CN105568329A - 一种在led外延片上电镀铜的方法 - Google Patents

一种在led外延片上电镀铜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105568329A
CN105568329A CN201610099843.0A CN201610099843A CN105568329A CN 105568329 A CN105568329 A CN 105568329A CN 201610099843 A CN201610099843 A CN 201610099843A CN 105568329 A CN105568329 A CN 105568329A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
layer
base plate
composite base
led
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610099843.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heyuan Zhongtuo Photoelectric Technology Co Ltd
Original Assignee
Heyuan Zhongtuo Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heyuan Zhongtuo Photoelectric Technology Co Ltd filed Critical Heyuan Zhongtuo Photoelectric Technology Co Ltd
Priority to CN201610099843.0A priority Critical patent/CN105568329A/zh
Publication of CN105568329A publication Critical patent/CN105568329A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明公开了一种在LED外延片上电镀铜的方法，包括以下步骤：(1)在外延片表面依次蒸镀Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；(2)清洗复合基板，再用浓度为5％-10％H2SO4对其进行表面活化；(3)用UV膜将复合基板背面进行包覆；(4)将含磷0.04-0.065wt％的磷铜阳极进行黑化1-5h，然后进行清洗；(5)将处理后的磷铜阳极和复合基板放入电镀液中进行电镀，得到电镀样品；(6)对电镀样品进行清洗，取下UV膜。本发明工艺简单，且制备的镀铜层无铜屑附着、无毛刺、表面均匀性好、平整性好、粗糙度低，具有较高的光提取效率。

Description

一种在LED外延片上电镀铜的方法
技术领域
本发明涉及电镀铜的方法，尤其涉及一种在LED外延片上电镀铜的方法。
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。
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衬底的导热性能不及金属，芯片的散热性能可以进一步提升，以及Si衬底吸光，这些问题限制了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，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)、反光率高等优点，常被用来作为转移技术的新基板。目前常用的转移基板的技术为bonding和电镀。bonding铜工艺发展较为成熟，但bonding对实验条件要求十分苛刻，且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。相对于bonding，电镀技术成本更低，且实验可控性强，对周围实验环境要求较低，更适合应用于LED的基板转移技术。传统的电镀技术，由于芯片电极蒸镀过程中会有原子杂乱无章排布的情况出现，极易引起边缘铜附着、毛刺等现象，由于表面及背面不平整，极大影响了后续衬底剥离过程的前处理工艺，进而影响衬底剥离的成功率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种在LED外延片上电镀铜的方法，该方法工艺简单，且电镀得到的铜层无铜屑附着、无毛刺、表面均匀性好、平整性好、粗糙度低，具有较高的光提取效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在LED外延片上电镀铜的方法，包括以下步骤：
(1)在外延片表面依次蒸镀Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；
(2)分别采用丙酮、乙醇和去离子水对所述复合基板进行清洗0.5-2min，再用浓度为5％-10％H2SO4进行表面活化；
(3)利用UV膜对复合基板的背面进行包覆；
(4)将含磷0.04-0.065wt％的磷铜阳极黑化1-5h，然后进行清洗，所用清洗溶液由摩尔比为1:10-1:2的(NH4)2S2O8和H2SO4组成；
(5)将经步骤(3)处理的复合基板和经步骤(4)处理的磷铜阳极放入电镀液中进行电镀，所述磷铜阳极作为阳极，所述复合基板作为阴极；电镀完成后，得到电镀样品。
(6)对电镀样品进行清洗，去除残余的电镀液，然后取下UV膜，得到镀铜层。
优选的，在步骤(1)中，所述外延片为GaN外延片。
优选的，在步骤(1)中，所述Cr层和Pt层的厚度均为30-50nm，所述Au层的厚度为800-1000nm。
优选的，在步骤(2)中，采用浓度为5％-10％H2SO4对所述复合基板进行表面活化1min。
优选的，在步骤(3)中，所述UV膜为型号为HYS-0910的UV膜。
优选的，在步骤(3)中，所述UV膜的面积比复合基板大0-10cm2。
优选的，在步骤(5)中，所述电镀液包括硫酸铜、硫酸、氯化铜、添加剂和水；所述电镀液中，硫酸铜的浓度为120-150g/L、硫酸的浓度为150-220g/L、氯化铜的浓度为60-75ppm、添加剂的浓度为1ml/L。
优选的，在步骤(5)中，所述添加剂为主光剂和活性剂，均由日本大和公司生产。
优选的，在步骤(5)中，所述电镀的条件为：温度20-26℃、搅拌速度120-180rad/min、阴阳极间夹角80°-100°，阴极电流密度为1-5A/dm2，电镀时间3-6小时。
优选的，在步骤(6)中，清洗后的样品经波长365nm的紫外灯曝光10-15s即可轻松撕下UV膜，得到镀铜层。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的制备方法获得的镀铜层与外延片的结合处组织致密，阻断了由于各电极层导电引起的边缘毛刺效应，使得缺陷不易形成，得到的镀铜层导电导热性良好，克服了传统电镀方法造成的样品边缘大量铜附着的现象，本发明制得的样品表面粗糙度可达7nm。
(2)本发明的制备方法工艺简单，且在常温下进行，易操作，实验可控性好，价格便宜，有利于降低生产成本。
(3)本发明的制备方法可快速镀出高质量的桃色铜层，在此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。
附图说明
图1是实施例1电镀铜装置的示意图。
图2是实施例1及对比例1制备的镀铜层的实物对比图。
图3是实施例1制备的镀铜层原子力显微镜扫描(AFM)图。
其中：1、电解槽；2、电镀液；3、磷铜阳极；4、GaN外延片；
A、实施例1制备的镀铜层的实物图；
B、对比例1制备的镀铜层的实物图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1
本实施例在LED外延片上电镀铜的方法，包括以下步骤：
(1)在GaN外延片表面依次蒸镀Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；所述Cr层和Pt层的厚度均为30-50nm，所述Au层的厚度为800-1000nm；
(2)采用丙酮、乙醇和去离子水分别清洗所述复合基板1.5min、1.5min、1min，达到去油效果后，再用浓度为10％的H2SO4进行表面活化1min。
(3)利用UV膜将复合基板的背面进行包覆，其面积比复合基板大5cm2；
(4)将含磷0.065wt％的磷铜阳极黑化3h，然后进行清洗，所用清洗溶液由摩尔比为1:5的(NH4)2S2O8和H2SO4组成；
(5)将经步骤(3)处理的复合基板和经步骤(4)处理的磷铜阳极放入电镀液中进行电镀，所述磷铜阳极作为阳极，所述复合基板作为阴极；
电镀液的成分为：硫酸铜120g/L、硫酸180g/L、氯化铜60ppm、添加剂1ml/L；所述添加剂为主光剂和活性剂，均由日本大和公司生产；电镀条件为：温度24℃、搅拌速度120rad/min、阴阳极夹角为90°、电镀时间为3h、电流密度3A/dm2；
(6)将经步骤(5)处理后的复合基板进行清洗，去除电镀液后，再用波长为365nm的紫外灯照射，曝光10s后撕去UV膜，即可得到厚度为60μm的桃色铜层。
如图1所示，是实施例1电镀铜装置的示意图。包括含有电镀液2的电解槽1、用作阳极的磷铜阳极3和用作阴极的GaN外延片4。
图2是实施例1及对比例1制备的镀铜层的实物对比图。由图可知实施例1制备的镀铜层表面无铜屑附着且边缘几乎无毛刺产生。
图3是实施例1制备的镀铜层的AFM图。图中测试结果表明镀铜层具有良好的平整度以及极小的粗糙度，显示了其具有良好的性能。
实施例2
本实施例在LED外延片上电镀铜的方法，包括以下步骤：
(1)在GaN外延片表面依次蒸镀一层Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；所述Cr层和Pt层的厚度均为30-50nm，所述Au层的厚度为800-1000nm；
(2)采用丙酮、乙醇和去离子水分别清洗所述复合基板1.5min、1.5min、1min，达到去油效果后，再用浓度为10％的H2SO4进行表面活化1min。
(3)利用UV膜将所述复合基板的背面进行包覆，其面积比复合基板大5cm2；
(4)将含磷0.04wt％的磷铜阳极黑化3h，然后进行清洗，所用清洗溶液由摩尔比为1:5的(NH4)2S2O8和H2SO4组成；
(5)将经步骤(3)处理的复合基板和经步骤(4)处理的磷铜阳极放入电镀液中进行电镀，所述磷铜阳极作为阳极，所述复合基板作为阴极；
电镀液的成分为：硫酸铜140g/L、硫酸160g/L、氯化铜60ppm、添加剂1ml/L；所述添加剂为主光剂和活性剂，均由日本大和公司生产；电镀条件为：温度24℃、搅拌速度120rad/min、阴阳极夹角为80°、电镀时间为3h，电流密度4A/dm2。
(6)将经步骤(5)处理后的复合基板进行清洗，去除电镀液后，再用波长为365nm的紫外灯照射，曝光10s后撕去UV膜，即可得到厚度为80μm的桃色铜层。
实施例3
本实施例在LED外延片上电镀铜的方法，包括以下步骤：
(1)在GaN外延片表面依次蒸镀Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；所述Cr层和Pt层的厚度均为30-50nm，所述Au层的厚度为800-1000nm；
(2)采用丙酮、乙醇和去离子水分别清洗所述复合基板1.5min、1.5min、1min，达到去油效果后，再用浓度为10％的H2SO4进行表面活化1min；
(3)用UV膜将所述复合基板的背面进行包覆，其面积比复合基板大7.5cm2；
(4)将含磷0.065wt％的磷铜阳极黑化5h，然后进行清洗，所用清洗溶液由摩尔比为1:5的(NH4)2S2O8和H2SO4组成；
(5)将经步骤(3)处理的复合基板和经步骤(4)处理的磷铜阳极放入电镀液中进行电镀，所述磷铜阳极作为阳极，所述复合基板作为阴极；
电镀液的成分为：硫酸铜120g/L、硫酸200g/L、氯化铜60ppm、添加剂1ml/L；所述添加剂为主光剂和活性剂，均由日本大和公司生产；电镀条件为：温度24℃、搅拌速度120rad/min、阴阳极夹角为80°、电镀时间为4h，电流密度4A/dm2。
(6)将经步骤(5)处理后的复合基板进行清洗，去除电镀液后，再用波长为365nm的紫外灯照射，曝光10s后撕去UV膜，即可得到厚度为90μm的桃色铜层。
对比例1
本对比例在LED外延片上电镀铜的方法，包括以下步骤：
(1)在GaN外延片表面依次蒸镀Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；所述Cr层和Pt层的厚度均为30-50nm，所述Au层的厚度为800-1000nm；
(2)采用丙酮、乙醇和去离子水分别清洗所述复合基板1.5min、1.5min、1min，达到去油效果后，再用浓度为10％的H2SO4进行表面活化1min；
(3)将含磷0.065wt％的磷铜阳极黑化3h，然后进行清洗，所用清洗溶液由摩尔比为1:5的(NH4)2S2O8和H2SO4组成；
(4)将经步骤(2)处理的复合基板和经步骤(3)处理的磷铜阳极放入电镀液中进行电镀，所述磷铜阳极作为阳极，所述复合基板作为阴极；
电镀液的成分为：硫酸铜120g/L、硫酸180g/L、氯化铜60ppm、添加剂1ml/L；所述添加剂为主光剂和活性剂，均由日本大和公司生产；电镀条件为：温度24℃、搅拌速度120rad/min、阴阳极夹角为90°、电镀时间为3h、电流密度3A/dm2；
(5)将经步骤(4)处理后的复合基板进行清洗，去除电镀液后，即可得到厚度为60μm的桃色铜层。
在得到无铜屑附着、无毛刺、表面均匀性好、平整性好、粗糙度低的镀铜层后，将原衬底腐蚀剥离掉并制成垂直结构的尺寸为50×50mil的芯片，经过电致发光光谱(EL)的测试，得到光提取效率为140lm/W，而传统的没有转移衬底的芯片的光提取率为45lm/W，相较提升了近3倍。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在外延片表面依次蒸镀Cr层、Pt层和Au层，得到复合基板；
(2)分别采用丙酮、乙醇和去离子水对所述复合基板进行清洗0.5-2min，再用浓度为5％-10％H2SO4进行表面活化；
(3)利用UV膜对复合基板的背面进行包覆；
(4)将含磷0.04-0.065wt％的磷铜阳极黑化1-5h，然后进行清洗，所用清洗溶液由摩尔比为1:10-1:2的(NH4)2S2O8和H2SO4组成；
(5)将经步骤(3)处理的复合基板和经步骤(4)处理的磷铜阳极放入电镀液中进行电镀，所述磷铜阳极作为阳极，所述复合基板作为阴极；
(6)将经步骤(5)处理后的复合基板进行清洗，去除电镀液，然后取下UV膜，得到镀铜层。
2.如权利要求1所述的在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述外延片为GaN外延片。
3.如权利要求1所述的在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述Cr层和Pt层的厚度均为30-50nm，所述Au层的厚度为800-1000nm。
4.如权利要求1所述的在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述UV膜的面积比复合基板大0-10cm2。
5.如权利要求1所述的在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述电镀液包括硫酸铜、硫酸、氯化铜、添加剂和水；所述电镀液中，硫酸铜的浓度为120-150g/L、硫酸的浓度为150-220g/L、氯化铜的浓度为60-75ppm、添加剂的浓度为1ml/L。
6.如权利要求5所述的在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于：所述添加剂为主光剂和活性剂，所述主光剂和活性剂均由大和公司生产。
7.如权利要求1所述的在LED外延片上电镀铜的方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述电镀的条件为：温度20-26℃、搅拌速度120-180rad/min、阴阳极间夹角80°-100°，阴极电流密度为1-5A/dm2，电镀时间3-6小时。
CN201610099843.0A 2016-02-23 2016-02-23 一种在led外延片上电镀铜的方法 Pending CN105568329A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610099843.0A CN105568329A (zh) 2016-02-23 2016-02-23 一种在led外延片上电镀铜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610099843.0A CN105568329A (zh) 2016-02-23 2016-02-23 一种在led外延片上电镀铜的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105568329A true CN105568329A (zh) 2016-05-11

Family

ID=55878935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610099843.0A Pending CN105568329A (zh) 2016-02-23 2016-02-23 一种在led外延片上电镀铜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105568329A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111996575A (zh) * 2020-09-08 2020-11-27 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种CuP电镀阳极材料的表面处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1797728A (zh) * 2004-12-30 2006-07-05 育霈科技股份有限公司 晶圆级芯片尺寸封装的填胶结构及其方法
CN101099223A (zh) * 2005-01-11 2008-01-02 美商旭明国际股份有限公司 具有导电性金属衬底的发光二极管
TW201135965A (en) * 2011-06-21 2011-10-16 Univ Chang Gung Fabrication process for vertical dicing-free light-emitting diodes with metal substrate
CN104253194A (zh) * 2014-09-18 2014-12-31 易美芯光（北京）科技有限公司 一种芯片尺寸白光led的封装结构及方法
CN104638096A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 广州市众拓光电科技有限公司 一种用于垂直结构led芯片的铜基板的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1797728A (zh) * 2004-12-30 2006-07-05 育霈科技股份有限公司 晶圆级芯片尺寸封装的填胶结构及其方法
CN101099223A (zh) * 2005-01-11 2008-01-02 美商旭明国际股份有限公司 具有导电性金属衬底的发光二极管
TW201135965A (en) * 2011-06-21 2011-10-16 Univ Chang Gung Fabrication process for vertical dicing-free light-emitting diodes with metal substrate
CN104253194A (zh) * 2014-09-18 2014-12-31 易美芯光（北京）科技有限公司 一种芯片尺寸白光led的封装结构及方法
CN104638096A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 广州市众拓光电科技有限公司 一种用于垂直结构led芯片的铜基板的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111996575A (zh) * 2020-09-08 2020-11-27 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种CuP电镀阳极材料的表面处理方法
CN111996575B (zh) * 2020-09-08 2023-01-17 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种CuP电镀阳极材料的表面处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10573777B2 (en) Vertical structure nonpolar LED chip on lithium gallate substrate and preparation method therefor
US20230014707A1 (en) Method for producing electrical contacts on a component
TWI403621B (zh) 抑制背景鍍覆
KR101125418B1 (ko) 태양전지 금속 전극의 전기화학적 침착 방법
JP5357638B2 (ja) 半導体上での光誘導めっき方法
CN105293427A (zh) 一种基于弯月面受限局部电镀的超疏水表面的制备方法
CN101604717A (zh) 一种垂直GaN基LED芯片及其制作方法
TWI396297B (zh) 發光二極體結構及其製造方法
CN101386985B (zh) 在透明电极上制作aao模板的方法及相应器件
CN101958361A (zh) 透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法
CN103726088A (zh) 一种改进的晶硅太阳能电池铜电镀方法
CN103249248B (zh) 复合基板、制造方法及基于该复合基板的led垂直芯片结构
CN102903608A (zh) 一种纳米级图形化蓝宝石衬底的制备方法
CN102544251B (zh) 一种大功率垂直发光二极管的制造方法
CN103151416B (zh) 垂直结构InGaN太阳能电池及其制备方法
CN103258926A (zh) 一种led垂直芯片结构及制作方法
CN105568329A (zh) 一种在led外延片上电镀铜的方法
CN109698123B (zh) 一种GaAs基LED晶片的衬底腐蚀方法
CN207338379U (zh) 一种纳米发光二极管
CN104319328A (zh) 一种GaN基LED芯片表面粗化的方法
CN106449394B (zh) 采用电解抛光工艺制作GaN HEMT背面通孔的方法
CN105702824B (zh) 一种采用晶圆级Si图形衬底制作LED垂直芯片的方法
CN102569506B (zh) 一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法
CN104638096A (zh) 一种用于垂直结构led芯片的铜基板的制备方法
CN108538974B (zh) 一种纳米级图形化蓝宝石衬底的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160511

RJ01 Rejection of invention patent application after publication