一種復(fù)合襯底及利用其制備GaN基LED的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合襯底及利用其制備GaN基LED的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。
[0003]目前，商業(yè)化大規(guī)模LED外延片制備多采用M0CVD方式制成。利用M0CVD法外延生長GaN所用的襯底材料選擇襯底應(yīng)盡量選用同一種材料，其晶格失配小、熱膨脹系數(shù)低。但由于GaN基材料具有極高的熔點和非常大的氮氣飽和蒸汽壓，難以獲得大面積高質(zhì)量的GaN襯底。由于缺乏與GaN晶格匹配的襯底，目前在GaN基LED上，一般采用存在晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配的異質(zhì)襯底進(jìn)行外延生長，最常用的異質(zhì)襯底有藍(lán)寶石和硅襯底。然而，這兩種材料都與GaN外延層均有較大的晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配，無法直接生長高質(zhì)量的GaN外延結(jié)構(gòu)，藍(lán)寶石襯底和GaN的熱膨脹系數(shù)相差35%，硅襯底和GaN的熱膨脹系數(shù)相差54%。如此大的熱失配會引入更多的缺陷和更大應(yīng)力，導(dǎo)致LED外延片的翹曲變大，并影響LED的發(fā)光效率。
[0004]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種復(fù)合襯底及利用其制備GaN基LED的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合襯底及利用其制備GaN基LED的方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下:
一種復(fù)合襯底，用于生長GaN外延層，其特征在于，所述復(fù)合襯底包括彼此復(fù)合的第一襯底和第二襯底，其中，所述第一襯底包括上表面及與上表面相背的下表面，所述第一襯底的上表面用于生長GaN外延層，所述第一襯底的下表面用于與所述第二襯底復(fù)合，所述第二襯底的熱膨脹系數(shù)小于3X 10 6/Ko
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二襯底的厚度為0.5-10 μ m0
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二襯底在1100°C下不會發(fā)生熱分解，并對冊13保持惰性。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一襯底為藍(lán)寶石或硅襯底或碳化硅或氧化鋅，所述第二襯底為二氧化硅或氮化硅。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述GaN外延層包括低溫緩沖層，非故意參雜GaN層，η型GaN層，InGaN/GaN量子講層，p型GaN層。
[0011]相應(yīng)地，一種利用上述復(fù)合襯底制備GaN基LED的方法，所述制備方法包括:
51、提供一第一襯底，其包括上表面及與上表面相背的下表面；
52、在所述第一襯底的下表面覆蓋第二襯底形成復(fù)合襯底；
53、將所述復(fù)合襯底進(jìn)行酸洗，并烘干；
54、在所述第一襯底的上表面生長若干GaN外延層，形成GaN基LED。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一襯底為藍(lán)寶石或硅襯底或碳化硅或氧化鋅。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二襯底的熱膨脹系數(shù)小于3X10 6/K，所述第二襯底為二氧化硅或氮化硅。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述“將所述復(fù)合襯底進(jìn)行酸洗，并烘干”步驟具體為:
將復(fù)合襯底先用NH4F和HF的混合溶液清洗，再用H2S0jP H 202的混合溶液清洗，最后利用去離子水清洗，在熱氮氣中甩干。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二襯底的厚度為0.5-10 μ m0
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明中的復(fù)合襯底包括彼此復(fù)合的第一襯底和第二襯底，其中，第二襯底為低熱膨脹系數(shù)材料。低熱膨脹系數(shù)的材料可以緩解襯底材料在高低溫變換時發(fā)生的形變量，從而減少GaN基LED外延片的翹曲，以及減少其內(nèi)部應(yīng)力。因此，復(fù)合襯底可減少GaN與襯底之間由于熱失配導(dǎo)致的影響。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為為本發(fā)明一【具體實施方式】中復(fù)合襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一【具體實施方式】中利用復(fù)合襯底制備GaN基LED的方法步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]參圖1介紹本發(fā)明的用于制備GaN基LED的復(fù)合襯底100結(jié)構(gòu)的一實施方式。該結(jié)構(gòu)包括:彼此復(fù)合的第一襯底10和第二襯底20，其中，第一襯底10包括上表面11及與上表面11相背的下表面12，其上表面11用于生長GaN外延層，第二襯底20覆蓋在第一襯底10的下表面12上。優(yōu)選地，第二襯底20為低熱膨脹系數(shù)材料，受熱時發(fā)生的形變小，具體地，熱膨脹系數(shù)小于3X10 6/Ko由于GaN外延層是在ΝΗ3氣氛中在M0CVD反應(yīng)腔中制備，溫度通常在700~1100°C變化，故，要求第二襯底20的材料在1100°C下不會發(fā)生熱分解，并對NH3保持惰性。
[0021]進(jìn)一步地，第一襯底10可以為藍(lán)寶石、硅襯底、碳化硅、氧化鋅等，第二襯底20可以為二氧化硅、氮化硅等，二氧化硅的熱膨脹系數(shù)為0.5X 10 6/K，氮化硅的熱膨脹系數(shù)為2.7X10 6/Κ，并且二者的穩(wěn)定性都很好。進(jìn)一步地，第二襯底20的厚度為0.5-10 μ m0 GaN外延層包括低溫緩沖層，非故意參雜GaN層，η型GaN層，InGaN/GaN量子阱層，p型GaN層。
[0022]配合參照圖2，介紹本發(fā)明利用復(fù)合襯底制備GaN基LED方法的一【具體實施方式】，該方法具體包括以下步驟:
S1、提供一第一襯底10，其包括上表面11及與上表面11相背的下表面12。
[0023]S2、在所述第一襯底10的下表面11覆蓋第二襯底20形成復(fù)合襯底。采用PECVD的方法將第一襯底10的下表面11覆蓋第二襯底20，將第一襯底10的下表面朝上，放置在PECVD設(shè)備的載盤內(nèi)，將PECVD腔體的溫度升至250°C ~350°C，壓力降至50 Torr左右，利用氣態(tài)源，在等離子體的輔助下在第一襯底10的下表面11沉積厚度為0.5~10 μπι的第二襯底20。待PECVD腔體降至室溫且回到常壓，取出復(fù)合襯底。
[0024]S3、將所述復(fù)合襯底進(jìn)行酸洗，并烘干。將復(fù)合襯底先用NH4F和HF的混合溶液清洗，再用H2S0jP H 202的混合溶液清洗，最后利用去離子水清洗，在熱氮氣中甩干。
[0025]S4、在所述第一襯底的上表面生長GaN外延層。將復(fù)合襯底100中的第一襯底10的上表面11的面朝上，放置在M0CVD的載盤上，采用常規(guī)的GaN基LED工藝生長GaN外延層。GaN外延層包括低溫緩沖層，非故意參雜GaN層，η型GaN層，InGaN/GaN量子阱層，p型GaN 層。