一种用于垂直结构led芯片的铜基板的制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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，急需探宄一种用于垂直结构LED芯片的铜基板的新的制备方法。
【发明内容】
[0005]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。
[0006]实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0007]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:
[0008]I)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；
[0009]2)对第一基板进行清洗，达到去油效果后，用浓度为5% -10%的&304进行表面活化；
[0010]3)将含磷0.04-0.065wt%的磷铜阳极进行黑化l_5h，然后进行清洗；
[0011]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；
[0012]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。
[0013]作为优选，在步骤I)中，所述外延片为GaN外延片。
[0014]作为优选，在步骤I)中，所述Cr或Pt的厚度均为30-50nm，所述Au的厚度800_1000nm。
[0015]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。
[0016]作为优选，在步骤2)中，表面活化的时间为lmin。
[0017]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)2S2OjP H2SO4组成。
[0018]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 lml/1。
[0019]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。
[0020]作为优选，在步骤4)中，电镀条件为:温度20-26°C、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η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。
[0021]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_lmin。
[0022]本发明的有益效果在于:
[0023]I)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。
[0024]2)本发明用电镀的方法获得的铜基板与LED外延片的结合处组织更致密，孔洞、突起等不易形成，结合强度更大均匀性高，表面粗糙度仅为9nm，价格便宜，有利于降低生产成本，提高了本发明的商业价值。
[0025]3)本发明电流采用首尾与中间相互过渡的方法，避免了传统电镀方法导致镀层发暗呈猪肝色铜层，以保证镀出高速高质量的桃色铜层，避免了单一电流造成的粒子效率低的问题，为制备高质量低缺陷的GaN薄膜提供了保障。
[0026]4)本发明得到的电镀铜导电导热性良好，且克服了传统电镀方法造成的样品边缘大量铜附着的现象，避免了毛刺产生的影响。
[0027]5)在本发明制备出的铜基板的基础上得到的垂直结构LED芯片，其光提取效率提高3倍，成品率也有明显提升。
[0028]6)本发明在电镀前蒸镀金层作为电极层，节省种子层材料且镀层与基体结合力良好。
[0029]综上所述，本发明具有工艺简单，制备成本低廉等优点，同时本发明制备的铜基板易于操作，实验环境要求不高且样品具有无毛刺、表面均匀性好、平整性好、粗糙度低等特点。有效解决传统方法衬底转移过程中粘结层易产生缺陷、空洞及垂直结构LED芯片制备过程成品率低的难题，有效提高了垂直结构LED芯片的成品率和出光效率。此方法不仅适用于Si衬底，同样适用于蓝宝石等传统衬底及其他新型衬底。
【附图说明】
[0030]图1是采用实施例1所述铜基板制备的垂直结构LED芯片的结构示意图。
[0031]图2是实施例1制备铜基板的电镀装置的结构示意图。
[0032]图3是实施例1制备的垂直结构LED芯片的铜基板的原子力显微镜(AFM)扫描图。
[0033]图4是实施例1制备的垂直结构LED芯片的铜基板的实物图片。
【具体实施方式】
[0034]下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0035]实施例1
[0036]本实施例的用于垂直结构LED芯片的铜基板的制备方法，包括以下步骤:
[0037]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:
[0038]I)在GaN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；所述Cr或Pt的厚度均为30-50nm，所述Au的厚度800_1000nm。
[0039]2)对第一基板进行清洗，达到去油效果后，用浓度为10%的H2SO4进行表面活化Imin ;清洗的具体过程为采用丙酮、乙醇、去离子水分别进行1.5、1.5、lmin min清洗。
[0040]3)将含磷0.04-0.065wt%的磷铜阳极进行黑化3h，然后进行清洗；清洗过程中所采用的清洗溶液由摩尔比为1:5的(NH4)品08和H #04组成。
[0041]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电镀装置(图2所示)的镀铜液中进行电镀，得到电镀样品；电镀样品具有厚度为60 μπι的桃色铜层。
[0042]所述镀铜液包括以下成分:硫酸铜120g/l、硫酸180g/l、氯离子120ppm添加剂
lml/1ο
[0043]所述添加剂为主光剂或活性剂，由日本大和公司生产。
[0044]电镀条件为:温度24°C、搅拌速度120rad/min、电场方向为垂直，电镀时间3h，其中第一小时和最后一小时电流米用0.6A(被镀样品为2inch外延片)，中间一小时电流为