，而Ag的反射率高达97%；所掺杂金属材料可以为高功函数的Au、Pt、Pd、Rh、Ir等金属，金属Ni、Au、Pt、Pd、Rh、Ir的功函数分别为5.15eV、5.1eV、5.65eV、5.12eV、4.98eV、5.27eV，这些金属材料的功函数与p-GaN的功函数（7.5eV）相差较小，因此掺杂高功函数金属材料的高反射率金属层可以同时实现较高的反射率和良好的欧姆接触。

含有本发明所述电极的倒装LED芯片的制备方法，包括如下步骤：

（1）将清洗后的外延片放入共溅射镀膜腔中；

（2）同时溅射主体金属靶材和掺杂金属靶材，在外延片上沉积100~150nm的金属掺杂薄膜；通过控制溅射功率来控制掺杂比例为1%~10%，通过控制溅射时间来控制薄膜的沉积厚度；

（3）将沉积好的外延片取出，采用电感耦合离子刻蚀的方法刻蚀出台阶使N型半导体暴露出来；

（4）在金属掺杂薄膜层上蒸镀P型焊盘，在N型半导体上蒸镀N型焊盘。

本发明的有益效果在于：与传统的倒装芯片电极相比，该倒装LED芯片电极不仅具有高的反射率，并能与P型半导体形成良好的欧姆接触，单层金属合金同时代替了传统的欧姆接触过渡层和反射层结构，提高了LED芯片的出光率，简化了LED芯片电极的结构。

附图说明

图1是本发明实施例中倒装芯片的结构图。

图2是金属掺杂薄膜层的结构图。

图3是金属掺杂薄膜层的加工工艺示意图。

1—衬底、2—N型半导体、3—P型焊盘、4—多量子阱发光层、5—P型半导体、6—金属掺杂薄膜电极、7—溅射枪、8—Ni靶材、9—Ag靶材、10—金属掺杂薄膜、11—外延片、12—共溅射镀膜腔、13—N型焊盘、14—Ag-Ni合金薄膜、15—Ag原子、16—Ni原子。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明的芯片电极是设置于倒装LED芯片上的，参照图1，该倒装芯片的结构为：衬底1、设置于衬底下的N型半导体2、设置于N型半导体下的多量子阱发光层4和N型焊盘13、设置于多量子阱发光层下的P型半导体5、金属掺杂薄膜电极6置于P型半导体下、p型焊盘3置于金属掺杂薄膜电极下。

一种倒装LED芯片的制备方法参照图3，其具体实施步骤如下：

(1)将外延片11经过清洗后放入镀膜腔12中；

(2)分别将纯度为99.99%的Ni靶材8和Ag靶材9装在两溅射枪7的背板上；

(3)将镀膜腔抽成2.5×10^-3Pa的真空室，通入高纯度的惰性气体Ar（99.999%）；

(4)同时溅射Ag靶材和Ni靶材，控制溅射Ag靶材的沉积速率约为18nm/min；Ni靶材的沉积速率约为1.5nm/min；

(5)参照图2金属掺杂薄膜的结构图，共溅射过程中，Ag原子15和Ni原子16互相渗透形成Ag-Ni合金薄膜16，其中金属Ni原子的掺杂率为1%~10%；

(6)参照图3，不同功率下同时溅射两靶材，在外延片11上沉积金属掺杂合金薄膜10，溅射5~8min形成厚度为100~150nmAg-Ni合金膜；

(7)将沉积好的外延片取出，采用电感耦合离子刻蚀的方法刻蚀出台阶使N型半导体暴露出来；

(8)在金属掺杂薄膜层上蒸镀P型焊盘，在N型半导体上蒸镀N型焊盘；

(9)测试该金属掺杂薄膜层的反射率，在480nm~520nm的蓝绿光波段，该金属掺杂薄膜层的反射率为80%~90%，具有高的反射率。

以上实施例为本发明的优选实施例，本发明不限于上述实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不背离本发明技术原理的基础上所做的任何显而易见的改动，都属于本发明的保护范围。