一種LED芯片電極與芯片結構及其制作方法技術

本發明專利技術公開了一種LED芯片電極與芯片結構及其制作方法，包括步驟：在一底材上形成負膠，定義電極圖案，去除圖案區的負膠形成電極窗口；在所述電極窗口上形成反射結構；采用離子源助鍍法在所述反射結構上形成金屬表面層，其完成包裹所述反射結構的頂面及側壁，即增大反射結構的包覆范圍，有效地簡化了工藝流程，節約制作成本，適合于規模化生產。此外，采用離子源助鍍法形成金屬表面層，制得緊湊、內應力小且表面光滑的電極結構，從而提高發光二極管的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件領域，更具體地是一種LED芯片電極與芯片結構及其制作方法。
技術介紹
發光二極管（英文為LightEmittingDiode，簡稱LED）是半導體二極管的一種，它能將電能轉化為光能，發出黃、綠、藍等各種顏色的可見光及紅外和紫外不可見光。與小白熾燈泡及氖燈相比，它具有工作電壓和電流低、可靠性高、壽命長且可方便調節發光亮度等優點。自20世紀90年代氮化鎵（GaN）基LED開發成功以來，隨著研究的不斷進展，其發光亮度也不斷提高，應用領域也越來越廣。參考圖1所示，在目前常規正裝發光二極管結構中，包括襯底100，由下往上堆疊的N型層101、發光層102、P型層103、電流擴展層104、P電極105（包括第一金屬隔離層107、第二金屬隔離層108和金屬表面層109）以及設置在N型層101裸露表面上的N電極106（包括第一金屬隔離層110、第二金屬隔離層111和金屬表面層112）。由于P電極105，第一金屬隔離層一般選用Cr在藍光波段440~475nm的反射率低，只有35%左右的反射率，所以電極對光有吸收作用，使得發光層發出的部分光線未能發射出來，造成光損失，影響芯片的發光效率，目前已有相關技術通過在金屬電極下方加入金屬反射膜（Al或Ag高反金屬），由于Al或Ag在藍光波段440~475nm的反射率比Cr高，達到80%以上的反射率，這樣使得光線被反射重新進入芯片內部，然后通過一次或多次折射發射出芯片表面，從而增加發光效率，其中通過增設金屬銀或鋁反射膜的形成的具有反射電極的發光二極管（參考圖2所示），包括襯底200，由下往上堆疊的N型層201、發光層202、P型層203、電流擴展層204、P電極205（包括金屬反射層207、第一金屬隔離層208、第二金屬隔離層209和金屬表面層210）以及設置在N型層201裸露表面上的N電極206（包括金屬反射層211、第一金屬隔離層212、第一金屬隔離層213和金屬表面層214）。這種結構的發光二極管往往會在封裝老化中出現光衰異常的問題，尤其是在高溫高濕的環境下，Al或Ag等金屬反射層不穩定，更容易與環境中的Cl、O等元素反應而被氧化，造成光效下降，電極鼓泡、起皮甚至導致掉電極，從而導致發光二極管失效。
技術實現思路
為解決上述現有技術中存在的問題，本專利技術提出一種LED芯片電極及其制作方法。本專利技術解決上述問題的技術方案包括：提供一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：在一底材上形成負膠，定義電極圖案，去除圖案區的負膠形成電極窗口；在所述電極窗口上形成反射結構；采用離子源助鍍法在所述反射結構上形成金屬表面層，其完成包裹所述反射結構的頂面及側壁；去除負膠上的反射結構以及金屬表面層，并去除所述負膠。優選地，所述離子源助鍍法工藝條件為：通入離子源陽極的氣體為N2或Ar惰性氣體，離子源工作時的陽極電壓為50~300V。優選地，所述金屬表面層的側面成傾斜狀。優選地，所述反射結構包括金屬反射層和金屬隔離層。優選地，所述金屬反射層為Al、Ag、Ni、Zn中的至少一種金屬，其厚度為5~100nm。優選地，所述金屬隔離層為Cr、Ti、Pt、Ni、W中的至少一種金屬，其厚度為5~100nm。優選地，所述金屬表面層為Au，其厚度為50~3000nm。優選地，所述底材可以是襯底，也可以是發光外延層，或者前述二者組合。本專利技術還提供一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：在一底材上，采用負膠開電極圖形光罩，由于負膠的特性所致，顯影完后會形成電極窗口呈上窄下寬的臺形狀；在所述負膠和電極窗口上，依次形成金屬反射層、第一金屬隔離層、第二金屬隔離層；在所述第二金屬隔離層上，采用離子源助鍍法形成金屬表面層，由于離子源助鍍法的特點所致，使得金屬表面層完全把金屬反射層、第一金屬隔離層以及第二金屬隔離層包裹住；去除所述負膠上的金屬反射層、第一金屬隔離層、第二金屬隔離層及金屬表面層并去除負膠。同時本專利技術提供一種LED芯片電極，采用上述任一制作方法制得。本專利技術再提供包含上述芯片電極的LED芯片結構的制作方法，包括步驟：在一襯底上形成發光外延層，其至下而上包括第一半導體層、發光層和第二半導體層；在所述外延層上形成負膠，定義電極圖案，去除圖案區的負膠形成電極窗口；在所述電極窗口上形成反射結構；采用離子源助鍍法在所述反射結構上形成金屬表面層，其完成包裹所述反射結構的頂面及側壁；去除負膠上的反射結構以及金屬表面層，并去除所述負膠。優選地，所述離子源助鍍法工藝條件為：通入離子源陽極的氣體為N2或Ar惰性氣體，離子源工作時的陽極電壓為50~300V。優選地，所述金屬表面層的側面成傾斜狀。優選地，所述反射結構包括金屬反射層和金屬隔離層。優選地，所述金屬反射層為Al、Ag、Ni、Zn中的至少一種金屬，其厚度為5~100nm。優選地，所述金屬隔離層為Cr、Ti、Pt、Ni、W中的至少一種金屬，其厚度為5~100nm。優選地，所述金屬表面層為Au，其厚度為50~3000nm。本專利技術又提供包含上述芯片電極的LED芯片結構的制作方法，包括步驟：在一襯底上形成發光外延層，其自下而上包括第一半導體層、發光層和第二半導體層；在所述發光外延層，采用開光罩和干蝕刻技術，從第二半導體層往下蝕刻出部分裸露的第一半導體層；在所述第二半導體層及裸露的第一半導體層上，采用負膠開電極圖形光罩，由于負膠的特性所致，顯影完后會形成電極窗口呈上窄下寬的臺形狀；在所述負膠和電極窗口上，依次形成金屬反射層、第一金屬隔離層、第二金屬隔離層；在所述第二金屬隔離層上，采用離子源助鍍法形成金屬表面層，由于離子源助鍍法的特點所致，使得金屬表面層完全把金屬反射層、第一金屬隔離層以及第二金屬隔離層包裹住；去除所述負膠上的金屬反射層、第一金屬隔離層、第二金屬隔離層及金屬表面層并去除負膠。同時本專利技術提供一種LED芯片結構，采用上述任一制作方法制得。本專利技術的有益效果包括：利用負膠的特性，只需開一次電極圖形光罩，并采用離子源助鍍法形成屬表面層，便可以將下方的反射結構完全包裹住，即增大反射結構的包覆范圍，有效地簡化了工藝流程，節約制作成本，適合于規模化生產。進一步地，離子源助鍍法是采用離子源使得膜層形成排列較為緊密的、穩定的分子（原子）結構，并趨于晶格化，膜料粒子動能的增加，使原子（分子）在基底表面的遷移速率增加，因此增加了凝結速率，增加了粒子的生長速率，也加速了粒子的接合，從而使金屬表面層的聚集密度接近于1，制得緊湊、內應力小且表面光滑的電極結構，從而提高發光二極管的可靠性。本專利技術的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明附圖用來提供對本專利技術的進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：????在一底材上形成負膠，定義電極圖案，去除圖案區的負膠形成電極窗口；????在所述電極窗口上形成反射結構；????采用離子源助鍍法在所述反射結構上形成金屬表面層，其完成包裹所述反射結構的頂面及側壁；去除負膠上的反射結構以及金屬表面層，并去除所述負膠，制得具有包裹式電極的發光二極管。

【技術特征摘要】
1.一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：
在一底材上形成負膠，定義電極圖案，去除圖案區的負膠形成電極窗口；
在所述電極窗口上形成反射結構；
采用離子源助鍍法在所述反射結構上形成金屬表面層，其完成包裹所述反射結構的頂面及側壁；
去除負膠上的反射結構以及金屬表面層，并去除所述負膠，制得具有包裹式電極的發光二極管。
2.一種LED芯片電極的制作方法，包括步驟：
在一底材上，采用負膠開電極圖形光罩，由于負膠的特性所致，顯影完后會形成電極窗口呈上窄下寬的臺形狀；
在所述負膠和電極窗口上，依次形成金屬反射層、第一金屬隔離層、第二金屬隔離層；
在所述第二金屬隔離層上，采用離子源助鍍法形成金屬表面層，由于離子源助鍍法的特點所致，使得金屬表面層完全把金屬反射層、第一金屬隔離層以及第二金屬隔離層包裹住；
去除所述負膠上的金屬反射層、第一金屬隔離層、第二金屬隔離層及金屬表面層并去除負膠。
3.根據權利要求1或2所述的一種LED芯片電極的制作方法，其特征在于：所述離子源助鍍法工藝條件為：通入離子源陽極的氣體為N2或Ar惰性氣體，離子源工作時的陽極電壓為50~300V。
4.根據權利要求1所述的一種LED芯片電極的制作方法，其特征在于：所述反射結構的側面成傾斜狀。
5.根據權利要求1所述的一種LED芯片電極的制作方法，其特征在于：所述反射結構包括金屬反射層和金屬隔離層。
6.根據權利要求1所述的一種LED芯片電極的制作方法，其特征在于：所述底材為襯底或者發光外延層或者前述二者組合。
7.一種LED芯片電極，采用上述權利要求1~6中的任一項LED芯片...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏章艮，林素慧，彭康偉，洪靈愿，黃禹杰，徐宸科，
申請(專利權)人：廈門市三安光電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：福建;35