基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构及其制备方法技术

本申请公开了一种基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构及其制备方法。所述半导体器件结构的制备方法包括：提供具有相背对的第一面和第二面的氮化物单晶衬底；在该第一面上加工形成粗化结构，该粗化结构包括多个突起或凹下的图形结构；在该粗化结构上形成第一氮化物层，该第一氮化物层能够向该衬底施加一压应力，该压应力用于抵销一生长应力，该生长应力是在该第二面上生长外延结构时产生；在该第二面上生长外延结构。本申请既充分发挥了氮化物同质外延的优势，使半导体器件结构具有低漏电、长寿命的特点，还使半导体器件结构呈现出高出光效率和高发光均匀性等优势，尤其是可以实现高亮度、高效率的光电器件，利于推动其在高端领域广泛应用。高端领域广泛应用。高端领域广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构及其制备方法


[0001]本申请涉及一种半导体器件结构，具体涉及一种基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构及其制备方法，属于半导体


技术介绍

[0002]现今商用化的高亮度GaN基LED等光电器件通常生长在图形化蓝宝石衬底（Patterned Sapphire Substrate，PSS）上。在这些光电器件中，有源区发出的光经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率，使PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高。
[0003]GaN单晶衬底具有超低的位错密度和超高的晶体质量，其上生长的LED具有漏电流小、寿命长等优点。但由于GaN衬底生长GaN材料属于同质外延，没有界面形成反射，更没有多角度的反射来提高出光效率。因此，虽然GaN同质外延LED的晶体质量很高，但是在出光效率等方面，却不及图形化蓝宝石衬底上生长的LED。
[0004]近年来，有一些研究人员尝试通过对GaN单晶衬底增设反光层等方式，以提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于，包括：氮化物单晶衬底，具有相背对的第一面和第二面，所述第一面为N面，粗化结构，形成在所述第一面上，包括多个图形结构，所述图形结构相对于所述第一面突起或凹下，外延结构，生长在所述第二面上，第一氮化物层，覆设在所述粗化结构上，并能够向所述氮化物单晶衬底施加一压应力，所述压应力用于抵销一生长应力，所述生长应力是在所述第二面上生长所述外延结构时产生。2.根据权利要求1所述的基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于：多个所述图形结构在所述第一面上阵列排布，所述图形结构的径向尺寸为100nm
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5μm、突起的高度或凹下的深度为100nm
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5μm，相邻两个图形结构的距离为100nm
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5μm。3.根据权利要求1所述的基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于：所述第一氮化物层的厚度为100nm
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200nm；和/或，所述第一氮化物层的材质包括AlN或BN；和/或，所述第一氮化物层的材质为氮化物单晶；和/或，所述第一氮化物层连续的共形覆设在所述粗化结构上。4.根据权利要求1所述的基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于：所述半导体器件结构还包括第二氮化物层，所述第二氮化物层覆设在所述第一氮化物层上，所述氮化物单晶衬底、第一氮化物层、第二氮化物层的折射率依次减小。5.根据权利要求4所述的基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于：所述半导体器件结构还包括金属反射层，所述金属反射层覆设在所述第二氮化物层上，且所述第二氮化物层的材质为过渡金属氮化物。6.根据权利要求4或5所述的基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于：所述第二氮化物层的厚度为5
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20nm；和/或，所述第二氮化物层的材质包括TaN或TiN；和/或，所述第二氮化物层的材质为氮化物单晶；和/或，所述第二氮化物层连续的共形覆设在所述第一氮化物层上。7.根据权利要求1所述的基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构，其特征在于：所述外延结构包括依次叠设在所述第二面上的第一导电类型的第一半导体层、有源区和第二导电类型的第二半导体层。8.一种基于氮化物单晶衬底的半导体器件结构的制备方法，其特征在于，包括：提供氮化物单晶衬底，具有相背...

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