本發(fā)明涉及一種襯底，具體是一種led氮化鎵襯底及其制備方法。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今日美壟斷l(xiāng)ed芯片核心技術(shù)的格局下，中國(guó)led企業(yè)如何打破格局，完成技術(shù)攻堅(jiān)，促進(jìn)led發(fā)展顯得尤為重要。目前，led襯底類別包括藍(lán)寶石、碳化硅、硅以及被稱為第三代半導(dǎo)體材料的氮化鎵。

與傳統(tǒng)襯底材料相比，氮化鎵具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強(qiáng)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)越特性，是迄今理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系。藍(lán)寶石襯底在對(duì)亮度等各方面要求不高時(shí)有它的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)通用照明及對(duì)發(fā)光強(qiáng)度要求光效，光的穩(wěn)定性等要求非常高的情況下，氮化鎵的產(chǎn)品有它的優(yōu)勢(shì)。尤其是將led作為新的光源，在投影儀上，投射燈、汽車燈、閃光燈等方面，氮化鎵襯底有它的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

由于缺乏同質(zhì)襯底，氮化鎵、a1n等半導(dǎo)體長(zhǎng)期以來(lái)是在藍(lán)寶石、碳化硅、si、gaas等異質(zhì)襯底上生長(zhǎng)的，而氮化鎵、a1n等半導(dǎo)體與異質(zhì)襯底之間存在著較大的晶格失配和熱膨脹系數(shù)的失配，使得外延晶體產(chǎn)生了大量的位錯(cuò)和微裂紋，這些嚴(yán)重影響了晶體的質(zhì)量，進(jìn)而影響了氮化鎵、a1n等、半導(dǎo)體基器件的性能，所以氮化鎵、a1n等半導(dǎo)體同質(zhì)襯底的獲得就成為解決晶體質(zhì)號(hào)和提高器件性能有效涂徑。

hype法(hydridevaporphaseepitaxy,氫化物氣相外延法)以較高的生長(zhǎng)速率和較低的設(shè)備成本成為量產(chǎn)氮化物襯底的優(yōu)選方法，采用hype法在異質(zhì)襯底上生長(zhǎng)厚度超過(guò)200微米的氮化物，然后將異質(zhì)襯底去掉，就得到自支撐氮化物襯底。但由于該氮化物層仍是在異質(zhì)襯底上生長(zhǎng)，降溫時(shí)由于熱失配造成很大的熱應(yīng)力，往往造成彎曲甚至開裂。為此人們采用在氮化物層與異質(zhì)襯底之間加入緩沖層、金屬層、以及作圖形掩膜等方法，這在一定程度上能夠釋放應(yīng)力，但程序往往過(guò)于復(fù)雜，需要的配套設(shè)備較為昂貴，成本較高，影響了量產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種led氮化鎵襯底及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種led氮化鎵襯底，包括led氮化鎵襯底，所述led氮化鎵襯底由下至上包括下碳化硅層、金屬層、上碳化硅層和氮化鎵層。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述氮化鎵層的厚度為金屬層的8-12倍。

一種led氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層和上碳化硅層各濺射一層金屬層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層和上碳化硅層中的上碳化硅層用機(jī)械拋磨的方法減薄至20-150微米后拋光，并進(jìn)行清洗，以上碳化硅層做異質(zhì)襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層連同與其粘接在一起的下碳化硅層基底放入hvpe外延爐中，升溫至1020-1500℃，生長(zhǎng)氮化鎵層；

步驟四、生長(zhǎng)氮化鎵層結(jié)束后，降溫至200-450℃，保持30-45min，繼續(xù)降溫至100-150℃，保持15-20min，然后降低至室溫，即獲得led氮化鎵襯底。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述氮化鎵層厚度為上碳化硅層厚度的4-6倍。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述金屬層為a1、cu、in、sn或au層。

一種采用led氮化鎵襯底用于制備led芯片。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述led芯片包括led氮化鎵襯底、第二電極、氮化硼層、石墨烯層和第一電極；第一電極設(shè)置在led氮化鎵襯底上，第二電極設(shè)置在石墨烯層上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

該led氮化鎵襯底設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，降低了制備成本，從而降低了產(chǎn)品價(jià)格，有利于實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)led氮化鎵襯底，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，具有較好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為led氮化鎵襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為led氮化鎵襯底的制備的led芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-led氮化鎵襯底；2-第二電極；3-氮化硼層；4-石墨烯層；6-下碳化硅層；5-第一電極；7-氮化鎵層；8-上碳化硅層；9-金屬層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

為了獲得無(wú)裂紋的氮化鎵,厚膜，本發(fā)明方法需要將碳化硅異質(zhì)襯底減薄到一定的厚度，但由于較薄的異質(zhì)襯底自支撐能力弱，易發(fā)生彎曲和破裂，所以選用低熔點(diǎn)金屬將該異質(zhì)襯底粘附在碳化硅等高溫下較穩(wěn)定且不會(huì)對(duì)厚膜造成污染的基底上，選用的低熔點(diǎn)金屬具體可以為au、a1、cu、in、sn等，然后再將異質(zhì)襯底減薄拋光至合適的厚度，通常為20-150微米，再用hvpe法，在減薄的異質(zhì)襯底上生長(zhǎng)氮化鎵厚膜。由于碳化硅異質(zhì)襯底厚度已被減至很小，生長(zhǎng)得到的氮化鎵厚度是異質(zhì)襯底厚度的數(shù)倍，而異質(zhì)襯底與基底之間是通過(guò)柔性金屬粘接的，所以在降溫過(guò)程中，碳化硅異質(zhì)襯底產(chǎn)生的熱應(yīng)力強(qiáng)度不足以破壞氮化鎵層，破裂往往發(fā)生在異質(zhì)襯底，而氮化物層保持完好。生長(zhǎng)氮化鎵厚膜后，繼續(xù)將剩余的異質(zhì)襯底拋磨掉或腐蝕掉，即獲得自支撐的氮化鎵襯底。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1-2，一種led氮化鎵襯底，包括led氮化鎵襯底1，所述led氮化鎵襯底1由下至上包括下碳化硅層6、金屬層9、上碳化硅層8和氮化鎵層7；所述led氮化鎵襯底用于制備led芯片，所述led芯片包括led氮化鎵襯底1、第二電極2、氮化硼層3、石墨烯層4和第一電極5；第一電極5設(shè)置在led氮化鎵襯底1上，第二電極2設(shè)置在石墨烯層4上。所述氮化鎵層7的厚度為金屬層9的8倍。

一種led氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層6和上碳化硅層8各濺射一層金屬a1層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層6和上碳化硅層8中的上碳化硅層8用機(jī)械拋磨的方法減薄至20微米后拋光，并進(jìn)行清洗，以上碳化硅層8做異質(zhì)襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層8連同與其粘接在一起的下碳化硅層6基底放入hvpe外延爐中，升溫至1020℃，生長(zhǎng)厚度為上碳化硅層8厚度4倍的氮化鎵層7；

步驟四、生長(zhǎng)氮化鎵層7結(jié)束后，降溫至200℃，保持30min，繼續(xù)降溫至100℃，保持15min，然后降低至室溫，即獲得led氮化鎵襯底1。

實(shí)施例2

請(qǐng)參閱圖1-2，一種led氮化鎵襯底，包括led氮化鎵襯底1，所述led氮化鎵襯底1由下至上包括下碳化硅層6、金屬層9、上碳化硅層8和氮化鎵層7；所述led氮化鎵襯底用于制備led芯片，所述led芯片包括led氮化鎵襯底1、第二電極2、氮化硼層3、石墨烯層4和第一電極5；第一電極5設(shè)置在led氮化鎵襯底1上，第二電極2設(shè)置在石墨烯層4上。所述氮化鎵層7的厚度為金屬層9的12倍。

一種led氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層6和上碳化硅層8各濺射一層金屬cu層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層6和上碳化硅層8中的上碳化硅層8用機(jī)械拋磨的方法減薄至150微米后拋光，并進(jìn)行清洗，以上碳化硅層8做異質(zhì)襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層8連同與其粘接在一起的下碳化硅層6基底放入hvpe外延爐中，升溫至1500℃，生長(zhǎng)厚度為上碳化硅層8厚度6倍的氮化鎵層7；

步驟四、生長(zhǎng)氮化鎵層7結(jié)束后，降溫至450℃，保持45min，繼續(xù)降溫至150℃，保持20min，然后降低至室溫，即獲得led氮化鎵襯底1。

實(shí)施例3

請(qǐng)參閱圖1-2，一種led氮化鎵襯底，包括led氮化鎵襯底1，所述led氮化鎵襯底1由下至上包括下碳化硅層6、金屬層9、上碳化硅層8和氮化鎵層7；所述led氮化鎵襯底用于制備led芯片，所述led芯片包括led氮化鎵襯底1、第二電極2、氮化硼層3、石墨烯層4和第一電極5；第一電極5設(shè)置在led氮化鎵襯底1上，第二電極2設(shè)置在石墨烯層4上。所述氮化鎵層7的厚度為金屬層9的9倍。

一種led氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層6和上碳化硅層8各濺射一層金屬in層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層6和上碳化硅層8中的上碳化硅層8用機(jī)械拋磨的方法減薄至45微米后拋光，并進(jìn)行清洗，以上碳化硅層8做異質(zhì)襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層8連同與其粘接在一起的下碳化硅層6基底放入hvpe外延爐中，升溫至1150℃，生長(zhǎng)厚度為上碳化硅層8厚度5倍的氮化鎵層7；

步驟四、生長(zhǎng)氮化鎵層7結(jié)束后，降溫至300℃，保持35min，繼續(xù)降溫至115℃，保持18min，然后降低至室溫，即獲得led氮化鎵襯底1。

實(shí)施例4

請(qǐng)參閱圖1-2，一種led氮化鎵襯底，包括led氮化鎵襯底1，所述led氮化鎵襯底1由下至上包括下碳化硅層6、金屬層9、上碳化硅層8和氮化鎵層7；所述led氮化鎵襯底用于制備led芯片，所述led芯片包括led氮化鎵襯底1、第二電極2、氮化硼層3、石墨烯層4和第一電極5；第一電極5設(shè)置在led氮化鎵襯底1上，第二電極2設(shè)置在石墨烯層4上。所述氮化鎵層7的厚度為金屬層9的10倍。

一種led氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層6和上碳化硅層8各濺射一層金屬sn層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層6和上碳化硅層8中的上碳化硅層8用機(jī)械拋磨的方法減薄至80微米后拋光，并進(jìn)行清洗，以上碳化硅層8做異質(zhì)襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層8連同與其粘接在一起的下碳化硅層6基底放入hvpe外延爐中，升溫至1250℃，生長(zhǎng)厚度為上碳化硅層8厚度4.5倍的氮化鎵層7；

步驟四、生長(zhǎng)氮化鎵層7結(jié)束后，降溫至375℃，保持38min，繼續(xù)降溫至135℃，保持19min，然后降低至室溫，即獲得led氮化鎵襯底1。

實(shí)施例5

請(qǐng)參閱圖1-2，一種led氮化鎵襯底，包括led氮化鎵襯底1，所述led氮化鎵襯底1由下至上包括下碳化硅層6、金屬層9、上碳化硅層8和氮化鎵層7；所述led氮化鎵襯底用于制備led芯片，所述led芯片包括led氮化鎵襯底1、第二電極2、氮化硼層3、石墨烯層4和第一電極5；第一電極5設(shè)置在led氮化鎵襯底1上，第二電極2設(shè)置在石墨烯層4上。所述氮化鎵層7的厚度為金屬層9的11倍。

一種led氮化鎵襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將下碳化硅層6和上碳化硅層8各濺射一層金屬au層,熔融鍵合在一起；

步驟二、將粘接在一起的下碳化硅層6和上碳化硅層8中的上碳化硅層8用機(jī)械拋磨的方法減薄至140微米后拋光，并進(jìn)行清洗，以上碳化硅層8做異質(zhì)襯底；

步驟三、將減薄后的上碳化硅層8連同與其粘接在一起的下碳化硅層6基底放入hvpe外延爐中，升溫至1400℃，生長(zhǎng)厚度為上碳化硅層8厚度5.5倍的氮化鎵層7；

步驟四、生長(zhǎng)氮化鎵層7結(jié)束后，降溫至420℃，保持40min，繼續(xù)降溫至145℃，保持17min，然后降低至室溫，即獲得led氮化鎵襯底1。

該led氮化鎵襯底設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，降低了制備成本，從而降低了產(chǎn)品價(jià)格，有利于實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)led氮化鎵襯底，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，具有較好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

在本led氮化鎵襯底的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“相連”及“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

上面對(duì)本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。