CN104393139B - 反射电极结构、led器件及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种反射电极结构，设置于氮化物半导体层之上，包括：反射部分与电极部分，电极部分位于反射部分之上，其中，反射部分为由氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；电极部分为由反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。本发明使得电极对光的出光率高，且可降低操作电流。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种反射电极结构，还涉及一种LED器件及制备方法。
背景技术
LED芯片通常包括一个在通电后产生光辐射的半导体发光结构，以及将半导体结构与外界电源相连的电极，氮化镓基发光二极体是一种将电能高效率转化为光能的发光器件，其电极材料较多采用钛铝和钛金，公布号为CN103985805A的专利文献公布了一种发光器件，其焊线电极采用价格相对较低的钛铝材料，并依次蒸镀钛层和厚铝层，通过焊线电极金属层厚度的适当增加，减少了LED由于断路造成的失效。
另外，现有技术的发光器件采用电极结构为Cr层/Pt层/Au层，Cr层的厚度大概为20-50nm，由于Cr层在可见光范围的反射能力大约为65％，所以电极下方的光几乎都被吸收，造成LED的效率降低，现今的电极结构也有以第一Cr层/Al层/第二Cr层/Pt层/Au层为反射电极的结构，由于第一Cr层的厚度要大于25nm，才不会有剥落机率，第一Cr层因为太厚所以穿透率太低，造成Al层光反射率降低，造成LED的效率降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种反射电极结构，以解决现有的LED芯片因为电极吸光而造成亮度降低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种反射电极结构，设置于氮化物半导体层之上，其特征在于，包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分为由所述氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
优选地，所述反射部分的第一Ni层的厚度为0.4～3nm，Al层的厚度为50～300nm。
优选地，所述电极部分的Cr层的厚度为10～300nm，第二Ni层的厚度为10～300nm，Au层的厚度为200～3000nm，Pt层的厚度为10～300nm，Ti层的厚度为10～300nm。
一种LED器件，由下至上包括衬底、缓冲层、N型氮化物半导体层、有源层、P型氮化物半导体层，其特征在于：在所述P型氮化物半导体层上依次设置电流阻挡层，透明导电层，以及钝化层，在所述P型氮化物半导体层或所述透明导电层上设置P型电极，在所述N型氮化物半导体层上设置N型电极；
所述P/N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于P/N型电极的下方，P型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与所述P型氮化物半导体层或透明导电层之间，N型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
一种LED器件的制备方法，其特征在于，包括：
制作凸形台面，具体包括：
a、制作氮化物半导体结构，在所述衬底上外延生长缓冲层；在所述缓冲层上外延生长N型氮化物半导体层；在所述N型氮化物半导体层上外延生长有源层；在所述有源层上外延生长P型氮化物半导体层，形成氮化物半导体结构；
b、将氮化物半导体结构进行清洗，用光阻剂作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层和有源层直至所述N型氮化物半导体层，形成具有凸形台面的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar；
沉积电流阻挡层，具体包括：a、使用PECVD沉积SiO2在P型氮化物半导体层上，SiO2厚度为50～300nm，其中功率为50W，压力为850mTorr，温度为200℃，N2O为1000sccm，N2为400sccm，5％SiH4/N2为400sccm；b、通过ICP刻蚀或湿法腐蚀工艺蚀刻掉多余的SiO2；c、进行去掉光阻剂过程，得到第一中间体；
沉积透明导电层，使用电子束蒸镀法沉积ITO当透明导电层，沉积在P型氮化物半导体层及电流阻挡层上，透明导电层厚度为30～300nm；然后进行高温退火，温度为560℃，时间为3分钟；
沉积P型电极以及N型电极，P型电极沉积在P型氮化物半导体层或透明导电层上，所述N型电极沉积在N型氮化物半导体层上，
最后沉积钝化层，并开孔让P型焊盘及N型电极中的N型焊盘露出；
最后将圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选；
所述P/N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于P/N型电极的下方，P型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与所述P型氮化物半导体层或透明导电层之间，N型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
一种LED器件，由下之上包括衬底、缓冲层、N型氮化物半导体层、有源层、P型氮化物半导体层，其特征在于：在所述P型氮化物半导体层还依次设有P型欧姆反射层、保护层、第一绝缘层、P型电极、N型电极、以及第二绝缘层；
所述P/N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于P/N型电极的下方，P型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与所述保护层及第一绝缘层之间，N型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层及第一绝缘层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
一种LED器件的制备方法，其特征在于，包括：
制作氮化物半导体结构，在所述衬底上外延生长缓冲层；在所述缓冲层上外延生长N型氮化物半导体层；在所述N型氮化物半导体层上外延生长有源层；在所述有源层上外延生长P型氮化物半导体层，形成氮化物半导体结构；
使用电子束蒸镀法沉积Ag当P型欧姆反射层在P型氮化物半导体层上；
使用磁控溅射法沉积保护层履盖P型欧姆反射层，所述保护层的材质均为由P型欧姆反射层的表层向外依次排列为W/Pt/W/Pt/W/Pt，上述厚度依次为90/50/90/50/90/100nm；
制作台面及通孔，具体包括用光阻剂作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层和有源层，直至所述N型氮化物半导体层，形成台面及通孔的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar；
使用PECVD沉积SiO2或SiN当第一绝缘层履盖在保护层、通孔上，SiO2厚度为1,000nm，其中功率为50W，压力为850mTorr，温度为200℃，N2O为1000sccm，N2为400sccm，5％SiH4/N2为400sccm；通过ICP刻蚀或湿法腐蚀工艺蚀刻掉多余的SiO2；进行去掉光阻剂过程，得到第一绝缘层；
沉积P型电极以及N型电极，P型电极沉积在保护层及第一绝缘层上，所述N型电极沉积在N型氮化物半导体层及第一绝缘层上，
所述P/N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于P/N型电极的下方，P型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与所述P型氮化物半导体层或透明导电层之间，N型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成；
沉积第二绝缘层，并开孔让部份P/N型电极露出，所述第二绝缘层的材质为SiO2或SiN，厚度为200～2000nm；
最后将圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选。
一种LED器件，由下至上包括衬底、缓冲层、N型氮化物半导体层、有源层、P型氮化物半导体层、其特征在于：在所述P型氮化物半导体层上依次设有金属反射欧姆层、阻挡层、第一金属熔融键合层、钝化层、发光二极体结构、永久基板、第一欧姆层、第二金属熔融键合层、永久基板结构、N型电极、第二欧姆层；
所述N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于N型电极的下方，第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
一种LED器件的制备方法，其特征在于，包括：
制作氮化物半导体结构，在所述衬底上外延生长缓冲层；在所述缓冲层上外延生长N型氮化物半导体层；在所述N型氮化物半导体层上外延生长有源层；在所述有源层上外延生长P型氮化物半导体层，形成氮化物半导体结构；
制作台面，具体包括用SiO2作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层、有源层、N型氮化物半导体层及缓冲层直至所述衬底，形成台面的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar；
使用电子束蒸镀法连续依序沉积金属反射欧姆层、阻挡层、第一金属熔融键合层在P型氮化物半导体层上，所述阻挡层的材质均为由金属反射层的表层向外依次排列为Ti/Pt；所述金属熔融键合层的材质为Au；再沉积钝化层保护侧壁；
在永久基板上使用电子束蒸镀法连续依序沉积第一欧姆层及第二金属熔融键合层，所述第一欧姆层的材质均为由永久基板的表层向外依次排列为Ti/Au；所述第二金属熔融键合层的材质为In；
利用石墨夹具将发光二极体结构及永久基板结构键合在一起，具体键合条件为在氮气环境下、键合温度210℃、键合时间2小时；
利用波长355nm的Q～switched Nd:YAG雷射将衬底移除；
利用乙二醇当溶剂溶化氢氧化钾移除缓冲层，温度150℃；
沉积N型电极在N型氮化物半导体层上；所述N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于N型电极的下方，第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成；
将永久基板减薄至120um；
在永久基板背面上使用电子束蒸镀法连续依序沉积第二欧姆层，所述第二欧姆层的材质均为由永久基板的表层向外依次排列为Ti/Au；
最后将圆片进行裂片、测试、分选。
优选地，所述的LED器件，所述第一Ni层的厚度为1nm，所述Al层的厚度为150nm，所述Cr层的厚度为50nm，第二Ni层的厚度为20nm，所述Au层的厚度为1500nm。本发明的有益效果为：
第一，提高亮度，反射电极结构包括反射部分与电极部分，电极部分位于反射部分之上，反射部分为由氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；电极部分为由反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。使得电极对光的吸收率低，出光率高，而且可降低操作电流，从而逆向电压和漏电特性更优，另外，结构上也能实现较低的成本。
第二，应用广泛，反射电极结构应用于正装、倒装、以及垂直结构的LED器件，沉积在正装的透明导电层上，或倒装的绝缘层上，具有很好的粘附力，由于Ni会与透明导电层的氧结合，生成氧化镍，从而提高了金属层与绝缘层之间的结合力，而且氧化镍比镍更不吸光；另外，也具有很好的粘附力，而且氧化镍比镍更不吸光；沉积在垂直的N型氮化物半导体上，具有良好的欧姆接触，以及降低电极对光的吸收率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是具有本发明的反射电极结构的正装结构LED器件的实施例结构示意图；
图2是具有本发明的反射电极结构的倒装结构LED器件的实施例结构示意图；
图3(a)是具有本发明的反射电极结构的垂直结构LED器件的发光二级体的结构示意图；
图3(b)是具有本发明的反射电极结构的垂直结构LED器件的永久基板的结构示意图；
图3(c)是具有本发明的反射电极结构的垂直结构LED器件的整体的结构示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
本实施例的反射电极结构，设置于氮化物半导体层之上，包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，所述反射部分为由所述氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
优选地，所述反射部分的第一Ni层的厚度为0.4nm，Al层的厚度为50nm。
优选地，所述电极部分的Cr层的厚度为10nm，第二Ni层的厚度为10nm，Au层的厚度为200nm，Pt层的厚度为10nm，Ti层的厚度为10nm。
本实施例的反射电极结构的制备方法，包括：第一步:通过负胶光刻定义反射电极结构的图案；第二步:电子束蒸发镀膜蒸镀反射电极结构。
其中反射部分的第一Ni层，具体镀膜条件为：真空度达到1E-6mtorr，温度为室温时开始预熔金属，第一Ni层的第一段预熔功率从0上升到10％(1000W)，上升预熔时间为30S，第二段预熔功率从10上升到13％(1300W)，上升预熔时间为30S，第三段预熔功率维持在13％(1300W)，预熔时间为120S，第四段预熔功率从13％下降到10％(1000W)，下降预熔时间为10S，预熔结束后，挡板打开，开始镀膜，镀膜速率为膜厚为其中反射结构的Al层,镀膜速率为膜厚为
电极部分的Cr/第二Ni层/Au结构，镀膜条件为真空度达到1E-6mtorr，Cr层镀膜速率为膜厚为Ni层镀膜速率为膜厚为Au层镀膜速率为膜厚为
电极部分的Cr/Pt/Au结构，镀膜条件为真空度达到1E-6mtorr，Cr层镀膜速率为膜厚为Pt层镀膜速率为膜厚为Au层镀膜速率为膜厚为
经过liftoff、去胶清洗，制备出反射电极结构。
实施例2
本实施例的反射电极结构，设置于氮化物半导体层之上，包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，所述反射部分为由所述氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
优选地，所述反射部分的第一Ni层的厚度为3nm，Al层的厚度为300nm。
优选地，所述电极部分的Cr层的厚度为300nm，第二Ni层的厚度为300nm，Au层的厚度为3000nm，Pt层的厚度为300nm，Ti层的厚度为300nm。
本实施例的反射电极结构的制备方法，包括：第一步:通过负胶光刻定义反射电极结构的图案；第二步:电子束蒸发镀膜蒸镀反射电极结构。
其中反射部分的第一Ni层，具体镀膜条件为：真空度达到1E-6mtorr，温度为室温时开始预熔金属，第一Ni层的第一段预熔功率从0上升到10％(1000W)，上升预熔时间为30S，第二段预熔功率从10上升到13％(1300W)，上升预熔时间为30S，第三段预熔功率维持在13％(1300W)，预熔时间为120S，第四段预熔功率从13％下降到10％(1000W)，下降预熔时间为10S，预熔结束后，挡板打开，开始镀膜，镀膜速率为膜厚为其中反射结构的Al层,镀膜速率为膜厚为
电极部分的Cr/第二Ni层/Au结构，镀膜条件为真空度达到1E-6mtorr，Cr层镀膜速率为膜厚为Ni层镀膜速率为膜厚为Au层镀膜速率为膜厚为
电极部分的Cr/Pt/Au结构，镀膜条件为真空度达到1E-6mtorr，Cr层镀膜速率为膜厚为Pt层镀膜速率为膜厚为Au层镀膜速率为膜厚为
经过liftoff、去胶清洗，制备出反射电极结构。
实施例3
本实施例的反射电极结构，设置于氮化物半导体层之上，包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，所述反射部分为由所述氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
优选地，所述反射部分的第一Ni层的厚度为1nm，Al层的厚度为200nm。
优选地，所述电极部分的Cr层的厚度为150nm，第二Ni层的厚度为170nm，Au层的厚度为1700nm，Pt层的厚度为70nm，Ti层的厚度为50nm。
本实施例的反射电极结构的制备方法，包括：第一步:通过负胶光刻定义反射电极结构的图案；第二步:电子束蒸发镀膜蒸镀反射电极结构。
其中反射部分的第一Ni层，具体镀膜条件为：真空度达到1E-6mtorr，温度为室温时开始预熔金属，第一Ni层的第一段预熔功率从0上升到10％(1000W)，上升预熔时间为30S，第二段预熔功率从10上升到13％(1300W)，上升预熔时间为30S，第三段预熔功率维持在13％(1300W)，预熔时间为120S，第四段预熔功率从13％下降到10％(1000W)，下降预熔时间为10S，预熔结束后，挡板打开，开始镀膜，镀膜速率为膜厚为其中反射结构的Al层,镀膜速率为膜厚为
电极部分的Cr/第二Ni层/Au结构，镀膜条件为真空度达到1E-6mtorr，Cr层镀膜速率为膜厚为Ni层镀膜速率为膜厚为Au层镀膜速率为膜厚为
电极部分的Cr/Pt/Au结构，镀膜条件为真空度达到1E-6mtorr，Cr层镀膜速率为膜厚为Pt层镀膜速率为膜厚为Au层镀膜速率为膜厚为
经过liftoff、去胶清洗，制备出反射电极结构。
实施例4
请参照图1，本实施例的反射电极结构应用于正装的LED器件，其规格为711um×711um，具体包括衬底(或PSS衬底)1、缓冲层2、N型氮化物半导体层3、有源层4、P型氮化物半导体层5、电流阻挡层6、透明导电层7、P型反射电极8、N型反射电极9、钝化层10，其制作方法包括以下步骤：
第一步：制作凸形台面，具体包括：a、制作氮化物半导体结构，在所述衬底(或PSS衬底)1上外延生长缓冲层2；在所述缓冲层2上外延生长N型氮化物半导体层3；在所述N型氮化物半导体层3上外延生长有源层4；在所述有源层4上外延生长P型氮化物半导体层5，形成氮化物半导体结构；b、将氮化物半导体结构进行清洗，用光阻剂作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层5和有源层4直至所述N型氮化物半导体层3，形成具有凸形台面的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar。
第二步：沉积电流阻挡层6，具体包括：a、使用PECVD沉积SiO2当电流阻挡层在P型氮化物半导体层5上，SiO2厚度为50-300nm，其中功率为50W，压力为850mTorr，温度为200℃，N2O为1000sccm，N2为400sccm，5％SiH4/N2为400sccm；b、通过ICP刻蚀或湿法腐蚀工艺蚀刻掉多余的SiO2；c、进行去掉光阻剂过程，得到第一中间体。
第三步：沉积透明导电层7，使用电子束蒸镀法沉积ITO当透明导电层，沉积在P型氮化物半导体层及电流阻挡层上，透明导电层厚度为30-300nm；将Wafer进行高温退火，使透明导电层7与P型氮化物半导体层之间形成良好得欧姆接触和穿透率。退火方式用快速退火炉(RTA)快速退火，温度为560℃，时间为3分钟。
第四步：沉积P型反射电极8以及N型反射电极9，P型反射电极沉积在p型氮化物半导体层或透明导电层上，所述N型反射电极沉积在n型氮化物半导体层上，所述P/N型反射电极结构相同，且均为由氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层、Cr层、第二Ni层以及Au层，所述第一Ni层的厚度为1nm，所述Al层的厚度为150nm，所述Cr层的厚度为50nm，第二Ni层的厚度为20nm，所述Au层的厚度为1500nm。
第五步：最后沉积钝化层，并开孔让P型焊盘及N型电极中的N型焊盘露出。
第六步：最后将圆片进行减薄、划片、背镀、裂片、测试、分选。
本实施例所得具有反射电极结构为Ni/Al/Cr/Ni/Au的LED芯片标号为S1，相同规格的现有技术中的LED芯片标号为XY1及XY2，XY1具有现今的电极结构为Cr/Al/Cr/Pt/Au，XY2具有现今的电极结构为Cr/Pt/Au，三者的光电特性比较结果详见表1。
表1 S1、XY1、XY2三者的比较数据表
从表1中可知，S1的逆向电压(输入电流为-10uA)以及漏电(输入电压为-5V)特性皆优于XY1及XY2；在操作电压(输入电流为350mA)方面，S1与XY1及XY2相比较，电压分别下降0.02V及0.01V；在亮度方面，S1的平均亮度为108.9lm(272.91mW)，XY1的平均亮度为106.3lm(270.49mW)，XY2的平均亮度为101.9lm(247.21mW)，发光亮度分别提升了2.4％及6.9％；良率>80％，稳定性好。
实施例5
请参照图2，本实施例的具有反射电极结构应用于倒装的LED器件，其规格为1140um×1140um，具体包括衬底(或PSS衬底)1、缓冲层2、N型氮化物半导体层3、有源层4、P型氮化物半导体层5、P型欧姆反射层6、保护层7、第一绝缘层8、P型反射电极9、N型反射电极10、第二绝缘层11，其制作方法包括以下步骤：
第一步：制作氮化物半导体结构，在所述衬底(或PSS衬底)1上外延生长缓冲层2；在所述缓冲层2上外延生长N型氮化物半导体层3；在所述N型氮化物半导体层3上外延生长有源层4；在所述有源层4上外延生长P型氮化物半导体层5，形成氮化物半导体结构。
第二步：使用电子束蒸镀法沉积Ag当P型欧姆反射层6在P型氮化物半导体层5上，上述P型欧姆反射层6厚度为210nm。
第三步：使用磁控溅射法沉积保护层7履盖P型欧姆反射层6，所述保护层7的材质均为由P型欧姆反射层6的表层向外依次排列为W/Pt/W/Pt/W/Pt，上述厚度依次为90/50/90/50/90/100nm。
第四步：制作台面及通孔，具体包括用光阻剂作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层5和有源层4直至所述N型氮化物半导体层3，形成台面及通孔的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar。
第五步：生长第一绝缘层8，具体包括：a、使用PECVD沉积SiO2(或SiN)当第一绝缘层履盖在保护层、通孔(Vias)上，SiO2厚度为1,000nm，其中功率为50W，压力为850mTorr，温度为200℃，N2O为1000sccm，N2为400sccm，5％SiH4/N2为400sccm；b、通过ICP刻蚀或湿法腐蚀工艺蚀刻掉多余的SiO2；c、进行去掉光阻剂过程，得到第一绝缘层8。
第六步：沉积P型反射电极9以及N型反射电极10，P型反射电极9沉积在保护层5及第一绝缘层8上，所述N型反射电极10沉积在n型氮化物半导体层及第一绝缘层8上，所述P/N型反射电极的结构相同，且均为由氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层、Cr层、第二Ni层以及Au层，所述第一Ni层的厚度为1nm，所述Al层的厚度为150nm，所述Cr层的厚度为50nm，第二Ni层的厚度为20nm，所述Au层的厚度为1500nm。
第七步：沉积第二绝缘层11，并开孔让部份P/N型反射电极露出。所述第二绝缘层的材质为SiO2(或SiN)，厚度为200-2000nm。
第八步：最后将圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选。
本实施例所得具有反射电极结构为Ni/Al/Cr/Ni/Au的LED倒装芯片标号为S2，相同规格的现有技术中的LED芯片标号为XY3，XY3具有现今的电极结构为Cr/Pt/Au，二者的光电特性比较结果详见表2。
表2 S2、XY3二者的比较数据表
从表2中可知，S2的逆向电压(输入电流为-10uA)以及漏电(输入电压为-5V)特性皆与XY3差不多；在操作电压(输入电流为350mA)方面，S2与XY3相比较，电压下降0.02V；在亮度方面，S2的平均亮度为123lm(371.1mW)，XY3的平均亮度为119lm(358.7mW)，发光亮度提升了3.4％；良率>80％，稳定性好。
实施例6：
请参照图3(a)，图3(b)和图3(c)，本实施例的具有反射电极结构应用于垂直的LED器件，其规格为700um×700um，具体包括衬底(或PSS衬底)1、缓冲层2、N型氮化物半导体层3、有源层4、P型氮化物半导体层5、金属反射欧姆层6、阻挡层7、第一金属熔融键合层8、钝化层9、发光二极体结构10、永久基板11、第一欧姆层12、第二金属熔融键合层13、永久基板结构14、N型反射电极15、第二欧姆层16、其制作方法包括以下步骤：
第一步：制作氮化物半导体结构，在所述衬底(或PSS衬底)1上外延生长缓冲层2；在所述缓冲层2上外延生长N型氮化物半导体层3；在所述N型氮化物半导体层3上外延生长有源层4；在所述有源层4上外延生长P型氮化物半导体层5，形成氮化物半导体结构。
第二步：制作台面，具体包括用SiO2作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层5、有源层4、N型氮化物半导体层3及缓冲层2直至所述衬底(或PSS衬底)1，形成台面的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar。
第三步：使用电子束蒸镀法连续依序沉积金属反射欧姆层6、阻挡层7、第一金属熔融键合层8在P型氮化物半导体层5上，所述金属反射欧姆层6的材质为Ag，上述厚度为120nm；所述阻挡层7的材质均为由金属反射层6的表层向外依次排列为Ti/Pt，上述厚度依次为200/300nm；所述金属熔融键合层8的材质为Au，上述厚度为2000nm；再沉积钝化层9保护侧壁，上述厚度为240nm。
第四步：在永久基板11上使用电子束蒸镀法连续依序沉积第一欧姆层12及第二金属熔融键合层13，所述永久基板11为高浓度P型参杂硅基板，所述第一欧姆层12的材质均为由永久基板10的表层向外依次排列为Ti/Au，上述厚度依次为20/200nm；所述第二金属熔融键合层13的材质为In，上述厚度为1000nm。
第五步：利用石墨夹具将发光二极体结构10见图3(a)及永久基板结构14见图3(b)键合在一起，具体键合条件为在氮气环境下、键合温度210℃、键合时间2小时。
第六步：利用波长355nm的Q-switched Nd：YAG雷射将衬底(或PSS衬底)1移除。
第七步：利用乙二醇当溶剂溶化氢氧化钾移除缓冲层2，温度150℃。
第八步：沉积N型反射电极15在N型氮化物半导体层3上，所述N型反射电极的结构均为由氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层、Cr层、第二Ni层以及Au层，所述第一Ni层的厚度为1nm，所述Al层的厚度为150nm，所述Cr层的厚度为50nm，第二Ni层的厚度为20nm，所述Au层的厚度为1500nm。
第九步：将永久基板10减薄至120um。
第十步：在永久基板10背面上使用电子束蒸镀法连续依序沉积第二欧姆层16，所述第二欧姆层15的材质均为由永久基板10的表层向外依次排列为Ti/Au，上述厚度依次为20/200nm。
第十一步：最后将圆片进行裂片、测试、分选。
本实施例所得具有反射电极结构为Ni/Al/Cr/Ni/Au的LED倒装芯片标号为S3，相同规格的现有技术中的LED芯片标号为XY4，XY4具有现今的电极结构为Ti/Al/Ti/Au，二者的光电特性比较结果详见表3。
表3 S3、XY4二者的比较数据表
从表3中可知，S3的逆向电压(输入电流为-10uA)以及漏电(输入电压为-5V)特性皆与XY4差不多；在操作电压(输入电流为350mA)方面，S3与XY4相比较，电压下降0.02V；在亮度方面，S3的平均亮度为115lm(mW)，XY4的平均亮度为111lm(mW)，发光亮度提升了3.6％；良率>70％，稳定性好。
本发明的有益效果为：
第一，提高亮度，反射电极结构包括反射部分与电极部分，电极部分位于反射部分之上，反射部分为由氮化物半导体层的表层向外依次排列的第一Ni层、Al层组成；电极部分为由反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。使得电极对光的吸收率底，出光率高，而且可降底操作电流，从而逆向电压和漏电特性更优，另外，结构上也能实现较低的成本。
第二，应用广泛，反射电极结构应用于正装、倒装、以及垂直结构的LED器件，沉积在正装的透明导电层上，或倒装的绝缘层上，具有很好的粘附力，由于Ni会与透明导电层或绝缘层的氧结合，生成氧化镍，从而提高了金属层与透明导电层或绝缘层之间的结合力，而且氧化镍比镍更不吸光；另外，也具有很好的粘附力，而且氧化镍比镍更不吸光；沉积在垂直的N型氮化物半导体上，具有良好的欧姆接触，以及降低电极对光的吸收率。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种LED器件的制备方法，其特征在于，包括：
制作凸形台面，具体包括：
a、制作氮化物半导体结构，在所述衬底上外延生长缓冲层；在所述缓冲层上外延生长N型氮化物半导体层；在所述N型氮化物半导体层上外延生长有源层；在所述有源层上外延生长P型氮化物半导体层，形成氮化物半导体结构；
b、将氮化物半导体结构进行清洗，用光阻剂作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层和有源层直至所述N型氮化物半导体层，形成具有凸形台面的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar；
沉积电流阻挡层，具体包括：a、使用PECVD沉积SiO2在P型氮化物半导体层上，SiO2厚度为50～300nm，其中功率为50W，压力为850mTorr，温度为200℃，N2O为1000sccm，N2为400sccm，5％的SiH4/N2为400sccm；b、通过ICP刻蚀或湿法腐蚀工艺蚀刻掉多余的SiO2；c、进行去掉光阻剂过程，得到第一中间体；
沉积透明导电层，使用电子束蒸镀法沉积ITO当透明导电层，沉积在P型氮化物半导体层及电流阻挡层上，透明导电层厚度为30～300nm；然后进行高温退火，温度为560℃，时间为3分钟；
沉积P型电极以及N型电极，P型电极沉积在P型氮化物半导体层或透明导电层上，所述N型电极沉积在N型氮化物半导体层上，
最后沉积钝化层，并开孔让P型焊盘及N型电极中的N型焊盘露出；
最后将圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选；
所述P/N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于P/N型电极的下方，P型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与所述P型氮化物半导体层或透明导电层之间，N型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成。
2.一种LED器件的制备方法，其特征在于，包括：
制作氮化物半导体结构，在所述衬底上外延生长缓冲层；在所述缓冲层上外延生长N型氮化物半导体层；在所述N型氮化物半导体层上外延生长有源层；在所述有源层上外延生长P型氮化物半导体层，形成氮化物半导体结构；
使用电子束蒸镀法沉积Ag当P型欧姆反射层在P型氮化物半导体层上；
使用磁控溅射法沉积保护层履盖P型欧姆反射层，所述保护层的材质均为由P型欧姆反射层的表层向外依次排列为W/Pt/W/Pt/W/Pt，上述厚度依次为90/50/90/50/90/100nm；
制作台面及通孔，具体包括用光阻剂作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层和有源层，直至所述N型氮化物半导体层，形成台面及通孔的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar；
使用PECVD沉积SiO2或SiN当第一绝缘层履盖在保护层、通孔上，SiO2厚度为1,000nm，其中功率为50W，压力为850mTorr，温度为200℃，N2O为1000sccm，N2为400sccm，5％的SiH4/N2为400sccm；通过ICP刻蚀或湿法腐蚀工艺蚀刻掉多余的SiO2；进行去掉光阻剂过程，得到第一绝缘层；
沉积P型电极以及N型电极，P型电极沉积在保护层及第一绝缘层上，所述N型电极沉积在N型氮化物半导体层及第一绝缘层上，
所述P/N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于P/N型电极的下方，P型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与所述P型氮化物半导体层或透明导电层之间，N型电极的反射部分的第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成；
沉积第二绝缘层，并开孔让部份P/N型电极露出，所述第二绝缘层的材质为SiO2或SiN，厚度为200～2000nm；
最后将圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选。
3.一种LED器件的制备方法，其特征在于，包括：
制作氮化物半导体结构，在所述衬底上外延生长缓冲层；在所述缓冲层上外延生长N型氮化物半导体层；在所述N型氮化物半导体层上外延生长有源层；在所述有源层上外延生长P型氮化物半导体层，形成氮化物半导体结构；
制作台面，具体包括用SiO2作为掩蔽层，ICP刻蚀掉部分所述P型氮化物半导体层、有源层、N型氮化物半导体层及缓冲层直至所述衬底，形成台面的氮化物半导体结构，其中，刻蚀气体为BCl3/Cl2/Ar；
使用电子束蒸镀法连续依序沉积金属反射欧姆层、阻挡层、第一金属熔融键合层在P型氮化物半导体层上，所述阻挡层的材质均为由金属反射层的表层向外依次排列为Ti/Pt；所述金属熔融键合层的材质为Au；再沉积钝化层保护侧壁；
在永久基板上使用电子束蒸镀法连续依序沉积第一欧姆层及第二金属熔融键合层，所述第一欧姆层的材质均为由永久基板的表层向外依次排列为Ti/Au；所述第二金属熔融键合层的材质为In；
利用石墨夹具将发光二极体结构及永久基板结构键合在一起，具体键合条件为在氮气环境下、键合温度210℃、键合时间2小时；
利用波长355nm的Q～switched Nd:YAG雷射将衬底移除；
利用乙二醇当溶剂溶化氢氧化钾移除缓冲层，温度150℃；
沉积N型电极在N型氮化物半导体层上；所述N型电极为反射电极结构，所述反射电极结构包括：反射部分与电极部分，所述电极部分位于所述反射部分之上，其中，
所述反射部分由第一Ni层和Al层组成，其中，Al层直接设置于N型电极的下方，第一Ni层设置于Al层与N型氮化物半导体层之间；
所述电极部分为由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、第二Ni层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Cr层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的第二Ni层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层以及Au层组成，或由所述反射部分的Al层向外依次排列的Ti层、Pt层、Ti层、Pt层、Ti层、Pt层以及Au层组成；
将永久基板减薄至120um；
在永久基板背面上使用电子束蒸镀法连续依序沉积第二欧姆层，所述第二欧姆层的材质均为由永久基板的表层向外依次排列为Ti/Au；
最后将圆片进行裂片、测试、分选。
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