外延片及半导体发光器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种外延片及半导体发光器件。所述外延片包括依次形成的缓冲层、插入层、第一半导体层、有源区和第二半导体层；所述插入层包括：形成在所述缓冲层上的第一AlInN层，形成在所述第一AlInN层上的第二AlInN层；所述第一AlInN层和所述第二AlInN层的层数至少为一层，所述第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，所述第二AlInN层中In含量低于第一AlInN层的In含量，且所述第二AlInN层与第一半导体层晶格匹配；其中，所述第一半导体层和第二半导体层的导电类型不同。本实用新型专利技术实施例提供的一种外延片，在缓冲层和第一半导体层之间生长AlInN插入层取代传统高温非故意掺杂氮化物层，在提升外延片生长质量的同时，还减小了外延片的翘曲，提高了外延片的良率。外延片的良率。外延片的良率。

【技术实现步骤摘要】
外延片及半导体发光器件


[0001]本技术涉及一种发光二极管外延片，特别涉及一种外延片及半导体发光器件，属于半导体


技术介绍

[0002]GaN基发光二极管LED是一种半导体发光器件，具有寿命长、能耗低、体积小、可靠性高等优点，在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明领域发挥了越来越重要的作用。
[0003]由于自然界缺乏GaN单晶材料，体单晶GaN的生长又及其困难，故GaN 材料的生长主要采用异质外延方法，由于衬底材料和III～V族氮化物半导体材料之间存在很大的晶格常数失配和热膨胀系数的差异，使得外延生长高质量的氮化物材料非常困难。
[0004]通常选用的蓝宝石(Al2O3)异质外延衬底与GaN的晶格失配达16％，同时热失配大，造成外延晶体结构中存在高密度的线缺陷，外延生长高质量的氮化物材料非常困难；在生长过程中产生翘曲现象(特别是在缓冲层到N型层的生长过程中)，大尺寸(2英寸以上)衬底的翘曲更为严重，导致外延片存在不同位置的温场分布差异大、波长分布不均匀、STD良率低、外延表面等问题，故外延良率和芯片良率偏低。
[0005]现有技术中公开的氮化物LED外延层结构如图1所示，一般包括：衬底20、低温缓冲层21、非故意掺杂氮化物层22、N型氮化物层23、发光层24、电子阻挡层25和P型氮化物层26，在该结构中，非故意掺杂氮化物层一般较厚，最后形成的整个氮化物LED外延层厚度一般达6um以上，半导体材料在外延生长过程中产生应力，外延层整体处于应力状态而发生翘曲，如图2所示，使得外延衬底的加热温度不均匀，比如外延层中心温度高边沿温度低，从而使得外延层的材料均匀性和光电性能变差，尤其是大尺寸(2英寸以上)衬底，产品的良率受到限制；此外，外延层处于较大应力状态也会在后续的减薄工艺中容易出现裂片问题，影响产品的成品率，因此外延层厚度的控制严重影响外延层应力。

技术实现思路

[0006]本技术的主要目的在于提供一种外延片及半导体发光器件，以克服现有技术中的不足。
[0007]为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：
[0008]本技术实施例提供了一种外延片，包括依次形成的缓冲层、插入层、第一半导体层、有源区和第二半导体层；所述插入层包括：形成在所述缓冲层上的第一AlInN层，以及，形成在所述第一AlInN层上的第二AlInN层；并且，所述第一AlInN层和所述第二AlInN层的层数至少为一层，所述第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，所述第二AlInN层中In含量低于第一 AlInN层的In含量，且所述第二AlInN层与第一半导体层晶格匹配；
[0009]其中，所述第一半导体层和第二半导体层的导电类型不同。
[0010]本技术实施例提供了一种半导体发光器件，包括所述的外延片。
[0011]与现有技术相比，本技术的优点包括：
[0012]1)本技术实施例提供的一种外延片，在低温缓冲层和高温N型半导体层之间生长AlInN插入层取代传统非掺杂高温氮化物层，在提升外延片生长质量的同时，还减小了外延片的翘曲，提高了外延片的良率；
[0013]2)本技术实施例提供的一种外延片，还可以改善载流子注入的均匀性，降低电流拥挤效应；
[0014]3)本技术实施例提供的一种外延片的制备方法，可以降低电压和提高亮度。
附图说明
[0015]附图说明是用来提供对本技术的进一步理解，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制；另外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0016]图1是现有技术中一种传统氮化物发光二极管外延片的结构示意图；
[0017]图2是现有技术中一种传统氮化物发光二极管外延片生长发生翘曲的示意图；
[0018]图3a是本技术一典型实施案例中提供的一种氮化物发光二极管外延片中第二AlInN层表面腐蚀坑结构的示意图；
[0019]图3b是本技术一典型实施案例中提供的一种氮化物发光二极管外延片的结构示意示意图(腐蚀坑未示出)；
[0020]图4a、图4b分别是传统氮化物发光二极管外延片、本技术实施例2中提供的一种氮化物发光二极管外延片载流子注入的示意图；
[0021]附图标记说明：10
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石墨承载盘、11
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外延片；20
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衬底、21
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低温缓冲层、22
‑ꢀ
高温非故意掺杂氮化物层、23
‑
高温N型氮化物层、24
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发光层、25
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电子阻挡层、 26
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P型氮化物层；30
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衬底、31
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低温缓冲层、32
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第一AlInN层、33
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第二AlInN 层、34
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N型半导体层，35
‑
有源区、36
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电子阻挡层、37
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P型半导体层、38
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腐蚀坑洞结构。
具体实施方式
[0022]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0023]本技术实施例的主要目的在于提供一种外延片，可以是氮化物发光二极管外延片，所述外延片包括衬底、依次层叠设置在衬底上的低温缓冲层、AlInN 插入层、高温N型半导体层、有源区、P型半导体层，所述氮化物发光二极管外延片不含非故意掺杂半导体层，所述AlInN插入层包括层叠设置的第一AlInN 层和第二AlInN层，其中第一AlInN层晶体中存在高密度的线缺陷延伸释放晶格应变应力，通过湿法腐蚀第一AlInN层延伸至第二AInN层表面的高位错中心，在第二AlInN层表面(主要是位于AlInN插入层最顶层的第二AlInN层表面) 形成腐蚀坑洞结构(即前述坑洞结构，下同)，从而中断位错延伸至高温N型半导体层和有源区，进而提高外延片的生长质量，改善发光和漏电性能；再者，本技术实施例中的外延片中不生长非故意掺杂半导体层，从而降低了外延片整体的厚度，使外延片的外延翘曲更小，并提高了外延片的良率和光电性能均匀性，此外，在厚度相同的外延片中，在不设置非故意掺杂半导体层的基础上，可以通过增加高温N型半导体层厚度，改善载流子注入
均匀性、降低电压和提高亮度。
[0024]本技术实施例提供了一种外延片，包括依次形成的缓冲层、插入层、第一半导体层、有源区和第二半导体层；所述插入层包括：形成在所述缓冲层上的第一AlInN层，以及，形成在所述第一AlInN层上的第二AlInN层；并且，所述第一AlInN层和所述第二AlInN层的层数至少为一层，所述第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，所述第二AlInN层中I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延片，其特征在于包括依次形成的缓冲层、插入层、第一半导体层、有源区和第二半导体层；所述插入层包括：形成在所述缓冲层上的第一AlInN层，以及，形成在所述第一AlInN层上的第二AlInN层；并且，所述第一AlInN层和所述第二AlInN层的层数至少为一层，所述第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，且所述第二AlInN层与第一半导体层晶格匹配；其中，所述第一半导体层和第二半导体层的导电类型不同。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于：所述第二AlInN层表面存在位错的部分区域被去除形成坑洞结构，所述坑洞结构被所述第一半导体层的局部区域填充。3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于：当所述第一AlInN层和所述第二AlInN层的层数大于一层时，所述第一AlInN层和第二AlInN层交替层叠设置，且所述插入层的最顶层为第二AlInN层。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫其昂，王国斌，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：