[發明專利]一種LED氮化鎵襯底及其制備方法

在審

• 申請號: 201710407808.5
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107170861A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 王榮華
• 申請（專利權）人: 王榮華
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/32
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及一種襯底，具體是一種LED氮化鎵襯底及其制備方法。

背景技術

在當今日美壟斷LED芯片核心技術的格局下，中國LED企業如何打破格局，完成技術攻堅，促進LED發展顯得尤為重要。目前，LED襯底類別包括藍寶石、碳化硅、硅以及被稱為第三代半導體材料的氮化鎵。

與傳統襯底材料相比，氮化鎵具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學穩定性等優越特性，是迄今理論上電光、光電轉換效率最高的材料體系。藍寶石襯底在對亮度等各方面要求不高時有它的優勢。未來通用照明及對發光強度要求光效，光的穩定性等要求非常高的情況下，氮化鎵的產品有它的優勢。尤其是將LED作為新的光源，在投影儀上，投射燈、汽車燈、閃光燈等方面，氮化鎵襯底有它的絕對優勢。

由于缺乏同質襯底，氮化鎵、A1N等半導體長期以來是在藍寶石、碳化硅、Si、GaAs等異質襯底上生長的，而氮化鎵、A1N等半導體與異質襯底之間存在著較大的晶格失配和熱膨脹系數的失配，使得外延晶體產生了大量的位錯和微裂紋，這些嚴重影響了晶體的質量，進而影響了氮化鎵、A1N等、半導體基器件的性能，所以氮化鎵、A1N等半導體同質襯底的獲得就成為解決晶體質號和提高器件性能有效涂徑。

HYPE法(Hydride Vapor Phase Epitaxy,氫化物氣相外延法)以較高的生長速率和較低的設備成本成為量產氮化物襯底的優選方法，采用HYPE法在異質襯底上生長厚度超過200微米的氮化物，然后將異質襯底去掉，就得到自支撐氮化物襯底。但由于該氮化物層仍是在異質襯底上生長，降溫時由于熱失配造成很大的熱應力，往往造成彎曲甚至開裂。為此人們采用在氮化物層與異質襯底之間加入緩沖層、金屬層、以及作圖形掩膜等方法，這在一定程度上能夠釋放應力，但程序往往過于復雜，需要的配套設備較為昂貴，成本較高，影響了量產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LED氮化鎵襯底及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種LED氮化鎵襯底，包括LED氮化鎵襯底，所述LED氮化鎵襯底由下至上包括下碳化硅層、金屬層、上碳化硅層和氮化鎵層。

作為本發明進一步的方案：所述氮化鎵層的厚度為金屬層的8-12倍。

一種LED氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層和上碳化硅層各濺射一層金屬層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層和上碳化硅層中的上碳化硅層用機械拋磨的方法減薄至20-150微米后拋光，并進行清洗，以上碳化硅層做異質襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層連同與其粘接在一起的下碳化硅層基底放入HVPE外延爐中，升溫至1020-1500℃，生長氮化鎵層；

步驟四、生長氮化鎵層結束后，降溫至200-450℃，保持30-45min，繼續降溫至100-150℃，保持15-20min，然后降低至室溫，即獲得LED氮化鎵襯底。

作為本發明進一步的方案：所述氮化鎵層厚度為上碳化硅層厚度的4-6倍。

作為本發明進一步的方案：所述金屬層為A1、Cu、In、Sn或Au層。

一種采用LED氮化鎵襯底用于制備LED芯片。

作為本發明進一步的方案：所述LED芯片包括LED氮化鎵襯底、第二電極、氮化硼層、石墨烯層和第一電極；第一電極設置在LED氮化鎵襯底上，第二電極設置在石墨烯層上。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

該LED氮化鎵襯底設計合理，結構簡單，制備工藝簡單，降低了制備成本，從而降低了產品價格，有利于實現量產LED氮化鎵襯底，經濟價值較高，具有較好的市場推廣價值。

附圖說明

圖1為LED氮化鎵襯底的結構示意圖。

圖2為LED氮化鎵襯底的制備的LED芯片的結構示意圖。

其中：1-LED氮化鎵襯底；2-第二電極；3-氮化硼層；4-石墨烯層；6-下碳化硅層；5-第一電極；7-氮化鎵層；8-上碳化硅層；9-金屬層。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。