[发明专利]氮化镓基半导体生长衬底及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料领域，具体涉及一种氮化镓基半导体生长衬底及其制作方法。

背景技术

氮化镓基半导体材料是制备应用于半导体照明和显示器背光领域的发光器件的核心基础材料。由于缺少同质体单晶材料，GaN基材料的器件应用通常在异质衬底上进行，最常用的是蓝宝石（Al₂O₃）衬底，由于蓝宝石衬底不导电、硬度大、价格较高，且在蓝宝石上成长GaN的晶格不批配高达13.6%，容易造成晶格缺陷，使得成长后发光器件的发光效率降低。碳化硅（SiC）衬底相比蓝宝石与氮化镓有更好的晶格匹配关系，但其价格昂贵，且其上的GaN基发光器件工艺为个别大公司掌握，因此较难广泛商业化推广。

发明内容

针对现有氮化镓基半导体生长衬底存在的上述问题，本发明提供了一种氮化镓基半导体生长衬底及其制作方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种复合式氮化镓基半导体生长衬底，其包含：一基板；一晶格缓冲层，形成于基板上，其由类钻石薄膜(Diamond-LikeCarbon，简称DLC)构成；一晶格转换层，形成于晶格缓冲层之上，其晶格系数介于GaN与类钻石薄膜之间。

在本发明的一个优选实施例中，所述基板选用石英玻璃；所述晶格缓冲层的厚度为1~10000nm，其材料选自Si-DLC膜、C-DLC膜、Ni-DLC或碳化钛-DLC；所述晶格转换层的材料为氮化物，可选自氮化铝、氮化铝镓、氮化镓、氮化镓铟、氮化铟或氮化铝镓铟，其厚度为10~10000nm。

在本发明的另一个优选实施例中，所述基板选用金属基板，可选自碳化钨基板、钨基板、碳化硅或钢材基板；在金属基板与DLC晶格缓冲层之间设置一子种子层，其材料选自铬、钛或镍所述晶格缓冲层和晶格转换层参考前一优选实施例。

根据本发明的一方面，提供了一种复合式氮化镓基半导体生长衬底的制作方法，其包括如下步骤：提供一基板；在所述基板上形成一类钻石薄膜，作为晶格缓冲层；在所述晶格缓冲层上形成一晶格转换层，其晶格系数介于GaN与类钻石薄膜之间，构成复合成氮化镓生长基板。

在本明发明的优选实施例中，所述类钻石薄膜通过磁控溅镀法(magneticallysputteringmethod)、离子蒸镀法(ionplatingmethod)、电弧离子蒸镀法(arcionplating)，或电浆辅助化学气相沉积法(plasma-enhancedchemicalvapordeposition)形成于石英玻璃上。所述晶格缓冲层的厚度为1~10000nm，其材料选自Si-DLC膜、C-DLC膜、Ni-DLC或碳化钛-DLC。所述晶格转换层的厚度为10~10000nm，其材料为氮化物，可选用氮化铝、氮化铝镓、氮化镓、氮化镓铟、氮化铟或氮化铝镓铟。

本发明使用类钻石膜作为晶格缓冲层，氮化物（如氮化铝）作为晶格转换层，将石英玻璃或金属基板等普通便宜基板变成可供氮化镓成长的生长衬底，克服了石英玻璃或金属基板用于生长氮化镓基半导体材料存在的晶格不匹配及热失配等问题，从而降低了现有氮化镓基半导体生长衬底的成本，同时提高了其后续生长的氮化镓基半导体材料的质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为本发明第二实施例的结构示意图。

图中各标号为：

100：石英玻璃；110，210：晶格缓冲层；120，220：晶格转换层；130，230：GaN基材料层；200：金属基板；240：种子层。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一：