專利名稱：導(dǎo)電和絕緣準(zhǔn)氧化鋅襯底及垂直結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭示生長(zhǎng)于大直徑硅晶片和藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底上的高質(zhì)量的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，生長(zhǎng)技術(shù)和工藝，以及生長(zhǎng)于準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的垂直結(jié)構(gòu)(vertical)的氮化鎵基和氧化鋅基半導(dǎo)體發(fā)光二極管，屬于半導(dǎo)體電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管具有取代白熾燈的巨大前途，但是，首先要解決技術(shù)和生產(chǎn)上的問(wèn)題，主要問(wèn)題包括，以藍(lán)寶石為生長(zhǎng)襯底的氮化鎵基半導(dǎo)體發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率低，藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底與氮化鎵的熱漲系數(shù)和晶格常數(shù)有極大的失配。
氧化鋅與氮化鎵的晶格常數(shù)之間的失配很小(2.2％)，具有相同的晶體對(duì)稱性，因此，生長(zhǎng)于氧化鋅晶片上的氮化鎵基外延層的位錯(cuò)和畸變密度很小。氧化鋅晶片與氮化鎵基外延層之間的熱漲系數(shù)的失配也小于藍(lán)寶石與氮化鎵基外延層之間的熱漲系數(shù)的失配。因此，氧化鋅晶片被認(rèn)為是最具潛力的氮化鎵基外延層生長(zhǎng)襯底。另一方面，氧化鋅晶體本身是發(fā)光材料，而且發(fā)光效率高。因此，很多公司發(fā)展氧化鋅基半導(dǎo)體發(fā)光二極管。氧化鋅晶片的不足之處包括，導(dǎo)熱率低，生產(chǎn)大直徑的氧化鋅晶片不但技術(shù)上有困難，而且成本很高，等。
硅晶片的優(yōu)點(diǎn)如下商品晶片直徑大，導(dǎo)熱率高，價(jià)格低，質(zhì)量高。因此，大量的研究工作集中于在硅晶片上生長(zhǎng)氧化鋅。但是，在硅晶片上生長(zhǎng)氧化鋅外延層的主要困難來(lái)源于氧化鋅外延層和硅晶片之間的晶格常數(shù)的失配，該失配造成氧化鋅外延層內(nèi)的應(yīng)力，該應(yīng)力降低外延層的質(zhì)量。
因此，需要生長(zhǎng)于硅晶片上的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底及其生長(zhǎng)的技術(shù)和工藝，準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底具備直徑大，質(zhì)量高，導(dǎo)熱率高，成本低。絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底可以用于生長(zhǎng)垂直結(jié)構(gòu)和橫向(lateral)結(jié)構(gòu)的具備高導(dǎo)熱率和電流分布均勻的氮化鎵基和氧化鋅基半導(dǎo)體發(fā)光二極管。由此得到的生產(chǎn)工藝可以應(yīng)用于其它準(zhǔn)半導(dǎo)體生長(zhǎng)襯底。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示幾種具有不同結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)于硅晶片和藍(lán)寶石晶片上的高質(zhì)量的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，以及低成本生長(zhǎng)的工藝方法。生長(zhǎng)絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的主要工藝步驟如下蝕刻硅晶片或藍(lán)寶石晶片的上表面以形成紋理結(jié)構(gòu)(見(jiàn)中國(guó)專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)?00510008931.7)，層疊中間媒介層在紋理結(jié)構(gòu)上，層疊氧化鋅層在中間媒介層上。由此得到絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。在以上得到的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上，繼續(xù)層疊反射/歐姆層，然后，鍵合絕緣支持襯底，剝離硅晶片或藍(lán)寶石晶片和中間媒介層，氧化鋅層暴露。由此得到不同的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。
生長(zhǎng)導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的主要工藝步驟如下蝕刻導(dǎo)電的硅晶片的上表面以形成紋理結(jié)構(gòu)，層疊導(dǎo)電的中間媒介層在紋理結(jié)構(gòu)上，層疊導(dǎo)電的氧化鋅層在中間媒介層上。由此得到導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。
生長(zhǎng)不同的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的主要工藝步驟如下蝕刻硅晶片或藍(lán)寶石晶片的上表面以形成紋理結(jié)構(gòu)，層疊中間媒介層在紋理結(jié)構(gòu)上，層疊導(dǎo)電的氧化鋅層在中間媒介層上，繼續(xù)層疊導(dǎo)電的反射/歐姆層，然后，鍵合導(dǎo)電的支持襯底(導(dǎo)電支持襯底的暴露的一面上層疊第一電極)，剝離硅晶片或藍(lán)寶石晶片和中間媒介層，導(dǎo)電的氧化鋅層暴露。由此得到不同的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。
中間媒介層具有單層或多層結(jié)構(gòu)，每一層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于(A)元素氮，氧，硫，鋅，鋁，鎵，硼的二元系和三元系，包括，但不限于氮化鋁，N-類型導(dǎo)電氮化鋁(摻雜硅)層，低溫氮化鎵，低溫N-或P-類型導(dǎo)電氮化鎵層，低溫氧化鋅，低溫N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層，硫化鋅，N-或P-類型導(dǎo)電硫化鋅層，硼鋁氮，硼鎵氮，及它們的組合；(B)金屬層；金屬層包括低熔點(diǎn)金屬層和高熔點(diǎn)金屬層，低熔點(diǎn)金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，銦和錫；高熔點(diǎn)金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，金，鉿，鈧，鋯，釩，鈦，鉻，釔(Y)，鉈(Tl)，及它們的組合；(C)上述金屬的氮化物；金屬的氮化物包括，但不限于，氮化鈦(TiN)，氮化鋯(ZrN)，氮化鉿(HfN)，氮化鈦鋯(TiZrN)；(D)上述材料(A)，(B)和(C)的組合。
可以選用導(dǎo)電硅晶片或其它導(dǎo)電材料作為導(dǎo)電支持襯底。使用硅晶片作為生長(zhǎng)襯底和支持襯底帶來(lái)巨大的好處(1)硅晶片的直徑大，因此，外延生長(zhǎng)，光刻，層疊電極等工藝的生產(chǎn)率極大的提高，生產(chǎn)成本降低；(2)硅晶片的價(jià)格比氧化鋅晶片低，成本進(jìn)一步降低；(3)硅晶片的導(dǎo)熱性能優(yōu)，可以用于大功率氮化鎵基和氧化鋅基發(fā)光二極管。絕緣支持襯底的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于氮化鋁陶瓷，硅晶片。
本發(fā)明揭示的在硅晶片和藍(lán)寶石晶片上生長(zhǎng)高質(zhì)量的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的技術(shù)和生產(chǎn)方法，可以應(yīng)用于其他準(zhǔn)半導(dǎo)體生長(zhǎng)襯底。
本發(fā)明的目的和能達(dá)到的各項(xiàng)效果如下
(1)本發(fā)明的目的是綜合利用下述特點(diǎn)(A)當(dāng)把硅(111)單晶考慮為六角(hexagonal)結(jié)構(gòu)時(shí)，硫化鋅與硅(111)晶片之間的晶格常數(shù)失配很?。?B)氧化鋅與硫化鋅之間的晶格常數(shù)具備疇匹配；(C)硅晶片的大直徑和低價(jià)格；(D)垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的散熱效率高，電流分布均勻，光取出效率高等；生產(chǎn)直徑大，價(jià)格低，晶片缺陷密度低，散熱效率高的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底可直接用于生長(zhǎng)橫向結(jié)構(gòu)的氮化鎵基和氧化鋅基發(fā)光二極管，某些絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底也可直接用于生長(zhǎng)一種新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基和氧化鋅基發(fā)光二極管。
(2)由于下面的原因，本發(fā)明提供的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底具有高質(zhì)量(a)硫化鋅層生長(zhǎng)在硅晶片(111)上，晶格失配極小。
(b)某些準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的結(jié)構(gòu)是氧化鋅層生長(zhǎng)在硫化鋅層上。雖然氧化鋅和硫化鋅的晶格失配較大，但是，氧化鋅和硫化鋅都具有四面體結(jié)構(gòu)(tetrahedral)，氧化鋅和硫化鋅均是高度極化的(highpolarity)，因此，氧化鋅和硫化鋅在長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)(long periodstructure)中是晶格匹配的，即疇匹配(domain match)。另外，在生長(zhǎng)氧化鋅時(shí)，硫化鋅的部分表面層首先被氧化而形成晶核(crystalnucleus)以利于生長(zhǎng)高質(zhì)量氧化鋅層。
(c)某些準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的結(jié)構(gòu)是在100-400℃的低溫下，低溫氧化鋅緩沖層生長(zhǎng)在硫化鋅層上，氧化鋅層生長(zhǎng)在低溫氧化鋅緩沖層上。
(d)某些準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的結(jié)構(gòu)是氮化鋁生長(zhǎng)在硫化鋅層上，氧化鋅層生長(zhǎng)在氮化鋁層上。
(e)某些準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的結(jié)構(gòu)是利用成份分層結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)技術(shù)，使得中間媒介層的兩個(gè)表面層的晶格常數(shù)分別與相接的外延層的晶格常數(shù)之間的失配最小。
(f)硅晶片或藍(lán)寶石晶片的表面上的紋理結(jié)構(gòu)最小化和局部化氧化鋅層和硅晶片或藍(lán)寶石晶片之間的熱漲系數(shù)的不同所帶來(lái)的效應(yīng)，該效應(yīng)會(huì)造成氧化鋅層內(nèi)的應(yīng)力，該應(yīng)力降低氧化鋅層的質(zhì)量。
(g)某些準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底剝離硅晶片或藍(lán)寶石晶片生長(zhǎng)襯底后的熱處理減低了氧化鋅層內(nèi)的應(yīng)力和缺陷密度。
(3)本發(fā)明的目的是提供低成本的在硅晶片上批量生產(chǎn)高質(zhì)量的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的方法。
(4)本發(fā)明的目的是提供在藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底上低成本生長(zhǎng)的高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。
(5)本發(fā)明的反射/歐姆層提高光取出效率。
(6)本發(fā)明使用具有高導(dǎo)熱率的導(dǎo)電硅晶片或其它導(dǎo)電材料作為支持襯底，熱傳導(dǎo)效率高。
(7)本發(fā)明使用具有與氧化鋅或氮化鎵的熱導(dǎo)率失配最小的材料作為支持襯底，使得氧化鋅或氮化鎵層和支持襯底之間的熱漲系數(shù)的失配所帶來(lái)的效應(yīng)最小化。
(8)本發(fā)明的硅晶片生長(zhǎng)襯底很容易被剝離。
(9)本發(fā)明的目的是提供在高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的某些具體實(shí)施實(shí)例上，生長(zhǎng)新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基和氧化鋅基發(fā)光二極管(關(guān)于新型的垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，見(jiàn)中國(guó)專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)?00510000296.8)。本發(fā)明的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管的生長(zhǎng)工藝首先生長(zhǎng)低溫第一類型氮化鎵基限制層在第一類型導(dǎo)電氧化鋅層上，由于生長(zhǎng)溫度低，氧化鋅層保持穩(wěn)定，然后，在低溫第一類型氮化鎵基限制層上生長(zhǎng)第一類型氮化鎵基限制層。這時(shí)，即使生長(zhǎng)溫度高于1000攝氏度，因?yàn)檠趸\層不再暴露，因此不會(huì)影響氮化鎵基層的生長(zhǎng)。
(10)在本發(fā)明的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上，可以在導(dǎo)電氧化鋅層上分別生長(zhǎng)垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基或氮化鎵基發(fā)光二極管，第一電極分別層疊在金屬層或?qū)щ姷姆瓷?歐姆層上，這時(shí)，金屬層或?qū)щ姷姆瓷?歐姆層整體作為電極，極大的提高電流分布的均勻性。
本發(fā)明和它的特征及效益將在下面的詳細(xì)描述中更好的展示。
圖1a是本發(fā)明的在硅或藍(lán)寶石晶片上低成本地生長(zhǎng)高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的工藝流程的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖1b是本發(fā)明的在硅或藍(lán)寶石晶片上低成本地生長(zhǎng)高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的工藝流程的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖1c是本發(fā)明的在導(dǎo)電的硅晶片生長(zhǎng)襯底上低成本地生長(zhǎng)高質(zhì)量的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的工藝流程的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖1d是本發(fā)明的在硅或藍(lán)寶石晶片上低成本地生長(zhǎng)高質(zhì)量的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的工藝流程的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖2a是本發(fā)明的采用圖1a的工藝流程生長(zhǎng)的高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖2b是本發(fā)明的采用圖1a的工藝流程生長(zhǎng)的高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖2c是本發(fā)明的采用圖1b的工藝流程生長(zhǎng)的高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖2d是本發(fā)明的采用圖1b的工藝流程生長(zhǎng)的高質(zhì)量的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖2e是本發(fā)明的采用圖1c的工藝流程在大直徑的導(dǎo)電的硅晶片生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)的高質(zhì)量的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖2f是本發(fā)明的采用圖1d的工藝流程在硅或藍(lán)寶石晶片上生長(zhǎng)的高質(zhì)量的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。
圖3a到圖3t是本發(fā)明的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的中間媒介層的一些具體實(shí)施實(shí)例的截面圖。
圖4a是本發(fā)明的生長(zhǎng)在圖2b所示的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管。
圖4b是本發(fā)明的生長(zhǎng)在圖2b所示的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管。
圖5a是本發(fā)明的生長(zhǎng)在圖2d所示的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管。
圖5b是本發(fā)明的生長(zhǎng)在圖2d所示的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管。
具體實(shí)施實(shí)例和發(fā)明的詳細(xì)描述雖然本發(fā)明的具體化實(shí)施實(shí)例將會(huì)在下面被描述，但下列各項(xiàng)描述只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，而不是局限本發(fā)明于下列各項(xiàng)具體化實(shí)施實(shí)例的描述。
注意下列各項(xiàng)
(11)圖1a，1b，1c，1d展示的生產(chǎn)高質(zhì)量的導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的技術(shù)和工藝可以應(yīng)用于其它的準(zhǔn)半導(dǎo)體生長(zhǎng)襯底的生產(chǎn)。
(12)本發(fā)明的生長(zhǎng)襯底的材料包括，但不限于，硅晶片，導(dǎo)電硅晶片，藍(lán)寶石。硅晶片的晶體平面的取向可以是，但不限于，(111)，(100)。
(13)本發(fā)明的生長(zhǎng)襯底的一面可以具有由蝕刻形成的紋理結(jié)構(gòu)。蝕刻方法包括濕法和干法。濕法化學(xué)蝕刻的一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例使用NHO3和HF的醋酸溶液蝕刻硅晶片。干法蝕刻的一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例等離子體(包括ICP)蝕刻硅晶片和藍(lán)寶石。
(14)為了在外延生長(zhǎng)時(shí)，本發(fā)明的硅或藍(lán)寶石晶片的邊緣不會(huì)向上翹起，可以使用，但不限于，下述方法之一(1)非剛性固定硅或藍(lán)寶石晶片于一個(gè)導(dǎo)熱良好的托盤(pán)上。托盤(pán)的材料包括，但不限于，鉬。非剛性固定的方法包括，但不限于，低熔點(diǎn)金屬鍵合，非剛性機(jī)械夾具，或兩者的組合。(2)利用紅外熱源對(duì)硅晶片或藍(lán)寶石晶片的上表面加熱。(3)硅晶片具有較高的熱導(dǎo)率，使用較厚的硅晶片作為生長(zhǎng)襯底。(4)上述方法的組合。
(15)本發(fā)明的中間媒介層包括一層或多層結(jié)構(gòu)，每一層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于(A)元素氮，氧，硫，鋅，鋁，鎵，硼的二元系和三元系，包括，但不限于氮化鋁，N-類型導(dǎo)電氮化鋁(摻雜硅)層，低溫氮化鎵，低溫N-或P-類型導(dǎo)電氮化鎵層，低溫氧化鋅，低溫N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層，硫化鋅，N-或P-類型導(dǎo)電硫化鋅層，硼鋁氮，硼鎵氮，及它們的組合；(B)金屬層；金屬層包括低熔點(diǎn)金屬層和高熔點(diǎn)金屬層，低熔點(diǎn)金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，銦和錫；高熔點(diǎn)金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，金，鉿，鈧，鋯，釩，鈦，鉻，釔(Y)，鉈(Tl)，及它們的組合；(C)上述金屬的氮化物；金屬的氮化物包括，但不限于，氮化鈦(TiN)，氮化鋯(ZrN)，氮化鉿(HfN)，氮化鈦鋯(TiZrN)；(D)上述材料(A)，(B)和(C)的組合。其中，氮化鋯與氮化鎵的晶格常數(shù)的失配為1.5％，氮化鈦與氮化鋁的晶格常數(shù)的失配為3.5％。
(16)層疊導(dǎo)電的二元系和三元系時(shí)，在二元系和三元系中摻雜元素，得到所需要的N-或P-類型導(dǎo)電二元系和N-或P-類型導(dǎo)電三元系；摻雜的元素是從一組元素中選出，該組元素包括，但不限于，硅，鋁，硼，銅，氮，等。
(17)本發(fā)明的層疊低熔點(diǎn)金屬層，高熔點(diǎn)金屬層，和金屬的氮化物的方法包括，但不限于，真空蒸鍍，真空濺鍍(sputtering)，磁控真空濺鍍(magnetron sputtering)，外延生長(zhǎng)，等。
(18)本發(fā)明的層疊二元系和三元系的方法包括，但不限于，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐(MOCVD)，脈沖激光濺鍍(Pulsed Laser DepositionPLD)，分子束外延生長(zhǎng)設(shè)備(Molecular-beam epitaxy，MBE)，原子層疊技術(shù)(Atomic Layer Deposition Technique，ALD)，等。
(19)本發(fā)明的中間媒介層中的三元系具有成份分層結(jié)構(gòu)(compositionally graded layer)在該層的不同深度，每種成份之間的比例不同。例如，當(dāng)中間媒介層不包括低熔點(diǎn)金屬層和高熔點(diǎn)金屬層時(shí)，調(diào)整中間媒介層與硫化鋅層接觸的表面層的各種成份之間的比例使得中間媒介層的表面層與硫化鋅層之間的晶格常數(shù)的失配最??；調(diào)整中間媒介層與氧化鋅外延層接觸的表面層的各種成份之間的比例使得中間媒介層的表面層與氧化鋅外延層之間的晶格常數(shù)的失配最小。
(20)中間媒介層中的金屬層的功能高熔點(diǎn)金屬層層疊在低熔點(diǎn)金屬層上，當(dāng)在高熔點(diǎn)金屬層上生長(zhǎng)中間媒介層中的其它層時(shí)，低熔點(diǎn)金屬層熔化，中間媒介層中的其它層漂浮在生長(zhǎng)襯底上。熔化的低熔點(diǎn)金屬層有三個(gè)作用由于熔化的金屬的表面張力，中間媒介層中的其它媒介層被整體地“粘”在硅生長(zhǎng)襯底上，熔化的低熔點(diǎn)金屬層將熱均勻地傳導(dǎo)到中間媒介層中的其它層。另外，當(dāng)外延生長(zhǎng)結(jié)束，溫度降到約160攝氏度(銦的溶點(diǎn)為157攝氏度)時(shí)，低熔點(diǎn)金屬層凝固，溫度繼續(xù)降到約20攝氏度室溫。在大約140攝氏度的溫度差的范圍內(nèi)，外延層和生長(zhǎng)襯底之間的熱漲系數(shù)的差別造成應(yīng)力，但此應(yīng)力很小，該應(yīng)力對(duì)外延層的質(zhì)量的影響很小。最后，在剝離硅或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底的工藝中，直接加熱，使低熔點(diǎn)金屬層熔化，即可分離硅或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底和中間媒介層。高熔點(diǎn)金屬層具有反射光的功能。
(21)在圖3a到圖3t所示的所有的中間媒介層的具體實(shí)施實(shí)例中，都可以在中間媒介層的上表面再層疊一層金屬，該金屬層構(gòu)成中間媒介層的表面層。選擇金屬，使該金屬與氧化鋅之間的晶格常數(shù)的失配最小，導(dǎo)電的氧化鋅層將生長(zhǎng)在該金屬層上(除圖3d外，該金屬層沒(méi)有在圖3中展示，但是該金屬層在圖4中展示)。由此得到的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底可以用于生長(zhǎng)新型垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基和氧化鋅基半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
(22)本發(fā)明的反射/歐姆層的材料包括，但不限于，金，銠，鎳，鉑，鈀，銀，鋁，等高反射率的金屬及其組合，組合包括，但不限于，鎳/金(Ni/Au)，鈀/金(Pd/Au)，鈀/鎳(Pd/Ni)。層疊反射/歐姆層的方法包括，但不限于，真空蒸鍍，真空濺鍍，化學(xué)鍍，電鍍，外延生長(zhǎng)，等。
(23)本發(fā)明的反射/歐姆層也可以是分布布拉格反射器(DBR)。
(24)本發(fā)明的支持襯底的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，導(dǎo)電或不導(dǎo)電的硅晶片，金屬薄膜，導(dǎo)電或不導(dǎo)電的非金屬薄膜，氮化鋁陶瓷，等。
(25)剝離生長(zhǎng)襯底的工藝當(dāng)中間媒介層不包括低熔點(diǎn)金屬層時(shí)，剝離硅晶片或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底和中間媒介層的方法包括，但不限于，精密機(jī)械研磨/拋光(見(jiàn)中國(guó)專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)?00410046041.0)，選擇性濕法或干法蝕刻，及它們的組合(例如，精密機(jī)械研磨生長(zhǎng)襯底到一定的厚度，例如10微米，然后采用濕法或干法蝕刻剩余部分)。當(dāng)中間媒介層包括金屬層時(shí)，可直接加熱，使金屬層熔化，即可分離生長(zhǎng)襯底和中間媒介層，然后利用選擇性蝕刻腐蝕中間媒介層中的其它媒介層。當(dāng)生長(zhǎng)襯底是藍(lán)寶石時(shí)，可以采用激光剝離(laser lift-off)生長(zhǎng)襯底的方法。
(26)本發(fā)明的新型垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基半導(dǎo)體發(fā)光二極管的發(fā)光層的結(jié)構(gòu)包括，但不限于，體材料，單量子阱，多量子阱，量子點(diǎn)，和量子線，等。
(27)在圖4b和圖5b的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管中，首先生長(zhǎng)低溫第一類型氮化鎵基限制層在第一類型導(dǎo)電氧化鋅層上，由于生長(zhǎng)溫度低，氧化鋅層保持穩(wěn)定，然后，在低溫第一類型氮化鎵基限制層上生長(zhǎng)第一類型氮化鎵基限制層。這時(shí)，即使生長(zhǎng)溫度高于1000攝氏度，因?yàn)檠趸\層不再暴露，因此不會(huì)影響氮化鎵基層的生長(zhǎng)。
(28)在絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上(見(jiàn)圖4和圖5)，可以分別在導(dǎo)電氧化鋅層206和217上生長(zhǎng)垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基或氮化鎵基發(fā)光二極管，第一電極分別層疊在金屬層和導(dǎo)電的反射/歐姆層上，這時(shí)，金屬層和導(dǎo)電的反射/歐姆層整體作為電極，極大的提高電流分布的均勻性。
圖1a展示本發(fā)明的低成本的批量生產(chǎn)以硅晶片或藍(lán)寶石作為生長(zhǎng)襯底的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的工藝流程的一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的中間媒介層對(duì)應(yīng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。同樣的方法可以應(yīng)用于其它絕緣的準(zhǔn)生長(zhǎng)襯底。
工藝流程101在硅晶片或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底的一面上蝕刻紋理結(jié)構(gòu)，紋理結(jié)構(gòu)使得硅晶片或藍(lán)寶石晶片，中間媒介層，和氧化鋅層之間的熱漲系數(shù)的不同所造成的應(yīng)力局部化并互相抵消一部分，因而，減少位錯(cuò)和畸變，提高外延層的質(zhì)量。
為避免外延生長(zhǎng)時(shí)硅晶片生長(zhǎng)襯底的邊緣向上翹起，因而使大直徑硅晶片作為生長(zhǎng)襯底成為可行，可采取下列方法(1)硅晶片具有較高的熱導(dǎo)率，可使用較厚的硅晶片作為生長(zhǎng)襯底。(2)非剛性固定硅晶片生長(zhǎng)襯底于一個(gè)導(dǎo)熱良好的托盤(pán)上，使得硅晶片的邊緣不會(huì)向上翹起，均勻受熱。(3)上述方法的組合。藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底可以采用非剛性固定方法。
工藝流程102中間媒介層層疊在硅晶片或藍(lán)寶石晶片有紋理結(jié)構(gòu)的一面上。
在硅晶片或藍(lán)寶石上外延生長(zhǎng)氧化鋅外延層的最大問(wèn)題在于晶格常數(shù)和熱脹系數(shù)的失配，引入中間媒介層將晶格常數(shù)和熱脹系數(shù)的失配的效應(yīng)降低到最小。
工藝流程102的第一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例在硅或藍(lán)寶石晶片上生長(zhǎng)硫化鋅或?qū)щ娏蚧\。
具體實(shí)施實(shí)例1。硅生長(zhǎng)襯底(111)或藍(lán)寶石放在真空蒸鍍(vacuum vapordeposition)或電子束濺鍍(electron beam deposition)設(shè)備中，在溫度150-250攝氏度下，利用3N-硫化鋅源(pellet)，蒸鍍5到300納米厚度硫化鋅。然后在800到1000攝氏度退火。
具體實(shí)施實(shí)例2。硅生長(zhǎng)襯底(111)或藍(lán)寶石放在脈沖激光濺鍍(Pulsed LaserDepositionPLD)設(shè)備中，在溫度700-800攝氏度下，蒸鍍5到300納米厚度硫化鋅。
具體實(shí)施實(shí)例3。放在分子束外延生長(zhǎng)設(shè)備(Molecular-beamepitaxy。MBE)中，在溫度350-450攝氏度下，利用二乙基鋅(diethylzinc，DEZn)和ditertiarybutylsulfide(DtBS)分別作為鋅源和硫源，蒸鍍5到300納米厚度硫化鋅。
在生長(zhǎng)過(guò)程中，選擇摻雜元素，得到P-類型或N-類型導(dǎo)電硫化鋅層。
工藝流程102的第二個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\。
具體實(shí)施實(shí)例1。在MOCVD中，壓力為1托，溫度250-350攝氏度，利用二乙基鋅(diethylzinc，DEZn)和氧氣作為鋅和氧源，生長(zhǎng)1到100納米厚的低溫氧化鋅。
具體實(shí)施實(shí)例2。
利用原子層疊技術(shù)(Atomic Layer Deposition Technique，ALD)，利用二乙基鋅(diethylzinc，DEZn)和氧氣(O2)作為鋅和氧源，氬氣作為輸送氣體，溫度80-250攝氏度，生長(zhǎng)0.1到100納米厚的低溫氧化鋅。
在生長(zhǎng)過(guò)程中，選擇摻雜元素，得到P-類型或N-類型導(dǎo)電低溫氧化鋅層。
工藝流程102的第三個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊氮化鋁。層疊氮化鋁是很成熟的工藝。
具體實(shí)施實(shí)例1。在金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐(MOCVD)中，在大氣壓下，使用三甲基鋁(trimethylaluminum，TMA)，和氨氣。在1000-1250攝氏度，生長(zhǎng)厚度為10-300納米的有平滑表面的氮化鋁。
工藝流程102的第四個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊硼鎵氮(BxGa1-xN)成份分層/硫化鋅。使用工藝流程102的第一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例的方法生長(zhǎng)硫化鋅。在硫化鋅上生長(zhǎng)硼鎵氮選用硼的成份x，使得硼鎵氮與硫化鋅的晶格常數(shù)的失配最小，生長(zhǎng)硼鎵氮。然后，在生長(zhǎng)過(guò)程中，逐步減小硼的比例，即減小x，直到硼鎵氮與氧化鋅的晶格常數(shù)的失配最小。
工藝流程102的第五個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊硼鋁氮(BxAl1-xN)成份分層/硫化鋅。使用工藝流程102的第一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例的方法生長(zhǎng)硫化鋅。在硫化鋅上生長(zhǎng)硼鋁氮硫化鋅/硅生長(zhǎng)襯底放在金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐中，在大氣壓下，溫度為1050-1150攝氏度，使用三甲基鋁(TMA)，三乙基硼(TEB)，和氨氣，生長(zhǎng)硼鋁氮。硼鋁氮具有成份分層結(jié)構(gòu)在該層的不同深度，硼和鋁的成份不同，即不同的“x”的值。在與硫化鋅接觸的硼鋁氮層，選擇“x”的值，使得硼鋁氮層和硫化鋅之間的晶格常數(shù)的失配最小。然后，在生長(zhǎng)過(guò)程中，逐步減小硼的比例，即“x”的值逐步減低，直到硼鋁氮層和氧化鋅之間的晶格常數(shù)的失配最小。“x”的值可以連續(xù)變化，也可以不連續(xù)變化。
工藝流程102的第六個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊金屬層。金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，銦，錫，鈦，鉿，鈧，鋯，釩，鉻，金，釔，鉈，及它們的組合。層疊金屬的方法包括，但不限于，真空蒸鍍，真空濺鍍，磁控濺鍍，外延生長(zhǎng)，等。
工藝流程102的第七個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐?。層疊低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐壥呛艹墒斓墓に嚒?br>
工藝流程102的第八個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊氮化鈦。層疊一層鈦，放入金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐中，在1000-1100℃，通入氨氣和氫氣，在鈦層的表面形成氮化鈦層。
工藝流程102的第九個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊導(dǎo)電氮化鋁。
在金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐中，在950-1050℃，通入TMA，氨氣。形成氮化鋁層。
在生長(zhǎng)過(guò)程中，選擇摻雜元素，得到導(dǎo)電氮化鋁層。例如，摻雜硅，形成導(dǎo)電的N-類型氮化鋁層。
工藝流程103的第一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊氧化鋅。
具體實(shí)施實(shí)例1。在MOCVD中，壓力為1托，溫度500-650攝氏度，利用二乙基鋅(DEZn)和氧氣(O2)作為鋅和氧源，生長(zhǎng)5到100納米厚的氧化鋅。
具體實(shí)施實(shí)例2。在MBE中，壓力為2-4X10E-5托，溫度300-700攝氏度，利用純鋅(99.9999％)和氧氣(99.9999％)作為鋅和氧源，生長(zhǎng)5到100納米厚的氧化鋅。
工藝流程103的第二個(gè)具體實(shí)施實(shí)例層疊導(dǎo)電的氧化鋅層。
具體實(shí)施實(shí)例1。在MOCVD中，壓力為1托，溫度500-650攝氏度，利用二乙基鋅(DEZn)和氧氣(O2)作為鋅和氧源。選擇摻雜元素，生長(zhǎng)5到100納米厚的導(dǎo)電的氧化鋅。
圖1b展示本發(fā)明的低成本的批量生產(chǎn)以硅晶片和藍(lán)寶石作為生長(zhǎng)襯底的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的工藝流程的另一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的中間媒介層對(duì)應(yīng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。同樣的方法可以應(yīng)用于其它絕緣的準(zhǔn)生長(zhǎng)襯底。
工藝流程111，112，和113分別與圖1a展示的工藝流程101，102，和103相同。
工藝流程114在氧化鋅或?qū)щ姷难趸\層上層疊反射/歐姆層。層疊方法包括，但不限于，真空蒸發(fā)法，真空濺鍍，化學(xué)鍍，電鍍，外延生長(zhǎng)，等。反射/歐姆層的材料包括，但不限于，金，銠，鎳，鉑(Pt)，鎳/金(Ni/Au)，鈀/金(Pd/Au)，鈀/鎳(Pd/Ni)，等高反射率的金屬及組合，分布布拉格反射器。
工藝流程115選擇具有良好的導(dǎo)熱性能的支持襯底，層疊在反射/歐姆層上。支持襯底的材料包括，但不限于，導(dǎo)電或不導(dǎo)電的硅晶片，金屬薄膜，導(dǎo)電或不導(dǎo)電的非金屬薄膜，氮化鋁陶瓷，等。對(duì)于金屬薄膜支持襯底，層疊的方法包括，但不限于，電鍍，化學(xué)鍍，真空蒸發(fā)法，真空濺鍍，和金屬薄膜/晶片鍵合等。對(duì)于硅晶片和氮化鋁陶瓷支持襯底，層疊的方法包括，但不限于，晶片鍵合。對(duì)于導(dǎo)電或不導(dǎo)電的非金屬薄膜支持襯底，層疊的方法包括，但不限于，薄膜/晶片鍵合。
工藝流程116當(dāng)中間媒介層不包括低熔點(diǎn)金屬層時(shí)，剝離硅生長(zhǎng)襯底或藍(lán)寶石的方法包括(1)機(jī)械研磨剝離硅或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底，機(jī)械研磨/拋光的厚度控制可以精密到一微米，可以利用機(jī)械研磨完全去掉硅或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底。對(duì)于硅生長(zhǎng)襯底，也可以利用機(jī)械研磨去掉大部分硅生長(zhǎng)襯底，例如95％，然后利用選擇性蝕刻腐蝕余下的硅生長(zhǎng)襯底和中間媒介層，直到氧化鋅或?qū)щ姷难趸\層暴露。中間媒介層的厚度要足以補(bǔ)償剝離硅生長(zhǎng)襯底和中間媒介層的工藝過(guò)程中的公差。(2)直接利用選擇性蝕刻腐蝕硅生長(zhǎng)襯底和中間媒介層，直到氧化鋅或?qū)щ姷难趸\層暴露。腐蝕硅晶片是成熟的工藝。當(dāng)中間媒介層包括低熔點(diǎn)金屬層時(shí)，加熱直到低熔點(diǎn)金屬層熔化，分離硅生長(zhǎng)襯底，然后利用選擇性蝕刻腐蝕中間媒介層的剩余部分，直到氧化鋅或?qū)щ姷难趸\層暴露。對(duì)于藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底，，也可以利用激光剝離。
然后，在溫度為400-900℃和氮?dú)猸h(huán)境中，進(jìn)行熱處理。熱處理的作用包括(1)消除工藝流程116對(duì)氧化鋅層或?qū)щ姷难趸\層的損傷；(2)在熱處理中，由于生長(zhǎng)襯底和中間媒介層已被剝離，氧化鋅或?qū)щ姷难趸\層的表面不再受到由于生長(zhǎng)襯底和中間媒介層的晶格常數(shù)的失配所造成的應(yīng)力的影響，因此氧化鋅或?qū)щ姷难趸\層中的部分位錯(cuò)和畸變恢復(fù)成正常的晶體結(jié)構(gòu)。
圖1c展示本發(fā)明的低成本的批量生產(chǎn)以導(dǎo)電硅晶片作為生長(zhǎng)襯底的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的工藝流程的一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的中間媒介層對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。同樣的方法可以應(yīng)用于其它導(dǎo)電的準(zhǔn)生長(zhǎng)襯底。
工藝流程121，122，和123分別與圖1a展示的工藝流程101，102，和103相同。不同之處在于，工藝流程121，122，和123中的所有材料(包括生長(zhǎng)襯底，中間媒介層中的各層，和氧化鋅層)都是導(dǎo)電的，因此，生長(zhǎng)襯底不包括藍(lán)寶石。
圖1d展示本發(fā)明的低成本的批量生產(chǎn)以導(dǎo)電硅晶片作為生長(zhǎng)襯底的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的工藝流程的另一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的中間媒介層對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。同樣的方法可以應(yīng)用于其它導(dǎo)電的準(zhǔn)半導(dǎo)體生長(zhǎng)襯底。
工藝流程131，132，133，134，135，和136分別與圖1b展示的工藝流程111，112，113，114，115，和116相同。不同之處在于，工藝流程133，134，135中的所有材料(包括支持襯底，反射/歐姆層，和氧化鋅層)都是導(dǎo)電的，但是，硅晶片或藍(lán)寶石和中間媒介層中的各層既可以是導(dǎo)電的也可以是非導(dǎo)電的，因?yàn)椋杈蛩{(lán)寶石和中間媒介層會(huì)被剝離。
圖2a展示本發(fā)明的采用圖1a的工藝流程制造的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的中間媒介層對(duì)應(yīng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。中間媒介層202和氧化鋅層203依次層疊在硅或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底201上。
圖2b展示本發(fā)明的采用圖1a的工藝流程制造的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的另一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的中間媒介層對(duì)應(yīng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。中間媒介層的其它層204，金屬層205，和導(dǎo)電氧化鋅層206依次層疊在硅或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底201上。中間媒介層的其它層204和金屬層205構(gòu)成中間媒介層207。
圖2c展示本發(fā)明的采用圖1b的工藝流程制造的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的反射/歐姆層或不同的絕緣的支持襯底對(duì)應(yīng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。反射/歐姆層214和氧化鋅層213依次層疊在支持襯底215上。
圖2d展示本發(fā)明的采用圖1b的工藝流程制造的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的另一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的導(dǎo)電的反射/歐姆層或不同的絕緣的支持襯底對(duì)應(yīng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。導(dǎo)電的反射/歐姆層216和導(dǎo)電的氧化鋅層217依次層疊在絕緣的支持襯底215上。
圖2e展示本發(fā)明的采用圖1c的工藝流程制造的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的導(dǎo)電的中間媒介層對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。導(dǎo)電的中間媒介層222和導(dǎo)電的氧化鋅層223依次層疊在導(dǎo)電的硅生長(zhǎng)襯底221上。第一電極224層疊在導(dǎo)電的硅生長(zhǎng)襯底221的另一面上。
圖2f展示本發(fā)明的采用圖1d的工藝流程制造的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的一些具體實(shí)施實(shí)例。不同的導(dǎo)電的反射/歐姆層或不同的導(dǎo)電的支持襯底對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的不同的具體實(shí)施實(shí)例。導(dǎo)電的反射/歐姆層224和導(dǎo)電的氧化鋅層233依次層疊在導(dǎo)電的支持襯底235上。第一電極236層疊在導(dǎo)電的支持襯底235的另一面上。
圖3a展示本發(fā)明的中間媒介層的第一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301作為中間媒介層，層疊在生長(zhǎng)襯底和氧化鋅層之間。
圖3b展示本發(fā)明的中間媒介層的第二個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。導(dǎo)電低溫氧化鋅層302是N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層。
圖3c展示本發(fā)明的中間媒介層的第三個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301和氮化鋁或?qū)щ姷X層303作為中間媒介層。
圖3d展示本發(fā)明的中間媒介層的第四個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301和金屬層304作為中間媒介層。事實(shí)上，第四個(gè)具體實(shí)施實(shí)例包括一些不同的具體實(shí)施實(shí)例，因?yàn)?，不同的金屬層?duì)應(yīng)于中間媒介層的不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖3e展示本發(fā)明的中間媒介層的第五個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301和硼鋁氮層305作為中間媒介層。
圖3f展示本發(fā)明的中間媒介層的第六個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301和硼鎵氮層306作為中間媒介層。
圖3g展示本發(fā)明的中間媒介層的第七個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，硼鋁氮層305，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3h展示本發(fā)明的中間媒介層的第八個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，硼鎵氮層306，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3i展示本發(fā)明的中間媒介層的第九個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，金屬層304，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。事實(shí)上，第九個(gè)具體實(shí)施實(shí)例包括一些不同的具體實(shí)施實(shí)例，因?yàn)椋煌慕饘賹訉?duì)應(yīng)于中間媒介層的不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖3j展示本發(fā)明的中間媒介層的第十個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，金屬層304，和氮化鋁或?qū)щ姷X層303作為中間媒介層。事實(shí)上，第十個(gè)具體實(shí)施實(shí)例包括一些不同的具體實(shí)施實(shí)例，因?yàn)?，不同的金屬層?duì)應(yīng)于中間媒介層的不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖3k展示本發(fā)明的中間媒介層的第十一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，金屬層304，和低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐墝?07作為中間媒介層。導(dǎo)電低溫氮化鎵層307是第一或第二類型氮化鎵限制層。事實(shí)上，第十一個(gè)具體實(shí)施實(shí)例包括一些不同的具體實(shí)施實(shí)例，因?yàn)?，不同的金屬層?duì)應(yīng)于中間媒介層的不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖3m展示本發(fā)明的中間媒介層的第十二個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，氮化鋁或?qū)щ姷X層303，和低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐墝?07作為中間媒介層。
圖3n展示本發(fā)明的中間媒介層的第十三個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，氮化鋁或?qū)щ姷X層303，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3p展示本發(fā)明的中間媒介層的第十四個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐墝?07，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3q展示本發(fā)明的中間媒介層的第十五個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，金屬層304，氮化鋁或?qū)щ姷X層303，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3r展示本發(fā)明的中間媒介層的第十六個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，金屬層304，低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐墝?07，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3s展示本發(fā)明的中間媒介層的第十七個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，氮化鋁或?qū)щ姷X層303，低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐墝?07，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。
圖3t展示本發(fā)明的中間媒介層的第十八個(gè)具體實(shí)施實(shí)例。硫化鋅層301，金屬層304(包括，但不限于，鋯，鉿，鈦等)，氮化金屬層308(包括，但不限于，氮化鋯，氮化鉿，氮化鈦，氮化鈦鋯(TiZrN)，等)，低溫氮化鎵或?qū)щ姷蜏氐墝?07，和低溫氧化鋅或?qū)щ姷蜏匮趸\層302作為中間媒介層。事實(shí)上，第十八個(gè)具體實(shí)施實(shí)例包括一些不同的具體實(shí)施實(shí)例，因?yàn)?，不同的氮化金屬層?duì)應(yīng)于中間媒介層的不同的具體實(shí)施實(shí)例。
圖4a展示本發(fā)明的生長(zhǎng)于圖2b的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管的具體實(shí)施實(shí)例。圖2b的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底203，中間媒介層的其它層204，金屬層205，和第一類型導(dǎo)電氧化鋅層206。其中，中間媒介層的其它層204和金屬層205構(gòu)成中間媒介層207。其中，第一類型導(dǎo)電氧化鋅層206是N-類型和P-類型導(dǎo)電層之一。第一類型導(dǎo)電氧化鋅層206作為第一類型氧化鋅限制層。發(fā)光層401，第二類型氧化鋅限制層402，和第二電極403依次層疊在第一類型氧化鋅限制層206上。在預(yù)定的位置蝕刻第二電極403，第二類型氧化鋅限制層402，發(fā)光層401，和第一類型氧化鋅限制層206，直到金屬層205暴露，層疊第一電極404在金屬層205的暴露部分。整個(gè)金屬層205作為電極，因此，電流分布均勻。第一電極404和第二電極403在發(fā)光層401的兩側(cè)，構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管。在第二類型氧化鋅限制層402和第二電極403之間還可以層疊電流擴(kuò)散層，電流擴(kuò)散層的材料包括，但不限于，ITO，透明金屬薄膜，等。
圖4b展示本發(fā)明的生長(zhǎng)于圖2b的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管的具體實(shí)施實(shí)例。圖2b的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底203，中間媒介層的其它層204，金屬層205，和第一類型導(dǎo)電氧化鋅層206。其中，中間媒介層的其它層204和金屬層205構(gòu)成中間媒介層207。其中，第一類型導(dǎo)電氧化鋅層206是N-類型和P-類型之一。低溫第一類型氮化鎵基限制層411，第一類型氮化鎵基限制層412，發(fā)光層413，第二類型氮化鎵基限制層414，和第二電極415依次層疊在第一類型氧化鋅層206上。在預(yù)定的位置蝕刻第二電極415，第二類型氮化鎵基層414，發(fā)光層413，第一類型氮化鎵基限制層412，低溫第一類型氮化鎵基限制層411，和第一類型導(dǎo)電氧化鋅層206，直到金屬層205暴露，層疊第一電極416在金屬層205的暴露部分。整個(gè)金屬層205作為電極，因此，電流分布均勻。第一電極416和第二電極415在發(fā)光層413的兩側(cè)，構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管。
其中，發(fā)光層413的結(jié)構(gòu)包括，但不限于，體材料，單量子阱，多量子阱，量子點(diǎn)，和量子線，等。
在第二類型氮化鎵基層414和第二電極415之間還可以層疊電流擴(kuò)散層，電流擴(kuò)散層的材料包括，但不限于，ITO，透明金屬薄膜，等。
圖5a展示本發(fā)明的生長(zhǎng)于圖2d的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管的具體實(shí)施實(shí)例。圖2d的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底215，導(dǎo)電的反射/歐姆層216，和第一類型導(dǎo)電氧化鋅層217。其中，第一類型導(dǎo)電氧化鋅層217是N-類型和P-類型限制層之一。發(fā)光層501，第二類型氧化鋅限制層502，和第二電極503依次層疊在第一類型氧化鋅層217上。在預(yù)定的位置蝕刻第二電極503，第二類型氧化鋅層502，發(fā)光層501，和第一類型氧化鋅層217，直到導(dǎo)電的反射/歐姆層216暴露，層疊第一電極504在導(dǎo)電的反射/歐姆層216的暴露部分。整個(gè)導(dǎo)電的反射/歐姆層216作為電極，因此，電流分布均勻。第一電極504和第二電極503在發(fā)光層501的兩側(cè)，構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管。在第二類型氧化鋅層502和第二電極503之間還可以層疊電流擴(kuò)散層，電流擴(kuò)散層的材料包括，但不限于，ITO，透明金屬薄膜。
圖5b展示本發(fā)明的生長(zhǎng)于圖2d的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的新型的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管的具體實(shí)施實(shí)例。圖2d的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底215，導(dǎo)電的反射/歐姆層216，和第一類型導(dǎo)電氧化鋅層217。其中，第一類型導(dǎo)電氧化鋅層217是N-類型和P-類型之一。低溫第一類型氮化鎵基限制層511，第一類型氮化鎵基限制層512，發(fā)光層513，第二類型氮化鎵基限制層514，和第二電極515依次層疊在第一類型導(dǎo)電氧化鋅層217上。在預(yù)定的位置蝕刻第二電極515，第二類型氮化鎵基層514，發(fā)光層513，第一類型氮化鎵基層512，低溫第一類型氮化鎵基限制層511，和第一類型氧化鋅基層217，直到導(dǎo)電的反射/歐姆層216暴露，層疊第一電極516在導(dǎo)電的反射/歐姆層216的暴露部分。整個(gè)導(dǎo)電的反射/歐姆層216作為電極，因此，電流分布均勻。第一電極516和第二電極515在發(fā)光層513的兩側(cè)，構(gòu)成垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅基發(fā)光二極管。其中，發(fā)光層513的結(jié)構(gòu)包括，但不限于，體材料，單量子阱，多量子阱，量子點(diǎn)，和量子線，等。
注意，(1)在圖4b和圖5b中，第一類型氧化鋅層上首先生長(zhǎng)低溫第一類型氮化鎵基限制層上，以便在生長(zhǎng)過(guò)程中，氧化鋅層保持穩(wěn)定。然后，在低溫第一類型氮化鎵基限制層上生長(zhǎng)第一類型氮化鎵基限制層，雖然生長(zhǎng)溫度高于1000攝氏度，這時(shí)，因?yàn)檠趸\層不再暴露，因此不會(huì)影響氮化鎵基層的生長(zhǎng)。
上面的具體的描述并不限制本發(fā)明的范圍，而只是提供一些本發(fā)明的具體化的例證。因此本發(fā)明的涵蓋范圍應(yīng)該由權(quán)利要求和它們的合法等同物決定，而不是由上述具體化的詳細(xì)描述和實(shí)施實(shí)例決定。
權(quán)利要求
1.一種準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，其組成部分包括，但不限于-生長(zhǎng)襯底；其中，所述的生長(zhǎng)襯底是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于硅晶片，藍(lán)寶石，導(dǎo)電硅晶片；-中間媒介層；其中，所述的中間媒介層層疊在所述的生長(zhǎng)襯底上；其中，所述的中間媒介層包括一層或多層結(jié)構(gòu)，每層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于(A)元素氮，氧，硫，鋅，鋁，鎵，銦，硼，鎂的二元系，和三元系；其中，所述的二元系和三元系包括，但不限于氮化鋁，N-類型氮化鋁(摻雜硅)層，低溫氮化鎵，低溫N-或P-類型氮化鎵層，低溫氧化鋅，低溫N-或P-類型氧化鋅層，硫化鋅，N-或P-類型硫化鋅層，硼鋁氮，硼鎵氮，及它們的組合；(B)金屬層；所述的金屬層包括低熔點(diǎn)金屬層和高熔點(diǎn)金屬層，所述的低熔點(diǎn)金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，銦，錫；所述的高熔點(diǎn)金屬層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，金，鉿，鈧，鋯，釩，鈦，鉻，釔(Y)，鉈(Tl)，及它們的組合；(C)上述的金屬的氮化物；所述的金屬的氮化物包括，但不限于，氮化鈦(TiN)，氮化鋯(ZrN)，氮化鉿(HfN)，氮化鈦鋯(TiZrN)；(D)上述材料(A)，(B)和(C)的組合；-氧化鋅層；其中，所述的氧化鋅層層疊于所述的中間媒介層上；其中，所述的氧化鋅層既可以是N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層也可以是非導(dǎo)電氧化鋅層。
2.權(quán)利要求1的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，其中，所述的生長(zhǎng)襯底是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于硅晶片，藍(lán)寶石；其中，所述的中間媒介層包括金屬層和中間媒介層的其它層；其中，所述的中間媒介層的其它層層疊于所述的生長(zhǎng)襯底上；其中，所述的金屬層層疊于所述的中間媒介層的其它層上；其中，所述的氧化鋅層是N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層；其中，所述的N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層層疊于所述的金屬層上。
3.一種準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，其組成部分包括，但不限于-支持襯底；其中，所述的支持襯底是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于硅晶片，氮化鋁陶瓷片，非金屬薄膜，導(dǎo)電硅晶片，金屬薄膜；-反射/歐姆層；其中，所述的反射/歐姆層層疊于所述的支持襯底上；其中，所述的反射/歐姆層是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于分布布拉格反射器，金，銠，鎳，鉑，鈀，銀，鋁，等高反射率的金屬及其組合；其中，所述的組合包括，但不限于，鎳/金(Ni/Au)，鈀/金(Pd/Au)，鈀/鎳(Pd/Ni)；-氧化鋅層；其中，所述的氧化鋅層層疊于所述的反射/歐姆層上。
4.權(quán)利要求3的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，其中，所述的支持襯底是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于硅晶片，氮化鋁陶瓷片，非金屬薄膜；其中，所述的反射/歐姆層是導(dǎo)電的；其中，所述的反射/歐姆層是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于金，銠，鎳，鉑，鈀，銀，鋁，等高反射率的金屬及其組合；其中，所述的組合包括，但不限于，鎳/金(Ni/Au)，鈀/金(Pd/Au)，鈀/鎳(Pd/Ni)；其中，所述的氧化鋅層是N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層。
5.權(quán)利要求3的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，其中，所述的支持襯底是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于導(dǎo)電硅晶片，金屬薄膜；其中，所述的反射/歐姆層是導(dǎo)電的；其中，所述的反射/歐姆層是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于金，銠，鎳，鉑，鈀，銀，鋁，等高反射率的金屬及其組合；其中，所述的組合包括，但不限于，鎳/金(Ni/Au)，鈀/金(Pd/Au)，鈀/鎳(Pd/Ni)；其中，所述的氧化鋅層是N-或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層。
6.一種低成本的批量生產(chǎn)準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的方法包括下述工藝步驟-提供一個(gè)生長(zhǎng)襯底；-層疊中間媒介層于所述的生長(zhǎng)襯底上；其中，層疊的方法包括，但不限于，真空蒸鍍，真空濺鍍，磁控真空濺鍍，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐，脈沖激光濺鍍，分子束外延生長(zhǎng)設(shè)備，原子層疊技術(shù)；-層疊氧化鋅層于所述的中間媒介層上；其中，所述的氧化鋅層包括絕緣的氧化鋅層，N-類型導(dǎo)電氧化鋅層，和P-類型導(dǎo)電氧化鋅層。
7.一種低成本的批量生產(chǎn)準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的方法包括下述工藝步驟-提供一個(gè)生長(zhǎng)襯底；-層疊中間媒介層于所述的生長(zhǎng)襯底上；其中，層疊的方法包括，但不限于，真空蒸鍍，真空濺鍍，磁控真空濺鍍，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積爐，脈沖激光濺鍍，分子束外延生長(zhǎng)設(shè)備，原子層疊技術(shù)；-層疊氧化鋅層于所述的中間媒介層上；其中，所述的氧化鋅層包括絕緣的氧化鋅層，N-類型導(dǎo)電氧化鋅層，和P-類型導(dǎo)電氧化鋅層-層疊反射/歐姆層于所述的氧化鋅層上；其中，層疊反射/歐姆層的方法包括，但不限于，真空蒸鍍，真空濺鍍，化學(xué)鍍，電鍍，外延生長(zhǎng)，等；-鍵合支持襯底于所述的反射/歐姆層上，形成鍵合晶片；其中，所述的支持襯底的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于硅晶片，導(dǎo)電硅晶片，金屬薄膜，導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的非金屬薄膜，氮化鋁陶瓷；-從所述的鍵合晶片上剝離所述的生長(zhǎng)襯底和所述的中間媒介層，使得所述的氧化鋅層暴露；其中，所述的剝離的方法包括，但不限于精密機(jī)械研磨/拋光，選擇性蝕刻，加熱熔化分離，激光剝離，及它們的組合。
8.一種生長(zhǎng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅發(fā)光二極管，其組成部分包括，但不限于-絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底；其中，所述的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括，但不限于，硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底，中間媒介層，N-類型或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層；其中，所述的N-類型或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層作為第一類型氧化鋅限制層層疊于所述的中間媒介層上；其中，所述的中間媒介層包括，但不限于，金屬層，中間媒介層的其它層；其中，所述的中間媒介層的其它層層疊于所述的硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底上，金屬層層疊于所述的中間媒介層的其它層上；-氧化鋅發(fā)光層；其中，所述的氧化鋅發(fā)光層層疊于所述的第一類型氧化鋅限制層上；-第二類型氧化鋅限制層；其中，所述的第二類型氧化鋅限制層層疊于所述的氧化鋅發(fā)光層上；-第二電極；其中，所述的第二電極層疊于所述的第二類型氧化鋅限制層上；-第一電極；其中，所述的第一電極層疊于所述的金屬層上。
9.一種生長(zhǎng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管，其組成部分包括，但不限于-絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底；其中，所述的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括，但不限于硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底，中間媒介層，第一類型導(dǎo)電氧化鋅層；其中，所述的第一類型導(dǎo)電氧化鋅層是N-類型或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層之一；其中，所述的中間媒介層包括，但不限于，金屬層，中間媒介層的其它層；其中，所述的中間媒介層的其它層層疊于所述的硅或藍(lán)寶石絕緣生長(zhǎng)襯底上，金屬層層疊于所述的中間媒介層的其它層上；-低溫第一類型氮化鎵基限制層；其中，所述的低溫第一類型氮化鎵基限制層層疊于所述的第一類型導(dǎo)電氧化鋅層上；-第一類型氮化鎵基限制層；其中，所述的第一類型氮化鎵基限制層層疊于所述的低溫第一類型氮化鎵基限制層上；-氮化鎵基發(fā)光層；其中，所述的氮化鎵基發(fā)光層層疊于所述的第一類型氮化鎵基限制層上；其中，所述的氮化鎵基發(fā)光層的結(jié)構(gòu)包括，但不限于，體材料，單量子阱，多量子阱，量子點(diǎn)，和量子線；-第二類型氮化鎵基限制層；其中，所述的第二類型氮化鎵基限制層層疊于所述的氮化鎵基發(fā)光層上；-第二電極；其中，所述的第二電極層疊于所述的第二類型氮化鎵基限制層上；-第一電極；其中，所述的第一電極層疊于所述的金屬層上。
10.一種生長(zhǎng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的垂直結(jié)構(gòu)的氧化鋅發(fā)光二極管，其組成部分包括，但不限于-絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底；其中，所述的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括，但不限于，絕緣支持襯底，導(dǎo)電的反射/歐姆層層疊于所述的絕緣支持襯底上，N-類型P-類型導(dǎo)電氧化鋅層層疊于所述的導(dǎo)電的反射/歐姆層上；其中，所述的N-類型或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層作為第一類型氧化鋅限制層；-氧化鋅發(fā)光層；其中，所述的氧化鋅發(fā)光層層疊于所述的第一類型氧化鋅限制層上；-第二類型氧化鋅限制層；其中，所述的第二類型氧化鋅限制層層疊于所述的氧化鋅發(fā)光層上；-第二電極；其中，所述的第二電極層疊于所述的第二類型氧化鋅限制層上；-第一電極；其中，所述的第一電極層疊于所述的導(dǎo)電的反射/歐姆層上。
11.一種生長(zhǎng)于絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底上的垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管，其組成部分包括，但不限于-絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底；其中，所述的絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底包括，但不限于，絕緣支持襯底，導(dǎo)電的反射/歐姆層層疊于所述的絕緣支持襯底上，第一類型導(dǎo)電氧化鋅層層疊于所述的導(dǎo)電的反射/歐姆層上；其中，所述的第一類型導(dǎo)電氧化鋅層是N-類型或P-類型導(dǎo)電氧化鋅層之一；-低溫第一類型氮化鎵基限制層；其中，所述的低溫第一類型氮化鎵基限制層層疊于所述的第一類型導(dǎo)電氧化鋅層上；-第一類型氮化鎵基限制層；其中，所述的第一類型氮化鎵基限制層層疊于所述的低溫第一類型氮化鎵基限制層上；-氮化鎵基發(fā)光層；其中，所述的氮化鎵基發(fā)光層層疊于所述的第一類型氮化鎵基限制層上；其中，所述的氮化鎵基發(fā)光層的結(jié)構(gòu)包括，但不限于，體材料，單量子阱，多量子阱，量子點(diǎn)，和量子線；-第二類型氮化鎵基限制層；其中，所述的第二類型氮化鎵基限制層層疊于所述的氮化鎵基發(fā)光層上；-第二電極；其中，所述的第二電極層疊于所述的第二類型氮化鎵基限制層上；-第一電極；其中，所述的第一電極層疊于所述的導(dǎo)電的反射/歐姆層上。
全文摘要
本發(fā)明揭示導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底，生長(zhǎng)技術(shù)和工藝。氧化鋅與氮化鎵的晶格常數(shù)之間的失配很小(2.2％)，氧化鋅晶片被認(rèn)為是最具潛力的氮化鎵基外延層生長(zhǎng)襯底。但是，氧化鋅晶片的導(dǎo)熱率低，直徑小，生長(zhǎng)成本高。生長(zhǎng)準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底的主要工藝步驟如下在硅晶片或藍(lán)寶石生長(zhǎng)襯底上，依次層疊中間媒介層和氧化鋅層，由此得到絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。在導(dǎo)電的硅晶片上，依次層疊導(dǎo)電的中間媒介層和導(dǎo)電的氧化鋅層，由此得到大直徑的導(dǎo)電的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底。導(dǎo)電的和絕緣的準(zhǔn)氧化鋅生長(zhǎng)襯底可以用于生長(zhǎng)垂直結(jié)構(gòu)(vertical)的氮化鎵基和氧化鋅基半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1722482SQ20051007970
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者彭暉, 彭一芳 申請(qǐng)人:金芃, 彭暉