一种LED芯片透明电极及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种LED芯片透明电极及其制造方法，该透明芯片电极由高透射率的超薄金属掺杂银膜构成，超薄金属掺杂银膜由金属Ag掺杂一定比例的具有高功函数的金属采用共溅射的方式形成，通过控制溅射流量的方法控制金属的掺杂比例，控制溅射的时间可控制超薄金属掺杂银膜的厚度，以此方法形成的超薄金属掺杂银膜为单层金属合金，结构简单，该超薄金属掺杂银膜能与P型半导体形成良好的欧姆接触且具有高的透射率，简化了LED芯片的结构，提高了LED芯片的出光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体发光领域，尤其涉及一种LED芯片透明电极及其制备方法。
技术介绍
在LED芯片中，铟锡氧化物（ITO）是最常见的透明导电电极，ITO膜具有优良的透光性并且可以和p-GaN形成良好的欧姆接触，但是ITO的机械柔软性差、大尺寸下电流扩展能力不足。同时，全球铟储量有限，在照明、显示等相关产业快速发展的背景下，对ITO材料的需求不断上升，ITO材料的价格也不断上扬。因此，LED产业仍然需要一种高导电、高透光、制造工艺简单的高性能透明电极。超薄银薄膜具有优良的导电特性和可见光波段的高透光率，可以作为一种潜在的LED芯片透明电极。然而，由于银薄膜的生长模式是Volmer-Weber模式，当银薄膜的厚度低于渗滤阈值（10nm-20nm）时，银薄膜的表面粗超度非常大，这种粗糙的表面会导致严重的光散射损失。与此同时，金属银的功函数和p-GaN的功函数差异比较大，难以形成高质量的欧姆接触。因此，超薄银薄膜还难以实际应用为LED芯片电极。
技术实现思路
鉴于对高导电、高透光、制造工艺简单的高性能透明电极的需求，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于超薄金属掺杂银膜的LED芯片透明电极及其制造方法。本专利技术所述的LED芯片透明电极，为掺杂具有高功函数的金属的超薄银膜，掺杂的原子比为1-10%。所述的具有高功函数的金属为Ni、Au、Pt、Pd、Rh或Ir等。所述超薄银薄膜厚度为5~15nm。本专利技术的透明电极，掺杂金属可以改善Ag薄膜的三维（3D）生长模式，使得该透明电极表面光滑。因为掺杂金属具有高功率函数，所以透明电极P型半导体形成良好的欧姆接触，同时保持高透光率。含有本专利技术所述的透明电极的LED芯片的制备方法如下：（1）将经过清洗的外延片放入共溅射镀膜腔中，其中外延片结构包括衬底，依次设置于衬底上的N型半导体、多量子阱发光层和P型半导体；（2）同时溅射Ag靶材和具有高功率函数金属靶材，在外延片上沉积5~15nm的超薄金属掺杂银膜，从而形成LED芯片透明电极；通过控制溅射功率来控制Ag和掺杂金属靶材的溅射流量使得高功函数金属的原子掺杂比例为1%~10%，通过控制溅射时间来控制薄膜的沉积厚度；（3）将沉积好的外延片取出，采用电感耦合等离子体刻蚀的方法刻蚀出台阶使N型半导体暴露出来；（4）在超薄金属掺杂银膜上蒸镀P型焊盘，在暴露的N型半导体上蒸镀N型焊盘。本专利技术的有益效果在于：与传统的ITO透明芯片电极相比，超薄金属掺杂银膜不仅具有高的透射率，并能与P型半导体形成良好的欧姆接触，简化了LED芯片电极的结构，满足了对高导电、高透光、制造工艺简单的高性能透明电极的需求。附图说明图1是本专利技术的LED芯片的结构图。图2是本专利技术超薄金属掺杂银膜的结构图。图3是含本专利技术超薄金属掺杂银膜的LED芯片的加工工艺示意图。1—衬底、2—N型半导体、3—P型焊盘、4—多量子阱发光层、5—P型半导体、6—透明电极、7—溅射枪、8—Ni靶材、9—Ag靶材、10—超薄金属掺杂银膜、11—外延片、12—共溅射镀膜腔、13—N型焊盘、14—Ag-Ni合金薄膜、15—Ag原子、16—Ni原子。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本专利技术的LED芯片透明电极设置于LED芯片上，参照图1，该芯片的结构为：衬底1、依次设置于衬底上的N型半导体2、多量子阱发光层4、P型半导体5、透明电极6、P型焊盘3和设置于N型半导体上的N型焊盘13。含本专利技术透明电极的LED芯片的制备方法参照图3，其具体实施步骤如下：(1)将外延片11经过清洗后放入镀膜腔12中；(2)分别将纯度为99.99%的Ni靶材8和Ag靶材9装在两溅射枪7的背板上；(3)将镀膜室抽成2.5×10-3Pa的真空室，通入高纯度的惰性气体Ar（99.999%）；(4)同时溅射Ag靶材和Ni靶材，控制Ag靶材的沉积速率约为18nm/min，Ni靶材的沉积速率约为1.5nm/min；(5)参照图2超薄金属掺杂银膜的结构图，共溅射过程中，Ag原子15和Ni原子16互相渗透形成Ag-Ni合金薄膜14，其中金属Ni的掺杂率为1%~10%；(6)参照图3，不同功率下同时溅射两靶材，在外延片11上沉积超薄金属掺杂银膜10，溅射0.5~0.8min形成厚度为5~15nm的Ag-Ni合金膜；(7)将沉积好的外延片取出，采用电感耦合等离子体刻蚀的方法刻蚀出台阶使N型半导体暴露出来；(8)在超薄金属掺杂银膜上蒸镀P型焊盘，在暴露出的N型半导体上蒸镀N型焊盘；采用CTLM测试超薄金属掺杂银膜与半导体材料的欧姆接触比电阻率约为4.4×10-4Ω/cm2，可以与半导体材料形成良好的欧姆接触。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED芯片透明电极，为掺杂具有高功函数的金属的超薄银膜，掺杂的原子比为1‑10%。

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片透明电极，为掺杂具有高功函数的金属的超薄银膜，掺杂的原子比为1-10%。2.根据权利要求1所述的LED芯片透明电极，其特征在于，所述的具有高功函数的金属为Ni、Au、Pt、Pd、Rh或Ir。3.根据权利要求1所述的LED芯片透明电极，其特征在于，所述超薄银薄膜厚度为5~15nm。4.含有权利要求1所述的透明电极的LED芯片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将经过清洗的外延片放入共溅射镀膜腔中，其中外延片结构包括衬底，依次设置于衬底上...

【专利技术属性】
技术研发人员：周圣军，刘梦玲，郑晨居，刘星童，高艺霖，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42