CN114242863B - 一种电极及其制备方法和led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种电极及其制备方法和LED芯片。一种电极，包括依次层叠设置的反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；所反射层设置于外延结构层上；所述电极缓冲层覆盖所述反射层，所述电极缓冲层包括第一顶部区域、第一侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第一延伸区域；所述Cu包裹层覆盖所述电极缓冲层，所述Cu包裹层包括第二顶部区域、第二侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第二延伸区域；其中，所述第二延伸区域完全包覆所述第一延伸区域。该电极可保证LED芯片的发光效率和可靠性，并显著降低电极制备的成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，具体而言，涉及一种电极及其制备方法和LED芯片。
背景技术
LED被称为第四代光源，因其具有低功耗、高亮度、色彩饱和度、环境污染小，维护简便等特点，被广泛运用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。而在LED制备工艺中，黄金因具有良好的导热性、热稳定性、延展性等优点被作为电极蒸镀的主要蒸发材料，常作为电极包裹层，避免活泼金属与空气、水汽、酸等接触，导致电极异常。
随着产品的优化，特别是倒装产品的制备中，需要至少两到三次的电极制备，这样芯片成本将越来越高，同时，在电极制备中Al因其高反射率是电极制备中必不可少的材料，而金和铝会形成不同的金属间化合物，这些化合物通常比较脆，易断裂，同时由于Au原子在化合物晶界中的扩散速度远远高于Al原子的扩散速度，随着扩散的不断进行，Au层一侧的原子数将不断减少，形成可肯达尔(KirKendall)空洞，并且空洞的形成速度随着温度的升高迅速增加，易导致电极膨胀，从而可能导致老化失效。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电极，以Cu代替Au，并且Cu包裹层的延伸区域可实现对欧姆接触与反射层、电极缓冲层的全部覆盖，覆盖层可对Cu包裹层全部包覆；电极在保证LED芯片的发光效率和可靠性基础上，显著降低了电极制备的成本。
本发明的另一个目的在于提供一种所述电极的制备方法，简单易行。
本发明的另一个目的在于提供一种LED芯片，具有优异的发光效率和可靠性。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种电极，包括依次层叠设置的反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；
所反射层设置于外延结构层上；
所述电极缓冲层覆盖所述反射层，所述电极缓冲层包括第一顶部区域、第一侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第一延伸区域；
所述Cu包裹层覆盖所述电极缓冲层，所述Cu包裹层包括第二顶部区域、第二侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第二延伸区域；
其中，所述第二延伸区域完全包覆所述第一延伸区域。
优选地，所述第一延伸区域的宽度大于0，所述覆盖层完全覆盖所述Cu包裹层，所述覆盖层包括第三顶部区域、第三侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第三延伸区域，所述第三延伸区域完全覆盖所述第二延伸区域；
优选地，所述电极缓冲层形成第一圆台构型，所述Cu包裹层形成第二圆台构型，所述覆盖层形成第三圆台构型；
在所述第三圆台构型中，第三侧壁的母线倾斜角的度数为20°～60°；
优选地，所述第二延伸区域的宽度为500nm～1500nm。
优选地，所述Cu包裹层的厚度大于反射层、电极缓冲层或覆盖层的厚度；
优选地，所述电极缓冲层的厚度为
优选地，所述电极缓冲层包括Ni层、Pt层、Ti层、Cr层和Al层中的至少两种；
优选地，所述Cu包裹层的厚度为
优选地，所述覆盖层的厚度为
优选地，所述覆盖层包括Ti层、Ni层、Cr层、Au层和Pt层中的至少一种；
更优选地，所述覆盖层包括Ti层/Pt层/Ti层、Ti层/Ni层/Ti层、Ni层/Pt层/Ti层、Cr层/Ti层/Cr层。
优选地，所述电极还包括欧姆接触层；所述欧姆接触层的一侧表面连接所述反射层，所述欧姆接触层的另一侧表面连接所述外延结构层；
优选地，所述电极还包括阻挡层；所述阻挡层的一侧表面连接所述反射层，所述阻挡层的另一侧表面连接所述电极缓冲层；
优选地，所述欧姆接触层包括Cr层；
优选地，所述欧姆接触层的厚度不低于
优选地，所述反射层包括Al层和Ag层中的至少一种；
优选地，所述反射层的厚度为
优选地，所述阻挡层包括Ti层；
优选地，所述阻挡层的厚度为
优选地，所述覆盖层为Au层；
所述Au层中Au的质量与所述Cu包裹层中Cu的质量之比为(3～5)：(5～7)。
所述的电极的制备方法，包括以下步骤：
在外延结构层上设置光刻胶构型，所述光刻胶构型围合成电极区域，再通过蒸镀的方式在所述电极区域依次镀反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；
所述光刻胶构型的外部呈圆柱形，内部呈中空结构，所述光刻胶构型的任意纵截面均为相同的五边形，任意所述纵截面的延长面包含电极区域的中心点；
在任意一个所述五边形中，与所述外延结构层接触的边为第一边，与所述第一边相连接且靠近所述电极区域的边为第二边，所述第二边顺次连接有第三边、第四边和第五边；所述第二边和所述第三边均向靠近所述电极区域的中心点的方向倾斜，所述第二边的倾斜角度小于所述第三边的倾斜角度。
优选地，所述第一边的长度大于10μm，所述第二边和所述第三边在所述电极区域上的投影长度之和大于2μm，所述第五边的长度大于或等于所述电极的厚度的1.5倍；
优选地，所述第二边的倾斜角度为15°～50°，所述第三边的倾斜角度为50°～80°。
优选地，所述Cu包裹层的蒸镀方法，包括：第一预溶和第二预溶；
优选地，所述第一预溶和第二预溶的预溶功率均不超过13％；
优选地，所述第一预溶和所述第二预溶的时间分别为1～2min；
优选地，所述Cu包裹层的蒸镀速率小于13A/S。
一种LED芯片，包含外延发光层，外延结构层包括第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，所述第二电极与所述第二半导体层之间设置有电流阻挡层和电流扩展电层，所述第一电极和/或所述第二电极为如上所述的电极。
优选地，还包括与第一电极电性连接的第三电极，和与第二电极电性连接的第四电极，所述第三电极和/或所述第四电极为如上所述的电极；
优选地，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极中的至少1个电极的侧壁倾角与所述电流阻挡层的侧壁倾角的差不大于20°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的电极，以Cu代替Au，并且Cu包裹层的延伸区域可实现对欧姆接触与反射层、电极缓冲层的全部覆盖，覆盖层可对Cu包裹层全部包覆；电极在保证LED芯片的发光效率和可靠性基础上，显著降低了电极制备的成本。
(2)本发明电极的制备方法，简单易行。
(3)本发明LED芯片具有优异的发光效率和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中电极的结构示意图；
图2为本发明光刻胶和电极蒸镀示意图；
图3为本发明倒装结构中Cu电极与Au电极FIB分析图；其中，(a1)为Cu电极的FIB分析图，(b1)为Au电极FIB分析图；
图4为本发明倒装结构中Cu电极的角度示意图；
图5为本发明倒装结构中Au电极的角度示意图；
图6为本发明倒装结构中Cu电极电性示意图，其中，(a2)为波长和亮度对比结果，(b2)为电压对比结果；
图7为本发明LED结构示意图；
图8为对比例2中Au电极和Al电极的金铝互溶FIB图；
图9为本发明光刻胶构型的结构示意图，其中，(a3)为光刻胶构型的主视图，(b3)为光刻胶构型的俯视图，(c3)光刻胶构型的剖面图；
图10为本发明实施例5中第二电极的FIB分析图和Cu电极的角度示意图，其中，(a4)为Cu电极的FIB分析图，(b4)为Cu电极的角度示意图。
附图标记：
1-衬底、2-N型半导体层、3-发光层、4-P型半导体层、5-电流阻挡层、6-电流扩展层、7-N-GaN台阶区、8-ISO隔离槽、9-第一电极、901-欧姆接触与反射层、902-电极缓冲层、903-Cu包裹层、904-覆盖层、10-PV保护层、11-连接通孔、12-第二电极、13-绝缘保护层、14-电极焊盘层。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明涉及一种电极，包括依次层叠设置的反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；
所反射层设置于外延结构层上；
所述电极缓冲层覆盖所述反射层，所述电极缓冲层包括第一顶部区域、第一侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第一延伸区域；
所述Cu包裹层覆盖所述电极缓冲层，所述Cu包裹层包括第二顶部区域、第二侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第二延伸区域；
其中，所述第二延伸区域完全包覆所述第一延伸区域。
金属Cu拥有优良的导热性能、机械性能以及低成本等优点，同时Cu的莫氏硬度和热膨胀系数都和金非常接近，同时Cu和Al接触比Au和Al接触更加稳定，能更好防止原子迁移，不易形成可肯达尔效应。本发明的结构设置，Cu包裹层的延伸区域可实现对欧姆接触与反射层、电极缓冲层的全部覆盖。
本发明的电极在保证LED芯片的发光效率和可靠性基础上，显著降低了电极制备的成本。
优选地，所述第一延伸区域的宽度大于0，所述覆盖层完全覆盖所述Cu包裹层，所述覆盖层包括第三顶部区域、第三侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第三延伸区域，所述第三延伸区域完全覆盖所述第二延伸区域。
优选地，所述电极缓冲层形成第一圆台构型，所述Cu包裹层形成第二圆台构型，所述覆盖层形成第三圆台构型。在所述第三圆台构型中，第三侧壁的母线倾斜角的度数为20°～60°。在一种实施方式中，第三侧壁的母线倾斜角的度数具体为21°、22°、25°、27°、30°、35°、37°、40、42°、45°、47°、48.5°、50°、52°、55°、57°等等，还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。
优选地，所述第二延伸区域的宽度为500nm～1500nm。
所述第二延伸区域为同心圆环状，同心圆环状的外环半径与内环半径之差为500nm～1500nm，即第二延伸区域的宽度为500nm～1500nm。
优选地，所述Cu包裹层的厚度大于反射层、电极缓冲层或覆盖层的厚度。
优选地，所述电极缓冲层的厚度为
优选地，所述电极缓冲层包括Ni层、Pt层、Ti层、Cr层和Al层中的至少两种。
由于Ni层呈纳米团簇状，相比Ti更能够缓冲不同金属层间由于膨胀系数不一致导致的应力，采用NiPt作为电极缓冲层，具有更好的热稳定性。
优选地，所述Cu包裹层的厚度为在一种实施方式中，Cu包裹层的厚度具体为/> 等，还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。
优选地，所述覆盖层的厚度为在一种实施方式中，覆盖层的厚度包括但不限于/>
优选地，所述覆盖层包括Ti层、Ni层、Cr层、Au层和Pt层中的至少一种。
更优选地，所述覆盖层包括Ti层/Pt层/Ti层、Ti层/Ni层/Ti层、Ni层/Pt层/Ti层、Cr层/Ti层/Cr层。
对于倒装结构，采用TiPTTi、TiNiTi、NiPTi、CrTiCr作为阻挡层，避免Cu直接与空气接触，形成氧化物导致电压升高。
优选地，所述覆盖层为Au层；所述Au层中Au的质量与所述Cu包裹层中Cu的质量之比为(3～5)：(5～7)。
对于正装结构，考虑正装需焊线，因此采用Cu-Au蒸镀方式，即蒸镀一部分Cu，蒸镀一部分Au，如以质量百分比计：Cu50％、Au50％，Cu60％、Au40％，Cu70％、Au30％等等。Au的厚度需根据各家打线决定，但是比例不低于7:3。
优选地，所述电极还包括欧姆接触层；所述欧姆接触层的一侧表面连接所述反射层，所述欧姆接触层的另一侧表面连接所述外延结构层。
优选地，所述电极还包括阻挡层；所述阻挡层的一侧表面连接所述反射层，所述阻挡层的另一侧表面连接所述电极缓冲层。
优选地，所述欧姆接触层包括Cr层。
优选地，所述欧姆接触层的厚度不低于
电极底层采用Cr作为欧姆接触层，考虑Cr的吸光性很强，首层Cr的厚度为具体为/> 等，还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。
优选地，所述反射层包括Al层和Ag层中的至少一种。在一种实施方式中，第二层采用反射率高的材料，如Al或Ag。
优选地，所述反射层的厚度为在一种实施方式中，具体包括
优选地，所述阻挡层包括Ti层。
因Ti具有较低的膨胀系数和较高的莫氏硬度，第三层采用Ti限制前层Al的热膨胀。
优选地，所述阻挡层的厚度为在一种实施方式中，所述阻挡层的厚度包括但不限于/>
本发明涉及的金属膨胀系数和莫氏硬度如表1所示。
表1金属膨胀系数和莫氏硬度
| 材料 | 热膨胀系数(10-6/K) | 莫氏硬度 | 备注 |
| Cr | 6.2 | 9 | - |
| Ti | 8.4 | 6 | - |
| Ni | 13 | 4 | - |
| Au | 14.2 | 2.5～3 | - |
| Al | 23 | 2.5～3 | - |
| Pt | 9 | 4～4.5 | - |
| Ag | 19 | 2.5～4 | - |
| Cu | 16.7 | 3 | - |
| GaN | 3.2 | - | C轴方向 |
| ITO | 7.1 | - | - |
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及所述的电极的制备方法，包括以下步骤：
在外延结构层上设置光刻胶构型，所述光刻胶构型围合成电极区域，再通过蒸镀的方式在所述电极区域依次镀反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；
所述光刻胶构型的外部呈圆柱形，内部呈中空结构，所述光刻胶构型的任意纵截面均为相同的五边形，任意所述纵截面的延长面包含电极区域的中心点；
在任意一个所述五边形中，与所述外延结构层接触的边为第一边，与所述第一边相连接且靠近所述电极区域的边为第二边，所述第二边顺次连接有第三边、第四边和第五边；所述第二边和所述第三边均向靠近所述电极区域的中心点的方向倾斜，所述第二边的倾斜角度小于所述第三边的倾斜角度。
需要说明的是，本发明的光刻胶构型内部中空，外部呈圆柱形，图9为本发明光刻胶构型的结构示意图，其中，(a)为光刻胶构型的主视图，(b)为光刻胶构型的俯视图，(c)光刻胶构型的剖面图。
由图2可知，光刻胶形貌1为经过黄光匀胶、曝光、显影而形成的形貌，在电极蒸镀过程中，受到金属Cu应力的影响，光刻胶的形貌往上拉扯，导致D2距离变大，在同一蒸发角度情况下，使得离子蒸发窗口更宽，如图2所示的虚线箭头方向；当光刻胶为形貌1时，由于光刻胶遮挡，导致蒸发离子无法落在基底上，限制了蒸发窗口，当光刻胶为形貌2时，由于没有光刻胶遮挡，此时形成的电极角度更小。
本发明采用容易形成倒角的光刻胶，利用Cu的应力将光刻胶往上拉，形成更大的蒸镀窗口，从而实现更小的电极角度。
优选地，所述第一边的长度大于10μm，所述第二边和所述第三边在所述电极区域上的投影长度之和大于2μm，所述第五边的长度大于或等于所述电极的厚度的1.5倍。
所述第一边的长度大于10μm，避免由于应力原因导致光刻胶脱落。
其中，第二边和所述第三边在所述电极区域上的投影长度之和大于2μm，第五边的长度大于或等于电极厚度的1.5倍，更有利于实现电极中各层对上一层的完全覆盖，并且获得更小的电极角度。
优选地，所述第二边的倾斜角度为15°～50°，所述第三边的倾斜角度为50°～80°。在一种实施方式中，第二边的倾斜角度包括但不限于20°、25°、30°、35°、40°、45°。所述第三边的倾斜角度包括但不限于55°、60°、65°、70°、或75°。
优选地，所述Cu包裹层的蒸镀方法，包括：第一预溶和第二预溶。
优选地，所述第一预溶和第二预溶的预溶功率均不超过13％。在一种实施方式中，所述第一预溶和第二预溶的预溶功率均不超过13％，否则遮板易起皮脱落。具体可以为4％、5％、6％、7％、9％、10％、11％、12％等，还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。
优选地，所述第一预溶和所述第二预溶的时间分别为1～2min。在一种实施方式中，所述第一预溶和所述第二预溶的时间分别为65s、70s、75s、80s、85s、90s、100s、110s等，还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。
优选地，所述Cu包裹层的蒸镀速率小于13A/S。
在一种实施方式中，所述Cu包裹层的蒸镀速率具体为1A/S、2A/S、3A/S、4A/S、5A/S、6A/S、7A/S、8A/S、9A/S、10A/S、11A/S、12A/S等，还可以选择上述范围内的其他数值，在此不做限定。
根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种LED芯片，包含外延发光层，外延结构层包括第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，所述第二电极与所述第二半导体层之间设置有电流阻挡层和电流扩展电层，所述第一电极和/或所述第二电极为如上所述的电极。
优选地，所述的LED芯片，还包括与第一电极电性连接的第三电极，和与第二电极电性连接的第四电极，所述第三电极和/或所述第四电极为如上所述的电极。
所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极中的至少1个电极的侧壁倾角与所述电流阻挡层的侧壁倾角的差不大于20°。
本发明的LED芯片具有优异的发光效率和可靠性，并且成本低。
下面将结合具体的实施例对本发明作进一步地解释说明。
图1为本发明实施例中电极的结构示意图。图2为本发明光刻胶和电极蒸镀示意图。图3为本发明倒装结构中Cu电极与Au电极FIB分析图；其中，(a1)为Cu电极的FIB分析图，(b1)为Au电极FIB分析图。图4为本发明倒装结构中Cu电极的角度示意图。图5为本发明倒装结构中Au电极的角度示意图。图6为本发明倒装结构中Cu电极电性示意图，其中，(a2)为波长和亮度对比结果，(b2)为电压对比结果。图7为本发明LED结构示意图。图8为对比例2中Au电极和Al电极的金铝互溶FIB图。图9为本发明光刻胶构型的结构示意图，其中，(a3)为光刻胶构型的主视图，(b3)为光刻胶构型的俯视图，(c3)光刻胶构型的剖面图。图10为本发明实施例5中第二电极的FIB分析图和Cu电极的角度示意图，其中，(a4)为Cu电极的FIB分析图，(b4)为Cu电极的角度示意图。
实施例1
一种电极，包括依次层叠设置的欧姆接触与反射层901、电极缓冲层902、Cu包裹层903和覆盖层904；
所述欧姆接触与反射层901设置于外延结构层上；
所述电极缓冲层902完全覆盖所述欧姆接触与反射层901，所述电极缓冲层902包括第一顶部区域、第一侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第一延伸区域；
所述Cu包裹层903完全覆盖所述电极缓冲层902，所述Cu包裹层903包括第二顶部区域、第二侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第二延伸区域；
所述覆盖层904完全覆盖所述Cu包裹层903，所述覆盖层904包括第三顶部区域、第三侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第三延伸区域；
所述电极缓冲层902形成第一圆台构型，所述Cu包裹层903形成第二圆台构型，所述覆盖层904形成第三圆台构型；
在所述第三圆台构型中，第三侧壁的母线倾斜角的度数为48.5°；
所述Cu包裹层903的厚度为
所述欧姆接触层至所述覆盖层904的方向上，反射层包括依次层叠设置的欧姆接触层、反射层和阻挡层；
所述欧姆接触层为Cr层，厚度为
所述反射层为Al层，厚度为
所述阻挡层为Ti层，厚度为
所述电极缓冲层902依次为Ni层、Pt层，所述电极缓冲层902的厚度为
所述覆盖层904为Cr层，所述覆盖层904的厚度为
所述的电极的制备方法，包括以下步骤：
在外延结构层上的设置光刻胶构型，所述光刻胶构型围合成电极区域，再通过蒸镀的方式在所述电极区域依次镀覆欧姆接触与反射层901、电极缓冲层902、Cu包裹层903和覆盖层904；
所述光刻胶构型的外部呈圆柱形，内部呈中空结构，参见图9的(a3)、(b3)、(c3)所示；所述光刻胶构型的任意纵截面均为相同的五边形，任意所述纵截面的延长面包含电极区域的中心点；
在任意一个所述五边形中，与所述外延结构层接触的边为第一边，与所述第一边相连接且靠近所述电极区域的边为第二边，所述第二边后依次连接有第三边、第四边和第五边；
所述第二边和所述第三边均向靠近所述电极区域的中心点的方向倾斜，所述第二边的倾斜角度小于所述第三边的倾斜角度；
所述第一边的长度大于10μm，所述第二边和所述第三边在所述电极区域上的投影长度之和大于2μm，所述第五边的长度≥1.5*电极厚度。本实施例中，光刻胶总厚5μm，电极总厚度约1.5μm。
所述Cu包裹层903的蒸镀方法，包括：(1)预热：预热功率为8％，预热时间1min30s；(2)预熔阶段：预熔功率为10％，预熔时间2min；(3)蒸镀阶段：蒸镀速率为实施例2
一种LED芯片，包括衬底1、外延结构层、电流阻挡层5、电流扩展层6、第一电极9、PV保护层、第二电极12、绝缘保护层和电极焊盘层；
所述外延结构层生长于所述衬底1一侧的表面，所述外延结构层依次包括所述N型半导体层2、发光层3和P型半导体层4；
所述外延结构层远离所述衬底1一侧的表面设置有所述电流阻挡层5，所述电流阻挡层5包覆部分所述外延结构层；所述电流阻挡层5和所述外延结构层上生长有所述电流扩展层6；所述电流扩展层6设置有N-GaN台阶区7域和隔离槽；
所述外延结构层上设置有所述第一电极9和所述第二电极12，所述第一电极9与所述N型半导体层2相连接，所述第二电极12与所述P型半导体层4相连接；
在远离所述衬底1一侧表面，除所述第一电极9和所述第二电极12之外的区域设置有所述保护层；所述PV保护层上设置有所述第一电极9和所述第二电极12的连接通孔；
所述第二电极12上设置有所述绝缘保护层；所述绝缘保护层上设置有所述电极焊盘层；
所述第一电极9为实施例1的电极；
本实施例LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供一衬底1，在衬底1上设置外延结构层，外延结构层依次为N型半导体层2、发光层3和P型半导体层4；
(2)在外延片上沉积SiO2，通过黄光和刻蚀制备形成CBL电流阻挡层5，通过磁控溅射方式或蒸镀沉积厚度在的ITO电流扩展层6，利用先腐蚀ITO后刻蚀方式，形成N-GaN台阶区7，而后通过深刻蚀形成ISO隔离槽8；
(3)制备第一电极9(PN-Finger)，第一电极9为实施例1中的电极，制备方法同实施例1；
(4)通过沉积氧化硅和DBR反射层制备PV保护层10，PV保护层正面平铺于芯片表面，在第一电极9的正上方通过光刻技术，通过ICP刻蚀技术刻蚀第一电极9和第二电极12的连接通孔11；
(5)通过电子束蒸发形成第二电极12，第二电极12结构可以包含Cr层/Al层/Ni层/Pt层/Ti层/Cu层，第二电极12为圆台构型，母线的倾斜角的角度为45°，占整面芯片面积80％，制备工艺同第一电极9；
(6)在第二电极12上覆盖绝缘保护层13，以及通过黄光和沉积制备电极焊盘层14；
(7)进行研磨、划裂等形成芯粒，其中研磨厚度范围为80μm～300μm。
实施例3
一种电极，除所述反射层为Ag层，所述覆盖层904依次为Ti层、Pt层、Ti层，其他条件同实施例1；
制备方法同实施例1。
实施例4
一种电极，除Cu包裹层903的厚度为欧姆接触层的厚度为/>阻挡层的厚度为/>电极缓冲层902依次为第一Ni层、第一Pt层、第二Ni层、第二Pt层，第一Ni层、第一Pt层、第二Ni层、第二Pt层的厚度分别为/>覆盖层904依次为第一Ti层、第三Pt层、第二Ti层，第一Ti层、第三Pt层、第二Ti层的厚度分别为/>其他条件同实施例1；
制备方法同实施例1。
实施例5
一种LED芯片，除第一电极9采用实施例4中的电极；第二电极12中，Cu包裹层903的厚度为电极缓冲层902依次为Cr层、Ti层、Cr层Ti层(各层厚度分别为/>)，覆盖层904为Cr层，厚度为/>其他条件同实施例2。
本实施例中的第二电极结构的FIB分析图和第二电极结构角度图参见图10中的(a4)和(b4)。
对比例1
一种Au电极，从底层至顶层依次为Cr层、Al层、Ni层、Pt层、Ni层、Pt层、Au层、Ti层、Pt层、Ti层；
除将蒸镀Cu替换为蒸镀Au，其他制备方法同实施例4。
对比例2
一种LED芯片，除第一电极9采用对比例1中的Au电极，其他条件同实施例2。
制备方法同实施例2。
受DBR沉积厚度影响，以及ICP刻蚀整盘均匀性影响，刻蚀通孔的窗口要求严苛，采用第一电极采用Au电极，第二电极采用Al作为高反电极，刻蚀过程中可能因窗口波动，导致第一电极的Au和第二电极的Al互相融合，从而导致老化失效问题，具体见图8所示的FIB结果。
实验例
一、为Cu电极和Au电极的FIB切片结果
图3为Cu电极和Au电极的FIB切片图，其中，(a1)为Cu电极的FIB切片图结果，(b1)为Au电极的FIB切片图结果；其中，黄光为同一条件，导致形貌变更的是由于电极蒸镀金属应力导致。从图3中可知，Cu电极蒸镀过程中，光刻胶向上拉起，从而使得电极角度更小，
同时，Cu电极对下层金属包裹优于Au，从图3可知，Cu下端将下层金属整个包裹，而Au在最末端时包裹能力较弱；本发明的Cu电极可有效避免溶液渗入导致下层活泼金属腐蚀，或与空气接触氧化，或因高温导致活泼金属析出，导致老化失效的问题。
二、Cu电极角度和Au电极对比分析
Cu电极从图4可知，Cu电极角度为47.4°和35.2°；从图5可知，Au电极的角度为53°和58°；Cu电极和Au电极的厚度分别为1.5μm左右，Cu电极的角度相比Au电极的角度小5.6°和22.8°。
三、波长、亮度、电压对比结果
由图6可知，Cu电极相比Au电极亮度均值高0.3％，波长低0.04nm，电压均值高0.027V，该实验测试芯片尺寸为10*30mil，测试电流为65mA，采用倒装测试机进行测试，其中LOP1代表蓝光亮度，VF1代表芯片工作电压，WLD代表芯片波长。
四、老化测试结果
表2Cu电极和Au电极老化测试结果
由表2可知，老化1000H后，Cu电极和Au电极老化结构均可以。其中对VF1、VF3、WLD1、VZ1、IR进行测试，判定标准为LOP1、VF1≤±10％，-0.2V≤Vf3≤+0.1V，IR≤1.0uA；
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (26)
1.一种电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在外延结构层上设置光刻胶构型，所述光刻胶构型围合成电极区域，再通过蒸镀的方式在所述电极区域依次镀反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；
所述光刻胶构型的外部呈圆柱形，内部呈中空结构，所述光刻胶构型的纵截面为五边形；
在所述五边形中，与所述外延结构层接触的边为第一边，与所述第一边相连接且靠近所述电极区域的边为第二边，所述第二边顺次连接有第三边、第四边和第五边；所述第二边和所述第三边均向靠近所述电极区域的中心点的方向倾斜，所述第二边的倾斜角度小于所述第三边的倾斜角度；
所述第二边的倾斜角度为15°~50°，所述第三边的倾斜角度为50°~80°；
所述电极包括依次层叠设置的反射层、电极缓冲层、Cu包裹层和覆盖层；
所述反射层设置于外延结构层上；
所述电极缓冲层覆盖所述反射层，所述电极缓冲层包括第一顶部区域、第一侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第一延伸区域；
所述Cu包裹层覆盖所述电极缓冲层，所述Cu包裹层包括第二顶部区域、第二侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第二延伸区域；
其中，所述第二延伸区域完全包覆所述第一延伸区域；
所述第一延伸区域的宽度大于0，所述覆盖层完全覆盖所述Cu包裹层，所述覆盖层包括第三顶部区域、第三侧壁区域，以及与所述外延结构层接触形成的第三延伸区域，所述第三延伸区域完全覆盖所述第二延伸区域；
所述电极缓冲层形成第一圆台构型，所述Cu包裹层形成第二圆台构型，所述覆盖层形成第三圆台构型；
在所述第三圆台构型中，第三侧壁的母线倾斜角的度数为20°~60°。
2.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述第二延伸区域的宽度为500nm~1500nm。
3.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述Cu包裹层的厚度大于反射层、电极缓冲层或覆盖层的厚度。
4.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于，所述电极缓冲层的厚度为2KÅ~6KÅ。
5.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述电极缓冲层包括Ni层、Pt层、Ti层、Cr层和Al层中的至少两种。
6.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述Cu包裹层的厚度为5KÅ~20KÅ。
7.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述覆盖层的厚度为1KÅ~3.5KÅ。
8.根据权利要求7所述的电极的制备方法，其特征在于，所述覆盖层包括Ti层、Ni层、Cr层、Au层和Pt层中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的电极的制备方法，其特征在于，所述覆盖层包括Ti层/Pt层/Ti层、Ti层/Ni层/Ti层、Ni层/Pt层/Ti层、Cr层/Ti层/Cr层。
10.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于，所述电极还包括欧姆接触层；所述欧姆接触层的一侧表面连接所述反射层，所述欧姆接触层的另一侧表面连接所述外延结构层。
11.根据权利要求10所述的电极的制备方法，其特征在于，所述电极还包括阻挡层；所述阻挡层的一侧表面连接所述反射层，所述阻挡层的另一侧表面连接所述电极缓冲层。
12.根据权利要求10所述的电极的制备方法，其特征在于，所述欧姆接触层包括Cr层。
13.根据权利要求10所述的电极的制备方法，其特征在于，所述欧姆接触层的厚度不低于20Å。
14.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述反射层包括Al层和Ag层中的至少一种。
15.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述反射层的厚度为1KÅ~6KÅ。
16.根据权利要求11所述的电极的制备方法，其特征在于，所述阻挡层包括Ti层。
17.根据权利要求11所述的电极的制备方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为1KÅ~3KÅ。
18.根据权利要求3所述的电极的制备方法，其特征在于，所述覆盖层为Au层；
所述Au层中Au的质量与所述Cu包裹层中Cu的质量之比为（3~5）：（5~7）。
19.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述第一边的长度大于10μm，所述第二边和所述第三边在所述电极区域上的投影长度之和大于2μm，所述第五边的长度大于或等于所述电极的厚度的1.5倍。
20.根据权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述Cu包裹层的蒸镀方法，包括：第一预溶和第二预溶。
21.根据权利要求20所述的电极的制备方法，其特征在于，所述第一预溶和第二预溶的预溶功率均不超过13%。
22.根据权利要求20所述的电极的制备方法，其特征在于，所述第一预溶和所述第二预溶的时间分别为1~2min。
23.根据权利要求20所述的电极的制备方法，其特征在于，所述Cu包裹层的蒸镀速率小于13A/S。
24.一种LED芯片，包含外延结构层，外延结构层包括第一半导体层、第二半导体层和位于两者之间的有源层，与第一半导体层连接有第一电极，与第二半导体层连接有第二电极，所述第二电极与所述第二半导体层之间设置有电流阻挡层和电流扩展层，其特征在于，所述第一电极和/或所述第二电极为权利要求1~23中任一项所述的电极的制备方法制备得到的电极。
25.根据权利要求24所述的LED芯片，其特征在于，还包括与第一电极电性连接的第三电极，和与第二电极电性连接的第四电极，所述第三电极和/或所述第四电极为权利要求1~23中任一项所述的电极的制备方法制备得到的电极。
26.根据权利要求25所述的LED芯片，其特征在于，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极中的至少1个电极的侧壁倾角与所述电流阻挡层的侧壁倾角的差不大于20°。
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