专利名称：一种氮化镓外延层转移方法
技术领域：
本发明涉及一种氮化镓外延层转移方法，具体来说是一种将氮化镓膜层由 基体转移至导热和导电的金属镀层上的方法。
背景技术：
氮化镓(GaN)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单晶面的蓝宝石、氮化硅或硅材料等基体上，用来生产发 光二极管(LED)。与目前的发光器件下相比，发光二极管的使用可以显著降低能 耗。但是，目前限制LED普遍使用的关键在于基底的散热性较差，影响其使用 寿命。于是，研究人员试图将生长在蓝宝石、氮化硅和硅基体材料上的氮化镓 转移到导热性好的金属镀层上，从而提高其散热性，延长其使用寿命。目前采 取的工艺是在硅基氮化镓外延层面上电镀一层导电和导热性好的金属镀层，再 在硝酸和氢氟酸的腐蚀溶液中将基体侵蚀掉，实现氮化镓转移到金属镀层上。 但由于蓝宝石、氮化硅和硅基体的耐腐蚀性很强，很难实现基体腐蚀而金属不 腐蚀的现象。且腐蚀过程中释放大量的热，会造成材料变形，导致氮化镓膜层 破裂。目前迫切需要一种新型的普适于各种基体上氮化镓外延层转移的腐蚀基 体而又保护金属层的氮化镓外延层转移方法。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，目的在于提供一种通过腐蚀基体将氮化镓 膜层从基体上转移至金属层上，同时又能保护与氮化镓结合的金属层的氮化镓 外延层转移方法。
本发明通过以下技术方案实现上述目的。
一种氮化镓外延层转移方法，包括以下步骤
(1) 在附有基体的氮化镓层表面镀覆金属层；
(2) 将上述基体嵌入模具中并使金属层处于模具内侧；
(3) 用树脂填充模具与基体之间的空隙；
(4) 将上述模具浸入腐蚀液，至基体完全被腐蚀。
本发明中的模具，是由一种硬质的、高耐腐蚀的，密度小于水的材质的材 料制备而成的，它的形状根据氮化镓基体的形状所决定。所述制备模具的材料 是环氧类树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、有机硅树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈/丁 二烯/苯乙烯共聚物树脂、聚曱基丙烯酸曱酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、 聚氨酯热塑性弹性体树脂类物质或其改性物质。
所述的模具中也可以设有磁石，以通过磁力将模具拉入液面下，提高腐蚀速度。
上述步骤(3 )中所述填充模具与基体之间空隙的树脂是具有耐硝酸和氢氟 酸混合酸腐蚀特性的高分子的有机树脂，其作用在于保护金属层不受腐蚀液的 腐蚀；该有机树脂可以是环氧树脂胶、丙烯酸酯树脂胶、聚氨酯树脂胶、有机 硅树脂胶、酚醛树脂胶或氯醋树脂胶。上述步骤(2)中，使金属层处于模具中 目的在于保护金属层；将基体嵌入模具中之前，也可在金属层上涂覆上述有机 树脂以更好地保护金属层。
上述步骤(5)中所述腐蚀基体是以外力控制模具在腐蚀液中的位置以控制 腐蚀的速度，所述的外力是y磁力或机械力。
上述将模具浸入基体的腐蚀液(也可称为侵蚀液)，将基片侵蚀化处理的侵 蚀过程中，由于模具的密度小于腐蚀液，腐蚀过程中其会漂浮到液面上，这将 导致腐蚀物质浓度降低，从而降低腐蚀速度，因此当腐蚀速度过低时，可通过 磁力或机械力将模具拉入液面下，提高腐蚀速度。从而实现腐蚀速度的有效控 制，不至于产生过腐蚀现象，从而实现GaN膜层外延层的转移，最终实现了本 发明的目的。
本发明克服了现有技术中，转移氮化镓层的同时腐蚀金属层的不足，也克 服了腐蚀过程中释放大量的热造成材料变形和导致氮化镓膜层破裂的不足，与 现有4支术相比，本发明具有以下有益效果
(1) 本发明中采用了模具保护金属层，是一种保护金属基体和抑制氮化镓 金属层形变的有效方法，有效避免了腐蚀过程中释放大量的热造成材料变形和 导致氮化镓膜层破裂的现象；
(2) 本发明的技术方案在实施中，通过外力控制基体在腐蚀液中的位置和 时间，充分利用浓差控制腐蚀速度，有效防止了基体过腐蚀，并且很好地保护 了金属层不受腐蚀；
(3)本发明所有原料均不含污染物质，对环境友好，而且原料简单易得， 生产工艺简单易于操作，转移后的GaN膜层制成的LED发光效率高，能耗低， 使用寿命长，且生产成本较低，符合大规才莫工业应用的条件，产品质量符合欧 盟、美国及日本的相关质量标准，有广阔的应用前景。
具体实施例方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。 实施例1
硅基氮化镓的氮化镓层转移 (1)在硅基氮化镓层表面镀覆金属层；
(2 )将硅基氮化镓嵌入比其尺寸直径略大的环氧树脂模具中并使金属层处 于模具内侧；
(3) 用有机硅树脂填充模具与硅基之间的空隙；
(4) 将嵌有硅基氮化镓的模具浸入硝酸和氲氟酸(5:1)的硅基侵蚀液中 进行腐蚀，初始阶段腐蚀速度很快， 一段时间后，模具漂浮到溶液表面，腐蚀 速度减慢。使用塑料棒将模具推至液面下，进行快速腐蚀。当腐蚀接近氮化镓 表面，使模具漂浮在液面上，至基体完全被腐蚀时，氮化镓完全暴露出来，获 得外表面为金属层的氮化镓层。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。 实施例2
硅基氮化镓的氮化镓层转移 (1)在硅基氮化镓层表面镀覆金属层；
(2 )在金属层表面涂覆环氧树脂并将硅基氮化镓嵌入比其尺寸直径稍大的 聚丙烯酸模具中并使金属层处于模具内侧；
(3) 用有初在树脂填充模具与硅基之间的空隙；
(4) 将嵌有硅基氮化镓的模具浸入硝酸和氢氟酸(5:1)的硅基侵蚀液中 进行腐蚀。初始阶段腐蚀速度很快， 一段时间后，模具漂浮到溶液表面，腐蚀 速度减慢，使用塑料棒将模具推至液面下，进行快速腐蚀。当腐蚀接近氮化镓 表面，使模具漂浮在液面上，至基体完全被腐蚀时，氮化镓完全暴露出来，获 得外表面为金属层的氮化镓层。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。 实施例3
蓝宝石基氮化镓的氮化镓层转移
(1)在蓝宝石基氮化镓层表面镀覆金属层，在模具内层镶嵌磁石； (2 )在金属层表面涂覆聚丙烯酸树脂并将蓝宝石基氮化镓嵌入比其尺寸直 径略大的酚醛树脂模具中并使金属层处于模具内侧；
(4) 用有积4树脂填充模具与硅基之间的空隙；
(5) 将嵌有蓝宝石基氮化镓的模具浸入硝酸和氢氟酸(5:1)的腐蚀液中 进行腐蚀。初始阶段腐蚀速度很快， 一段时间后，才莫具漂浮到溶液表面，腐蚀 速度减慢，使用电磁铁将模具吸至液面下，进行快速腐蚀。当腐蚀接近氮化镓 表面，使模具漂浮在液面上，至基体完全^f皮腐蚀时，氮化镓完全暴露出来，获 得外表面为金属层的氮化镓层。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。 实施例4
石友化石圭基氮化镓的氮化镓层转移 (1)在碳化硅基氮化镓层表面镀覆金属层，在模具内层镶嵌磁石； (2 )在金属层表面涂有机硅树脂并将碳化硅基氮化镓嵌入比其尺寸直径略 大的聚丙烯酸模具中并使金属层处于模具内侧；
(3 )用有才/U圭树脂填充模具与硅基之间的空隙；
(4)将嵌有硅基氮化镓的模具浸入硝酸和氢氟酸(5:1)的侵蚀液中进行 腐蚀。初始阶段腐蚀速度很快， 一段时间后，^t具漂浮到溶液表面，腐蚀速度 减慢，使用电f兹铁将模具吸至液面下，进行快速腐蚀。当腐蚀接近氮化镓表面， 使模具漂浮在液面上，至基体完全被腐蚀时，氮化镓完全暴露出来，获得外表 面为金属层的氮化镓层。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。
权利要求
1.一种氮化镓外延层转移方法，其特征在于包括以下步骤(1)在附有基体的氮化镓层表面镀覆金属层；(2)将上述基体嵌入模具中并使金属层处于模具内侧；(3)用树脂填充模具与基体之间的空隙；(4)将上述模具浸入腐蚀液，至基体完全被腐蚀。
2. 如权利要求1所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于所述才莫 具是由硬质的高耐腐蚀的材料组成。
3. 如权利要求2所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于所述硬 质的高耐腐蚀的材料是环氧类树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、有机硅树脂、 聚碳酸酯树脂、丙烯腈/丁二埽/苯乙烯共聚物树脂、聚曱基丙烯酸曱酯树 脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯热塑性弹性体树脂或其改性物质。
4. 如权利要求1所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于所述模 具的密度小于水的密度。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的氮化镓外延层转移方法，其特 征在于所述的模具中设有磁石。
6. 如权利要求l所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于步骤(3) 中所述的树脂为具有耐硝酸和氢氟酸混合酸腐蚀特性的有机树脂。
7. 如权利要求6所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于所述有 机树脂是环氧树脂胶、丙烯酸酯树脂胶、聚氨酯树脂胶、有机硅树脂胶、 酚醛树脂胶或氯醋树脂胶。
8. 如权利要求l所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于步骤(5) 中所述腐蚀基体是以外力控制模具在腐蚀液中的位置以控制腐蚀的速度。
9. 如权利要求8所述的氮化镓外延层转移方法，其特征在于所述外 力是^兹力或机械力。
全文摘要
本发明公开了一种氮化镓外延层转移方法，包括以下步骤在附有基体的氮化镓层表面镀覆金属层；将上述基体嵌入模具中并使金属层处于模具内侧；用树脂填充模具与基体之间的空隙；将上述模具浸入腐蚀液，至基体完全被腐蚀。与现有技术相比，本发明克服了转移氮化镓层的同时腐蚀金属层的缺陷，也克服了腐蚀过程中释放大量的热造成材料变形和导致氮化镓膜层破裂的不足，而且本发明提供的方法工艺简单易于操作，转移后的氮化镓膜层制成的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，有广阔的应用前景。
文档编号H01L21/00GK101359709SQ20081019861
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者坤 丁, 崔国峰 申请人:中山大学