[發(fā)明專利]氮化鎵基半導(dǎo)體生長襯底及其制作方法

在審

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• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN105633234A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊家銘;徐宸科;黃惠葵;范慧麗
• 申請（專利權(quán)）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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體涉及一種氮化鎵基半導(dǎo)體生長襯底及其制作方法。

背景技術(shù)

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

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有氮化鎵基半導(dǎo)體生長襯底存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種氮化鎵基半導(dǎo)體生長襯底及其制作方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種復(fù)合式氮化鎵基半導(dǎo)體生長襯底，其包含：一基板；一晶格緩沖層，形成于基板上，其由類鉆石薄膜(Diamond-LikeCarbon，簡稱DLC)構(gòu)成；一晶格轉(zhuǎn)換層，形成于晶格緩沖層之上，其晶格系數(shù)介于GaN與類鉆石薄膜之間。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(zhuǎn)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(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(shè)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(zhuǎn)換層參考前一優(yōu)選實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種復(fù)合式氮化鎵基半導(dǎo)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(zhuǎn)換層，其晶格系數(shù)介于GaN與類鉆石薄膜之間，構(gòu)成復(fù)合成氮化鎵生長基板。

在本明發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述類鉆石薄膜通過磁控濺鍍法(magneticallysputteringmethod)、離子蒸鍍法(ionplatingmethod)、電弧離子蒸鍍法(arcionplating)，或電漿輔助化學(xué)氣相沉積法(plasma-enhancedchemicalvapordeposition)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(zhuǎn)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(fā)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(zhuǎn)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(dǎo)體材料存在的晶格不匹配及熱失配等問題，從而降低了現(xiàn)有氮化鎵基半導(dǎo)體生長襯底的成本，同時(shí)提高了其后續(xù)生長的氮化鎵基半導(dǎo)體材料的質(zhì)量。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)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(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號為：

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

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例一：