[发明专利]利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法

权利要求书

1.一种利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，包含如下步骤：

步骤1：将一硅衬底置入材料生长设备的生长室内；

步骤2：在硅衬底表面上先制备一阻挡层；

步骤3：在阻挡层上制备一包含铟组分的薄III族氮化物合金层和低温薄氮化镓层的应力调控结构层；

步骤4：将硅衬底加热温度升高，利用升温退火，将应力调控结构层中包含有铟组分的薄III族氮化物合金层中的铟组分加热分解和完全析出，进而变成多孔薄III族氮物弱键合层，低温薄氮化镓层结晶质量提高则变成高温薄氮化镓单晶模板层；

步骤5：在升温退火后的应力调控结构层上制备一氮化镓基发光二极管器件结构层；

步骤6：将硅衬底的温度度降到室温，通过调控降温速率，使上面的氮化镓基发光二极管器件结构层沿应力调控结构层升温退火后形成的多孔薄III族氮化物弱键合层处自分离；

步骤7：将上述制备的材料放入另一生长设备的生长室内，在氮化镓基发光二极管器件结构层4上制备一反射／欧姆金属层；

步骤8：将上述制备的材料放入到金属键合设备中，在反射／欧姆金属层上面金属键合一键合衬底；

步骤9：将上述制备的材料整体倒置，利用机械力将倒装到上面且从氮化镓基发光二极管器件结构层上自分离的硅衬底连同阻挡层沿多孔薄III族氮化物弱键合层处剥离去除；

步骤10：将氮化镓基发光二极管器件结构层的表面粗化，在氮化镓基发光二极管器件结构层上制备第一欧姆电极层；

步骤11：在键合衬底的下表面上制备第二欧姆电极层；

步骤12：切割、分选和封装后，制备得到垂直结构氮化镓基发光二极管器件。

2.根据权利要求1所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的应力调控结构层由一高温薄氮化镓单晶模板层、一包含铟组分的薄III族氮化物合金层和一低温薄氮化镓层的三层结构依次叠加而成，或由一低温薄氮化镓层、一包含铟组分的薄III族氮化物合金层和一低温薄氮化镓层的三层结构依次叠加而成，或由一包含铟组分的薄III族氮化物合金层和一低温薄氮化镓层的二层结构依次叠加而成。

3.根据权利要求1或2所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的包含铟组分的薄III族氮化物合金层是In_xGa_1-xN、In_xAl_1-xN或In_xAl_yGa_1-x-yN中的一种，铟组分浓度x的数值为0.05至0.95，厚度为5至500nm，制备生长温度450℃至950℃。

4.根据权利要求1或2所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的低温薄氮化镓层的厚度10至500nm，制备生长温度等于或低于包含铟组分的薄III族氮化物合金层的制备生长温度。

5.根据权利要求1或2所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的高温薄氮化镓单晶模板层的厚度10至500nm，制备生长温度高于包含铟组分的薄III族氮化物合金层的制备生长温度至少100至600℃。

6.根据权利要求1所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的硅衬底加热温度由低温升至高温的升温速率为10至100℃／分钟，升温幅度为100至600℃，以实现应力调控结构中的包含铟组分的薄III族氮化物合金层中的铟组分被加热分解和完全析出，进而变成多孔的薄III族氮化物弱键合层，同时其中的低温薄氮化镓层经升温退火结晶质量提高变成高温薄氮化镓单晶模板层。

7.根据权利要求1所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的阻挡层的材料为氮化铝、氮化硼、氮化钛、氮化锆、氮化铪、碳化硅、金刚石或硼化锆中的一种或几种材料的组合。

8.根据权利要求1所述的利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法，其中所述的氮化镓基发光二极管器件结构层是由第一类型限制层、发光层和第二类型限制层依次叠加而成。