[發明專利]基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構及制備方法

有效

• 申請號: 201210136796.4
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102637791A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 郭文平;王東盛;鐘玉煌
• 申請（專利權）人: 江蘇新廣聯科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

1.一種基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：包括AlN陶瓷襯底（101）及生長于AlN陶瓷襯底（101）上的緩沖層（102），所述緩沖層（102）上生長有GaN?LED結構層。

2.根據權利要求1所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述AlN陶瓷襯底（101）的厚度為50mm~300mm，AlN陶瓷襯底（101）的晶相為<001>、<111>、<110>的單晶體或多晶體。

3.根據權利要求2所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述AlN陶瓷襯底（101）為多晶體時，AlN陶瓷襯底（101）與緩沖層（102）間設置有晶相為<001>的單晶取向層或類單晶取向層。

4.根據權利要求1所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述緩沖層（102）的厚度為10nm~100nm；緩沖層（102）為GaN層、AlN緩沖層、Al_xGa_1-xN層、In_xGa_1-xN層或Al_xIn_yGa_1-x-yN層；其中，x為0.01~0.99，y為0.01~0.99。

5.根據權利要求1所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述GaN?LED結構層包括生長于緩沖層（102）上的非摻雜GaN層（103）、所述非摻雜GaN層（103）上生長有N型氮化鎵層（104），所述N型氮化鎵層（104）上生長有多量子阱層（11），所述多量子阱層（11）上生長有P型鋁鎵氮層（105），所述P型鋁鎵氮層（105）上生長有P型氮化鎵層（106）。

6.根據權利要求5所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述非摻雜GaN層（103）與N型氮化鎵層（104）間設置DBR層（12），所述DBR層（12）生長于非摻雜GaN層（103）上。

7.根據權利要求5所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述P型氮化鎵層（106）上生長有粗化層（107）。

8.根據權利要求1所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是：所述DBR層（12）為Al_mGa_1-mN、GaN的周期結構，所述周期是1~100，m范圍是0.01~0.99。

9.一種基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構制備方法，其特征是，所述GaN外延片結構制備方法包括如下步驟：

（a）、提供AlN陶瓷襯底（101），并將所述AlN陶瓷襯底（101）在1050℃~1250℃的H₂氛圍下高溫凈化5~10分鐘；

（b）、在H₂氛圍下將上述高溫凈化后的AlN陶瓷襯底（101）降溫至500℃~600℃，并利用MOCVD工藝在AlN陶瓷襯底（101）上緩沖層（102）；

（c）、在上述緩沖層（102）上通過MOCVD工藝生長GaN?LED結構層。

10.根據權利要求9所述的基于AlN陶瓷襯底的GaN外延片結構，其特征是，所述步驟（c）包括如下步驟：

（c1）、在H₂氛圍下，將生長有緩沖層（102）的AlN陶瓷襯底（101）環境溫度升至1000℃~1200℃，并在緩沖層（102）上生長非摻雜GaN層（103）；

（c2）、在上述AlN陶瓷襯底（101）上生長N型氮化鎵層（104），所述N型氮化鎵層（104）覆蓋于非摻雜GaN層（103）；

（c3）、在上述AlN陶瓷襯底（101）放置于N₂氛圍下并使溫度為740℃~860℃，以在N型氮化鎵層（104）上生長5~15個周期結構的量子阱層，以形成多量子阱層（11）；

（c4）、將上述陶瓷襯底（101）再次放置于H2氛圍下并使溫度為450℃~1000℃，在多量子阱層（11）上生長P型鋁鎵氮層（105）；

（c5）、在上述P型鋁鎵氮層（105）上生長P型氮化鎵層（106）。