[發(fā)明專利]半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)以及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811570746.0
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109449269A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 曾頎堯;邢琨;紀秉夆;汪瓊;冷鑫鈺;陳柏松
• 申請（專利權(quán)）人: 蕪湖德豪潤達光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/12;H01L33/16;H01L33/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 郭瑋;李雙皓

本申請?zhí)峁┮环N半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)以及制備方法，通過第一層氮化硅與第二層氮化硅的雙層氮化硅插入到第一層氮化鎵、第二層氮化鎵與第三層氮化鎵之間，可以大幅提升半極性面氮化鎵的晶體質(zhì)量，解決第一層氮化鎵中存在的一些晶格缺陷，比如位錯和層錯等問題。在多個微孔中繼續(xù)插入第二層氮化硅，可以使得第三層氮化鎵的晶格缺陷大幅降低，進而使得半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量大幅提高。半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)通過第一層氮化硅與第二層氮化硅的雙層氮化硅結(jié)構(gòu)可以有效的阻擋位錯等缺陷穿透至半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)的以外結(jié)構(gòu)上，有效的提高了晶體質(zhì)量，從而提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導體光電器件領(lǐng)域，特別是涉及一種半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)以及制備方法。

背景技術(shù)

半極性面氮化鎵可以有效的降低內(nèi)建電場，有效的減少量子限制斯塔克效應，進而大幅度提升氮化鎵基發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)的發(fā)光效率。并且，半極性面氮化鎵對銦的并入效率較高，因而更容易制備綠光、黃光等長波長可見光LED。然而，由于缺乏合適的襯底，半極性面氮化鎵通常只能外延在異質(zhì)藍寶石襯底上。由于二者的晶格失配，半極性面氮化鎵通常存在非常高的位錯和層錯密度，致使其半極性面氮化鎵基LED的發(fā)光效率大大降低。

但是，傳統(tǒng)的半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)的制備方法流程復雜、成本較高、耗時較長、產(chǎn)量偏低，從而導致不適合大量工業(yè)化量產(chǎn)。并且，通過傳統(tǒng)制備方法制備的半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量差，使得LED發(fā)光效率偏低。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)制備方法成本較高、產(chǎn)量偏低，且制備的外延層結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量差的問題，提供一種大幅度提高氮化鎵的晶體質(zhì)量，成本低、生產(chǎn)效率高的半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)以及制備方法。

本申請?zhí)峁┮环N半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)包括襯底、緩沖層、第一層氮化鎵、第一層氮化硅、第二層氮化鎵、第二層氮化硅以及第三層氮化鎵。所述緩沖層設置于所述襯底。所述第一層氮化鎵設置于遠離所述襯底的所述緩沖層的緩沖層表面。所述第一層氮化硅具有多個間隔設置的第一氮化硅微結(jié)構(gòu)，且多個所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)設置于遠離所述緩沖層的所述第一層氮化鎵的第一層氮化鎵表面，且相鄰的所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)之間設置有微孔。所述第二層氮化鎵具有多個間隔設置的第二氮化鎵微結(jié)構(gòu)，每個所述第二氮化鎵微結(jié)構(gòu)設置于所述微孔，且每個所述第二氮化鎵微結(jié)構(gòu)的厚度大于每個所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)的厚度。所述第二層氮化硅具有多個間隔設置的第二氮化硅微結(jié)構(gòu)，且多個所述第二氮化硅微結(jié)構(gòu)設置于遠離所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)的所述第二氮化硅微結(jié)構(gòu)的第二氮化硅微結(jié)構(gòu)表面。所述第三層氮化鎵設置于遠離所述第一層氮化鎵的所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)的第一氮化硅微結(jié)構(gòu)表面，且所述第三層氮化鎵設置于遠離所述第二氮化鎵微結(jié)構(gòu)的所述第二氮化硅微結(jié)構(gòu)的第二氮化硅微結(jié)構(gòu)表面。

在其中一個實施例中，所述半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)還包括多個間隔設置的孔洞，每個所述孔洞設置于每個所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)的所述第一氮化硅微結(jié)構(gòu)表面。

在其中一個實施例中，所述第一層氮化鎵的厚度為50nm～1.5μm。

在其中一個實施例中，所述第三層氮化鎵的厚度為100nm～8μm。

在其中一個實施例中，所述緩沖層的厚度為1nm～150nm。

在其中一個實施例中，所述襯底為藍寶石襯底。

在其中一個實施例中，所述緩沖層為氮化鋁緩沖層。

在其中一個實施例中，所述緩沖層的厚度為50nm，所述第一層氮化鎵的厚度為300nm，所述第三層氮化鎵的厚度為4μm。

在其中一個實施例中，一種半極性氮化鎵外延層結(jié)構(gòu)的制備方法包括：

S10，提供襯底；

S20，在所述襯底的表面生長緩沖層；