一种led芯片电极及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电子器件领域，具体地说，是涉及一种LED芯片电极及其制作方法。
【背景技术】
[0002] LED是一种固体光源，它是利用半导体P-N结制成的发光器件。在正向导通时，半 导体中的少数载流子和多数载流子复合，释放出的能量以光子或部分以光子的形式发射出 来。半导体LED照明具有高效、节能、环保、使用寿命长、等显著优点，已经广泛应用于路灯、 显示屏、室内照明、汽车灯等各个领域。如何提高发光效率是LED需要解决的主要问题。 [0003]目前大多数LED电极都采用含有铝层的反射电极结构，电极中的铝层能将传输到 P、N电极的光反射回芯片内部，被反射回的光从芯片内部再射出来，从而提高了 LED芯片的 外量子效率。Al层直接与GaN外延层表面接触，虽然可以保证LED的发光效率，但是存在 两个问题：一是整个电极与GaN的粘附性会很差，在后续的焊线、打线过程中，电极容易脱 落；二是电压会升高。现有的电极结构中，在铝层和GaN外延层表面之间会设计一层金属薄 膜，比如铬层，这既能保证电极粘附性，又能降低电压，但是这层薄膜会对光产生吸收，从而 影响了 LED的发光效率。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED芯片电极的制作方法，包括步骤：
[0005] 干法刻蚀设备ICP刻蚀自下至上依次包含N型GaN层、量子阱和P型GaN层的外 延层，形成台阶，露出N型GaN层，刻蚀深度1-2 μ m，切割道的宽度在10-25 μ m之间；
[0006] 电子束真空蒸镀方法制作氧化铟锡薄膜导电层，薄膜厚度为600-150Q1，腔体温 度 150-350°C，氧气流量 5-15sccm，真空度 3 X 10 5-3 X 10 7Torr ;涂覆厚度 2. 5-3. 0 μ m 的负 性光刻胶，曝光、显影，露出电极区；
[0007] 电子束真空蒸镀方法蒸镀10_12nm的铬层，镀膜速率为0.9-U A/S，镀膜功率为 电子枪输出功率的〇· 35-0. 45倍，腔体压力为I. 0X 10 6Torr ;
[0008] 电子束真空蒸镀方法蒸镀5-10nm的镍层，镀膜速率设为:Q.5-0 J:i/S，镀膜功率为 电子枪输出功率的〇. 16-0. 19倍，腔体压力为I. 0X 10 6Torr ;
[0009] 氮气氛围中对所述镍层进行退火处理，使镍层在所述铬层的表面上形成均匀 分布的球状镍颗粒，球状镍颗粒之间的距离为2. 5-4nm，氮气流量为5-7L/min，温度为 500-540°C，时间为 60-120s ;
[0010] 利用球状镍颗粒作为掩膜，刻蚀所述铬层，在铬层表面刻蚀形成纳米级凹状矩形 坑，凹状矩形坑的长、宽、高为3-8nm，相邻凹状矩形坑之间相距2. 5-4nm，刻蚀采用反应离 子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机进行的干法刻蚀，所使用的刻蚀气体为BC13、C12或 Ar，BC13通入的浓度为15-22ml/min，C12通入的浓度为20-30ml/min，Ar通入的浓度为 24_33ml/min ;
[0011] 采用包含氯化铁、盐酸以及水的溶液腐蚀去掉球状镍颗粒；
[0012] 电子束真空蒸镀方法依次蒸镀铝层、钛层、铂层和金层；
[0013] 剥离去胶，得到LED芯片电极。
[0014] 优选地，所述步骤采用包含氯化铁、盐酸以及水的溶液腐蚀去掉球状镍颗粒，进一 步为，采用质量分数为8-15%的氯化铁、质量分数10-18%的盐酸、其余为水的溶液腐蚀去 掉球状镍颗粒，溶液温度50-65°C，反应时间5-10min。
[0015] 优选地，所述步骤电子束真空蒸镀方法依次蒸镀铝层、钛层、铂层和金层，进一步 为，蒸镀条件为：镀膜速率为4.5-10A/S，功率为其输出功率的〇. 30-0. 45倍，腔体压力为 1. 0X10 6Torr0
[0016] 优选地，所述步骤剥离去胶，进一步为，采用蓝膜对金属进行剥离，待金属剥离干 净后再将芯片放入去胶剂中进行超声浸泡，其中所述去胶剂包括质量分数为99. 5-99. 8% 的N-甲基吡咯烷酮以及质量分数为0. 2-0. 5%的水。
[0017] 本发明还公开了一种利用上述LED芯片电极的制作方法制作的LED芯片电极，该 LED芯片电极自下而上顺次包括：铬层、铝层及蒸镀铝层、钛层、铂层和金层，其中，在所述 铬层表面刻蚀有纳米级凹状矩形坑，凹状矩形坑的长、宽、高为3-8nm，相邻凹状矩形坑之间 相距 2. 5_4nm。
[0018] 与现有技术相比，本发明所述的LED芯片电极及其制作方法，达到了如下效果：
[0019] 本发明使铝层下面的铬层表面形成纳米级的凹凸状，与平整的表面相比，光线在 这种凹凸状的表面上能够以漫反射和散射的方式出射出去，增加光在铬层表面的出射率， 进而增加到达铝层的光线数量，这样，被铝层反射回芯片内部而再次反射出去的光线也将 增加，LED的发光效率明显提高，本发明的电极结构比传统方法亮度高5% -6%。
【附图说明】
[0020] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [0021 ] 图1为现有技术的LED芯片电极结构；
[0022] 图2为本发明的LED芯片电极结构；
[0023] 图3为本发明铬层表面的纳米级凹状矩形坑；
[0024] 图4为芯片表面涂覆光刻胶，露出电极区；
[0025] 图5为蒸镀铬层；
[0026] 图6为蒸镀镍层；
[0027] 图7为镍层退火后形成镍球；
[0028] 图8为以镍球为掩膜刻蚀在铬层表面形成纳米级凹状矩形坑；
[0029] 图9为化学溶液去除镍球。
【具体实施方式】
[0030] 如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员 应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以 名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在 通篇说明书及权利要求当中所提及的"包含"为一开放式用语，故应解释成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所 述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，"耦接"一词在此包含任何直接及间接的电性 耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电 性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说 明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目 的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0031] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
[0032] 实施例1 :
[0033] 结合图2-图9,本实施例提供了一种LED芯片电极的制作方法，包括步骤：
[0034] 步骤101 :干法刻蚀设备ICP刻蚀自下至上依次包含N型GaN层、量子阱和P型GaN 层的外延层1，形成台阶，露出N型GaN层，刻蚀深度1 μ m，切割道的宽度在10 μ m之间，P电 极制作在P型GaN层上，N电极制作在N型GaN层上；
[0035] 步骤102 :电子束真空蒸镀方法制作氧化铟锡薄膜导电层，薄膜厚度为600入，腔 体温度150°C，氧气流量5sccm，真空度3 X 10 5Torr ;
[0036] 步骤103 :如图4所示，涂覆厚度2. 5μπι的负性光刻胶5,曝光、显影，露出电极区；
[0037] 步骤104:如图5所示，电子束真空蒸镀方法蒸镀IOnm的铬层2,镀膜速率为 0.9/\ZS，镀膜功率为电子枪输出功率的〇. 35倍，腔体压力为1.0 X 10 6Torr ;
[0038] 步骤105 :结合图6,电子束真空蒸镀方法蒸镀5-10nm的镍层6,镀膜速率设为 0.5AZS，镀膜功率为电子枪输出功率的〇. 16倍，腔体压力为1.0 X 10 6Torr ;
[0039] 步骤106 :结合图7,氮气氛围中对所述镍层6进行退火处理，使镍层6在所述铬层 2的表面上形成均匀分布的球状镍颗粒61，球状镍颗粒61之间的距离为2. 5nm，氮气流量为 5L/min，温度为500°C，时间为60s ;
[0040] 步骤107 :如图8所示，利用球状镍颗粒61作为掩膜，刻蚀所述铬层2,在铬层2表 面刻蚀形成纳米级凹状矩形坑，凹状矩形坑的长a、宽b、高h为3nm，相邻凹状矩形坑之间 相距2. 5nm，刻蚀采用反应离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机进行的干法刻蚀，所使用 的刻蚀气体为BC13、C12或Ar，BC13通入的浓度为15ml/min，C12通入的浓度为20ml/min， Ar通入的浓度为24ml/min ;
[0041] 步骤108 :采用包含氯化铁、盐酸以及水的溶液腐蚀去掉球状镍颗粒61 ;如图9所 示，采用质量分数为8%的氯化铁、质量分数10%的盐酸、其余为水的溶液腐蚀去掉球状镍 颗粒61，溶液温度50 °C，反应时间5min。
[0042] 步骤109 :电子束真空蒸镀方法依次蒸镀铝层3及钛层、钼层和金层图2中4代表 钛层、铂层和金层；蒸镀条件为：镀膜速率为4.5A/S，镀膜功率为电子枪输出功率的〇. 30 倍，腔体压力为1.0X10 6Torr。
[0043] 步骤110 :剥离去胶，得到LED芯片电极。采用蓝膜对金属进行剥离，待金属剥离 干净后再将芯片放入去胶剂中进行超声浸泡，其中所述去胶剂包括质量分数为99. 5%的 N-甲基吡咯烷酮以及质量分数为0. 2%的水。
[0044] 根据上述方法制作的LED芯片电极，如图2所示，该LED芯片电极自下而上顺次包 括：铬层2、铝层3及钛层、铂层和金层，如图3所示，在所述铬层2表面刻蚀有纳米级凹状 矩形坑，凹状矩形坑的长、宽、高为3nm，相邻凹状矩形坑之间相距2. 5nm。
[0045] 实施例2 :
[0046] 结合图2-图9,本实施例提供了一种LED芯片电极的制作方法，包括步骤：
[0047] 步骤201 :干法刻蚀设备ICP刻蚀自下至上依次包含N型GaN层、量子阱和P型GaN 层的外延层1，形成台阶，露出N型GaN层，刻蚀深度2 μ m，切割道的宽度在25 μ m之间，P电 极制作在P型GaN层上，N电极制作在N型GaN层上；
[0048] 步骤202 :电子束真空蒸镀方法制作氧化铟锡薄膜导电层，薄膜厚度为丨500A，腔 体温度350°C，氧气流量15sccm，真空度3 X 10 7Torr ;
[0049] 步骤203 :如图4所示，涂覆厚度3.0μπι的负性光刻胶5,曝光、显影，露出电极区；
[0050] 步骤204 :如图5所示，电子束真空蒸镀方法蒸镀12nm的铬层2,镀膜速率为 U盖房，镀膜功率为电子枪输出功率的〇. 45倍，腔体压力为1.0 X 10 6Torr ;
[0051] 步骤205 :结合图6,电子束真空蒸镀方法蒸镀IOnm的镍层6,镀膜速率设为 0.8A/S，镀膜功率为电子枪输出功率的〇. 19倍，腔体压力为1.0 X 10 6Torr ;
[0052] 步骤206 :结合图7,氮气氛围中对所述镍层6进行退