[發明專利]氮化物半導體元件及其制作方法

有效

• 申請號: 201710596729.3
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107316928B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 卓昌正;陳圣昌;鄧和清
• 申請（專利權）人: 廈門三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種氮化物半導體元件及其制作方法，所述元件包括：襯底，位于所述襯底上的應力調變層，位于所述應力調變層上的AlN緩沖層，依次位于所述緩沖層上的n型半導體層、有源層和p型半導體層，所述應力調變層的晶格常數大于所述AlN緩沖層，但不大于所述n型半導體層的晶格常數。通過在襯底與AlN緩沖層之間插入應力調變層，可以減少n型氮化物半導體層的壓應力，進而改善材料晶體質量，提升發光效率。

技術領域

本發明涉及半導體制備領域，具體為一種氮化物半導體元件及其制作方法。

背景技術

近年來紫外發光二極管隨著產品功率提升與技術精進，加上壽命長、體積小等優勢，已逐漸取代較低功率的汞燈。同時國際禁汞的《水俁公約》將于 2020年生效，這一政策將加速UV LED規模化應用的到來。

目前深紫外LED的緩沖層主要以AlN為主。圖1為傳統深紫外LED外延結構，在襯底形成AlN 緩沖層，在AlN緩沖層形成n型氮化物半導體層、量子井發光層與p型氮化物半導體層。其中因n型氮化物半導體層與AlN 緩沖層存在晶格失配，對后生長的AlGaN產生極大的壓應力，衍生出更多的位錯密度，進而影響晶體質量與 LED 器件發光效率。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種氮化物半導體元件，其提出應力調變層外延技術，在襯底上生長晶格常數大于AlN的材料作為應力調變層，接著生長AlN緩沖層，采用應力調變層調變后續AlGaN的應力，改善晶體質量。

本發明的技術方案為：氮化物半導體元件，包括：襯底，位于所述襯底上的應力調變層，位于所述應力調變層上的AlN緩沖層，依次位于所述緩沖層上的n型半導體層、有源層和p型半導體層，所述應力調變層的晶格常數大于所述AlN緩沖層，但不大于所述n型半導體層的晶格常數。

在本發明中，借由所述應力調變層，減少所述n型半導體層的壓應力。

優選地，所述應力調變層為Al_XGa_1-XN，其中Al組分的取值X為0.2~0.9。更佳的，X的取值可以為0.5~0.9，例如取0.5或0.75等。

在一些實施例中，所述應力調變層的厚度大于所述AlN緩沖層的厚度。

在一些實施例中，所述應力調變層的厚度等于所述AlN緩沖層的厚度。

在一些實施例中，所述應力調變層的厚度也可以小于所述AlN緩沖層的厚度。

優選地，所述應力調變層為厚度d1的取值范圍為：100＜d1≤5000nm。在一些實施例中，所述厚度d1可以取1000~3000nm，例如取微米或者2微米。

優選地，所述AlN緩沖層的厚度d2的取值范圍為：10≤d2≤3000nm。在一些實施例中，所述厚度d2可以取20~500nm之間，例如50nm；在一些實施例中，所述厚度d2可以取500~3000nm之間，例如2000nm。

優選地，所述有源層的凸起曲率為0~200km^-1。

本發明同時提供了一種氮化物半導體元件的制作方法，包括步驟：提供一生長襯底；在所述生長襯底上依次形成應力調變層、AlN緩沖層、n型半導體層、有源層和p型半導體層；其中，所述應力調變層的晶格常數大于所述AlN緩沖層，但不大于所述n型半導體層的晶格常數，借由所述應力調變層，減少所述n型半導體層的壓應力。

優選地，采用化學氣相沉積法依次形成應力調變層、AlN緩沖層、n型半導體層、有源層和p型半導體層。

優選地，所述應力調變層的生長溫度為1000~1300℃。