化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种新型的化学镀银法制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，涉及半导体芯片技术制造领域，特别是指LED金属反射镜制造的技术。
【背景技术】
[0002]氮化镓基发光二极管的器件结构主要经历了正装、倒装和垂直结构，其中倒装与垂直结构中的金属反射镜电极一直以来是LED行业人员研究的热点与难点，良好的欧姆接触特性以及高反射率对于LED输出光电特性起着决定性作用。目前国际上普遍的方法是在发光二极管P型GaN外延层上采用电子束蒸发、溅射的方法在GaN表面制作金属反射镜。传统的金属反射镜包括金属镍，铝，银以及多层光学膜结构的DBR高反射膜，金属银相比其他金属体系拥有更高的导电性能以及优越的可见光波段的反射率而受到LED行业人员的长期研究。由于常规的物理沉积方法制作的纯银反射镜与P型GaN无法形成良好的欧姆接触，引入薄层金属镍插入层而形成的Ni/Ag/Pt/Au金属反射镜体系成为研究人员以及企业的选择，但由于金属Ni层的插入而导致反射镜反射率的下降使得Ni/Ag/Pt/Au金属反射镜体系仍然成为LED行业的一个技术瓶颈。
[0003]就以上问题，本发明的一系列优势将给LED产业带来技术上的改进甚至变革。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对国际上现有的倒装及垂直结构金属反射镜所面临的技术瓶颈，利用现有的技术提供新型的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，本发明致力于优化和解决现有反射镜体系的技术难点，该化学镀银方法制作的纯银金属反射镜，不仅具有良好的粘附性和超高的反射率，同时也能改善Ni/Ag/Pt/Au金属体系与GaN的欧姆接触。
[0005]本发明提供一种化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，采用化学镀的方式在LED芯片结构中制作一层银金属，形成银反射镜金属层，具体制作过程包括:
[0006]步骤1:选择一外延层结构，该外延层结构包括蓝宝石衬底和制作在其上的LED外延层;
[0007]步骤2:采用光刻的方法，在LED外延层上的LED外延结构上形成光刻胶图形，使光刻胶覆盖并保护无需镀银的LED外延结构；
[0008]步骤3:将蓝宝石衬底的裸露面进行保护，把外延层结构放入两种预处理液中依次浸泡；
[0009]步骤4:将浸泡后的外延层结构放入反应皿，倒入化学镀银溶液进行化学镀银；
[0010]步骤5:将镀银后的外延层结构冲洗、吹干；
[0011]步骤6:剥离残余的光刻胶，在LED外延结构2上形成具有图形的镀银金属反射镜，完成制备。
[0012]本发明的有益效果是，其是利用现有的技术提供新型的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，本发明致力于优化和解决现有反射镜体系的技术难点，该化学镀银方法制作的纯银金属反射镜，不仅具有良好的粘附性和超高的反射率，同时也能改善Ni/Ag/Pt/Au金属体系与GaN的欧姆接触。
【附图说明】
[0013]为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及具体实施例的详细说明如后，其中:
[0014]图1是本发明的制备流程图；
[0015]图2-图4是本发明的流程结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]请参阅图1并结合参阅图2-图4所示，本发明提供一种化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，采用化学镀的方式在LED芯片结构中制作一层银金属，形成银反射镜金属层，具体制作过程包括:
[0017]步骤1:选择一外延层结构10，该外延层结构10包括蓝宝石衬底I和利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底I上外延生长的LED外延层2，形成完整的发光二极管外延层结构10。金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术原理是利用气相反应物(前驱物，precursor)和III族的金属有机物或者V族的NH3在衬底表面进行反应并在其表面形成固态薄膜，从而沉积生长。
[0018]步骤2:由于在LED芯片的制作过程中需要制作金属电极图形，以完成芯片隔离以及电气互联等，我们采用光刻的方法，利用光刻胶作掩膜的特性，通过匀胶、前烘、曝光、显影、后烘、打胶、坚膜等光刻工艺，在LED外延层结构10上的LED外延层2上形成光刻胶图形3，使光刻胶图形3仅覆盖并保护住无需蒸镀银的地方，比如LED芯片中的芯片隔离跑道以及需要蒸镀η型金属电极的区域，使用的光刻胶可以使正胶或者负胶。
[0019]步骤3:由于化学镀的方法可以在任意材料(包括导电及非导电的材料)上镀银，因此需将非导电的蓝宝石衬底I的裸露面(即背面)用光刻胶或蓝膜等方式进行保护，经保护后，把外延层结构10放入两种预处理液中依次浸泡，所述使用的两种预处理液为SnCljP PdCl 2，预处理时间分别为0.5-1小时，所述SnCl^质量为l_5g，PdCl 2的质量为0.05-0.125g，其余为H20。预处理过程为将LED外延层结构10先放入SnCl2溶液中浸泡0.5-1小时，去离子水冲洗，吹干后放入PdCl2溶液中浸泡0.5-1小时，去离子水冲洗表面的附着物后吹干，以此分别对LED外延层结构10表面进行敏化和活化处理。该预处理起到的作用是利用SnCl2在外延层结构10表面上留下Sn 2+离子，然后将PdCl 2中的Pd 2+离子还原为Pd°离子，为后续的化学镀银提供良好的成核中心，使金属银能以这些成核中心为成核点，横向沉积形成完整的薄膜，利于形成良好的银金属反射镜。
[0020]步骤4:将浸泡后的外延层结构10放入反应皿，倒入化学镀银溶液进行化学镀银，所述的化学镀银溶液包括银盐液和还原液，所述银盐液的成分为AgNO3、氨水、NaOH和H2O,还原液的成分为葡萄糖、酒石酸和H2O,所述AgNOJ^质量为1-3.5g、氨水的质量为l-10ml、NaOH的质量为0.5-2.5g/100ml，葡萄糖的质量为10_45g、酒石酸l_4g、其余为H2O,银盐液与还原液按3: 2配比混合，反应时间为5-10分钟，该化学镀银溶液的PH值范围为10-13、反应温度为室温。反应过程中能迅速观察到反应液的变化，从无色到棕色再到褐色直到最后的灰黑色，经过5-10分钟的反应时间后取出外延层结构10，即可观察到表面镀上一层银金属反射镜4的外延层结构10，反应时间随不同的配比而不同，时间太短形成的银薄膜就薄，无法形成良好的欧姆接触，时间太长则容易造成银在表面析出，破坏表面形貌，因此控制溶液配比和反应时间对银反射镜的表面形貌以及粘附力和欧姆接触特性等起到关键的作用。
[0021]步骤5:将化学镀银后的外延层结构10用去离子水冲洗5-10分钟，然后用氮气枪将外延层结构10表面的水吹干；
[0022]步骤6:用蓝膜剥离光刻工艺留下的光刻胶，在LED外延层2上形成具有图形的镀银金属反射镜4，再用去膜剂清洗未剥离干净的光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干，完成制备。
[0023]以上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或者替换，都应涵盖在本发明专利的包含范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，采用化学镀的方式在LED芯片结构中制作一层银金属，形成银反射镜金属层，具体制作过程包括: 步骤1:选择一外延层结构，该外延层结构包括蓝宝石衬底和制作在其上的LED外延层； 步骤2:采用光刻的方法，在LED外延层上的LED外延结构上形成光刻胶图形，使光刻胶覆盖并保护无需镀银的LED外延结构； 步骤3:将蓝宝石衬底的裸露面进行保护，把外延层结构放入两种预处理液中依次浸泡； 步骤4:将浸泡后的外延层结构放入反应皿，倒入化学镀银溶液进行化学镀银； 步骤5:将镀银后的外延层结构冲洗、吹干； 步骤6:剥离残余的光刻胶，在LED外延结构2上形成具有图形的镀银金属反射镜，完成制备。2.根据权利要求1所述的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，其中所述的化学镀银溶液包括银盐液和还原液。3.根据权利要求2所述的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，其中银盐液的成分为AgNO3、氨水、NaOH和H2O,还原液的成分为葡萄糖、酒石酸和H20。4.根据权利要求3所述的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，其中AgNOj^质量为1-3.5g、氨水的质量为1-1Oml、NaOH的质量为0.5-2.5g/100ml，葡萄糖的质量为10_45g、酒石酸l-4g、其余为H2O,银盐液与还原液按3: 2配比混合，反应时间为5-10分钟ο5.根据权利要求1所述的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，其中使用的两种预处理液为SnCljP PdCl 2，预处理时间分别为0.5-1小时。6.根据权利要求5所述的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，其中SnClJ9质量为l-5g，PdCl 2的质量为0.05-0.125g，其余为H 20。7.根据权利要求1所述的化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，其中该化学镀银溶液的PH值范围为10-13、反应温度为室温。
【专利摘要】一种化学镀银制作氮化镓基发光二极管反射镜金属层的方法，包括：选择一外延层结构，该外延层结构包括蓝宝石衬底和制作在其上的LED外延层；采用光刻的方法，在LED外延层上的LED外延结构上形成光刻胶图形，使光刻胶覆盖并保护无需镀银的LED外延结构；将蓝宝石衬底的裸露面进行保护，把外延层结构放入两种预处理液中依次浸泡；将浸泡后的外延层结构放入反应皿，倒入化学镀银溶液进行化学镀银；将镀银后的外延层结构冲洗、吹干；剥离残余的光刻胶，在LED外延结构2上形成具有图形的镀银金属反射镜，完成制备。本发明不仅具有良好的粘附性和超高的反射率，同时也能改善Ni/Ag/Pt/Au金属体系与GaN的欧姆接触。
【IPC分类】H01L33/46
【公开号】CN105226160
【申请号】CN201510551311
【发明人】王钦金, 詹腾, 马骏, 郭恩卿, 刘志强, 伊晓燕, 王军喜, 李晋闽
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月1日