本發(fā)明涉及的是一種二極管,具體涉及一種采用Si基襯底的二極管。
背景技術(shù):
Si襯底和GaN之間較大的熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致較大的熱失配。Si的熱膨脹系數(shù)為3.59×10-6K-1,而GaN的熱膨脹系數(shù)為5.59×10-6K-1,二者相差很大,造成高溫生長(zhǎng)后降溫的過(guò)程中外延層將承受很大的張應(yīng)力,由于外延層的厚度遠(yuǎn)小于襯底厚度,所以外延層會(huì)產(chǎn)生裂紋,由于Si原子間形成的健是純共價(jià)鍵屬非極性半導(dǎo)體,而GaN原子間是極性鍵屬極性半導(dǎo)體。對(duì)于極性/非極性異質(zhì)結(jié)界面有許多物理性質(zhì)不同于傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)器件,所以界面原子、電子結(jié)構(gòu)、晶格失配、界面電荷和偶極矩、帶階、輸運(yùn)特性等都會(huì)有很大的不同,Si襯底上Si原子的擴(kuò)散也是一個(gè)重要問(wèn)題,在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中Si原子的擴(kuò)散加劇,導(dǎo)致外延層中會(huì)含有一定量的Si原子,這些Si原子易于與生長(zhǎng)氣氛中的氨氣發(fā)生反應(yīng),而在襯底表面形成非晶態(tài)SixNy薄膜,降低外延層的晶體質(zhì)量。另外,Ga原子也可以擴(kuò)散到Si襯底表面發(fā)生很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng),將對(duì)襯底產(chǎn)生回熔而破壞界面,降低外延層的晶體質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足,本發(fā)明目的是在于提供一種采用Si基襯底的二極管,襯底熱導(dǎo)率高,可靠性高,發(fā)光層背面為金屬反射鏡,表面有粗化結(jié)構(gòu),取光效率高。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種采用Si基襯底的二極管,包括背面Au電極、Si襯底、AlN緩沖層、AlGaN緩沖層、AlN/GaN超晶格層、粘貼金屬、金屬反射鏡、GaN外延層和正面Au電極,背面Au電極上設(shè)置有Si襯底,Si襯底上依次設(shè)置有AlN緩沖層、AlGaN緩沖層、AlN/GaN超晶格層、粘貼金屬、金屬反射鏡和GaN外延層,GaN外延層外部設(shè)置有正面Au電極。作為優(yōu)選,所述的金屬反射鏡為Ag電極反射鏡,大大提高了反射效率,通過(guò)改進(jìn)反射鏡的設(shè)計(jì)并引入粗化技術(shù),提高了光輸出功率。作為優(yōu)選,所述的GaN外延層表面為深度粗化結(jié)構(gòu),解決了粗化表面清洗不干凈的難題并優(yōu)化了N電極的金屬結(jié)構(gòu)在粗化的N極性n-GaN表面獲得了低阻且穩(wěn)定的歐姆接觸。本發(fā)明襯底熱導(dǎo)率高,可靠性高,發(fā)光層背面為金屬反射鏡,表面有粗化結(jié)構(gòu),取光效率高。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明;圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體實(shí)施方式,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照?qǐng)D1,本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案:一種采用Si基襯底的二極管,包括背面Au電極1、Si襯底2、AlN緩沖層3、AlGaN緩沖層4、AlN/GaN超晶格層5、粘貼金屬6、金屬反射鏡7、GaN外延層8和正面Au電極9,背面Au電極1上設(shè)置有Si襯底2,Si襯底2上依次設(shè)置有AlN緩沖層3、AlGaN緩沖層4、AlN/GaN超晶格層5、粘貼金屬6、金屬反射鏡7和GaN外延層8,GaN外延層8外部設(shè)置有正面Au電極9。值得注意的是,所述的金屬反射鏡7為Ag電極反射鏡,大大提高了反射效率,通過(guò)改進(jìn)反射鏡的設(shè)計(jì)并引入粗化技術(shù),提高了光輸出功率。改進(jìn)了Ag反射鏡蒸鍍前p型GaN表面的清洗工藝和晶片焊接工藝,改善了銀反射鏡的歐姆接觸,量子阱前引入緩沖結(jié)構(gòu),提高了芯片發(fā)光效率,優(yōu)化量子阱/壘界面生長(zhǎng)工藝,發(fā)光效率進(jìn)一步提高,通過(guò)改進(jìn)焊接技術(shù),減少了襯底轉(zhuǎn)移過(guò)程中芯片裂紋問(wèn)題,芯片制備的良率大幅度提高,且可靠性獲得改善。此外,所述的GaN外延層8表面為深度粗化結(jié)構(gòu),解決了粗化表面清洗不干凈的難題并優(yōu)化了N電極的金屬結(jié)構(gòu)在粗化的N極性n-GaN表面獲得了低阻且穩(wěn)定的歐姆接觸。本具體實(shí)施方式通過(guò)引入AIN、AlGaN多層緩沖層,大大緩解了Si襯底上外延GaN材料的應(yīng)力,提高了晶體質(zhì)量,從而提高了發(fā)光效率;通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)n-GaN層中Si濃度結(jié)構(gòu)及量子阱/壘之間的界面生長(zhǎng)條件,減小了芯片的反向漏電流并提高了芯片的抗靜電性能。采用多層金屬結(jié)構(gòu),同時(shí)兼顧歐姆接觸、反光特性、粘接特性和可靠性,優(yōu)化焊接技術(shù),解決了銀反射鏡與p-GaN粘附不牢且接觸電阻大的問(wèn)題。優(yōu)選了多種焊接金屬,優(yōu)化焊接條件,成功獲得了GaN薄膜和導(dǎo)電Si基板之間的牢固結(jié)合,解決了該過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋問(wèn)題。本具體實(shí)施方式襯底熱導(dǎo)率高,可靠性高,發(fā)光層背面為金屬反射鏡,表面有粗化結(jié)構(gòu),取光效率高。以上所述是發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。