一種復合襯底具有其的GaN基LED芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體發光器件技術領域，特別是涉及一種復合襯底及具有其的GaN基LED芯片。
【背景技術】
[0002]發光二極管(Light-Emitting D1de，LED)是一種能發光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能發出低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本，時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當的光度。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術的不斷進步，發光二極管已被廣泛的應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。
[0003]目前，商業化大規模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盡量選用同一種材料，其晶格失配小、熱膨脹系數低。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失配的異質襯底進行外延生長，最常用的異質襯底有藍寶石和硅襯底。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失配，無法直接生長高質量的GaN外延結構，藍寶石襯底和GaN的熱膨脹系數相差35%，硅襯底和GaN的熱膨脹系數相差54%。如此大的熱失配會引入更多的缺陷和更大應力，導致LED外延片的翹曲變大，并影響LED的發光效率。
[0004]因此，針對上述技術問題，有必要提供一種復合襯底及具有其的GaN基LED芯片。【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種復合襯底。
[0006]本實用新型的目的還在于提供GaN基LED芯片。
[0007]為了實現實用新型目的之一，本實用新型實施例提供的技術方案如下:
[0008]復合襯底包括彼此復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合，所述第二襯底的熱膨脹系數小于3X 10 6/K。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述第二襯底的厚度為0.5-10 μ m0
[0010]作為本實用新型的進一步改進，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]為實現上述另一實用新型目的，本實用新型提供一種GaN基LED芯片，所述GaN基LED芯片包括復合襯底及生長在所述復合襯底上的GaN外延層，所述復合襯底包括彼此復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所述GaN外延層，所述第一襯底的下表面用于與所述第二襯底復合，所述第二襯底的熱膨脹系數小于3X 10 6/K。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述第二襯底的厚度為0.5-10 μ m0
[0013]作為本實用新型的進一步改進，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。
[0014]本實用新型具有以下有益效果:
[0015]本實用新型中的復合襯底包括彼此復合的第一襯底和第二襯底，其中，第二襯底為低熱膨脹系數材料。低熱膨脹系數的材料可以緩解襯底材料在高低溫變換時發生的形變量，從而減少GaN基LED外延片的翹曲，以及減少其內部應力。因此，復合襯底可減少GaN與襯底之間由于熱失配導致的影響。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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實用新型中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為為本實用新型一【具體實施方式】中復合襯底的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型一【具體實施方式】中利用復合襯底制備GaN基LED的方法步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型中的技術方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]參圖1介紹本實用新型的用于制備GaN基LED的復合襯底100結構的一實施方式。該結構包括:彼此復合的第一襯底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。優選地，第二襯底20為低熱膨脹系數材料，受熱時發生的形變小，具體地，熱膨脹系數小于3 X 10 6/Ko由于GaN外延層是在NH3氣氛中在M0CVD反應腔中制備，溫度通常在700~1100°C變化，故，要求第二襯底20的材料在1100°C下不會發生熱分解，并對NH3保持惰性。
[0021]進一步地，第一襯底10可以為藍寶石、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為0.5X 10 6/K，氮化硅的熱膨脹系數為2.7X10 6/Κ，并且二者的穩定性都很好。進一步地，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，介紹本實用新型利用復合襯底制備GaN基LED方法的一【具體實施方式】，該方法具體包括以下步驟:
[0023]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。
[0024]S2、在所述第一襯底10的下表面11覆蓋第二襯底20形成復合襯底。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設備的載盤內，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，取出復合襯底。
[0025]S3、將所述復合襯底進行酸洗，并烘干。將復合襯底先用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。
[0026]S4、在所述第一襯底的上表面生長GaN外延層。將復合襯底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。
[0027]為了更好的闡述本實用新型，以下提供一些利用復合襯底制備GaN基LED方法的具體實施例。
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