[发明专利]一种单片集成半导体器件及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种单片集成半导体器件及其制备方法，该器件包括：衬底；衬底包括第一区域和围绕第一区域的第二区域；设置于第一区域上的HEMT，HEMT包括沿远离衬底方向依次层叠设置的沟道层、空间层、势垒层及设置于势垒层上的源极和栅极；设置于第二区域上并围绕HEMT设置的LED，LED包括沿远离衬底方向依次层叠设置的n型层、有源层、p型层及设置于p型层上的p型电极；n型层的侧壁与沟道层的侧壁接触。本发明实施例提供的单片集成半导体器件，实现了电压控制LED，并通过设置LED围绕HEMT，增加了LED的n型层和HEMT的沟道层接触面积，提高了电子的注入，改善了电流的均匀性，有效提高了器件的电学性能。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种单片集成半导体器件及其制备方法。

背景技术

GaN基LED由于具有发光效率高、发光亮度高和寿命长等优点，被广泛用于照明、汽车灯头和显示背光源等领域。同时，GaN基HEMT作为高频、高功率器件也备受关注。将GaN基HEMT与LED结合形成的HEMT-LED集成器件，利用HEMT的源极、栅极和LED的p型电极控制LED的开关可以实现电压控制LED，同时有效简化LED照明系统、降低加工成本，提高系统的可靠性和寿命。

现有的HEMT-LED集成技术主要通过在HEMT上二次外延生长LED或在LED上二次外延生长HEMT实现。在实现的过程中往往存在干法刻蚀，这将导致刻蚀条件难以精确控制，可重复性差，并且刻蚀引起的损伤会降低器件的性能。通过选择区域生长的方法可以避免干法刻蚀带来的问题，但对于垂直结构的HEMT-LED集成器件，仍然存在器件隔离困难、需要额外金属连接的问题。以上问题均会导致集成器件性能的下降。

发明内容

本发明实施例提供一种单片集成半导体器件及其制备方法，可以实现电压控制LED，并有效提高HEMT-LED集成器件的电学性能。

第一方面，本发明实施例提供一种单片集成半导体器件，包括：

衬底；所述衬底包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域；

设置于所述衬底的所述第一区域上的高电子迁移率晶体管HEMT，所述HEMT包括沿远离所述衬底方向依次层叠设置的沟道层、空间层、势垒层以及设置于所述势垒层上的源极和栅极；

设置于所述衬底的所述第二区域上并围绕所述HEMT设置的发光二极管LED，所述LED包括沿远离所述衬底方向依次层叠设置的n型层、有源层、p型层以及设置于所述p型层上的p型电极；其中，所述n型层的侧壁与所述沟道层的侧壁接触。

第二方面，本发明实施例还提供一种单片集成半导体器件的制备方法，包括：

提供衬底，所述衬底包括第一区域和围绕所述第一区域的第二区域；

在所述衬底一侧形成高电子迁移率晶体管HEMT的沟道层、空间层、势垒层；

保留所述第一区域内的所述沟道层、所述空间层以及所述势垒层，去除所述第二区域内的所述沟道层、所述空间层以及所述势垒层；

在所述第二区域形成发光二极管LED的n型层、有源层、p型层；

形成所述HEMT的源极、栅极以及所述LED的p型电极。