專利名稱：具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種GaN基半導體器件及其制造方法。
背景技術：
氮化鎵基半導體器件的制造工藝中，目前廣泛采用一種倒裝技術來生產垂直電極 結構的半導體芯片，即在生長襯底上生長氮化鎵基半導體外延層后，將外延片倒裝到支撐 襯底上，然后剝離掉生長襯底。這樣生產出來的半導體芯片的支撐襯底作為電路的一部分。
在上述過程中需要用到的支撐通常為成本較為低的硅襯底或者是導熱性更好的 金屬襯底。支撐襯底的選擇，要考慮到導熱導電性以及襯底與氮化鎵外延層的膨脹系數，同 時還要考慮襯底的脆性。硅襯底導熱導電性不如金屬襯底好，且如果很薄的話又很脆。金屬 襯底則具有良好的導電性，但是其延展性太強，在操作過程中容易發生形變，薄的金屬支撐 襯底不能對氮化鎵外延層形成較好的支撐。以上支撐襯底作為支撐襯底還存在一些缺陷， 如與氮化鎵基外延層的膨脹系數匹配的問題。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種具有復合碳基襯底的氮化鎵基半 導體器件，該氮化鎵基半導體的支撐襯底在膨脹系數、形變方面可以很好的與氮化鎵基半 導體外延層結合，支撐襯底與氮化鎵基半導體外延層有較好的膨脹系數匹配，同時不易碎 裂和形變，且具有良好的導體屬性。 本發明所要解決的第二個技術問題是提供上述半導體器件的制造方法，該方法 制造的氮化鎵基半導體的支撐襯底在膨脹系數、形變方面可以很好的與氮化鎵基半導體外 延層結合，支撐襯底與氮化鎵基半導體外延層有較好的膨脹系數匹配，同時不易碎裂和形 變，且具有良好的導體屬性。 為了解決上述第一個技術問題，本發明提出一種具有復合碳基襯底的氮化鎵基半 導體器件，包括用于支撐氮化鎵基半導體外延層的支撐襯底，所述支撐襯底為其內滲透有 質量百分比為10% 30%的銅的石墨襯底。 優選地所述支撐襯底為其內滲透有質量百分比為15% 25%的銅的石墨襯底。
優選地所述支撐襯底為其內滲透有質量百分比為20%的銅的石墨襯底。
為了解決本發明第二個技術問題，本發明提出一種具有復合碳基襯底的氮化鎵 基半導體器件的制造方法，包括將氮化鎵基半導體外延層倒裝到支撐襯底上，所述支撐襯 底為復合碳基襯底，復合碳基襯底的主體為石墨，其內滲透有質量百分比為10% 30%的 銅。
優選地先在硅襯底上生長所述氮化鎵基半導體外延層，然后將氮化鎵基半導體
外延層倒裝到所述支撐襯底上。
本發明的有意效果如下 相比現有技術，本發明提出了一種不同材料的支撐襯底。該支撐襯底既包括石墨碳也包括銅，這種一定比例的銅滲入石墨中的支撐襯底，其熱膨脹系數與氮化鎵基外延層 的熱膨脹系數更接近，這樣在完成襯底轉移后，支撐襯底不容易形變，且不脆，不容易破碎 和裂開；而且具有非常好的導體性質，能夠顯著提高芯片的質量。
具體實施例方式
本發明提供一種具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件，其有一個具有良好熱 膨脹系數和導熱系數的支撐襯底，支撐襯底的材料的選擇很重要的，其與生長襯底的材料 可以無關。該半導體器件包括一個可以與氮化鎵基外延層的熱膨脹系數很好匹配的支撐襯 底。這種半導體器件為經過倒裝的氮化鎵基半導體器件。該具有復合碳基襯底的氮化鎵基 半導體器件，包括氮化鎵基半導體外延層和支撐襯底，支撐襯底為其內滲透有質量百分比 為10% 30%的銅的石墨襯底。 其中銅在石墨中的含量優選為15% 25%，最佳值為20%。 該具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件制造的實施例一如下 制備復合碳襯底根據氮化鎵基外延層的實際膨脹系數用石墨制備與其最接近膨
脹系數的滲透有銅的復合碳襯底。復合碳襯底的銅的質量百分比為20%。
生長藍光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵鋁氮外延層，制作藍光外延片。 倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。
實施例二如下 制備復合碳襯底根據氮化鎵基外延層的實際膨脹系數用石墨制備與其最接近膨
脹系數的滲透有銅的復合碳襯底。復合碳襯底的銅的質量百分比為10%。
生長藍光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵鋁氮外延層，制作藍光外延片。
倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。
實施例三如下 制備復合碳襯底根據氮化鎵基外延層的實際膨脹系數用石墨制備與其最接近膨
脹系數的滲透有銅的復合碳襯底。復合碳襯底的銅的質量百分比為25%。
生長綠光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵氮外延層，制作綠光外延片。
倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。 實施例四如下 制備復合碳襯底根據氮化鎵基外延層的實際膨脹系數用石墨制備與其最接近膨
脹系數的滲透有銅的復合碳襯底。復合碳襯底的銅的質量百分比為30%。
生長綠光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵氮外延層，制作綠光外延片。
倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。
權利要求
一種具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件，包括用于支撐氮化鎵基半導體外延層的支撐襯底，其特征在于所述支撐襯底為其內滲透有質量百分比為10％～30％的銅的石墨襯底。
2. 根據權利要求1所述的具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件，其特征在于所述支撐襯底為其內滲透有質量百分比為15% 25%的銅的石墨襯底。
3. 根據權利要求2所述的具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件，其特征在于所述支撐襯底為其內滲透有質量百分比為20%的銅的石墨襯底。
4. 一種具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件的制造方法，包括將氮化鎵基半導體外延層倒裝到支撐襯底上，其特征在于所述支撐襯底為復合碳基襯底，復合碳基襯底的主體為石墨，其內滲透有質量百分比為10% 30%的銅。
5. 根據權利要求4所述的具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件的制造方法，其特 征在于所述支撐襯底內銅的質量百分比為15% 25%。
6. 根據權利要求4所述的具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件的制造方法，其特 征在于所述支撐襯底內銅的質量百分比為20%。
7. 根據權利要求4至6任一項所述的具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件的制造方法，其特征在于先在硅襯底上生長所述氮化鎵基半導體外延層，然后將氮化鎵基半導體外延層倒裝到所述支撐襯底上。
全文摘要
本發明公開了一種具有復合碳基襯底的氮化鎵基半導體器件及其制造方法。該氮化鎵基半導體的支撐襯底在膨脹系數、形變方面可以很好的與氮化鎵基半導體外延層結合，支撐襯底與氮化鎵基半導體外延層有較好的膨脹系數匹配，同時不易碎裂和形變，且具有良好的導體屬性。具體方案為該氮化鎵基半導體器件包括用于支撐氮化鎵基半導體外延層的支撐襯底，所述支撐襯底為其內滲透有質量百分比為10％～30％的銅的石墨襯底。本發明主要用于氮化鎵基外延層的LED半導體器件。
文檔編號H01L21/18GK101710567SQ20091018656
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月27日 優先權日2009年11月27日
發明者熊傳兵 申請人:晶能光電(江西)有限公司