一种半导体外延结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种半导体外延结构，涉及半导体技术领域。半导体外延结构包括图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层，图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层逐层面连接，其中，图形化衬底包括周期性排布的多个正六边形结构，且多个正六边形结构按预设定参数排布，正六边形结构包括正六边形底面和与底面连接的锥体，且底面平行于衬底材料的c面，氮化物缓冲层沿每相邻两个正六边形结构的锥体之间的c面生长而成。本实用新型专利技术提供的半导体外延结构具有提高半导体表面的平整度并降低其位错密度，使得晶格质量更好的效果。

A Semiconductor Epitaxy Structure

The utility model provides a semiconductor epitaxy structure, which relates to the technical field of semiconductors. Semiconductor epitaxy structures include graphical substrates, AlN buffer layers, nitride buffer layers and nitride merging layers. Graphical substrates, AlN buffer layers, nitride buffer layers and nitride merging layers are connected layer by layer. Graphical substrates include several regular hexagonal structures arranged periodically, and many regular hexagonal structures are arranged according to preset parameters. It consists of a regular hexagonal bottom and a cone connected with the bottom, and the bottom is parallel to the C-plane of the substrate material. The nitride buffer layer grows along the C-plane between the two adjacent cones of the regular hexagonal structure. The semiconductor epitaxy structure provided by the utility model has the advantages of improving the smoothness of the semiconductor surface and reducing the dislocation density of the semiconductor surface, so that the lattice quality is better.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体外延结构
本技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种半导体外延结构。
技术介绍
目前，由于LED具有高效、节能、环保、寿命长等优点，所以受到了人们的广泛关注。一般地，LED发光为采用蓝光LED激发黄色或其他荧光粉技术的白光光源方案，其中蓝光LED主要采用InGaN/GaN量子阱进行激发，主要包括在模板上生长的n型电子注入层、InGaN/GaN量子阱有源区、p型空穴注入层及其他提高量子效率的优化结构，而模板的晶格质量将严重影响后续生长n型层、量子阱、p型层等所有后续外延层的晶格质量，而外延的晶格质量又是影响LED量子效率的最重要因素之一，因此提高模板的晶格质量一直是LED外延技术研发中的研究重点。同时，在GaN材料的其他应用领域，包括电力电子器件、激光器、探测器等诸多应用，也对GaN材料的晶格质量有着比LED更高的要求。因此，如何提高GaN材料的晶格质量、减少材料的位错密度，是本领域技术人员关注的重点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种半导体外延结构，以解决现有技术GaN材料的晶格质量不足、材料的位错密度较大的问题。本技术是这样实现的：本实施新型实施例提供了一种半导体外延结构，所述半导体外延结构包括图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层，所述图形化衬底、所述AlN缓冲层、所述氮化物缓冲层以及所述氮化物合并层逐层面连接，其中，所述图形化衬底包括周期性排布的多个正六边形结构，且所述多个正六边形结构按预设定参数排布，所述正六边形结构包括正六边形底面和与所述底面连接的锥体，且所述底面平行于衬底材料的c面，所述氮化物缓冲层沿每相邻两个正六边形结构的所述锥体之间的c面生长而成。进一步地，所述正六边形结构包括六棱锥或六棱锥坑。进一步地，所述预设定参数包括：每个所述正六边形结构的平行对称边之间的间距包括0.1-9.95um，多个所述正六边形结构之间等间距设置，且每相邻两个正六边形结构的平行边间距包括0.05-10um，所述六棱锥的高度包括0.1-10um，所述六棱锥坑的高度包括0.1-10um。进一步地，所述六棱锥坑包括直边六棱锥坑或弧边六棱锥坑，所述六棱锥包括直边六棱锥或弧边六棱锥。进一步地，制作所述氮化物缓冲层的材料包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的至少一种。进一步地，制作所述图形化衬底的材料包括与所述氮化物缓冲层材料的晶格失配大于25％的材料，所述正六边形结构的边与所述衬底材料的m面平行。进一步地，制作所述图形化衬底的材料包括与所述氮化物缓冲层材料的晶格失配小于25％的材料，所述正六边形结构的边与所述衬底材料的a面平行。进一步地，所述AlN缓冲层的厚度包括5-100nm，所述氮化物缓冲层的厚度包括0.1-10um。进一步地，制作所述氮化物合并层的材料包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的至少一种，所述氮化物合并层的远离所述氮化物缓冲层的一面为一平面，且所述氮化物合并层的厚度包括1-10um。进一步地，所述半导体外延结构还包括模板，所述模板与所述氮化物合并层的远离所述氮化物缓冲层的一面面连接，所述模板的厚度包括0-500um。相对现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术提供了一种半导体外延结构，该半导体外延结构包括图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层，图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层逐层面连接，其中，图形化衬底包括周期性排布的多个正六边形结构，且多个正六边形结构按预设定参数排布，正六边形结构包括正六边形底面和与底面连接的锥体，且底面平行于衬底材料的c面，氮化物缓冲层沿每相邻两个正六边形结构的锥体之间的c面生长而成。一方面，由于本技术采用的上表面为c面的周期性正六边形结构的图形化衬底，且在衬底上平面AlN缓冲层处开始生长的氮化物的横向生长方向均为氮化物横向生长最快的a面，结合图形为周期性正六边形结构的条件，可以实现快速且同时在六边形的中心合拢，有利于提高氮化物缓冲层表面的平整度并降低其位错密度。第二方面，相比传统圆锥型图型衬底，采用正六边形结构的图形化衬底，在契合衬底材料与氮化物缓冲层材料晶向的同时，可以把图形间条形平面宽度控制到极小，大幅减少衬底上平行于c面的平面面积，由于位错一般从氮化物缓冲层生长界面处开始延伸，因此初始生长面积越小意味着材料的平均位错密度越低。即本申请能够通过将相邻正六边形结构之间的间距缩小的方式达到材料平均位错密度降低的效果。第三方面，本技术通过预设定参数可以使氮化物缓冲层仅从平行于c面的AlN缓冲层处开始沉积，而同时，采用正六边形结构，可生长氮化物的图形间的平面AlN缓冲层是全部连接在一起的，在合拢过程中不会出现独立生长氮化物的晶向扭转产生的大量刃位错。进一步的，在AlN缓冲层上生长的氮化物缓冲层，其横向生长速度与纵向生长之比较小的氮化物三维生长模式，可以在刚开始就将位错进行转弯，阻断其向上延伸，从而可大幅降低材料的位错密度。为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1示出了本技术实施例所提供的正六边形结构为六棱锥的半导体外延结构的结构示意图。图2示出了本技术实施例所提供的正六边形结构为六棱锥坑的半导体外延结构的结构示意图。图3示出了本技术实施例所提供的图形化衬底的俯视图。图4示出了本技术实施例所提供的氮化物缓冲层的截面示意图。图5出了本技术实施例所提供的六棱锥的结构示意图。图6示出了本技术实施例所提供的六棱锥坑的结构示意图。图标：100-半导体外延结构；110-图形化衬底；120-AlN缓冲层；130-氮化物缓冲层；140-氮化物合并层；150-模板；160-生长空洞。具体实施方式下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体外延结构，其特征在于，所述半导体外延结构包括图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层，所述图形化衬底、所述AlN缓冲层、所述氮化物缓冲层以及所述氮化物合并层逐层面连接，其中，所述图形化衬底包括周期性排布的多个正六边形结构，且所述多个正六边形结构按预设定参数排布，所述正六边形结构包括正六边形底面和与所述底面连接的锥体，且所述底面平行于衬底材料的c面，所述氮化物缓冲层沿每相邻两个正六边形结构的所述锥体之间的c面生长而成。

【技术特征摘要】
1.一种半导体外延结构，其特征在于，所述半导体外延结构包括图形化衬底、AlN缓冲层、氮化物缓冲层以及氮化物合并层，所述图形化衬底、所述AlN缓冲层、所述氮化物缓冲层以及所述氮化物合并层逐层面连接，其中，所述图形化衬底包括周期性排布的多个正六边形结构，且所述多个正六边形结构按预设定参数排布，所述正六边形结构包括正六边形底面和与所述底面连接的锥体，且所述底面平行于衬底材料的c面，所述氮化物缓冲层沿每相邻两个正六边形结构的所述锥体之间的c面生长而成。2.如权利要求1所述的半导体外延结构，其特征在于，所述正六边形结构包括六棱锥或六棱锥坑。3.如权利要求2所述的半导体外延结构，其特征在于，所述预设定参数包括：每个所述正六边形结构的平行对称边之间的间距包括0.1-9.95um，多个所述正六边形结构之间等间距设置，且每相邻两个正六边形结构的平行边间距包括0.05-10um，所述六棱锥的高度包括0.1-10um，所述六棱锥坑的高度包括0.1-10um。4.如权利要求2所述的半导体外延结构，其特征在于，所述六棱锥坑包括直边六棱锥坑或弧边六棱锥坑，所述六棱锥包括直边六棱锥或弧边六棱锥。5.如权利要求1所述的半导体外延结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张康，赵维，陈志涛，贺龙飞，何晨光，吴华龙，廖乾光，
申请(专利权)人：广东省半导体产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44