一种复合衬底及利用其制备GaN基LED的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别是涉及一种复合衬底及利用其制备GaN基LED的方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light-Emitting D1de，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。
[0003]目前，商业化大规模LED外延片制备多采用M0CVD方式制成。利用M0CVD法外延生长GaN所用的衬底材料选择衬底应尽量选用同一种材料，其晶格失配小、热膨胀系数低。但由于GaN基材料具有极高的熔点和非常大的氮气饱和蒸汽压，难以获得大面积高质量的GaN衬底。由于缺乏与GaN晶格匹配的衬底，目前在GaN基LED上，一般采用存在晶格失配和热膨胀系数失配的异质衬底进行外延生长，最常用的异质衬底有蓝宝石和硅衬底。然而，这两种材料都与GaN外延层均有较大的晶格失配和热膨胀系数失配，无法直接生长高质量的GaN外延结构，蓝宝石衬底和GaN的热膨胀系数相差35%，硅衬底和GaN的热膨胀系数相差54%。如此大的热失配会引入更多的缺陷和更大应力，导致LED外延片的翘曲变大，并影响LED的发光效率。
[0004]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种复合衬底及利用其制备GaN基LED的方法。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合衬底及利用其制备GaN基LED的方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下:
一种复合衬底，用于生长GaN外延层，其特征在于，所述复合衬底包括彼此复合的第一衬底和第二衬底，其中，所述第一衬底包括上表面及与上表面相背的下表面，所述第一衬底的上表面用于生长GaN外延层，所述第一衬底的下表面用于与所述第二衬底复合，所述第二衬底的热膨胀系数小于3X 10 6/Ko
[0007]作为本发明的进一步改进，所述第二衬底的厚度为0.5-10 μ m0
[0008]作为本发明的进一步改进，所述第二衬底在1100°C下不会发生热分解，并对册13保持惰性。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述第一衬底为蓝宝石或硅衬底或碳化硅或氧化锌，所述第二衬底为二氧化硅或氮化硅。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述GaN外延层包括低温缓冲层，非故意参杂GaN层，η型GaN层，InGaN/GaN量子讲层，p型GaN层。
[0011]相应地，一种利用上述复合衬底制备GaN基LED的方法，所述制备方法包括:
51、提供一第一衬底，其包括上表面及与上表面相背的下表面；
52、在所述第一衬底的下表面覆盖第二衬底形成复合衬底；
53、将所述复合衬底进行酸洗，并烘干；
54、在所述第一衬底的上表面生长若干GaN外延层，形成GaN基LED。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述第一衬底为蓝宝石或硅衬底或碳化硅或氧化锌。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述第二衬底的热膨胀系数小于3X10 6/K，所述第二衬底为二氧化硅或氮化硅。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述“将所述复合衬底进行酸洗，并烘干”步骤具体为:
将复合衬底先用NH4F和HF的混合溶液清洗，再用H2S0jP H 202的混合溶液清洗，最后利用去离子水清洗，在热氮气中甩干。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述第二衬底的厚度为0.5-10 μ m0
[0016]本发明具有以下有益效果:
本发明中的复合衬底包括彼此复合的第一衬底和第二衬底，其中，第二衬底为低热膨胀系数材料。低热膨胀系数的材料可以缓解衬底材料在高低温变换时发生的形变量，从而减少GaN基LED外延片的翘曲，以及减少其内部应力。因此，复合衬底可减少GaN与衬底之间由于热失配导致的影响。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为为本发明一【具体实施方式】中复合衬底的结构示意图；
图2为本发明一【具体实施方式】中利用复合衬底制备GaN基LED的方法步骤流程图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0020]参图1介绍本发明的用于制备GaN基LED的复合衬底100结构的一实施方式。该结构包括:彼此复合的第一衬底10和第二衬底20，其中，第一衬底10包括上表面11及与上表面11相背的下表面12，其上表面11用于生长GaN外延层，第二衬底20覆盖在第一衬底10的下表面12上。优选地，第二衬底20为低热膨胀系数材料，受热时发生的形变小，具体地，热膨胀系数小于3X10 6/Ko由于GaN外延层是在ΝΗ3气氛中在M0CVD反应腔中制备，温度通常在700~1100°C变化，故，要求第二衬底20的材料在1100°C下不会发生热分解，并对NH3保持惰性。
[0021]进一步地，第一衬底10可以为蓝宝石、硅衬底、碳化硅、氧化锌等，第二衬底20可以为二氧化硅、氮化硅等，二氧化硅的热膨胀系数为0.5X 10 6/K，氮化硅的热膨胀系数为2.7X10 6/Κ，并且二者的稳定性都很好。进一步地，第二衬底20的厚度为0.5-10 μ m0 GaN外延层包括低温缓冲层，非故意参杂GaN层，η型GaN层，InGaN/GaN量子阱层，p型GaN层。
[0022]配合参照图2，介绍本发明利用复合衬底制备GaN基LED方法的一【具体实施方式】，该方法具体包括以下步骤:
S1、提供一第一衬底10，其包括上表面11及与上表面11相背的下表面12。
[0023]S2、在所述第一衬底10的下表面11覆盖第二衬底20形成复合衬底。采用PECVD的方法将第一衬底10的下表面11覆盖第二衬底20，将第一衬底10的下表面朝上，放置在PECVD设备的载盘内，将PECVD腔体的温度升至250°C ~350°C，压力降至50 Torr左右，利用气态源，在等离子体的辅助下在第一衬底10的下表面11沉积厚度为0.5~10 μπι的第二衬底20。待PECVD腔体降至室温且回到常压，取出复合衬底。
[0024]S3、将所述复合衬底进行酸洗，并烘干。将复合衬底先用NH4F和HF的混合溶液清洗，再用H2S0jP H 202的混合溶液清洗，最后利用去离子水清洗，在热氮气中甩干。
[0025]S4、在所述第一衬底的上表面生长GaN外延层。将复合衬底100中的第一衬底10的上表面11的面朝上，放置在M0CVD的载盘上，采用常规的GaN基LED工艺生长GaN外延层。GaN外延层包括低温缓冲层，非故意参杂GaN层，η型GaN层，InGaN/GaN量子阱层，p型GaN 层。