CN102569352A - 一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置 - Google Patents

Abstract

一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置，涉及光电技术领域。本发明包括蓝宝石基板和蓝宝石基板上方的氮化物外延层。其结构特点是，所述蓝宝石基板的下表面置有金属层。同现有技术相比，本发明在蓝宝石基板的下表面形成一金属层，从而避免或者减小在蓝宝石基板上表面外延氮化物材料时产生翘曲的几率，预防蓝宝石基板破裂的可能性，具有工艺简单，成本不高的特点。

Description

一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置。

背景技术

近年来，以氮化镓GaN、氮化铟镓InGaN、氮化铝镓AlGaN等为代表的GaN系化合物半导体作为用于蓝色发光二极管和激光二极管的材料而被广泛关注。目前大多数的GaN系化合物半导体材料主要是外延生长在蓝宝石Al2O3基板上，一般采用金属有机化合物化学气相淀积MOCVD的方法来外延生长氮化物材料。

然而，由于蓝宝石基板与GaN系材料之间晶格常数及热膨胀系数的不同，在氮化物材料外延生长过程中，由于应力的作用容易引起蓝宝石基板的翘曲，严重时会由于衬底应力的不平均，而造成蓝宝石基板的破裂，从而造成后续工艺过程的复杂，增加了工艺难度。

目前，业内熟知的方法是在蓝宝石基板上，暂时在低温生长GaN或AlN的缓冲层，低温生长的缓冲层让晶格形变缓和之后，再在其上生长高质量的GaN系半导体材料。中国专利公开号为CN 1123937C的专利提出了在蓝宝石基板上下两面分别形成一厚度相近的氮化镓薄膜层，可让上下氮化镓薄膜层形成的应力互相抵消，从而可以预防蓝宝石基板破裂的可能性。但上述方法需要在蓝宝石基板上下两面分别外延GaN材料，增加了外延生长的复杂性，同时也使生产成本陡增。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置。它在蓝宝石基板的下表面形成一金属层，从而避免或者减小在蓝宝石基板上表面外延氮化物材料时产生翘曲的几率，预防蓝宝石基板破裂的可能性，具有工艺简单，成本不高的特点。

为了达到以上目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置，它包括蓝宝石基板和蓝宝石基板上方的氮化物外延层。其结构特点是，所述蓝宝石基板的下表面置有金属层。

在上述半导体装置中，所述金属层的材料由Al、Ni、Cu、Sn、Ti、Cr中的一种元素或多种元素混合构成。

在上述半导体装置中，所述金属层的厚度根据氮化物外延层的厚度进行调整，厚度范围为0.1-10μm。

本发明由于采用了上述结构，在蓝宝石基板的下表面形成一金属层，以缓冲在蓝宝石基板上表面形成氮化物外延层时产生的应力，可以避免或减小蓝宝石基板产生翘曲的几率，从而可以预防蓝宝石基板破裂的可能性，提高产品合格率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

具体实施方式

参看附图，本发明包括蓝宝石基板10和蓝宝石基板10上方的氮化物外延层12，蓝宝石基板10的下表面置有金属层11。金属层11的材料由Al、Ni、Cu、Sn、Ti、Cr中的一种元素或多种元素混合构成，金属层11的厚度根据氮化物外延层12的厚度进行调整，厚度范围为0.1-10μm。

本发明的制作步骤为：

1)提供一蓝宝石基板10；

2)用磁控溅射、电子束蒸镀或电镀的方法在蓝宝石基板10的下表面101形成一金属层11；

3)用有机金属化合物气相外延的方法，在蓝宝石基板10的上表面102形成一氮化物外延层12。

Claims (3)

1.一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置，它包括蓝宝石基板(10)和蓝宝石基板(10)上方的氮化物外延层(12)，其特征在于，所述蓝宝石基板(10)的下表面置有金属层(11)。

2.根据权利要求1所述的以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述金属层(11)的材料由Al、Ni、Cu、Sn、Ti、Cr中的一种元素或多种元素混合构成。

3.根据权利要求1或2所述的以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置，其特征在于，所述金属层(11)的厚度根据氮化物外延层(12)的厚度进行调整，厚度范围为0.1-10μm。

Images