反射電極結構、led器件及製備方法

2023-07-30 02:15:16

反射電極結構、led器件及製備方法
【專利摘要】本申請公開了一種反射電極結構，設置於氮化物半導體層之上，包括：反射部分與電極部分，電極部分位於反射部分之上，其中，反射部分為由氮化物半導體層的表層向外依次排列的第一Ni層、Al層組成；電極部分為由反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層組成，或由反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。本發明使得電極對光的出光率高，且可降低操作電流。
【專利說明】反射電極結構、LED器件及製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於半導體【技術領域】，涉及一種反射電極結構，還涉及一種LED器件及制 備方法。

【背景技術】
[0002] LED晶片通常包括一個在通電後產生光輻射的半導體發光結構，以及將半導體結 構與外界電源相連的電極，氮化鎵基發光二極體是一種將電能高效率轉化為光能的發光器 件，其電極材料較多採用鈦鋁和鈦金，公布號為CN103985805A的專利文獻公布了一種發光 器件，其焊線電極採用價格相對較低的鈦鋁材料，並依次蒸鍍鈦層和厚鋁層，通過焊線電極 金屬層厚度的適當增加，減少了 LED由於斷路造成的失效。
[0003] 另外，現有技術的發光器件採用電極結構為Cr層/Pt層/Au層，Cr層的厚度大概 為20-50nm，由於Cr層在可見光範圍的反射能力大約為65%，所以電極下方的光幾乎都被 吸收，造成LED的效率降低，現今的電極結構也有以第一 Cr層/Al層/第二Cr層/Pt層/ Au層為反射電極的結構，由於第一 Cr層的厚度要大於25nm，才不會有剝落機率，第一 Cr層 因為太厚所以穿透率太低，造成Al層光反射率降低，造成LED的效率降低。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於克服上述不足，提供一種反射電極結構，以解決現有的LED芯 片因為電極吸光而造成亮度降低的問題。
[0005] 為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
[0006] -種反射電極結構，設置於氮化物半導體層之上，其特徵在於，包括：反射部分與 電極部分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0007] 所述反射部分為由所述氮化物半導體層的表層向外依次排列的第一 Ni層、Al層 組成；
[0008] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0009] 優選地，所述反射部分的第一 Ni層的厚度為0. 4?3nm，Al層的厚度為50? 300nm〇
[0010] 優選地，所述電極部分的Cr層的厚度為10?300nm，第二Ni層的厚度為10? 300nm，Au層的厚度為200?3000nm，Pt層的厚度為10?300nm，Ti層的厚度為10?300nm。
[0011] 一種LED器件，由下至上包括襯底、緩衝層、N型氮化物半導體層、有源層、P型氮 化物半導體層，其特徵在於：在所述P型氮化物半導體層上依次設置電流阻擋層，透明導電 層，以及鈍化層，在所述P型氮化物半導體層或所述透明導電層上設置P型電極，在所述N 型氮化物半導體層上設置N型電極；
[0012] 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分， 所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0013] 所述反射部分由第一 Ni層和Al層組成，其中，Al層直接設置於P/N型電極的下 方，P型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與所述P型氮化物半導體層或透明導電 層之間，N型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與N型氮化物半導體層之間；
[0014] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0015] 一種LED器件的製備方法，其特徵在於，包括：
[0016] 製作凸形臺面，具體包括：
[0017] a、製作氮化物半導體結構，在所述襯底上外延生長緩衝層；在所述緩衝層上外延 生長N型氮化物半導體層；在所述N型氮化物半導體層上外延生長有源層；在所述有源層 上外延生長P型氮化物半導體層，形成氮化物半導體結構；
[0018] b、將氮化物半導體結構進行清洗，用光阻劑作為掩蔽層，ICP刻蝕掉部分所述P型 氮化物半導體層和有源層直至所述N型氮化物半導體層，形成具有凸形臺面的氮化物半導 體結構，其中，刻蝕氣體為BCl 3/Cl2/Ar ;
[0019] 沉積電流阻擋層，具體包括：a、使用PECVD沉積SiO2在P型氮化物半導體層上， SiO2厚度為50?300nm，其中功率為50W，壓力為850mTorr，溫度為200°C，N2O為lOOOsccm， N2為400sccm，5% SiH4/N2為400sccm ;b、通過ICP刻蝕或溼法腐蝕工藝蝕刻掉多餘的SiO2 ; c、進行去掉光阻劑過程，得到第一中間體；
[0020] 沉積透明導電層，使用電子束蒸鍍法沉積ITO當透明導電層，沉積在P型氮化物半 導體層及電流阻擋層上，透明導電層厚度為30?300nm ;然後進行高溫退火，溫度為560°C， 時間為3分鐘；
[0021] 沉積P型電極以及N型電極，P型電極沉積在P型氮化物半導體層或透明導電層 上，所述N型電極沉積在N型氮化物半導體層上，
[0022] 最後沉積鈍化層，並開孔讓P型焊盤及N型電極中的N型焊盤露出；
[0023] 最後將圓片進行減薄、劃片、裂片、測試、分選；
[0024] 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分， 所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0025] 所述反射部分由第一 Ni層和Al層組成，其中，Al層直接設置於P/N型電極的下 方，P型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與所述P型氮化物半導體層或透明導電 層之間，N型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與N型氮化物半導體層之間；
[0026] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0027] -種LED器件，由下之上包括襯底、緩衝層、N型氮化物半導體層、有源層、P型氮 化物半導體層，其特徵在於：在所述P型氮化物半導體層還依次設有P型歐姆反射層、保護 層、第一絕緣層、P型電極、N型電極、以及第二絕緣層；
[0028] 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分， 所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0029] 所述反射部分由第一 Ni層和Al層組成，其中，Al層直接設置於P/N型電極的下 方，P型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與所述保護層及第一絕緣層之間，N型電 極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與N型氮化物半導體層及第一絕緣層之間；
[0030] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0031] 一種LED器件的製備方法，其特徵在於，包括：
[0032] 製作氮化物半導體結構，在所述襯底上外延生長緩衝層；在所述緩衝層上外延生 長N型氮化物半導體層；在所述N型氮化物半導體層上外延生長有源層；在所述有源層上 外延生長P型氮化物半導體層，形成氮化物半導體結構；
[0033] 使用電子束蒸鍍法沉積Ag當P型歐姆反射層在P型氮化物半導體層上；
[0034] 使用磁控濺射法沉積保護層履蓋P型歐姆反射層，所述保護層的材質均 為由P型歐姆反射層的表層向外依次排列為W/Pt/W/Pt/W/Pt，上述厚度依次為 90/50/90/50/90/100nm ；
[0035] 製作臺面及通孔，具體包括用光阻劑作為掩蔽層，ICP刻蝕掉部分所述P型氮化物 半導體層和有源層，直至所述N型氮化物半導體層，形成臺面及通孔的氮化物半導體結構， 其中，刻蝕氣體為BCl 3/Cl2/Ar ;
[0036] 使用PECVD沉積SiO2或SiN當第一絕緣層履蓋在保護層、通孔上，SiO 2厚度為 1，OOOnm，其中功率為 50W，壓力為 850mTorr，溫度為 200°C，N20 為 1000sccm，N2 為 400sccm， 5% SiH4/N2為40〇SCCm ;通過ICP刻蝕或溼法腐蝕工藝蝕刻掉多餘的SiO2 ;進行去掉光阻劑 過程，得到第一絕緣層；
[0037] 沉積P型電極以及N型電極，P型電極沉積在保護層及第一絕緣層上，所述N型電 極沉積在N型氮化物半導體層及第一絕緣層上，
[0038] 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分， 所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0039] 所述反射部分由第一 Ni層和Al層組成，其中，Al層直接設置於P/N型電極的下 方，P型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與所述P型氮化物半導體層或透明導電 層之間，N型電極的反射部分的第一 Ni層設置於Al層與N型氮化物半導體層之間；
[0040] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成；
[0041] 沉積第二絕緣層，並開孔讓部份P/N型電極露出，所述第二絕緣層的材質為SiO2 或SiN，厚度為200?2000nm ;
[0042] 最後將圓片進行減薄、劃片、裂片、測試、分選。
[0043] 一種LED器件，由下至上包括襯底、緩衝層、N型氮化物半導體層、有源層、P型氮 化物半導體層、其特徵在於：在所述P型氮化物半導體層上依次設有金屬反射歐姆層、阻擋 層、第一金屬烙融鍵合層、鈍化層、發光二極體結構、永久基板、第一歐姆層、第二金屬烙融 鍵合層、永久基板結構、N型電極、第二歐姆層；
[0044] 所述N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分，所 述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0045] 所述反射部分由第一 Ni層和Al層組成，其中，Al層直接設置於N型電極的下方， 第一 Ni層設置於Al層與N型氮化物半導體層之間；
[0046] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0047] -種LED器件的製備方法，其特徵在於，包括：
[0048] 製作氮化物半導體結構，在所述襯底上外延生長緩衝層；在所述緩衝層上外延生 長N型氮化物半導體層；在所述N型氮化物半導體層上外延生長有源層；在所述有源層上 外延生長P型氮化物半導體層，形成氮化物半導體結構；
[0049] 製作臺面，具體包括用SiO2作為掩蔽層，ICP刻蝕掉部分所述P型氮化物半導體 層、有源層、N型氮化物半導體層及緩衝層直至所述襯底，形成臺面的氮化物半導體結構，其 中，刻蝕氣體為BCl3/C12/Ar ;
[0050] 使用電子束蒸鍍法連續依序沉積金屬反射歐姆層、阻擋層、第一金屬熔融鍵合層 在P型氮化物半導體層上，所述阻擋層的材質均為由金屬反射層的表層向外依次排列為 Ti/Pt ;所述金屬熔融鍵合層的材質為Au ;再沉積鈍化層保護側壁；
[0051] 在永久基板上使用電子束蒸鍍法連續依序沉積第一歐姆層及第二金屬熔融鍵合 層，所述第一歐姆層的材質均為由永久基板的表層向外依次排列為Ti/Au ;所述第二金屬 熔融鍵合層的材質為In ;
[0052] 利用石墨夾具將發光二極體結構及永久基板結構鍵合在一起，具體鍵合條件為在 氮氣環境下、鍵合溫度210°C、鍵合時間2小時；
[0053] 利用波長355nm的Q?switched Nd: YAG雷射將襯底移除；
[0054] 利用乙二醇當溶劑溶化氫氧化鉀移除緩衝層，溫度150°C ;
[0055] 沉積N型電極在N型氮化物半導體層上；所述N型電極為反射電極結構，所述反射 電極結構包括：反射部分與電極部分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，
[0056] 所述反射部分由第一 Ni層和Al層組成，其中，Al層直接設置於N型電極的下方， 第一 Ni層設置於Al層與N型氮化物半導體層之間；
[0057] 所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au 層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述 反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al 層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的 Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成；
[0058] 將永久基板減薄至120um ;
[0059] 在永久基板背面上使用電子束蒸鍍法連續依序沉積第二歐姆層，所述第二歐姆層 的材質均為由永久基板的表層向外依次排列為Ti/Au ;
[0060] 最後將圓片進行裂片、測試、分選。
[0061] 優選地，所述的LED器件，所述第一 Ni層的厚度為lnm，所述Al層的厚度為150nm， 所述Cr層的厚度為50nm，第二Ni層的厚度為20nm，所述Au層的厚度為1500nm。本發明的 有益效果為：
[0062] 第一，提高亮度，反射電極結構包括反射部分與電極部分，電極部分位於反射部分 之上，反射部分為由氮化物半導體層的表層向外依次排列的第一 Ni層、Al層組成；電極部 分為由反射部分的Al層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層組成，或由反射部分的 Al層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列 的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層 以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti 層、Pt層以及Au層組成。使得電極對光的吸收率低，出光率高，而且可降低操作電流，從而 逆向電壓和漏電特性更優，另外，結構上也能實現較低的成本。
[0063] 第二，應用廣泛，反射電極結構應用於正裝、倒裝、以及垂直結構的LED器件，沉積 在正裝的透明導電層上，或倒裝的絕緣層上，具有很好的粘附力，由於Ni會與透明導電層 的氧結合，生成氧化鎳，從而提高了金屬層與絕緣層之間的結合力，而且氧化鎳比鎳更不吸 光；另外，也具有很好的粘附力，而且氧化鎳比鎳更不吸光；沉積在垂直的N型氮化物半導 體上，具有良好的歐姆接觸，以及降低電極對光的吸收率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0064] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在附圖中： [0065] 圖1是具有本發明的反射電極結構的正裝結構LED器件的實施例結構示意圖； [0066] 圖2是具有本發明的反射電極結構的倒裝結構LED器件的實施例結構示意圖； [0067] 圖3 (a)是具有本發明的反射電極結構的垂直結構LED器件的發光二級體的結構 示意圖；
[0068] 圖3(b)是具有本發明的反射電極結構的垂直結構LED器件的永久基板的結構示 意圖；
[0069] 圖3(c)是具有本發明的反射電極結構的垂直結構LED器件的整體的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0070] 如在說明書及權利要求當中使用了某些詞彙來指稱特定組件。本領域技術人員 應可理解，硬體製造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求並不以 名稱的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的準則。如在 通篇說明書及權利要求當中所提及的"包含"為一開放式用語，故應解釋成"包含但不限定 於"。"大致"是指在可接收的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述 技術問題，基本達到所述技術效果。說明書後續描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述 描述乃以說明本申請的一般原則為目的，並非用以限定本申請的範圍。本申請的保護範圍 當視所附權利要求所界定者為準。
[0071] 實施例1
[0072] 本實施例的反射電極結構，設置於氮化物半導體層之上，包括：反射部分與電極部 分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，所述反射部分為由所述氮化物半導體層的 表層向外依次排列的第一 Ni層、Al層組成；所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外 依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr 層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及 Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所 述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0073] 優選地，所述反射部分的第一 Ni層的厚度為0· 4nm，Al層的厚度為50nm。
[0074] 優選地，所述電極部分的Cr層的厚度為10nm，第二Ni層的厚度為10nm，Au層的 厚度為200nm，Pt層的厚度為10nm，Ti層的厚度為10nm。
[0075] 本實施例的反射電極結構的製備方法，包括：第一步：通過負膠光刻定義反射電 極結構的圖案；第二步：電子束蒸發鍍膜蒸鍍反射電極結構。
[0076] 其中反射部分的第一 Ni層，具體鍍膜條件為：真空度達到lE-6mt〇rr，溫度為室溫 時開始預熔金屬，第一 Ni層的第一段預熔功率從0上升到10% (1000W)，上升預熔時間為 30S，第二段預熔功率從10上升到13% (1300W)，上升預熔時間為30S，第三段預熔功率維持 在13% (1300W)，預熔時間為120S，第四段預熔功率從13%下降到10% (1000W)，下降預熔 時間為10S，預熔結束後，擋板打開，開始鍍膜，鍍膜速率為0.1A/S，膜厚為4-10A;其中反 射結構的Al層，鍍膜速率為3人/S,膜厚為1.5K人。
[0077] 電極部分的Cr/第二Ni層/Au結構，鍍膜條件為真空度達到lE-6mtorr，Cr層鍍 膜速率為3A/S,膜厚為0.5KA; Ni層鍍膜速率為3A/S,膜厚為0.2ΚΛ; Au層鍍膜速率為 5A/S,膜厚為 15KA。
[0078] 電極部分的Cr/Pt/Au結構，鍍膜條件為真空度達到lE-6mtorr，Cr層鍍膜速率為 3A/S，膜厚為0.5K人；Pt層鍍膜速率為3A/S,膜厚為0.4KA; Au層鍍膜速率為5A/S，膜 厚為15KA。
[0079] 經過liftoff、去膠清洗,製備出反射電極結構。
[0080] 實施例2
[0081] 本實施例的反射電極結構，設置於氮化物半導體層之上，包括：反射部分與電極部 分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，所述反射部分為由所述氮化物半導體層的 表層向外依次排列的第一 Ni層、Al層組成；所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外 依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr 層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及 Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所 述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0082] 優選地，所述反射部分的第一 Ni層的厚度為3nm，Al層的厚度為300nm。
[0083] 優選地，所述電極部分的Cr層的厚度為300nm，第二Ni層的厚度為300nm，Au層 的厚度為3000nm，Pt層的厚度為300nm，Ti層的厚度為300nm。
[0084] 本實施例的反射電極結構的製備方法，包括：第一步：通過負膠光刻定義反射電 極結構的圖案；第二步：電子束蒸發鍍膜蒸鍍反射電極結構。
[0085] 其中反射部分的第一 Ni層，具體鍍膜條件為：真空度達到lE-6mt〇rr，溫度為室溫 時開始預熔金屬，第一 Ni層的第一段預熔功率從0上升到10% (1000W)，上升預熔時間為 30S，第二段預熔功率從10上升到13% (1300W)，上升預熔時間為30S，第三段預熔功率維持 在13% (1300W)，預熔時間為120S，第四段預熔功率從13%下降到10% (1000W)，下降預熔 時間為10S，預熔結束後，擋板打開，開始鍍膜，鍍膜速率為〇.丨人/S,膜厚為4-10A;其中反 射結構的Al層，鍍膜速率為3A/S,膜厚為1.5KA。
[0086] 電極部分的Cr/第二Ni層/Au結構，鍍膜條件為真空度達到lE-6mtorr, Cr層鍍 膜速率為膜厚為〇.5ΚΑ; Ni層鍍膜速率為3Λ/8,膜厚為0.2KA丨Au層鍍膜速率為 5人/S，膜厚為15K人。
[0087] 電極部分的Cr/Pt/Au結構，鍍膜條件為真空度達到lE-6mtorr，Cr層鍍膜速率為 3A/S,膜厚為0.5K人；Pt層鍍膜速率為3A/S，膜厚為0.4KA; Au層鍍膜速率為5A/S,膜 厚為15KA。
[0088] 經過liftoff、去膠清洗，製備出反射電極結構。
[0089] 實施例3
[0090] 本實施例的反射電極結構，設置於氮化物半導體層之上，包括：反射部分與電極部 分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中，所述反射部分為由所述氮化物半導體層的 表層向外依次排列的第一 Ni層、Al層組成；所述電極部分為由所述反射部分的Al層向外 依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Cr 層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及 Au層組成，或由所述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所 述反射部分的Al層向外依次排列的Ti層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
[0091] 優選地，所述反射部分的第一 Ni層的厚度為lnm，Al層的厚度為200nm。
[0092] 優選地，所述電極部分的Cr層的厚度為150nm，第二Ni層的厚度為170nm，Au層 的厚度為1700nm，Pt層的厚度為70nm，Ti層的厚度為50nm。
[0093] 本實施例的反射電極結構的製備方法，包括：第一步：通過負膠光刻定義反射電 極結構的圖案；第二步：電子束蒸發鍍膜蒸鍍反射電極結構。
[0094] 其中反射部分的第一 Ni層，具體鍍膜條件為：真空度達到lE-6mtorr，溫度為室溫 時開始預熔金屬，第一 Ni層的第一段預熔功率從O上升到10% (IOOOW)，上升預熔時間為 30S，第二段預熔功率從10上升到13% (1300W)，上升預熔時間為30S，第三段預熔功率維持 在13% (1300W)，預熔時間為120S，第四段預熔功率從13%下降到10% (1000W)，下降預熔 時間為10S，預熔結束後，擋板打開，開始鍍膜，鍍膜速率為〇. 1人/S,膜厚為4-10A;其中反 射結構的Al層，鍍膜速率為3A/S，膜厚為1.5KA。
[0095] 電極部分的Cr/第二Ni層/Au結構，鍍膜條件為真空度達到lE-6mtorr，Cr層鍍 膜速率為3人/&膜厚為〇.5K人；Ni層鍍膜速率為3A/S,膜厚為0.2KA; Au層鍍膜速率為 5人/S,膜厚為15KA。
[0096] 電極部分的Cr/Pt/Au結構，鍍膜條件為真空度達到lE-6mtorr，Cr層鍍膜速率為 3人/S，膜厚為0.5KA; Pt層鍍膜速率為3A/S,膜厚為0.4ΚΛ; Au層鍍膜速率為5A/S，膜 厚為15KA。
[0097] 經過liftoff、去膠清洗,製備出反射電極結構。
[0098] 實施例4
[0099] 請參照圖1，本實施例的反射電極結構應用於正裝的LED器件，其規格為 711umX711um，具體包括襯底（或PSS襯底）1、緩衝層2、N型氮化物半導體層3、有源層4、 P型氮化物半導體層5、電流阻擋層6、透明導電層7、P型反射電極8、N型反射電極9、鈍化 層10,其製作方法包括以下步驟：
[0100] 第一步：製作凸形臺面，具體包括：a、製作氮化物半導體結構，在所述襯底（或PSS 襯底）1上外延生長緩衝層2 ;在所述緩衝層2上外延生長N型氮化物半導體層3 ;在所述N 型氮化物半導體層3上外延生長有源層4 ;在所述有源層4上外延生長P型氮化物半導體 層5,形成氮化物半導體結構；b、將氮化物半導體結構進行清洗，用光阻劑作為掩蔽層，ICP 刻蝕掉部分所述P型氮化物半導體層5和有源層4直至所述N型氮化物半導體層3,形成具 有凸形臺面的氮化物半導體結構，其中，刻蝕氣體為BCl 3/Cl2/Ar。
[0101] 第二步：沉積電流阻擋層6,具體包括：a、使用PECVD沉積SiO2當電流阻擋層在P 型氮化物半導體層5上，SiO2厚度為50-300nm，其中功率為50W，壓力為850mT〇rr，溫度為 200°C，N 2O 為 lOOOsccm，N2 為 400sccm，5% SiH4/N2 為 400sccm ;b、通過 ICP 刻蝕或溼法腐 蝕工藝蝕刻掉多餘的SiO2 ;c、進行去掉光阻劑過程，得到第一中間體。
[0102] 第三步：沉積透明導電層7,使用電子束蒸鍍法沉積ITO當透明導電層，沉積在P 型氮化物半導體層及電流阻擋層上，透明導電層厚度為30-300nm ;將Wafer進行高溫退火， 使透明導電層7與P型氮化物半導體層之間形成良好得歐姆接觸和穿透率。退火方式用快 速退火爐（RTA)快速退火，溫度為560°C，時間為3分鐘。
[0103] 第四步：沉積P型反射電極8以及N型反射電極9, P型反射電極沉積在P型氮化 物半導體層或透明導電層上，所述N型反射電極沉積在η型氮化物半導體層上，所述P/N型 反射電極結構相同，且均為由氮化物半導體層的表層向外依次排列的第一 Ni層、Al層、Cr 層、第二Ni層以及Au層，所述第一 Ni層的厚度為lnm，所述Al層的厚度為150nm，所述Cr 層的厚度為50nm，第二Ni層的厚度為20nm，所述Au層的厚度為1500nm。
[0104] 第五步：最後沉積鈍化層，並開孔讓P型焊盤及N型電極中的N型焊盤露出。
[0105] 第六步：最後將圓片進行減薄、劃片、背鍍、裂片、測試、分選。
[0106] 本實施例所得具有反射電極結構為Ni/Al/Cr/Ni/Au的LED晶片標號為S1，相同規 格的現有技術中的LED晶片標號為XYl及XY2, XYl具有現今的電極結構為Cr/Al/Cr/Pt/ Au, XY2具有現今的電極結構為Cr/Pt/Au，三者的光電特性比較結果詳見表1。
[0107] 表I S1、XY1、XY2三者的比較數據表

【權利要求】
1. 一種反射電極結構，設置於氮化物半導體層之上，其特徵在於，包括：反射部分與電 極部分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分為由所述氮化物半導體層的表層向外依次排列的第一 Ni層、A1層組成； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
2. 根據權利要求1所述的反射電極結構，其特徵在於：所述反射部分的第一 Ni層的厚 度為0. 4?3nm，A1層的厚度為50?300nm。
3. 根據權利要求2所述的反射電極結構，其特徵在於：所述電極部分的Cr層的厚度為 10?300nm，第二Ni層的厚度為10?300nm，Au層的厚度為200?3000nm，Pt層的厚度為 10?300nm，Ti層的厚度為10?300nm。
4. 一種LED器件，由下至上包括襯底、緩衝層、N型氮化物半導體層、有源層、P型氮化物 半導體層，其特徵在於：在所述P型氮化物半導體層上依次設置電流阻擋層，透明導電層， 以及鈍化層，在所述P型氮化物半導體層或所述透明導電層上設置P型電極，在所述N型氮 化物半導體層上設置N型電極； 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分，所述 電極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分由第一 Ni層和A1層組成，其中，A1層直接設置於P/N型電極的下方，P 型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與所述P型氮化物半導體層或透明導電層之 間，N型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與N型氮化物半導體層之間； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
5. -種權利要求4所述的LED器件的製備方法，其特徵在於，包括： 製作凸形臺面，具體包括： a、 製作氮化物半導體結構，在所述襯底上外延生長緩衝層；在所述緩衝層上外延生長 N型氮化物半導體層；在所述N型氮化物半導體層上外延生長有源層；在所述有源層上外延 生長P型氮化物半導體層，形成氮化物半導體結構； b、 將氮化物半導體結構進行清洗，用光阻劑作為掩蔽層，ICP刻蝕掉部分所述P型氮化 物半導體層和有源層直至所述N型氮化物半導體層，形成具有凸形臺面的氮化物半導體結 構，其中，刻蝕氣體為BCl3/Cl2/Ar ; 沉積電流阻擋層，具體包括：a、使用PECVD沉積Si02在P型氮化物半導體層上，Si02厚 度為50?300nm，其中功率為50W，壓力為850mTorr，溫度為200°C，N20為lOOOsccm，N 2為 400sccm，5% SiH4/N2為400sccm ;b、通過ICP刻蝕或溼法腐蝕工藝蝕刻掉多餘的Si02 ;c、進 行去掉光阻劑過程，得到第一中間體； 沉積透明導電層，使用電子束蒸鍍法沉積ITO當透明導電層，沉積在P型氮化物半導體 層及電流阻擋層上，透明導電層厚度為30?300nm ;然後進行高溫退火，溫度為560°C，時間 為3分鐘； 沉積P型電極以及N型電極，P型電極沉積在P型氮化物半導體層或透明導電層上，所 述N型電極沉積在N型氮化物半導體層上， 最後沉積鈍化層，並開孔讓P型焊盤及N型電極中的N型焊盤露出； 最後將圓片進行減薄、劃片、裂片、測試、分選； 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分，所述 電極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分由第一 Ni層和A1層組成，其中，A1層直接設置於P/N型電極的下方，P 型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與所述P型氮化物半導體層或透明導電層之 間，N型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與N型氮化物半導體層之間； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
6. -種LED器件，由下之上包括襯底、緩衝層、N型氮化物半導體層、有源層、P型氮化 物半導體層，其特徵在於：在所述P型氮化物半導體層還依次設有P型歐姆反射層、保護層、 第一絕緣層、P型電極、N型電極、以及第二絕緣層； 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分，所述 電極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分由第一 Ni層和A1層組成，其中，A1層直接設置於P/N型電極的下方，P 型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與所述保護層及第一絕緣層之間，N型電極的 反射部分的第一 Ni層設置於A1層與N型氮化物半導體層及第一絕緣層之間； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
7. -種權利要求6所述的LED器件的製備方法，其特徵在於，包括： 製作氮化物半導體結構，在所述襯底上外延生長緩衝層；在所述緩衝層上外延生長N 型氮化物半導體層；在所述N型氮化物半導體層上外延生長有源層；在所述有源層上外延 生長P型氮化物半導體層，形成氮化物半導體結構； 使用電子束蒸鍍法沉積Ag當P型歐姆反射層在P型氮化物半導體層上； 使用磁控濺射法沉積保護層履蓋P型歐姆反射層，所述保護層的材質均為由P型歐姆 反射層的表層向外依次排列為W/Pt/W/Pt/W/Pt，上述厚度依次為90/50/90/50/90/100nm ; 製作臺面及通孔，具體包括用光阻劑作為掩蔽層，ICP刻蝕掉部分所述P型氮化物半 導體層和有源層，直至所述N型氮化物半導體層，形成臺面及通孔的氮化物半導體結構，其 中，刻蝕氣體為BCl3/Cl2/Ar ; 使用PECVD沉積Si02或SiN當第一絕緣層履蓋在保護層、通孔上，Si02厚度為1，OOOnm， 其中功率為 5〇W，壓力為 85〇mTorr，溫度為 200°C，N20 為 1000sccm，N2 為 400sccm，5% SiH4/ N2為400sCCm ;通過ICP刻蝕或溼法腐蝕工藝蝕刻掉多餘的Si02 ;進行去掉光阻劑過程，得 到第一絕緣層； 沉積P型電極以及N型電極，P型電極沉積在保護層及第一絕緣層上，所述N型電極沉 積在N型氮化物半導體層及第一絕緣層上， 所述P/N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分，所述 電極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分由第一 Ni層和A1層組成，其中，A1層直接設置於P/N型電極的下方，P 型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與所述P型氮化物半導體層或透明導電層之 間，N型電極的反射部分的第一 Ni層設置於A1層與N型氮化物半導體層之間； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成； 沉積第二絕緣層，並開孔讓部份P/N型電極露出，所述第二絕緣層的材質為Si02或 SiN，厚度為 200 ?2000nm ; 最後將圓片進行減薄、劃片、裂片、測試、分選。
8. -種LED器件，由下至上包括襯底、緩衝層、N型氮化物半導體層、有源層、P型氮化物 半導體層、其特徵在於：在所述P型氮化物半導體層上依次設有金屬反射歐姆層、阻擋層、 第一金屬熔融鍵合層、鈍化層、發光二極體結構、永久基板、第一歐姆層、第二金屬熔融鍵合 層、永久基板結構、N型電極、第二歐姆層； 所述N型電極為反射電極結構，所述反射電極結構包括：反射部分與電極部分，所述電 極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分由第一 Ni層和A1層組成，其中，A1層直接設置於N型電極的下方，第一 Ni層設置於A1層與N型氮化物半導體層之間； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成。
9. 一種權利要求8所述的LED器件的製備方法，其特徵在於，包括： 製作氮化物半導體結構，在所述襯底上外延生長緩衝層；在所述緩衝層上外延生長N 型氮化物半導體層；在所述N型氮化物半導體層上外延生長有源層；在所述有源層上外延 生長P型氮化物半導體層，形成氮化物半導體結構； 製作臺面，具體包括用Si02作為掩蔽層，ICP刻蝕掉部分所述P型氮化物半導體層、有 源層、N型氮化物半導體層及緩衝層直至所述襯底，形成臺面的氮化物半導體結構，其中，刻 蝕氣體為BCl3/C12/Ar ; 使用電子束蒸鍍法連續依序沉積金屬反射歐姆層、阻擋層、第一金屬熔融鍵合層在P 型氮化物半導體層上，所述阻擋層的材質均為由金屬反射層的表層向外依次排列為Ti/Pt ; 所述金屬熔融鍵合層的材質為Au ;再沉積鈍化層保護側壁； 在永久基板上使用電子束蒸鍍法連續依序沉積第一歐姆層及第二金屬熔融鍵合層，所 述第一歐姆層的材質均為由永久基板的表層向外依次排列為Ti/Au ;所述第二金屬熔融鍵 合層的材質為In ; 利用石墨夾具將發光二極體結構及永久基板結構鍵合在一起，具體鍵合條件為在氮氣 環境下、鍵合溫度210°C、鍵合時間2小時； 利用波長355nm的Q?switched Nd:YAG雷射將襯底移除； 利用乙二醇當溶劑溶化氫氧化鉀移除緩衝層，溫度150°C ; 沉積N型電極在N型氮化物半導體層上；所述N型電極為反射電極結構，所述反射電極 結構包括：反射部分與電極部分，所述電極部分位於所述反射部分之上，其中， 所述反射部分由第一 Ni層和A1層組成，其中，A1層直接設置於N型電極的下方，第一 Ni層設置於A1層與N型氮化物半導體層之間； 所述電極部分為由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、第二Ni層以及Au層 組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Cr層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射 部分的A1層向外依次排列的第二Ni層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層 向外依次排列的Ti層、Pt層以及Au層組成，或由所述反射部分的A1層向外依次排列的Ti 層、Pt層、Ti層、Pt層、Ti層、Pt層以及Au層組成； 將永久基板減薄至120um ; 在永久基板背面上使用電子束蒸鍍法連續依序沉積第二歐姆層，所述第二歐姆層的材 質均為由永久基板的表層向外依次排列為Ti/Au ; 最後將圓片進行裂片、測試、分選。
10.根據權利要求4、6或8所述的LED器件，其特徵在於：所述第一 Ni層的厚度為lnm， 所述A1層的厚度為150nm，所述Cr層的厚度為50nm，第二Ni層的厚度為20nm，所述Au層 的厚度為1500nm。
【文檔編號】H01L33/00GK104393139SQ201410592345
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】許順成, 梁智勇, 蔡炳傑 申請人:湘能華磊光電股份有限公司