[发明专利]一种用于垂直结构LED芯片的铜基板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜基板的制备方法,特别是涉及一种用于垂直结构LED芯片的铜基板的制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)作为一种新型固体照明光源和绿色光源，具有体积小、耗电量低、环保、使用寿命长、高亮度、低热量以及多彩等突出特点，在室外照明、商业照明以及装饰工程等领域都具有广泛的应用。在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光。

目前，Si衬底LED芯片已逐步产业化。但由于Si衬底本身对光的吸收率达90％，极大降低了LED芯片的光提取效率；同时Si衬底的导热性能远不及金属，散热性能较差，这些问题大大限制了Si衬底LED的应用。在提高LED芯片性能的方法中，应用较普遍而且有效的是采用基板转移技术制作垂直结构LED芯片，即在生长Si衬底上的LED外延片表面压焊或沉积一种新基板，并去除原先的Si衬底后再进行后续芯片制作。采用基板转移技术后的垂直结构LED芯片的光提取效率与转移前相比可提高3倍左右，同时新基板优良的导电性可以实现垂直结构芯片，并保证芯片产生的热量被及时传递出去，大大降低结温。

铜由于成本低、散热好(397W/mK)、导电性高、转移过程中不会产生较大应力等优点，常被用来作为转移技术的新基板。bonding是铜基板转移的常用技术，工艺发展较为成熟。但bonding铜对实验条件，如温度、压力等要求十分苛刻，需金属过渡层进行键合，面临前期准备较复杂，成本过高等问题，很大程度上阻碍了垂直结构LED的产业化发展。因此，急需探究一种用于垂直结构LED芯片的铜基板的新的制备方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于垂直结构LED芯片的铜基板的制备方法，该方法具有工艺简单，制备成本低廉的特点，同时该方法制备的铜基板具有无毛刺、表面均匀性好、平整性好、粗糙度低、导热及导电性好的特点，使得采用该铜基板制备的芯片具有较高的光提取效率。

实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种用于垂直结构LED芯片的铜基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在外延片表面蒸镀一层P型金属电极层，所述P型金属电极层中的金属为Cr或Pt,采用光刻或蒸镀技术在P型金属电极层上再镀上一层Au，得到第一基板；

2)对第一基板进行清洗，达到去油效果后，用浓度为5％-10％的H₂SO₄进行表面活化；

3)将含磷0.04-0.065wt％的磷铜阳极进行黑化1-5h，然后进行清洗；

4)将经过步骤2)处理后的第一基板与经过步骤3)处理后的磷铜阳极放入镀铜液中进行电镀,得到电镀样品；

5)电镀完成后,对电镀样品进行清洗，去除残余的镀铜液，得到铜基板。

作为优选，在步骤1)中，所述外延片为GaN外延片。

作为优选，在步骤1)中，所述Cr或Pt的厚度均为30-50nm，所述Au的厚度800-1000nm。

作为优选，在步骤2)中，清洗的具体过程为采用丙酮、乙醇、去离子水分别进行0.5-2min清洗。

作为优选，在步骤2)中，表面活化的时间为1min。

作为优选，在步骤3)中，清洗过程中所采用的清洗溶液由摩尔比为1:2-10的(NH₄)₂S₂O₈和H₂SO₄组成。

作为优选，在步骤4)中，所述镀铜液包括以下成分：硫酸铜120-150g/l、硫酸150-220g/l、氯离子120-150ppm和添加剂1ml/l。

作为优选，在步骤4)中，所述添加剂为主光剂或活性剂,由日本大和公司生产。

作为优选，在步骤4)中，电镀条件为：温度20-26℃、搅拌速度120-180rad/min、电场方向垂直、电镀时间3-6h，其中电流变化趋势呈n型，即第一小时和最后一小时用同样电流，剩余时间电流大于该值。

作为优选，在步骤5)中，清洗的具体过程如下：先将电镀样品用去离子水中超声波清洗0.5-1.5min，再用去离子水冲洗0.5-1min。

本发明的有益效果在于：

1)本发明使用电镀的方式达到理想的效果，在常温下进行，不需要高温、高压的环境；实验可控性好，有利于解决传统方法中粘结层缺陷对芯片效率及寿命的影响，为后续垂直结构芯片的制备打下夯实的基础。