CN111129257A - 一种紫外高反射率的复合电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外高反射率的复合电极，包括N型层、设于所述N型层上方的量子阱及设于所述量子阱上方的P型层，所述P型层上方设有多个独立的ITO圆柱，所述ITO圆柱表面设有连续的Al薄膜。本申请复合电极中，通过ITO圆柱图形化及纯Al薄膜的搭配设计，大大改善了电流扩展效果，减少ITO吸光面积，减少反射路径和路经的吸光层；形成纯Al+DBR的复合反射层，大大提高反射率。同时，本发明还公开一种所述紫外高反射率的复合电极的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合电极及其制备方法，尤其是一种紫外高反射率的复合电极及其制备方法。
背景技术
现有技术中，UVC(260-280nm)紫外倒装芯片工艺流程为：(1)N型层漏出，用ICP对P型层和量子阱进行刻蚀；(2)在P型层表面制作连续透明导电层薄膜，常规为ITO；(3)在透明导电层和N型层表面制作欧姆接触的导电金属电极，一般有Cr、Al、Ti、Pt、Au；(4)在透明导电层和金属电极表面制作绝缘反射层，一般为DBR；(5)在绝缘反射层刻蚀导电孔；(6)在绝缘保护层或绝缘发射层表面制作焊接金属电极，与导电金属电极通过导电孔进行连接，一般为Au、AuSn合金等。
由于ITO在UVC段透光率很低，导致大量深紫外光被ITO吸收，而目前无高透光率(260-280nm，以下皆指此波段)或高反射率且可与P型层形成欧姆接触的材料。金属中对UVC反射率最好的是Al，但是Al与ITO、GaN、AlN等材料无法形成P型欧姆接触，必须使用其他金属材料过渡，常用的Cr、Ni等过渡金属对UVC有很大的吸光，因此，金属电极成为吸光层。倒装芯片出光面为底部，反射层的效果对出光效率影响很大，但是由于反射层之前有ITO和金属电极两个吸光层，且光反射路径再次经过吸光层。因此，现有UVC倒装芯片的出光效率极低，同时产生大量的热，对散热要求极高，还降低器件使用寿命。
发明内容
基于此，本发明的目的在于针对现有技术的不足之处而提供一种降低ITO和金属电极对UVC光的吸收，提高出光效率的紫外高反射率的复合电极。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种紫外高反射率的复合电极，包括N型层、设于所述N型层上方的量子阱及设于所述量子阱上方的P型层，所述P型层上方设有多个独立的ITO圆柱，所述ITO圆柱表面设有连续的Al薄膜。
本申请复合电极中，通过ITO圆柱图形化+纯Al薄膜的搭配设计，大大改善了电流扩展效果，减少ITO吸光面积，减少反射路径和路经的吸光层；形成纯Al+DBR的复合反射层，大大提高反射率。
优选地，所述Al薄膜在ITO圆柱上开孔，所述圆孔的直径小于ITO圆柱直径。也即是圆孔位置没有Al膜；因为电流是沿着欧姆接触的路径走，而Al膜与ITO不形成欧姆接触，这个开孔设计是开出通道让形成欧姆接触的金属电极圆柱能直接和ITO圆柱连接起来。
优选地，所述ITO圆柱的直径为10μm-100μm。
优选地，所述Al薄膜和ITO圆柱表面还设有与ITO圆柱欧姆接触的金属电极圆柱；所述Al薄膜和金属电极表面设有绝缘反射层；所述绝缘反射层刻蚀有导电孔；所述绝缘发射层表面还设有焊接金属电极，与导电金属电极通过导电孔进行连接。
更优选地，所述金属电极圆柱的直径大于ITO圆柱直径。
优选地，所述金属电极圆柱的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种。
优选地，所述绝缘反射层的材料为DBR，所述焊接金属电极的材料为Au或AuSn合金。DBR为二氧化硅与氧化锆或氧化铪形成的重复多层结构，每层厚度非固定，层数不固定，以总结构对250-280nm波段垂直入射光的反射率达到80％以上为佳，此处变化多未有固定程序，示例：SiO2/HfO2/SiO2/HfO2……
同时，本发明还提供一种所述的紫外高反射率的复合电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)N型层漏出：对P型层和量子阱进行刻蚀；
(2)在P型层表面镀ITO薄膜，然后对ITO薄膜表面进行匀胶曝光显影，形成多个圆柱形光刻胶，再进行酸性刻蚀ITO薄膜，得到多个独立的ITO圆柱；
(3)在P型层和ITO表面进行匀胶曝光显影，在ITO圆柱表面形成光刻胶圆柱，用E-Beam(电子束蒸发或热蒸发)或者sputter(溅镀)制造Al薄膜，再进行剥离去胶，形成连续Al薄膜，且Al薄膜在ITO圆柱上开出圆孔，所述圆孔的孔径小于ITO圆柱直径；
(4)在Al薄膜和ITO圆柱表面制作与ITO圆柱欧姆接触的金属电极圆柱；
(5)在Al薄膜和金属电极表面制作绝缘反射层；
(6)在绝缘反射层刻蚀导电孔；
(7)在绝缘发射层表面制作焊接金属电极，与导电金属电极通过导电孔进行连接。
优选地，所述步骤(1)中，用ICP对P型层和量子阱进行刻蚀，刻蚀的深度为1200-1400nm。
优选地，所述步骤(2)中，在P型层表面镀ITO薄膜，ITO薄膜的厚度为30-120nm，ITO薄膜层合金后透光率＞96％。ITO和P型层形成欧姆接触，形成电流注入通道，否则不通电；ITO厚度与光的波长有增透的光学关系，要根据实际波长调整ITO厚度实现最大透光率。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)现有技术电流扩展是由ITO承担，而本发明的电流扩展由纯Al层实现；纯Al的电阻远低于ITO，因此本发明的电流扩展效果更佳。
(2)ITO进行图形化，对比现有技术，ITO面积减少10％-50％，大大降低了ITO吸光的影响，同时由于纯Al层承担电流扩展的任务，不存在电流横向扩展拥堵的问题。
(3)对比现有技术，用纯Al层填补ITO圆柱的空隙，同时制作在金属电极之前，而纯Al对UVC波段有很高的反射率，因此，UVC光直接在P型层与纯Al层界面、ITO与纯Al层界面被反射，反射路径上的吸光层被大量减少，降低UVC吸光，提高出光效率。
(4)对比现有技术，金属电极进行圆柱图形化，在ITO圆柱空隙组成纯Al+DBR的复合反射层，反射效率比单个DBR或金属反射层更高，从而提高出光效率。
附图说明
图1为本申请所述紫外高反射率的复合电极的一种结构示意图；
图2为现有技术中P型层上的ITO层的结构平面图；
图3为本发明P型层上的ITO层的结构平面图；
图4为本发明P型层上的纯Al层的结构平面图；
图5为本发明P型层上的金属电极的结构平面图；
图6为现有P型层上的金属电极的结构平面图；
其中，1、N型层；2、量子阱；3、P型层；4、ITO圆柱；5、金属电极圆柱；6、绝缘反射层；7、焊接金属电极；8、Al薄膜。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所述紫外高反射率的复合电极的结构如附图1所示，包括N型层1、设于N型层1上方的量子阱2及设于量子阱2上方的P型层3，P型层3上方设有多个独立的ITO圆柱4，ITO圆柱4表面设有连续的Al薄膜8；Al薄膜8在ITO圆柱4上开孔(也即是圆孔位置没有Al膜)，所述圆孔的直径小于ITO圆柱直径；ITO圆柱4的直径为10μm-100μm；Al薄膜8和ITO圆柱4表面还设有与ITO圆柱4欧姆接触的金属电极圆柱5；Al薄膜8和金属电极5表面设有绝缘反射层6；绝缘反射层6刻蚀有导电孔；绝缘发射层6表面还设有焊接金属电极7，与导电金属电极5通过导电孔进行连接；金属电极圆柱5的直径大于ITO圆柱直径；金属电极圆柱5的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种；绝缘反射层6的材料为DBR，焊接金属电极的材料为Au或AuSn合金。
本实施例中所述紫外高反射率的复合电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)N型层漏出：用ICP对P型层和量子阱进行刻蚀，刻蚀深度为1200-1400nm；
(2)在P型层表面用sputter镀ITO薄膜30-120nm，ITO膜层合金后透光率(@450nm)＞96％；然后进行ITO表面进行匀胶曝光显影，形成一系列圆柱形光刻胶，再进行酸性刻蚀ITO，最终获得大量独立的ITO圆柱，直径10μm-100μm；
(3)在P型层和ITO表面进行匀胶曝光显影，在ITO圆柱表面形成光刻胶圆柱，用E-Beam或者sputter制造Al薄膜，再进行剥离去胶，形成连续Al薄膜，且在ITO圆柱上开出圆孔，孔径小于ITO圆柱直径；
(4)在纯Al薄膜和ITO圆柱表面制作与ITO欧姆接触的金属电极圆柱，直径大于ITO圆柱直径，一般有Cr、Al、Ti、Pt、Au；
(5)在纯Al薄膜和金属电极表面制作绝缘反射层，一般为DBR；
(6)在绝缘反射层刻蚀导电孔；
(7)在绝缘保护层或绝缘发射层表面制作焊接金属电极，与导电金属电极通过导电孔进行连接，一般为Au、AuSn合金等。
将附图4～5与附图2、6对比发现，与现有技术相比，本申请复合电极具有以下几点优势：
(1)现有技术电流扩展是由ITO承担，而本发明的电流扩展由纯Al层实现；纯Al的电阻远低于ITO，因此本发明的电流扩展效果更佳。
(2)ITO进行图形化，对比现有技术，ITO面积减少10％-50％，大大降低了ITO吸光的影响，同时由于纯Al层承担电流扩展的任务，不存在电流横向扩展拥堵的问题。
(3)对比现有技术，用纯Al层填补ITO圆柱的空隙，同时制作在金属电极之前，而纯Al对UVC波段有很高的反射率，因此，UVC光直接在P型层与纯Al层界面、ITO与纯Al层界面被反射，反射路径上的吸光层被大量减少，降低UVC吸光，提高出光效率。
(4)对比现有技术，金属电极进行圆柱图形化，在ITO圆柱空隙组成纯Al+DBR的复合反射层，反射效率比单个DBR或金属反射层更高，从而提高出光效率。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种紫外高反射率的复合电极，其特征在于，包括N型层、设于所述N型层上方的量子阱及设于所述量子阱上方的P型层，所述P型层上方设有多个独立的ITO圆柱，所述ITO圆柱表面设有连续的Al薄膜。
2.如权利要求1所述的紫外高反射率的复合电极，其特征在于，所述Al薄膜在ITO圆柱上开孔，所述圆孔的直径小于ITO圆柱直径。
3.如权利要求1所述的紫外高反射率的复合电极，其特征在于，所述ITO圆柱的直径为10μm-100μm。
4.如权利要求1～3任一项所述的紫外高反射率的复合电极，其特征在于，所述Al薄膜和ITO圆柱表面还设有与ITO圆柱欧姆接触的金属电极圆柱；所述Al薄膜和金属电极表面设有绝缘反射层；所述绝缘反射层刻蚀有导电孔；所述绝缘发射层表面还设有焊接金属电极，与导电金属电极通过导电孔进行连接。
5.如权利要求4所述的紫外高反射率的复合电极，其特征在于，所述金属电极圆柱的直径大于ITO圆柱直径。
6.如权利要求4所述的紫外高反射率的复合电极，其特征在于，所述金属电极圆柱的材料为Cr、Al、Ti、Pt、Au中的一种。
7.如权利要求4所述的紫外高反射率的复合电极，其特征在于，所述绝缘反射层的材料为DBR，所述焊接金属电极的材料为Au或AuSn合金。
8.如权利要求1～7任一项所述的紫外高反射率的复合电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)N型层漏出：对P型层和量子阱进行刻蚀；
(2)在P型层表面镀ITO薄膜，然后对ITO薄膜表面进行匀胶曝光显影，形成多个圆柱形光刻胶，再进行酸性刻蚀ITO薄膜，得到多个独立的ITO圆柱；
(3)在P型层和ITO表面进行匀胶曝光显影，在ITO圆柱表面形成光刻胶圆柱，用电子束蒸发、热蒸发或溅镀制造Al薄膜，再进行剥离去胶，形成连续Al薄膜，且Al薄膜在ITO圆柱上开出圆孔，所述圆孔的孔径小于ITO圆柱直径；
(4)在Al薄膜和ITO圆柱表面制作与ITO圆柱欧姆接触的金属电极圆柱；
(5)在Al薄膜和金属电极表面制作绝缘反射层；
(6)在绝缘反射层刻蚀导电孔；
(7)在绝缘发射层表面制作焊接金属电极，与导电金属电极通过导电孔进行连接。
9.如权利要求8所述的紫外高反射率的复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用ICP对P型层和量子阱进行刻蚀，刻蚀的深度为1200-1400nm。
10.如权利要求8所述的紫外高反射率的复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在P型层表面镀ITO薄膜，ITO薄膜的厚度为30-120nm，ITO薄膜层合金后透光率＞96％。
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