[發明專利]一種光電器件外延結構的制備方法、外延結構及光電器件

在審

• 申請號: 202210183723.4
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114583020A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王國斌;閆其昂
• 申請（專利權）人: 江蘇第三代半導體研究院有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/22
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發

1.一種光電器件外延結構的制備方法，其特征在于，包括：

S1、在第一工藝參數下，對N型單晶襯底表面進行清洗和刻蝕，形成第一結構層；

S2、在第二工藝參數下，對所述第一結構層進行三維生長，以形成粗糙度為1-10nm的第二結構層；

其中，第一工藝參數至少包括第一溫度，第二工藝參數至少包括第二溫度；所述第二溫度低于所述第一溫度；所述第二結構層的粗糙度大于所述第一結構層的粗糙度；

S3、于所述第二結構層上生長量子阱有源層，使所述量子阱有源層的上表面形成第三結構層；其中，所述第三結構層的粗糙度不大于所述第二結構層的粗糙度；

S4、于所述量子阱有源層上生長P型半導體層，并使所述P型半導體層表面平整。

2.根據權利要求1所述的一種光電器件外延結構的制備方法，其特征在于，步驟S1包括：

在氫氣和NH₃氛圍下對N型單晶襯底表面進行清洗，利用NH₃的開斷進行表面的原位刻蝕，以使所述單晶襯底表面形成具有凹凸形貌的第一結構層。

3.根據權利要求1-2中任一項所述的一種光電器件外延結構的制備方法，其特征在于，步驟S1具體包括：

在氫氣氛圍下將溫度調整至第一溫度下，并打開NH₃，持續至少5min，以對N型單晶襯底表面進行熱清洗；之后交替打開和關閉NH₃，關閉時間為10-30s，以對N型單晶襯底表面進行原位刻蝕；其中，所述第一溫度為1050-1100℃。

4.根據權利要求1所述的一種光電器件外延結構的制備方法，其特征在于，所述第一工藝參數至少包括第一壓力，所述第二工藝參數至少包括第二壓力；所述第一壓力小于第二壓力；所述第二壓力為400-500torr。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，第二工藝參數還包括V/III值；步驟S2具體包括：在第二溫度下，控制V/III值為500-1000，以對所述第一結構層進行三維生長，其中，所述三維生長的時間為5-10min，所述第二溫度為900-950℃。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟S2具體還包括：在進行三維生長時通入N型摻雜，所述N型摻雜包括TMIn源、SiH₄。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，具體包括：于同一反應腔室內連續進行步驟S1～步驟S4。

8.一種光電器件的外延結構，其特征在于，包括：

N型單晶襯底；所述N型單晶襯底表面形成有第一結構層和三維的第二結構層，所述第二結構層的粗糙度大于所述第一結構層的粗糙度；所述第二結構層包括多個相對凸起部和/或多個相對凹下部；

量子阱有源層；所述量子阱有源層形成在所述第二結構層上，且所述量子阱有源層的上表面形成有第三結構層，所述第三結構層的粗糙度不大于所述第二結構層的粗糙度；所述第三結構層包括多個相對凸起部和/或多個相對凹下部；

P型半導體層；所述P型半導體層形成在量子阱有源層上，且所述P型半導體層表面平整。

9.根據權利要求8所述的外延結構，其特征在于，所述第二結構層的粗糙度為1-10nm；和/或，所述第一結構層和第二結構層的總厚度為100-300nm；和/或，所述外延結構的厚度為1-2μm；和/或，所述N型單晶襯底包括N型GaN單晶襯底。

10.一種光電器件，其特征在于包括權利要求8-9中任一項所述的光電器件的外延結構。