[发明专利]一种用于LED氮化镓外延层转移的高导热金属基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于LED氮化镓外延层转移的高导热金属基板及其制备方法。

背景技术

硅基氮化镓外延层转移技术，是近几年LED领域研究很热的方向。研究人员将氮化镓生长在硅、蓝宝石、SiC等材料上，用来生产发光二极管(LED)。但是由于蓝宝石的散热性较差，导致生产的LED使用寿命较短，严重影响其实用领域；而SiC基片生产成本较高，也限制其工业应用。在这种情况下，人们将基片转向单晶硅。由于单晶硅生产工艺成熟，原材料易得，现正逐步取代了以前的基片材料。随着研究的深入，人们发现硅对可见光有吸收，而且散热性能也不甚理想。于是考虑将生长在衬底上的氮化镓膜层转移至导热性能优良的金属上，从而提高LED的使用寿命，适合于大功率LED的应用领域。然而，在氮化镓外延层转移至金属衬底后，由于衬底金属与氮化镓的膨胀系数差别较大，导致氮化镓外延层产生碎裂，因而影响了LED后续加工的进行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能有效防止转移后氮化镓外延层碎裂的用于LED氮化镓外延层转移的高导热金属基板。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于LED氮化镓外延层转移的高导热金属基板，包括氮化镓膜层和经导电化处理的氮化镓膜层衬底，衬底上镀有多层金属层。

本发明的另一个目的是提供上述高导热金属基板的制备方法，包括以下步骤：

(1)对有氮化镓膜层的衬底进行导电化处理；

(2)在有氮化镓膜层的衬底表面镀上第一金属层；

(3)在第一金属层表面镀上第二金属层；

(4)交替镀第一金属层和第二金属层若干次，形成多金属层结构；

(5)在多金属层结构表面通过电镀铜加厚；

(6)在铜表面，镀上第三金属层。

在上述制备方法中，步骤(1)中所述的对有氮化镓膜层的衬底进行导电化处理，是指通过一定的方法使之能够导电。所述的方法有电镀、化学镀、离子镀和物理法溅射各种金属或金属合金。

在上述制备方法中，步骤(2)中所述第一金属层为低膨胀系数金属，优选为锡、铬、钛、铟、铜、镍、钨或其合金。

在上述制备方法中，步骤(3)中所述第二金属层为高导热金属，优选为银、金、铜、铝或其合金。

在上述制备方法中，步骤(4)中交替镀第一金属层和第二金属层的次数为2～6次。

在上述制备方法中，步骤(5)中通过电镀铜加厚，其厚度在60～150μm。

在上述制备方法中，步骤(6)中所述第三金属层为高导电耐腐蚀金属，优选为金、铂、铑或其合金。

在上述制备过程中，衬底的表面镀金属层的方法可以是电镀、化学镀、离子镀或溅射。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过将将氮化镓转移至含有多金属层结构的衬底，使之与氮化镓膨胀系数匹配，从而有效防止了转移后氮化镓外延层的碎裂，保证后续工艺的顺利进行。

(2)本发明提供的转移方法，采用的原料均不含重金属，对环境友好，而且原料简单易得，生产工艺简单易于操作；

(3)本发明提供的方法转移后的GaN膜层制成的大功率LED发光效率高，能耗低，使用寿命长，且生产成本较低，符合大规模工业应用的条件，产品质量标准符合欧盟标准和美国标准。

具体实施方式

实施例1：

在生长有氮化镓的衬底表面，通过溅射一层金属铬，实现其导电化。然后利用电镀工艺，在导电化的衬底表面镀上一层金属锡；接着通过化学镀工艺，在其上镀上一层金属金；金属镀层锡和金交替镀三次，得到用于LED的氮化镓外延层转移的缓冲结构；然后通过电镀铜加厚，最后通过溅射工艺，在铜表面生长一层金；即可得到用于LED的氮化镓外延层转移的高导热金属基板。

实施例2：

在生长有氮化镓的衬底表面，通过溅射一层金属金，实现其导电化。然后利用电镀工艺，在导电化的衬底表面镀上一层金属铜；接着通过化学镀工艺，在其上镀上一层金属锡；金属镀层锡和铜交替三次，得到用于LED的氮化镓外延层转移的缓冲结构；然后通过电镀铜加厚，最后通过化学镀工艺，在铜表面镀一层金；即可得到用于LED的氮化镓外延层转移的高导热金属基板。

实施例3：