[发明专利]一种用于半导体超薄外延结构的应力调节层

说明书

本发明提供了一种用于半导体超薄外延结构的应力调节层，采用多周期应力调节层以及位于多周期应力调节层顶部的第一导电类型位错微调层来降低第一导电类型外延层中的应力，并且利用第一导电类型位错微调层来控制应力调节层表面的位错浓度。由于外延结构非常薄，在制备器件的过程中，对外延结构的刻蚀并不会造成外延结构的侧壁倾斜度很大，近似垂直，由于刻蚀后的外延结构顶部和底部的面积相近，从而克服了传统外延结构顶部小于底部造成有效出光面积减小的问题，提高了芯片集成度，提高了器件单位面积的发光效率。

技术领域

本发明涉及一种半导体衬底上外延结构技术领域，具体涉及一种用于半导体超薄外延结构的应力调节层。

背景技术

随着科技的进步和市场发展，由于微LED更有利于便携化、轻质化产品的要求，例如在超薄显示屏方面等，逐渐成为关注的焦点。然而，目前微LED的技术路线不确定、成本较高，不利于大规模商业化。

再者，微LED芯片中，要求各个LED的尺寸和间距尽可能得小，提高芯片集成度，从而有效保证最终产品的亮度和分辨率等性能。为了做出小尺寸LED，不得不进一步缩小LED的尺寸。然而，在传统LED制备工艺中，由于受到光刻和刻蚀设备工艺条件的限制，刻蚀出的图案都不可避免的呈现倾斜侧壁。由于倾斜侧壁的出现，导致每个LED的有效出光面积小于LED的占有面积，为了确保有效LED有效出光面积，就无法进一步提高集成度，从而限制了微LED芯片尺寸的进一步缩小，不利于提高微LED芯片的集成度，使得最终产品的亮度和分辨率无法进一步提高。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种用于半导体超薄外延结构的应力调节层，从而打破现有制备工艺条件的限制，制备出超薄外延结构，从而在确保LED有效出光面积的条件下，提高芯片集成度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于半导体超薄外延结构的应力调节层，应力调节层位于一外延层上，所述应力调节层包括多层多周期应力调节层和位于多层多周期应力调节层顶部的一位错微调层；所述外延层的导电类型与所述位错微调层的导电类型相同。

在一些实施例中，所述多层多周期应力调节层中、所述位错微调层中均掺杂有相同导电类型的掺杂元素；所述位错微调层中所述掺杂元素的掺杂浓度大于所述多层多周期应力调节层中的所述掺杂元素的掺杂浓度。

在一些实施例中，所述位错微调层中的所述掺杂元素的掺杂浓度为所述多层多周期应力调节层中的所述掺杂元素的掺杂浓度的10倍或以上。

在一些实施例中，所述位错微调层中的所述掺杂元素的掺杂浓度为1E18～5E18atoms/cm³；所述多层多周期应力调节层中的所述掺杂元素的掺杂浓度为1E17～3E17atoms/cm³。

在一些实施例中，所述掺杂元素为Si；所述位错微调层与所述外延层的导电类型为N型。

在一些实施例中，所述位错微调层的厚度小于所述多层多周期应力调节层的厚度。

在一些实施例中，所述位错微调层的厚度为1～100nm，所述位错微调层的材料为GaN、AlGaN、AlInGaN的一种或多种复合。

在一些实施例中，所述多层多周期应力调节层由多个应力调节单元堆叠而成，每一个应力调节单元包括两层成分相同但含量不同的第一应力调节层和第二应力调节层。

在一些实施例中，第一应力调节层的化学式为Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N，其中，x1不大于0.5，y1不大于0.5；第二应力调节层的化学式为Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N，其中，x2不大于0.5，y2不大于0.5。

在一些实施例中，所述第一应力调节层的禁带宽度大于所述第二应力调节层的禁带宽度。