[发明专利]外延片及其制作方法和应用

说明书

本发明公开了一种外延片及其制作方法和应用。所述外延片包括依次形成的缓冲层、插入层和第一半导体层；其中，所述插入层包括：形成在所述缓冲层上的第一AlInN层，以及形成在所述第一AlInN层上的第二AlInN层，所述第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，且所述第二AlInN层与第一半导体层晶格匹配。本发明实施例提供的一种氮化镓基蓝绿光二极管外延片，在缓冲层和第一半导体层之间生长AlInN插入层取代传统高温非故意掺杂氮化物层，在提升外延片生长质量的同时，还减小了外延片的翘曲，提高了外延片的良率。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管外延片，特别涉及一种外延片及其制作方法和应用，属于半导体技术领域。

背景技术

GaN基发光二极管LED是一种半导体发光器件，具有寿命长、能耗低、体积小、可靠性高等优点，在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明领域发挥了越来越重要的作用。

由于自然界缺乏GaN单晶材料，体单晶GaN的生长又及其困难，故GaN材料的生长主要采用异质外延方法，由于衬底材料和III～V族氮化物半导体材料之间存在很大的晶格常数失配和热膨胀系数的差异，使得外延生长高质量的氮化物材料非常困难。

通常选用的蓝宝石(Al₂O₃)异质外延衬底与GaN的晶格失配达16％，同时热失配大，造成外延晶体结构中存在高密度的线缺陷，外延生长高质量的氮化物材料非常困难；在生长过程中产生翘曲现象(特别是在缓冲层到N型层的生长过程中)，大尺寸(2英寸以上)衬底的翘曲更为严重，导致外延片存在不同位置的温场分布差异大、波长分布不均匀、STD良率低、外延表面等问题，故外延良率和芯片良率偏低。

现有技术中公开的氮化物LED外延层结构如图1所示，一般包括：衬底20、低温缓冲层21、非故意掺杂氮化物层22、N型氮化物层23、发光层24、电子阻挡层25和P型氮化物层26，在该结构中，非故意掺杂氮化物层一般较厚，最后形成的整个氮化物LED外延层厚度一般达6um以上，半导体材料在外延生长过程中产生应力，外延层整体处于应力状态而发生翘曲，如图2所示，使得外延衬底的加热温度不均匀，比如外延层中心温度高边沿温度低，从而使得外延层的材料均匀性和光电性能变差，尤其是大尺寸(2英寸以上)衬底，产品的良率受到限制；此外，外延层处于较大应力状态也会在后续的减薄工艺中容易出现裂片问题，影响产品的成品率，因此外延层厚度的控制严重影响外延层应力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种外延片及其制作方法和应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种外延片，包括依次形成的缓冲层、插入层和第一半导体层；其中，所述插入层包括：

形成在所述缓冲层上的第一AlInN层，以及，形成在所述第一AlInN层上的第二AlInN层；其中，所述第一AlInN层和所述第二AlInN层的层数至少为一层，所述第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，所述第二AlInN层中In含量低于第一AlInN层的In含量，且所述第二AlInN层与第一半导体层晶格匹配。

本发明实施例提供了所述外延片的制作方法，包括：

在衬底上生长缓冲层；

在所述缓冲层上依次生长至少一层第一AlInN层和至少一层第二AlInN层，且使第二AlInN层的生长温度高于第一AlInN层的生长温度，所述第二AlInN层中In含量低于第一AlInN层的In含量，从而形成插入层；

在所述插入层上生长形成第一半导体层，且所述第一半导体层与第二AlInN层晶格匹配。

本发明实施例提供了一种半导体发光器件，包括所述的外延片。

与现有技术相比，本发明的优点包括：