CN101325235B - 一种用于led的硅基氮化镓外延层转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LED的硅基氮化镓外延层转移方法，包括以下步骤：将有氮化镓膜层的硅基与金属箔用粘合剂粘合或在其上溅射纳米粒子防护层；在金属箔或纳米粒子防护层的表面镀上防护性金属镀层；在防护性金属镀层表面涂敷耐腐蚀物质；然后浸入硅基的腐蚀溶液，至硅基片完全溶解。本发明提供的方法，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；采用本发明所述的方法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，产品质量标准符合欧盟标准和美国标准。

Description

一种用于LED的硅基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的转移方法，具体地说，涉及一种用于LED的硅基氮化镓外延层转移方法。

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。于是考虑将生长在硅基片上的氮化镓膜层转移至导热性能优良的金属上，这样能显著扩大LED的应用领域，提高LED的寿命。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种氮化镓(GaN)外延层的转移方法，即是一种将氮化镓(GaN)外延层从硅基上转移至金属层上的方法。

本发明的发明目的通过以下方案实现。

一种用于LED的硅基氮化镓外延层转移方法，包括以下步骤：

(1)将有氮化镓膜层的硅基与金属箔用粘合剂粘合或在其上溅射纳米粒子防护层；

(2)在金属箔或纳米粒子防护层的表面镀上防护性金属镀层；

(3)在防护性金属镀层表面涂敷耐腐蚀物质；

(4)浸入硅基的腐蚀溶液，至硅基片完全溶解。

在上述转移方法中，步骤(1)中所述粘合剂是导热和导电性能良好，且对金属和半导体都有良好结合力的粘合剂，选自环氧类树脂、酚醛树脂、糠醛树脂或有机硅树脂，也可以是这些物质经导电化处理的改性树脂(例如在粘合剂中掺杂导电物质)；所述的纳米粒子防护层可以是碳化钨、二硫化钼、碳层。

在上述转移方法中，所述金属箔是导热导电性能优良的金属薄层，可以是金箔、银箔、黄铜箔、铜箔、镍箔、铝箔或不锈钢箔。

在上述转移方法中，所述在金属箔的表面镀上防护性金属镀层的方法是溅射、离子镀、电镀或化学镀。所述防护性金属镀层是金属镀层或金属合金镀层，也可以是掺杂有功能性粒子的复合镀层。金属镀层优选为镍、铜、钴、银或铬中的一种或几种的合金镀层；金属合金镀层优选为镍、铜、钴、银或铬中的一种或几种与磷或硫的合金镀层。功能性粒子优选为聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼、石墨、金刚石、碳化硅。

在上述转移方法中，腐蚀溶液一般是采用硝酸和氢氟酸混合液(体积比1∶5)，所述耐腐蚀物质是指能耐受硝酸和氢氟酸混合液的物质，优选自石蜡、凡士林、环氧树脂、聚丙烯树脂或乙烯醋酸-乙烯酯。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)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；

(2)本发明提供的方法转移后的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

在溅射有氮化镓的硅基表面，涂覆适量的掺杂有铜粉的有机硅树脂(一份铜粉配三份树脂胶混合均匀即可)，以增强其导电导热性能。其上粘附45μm的铜箔。采用砂纸将铜箔表面清洗干净，采用5％(体积比)的硫酸活化其表面。在其表面化学镀镍磷合金，再在镍磷合金表面镀覆镍磷PTFE复合镀层。随后，在镀层表面涂覆聚丙烯树脂。在硝酸和氢氟酸(体积比1∶5)的硅基侵蚀液。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。

实施例2

在溅射有氮化镓的硅基表面，溅射一定厚度的碳层。采用胶体钯和硝酸银溶液对其表面进行活化处理，在其表面化学镀镍。再在其表面化学镀镍磷PTFE镀层。随后，在镀层表面涂覆环氧树脂。在硝酸和氢氟酸(体积比1∶5)的硅基侵蚀液。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。

实施例3

在溅射有氮化镓的硅基表面，溅射一定厚度的二硫化钼层。采用胶体钯和硝酸银溶液对其表面进行活化处理，在其表面化学镀镍。再在其表面化学镀镍磷PTFE镀层。随后，在镀层表面涂覆有机硅树脂。在硝酸和氢氟酸(体积比1∶5)的硅基侵蚀液。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。

实施例4

在溅射有氮化镓的硅基表面，涂覆适量的掺杂有石墨的环氧类树脂。其上粘附30μm的镍箔。采用砂纸将镍箔表面清洗干净，进行适当的活化前处理。在其表面化学镀镍磷合金，再在镍磷合金表面镀覆镍磷PTFE复合镀层。随后，在镀层表面涂覆乙烯醋酸-乙烯酯。在硝酸和氢氟酸(体积比1∶5)的硅基侵蚀液。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。

实施例5

在溅射有氮化镓的硅基表面，涂覆适量的掺杂有金粉的有机硅树脂。其上粘附50μm的不锈钢箔。采用砂纸将不锈钢箔表面清洗干净，进行适当的活化前处理。在其表面化学镀镍磷合金，再在镍磷合金表面镀覆镍磷PTFE复合镀层。随后，在镀层表面涂覆石蜡。在硝酸和氢氟酸(体积比1∶5)的硅基侵蚀液。从而实现氮化镓转移至导热导电材料表面。

Claims (10)

1.一种用于LED的硅基氮化镓外延层转移方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将有氮化镓膜层的硅基与金属箔用粘合剂粘合或在其上溅射纳米粒子防护层；

步骤2：在金属箔或纳米粒子防护层的表面镀上防护性金属镀层；

步骤3：在防护性金属镀层表面涂敷耐腐蚀物质；

步骤4：浸入硅基的腐蚀溶液，至硅基片完全溶解。

2.如权利要求1所述的转移方法，其特征在于步骤1中所述粘合剂是环氧类树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、有机硅树脂或经导电化处理的改性树脂。

3.如权利要求1所述的转移方法，其特征在于步骤1中所述纳米粒子防护层是碳化钨、二硫化钼或碳层。

4.如权利要求1所述的转移方法，其特征在于所述金属箔是金箔、银箔、黄铜箔、铜箔、镍箔、铝箔或不锈钢箔。

5.如权利要求1所述的转移方法，其特征在于所述防护性金属镀层是金属镀层或金属合金镀层。

6.如权利要求5所述的转移方法，其特征在于所述金属镀层为镍、铜、钴、银或铬中的一种或几种的合金镀层。

7.如权利要求5所述的转移方法，其特征在于所述金属合金镀层为镍、铜、钴、银或铬中的一种或几种与磷或硫的合金镀层。

8.如权利要求1所述的转移方法，其特征在于所述防护性金属镀层是掺杂有功能性粒子的金属镀层或金属合金镀层。

9.如权利要求8所述的转移方法，其特征在于所述功能性粒子为聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨、金刚石或碳化硅。

10.如权利要求1所述的转移方法，其特征在于步骤3中所述的耐腐蚀物质是石蜡、凡士林、环氧树脂、聚丙烯树脂或乙烯醋酸-乙烯酯。