本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，特別是涉及一種led金屬電極結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

led因具有色純度高、響應(yīng)速度快、體積小、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)疑成為最受重視的光源技術(shù)。近年來(lái)隨著芯片性能的不斷提升，超規(guī)格使用已經(jīng)成為目前的一種常態(tài)，在芯片本身的性能滿(mǎn)足超規(guī)使用的前提下，對(duì)led芯片制程上的要求也隨之提高。

目前l(fā)ed芯片的電極結(jié)構(gòu)一般采用cr/al/ti/au，首先第一種金屬電極結(jié)構(gòu)，雖制程簡(jiǎn)單，芯片內(nèi)部發(fā)光區(qū)發(fā)出的光可反射出去部分，增加其出光效率，另外其熱穩(wěn)定性差。

申請(qǐng)?zhí)枮?00410058035.7的專(zhuān)利《適用于氮化鎵器件的鋁/鈦/鋁/鎳/金歐姆接觸系統(tǒng)》公開(kāi)了一種al/ti/al/ni/au電極結(jié)構(gòu)，以及申請(qǐng)?zhí)枮?01410663429.9《一種led電極結(jié)構(gòu)及其制作方法》公開(kāi)了一種ni/al/cr/ni/au的電極結(jié)構(gòu)。申請(qǐng)?zhí)枮?00410058035.7的專(zhuān)利存在兩個(gè)問(wèn)題：一是整個(gè)電極與gan的粘附性會(huì)很差，在后續(xù)的焊線(xiàn)、打線(xiàn)過(guò)程中，電極容易脫落；二是電壓會(huì)升高。申請(qǐng)?zhí)枮?01410663429.9專(zhuān)利中所述的電極結(jié)構(gòu)也存在兩種問(wèn)題，其一，cr與ni需進(jìn)行較厚膜層的蒸鍍方可隔絕al與au的擴(kuò)散，由于兩種材質(zhì)的應(yīng)力較大，在鍍膜過(guò)程中極易出現(xiàn)翹金的現(xiàn)象，其二，需二次金屬蒸鍍，二次金屬蒸鍍的工藝過(guò)于復(fù)雜，二次金屬蒸鍍影響生產(chǎn)蒸鍍機(jī)利用率，生產(chǎn)良率過(guò)程難控制。因此，開(kāi)發(fā)一種對(duì)光吸收較小、電極與gan層粘附性好、制程簡(jiǎn)單、制程良率高的電極結(jié)構(gòu)具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種led金屬電極結(jié)構(gòu)及其制備方法，該led金屬電極結(jié)構(gòu)的光吸收較小、與gan層粘附性好，制備過(guò)程簡(jiǎn)單、制備良率高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種led金屬電極結(jié)構(gòu)，由外延片的表層向外依次包括cr層、al層、第一ti層、第一ni層、第二ti層、第二ni層和au層。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述led金屬電極結(jié)構(gòu)還包括以下任意一項(xiàng)或多項(xiàng)特征：

1)所述cr層的厚度為

2)所述al層的厚度為

3)所述第一ti層的厚度為

4)所述第一ni層的厚度為

5)所述第二ti層的厚度為

6)所述第二ni層的厚度為

7)所述au層的厚度為

本發(fā)明公開(kāi)一種制備如上述所述的led金屬電極結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

s21：提供一外延片，制作電極圖形：

通過(guò)負(fù)性光刻膠做出電極圖形，去膠處理，甩干；

s22：采用電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行蒸鍍電極：

在電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)的腔體內(nèi)依次蒸鍍所述cr層、所述al層、所述第一ti層、所述第一ni層、所述第二ti層、所述第二ni層和所述au層；

s23：剝離與去膠：

采用藍(lán)膜對(duì)金屬進(jìn)行剝離，待金屬剝離干凈后再將電極放入去膠劑中進(jìn)行超聲浸泡。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s21中，所述負(fù)性光刻膠做出電極圖形的過(guò)程依次包括勻膠、軟烤、曝光、硬烤和顯影的過(guò)程。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述勻膠過(guò)程具體為：采用svsmsx～1000勻膠機(jī)進(jìn)行勻膠；采用dnk～4200光刻機(jī)，控制光刻膠的厚度為2.4～2.9mm。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s21中，所述軟烤過(guò)程具體為：采用熱板進(jìn)行軟烤，軟烤的溫度為100～105℃，軟烤的時(shí)間90～120s。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s21中，所述曝光過(guò)程中曝光能量80～100mj/cm²。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s21中，所述硬烤過(guò)程具體為：采用熱板進(jìn)行硬烤，硬烤的溫度108～112℃，硬烤的時(shí)間為60～90s。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s21中，所述顯影過(guò)程具體為：使用自動(dòng)顯影機(jī)進(jìn)行顯影，顯影的時(shí)間為30～90s。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s21中，所述去膠處理的過(guò)程采用等離子去膠機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行去膠處理，所述去膠處理的過(guò)程中氧氣的流量為15-30ml/min，射頻的時(shí)間為120～150s。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s22中，電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)的腔體壓力保持為6.0×10^-7torr，溫度保持為20-30℃。

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s22中，所述cr層的蒸鍍速率為所述al層的鍍膜速率為所述au層的鍍膜速率為

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s22中，所述第一ti層、所述第二ti層、所述第一ni層和所述第二ni層的鍍膜速率為

于在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，在步驟s23中，所述去膠液為中性去膠液。

如上所述，本發(fā)明提供一種led金屬電極結(jié)構(gòu)及其制備方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明led電極結(jié)構(gòu)由gan層的表層向外依次包括cr層、al層、第一ti層、第一ni層、第二ti層、第二ni層、au層，al層緊挨cr層設(shè)計(jì)，cr層不但能夠起到黏附作用，還能將傳輸?shù)絧、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；第一ti層、第一ni層、第二ti層和第二ni層的作用主要是防止al向au擴(kuò)散，從而提升電極穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性；ti、ni交替的作用主要是為消除ni應(yīng)力，杜絕在蒸鍍過(guò)程中產(chǎn)生翹金異常。

進(jìn)一步，本發(fā)明鍍膜方法鍍膜速率快、效率高，適合大批量生產(chǎn)，且鍍出來(lái)的膜層表面較為粗糙，膜層與膜層之間的粘附性很好，整個(gè)電極穩(wěn)定性很好。本發(fā)明從制程上考慮，工藝簡(jiǎn)單，常規(guī)的黃光工藝即可滿(mǎn)足鍍金前的黃光準(zhǔn)備，另金屬蒸鍍工藝簡(jiǎn)單，一次蒸鍍，可形成良好的粘附性以及光的反射效果，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中兩次鍍金工藝，并且制備過(guò)程管控更加自動(dòng)化，便于操作。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本發(fā)明的led金屬電極結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的led金屬電極結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

11外延片

12cr層

13al層

14第一ti層

15第一ni層

16第二ti層

17第二ni層

18au層

s21-s23步驟

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀(guān)點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1至圖2，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種led金屬電極結(jié)構(gòu)，由外延片11的表層向外依次包括cr層12、al層13、第一ti層14、第一ni層15、第二ti層16、第二ni層17和au層18。

cr層12的厚度為如果cr層太薄，電極與外延片11的黏附力不行，同時(shí)電壓會(huì)升高，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，從而降低整體電極對(duì)光的吸收率，因此，cr層的厚度的設(shè)計(jì)能保證高亮度又能保證電極與外延片11有好的粘附力和低電壓。

在本實(shí)施例中，cr層12的厚度為當(dāng)然，此處所列舉的厚度范圍為最優(yōu)選的范圍，在其它的實(shí)施例中，cr層12的厚度可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，并不限定于此。

al層13的厚度為al是用來(lái)反射光的，要有穩(wěn)定的反射作用必須要有至少的厚度，鋁層太薄反射率不穩(wěn)定，亮度會(huì)降低，鋁層太厚會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的打線(xiàn)過(guò)程中電極從鋁層處斷裂，的厚度即能保證高的發(fā)光效率又能保證電極在打線(xiàn)時(shí)的穩(wěn)定性。

在實(shí)施例中，al層13的厚度為當(dāng)然，此處所列舉的厚度范圍為最優(yōu)選的范圍，在其它的實(shí)施例中，al層的厚度可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，并不限定于此。

第一ti層14的厚度為第一ni層15的厚度為第二ti層16的厚度為第二ni層17的厚度為ti、ni層的作用主要是防止al向au擴(kuò)散，從而提升電極穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性；ti、ni交替的作用主要是為消除ni應(yīng)力，杜絕在蒸鍍過(guò)程中產(chǎn)生翹金異常。厚度的交替更好的解決此翹金異常和al/au擴(kuò)散。

在實(shí)施例中，第一ti層14的厚度為第一ni層15的厚度為第二ti層16的厚度為第二ni層17的厚度為

au層18的厚度為金的厚度是出于成本和焊線(xiàn)考慮的，太厚黃金成本高，太薄會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的焊線(xiàn)過(guò)程中焊線(xiàn)焊不上，的au層18可以保證焊線(xiàn)和低的成本。

在實(shí)施例中，au層18的厚度為此處所列舉的厚度范圍為最優(yōu)選的范圍，在其它的實(shí)施例中，au層18的厚度可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，并不限定于此。

另一方面，如圖2所示，本發(fā)明提供一種led金屬電極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

s21：提供一外延片11，制作電極圖形。

s22：采用電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行蒸鍍電極。

s23：剝離與去膠。

首先，執(zhí)行步驟s21，提供一外延片11，通過(guò)負(fù)性光刻膠做出電極圖形，去膠處理，甩干。

在步驟s21中，外延片11的最表層為gan外延層，通過(guò)gan外延層與cr層12直接粘連。

在步驟s21中，所述負(fù)性光刻膠做出電極圖形的過(guò)程依次包括勻膠、軟烤、曝光、硬烤和顯影的過(guò)程。

所述勻膠過(guò)程具體為：采用svsmsx～1000勻膠機(jī)進(jìn)行勻膠；采用dnk～4200光刻機(jī)，控制光刻膠的厚度為2.4～2.9mm；在本實(shí)施例中，控制光刻膠的厚度為2.7mm。

所述軟烤過(guò)程具體為：采用熱板進(jìn)行軟烤，軟烤的溫度為100～105℃，軟烤的時(shí)間90～120s；在本實(shí)施例中，軟烤的溫度為100℃，軟烤的時(shí)間110s。

所述曝光過(guò)程中曝光能量80～100mj/cm²；在本實(shí)施例中，所述曝光過(guò)程中曝光能量85mj/cm²。

所述硬烤過(guò)程具體為：采用熱板進(jìn)行硬烤，硬烤的溫度108～112℃，硬烤的時(shí)間為60～90s；在本實(shí)施例中，硬烤的溫度110℃，硬烤的時(shí)間為80s。

所述顯影過(guò)程具體為：使用自動(dòng)顯影機(jī)進(jìn)行顯影，顯影的時(shí)間為30～90s，在本實(shí)施例中，顯影的時(shí)間為70s。

所述去膠處理的過(guò)程采用等離子去膠機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行去膠處理，所述去膠處理的過(guò)程中氧氣的流量為15-30ml/min，射頻的時(shí)間為120～150s。在本實(shí)施例中，所述去膠處理的過(guò)程中氧氣的流量為20ml/min，射頻的時(shí)間為140s。

然后執(zhí)行步驟s22，采用電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行蒸鍍電極。

具體來(lái)講，采用電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行蒸鍍電極，工藝條件為：在電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)的腔體壓力為6.0×10^-7torr以及20-30℃室溫條件下。先采用臨20～peb電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)鍍上在外延片11上首先蒸鍍cr層12，cr層12的厚度控制在優(yōu)選地，cr層12厚度控制在然后蒸鍍al層13，al層13厚度控制在優(yōu)選地，al層13厚度控制在再蒸鍍第一ti層14，第一ti層14的厚度控制在優(yōu)選地，第一ti層14的厚度控制在再蒸鍍第一ni層15，第一ni層15厚度控制在優(yōu)選地，第一ni層15厚度控制在然后蒸鍍第二ti層16，第二ti層16厚度控制在優(yōu)選地，第二ti層16厚度控制在再蒸鍍第二ni層17，第二ni層17的厚度控制在優(yōu)選地，第二ni層17的厚度控制在最后蒸鍍au層18，au層18的厚度控制在優(yōu)選地，au層18的厚度控制在

在采用電子束蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)進(jìn)行蒸鍍電極過(guò)程中，cr層12的蒸鍍速率為al層13的鍍膜速率為au層18的鍍膜速率為第一ti層14、第二ti層16、第一ni層15和第二ni層17的鍍膜速率為

在實(shí)施例中，cr層12的蒸鍍速率為al層13的鍍膜速率為au層18的鍍膜速率為第一ti層14、第二ti層16、第一ni層15和第二ni層17的鍍膜速率為

最后執(zhí)行步驟s23，剝離與去膠。

具體來(lái)講，采用藍(lán)膜對(duì)金屬進(jìn)行剝離，待金屬剝離干凈后再將電極放入去膠劑中進(jìn)行超聲浸泡。其中，所述去膠液選用為中性去膠液。所述超聲浸泡過(guò)程中超聲波發(fā)生器的振蕩頻率為20-30khz。

測(cè)試結(jié)果：將本發(fā)明獲得led金屬電極結(jié)構(gòu)與常規(guī)的金屬反射類(lèi)的電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速熱退火測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示，從表1可以看出，新電極結(jié)構(gòu)具有更好的熱穩(wěn)定性，隨著溫度的增加，亮度(iv)升高的幅度高于常規(guī)的金屬反射類(lèi)的電極結(jié)構(gòu)，但電壓(vf1)升高的幅度遠(yuǎn)低于常規(guī)的金屬反射類(lèi)的電極結(jié)構(gòu)。

表1本發(fā)明獲得led金屬電極結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

綜上所述，本發(fā)明led電極結(jié)構(gòu)中cr層不但能夠起到黏附作用，還能將傳輸?shù)絧、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；第一ti層、第一ni層、第二ti層和第二ni層的作用主要是防止al向au擴(kuò)散，從而提升電極穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性；ti、ni交替的作用主要是為消除ni應(yīng)力，杜絕在蒸鍍過(guò)程中產(chǎn)生翹金異常。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。