Si衬底GaN基LED薄膜转移电镀金属基板研究

摘要

电镀金属基板的最显著优势是提高GaN LED的散热性能和光电特性,尤其是大功率GaN LED。目前,将蓝宝石、SiC衬底GaN薄膜转移至电镀基板的技术已经得到了广泛的研究。然而据我们所知,有关Si衬底GaN薄膜转移至电镀基板研究的报道很少,而对转移前后应力变化的研究还未曾有过报道。
　　 本文采用电镀金属基板和化学腐蚀的方法将Si衬底GaN LED薄膜转移至金属基板,并结合高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)的方法研究转移对GaN薄膜应力的影响。此外,为了改善电镀基板结构,本文初步摸索了图形化电镀方法。本文的主要研究内容和结果如下:
　　 1.本文制备了铜基板、铬基板、铜/镍/铜叠层基板等三种电镀基板,然后采用HRXRD和PL研究转移至这些电镀基板的GaN薄膜应力状况。应力分析表明:GaN薄膜从Si衬底转移至这三种电镀基板后,由外延生长引入的张应力都得到了释放,其中铬基板GaN薄膜的张应力最小。
　　 2.本文中的铬基板是由铜过渡层和铬主体层组成的。通过对铬主体层的厚度进行改变发现:随着电镀的铬基板中铬主体层厚度的增加,转移至铬基板的GaN薄膜应力不发生明显变化。
　　 3.本文采用光刻胶涂覆晶片沟槽,使电镀过程中金属材料被分开沉积。通过这种方法制作的铜基板呈现出了清晰明显的图形化,厚度约为20μm。后来通过采用两次该方法使图形化铜基板厚度达到了约40μm,然而第二次的铜层呈现出了粗糙的边缘。
　　 4.本文验证了铬不能直接电沉积在铂上,因此将铂沉积在沟槽里,以防止铬在沟槽上方形成。然而,通过这种方法制作的铬基板没能呈现出图形化,因为在电镀之前一些铂从沟槽里脱落下来,而剩下的铂在电镀过程中被铬覆盖,这些铬是从侧边生长过来的,而不是在铂上直接电沉积的。