[發明專利]一種GaN基垂直結構LED器件轉移襯底的制備方法

在審

• 申請號: 201711477659.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108123020A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 孫永健;張戌有;胡勇;王光普;郭堅
• 申請（專利權）人: 保定金陽光能源裝備科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/32;C25D5/10;C25D5/12;C25D5/14;C25D7/12
• 代理公司: 保定市燕趙恒通知識產權代理事務所 13121
• 代理人: 王葶葶

本發明公開了一種GaN基垂直結構LED器件轉移襯底的制備方法，樣品為生長在藍寶石襯底上的GaN，將樣品放入第一金屬電鍍池內進行電鍍，第一金屬電鍍池內的金屬為銅、鈷、鈀、金、銀中的一種；再放入第二金屬電鍍池內進行電鍍，第二金屬電鍍池內的金屬為鎳或鎢；再放入第三金屬電鍍池內進行電鍍，第三金屬電鍍池內的金屬為鉑、鋁、鉻和鈦中的一種；再放入第二金屬電鍍池內進行電鍍；再放入第一金屬電鍍池內進行電鍍；再放入第二金屬電鍍池內進行電鍍；最后放入第三金屬電鍍池內進行電鍍。本發明改善了電鍍金屬的致密度，多種金屬合金更有助于調節垂直結構LED器件與襯底支撐度；改善了電鍍金屬與GaN薄膜連接強度，改善了垂直結構LED器件的老化特性。

技術領域

本發明涉及一種垂直結構LED器件轉移襯底的制備方法，尤其涉及一種GaN基垂直結構LED電鍍金屬襯底的制作方法。

背景技術

以GaN以及InGaN,、AlGaN為主的Ⅲ/Ⅴ氮化物是近年來備受關注的半導體材料，其1.9-6.2eV連續可變的直接帶隙，優異的物理、化學穩定性，高飽和電子遷移率等特性，使其成為激光器，發光二極管等光電子器件的最優選材料。

然而，由于GaN本身生長技術的限制，現今的大面積GaN材料大多生長在藍寶石襯底上。雖然藍寶石襯底上生長的GaN質量很高，應用也最廣，可是由于藍寶石的不導電，導致藍寶石襯底的LED器件只能制作成P、N電極在同一平面內的側向結構，這樣的結構致使器件內電流擁擠現象嚴重，并且由于藍寶石的差的導熱特性，極大地限制了此結構LED的應用，尤其是在高功率領域。

近年來，隨著激光剝離技術的發展，人們逐漸發明了將藍寶石襯底去除，進而將GaN轉移到高導熱，高導電的金屬或Si襯底上來制作垂直結構LED器件的方法。其中，將GaN薄膜轉移到金屬或Si襯底上有兩種主要的手段，鍵合方法或者是電鍍的方法。現今鍵合方法較為普遍，但大多鍵合襯底為Si襯底，由于金屬與GaN相差較大的熱膨脹系數而使得金屬鍵合的發展一直處于停滯狀態。電鍍方法作為將GaN薄膜轉移到高導熱，高導電金屬襯底上的主要方法得到了較多的發展。

然而，電鍍方法仍然有很多的瓶頸困難需要克服，其中最主要的一個就是：由于激光剝離后，自由的GaN薄膜將釋放出來本身由于在生長過程殘存的熱應力而產生一個翹曲度，而電鍍的金屬由于金屬本身的性質，也會產生一個翹曲度，當兩者不相匹配時，很容易造成電鍍的金屬襯底和GaN薄膜的分離，從而導致器件制作失敗。所以，調節電鍍金屬的應力情況，就顯得尤為重要。電鍍中常用的調節應力的方法是通過調節電流，電鍍溶液濃度等方法來調節電鍍金屬應力情況，然而這樣調節是要以犧牲電鍍金屬的致密度等關鍵特性的前提下來實現的，對于垂直結構LED器件來說，對支撐襯底的自支撐能力，以及金屬質量等要求較高，所以上述方法并不能直接作為垂直結構LED器件制作中的電鍍工藝。

發明內容

本發明的目的就是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種能控制電鍍金屬內應力，實現電鍍金屬襯底翹曲度和GaN薄膜翹曲度相匹配的目的的GaN基垂直結構LED器件轉移襯底的制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種GaN基垂直結構LED器件轉移襯底的制備方法，樣品為生長在藍寶石襯底上的GaN，其包括以下步驟，

(1)首先將樣品放入第一金屬電鍍池內進行電鍍；第一金屬電鍍池內的金屬為銅Cu、鈷Co、鈀Pd、金Au、銀Ag中的一種，電鍍用電流為1A～10A，電鍍金屬層厚度為10～15微米；

(2)再將電鍍第一金屬層后的樣品放入第二金屬電鍍池內進行電鍍；第二金屬電鍍池內的金屬為鎳Ni或鎢W，電鍍用電流為2A～20A，電鍍金屬層厚度為15～25微米；

(3)將電鍍第二金屬層后的樣品放入第三金屬電鍍池內進行電鍍；第三金屬電鍍池內的金屬為鉑Pt、鋁Al、鉻Cr和鈦Ti中的一種，，電鍍用電流為3A～15A，電鍍金屬層厚度為20～30微米；