[发明专利]一种半导体外延结构及其应用

说明书

本发明提出一种半导体外延结构及其应用，所述半导体外延结构包括：衬底；第一半导体层，设置在所述衬底上；应力释放层，设置在所述第一半导体上；第一有源层，设置在所述应力释放层上；第二有源层，设置在所述第一有源层上；第二半导体层，设置在所述有源层上。通过本发明提供的一种半导体外延结构及其应用，可改善半导体结构的发光质量。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种半导体外延结构及其应用。

背景技术

氮化镓(GaN)是宽禁带材料，电阻率高，氮化镓基二极管芯片在生产、运送过程中产生的静电电荷不易消失，累积到一定程度可以产生很高的静电电压。蓝宝石衬底的二极管芯片正负电极位于芯片同一侧，间距很小，因此对静电的承受能力很小，极易被静电击穿失效，影响器件的寿命。

目前二极管芯片的半导体外延结构生长过程中，大多是采用异质外延结构，有源层多采用几个周期结构的量子阱垒区，电子和空穴在能带较窄的阱层中复合发光。由于两种材料的晶格常数不同，尤其是高铟组分的绿光外延结构，其晶格失配更大，晶格失配产生极化效应及压电效应，引起有源层能带弯曲，导致波长不稳定。在全彩色显示应用中，波长的漂移将引起发光颜色变化，导致色彩不纯，影响显示屏的视觉效果。在半导体照明领域，蓝光二极管峰值波长的变化将引起色度坐标的漂移，造成白光的颜色或色温发生变化。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种半导体外延结构及其应用，旨在改善有源层的发光质量，可有效抑制半导体外延结构的输出光波长随注入电流、温度和时间的变化产生的波长偏移，进而提升半导体外延结构的质量。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种半导体外延结构，该半导体外延结构包括：

衬底；

第一半导体层，设置在所述衬底上；

应力释放层，设置在所述第一半导体上；

第一有源层，设置在所述应力释放层上；

第二有源层，设置在所述第一有源层上；以及

第二半导体层，设置在所述有源层上。

可选的，所述应力释放层的材料包括InxGa(1-x)N，且0.17x0.35。

可选的，所述应力释放层的材料包括氮化镓，且所述氮化镓中掺杂浓度为5×1017～1×1018atoms/cm3的硅离子。

可选的，所述应力释放层包括周期循环的量子阱层和量子垒层，且所述量子阱层和所述量子垒层的周期数为2～6。

可选的，所述应力释放层的厚度为3～40nm。

可选的，所述第一有源层包括3～8个周期循环的势垒层和势阱层。

可选的，所述势垒层的材料为AlzGa(1-z)N，且0≤z0.3，所述势阱层的材料为InyGa(1-y)N，且0.17y0.4。

可选的，所述势垒层中掺杂有硅离子，且硅离子的掺杂浓度为5×1016～1×1017atoms/cm3。

可选的，所述势垒层为AlGaN与GaN的交替生长的2～6个周期的超晶格层。

可选的，所述第二有源层包括2～6个周期循环的InuGa1-uN和GaN，且0.17u0.40。

可选的，所述第二有源层的GaN内掺杂有硅离子，且硅离子的掺杂浓度为5×1016～1×1017atoms/cm3。

本发明还提供一种半导体器件，包括如上所述的半导体外延结构。

本发明还提供一种发光二极管，包括如上所述的半导体外延结构。