本發(fā)明涉及LED芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種蒸鍍電極膜層從下至上依次為Ni/Al/Rh/Ti/Ni/Au的高反射率LED電極及其制備方法。

背景技術(shù)：

LED是一種固體光源，它是利用半導(dǎo)體P-N結(jié)制成的發(fā)光器件。在正向?qū)〞r(shí)，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子復(fù)合，釋放出的能量以光子或部分以光子的形式發(fā)射出來(lái)。半導(dǎo)體LED照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于路燈、顯示屏、室內(nèi)照明、汽車燈等各個(gè)領(lǐng)域。如何提高發(fā)光效率、改善各項(xiàng)電性性能是LED需要解決的主要問(wèn)題。

目前大多數(shù)LED采用的結(jié)構(gòu)從下至上依次為：藍(lán)寶石襯底、buffer緩沖層、n-GaN、量子阱發(fā)光區(qū)、p-GaN、CB層、透明導(dǎo)電層(TCL)、PV層、P電極和N電極，其中P電極位于透明導(dǎo)電層上，N電極形成于通過(guò)ICP刻蝕露出的n-GaN上，如圖1。傳統(tǒng)的P、N電極一般采用Ni/Au結(jié)構(gòu)或者Cr/Pt/Au結(jié)構(gòu)，這兩種金屬電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，但是從芯片內(nèi)部發(fā)光區(qū)發(fā)出的光有很大一部分會(huì)被電極吸收，從而降低了LED的發(fā)光效率；第三種反射電極結(jié)構(gòu)一般采用Cr/Al/Cr/Pt/Au結(jié)構(gòu)，能很好地解決光被電極吸收的問(wèn)題，但是Al雖然可以在n-GaN上形成粘附性強(qiáng)并且穩(wěn)定的歐姆接觸，在p-GaN上Al卻不能形成良好的歐姆接觸。且Al的電化學(xué)特性不穩(wěn)定，比較活潑，遇酸堿都能反應(yīng)，對(duì)制備過(guò)程比較敏感，同時(shí)其在空氣中遇鹵素離子易氧化導(dǎo)致電極脫落，而在制備芯片電極的過(guò)程中需用到大量HF/HCL/HBr等含鹵素元素的化學(xué)藥品，因此其穩(wěn)定性不夠。

由此，急需開(kāi)發(fā)一種對(duì)光吸收較小、穩(wěn)定性好、能提高LED發(fā)光效率的高反射率電極結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供高反射率LED電極及其制備方法，以解決現(xiàn)有高反射率電極結(jié)構(gòu)在與鹵素元素的化學(xué)藥品接觸不夠穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高反射率LED電極的制備方法，通過(guò)電子束真空蒸發(fā)的鍍膜方式蒸鍍電極，蒸鍍電極膜層的先后順序?yàn)镹i/Al/Rh/Ti/Ni/Au。

優(yōu)選的，所述蒸鍍電極步驟包括：其中Ni層的厚度為鍍第一層Ni時(shí)鍍膜速率為功率為17～19％；Al層的厚度為鍍Al時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為35～45％；Rh層的厚度為鍍Rh時(shí)鍍膜速率為功率為25～32％；Ti層的厚度為鍍Ti時(shí)鍍膜速率為功率為3.5～4.5％；第二層Ni的厚度為鍍Ni時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為15～18％；最后一層Au層的厚度為鍍Au時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為23～28％。

優(yōu)選的，所述蒸鍍電極步驟中，腔體壓力為1.0×10-6Torr，溫度為0℃。

優(yōu)選的，在蒸鍍電極之前包括步驟：

A、通過(guò)PAD光刻做出電極圖形，PAD光刻采用負(fù)性光刻膠；

B、用等離子掃膠機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行掃膠處理，掃膠時(shí)氧氣流量設(shè)為22cc/min，射頻時(shí)間為55秒；

優(yōu)選的，在蒸鍍電極之后包括步驟：

D、采用藍(lán)膜對(duì)金屬進(jìn)行剝離，金屬剝離干凈后再將芯片放入去膠劑中超聲浸泡。

優(yōu)選的，所述A步驟PAD光刻包括：光刻膠厚度在2.75um～2.85um之間。

優(yōu)選的，所述A步驟PAD光刻包括：采用熱板軟烤，軟烤溫度101℃～105℃之間，軟烤時(shí)間95秒～110秒之間。

優(yōu)選的，所述A步驟PAD光刻包括：采用熱板硬烤，硬烤溫度105℃～110℃，硬烤時(shí)間70秒～85秒。

根據(jù)上述的制備方法制備得到的高反射率LED電極，蒸鍍電極膜層從下至上依次為Ni/Al/Rh/Ti/Ni/Au。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過(guò)電子束真空蒸發(fā)的鍍膜方式蒸鍍電極，蒸鍍電極膜層的先后順序?yàn)镹i/Al/Rh/Ti/Ni/Au，與現(xiàn)有的反射電極結(jié)構(gòu)相比，本電極增加了Rh層，由此可有效降低電極翹起或掉電極等異常的發(fā)生。其中，GaN與Al層之間的第一層Ni只有幾個(gè)的厚度，幾乎不會(huì)對(duì)芯片內(nèi)部發(fā)出的光產(chǎn)生吸收，它的作用是使GaN與Al層形成良好的歐姆接觸。Al層是該電極結(jié)構(gòu)中提升發(fā)光效率的關(guān)鍵膜層，高反射率的Al金屬層將傳輸?shù)絇、N電極的光反射回芯片內(nèi)部，被反射回的光從芯片內(nèi)部再射出來(lái)，從而提高了LED芯片的外量子效率。Rh層的作用是保護(hù)Al層，Rh作為一種鉑族元素，其不僅擁有穩(wěn)定的電熱性能，還具有強(qiáng)大的抗氧化性和抗腐蝕性，Rh層可起到防止Al層與外界酸堿或鹵素離子發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致翹金或掉電極的作用。因此，與傳統(tǒng)的Ni/Au結(jié)構(gòu)或者Cr/Pt/Au相比，本申請(qǐng)高反射率電極提升LED芯片亮度約2％。而且電極制備方法工藝簡(jiǎn)單易操作，工藝參數(shù)穩(wěn)定便于控制。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的LED電極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電極膜層結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、藍(lán)寶石襯底 2、緩沖層 3、N-GaN層 4、MQW量子阱發(fā)光區(qū) 5、P-GaN層 6、P電極 7、N電極 8、勢(shì)壘電容層 9、ITO層 10、PV層 11、第一Ni層 12、Al層 13、Rh層 14、Ti層 15、第二Ni層 16、Au層。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

參見(jiàn)圖1、圖2，本申請(qǐng)公開(kāi)的高反射率LED電極的制備方法，包括以下步驟：

第一步：通過(guò)PAD光刻做出電極圖形，PAD光刻采用負(fù)性光刻膠。PAD光刻的步驟及參數(shù):

1、光刻膠厚度在2.75um～2.85um之間

2、采用熱板軟烤，軟烤溫度101℃～105℃之間，軟烤時(shí)間95秒～110秒之間

3、曝光能量控制在85～90mj/cm2之間

4、采用熱板硬烤，硬烤溫度105℃～110℃，硬烤時(shí)間70秒～85秒

5、采用正膠顯影液，顯影時(shí)把裝好芯片的卡塞放入盛有顯影液的燒杯中，顯影時(shí)每隔10秒抖動(dòng)一次卡塞以確保顯影充分，顯影時(shí)間70秒～90秒。

6、用DI水沖水5分鐘再放入甩干機(jī)中甩干。

第二步：用等離子掃膠機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行掃膠處理，掃膠時(shí)氧氣流量設(shè)為22cc/min，射頻時(shí)間為55秒。掃膠的優(yōu)點(diǎn)在于能夠去除PAD光刻時(shí)殘留下來(lái)的負(fù)膠底膜，能夠提高P電極與透明導(dǎo)電層以及N電極與GaN的粘附性，同時(shí)對(duì)降低芯片的電壓有很好的效果。

第三步：通過(guò)電子束真空蒸發(fā)的鍍膜方式蒸鍍電極，蒸鍍電極膜層的先后順序?yàn)镹i/Al/Rh/Ti/Ni/Au，如圖2.其中Ni層的厚度為鍍第一層Ni時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為17～19％；Al層的厚度為鍍Al時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為35～45％；Rh層的厚度為鍍Rh時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為25～32％；Ti層的厚度為鍍Ti時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為3.5～4.5％；第二層Ni的厚度為鍍Ni時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為15～18％；最后一層Au層的厚度為鍍Au時(shí)鍍膜速率設(shè)為功率為23～28％.整個(gè)鍍膜過(guò)程中腔體壓力為1.0×10-6Torr,溫度設(shè)定為0℃。GaN與Al層之間的第一層Ni只有幾個(gè)的厚度，幾乎不會(huì)對(duì)芯片內(nèi)部發(fā)出的光產(chǎn)生吸收，它的作用是使GaN與Al層形成良好的歐姆接觸。Al層是該電極結(jié)構(gòu)中提升發(fā)光效率的關(guān)鍵膜層，高反射率的Al金屬層將傳輸?shù)絇、N電極的光反射回芯片內(nèi)部，被反射回的光從芯片內(nèi)部再射出來(lái)，從而提高了LED芯片的外量子效率。Rh層的作用是保護(hù)Al層，Rh作為一種鉑族元素，其不僅擁有穩(wěn)定的電熱性能，還具有強(qiáng)大的抗氧化性和抗腐蝕性，Rh層可起到防止Al層與外界酸堿或鹵素離子發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致翹金或掉電極的作用。

第四步：剝離與去膠，采用藍(lán)膜對(duì)金屬進(jìn)行剝離，金屬剝離干凈后再將芯片放入去膠劑中超聲浸泡。

從上述步驟可以看出，本發(fā)明提供的LED電極及制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1、與傳統(tǒng)的Ni/Au結(jié)構(gòu)或者Cr/Pt/Au結(jié)構(gòu)的電極相比，本高反射率電極提升LED芯片亮度約2％；

具體實(shí)施案例如下：

選取相同波長(zhǎng)、電壓、PeakI值(外延光致發(fā)光值)的24片外延片，使用18*35mil尺寸光罩，確保12片外延片使用Cr/Pt/Au電極結(jié)構(gòu)的工藝作業(yè)，其余12片使用本發(fā)明工藝作業(yè)，確保24片芯片在各工序都是在同一機(jī)臺(tái)、同一人員作業(yè)完成，確保24片芯片其余工藝統(tǒng)一按正常工藝作業(yè)完成，COW外觀檢驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)芯片外觀正常，點(diǎn)測(cè)電性發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在亮度上相對(duì)Cr/Pt/Au電極結(jié)構(gòu)的芯片提升3.85mw，提升比例為2.39％，其余電性參數(shù)均無(wú)差別，具體統(tǒng)計(jì)如下：

2、與現(xiàn)有的反射電極結(jié)構(gòu)相比，本電極增加了Rh層，在與鹵素元素的化學(xué)藥品接觸時(shí)增加了穩(wěn)定性，由此可有效降低電極翹起或掉電極等異常的發(fā)生。

下表為本電極結(jié)構(gòu)與Cr/Al/Cr/Pt/Au電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電極翹起或掉電極異常的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

由上表可知，本電極結(jié)構(gòu)比Cr/Al/Cr/Pt/Au電極結(jié)構(gòu)發(fā)生電極翹起或掉電極的異常比例低0.39％。按照一個(gè)月14萬(wàn)片的產(chǎn)量、返工成本11元/片計(jì)算，減少的異常片每月可節(jié)約成本為0.39％*140000*11＝6006元。另一方面，此類異常的降低可大大降低芯片廠商被客訴的概率，提高芯片廠商的形象、減少公關(guān)費(fèi)用。

3、該電極制備方法工藝簡(jiǎn)單易操作，工藝參數(shù)穩(wěn)定便于控制。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。