发光器件及其制造方法技术

本申请涉及半导体技术领域，具体公开了一种发光器件及其制造方法，该发光器件包括衬底以及以外延生成方式叠层形成于衬底上的多层外延层，在发光器件内设置有多个人工微坑，人工微坑以衬底和/或多层外延层中的至少一个外延层为中止层，并延伸至后续形成于中止层上的后续外延层内，人工微坑在垂直于衬底的第一参考平面上的第一横截面形状具有彼此相对的两个侧壁，且发光器件在人工微坑的外围具有平台区域，后续外延层至少位于平台区域内，其侧壁在中止层朝向后续外延层一侧的膜层组成不同于平台区域内的后续外延层的膜层组成。通过上述方式，使人工微坑的侧壁能带结构灵活可控，优化人工微坑的空穴注入效果。优化人工微坑的空穴注入效果。优化人工微坑的空穴注入效果。

【技术实现步骤摘要】
发光器件及其制造方法


[0001]本申请涉及半导体
，特别是发光器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(LED)是一种将电能转化为光能的光电器件，被广泛应用于照明、背光和显示等领域。目前，第三代半导体氮化物的LED在位错密度为109/cm2的水平下，电光转换效率(wall
‑
plug efficiency，WPE)仍能达到60％以上。针对这一现象的主流解释是V型坑(Pits)的多量子阱(MQW)相较于平台区的MQW厚度更薄且其中In含量更低，因此具有更宽的禁带，可以在位错附近形成势垒而防止载流子被捕获。
[0003]本申请的专利技术人在长期的研发过程中，发现自然形成的V型坑的原理是超晶格生长层温度较低，氮化物(如GaN)侧向外延能力较差，此时穿透位错会形成V型坑，而现有的“人工V型坑”是基于上述原理进行人为干预位错分布而形成的，因此只能优化V型坑的侧壁厚度和In含量，并未改变V型坑侧壁的能带结构。
[0004]因此，有必要设计一种侧壁能带结构灵活可控的人工微坑。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种发光器件及其制造方法，使人工微坑在垂直于衬底的第一参考平面上的第一横截面形状的侧壁能带结构灵活可控，进而实现优化人工微坑的空穴注入效果。
[0006]一方面，本申请提供了一种发光器件，发光器件包括衬底以及以外延生成方式叠层形成于衬底上的多层外延层，在发光器件内设置有多个人工微坑，人工微坑以衬底和/或多层外延层中的至少一个外延层为中止层，并延伸至后续形成于中止层上的后续外延层内，其中，人工微坑在垂直于衬底的第一参考平面上的第一横截面形状具有彼此相对的两个侧壁，且发光器件在人工微坑的外围具有平台区域，后续外延层至少位于平台区域内，其中侧壁在中止层朝向后续外延层一侧的膜层组成不同于平台区域内的后续外延层的膜层组成。
[0007]另一方面，本申请提供了一种发光器件的制造方法，该方法包括：提供一衬底；以衬底和/或衬底上的至少一外延层为中止层，并在中止层形成起始微坑；在中止层上对起始微坑所在区域和起始微坑的外围区域进行差异化的外延生长，以使得在起始微坑的诱导作用下在后续生长于中止层上的后续外延层内形成诱导微坑，其中，起始微坑和诱导微坑配合形成人工微坑，其中，人工微坑在垂直于衬底的第一参考平面上的第一横截面形状具有彼此相对的两个侧壁，且在人工微坑的外围形成平台区域，侧壁在中止层朝向后续外延层一侧的膜层组成不同于平台区域内的后续外延层的膜层组成。
[0008]又一方面，本申请提供了一种发光器件的制造方法，该方法包括：提供一衬底；在衬底以外延生长方式叠层形成多个外延层；以衬底和/或多个外延层中的至少一外延层为中止层；从后续形成于中止层上的后续外延层背离衬底的一侧对后续外延层进行蚀刻，以
形成多个人工微坑，且在人工微坑的外围形成平台区域，其中，人工微坑在垂直于衬底的第一参考平面上的第一横截面形状具有彼此相对的两个侧壁；至少对人工微坑所在区域进行后续外延生长，以使得侧壁在中止层朝向后续外延层一侧的膜层组成不同于平台区域内的后续外延层的膜层组成。
[0009]区别于现有技术的情况，本申请的人工微坑以衬底和/或多层外延层中的至少一外延层为中止层，并延伸至后续形成于中止层上的后续外延层内，即本申请可以突破现有的“人工V型坑”的限制因素，选择任意衬底和/或外延层作为人工微坑的中止层，并且侧壁在中止层朝向后续外延层一侧的膜层组成不同于平台区域内的后续外延层的膜层组成，进而实现调控侧壁能带结构的目的，优化空穴注入路径，并进一步降低空穴注入势垒高度，增加侧壁横向电流注入的效率和均匀性，提高发光效率。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0011]图1是本申请第一实施例提供的发光器件的制造流程对应的结构示意图；
[0012]图2是本申请第二实施例提供的发光器件的制造流程对应的结构示意图；
[0013]图3是本申请第三实施例提供的发光器件的制造流程对应的结构示意图；
[0014]图4是本申请第四实施例提供的发光器件的制造流程对应的结构示意图；
[0015]图5是本申请第五实施例提供的发光器件的结构示意图；
[0016]图6是本申请第六实施例提供的发光器件的结构示意图；
[0017]图7是本申请第七实施例提供的发光器件的制造方法的流程示意图；
[0018]图8是本申请第八实施例提供的发光器件的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]如图1至6所示，本申请实施例提供一种发光器件100，该发光器件100包括：衬底101以及多层外延层。其中，多层外延层以外延生长方式叠层形成于衬底101上。
[0021]在发光器件100内设置有多个人工微坑，人工微坑以衬底101和/或多层外延层中的至少一外延层为中止层，并延伸至后续形成于中止层上的后续外延层内。
[0022]本申请实施例的人工微坑在垂直于衬底101的第一参考平面上的第一横截面形状具有彼此相对的两个侧壁，发光器件100在人工微坑的外围具有平台区域，后续外延层至少形成于平台区域内，其中侧壁在中止层朝向后续外延层一侧的膜层组成不同于平台区域内的后续外延层的膜层组成，其中，第一横截面形状可以为非等腰三角形。
[0023]本申请实施例的人工微坑在平行于衬底101的第二参考平面上的第二横截面形状
为闭合环形，具体可以呈圆形、椭圆形或者多边形且该第二横截面形状相对于中心轴线具有不对称性或者对称性。在其它实施例中，人工微坑在平行于衬底101的第二参考平面上的第二横截面形状也可以为其它自定义图案。
[0024]具体而言，衬底101的材料包括但不限于蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO、InP、GaAs中的至少一种。
[0025]多层外延层可以包括依次层叠在衬底101上的第一导电类型半导体层103(例如N型GaN层103)、量子阱有源层105(例如多量子阱有源(MQW)层105或超晶格量子阱有源层)以及第二导电类型半导体层107(例如P型GaN层107或第二导电类型重掺杂半导体层)。
[0026]进一步地，MQW层105的材料体系包括：Al
x1
In
y1
Ga
z1
N
x2
P
y2
As
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光器件，其特征在于，所述发光器件包括衬底以及以外延生成方式叠层形成于所述衬底上的多层外延层，在所述发光器件内设置有多个人工微坑，所述人工微坑以所述衬底和/或所述多层外延层中的至少一个外延层为中止层，并延伸至后续形成于所述中止层上的后续外延层内，其中，所述人工微坑在垂直于所述衬底的第一参考平面上的第一横截面形状具有彼此相对的两个侧壁，且所述发光器件在所述人工微坑的外围具有平台区域，所述后续外延层至少位于所述平台区域内，其中所述侧壁在所述中止层朝向所述后续外延层一侧的膜层组成不同于所述平台区域内的所述后续外延层的膜层组成。2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述侧壁在所述中止层朝向所述后续外延层一侧的膜层数量少于或多于所述平台区域内的所述后续外延层的膜层的数量。3.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述侧壁在所述中止层朝向所述后续外延层一侧的膜层组分不同于所述平台区域内的所述后续外延层的膜层组分。4.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述侧壁在所述中止层朝向所述后续外延层一侧的膜层包括至少一不同于所述平台区域内的所述后续外延层的自定义外延层。5.根据权利要求4所述的发光器件，其特征在于，所述自定义外延层为载流子注入层。6.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述人工微坑进一步划分成以人为方式形成于所述中止层内的起始微坑以及在所述起始微坑的诱导作用下随所述后续外延层的外延生成形成于所述后续外延层内的诱导微坑，其中所述起始微坑在所述中止层朝向所述后续外延层的一侧表面上形成一开口，且所述开口的尺寸设置成使得所述后续外延层在外延生成过程中形成的所述诱导微坑的在平行于所述衬底的第二参考平面上的横截面形状与所述开口在平行于所述衬底的第二参考平面上的横截面形状一致。7.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述开口的宽度与所述起始微坑的坑深度之比为1:10～100:1。8.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述开口的宽度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫春辉，蒋振宇，马爽，
申请(专利权)人：深圳第三代半导体研究院，
类型：发明
国别省市：