[发明专利]一种Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体外延片、包含该外延片的器件及其制备方法

权利要求书

1.一种Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体外延片的制造方法，其特征在于所述方法包括：

1)提供一衬底(101)；

2)于所述衬底上沉积外延缓冲层(102)，所述外延缓冲层(102)选自Al_xGa_1-xN，0≤X≤0.5，所述外延缓冲层(102)的厚度为300埃；

3)于所述外延缓冲层(102)上沉积一层半导体介质(103)，并且图案化所述半导体介质层(103)以形成间隔排列的多个半导体介质凸起(107)，所述凸起(107)之间暴露出所述外延缓冲层(102)，所述半导体介质凸起(103)由选自SiO₂、SiON和SiN的材料构成；

4)于所述外延缓冲层(102)暴露部分上沉积外延过渡层(108)，直至所述外延过渡层(108)的厚度高于所述半导体介质凸起(107)的高度，所述外延过渡层(108)覆盖所述半导体介质凸起(107)及其之间露出的外延缓冲层(102)，所述外延过渡层(108)与所述露出的外延缓冲层(102)接触且与所述半导体介质凸起(107)接触，所述外延过渡层(108)完全覆盖半导体介质凸起(107)并且完全填充半导体介质凸起(107)之间的空间；

5)于所述外延过渡层(108)的上表面上生长外延有效层，所述外延有效层自下而上含有n型外延层(109)、发光层(110)、p型外延层(111)，并且

其特征在于图案化所述半导体介质层(103)以形成间隔排列的多个半导体介质凸起(107)包括以下步骤：

a)在所述半导体介质层(103)的表面形成光刻胶层，通过曝光工艺或纳米压印工艺将所述光刻胶层制作成间隔排列的多个光刻胶块；

b)采用感应耦合等离子体刻蚀法将光刻胶块的形状转移至所述半导体介质层(103)，形成多个半导体介质凸起(107)，且在各凸起(107)之间暴露出所述外延缓冲层(102)；

c)去除所述光刻胶块，并且

其特征在于所述方法在步骤3)与4)之间还包括3’)将步骤3)得到的衬底退火以使所述外延缓冲层(102)暴露部分形成晶核，当外延缓冲层(102)为Al_xGa_1-xN层，0≤X≤0.5时，退火温度为800～1400℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述衬底(101)由选自Al₂O₃、SiC、Si、ZnO和GaN的材料构成。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述半导体介质凸起(107)的高度为0.2～3μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述外延过渡层(108)的厚度为0.5～10μm，其由选自以下的材料构成：GaN，AlGaN，AlN，InGaN，InAlGaN及它们的n型或p型掺杂物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤a)和b)之间还包括a’)通过加热回流工艺使所述多个光刻胶块回流成多个包状的光刻胶块。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述外延片包括n型GaN层、InGaN多量子肼(MQW)发光层、与p型GaN层。

7.一种Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体器件的制造方法，所述方法包括根据权利要求1至6之一所述的方法制备Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体外延片，以及在该外延片上制备分别与所述n型外延层、p型外延层电连通的n电极和p电极。