[發明專利]復合式氮化鎵基半導體生長襯底及其制作方法

有效

• 申請號: 201210067966.8
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102593294A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 莊家銘;王振祖;黃惠葵;范慧麗
• 申請（專利權）人: 安徽三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體材料領域，具體涉及一種復合式氮化鎵基半導體生長襯底及其制作方法。

背景技術

氮化鎵基半導體材料是制備應用于半導體照明和顯示器背光領域的發光器件的核心基礎材料。由于缺少同質體單晶材料，GaN基材料的器件應用通常在異質襯底上進行，最常用的是藍寶石（Al₂O₃）襯底，由于藍寶石襯底不導電、硬度大、價格較高，且在藍寶石上成長GaN的晶格不批配高達13.6%，容易造成晶格缺陷，使得成長后發光器件的發光效率降低。碳化硅（SiC）襯底相比藍寶石與氮化鎵有更好的晶格匹配關系，但其價格昂貴，且其上的GaN基發光器件工藝為個別大公司掌握，因此較難廣泛商業化推廣。

發明內容

針對現有氮化鎵基半導體生長襯底存在的上述問題，本發明提供了一種復合式氮化鎵基半導體生長襯底及其制作方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種復合式氮化鎵基半導體生長襯底，其包含：一基板；一晶格緩沖層，形成于石英玻璃上，其由類鉆石薄膜(Diamond-Like?Carbon，簡稱DLC)構成；一晶格轉換層，形成于晶格緩沖層之上，其晶格系數介于GaN與類鉆石薄膜之間。

在本發明的一個優選實施例中，所述基板選用石英玻璃；所述晶格緩沖層的厚度為1~10000nm，其材料選自Si-DLC膜、C-DLC膜、Ni-DLC或碳化鈦-DLC；所述晶格轉換層的材料為氮化物，可選自氮化鋁、氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化鎵銦、氮化銦或氮化鋁鎵銦，其厚度為10~10000nm。

在本發明的另一個優選實施例中，所述基板選用金屬基板，可選自碳化鎢基板、鎢基板、碳化硅或鋼材基板；在金屬基板與DLC晶格緩沖層之間設置一子種子層，其材料選自鉻、鈦或鎳所述晶格緩沖層和晶格轉換層參考前一優選實施例。

根據本發明的一方面，提供了一種復合式氮化鎵基半導體生長襯底的制作方法，其包括如下步驟：提供一基板；在所述基板上形成一類鉆石薄膜，作為晶格緩沖層；在所述晶格緩沖層上形成一晶格轉換層，其晶格系數介于GaN與類鉆石薄膜之間，構成復合成氮化鎵生長基板。

在本明發明的優選實施例中，所述類鉆石薄膜通過磁控濺鍍法(magnetically?sputtering?method)?、離子蒸鍍法(ion?plating?method)、電弧離子蒸鍍法(arc?ion?plating)，或電漿輔助化學氣相沉積法(plasma-enhanced?chemical?vapor?deposition)形成于石英玻璃上。所述晶格緩沖層的厚度為1~10000nm，其材料選自Si-DLC膜、C-DLC膜、Ni-DLC或碳化鈦-DLC。所述晶格轉換層的厚度為10~10000nm，其材料為氮化物，可選用氮化鋁、氮化鋁鎵、氮化鎵、氮化鎵銦、氮化銦或氮化鋁鎵銦。

本發明使用類鉆石膜作為晶格緩沖層，氮化物（如氮化鋁）作為晶格轉換層，將石英玻璃或金屬基板等普通便宜基板變成可供氮化鎵成長的生長襯底，克服了石英玻璃或金屬基板用于生長氮化鎵基半導體材料存在的晶格不匹配及熱失配等問題，從而降低了現有氮化鎵基半導體生長襯底的成本，同時提高了其后續生長的氮化鎵基半導體材料的質量。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。?

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪制。

圖1為本發明第一實施例的結構示意圖。

圖2為本發明第二實施例的結構示意圖。

圖中各標號為：

100：石英玻璃；110，210：晶格緩沖層；120，220：晶格轉換層；130，230：GaN基材料層；200：金屬基板；240：種子層。

具體實施方式

以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明的是，只要不構成沖突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護范圍之內。

實施例一：