專利名稱：一種可重復使用的led外延磊晶襯底的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可重復使用的LED外延嘉晶襯底，屬于LED技術領域。
背景技術：
LED外延片生長的基本原理是:在一塊加熱至適當溫度的襯底基片(主要有藍寶石和、SiC、S1、CaN)上，氣態物質InGaAlMg有控制的輸送到襯底表面，生長出特定單晶薄膜。LED外延片襯底材料是半導體照明產業技術發展的基石。不同的襯底材料，需要不同的LED外延片生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術，襯底材料決定了半導體照明技術的發展路線。LED外延片的襯底材料考慮的因素:1、襯底與外延膜的結構匹配:外延材料與襯底材料的晶體結構相同或相近、晶格常數失配小、結晶性能好、缺陷密度低；2、襯底與外延膜的熱膨脹系數匹配:熱膨脹系數的匹配非常重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數上相差過大不僅可能使外延膜質量下降，還會在器件工作過程中，由于發熱而造成器件的損壞；3、襯底與外延膜的化學穩定性匹配:襯底材料要有好的化學穩定性，在外延生長的溫度和氣氛中不易分解和腐蝕，不能因為與外延膜的化學反應使外延膜質量下降；4、材料制備的難易程度及成本的高低:考慮到產業化發展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，成本不宜很高。當前用于GaN基LED的襯底材料比較多，但是能用于商品化的襯底目前只有兩種，即藍寶石和碳化硅襯底。其它諸如GaN、S1、ZnO、CaN襯底還處于研發階段，離產業化還有一段距離。所以亟待我們研發出新的用于制備LED的襯底材料。
發明內容本實用新型公開了一種可重復使用的LED外延磊晶襯底，外延片可通過在三合一復合襯底上磊晶生長而成。通過對原始襯底的改進,制備成復合襯底，以此來提高LED外延片的磊晶質量，提高晶格匹配度，降低由直接在原始襯底上磊晶的晶格失配而導致的系列問題。本實用新型中的三合一復合襯底由藍寶石襯底、氮化鋁層、氮化鎵層三層依次排列構成。本實用新型中藍寶石襯底、氮化鋁層、氮化鎵層三合一復合襯底中氮化鋁層為在PVD內在藍寶石襯底上沉積而成。以鋁原子為靶材，氣體選用工業高純氬氣及氮氣，氮化鋁在PVD內沉積過程中，溫度控制在300°C左右，真空度控制在0.2Pa-0.25 Pa之間，氮氣流量控制在為50 cm3/min -70cm3/min之間，沉積偏壓:-50V—80V,沉積時間控制在半小時左右。本實用新型三合一復合襯底中氮化鋁層的厚度為10-200nm，優選20-50nm。[0013]本實用新型中藍寶石襯底、氮化鋁層、氮化鎵層三合一復合襯底中氮化鎵層為在PVD內藍寶石襯底上沉積氮化鋁層的模板放入HVPE反應室，在N2或H2氣氛升溫至1100°C，退火5分鐘后，通入三甲基鎵與NH3，在氮化鋁層上沉積氮化鎵。在MOCVD內沉積氮化鎵的速度一般為4 μ m-5 μ m/小時，而HVPE內氮化鎵生長的速度為MOCVD內沉積氮化鎵的10-20倍，通過在HVPE內生長氮化鎵可有效提高了氮化鎵的速度。本實用新型三合一復合襯底中氮化鎵層的厚度不小于200 μ m，氮化鎵層越厚，相應越容易剝離，防止在剝離過程中出現破碎，并且可提高后續LED外延磊晶的質量，通過在HVPE反應室內沉積一定厚度的氮化鎵，以此提高后期在MOCVD內沉積氮化鎵的質量，襯底中氮化鎵越厚相應復合襯底重復利用率越高。通過本實用新型制備的三合一復合襯底在用于在MOCVD內在氮化鎵層表面磊晶生長LED外延片，以此可有效提聞嘉晶質量。本實用新型中通過三合一復合襯底外延磊晶生長出來的外延片可通過對復合襯底的剝離，來提高外延片的出光效率，同時剝離下來的復合襯底可重復用于外延磊晶，以此可大幅降低我們外延片的生產成本。本實用新型中的復合襯底先在藍寶石襯底中在PVD內先通過沉積氮化鋁，作為過渡層，以此避免氮化鎵直接在藍寶石襯底上沉積導致的晶格匹配度低，熱膨脹系數差異過大等系列問題，在復合襯底中最上面一層通過在HVPE中沉積氮化鎵，而后在氮化鎵上沉積氮化鎵外延薄膜，可以通過同質磊晶提高襯底與外延膜層之間的結構匹配，并能保證襯底與膜層之間的熱膨脹系數的一致性，同時在HVPE中沉積氮化鎵層不但提高了沉積速率，更降低了成本。
本發明中附圖僅為了對本發明進一步解釋，不得作為本發明發明范圍的限制。圖1本發明可重復使用的LED外延嘉晶襯底外延片結構不意圖I為復合襯底，11為藍寶石，12為氮化鋁，13為氮化鎵；2為LED磊晶層，21為緩沖層，22為N型氮化鎵層，23為有源層，24為P型氮化鎵層。
具體實施方式本發明的實施例僅為對本發明進行解釋，便于本領域普通技術人員能根據本發明內容實施本發明，不得作為本發明發明范圍的限制。
實施例選擇2英寸藍寶石襯底11，放入PVD內，溫度控制在30(TC左右，真空度控制在0.2Pa-0.25 Pa之間，氮氣流量控制在為50 cm3/min _70cm3/min之間，沉積偏壓:_50V—80V,沉積時間控制在半小時左右，在藍寶石襯底上沉積氮化鋁層12，約45nm，之后放入HVPE中在氮化鋁層12上沉積氮化鎵層13控制氮化鎵層在300 μ m左右，在MOCVD內磊晶生長氮化鎵系薄膜2，通過對復合襯底的剝離后，用于制備LED放光二極管，復合襯底重復用于繼續在MOCVD內磊晶生長氮化鎵系薄膜2。
權利要求1.一種可重復使用的LED外延磊晶襯底，其特征在于所述的襯底為三合一復合襯底。
2.根據權利要求1所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于三合一復合襯底依次包括:藍寶石襯底層、氮化鋁層、氮化鎵層。
3.根據權利要求2所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于所述的氮化鋁層為在PVD內在藍寶石襯底層上沉積所得。
4.根據權利要求3所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于所述的氮化鋁層的厚度為10_200nm。
5.根據權利要求4所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于所述的氮化鋁層的厚度為20_50nm。
6.根據權利要求2所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于所述氮化鎵層為在HVPE內在權利要求3的氮化鋁上沉積所得。
7.根據權利要求6所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于所述的氮化鎵層的厚度不小于 200 μ m。
8.根據權利要求1-7任一項權利要求所述的LED外延磊晶襯底，其特征在于三合一襯底從LED外延片上剝離后可重復作為外延磊晶利用。
專利摘要本實用新型公開了一種可重復使用的LED外延磊晶襯底，屬于LED技術領域。所述的外延磊晶襯底為三合一復合襯底，有藍寶石襯底、氮化鋁、氮化鎵構成，第一襯底層為藍寶石襯底，第二襯底層為在PVD內生長的氮化鋁層，第三襯底層為在HVPE內生長的氮化鎵層。
文檔編號C30B29/40GK203065632SQ201320062160
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者莊文榮, 孫明 申請人:江蘇漢萊科技有限公司