化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種新型的化學(xué)鍍銀法制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，涉及半導(dǎo)體芯片技術(shù)制造領(lǐng)域，特別是指LED金屬反射鏡制造的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵基發(fā)光二極管的器件結(jié)構(gòu)主要經(jīng)歷了正裝、倒裝和垂直結(jié)構(gòu)，其中倒裝與垂直結(jié)構(gòu)中的金屬反射鏡電極一直以來是LED行業(yè)人員研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，良好的歐姆接觸特性以及高反射率對于LED輸出光電特性起著決定性作用。目前國際上普遍的方法是在發(fā)光二極管P型GaN外延層上采用電子束蒸發(fā)、濺射的方法在GaN表面制作金屬反射鏡。傳統(tǒng)的金屬反射鏡包括金屬鎳，鋁，銀以及多層光學(xué)膜結(jié)構(gòu)的DBR高反射膜，金屬銀相比其他金屬體系擁有更高的導(dǎo)電性能以及優(yōu)越的可見光波段的反射率而受到LED行業(yè)人員的長期研究。由于常規(guī)的物理沉積方法制作的純銀反射鏡與P型GaN無法形成良好的歐姆接觸，引入薄層金屬鎳插入層而形成的Ni/Ag/Pt/Au金屬反射鏡體系成為研究人員以及企業(yè)的選擇，但由于金屬Ni層的插入而導(dǎo)致反射鏡反射率的下降使得Ni/Ag/Pt/Au金屬反射鏡體系仍然成為LED行業(yè)的一個技術(shù)瓶頸。
[0003]就以上問題，本發(fā)明的一系列優(yōu)勢將給LED產(chǎn)業(yè)帶來技術(shù)上的改進(jìn)甚至變革。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對國際上現(xiàn)有的倒裝及垂直結(jié)構(gòu)金屬反射鏡所面臨的技術(shù)瓶頸，利用現(xiàn)有的技術(shù)提供新型的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，本發(fā)明致力于優(yōu)化和解決現(xiàn)有反射鏡體系的技術(shù)難點(diǎn)，該化學(xué)鍍銀方法制作的純銀金屬反射鏡，不僅具有良好的粘附性和超高的反射率，同時也能改善Ni/Ag/Pt/Au金屬體系與GaN的歐姆接觸。
[0005]本發(fā)明提供一種化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，采用化學(xué)鍍的方式在LED芯片結(jié)構(gòu)中制作一層銀金屬，形成銀反射鏡金屬層，具體制作過程包括:
[0006]步驟1:選擇一外延層結(jié)構(gòu)，該外延層結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底和制作在其上的LED外延層;
[0007]步驟2:采用光刻的方法，在LED外延層上的LED外延結(jié)構(gòu)上形成光刻膠圖形，使光刻膠覆蓋并保護(hù)無需鍍銀的LED外延結(jié)構(gòu)；
[0008]步驟3:將藍(lán)寶石襯底的裸露面進(jìn)行保護(hù)，把外延層結(jié)構(gòu)放入兩種預(yù)處理液中依次浸泡；
[0009]步驟4:將浸泡后的外延層結(jié)構(gòu)放入反應(yīng)皿，倒入化學(xué)鍍銀溶液進(jìn)行化學(xué)鍍銀；
[0010]步驟5:將鍍銀后的外延層結(jié)構(gòu)沖洗、吹干；
[0011]步驟6:剝離殘余的光刻膠，在LED外延結(jié)構(gòu)2上形成具有圖形的鍍銀金屬反射鏡，完成制備。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，其是利用現(xiàn)有的技術(shù)提供新型的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，本發(fā)明致力于優(yōu)化和解決現(xiàn)有反射鏡體系的技術(shù)難點(diǎn)，該化學(xué)鍍銀方法制作的純銀金屬反射鏡，不僅具有良好的粘附性和超高的反射率，同時也能改善Ni/Ag/Pt/Au金屬體系與GaN的歐姆接觸。
【附圖說明】
[0013]為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中:
[0014]圖1是本發(fā)明的制備流程圖；
[0015]圖2-圖4是本發(fā)明的流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]請參閱圖1并結(jié)合參閱圖2-圖4所示，本發(fā)明提供一種化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，采用化學(xué)鍍的方式在LED芯片結(jié)構(gòu)中制作一層銀金屬，形成銀反射鏡金屬層，具體制作過程包括:
[0017]步驟1:選擇一外延層結(jié)構(gòu)10，該外延層結(jié)構(gòu)10包括藍(lán)寶石襯底I和利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)在藍(lán)寶石襯底I上外延生長的LED外延層2，形成完整的發(fā)光二極管外延層結(jié)構(gòu)10。金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)原理是利用氣相反應(yīng)物(前驅(qū)物，precursor)和III族的金屬有機(jī)物或者V族的NH3在襯底表面進(jìn)行反應(yīng)并在其表面形成固態(tài)薄膜，從而沉積生長。
[0018]步驟2:由于在LED芯片的制作過程中需要制作金屬電極圖形，以完成芯片隔離以及電氣互聯(lián)等，我們采用光刻的方法，利用光刻膠作掩膜的特性，通過勻膠、前烘、曝光、顯影、后烘、打膠、堅膜等光刻工藝，在LED外延層結(jié)構(gòu)10上的LED外延層2上形成光刻膠圖形3，使光刻膠圖形3僅覆蓋并保護(hù)住無需蒸鍍銀的地方，比如LED芯片中的芯片隔離跑道以及需要蒸鍍η型金屬電極的區(qū)域，使用的光刻膠可以使正膠或者負(fù)膠。
[0019]步驟3:由于化學(xué)鍍的方法可以在任意材料(包括導(dǎo)電及非導(dǎo)電的材料)上鍍銀，因此需將非導(dǎo)電的藍(lán)寶石襯底I的裸露面(即背面)用光刻膠或藍(lán)膜等方式進(jìn)行保護(hù)，經(jīng)保護(hù)后，把外延層結(jié)構(gòu)10放入兩種預(yù)處理液中依次浸泡，所述使用的兩種預(yù)處理液為SnCljP PdCl 2，預(yù)處理時間分別為0.5-1小時，所述SnCl^質(zhì)量為l_5g，PdCl 2的質(zhì)量為0.05-0.125g，其余為H20。預(yù)處理過程為將LED外延層結(jié)構(gòu)10先放入SnCl2溶液中浸泡0.5-1小時，去離子水沖洗，吹干后放入PdCl2溶液中浸泡0.5-1小時，去離子水沖洗表面的附著物后吹干，以此分別對LED外延層結(jié)構(gòu)10表面進(jìn)行敏化和活化處理。該預(yù)處理起到的作用是利用SnCl2在外延層結(jié)構(gòu)10表面上留下Sn 2+離子，然后將PdCl 2中的Pd 2+離子還原為Pd°離子，為后續(xù)的化學(xué)鍍銀提供良好的成核中心，使金屬銀能以這些成核中心為成核點(diǎn)，橫向沉積形成完整的薄膜，利于形成良好的銀金屬反射鏡。
[0020]步驟4:將浸泡后的外延層結(jié)構(gòu)10放入反應(yīng)皿，倒入化學(xué)鍍銀溶液進(jìn)行化學(xué)鍍銀，所述的化學(xué)鍍銀溶液包括銀鹽液和還原液，所述銀鹽液的成分為AgNO3、氨水、NaOH和H2O,還原液的成分為葡萄糖、酒石酸和H2O,所述AgNOJ^質(zhì)量為1-3.5g、氨水的質(zhì)量為l-10ml、NaOH的質(zhì)量為0.5-2.5g/100ml，葡萄糖的質(zhì)量為10_45g、酒石酸l_4g、其余為H2O,銀鹽液與還原液按3: 2配比混合，反應(yīng)時間為5-10分鐘，該化學(xué)鍍銀溶液的PH值范圍為10-13、反應(yīng)溫度為室溫。反應(yīng)過程中能迅速觀察到反應(yīng)液的變化，從無色到棕色再到褐色直到最后的灰黑色，經(jīng)過5-10分鐘的反應(yīng)時間后取出外延層結(jié)構(gòu)10，即可觀察到表面鍍上一層銀金屬反射鏡4的外延層結(jié)構(gòu)10，反應(yīng)時間隨不同的配比而不同，時間太短形成的銀薄膜就薄，無法形成良好的歐姆接觸，時間太長則容易造成銀在表面析出，破壞表面形貌，因此控制溶液配比和反應(yīng)時間對銀反射鏡的表面形貌以及粘附力和歐姆接觸特性等起到關(guān)鍵的作用。
[0021]步驟5:將化學(xué)鍍銀后的外延層結(jié)構(gòu)10用去離子水沖洗5-10分鐘，然后用氮?dú)鈽寣⑼庋訉咏Y(jié)構(gòu)10表面的水吹干；
[0022]步驟6:用藍(lán)膜剝離光刻工藝留下的光刻膠，在LED外延層2上形成具有圖形的鍍銀金屬反射鏡4，再用去膜劑清洗未剝離干凈的光刻膠，去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?，完成制備?br>[0023]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或者替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的包含范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，采用化學(xué)鍍的方式在LED芯片結(jié)構(gòu)中制作一層銀金屬，形成銀反射鏡金屬層，具體制作過程包括: 步驟1:選擇一外延層結(jié)構(gòu)，該外延層結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底和制作在其上的LED外延層； 步驟2:采用光刻的方法，在LED外延層上的LED外延結(jié)構(gòu)上形成光刻膠圖形，使光刻膠覆蓋并保護(hù)無需鍍銀的LED外延結(jié)構(gòu)； 步驟3:將藍(lán)寶石襯底的裸露面進(jìn)行保護(hù)，把外延層結(jié)構(gòu)放入兩種預(yù)處理液中依次浸泡； 步驟4:將浸泡后的外延層結(jié)構(gòu)放入反應(yīng)皿，倒入化學(xué)鍍銀溶液進(jìn)行化學(xué)鍍銀； 步驟5:將鍍銀后的外延層結(jié)構(gòu)沖洗、吹干； 步驟6:剝離殘余的光刻膠，在LED外延結(jié)構(gòu)2上形成具有圖形的鍍銀金屬反射鏡，完成制備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，其中所述的化學(xué)鍍銀溶液包括銀鹽液和還原液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，其中銀鹽液的成分為AgNO3、氨水、NaOH和H2O,還原液的成分為葡萄糖、酒石酸和H20。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，其中AgNOj^質(zhì)量為1-3.5g、氨水的質(zhì)量為1-1Oml、NaOH的質(zhì)量為0.5-2.5g/100ml，葡萄糖的質(zhì)量為10_45g、酒石酸l-4g、其余為H2O,銀鹽液與還原液按3: 2配比混合，反應(yīng)時間為5-10分鐘ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，其中使用的兩種預(yù)處理液為SnCljP PdCl 2，預(yù)處理時間分別為0.5-1小時。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，其中SnClJ9質(zhì)量為l-5g，PdCl 2的質(zhì)量為0.05-0.125g，其余為H 20。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，其中該化學(xué)鍍銀溶液的PH值范圍為10-13、反應(yīng)溫度為室溫。
【專利摘要】一種化學(xué)鍍銀制作氮化鎵基發(fā)光二極管反射鏡金屬層的方法，包括：選擇一外延層結(jié)構(gòu)，該外延層結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底和制作在其上的LED外延層；采用光刻的方法，在LED外延層上的LED外延結(jié)構(gòu)上形成光刻膠圖形，使光刻膠覆蓋并保護(hù)無需鍍銀的LED外延結(jié)構(gòu)；將藍(lán)寶石襯底的裸露面進(jìn)行保護(hù)，把外延層結(jié)構(gòu)放入兩種預(yù)處理液中依次浸泡；將浸泡后的外延層結(jié)構(gòu)放入反應(yīng)皿，倒入化學(xué)鍍銀溶液進(jìn)行化學(xué)鍍銀；將鍍銀后的外延層結(jié)構(gòu)沖洗、吹干；剝離殘余的光刻膠，在LED外延結(jié)構(gòu)2上形成具有圖形的鍍銀金屬反射鏡，完成制備。本發(fā)明不僅具有良好的粘附性和超高的反射率，同時也能改善Ni/Ag/Pt/Au金屬體系與GaN的歐姆接觸。
【IPC分類】H01L33/46
【公開號】CN105226160
【申請?zhí)枴緾N201510551311
【發(fā)明人】王欽金, 詹騰, 馬駿, 郭恩卿, 劉志強(qiáng), 伊?xí)匝? 王軍喜, 李晉閩
【申請人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月1日