[发明专利]外延结构、发光器件和外延结构的制作方法

说明书

本申请涉及一种外延结构、发光器件及外延结构的制作方法，外延结构包括依次形成在衬底上的缓冲层和应力释放层，应力释放层包括第一应力释放层，第一应力释放层的材质为AlGaN，其中，Al组分含量占比为50％‑90％。第一应力释放层的材质为Al组分含量较高的AlGaN，可预先引入压应力，实现高质量无裂纹的GaN薄膜外延生长。高Al组分的第一应力释放层不仅过滤大量位错，而且引入的压应力使得部分位错转弯煙灭，最终实现镜面光滑无裂纹且低位错密度的GaN薄膜，在衬底尺寸较大的情况下控制外延结构的应力水平，进而控制波长均匀性。

技术领域

本申请涉及半导体发光技术领域，尤其涉及一种外延结构、发光器件和外延结构的制作方法。

背景技术

为促进Micro-LED(Micro-Light Emitting Diode，微发光二极管)商业化进程，大尺寸外延衬底导入降低成本势在必行，然而优选的大尺寸衬底(硅衬底或者蓝宝石衬底)均与外延层主材料GaN之间存在着显著的晶格失配和热失配问题。衬底尺寸增加之后晶格热失配导致的翘曲问题会更加显著，翘曲变化直接影响外延结构的均匀性。要解决此难题需要在底层引入更加合理的应力释放层来抵消因晶格热失配导致的翘曲问题，因此先进应力释放层搭配大尺寸衬底来实现高效率Micro-LED产品开发势在必行。

相比于大尺寸器件，Micro-LED分光分色比较困难，且Micro-LED的波长均匀性直接影响显示的色彩精准度，因此需要对Micro-LED的波长均匀性提出更高的要求。基于技术进步以及工艺成本的考虑，Micro-LED外延的衬底在不断往大尺寸方向发展。衬底尺寸越大，外延结构生长过程中应力控制更加困难，从而对波长均匀性越难以控制。

因此，如何在衬底尺寸较大的情况下控制外延结构的应力水平，进而控制波长均匀性是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种外延结构、发光器件和外延结构的制作方法，旨在解决在衬底尺寸较大的情况下控制外延结构的应力水平，进而控制波长均匀性的问题。

一种外延结构，包括：

衬底；

缓冲层，形成在所述衬底上；以及

应力释放层，所述应力释放层包括第一应力释放层，所述第一应力释放层形成在所述缓冲层上，所述第一应力释放层的材质为AlGaN，其中，Al组分含量占比为50％-90％。

第一应力释放层的材质为Al组分含量较高的AlGaN，可预先引入压应力，实现高质量无裂纹的GaN薄膜外延生长。基于TEM表征和Hall测试方法，高Al组分的第一应力释放层不仅过滤大量位错，而且引入的压应力使得部分位错转弯煙灭，最终实现镜面光滑无裂纹且低位错密度的GaN薄膜，与未采用此应力释放层的结构相比本申请的外延结构使得薄膜的表面粗糙度改善20-50％，位错密度降低30-50％，在衬底尺寸较大的情况下控制外延结构的应力水平，进而控制波长均匀性。

一种实施方式中，所述应力释放层还包括第二应力释放层和第四应力释放层，所述第二应力释放层形成在所述第一应力释放层上，所述第四应力释放层形成在所述第二应力释放层上；

其中，所述第二应力释放层的材质为AlN，Ⅴ/Ⅲ比为400-1000，所述第四应力释放层的材质为AlN，Ⅴ/Ⅲ比为30-100。

较高的Ⅴ/Ⅲ比可改变第二应力释放层的生长方式，使之更加趋向于三维生长(3D)模式，而高Ⅴ/Ⅲ下表征晶体质量更进一步的得到改善，缺陷密度也更进一步的减小，最终内量子效率得到显著提升。较低Ⅴ/Ⅲ比的第四应力释放层更加趋向于二维生长(2D)模式，具有光滑的表面为后续层高质量的生长提供基础。

一种实施方式中，所述应力释放层还包括第三应力释放层，所述第三应力释放层形成在所述第一应力释放层上；