一种可重复使用的LED外延磊晶衬底制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可重复使用的LED外延磊晶衬底，属于LED技术领域。所述的外延磊晶衬底为三合一复合衬底，有蓝宝石衬底、氮化铝、氮化镓构成，第一衬底层为蓝宝石衬底，第二衬底层为在PVD内生长的氮化铝层，第三衬底层为在HVPE内生长的氮化镓层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

A reusable LED epitaxial epitaxial substrate

The utility model discloses a reusable LED epitaxial epitaxial substrate, which belongs to the technical field of LED. Epitaxial epitaxial substrate for three in one composite substrate, a sapphire substrate, aluminum nitride and gallium nitride, a first substrate layer for sapphire substrate, a second substrate layer of aluminum nitride layer growth in PVD, the third layer is a layer of gallium nitride substrate growth within the HVPE.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可重复使用的LED外延嘉晶衬底，属于LED

技术介绍
LED外延片生长的基本原理是:在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和、SiC、S1、CaN)上，气态物质InGaAlMg有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料，需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。LED外延片的衬底材料考虑的因素:1、衬底与外延膜的结构匹配:外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低；2、衬底与外延膜的热膨胀系数匹配:热膨胀系数的匹配非常重要，外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降，还会在器件工作过程中，由于发热而造成器件的损坏；3、衬底与外延膜的化学稳定性匹配:衬底材料要有好的化学稳定性，在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀，不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降；4、材料制备的难易程度及成本的高低:考虑到产业化发展的需要，衬底材料的制备要求简洁，成本不宜很高。当前用于GaN基LED的衬底材料比较多，但是能用于商品化的衬底目前只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底。其它诸如GaN、S1、ZnO、CaN衬底还处于研发阶段，离产业化还有一段距离。所以亟待我们研发出新的用于制备LED的衬底材料。
技术实现思路
本技术公开了一种可重复使用的LED外延磊晶衬底，外延片可通过在三合一复合衬底上磊晶生长而成。通过对原始衬底的改进,制备成复合衬底，以此来提高LED外延片的磊晶质量，提高晶格匹配度，降低由直接在原始衬底上磊晶的晶格失配而导致的系列问题。本技术中的三合一复合衬底由蓝宝石衬底、氮化铝层、氮化镓层三层依次排列构成。本技术中蓝宝石衬底、氮化铝层、氮化镓层三合一复合衬底中氮化铝层为在PVD内在蓝宝石衬底上沉积而成。以铝原子为靶材，气体选用工业高纯氩气及氮气，氮化铝在PVD内沉积过程中，温度控制在300°C左右，真空度控制在0.2Pa-0.25 Pa之间，氮气流量控制在为50 cm3/min -70cm3/min之间，沉积偏压:-50V—80V,沉积时间控制在半小时左右。本技术三合一复合衬底中氮化铝层的厚度为10-200nm，优选20-50nm。本技术中蓝宝石衬底、氮化铝层、氮化镓层三合一复合衬底中氮化镓层为在PVD内蓝宝石衬底上沉积氮化铝层的模板放入HVPE反应室，在N2或H2气氛升温至1100°C，退火5分钟后，通入三甲基镓与NH3，在氮化铝层上沉积氮化镓。在MOCVD内沉积氮化镓的速度一般为4 μ m-5 μ m/小时，而HVPE内氮化镓生长的速度为MOCVD内沉积氮化镓的10-20倍，通过在HVPE内生长氮化镓可有效提高了氮化镓的速度。本技术三合一复合衬底中氮化镓层的厚度不小于200 μ m，氮化镓层越厚，相应越容易剥离，防止在剥离过程中出现破碎，并且可提高后续LED外延磊晶的质量，通过在HVPE反应室内沉积一定厚度的氮化镓，以此提高后期在MOCVD内沉积氮化镓的质量，衬底中氮化镓越厚相应复合衬底重复利用率越高。通过本技术制备的三合一复合衬底在用于在MOCVD内在氮化镓层表面磊晶生长LED外延片，以此可有效提闻嘉晶质量。本技术中通过三合一复合衬底外延磊晶生长出来的外延片可通过对复合衬底的剥离，来提高外延片的出光效率，同时剥离下来的复合衬底可重复用于外延磊晶，以此可大幅降低我们外延片的生产成本。本技术中的复合衬底先在蓝宝石衬底中在PVD内先通过沉积氮化铝，作为过渡层，以此避免氮化镓直接在蓝宝石衬底上沉积导致的晶格匹配度低，热膨胀系数差异过大等系列问题，在复合衬底中最上面一层通过在HVPE中沉积氮化镓，而后在氮化镓上沉积氮化镓外延薄膜，可以通过同质磊晶提高衬底与外延膜层之间的结构匹配，并能保证衬底与膜层之间的热膨胀系数的一致性，同时在HVPE中沉积氮化镓层不但提高了沉积速率，更降低了成本。附图说明本专利技术中附图仅为了对本专利技术进一步解释，不得作为本专利技术专利技术范围的限制。图1本专利技术可重复使用的LED外延嘉晶衬底外延片结构不意图I为复合衬底，11为蓝宝石，12为氮化铝，13为氮化镓；2为LED磊晶层，21为缓冲层，22为N型氮化镓层，23为有源层，24为P型氮化镓层。具体实施方式本专利技术的实施例仅为对本专利技术进行解释，便于本领域普通技术人员能根据本
技术实现思路
实施本专利技术，不得作为本专利技术专利技术范围的限制。实施例选择2英寸蓝宝石衬底11，放入PVD内，温度控制在30(TC左右，真空度控制在0.2Pa-0.25 Pa之间，氮气流量控制在为50 cm3/min _70cm3/min之间，沉积偏压:_50V—80V,沉积时间控制在半小时左右，在蓝宝石衬底上沉积氮化铝层12，约45nm，之后放入HVPE中在氮化铝层12上沉积氮化镓层13控制氮化镓层在300 μ m左右，在MOCVD内磊晶生长氮化镓系薄膜2，通过对复合衬底的剥离后，用于制备LED放光二极管，复合衬底重复用于继续在MOCVD内磊晶生长氮化镓系薄膜2。权利要求1.一种可重复使用的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述的衬底为三合一复合衬底。2.根据权利要求1所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于三合一复合衬底依次包括:蓝宝石衬底层、氮化铝层、氮化镓层。3.根据权利要求2所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述的氮化铝层为在PVD内在蓝宝石衬底层上沉积所得。4.根据权利要求3所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述的氮化铝层的厚度为10_200nm。5.根据权利要求4所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述的氮化铝层的厚度为20_50nm。6.根据权利要求2所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述氮化镓层为在HVPE内在权利要求3的氮化铝上沉积所得。7.根据权利要求6所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述的氮化镓层的厚度不小于 200 μ m。8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的LED外延磊晶衬底，其特征在于三合一衬底从LED外延片上剥离后可重复作为外延磊晶利用。专利摘要本技术公开了一种可重复使用的LED外延磊晶衬底，属于LED
所述的外延磊晶衬底为三合一复合衬底，有蓝宝石衬底、氮化铝、氮化镓构成，第一衬底层为蓝宝石衬底，第二衬底层为在PVD内生长的氮化铝层，第三衬底层为在HVPE内生长的氮化镓层。文档编号C30B29/40GK203065632SQ201320062160公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日专利技术者庄文荣, 孙明 申请人:江苏汉莱科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重复使用的LED外延磊晶衬底，其特征在于所述的衬底为三合一复合衬底。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄文荣，孙明，
申请(专利权)人：江苏汉莱科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：