專利名稱：具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GaN基半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
氮化鎵基半導(dǎo)體器件的制造工藝中，目前廣泛采用一種倒裝技術(shù)來生產(chǎn)垂直電極 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片，即在生長襯底上生長氮化鎵基半導(dǎo)體外延層后，將外延片倒裝到支撐 襯底上，然后剝離掉生長襯底。這樣生產(chǎn)出來的半導(dǎo)體芯片的支撐襯底作為電路的一部分。
在上述過程中需要用到的支撐通常為成本較為低的硅襯底或者是導(dǎo)熱性更好的 金屬襯底。支撐襯底的選擇，要考慮到導(dǎo)熱導(dǎo)電性以及襯底與氮化鎵外延層的膨脹系數(shù)，同 時還要考慮襯底的脆性。硅襯底導(dǎo)熱導(dǎo)電性不如金屬襯底好，且如果很薄的話又很脆。金屬 襯底則具有良好的導(dǎo)電性，但是其延展性太強(qiáng)，在操作過程中容易發(fā)生形變，薄的金屬支撐 襯底不能對氮化鎵外延層形成較好的支撐。以上支撐襯底作為支撐襯底還存在一些缺陷， 如與氮化鎵基外延層的膨脹系數(shù)匹配的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半 導(dǎo)體器件，該氮化鎵基半導(dǎo)體的支撐襯底在膨脹系數(shù)、形變方面可以很好的與氮化鎵基半 導(dǎo)體外延層結(jié)合，支撐襯底與氮化鎵基半導(dǎo)體外延層有較好的膨脹系數(shù)匹配，同時不易碎 裂和形變，且具有良好的導(dǎo)體屬性。 本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供上述半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法 制造的氮化鎵基半導(dǎo)體的支撐襯底在膨脹系數(shù)、形變方面可以很好的與氮化鎵基半導(dǎo)體外 延層結(jié)合，支撐襯底與氮化鎵基半導(dǎo)體外延層有較好的膨脹系數(shù)匹配，同時不易碎裂和形 變，且具有良好的導(dǎo)體屬性。 為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半 導(dǎo)體器件，包括用于支撐氮化鎵基半導(dǎo)體外延層的支撐襯底，所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有 質(zhì)量百分比為10% 30%的銅的石墨襯底。 優(yōu)選地所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為15% 25%的銅的石墨襯底。
優(yōu)選地所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為20%的銅的石墨襯底。
為了解決本發(fā)明第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵 基半導(dǎo)體器件的制造方法，包括將氮化鎵基半導(dǎo)體外延層倒裝到支撐襯底上，所述支撐襯 底為復(fù)合碳基襯底，復(fù)合碳基襯底的主體為石墨，其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為10% 30%的 銅。
優(yōu)選地先在硅襯底上生長所述氮化鎵基半導(dǎo)體外延層，然后將氮化鎵基半導(dǎo)體
外延層倒裝到所述支撐襯底上。
本發(fā)明的有意效果如下 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種不同材料的支撐襯底。該支撐襯底既包括石墨碳也包括銅，這種一定比例的銅滲入石墨中的支撐襯底，其熱膨脹系數(shù)與氮化鎵基外延層 的熱膨脹系數(shù)更接近，這樣在完成襯底轉(zhuǎn)移后，支撐襯底不容易形變，且不脆，不容易破碎 和裂開；而且具有非常好的導(dǎo)體性質(zhì)，能夠顯著提高芯片的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件，其有一個具有良好熱 膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的支撐襯底，支撐襯底的材料的選擇很重要的，其與生長襯底的材料 可以無關(guān)。該半導(dǎo)體器件包括一個可以與氮化鎵基外延層的熱膨脹系數(shù)很好匹配的支撐襯 底。這種半導(dǎo)體器件為經(jīng)過倒裝的氮化鎵基半導(dǎo)體器件。該具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基 半導(dǎo)體器件，包括氮化鎵基半導(dǎo)體外延層和支撐襯底，支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比 為10% 30%的銅的石墨襯底。 其中銅在石墨中的含量優(yōu)選為15% 25%，最佳值為20%。 該具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件制造的實(shí)施例一如下 制備復(fù)合碳襯底根據(jù)氮化鎵基外延層的實(shí)際膨脹系數(shù)用石墨制備與其最接近膨
脹系數(shù)的滲透有銅的復(fù)合碳襯底。復(fù)合碳襯底的銅的質(zhì)量百分比為20%。
生長藍(lán)光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵鋁氮外延層，制作藍(lán)光外延片。 倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復(fù)合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。
實(shí)施例二如下 制備復(fù)合碳襯底根據(jù)氮化鎵基外延層的實(shí)際膨脹系數(shù)用石墨制備與其最接近膨
脹系數(shù)的滲透有銅的復(fù)合碳襯底。復(fù)合碳襯底的銅的質(zhì)量百分比為10%。
生長藍(lán)光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵鋁氮外延層，制作藍(lán)光外延片。
倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復(fù)合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。
實(shí)施例三如下 制備復(fù)合碳襯底根據(jù)氮化鎵基外延層的實(shí)際膨脹系數(shù)用石墨制備與其最接近膨
脹系數(shù)的滲透有銅的復(fù)合碳襯底。復(fù)合碳襯底的銅的質(zhì)量百分比為25%。
生長綠光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵氮外延層，制作綠光外延片。
倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復(fù)合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。 實(shí)施例四如下 制備復(fù)合碳襯底根據(jù)氮化鎵基外延層的實(shí)際膨脹系數(shù)用石墨制備與其最接近膨
脹系數(shù)的滲透有銅的復(fù)合碳襯底。復(fù)合碳襯底的銅的質(zhì)量百分比為30%。
生長綠光氮化鎵基外延層在硅襯底上生長銦鎵氮外延層，制作綠光外延片。
倒裝去生長襯底將外延片倒裝，使氮化鎵基外延層與復(fù)合碳襯底的支撐襯底邦
定在一起，然后去除生長襯底。
權(quán)利要求
一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件，包括用于支撐氮化鎵基半導(dǎo)體外延層的支撐襯底，其特征在于所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為10％～30％的銅的石墨襯底。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件，其特征在于所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為15% 25%的銅的石墨襯底。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件，其特征在于所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為20%的銅的石墨襯底。
4. 一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件的制造方法，包括將氮化鎵基半導(dǎo)體外延層倒裝到支撐襯底上，其特征在于所述支撐襯底為復(fù)合碳基襯底，復(fù)合碳基襯底的主體為石墨，其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為10% 30%的銅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件的制造方法，其特 征在于所述支撐襯底內(nèi)銅的質(zhì)量百分比為15% 25%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件的制造方法，其特 征在于所述支撐襯底內(nèi)銅的質(zhì)量百分比為20%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于先在硅襯底上生長所述氮化鎵基半導(dǎo)體外延層，然后將氮化鎵基半導(dǎo)體外延層倒裝到所述支撐襯底上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有復(fù)合碳基襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體器件及其制造方法。該氮化鎵基半導(dǎo)體的支撐襯底在膨脹系數(shù)、形變方面可以很好的與氮化鎵基半導(dǎo)體外延層結(jié)合，支撐襯底與氮化鎵基半導(dǎo)體外延層有較好的膨脹系數(shù)匹配，同時不易碎裂和形變，且具有良好的導(dǎo)體屬性。具體方案為該氮化鎵基半導(dǎo)體器件包括用于支撐氮化鎵基半導(dǎo)體外延層的支撐襯底，所述支撐襯底為其內(nèi)滲透有質(zhì)量百分比為10％～30％的銅的石墨襯底。本發(fā)明主要用于氮化鎵基外延層的LED半導(dǎo)體器件。
文檔編號H01L21/18GK101710567SQ20091018656
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者熊傳兵 申請人:晶能光電(江西)有限公司