一种LED芯片的电极制备方法与流程

本发明涉及一种led芯片的电极制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术：

led作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。led器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，led作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。

上世纪50年代，在ibmthomasj.watsonresearchcenter为代表的诸多知名研究机构的努力下，以gaas为代表的iii–v族半导体在半导体发光领域迅速崛起。之后随着金属有机物化学气相沉积(mocvd)技术的出现，使得高质量的iii–v族半导体的生长突破了技术壁垒，各种波长的半导体发光二极管器件相继涌入市场。由于半导体发光二极管相对于目前的发光器件具有效率高、寿命长、抗强力学冲击等特质，在世界范围内被看作新一代照明器件。

现阶段led芯片的电极制备采用常规化学腐蚀或负胶剥离的方法制备，现led芯片的电极都是分层制备，使用化学腐蚀法制备一次腐蚀完成则容易造成电极侧蚀导致电极形状出现塌边等问题，负胶剥离对负胶的厚度、相关工艺条件要求相对化学腐蚀法要高，且分层制备的电极无法得到好的电极线条。

中国专利文献cn105006507a公开的《gaas基发光二极管芯片上p电极的制备方法》，是在gaas基外延片gap粗糙表面上涂上负性光刻胶，然后进行光刻，在表面保留负性光刻胶的电极图形，再在gaas基外延片表面蒸镀上一层au膜，再将电极图形以外的金属剥离掉，在gaas基发光二极管芯片上得到p电极，此方法解决了湿法腐蚀易侧蚀的问题，但其使用负胶剥离可能会有负胶底膜导致电极不牢固问题且剥离时化学药品易对电极表面造成腐蚀和损伤。

中国专利文献cn103985806b公开的《一种led芯片p面电极及p面电极制备方法》,此发明p面电极包括接触电极和焊线电极，其p面电极的制备方法是对led芯片p面电极依次进行光刻和湿法刻蚀处理以获得厚度适度增加的焊线电极，两层电极结构需要两次光刻完成，流程相对繁琐且第二次光刻时需要套刻效率较低。

技术实现要素：

针对现有led芯片电极制备技术存在的不足，本发明提供一种流程简便、能得到更稳定的led芯片的电极制备方法。

本发明的led芯片的电极制备方法，包括如下步骤：

(1)在led芯片的外延层表面依次镀上粘结层、缓冲层和焊接层；

(2)在步骤(1)蒸镀的焊接层表面涂正性光刻胶，通过光刻得到正性光刻胶的电极图形；

(3)将led芯片浸泡在焊接层腐蚀液中，对焊接层上对应的电极图形以外的部分腐蚀，然后烘烤led芯片；

(4)将led芯片浸泡在缓冲层腐蚀液中，对缓冲层腐蚀，因光刻胶经过烘烤后会对缓冲层上再进行保护，腐蚀后的缓冲层图形将大于腐蚀后的焊接层图形，然后烘烤led芯片；

(5)将led芯片浸泡在粘结层腐蚀液中，对粘结层腐蚀，因光刻胶经过烘烤后会对粘结层上再进行保护，腐蚀后的粘结层图形将大于腐蚀后的缓冲层图形；

(6)去除正性光刻胶，得到led芯片的电极。

因光刻胶经过烘烤后会对下方金属起到更好的保护作用，电极结构中粘结层图形＞大于缓冲层图形＞焊接层图形。

现有化学腐蚀制备电极的技术中，要制备电极结构大小不一的led电极时一般采用多次光刻的方式及化学腐蚀的方法制备，流程繁琐对生产效率有很大的影响，本发明通过使用腐蚀完一层金属后再对正性光刻胶图形进行烘烤的方式，后续再使用化学腐蚀的方法腐蚀下一层金属层时下一层金属层图形将大于上一层金属层，这样既保证电极结构的完整也确保粘结层大于焊接层，后续进行焊线时更易焊线且不会因压力大等问题造成电极掉。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，粘结层为cr或au或ge，厚度为0.02-0.06μm。进一步优选的，粘结层为au，厚度为0.05-0.08μm。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，缓冲层为ti，厚度为0.08-0.12μm。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，焊接层为au或al，厚度为1.5-3μm。进一步优选的，焊接层为al，厚度为2.5-3μm。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中，正性光刻胶的厚度为3.8-4.8μm。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中烘烤温度为100-120℃，时间为7-15分钟。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中烘烤温度为105-115℃，时间为3-7分钟。

本发明具有以下特点：

1.本发明通过使用化学腐蚀完一层金属后再对正性光刻胶图形进行烘烤的方式，后续再使用化学腐蚀的方法腐蚀下一层金属层时下一层金属层图形将大于上一层金属层，这样既保证电极结构的完整也确保粘结层大于焊接层，避免了焊线是压力过大导致掉电极的问题，提升了芯片的品质。

2.本发明中电极结构分为三层，通过一次光刻作业能实现，流程简便适合规模化生产。

附图说明

图1是本发明中步骤(1)制得的led芯片的剖视图。

图2是本发明中步骤(2)制得的led芯片的剖视图。

图3是本发明中步骤(3)制得的led芯片的剖视图。

图4是本发明中步骤(4)制得的led芯片的剖视图。

图5是本发明制备的led芯片的电极的剖视图。

图中：1.led芯片衬底，2.led芯片外延层，3.粘结层，4.缓冲层，5.焊接层，6.正性光刻胶图形，7.烘烤后的正性光刻胶图形。

具体实施方式

本发明的led芯片的电极制备方法，具体步骤包括：

(1)在led芯片外延层2的表面(led芯片外延层2生长在led芯片衬底1上)通过电子束蒸镀的方式依次蒸镀上粘结层3、缓冲层4和焊接层5，得到如图1所示的led芯片。

粘结层3可以选择cr或au或ge，厚度为0.02-0.06μm。优选的粘结层3为au，厚度为0.05-0.08μm。

缓冲层4选择ti膜，厚度0.08-0.12μm

焊接层5选择au或al，厚度为1.5-3μm。优选焊接层5为al，厚度为2.5-3μm。

(2)在步骤(1)制备的led芯片表面(焊接层5的表面)涂厚度为3.8-4.8μm的正性光刻胶，通过光刻得所述正性光刻胶的电极图形6。得到如图2所示的led芯片。

(3)将步骤(2)制备的led芯片浸泡在常规au或al腐蚀液中对au或al的焊接层5上对应电极图形6以外的部分进行腐蚀，腐蚀后将led芯片表面水迹吹干，再将led芯片放入温度为100℃-120℃烘箱中烘烤7-15分钟。如图3所示。

(4)将步骤(3)制备的led芯片浸泡在常规ti腐蚀液中对ti缓冲层4腐蚀，腐蚀后将led芯片表面水迹吹干，因光刻胶经过烘烤后会将缓冲层4上再进行保护，腐蚀后的缓冲层图形将大于腐蚀后的焊接层图形。再将led芯片放入温度为105℃-115℃烘箱中烘烤3-7分钟，如图4所示。

(5)将步骤(4)制备的led芯片浸泡在常规cr或au或ge腐蚀液中对cr或au或ge的粘结层3腐蚀。因光刻胶经过烘烤后会对粘结层3上再进行保护，腐蚀后的粘结层图形将大于腐蚀后的缓冲层图形。

(6)去除正性光刻胶7。最后得到如图5所示的led芯片的电极。

本实施例中，通过使用化学腐蚀完一层金属后再对正性光刻胶图形进行烘烤的方式，后续再使用化学腐蚀的方法腐蚀下一层金属层时下一层金属层图形将大于上一层金属层，这样既保证电极结构的完整也确保粘结层3大于焊接层5，避免了焊线是压力过大导致掉电极的问题，提升了芯片的品质。

本实施例中，电极结构分为三层，通过一次光刻作业能实现，流程简便适合规模化生产。