[发明专利]基于温度补偿的半导体外延片的制备方法及半导体外延片

说明书

本发明公开了一种基于温度补偿的半导体外延片的制备方法及半导体外延片。所述制备方法包括：在保护性气氛中对衬底进行多次热处理，得到热处理的加热电流，热处理的温度不高于半导体外延片中指定结构层的最低生长温度，确定热处理的加热电流与指定结构层生长参考的加热电流之间的差值，依据该差值对相应工艺的预设温度进行温度补偿，之后再于衬底上生长半导体外延片，使得补偿调整后实际工艺温度满足外延片性能需求。本发明可通过监控至少一次热处理时加热电流变化情况，提前判定在生长外延片相应结构层时的温度波动，及时进行工艺温度补偿，进而有效提高外延生长均匀性和良率，适用于对波长均匀性要求更高的Micro‑LED外延片生长工艺。

技术领域

本发明涉及一种半导体外延片的制备方法，尤其涉及一种基于温度补偿的半导体外延片的制备方法及相应的半导体外延片，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。

Micro-LED技术即LED微缩化和矩阵化技术，集成的高密度微小尺寸的LED阵列，具有自发光、高效率、低功耗、高集成度、高稳定性等诸多优点，且体积小、灵活性高、易于拆解与合并，能够应用于现有从小尺寸到大尺寸的任何显示应用场合中，符合显示技术高度微型化和集成化的发展趋势，被誉为具有颠覆性的显示技术。

目前GaN基半导体材料MOCVD外延都是异质衬底上生长的外延技术，由于衬底与外延层间的晶格与热膨胀失配导致外延生长的外延层应力较大，波长均匀性较差，随着半导体照明与显示等市场发展，在市场以及工艺成本驱动下衬底需求越来越转向更大尺寸，6英寸及更大尺寸LED晶圆逐渐成为主流，随着衬底尺寸的加大，外延生长过程中的波长均匀性控制越来越成为挑战。

在外延片生长过程中，MOCVD设备反应腔内部温度影响外延材料的均匀性直接影响到外延最终产品的质量，但是外延材料生长温度检测受到外延片生长托盘表面状况及反应腔状况影响，温度控制过程总会出现温度波动，所以对于外延生长技术人员来讲，如何精准控制并对外延生长温度波动做出提前预判进而改进生长工艺参数是至关重要的一门学问，这对于外延材料生长有着重要的指导意义，可以提高外延产品均匀性和降低外延产品报废率，进而降低生产成本，最终提高企业产品竞争力优势。但迄今未见能对外延生长温度波动提前做出准确预判的方法，这也已经成为本领域亟待解决的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高波长均匀性和良率的、基于温度补偿的半导体外延片的制备方法及相应的半导体外延片，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例的一个方面提供了一种基于温度补偿的半导体外延片的制备方法，其包括：

将衬底置入外延设备的生长腔室，并在保护性气氛中，对衬底进行至少一次热处理，并得到该一次热处理的加热电流，其中该一次热处理的温度不高于半导体外延片中一指定结构层的最低生长温度，确定该一次热处理的加热电流与该指定结构层生长参考的加热电流之间的差值；

依据该一次热处理的加热电流与该指定结构层生长参考的加热电流之间的差值，对相应工艺的预设温度进行第一温度补偿，其中，所述差值与额外补偿的温度值之间具有比例对应关系；

在所述外延设备的生长腔室内，依据第一温度补偿后的工艺条件于所述衬底上生长半导体外延片，其中，补偿调整后实际工艺温度满足外延片性能需求。

在一些实施方案中，所述半导体外延片的制备方法包括：