一种led芯片电极与芯片结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件领域，更具体地是一种LED芯片电极与芯片结构及其制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(英文为Light Emitting D1de，简称LED)是半导体二极管的一种，它能将电能转化为光能，发出黄、绿、蓝等各种颜色的可见光及红外和紫外不可见光。与小白炽灯泡及氖灯相比，它具有工作电压和电流低、可靠性高、寿命长且可方便调节发光亮度等优点。自20世纪90年代氮化镓(GaN)基LED开发成功以来，随着研究的不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越广。
[0003]参考图1所示，在目前常规正装发光二极管结构中，包括衬底100，由下往上堆叠的N型层101、发光层102、P型层103、电流扩展层104、P电极105(包括第一金属隔离层107、第二金属隔离层108和金属表面层109)以及设置在N型层101裸露表面上的N电极106(包括第一金属隔离层110、第二金属隔离层111和金属表面层112)。由于P电极105，第一金属隔离层一般选用Cr在蓝光波段440?475nm的反射率低，只有35%左右的反射率，所以电极对光有吸收作用，使得发光层发出的部分光线未能发射出来，造成光损失，影响芯片的发光效率，目前已有相关技术通过在金属电极下方加入金属反射膜(Al或Ag高反金属)，由于Al或Ag在蓝光波段440?475nm的反射率比Cr高，达到80%以上的反射率，这样使得光线被反射重新进入芯片内部，然后通过一次或多次折射发射出芯片表面，从而增加发光效率，其中通过增设金属银或铝反射膜的形成的具有反射电极的发光二极管(参考图2所示)，包括衬底200，由下往上堆叠的N型层201、发光层202、P型层203、电流扩展层204、P电极205(包括金属反射层207、第一金属隔离层208、第二金属隔离层209和金属表面层210)以及设置在N型层201裸露表面上的N电极206(包括金属反射层211、第一金属隔离层212、第一金属隔离层213和金属表面层214)。这种结构的发光二极管往往会在封装老化中出现光衰异常的问题，尤其是在高温高湿的环境下，Al或Ag等金属反射层不稳定，更容易与环境中的Cl、0等元素反应而被氧化，造成光效下降，电极鼓泡、起皮甚至导致掉电极，从而导致发光二极管失效。
【发明内容】
[0004]为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种LED芯片电极及其制作方法。
[0005]本发明解决上述问题的技术方案包括:提供一种LED芯片电极的制作方法，包括步骤:
在一底材上形成负胶，定义电极图案，去除图案区的负胶形成电极窗口；
在所述电极窗口上形成反射结构；
采用离子源助镀法在所述反射结构上形成金属表面层，其完成包裹所述反射结构的顶面及侧壁；
去除负胶上的反射结构以及金属表面层，并去除所述负胶。
[0006]优选地，所述离子源助镀法工艺条件为:通入离子源阳极的气体为N2SAr惰性气体，离子源工作时的阳极电压为50~300V。
[0007]优选地，所述金属表面层的侧面成倾斜状。
[0008]优选地，所述反射结构包括金属反射层和金属隔离层。
[0009]优选地，所述金属反射层为41、48、附、2]1中的至少一种金属，其厚度为5~100111]1。
[0010]优选地，所述金属隔离层为Cr、T1、Pt、N1、W中的至少一种金属，其厚度为5?lOOnm。[0011 ] 优选地，所述金属表面层为Au，其厚度为50?3000nm。
[0012]优选地，所述底材可以是衬底，也可以是发光外延层，或者前述二者组合。
[0013]本发明还提供一种LED芯片电极的制作方法，包括步骤:
在一底材上，采用负胶开电极图形光罩，由于负胶的特性所致，显影完后会形成电极窗口呈上窄下宽的台形状；
在所述负胶和电极窗口上，依次形成金属反射层、第一金属隔离层、第二金属隔离层；在所述第二金属隔离层上，采用离子源助镀法形成金属表面层，由于离子源助镀法的特点所致，使得金属表面层完全把金属反射层、第一金属隔离层以及第二金属隔离层包裹住；
去除所述负胶上的金属反射层、第一金属隔离层、第二金属隔离层及金属表面层并去除负胶。
[0014]同时本发明提供一种LED芯片电极，采用上述任一制作方法制得。
[0015]本发明再提供包含上述芯片电极的LED芯片结构的制作方法，包括步骤:
在一衬底上形成发光外延层，其至下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层； 在所述外延层上形成负胶，定义电极图案，去除图案区的负胶形成电极窗口；
在所述电极窗口上形成反射结构；
采用离子源助镀法在所述反射结构上形成金属表面层，其完成包裹所述反射结构的顶面及侧壁；
去除负胶上的反射结构以及金属表面层，并去除所述负胶。
[0016]优选地，所述离子源助镀法工艺条件为:通入离子源阳极的气体为N2SAr惰性气体，离子源工作时的阳极电压为50~300V。
[0017]优选地，所述金属表面层的侧面成倾斜状。
[0018]优选地，所述反射结构包括金属反射层和金属隔离层。
[0019]优选地，所述金属反射层为41、48、附、2]1中的至少一种金属，其厚度为5~100111]1。
[0020]优选地，所述金属隔离层为Cr、T1、Pt、N1、W中的至少一种金属，其厚度为5?lOOnm。[0021 ] 优选地，所述金属表面层为Au，其厚度为50?3000nm。
[0022]本发明又提供包含上述芯片电极的LED芯片结构的制作方法，包括步骤:
在一衬底上形成发光外延层，其自下而上包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；在所述发光外延层，采用开光罩和干蚀刻技术，从第二半导体层往下蚀刻出部分裸露的第一半导体层；
在所述第二半导体层及裸露的第一半导体层上，采用负胶开电极图形光罩，由于负胶的特性所致，显影完后会形成电极窗口呈上窄下宽的台形状；
在所述负胶和电极窗口上，依次形成金属反射层、第一金属隔离层、第二金属隔离层； 在所述第二金属隔离层上，采用离子源助镀法形成金属表面层，由于离子源助镀法的特点所致，使得金属表面层完全把金属反射层、第一金属隔离层以及第二金属隔离层包裹住；
去除所述负胶上的金属反射层、第一金属隔离层、第二金属隔离层及金属表面层并去除负胶。
[0023]同时本发明提供一种LED芯片结构，采用上述任一制作方法制得。
[0024]本发明的有益效果包括:利用负胶的特性，只需开一次电极图形光罩，并采用离子源助镀法形成属表面层，便可以将下方的反射结构完全包裹住，即增大反射结构的包覆范围，有效地简化了工艺流程，节约制作成本，适合于规模化生产。进一步地，离子源助镀法是采用离子源使得膜层形成排列较为紧密的、稳定的分子(原子)结构，并趋于晶格化，膜料粒子动能的增加，使原子(分子)在基底表面的迀移速率增加，因此增加了凝结速率，增加了粒子的生长速率，也加速了粒子的接合，从而使金属表面层的聚集密度接近于I，制得紧凑、内应力小且表面光滑的电极结构，从而提高发光二极管的可靠性。
[0025]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0026]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0027]图1为常规正装的氮化镓基LED芯片的结构示意图。
[0028]图2为改进正装的氮化镓基LED芯片的结构示意图。
[0029]图3?图9为本发明实施例1的发光二极管的制作过程截面示意图。
[0030]图10为本发明实施例2的发光二极管的结构示意图。
[0031 ]图中各标号表示:100,200,300，400:衬底；101,201,301,401: N 型层;102，202，302，402:发光层；103，203，303，403:?型层；104，204，304，404:电流扩展层；105，205，305，405:卩电极；106，206，306，406 4电极；107，110，208，212，308，313，408，413:第一金属隔离层；108，111，209，213，309，314，409，414:第二金属隔离层；109，112