本發(fā)明特別涉及一種復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用，屬于半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

1、micro-led是由微米級(jí)半導(dǎo)體發(fā)光單元陣列組成，micro-led的發(fā)展被認(rèn)為是世界上發(fā)展最快的顯示技術(shù)之一，因其具有尺寸小、分辨率高、能耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，它在可見光通信應(yīng)用、大型平板顯示、虛擬現(xiàn)實(shí)及可穿戴顯示、電視和照明、光遺傳學(xué)和神經(jīng)界面的光源等各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

2、盡管發(fā)展前景光明，但micro-led仍面臨一些技術(shù)問題需要解決以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。目前對(duì)于iii族氮化物micro-led而言，通常采用標(biāo)準(zhǔn)光刻和干法刻蝕相結(jié)合的方式進(jìn)行制備。然而，在干法刻蝕外延結(jié)構(gòu)的過程中會(huì)不可避免地對(duì)micro-led芯片造成表面損傷，增大了表面非輻射復(fù)合速率，使內(nèi)量子效率降低，從而降低了芯片的外量子效率。由于micro-led尺寸很小，相比大尺寸led芯片具有更大的表面積-體積比，因此干法刻蝕導(dǎo)致的表面損傷對(duì)芯片光電性能的降低影響更為明顯，嚴(yán)重影響其發(fā)光效率；另外，隨著半導(dǎo)體照明與顯示等市場(chǎng)發(fā)展，襯底需求越來(lái)越轉(zhuǎn)向更大尺寸，而大尺寸襯底上外延層中殘留的應(yīng)力而導(dǎo)致的翹曲問題也是外延技術(shù)難以克服的難題，尤其對(duì)micro-led對(duì)外延片高均勻性要求提出更大的挑戰(zhàn)，這也是micro-led實(shí)現(xiàn)技術(shù)飛躍和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

3、因此，如何在大尺寸襯底上實(shí)現(xiàn)micro-led外延片制備對(duì)于加速micro-led產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用具有意義重大，且仍是業(yè)界亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

2、為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

3、本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)，其包括：sin膜層、aln填充層和aln膜層，所述aln填充層間隔分布在所述sin膜層內(nèi)，所述aln膜層層疊設(shè)置在所述sin膜層、所述aln填充層上；以及，所述sin膜層內(nèi)還設(shè)置有多個(gè)aln微結(jié)構(gòu)，所述aln膜層內(nèi)還設(shè)置有多個(gè)sin微結(jié)構(gòu)。

4、本發(fā)明的第二個(gè)方面提供了一種復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

5、提供富si原子的sin膜層，所述sin膜層的選定表面具有多個(gè)納米孔結(jié)構(gòu)；

6、在所述納米孔結(jié)構(gòu)內(nèi)生長(zhǎng)aln，形成；

7、在所述sin膜層的選定表面形成al層，所述al層還覆蓋所述，從而形成復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)前體；

8、在具有氮源的環(huán)境下對(duì)所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)前體進(jìn)行熱處理，使所述al層中的部分al原子與所述sin膜層中富余的si原子發(fā)生互溶擴(kuò)散，并使所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)前體內(nèi)的al原子及si原子分別與所述n源提供的n原子結(jié)合形成aln及sin，其中，熱處理形成的aln的一部分aln層疊在sin膜層形成aln膜層，另一部分aln分布在sin膜層內(nèi)部并形成多個(gè)aln微結(jié)構(gòu)，熱處理形成的sin分布在aln膜層內(nèi)部并形成多個(gè)sin微結(jié)構(gòu)，從而形成復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)。

9、本發(fā)明的第三個(gè)方面提供了一種量子阱結(jié)構(gòu)，包括沿選定方向依次層疊設(shè)置的至少一量子阱層和至少一量子壘層，所述量子壘層包括沿所述選定方向?qū)盈B設(shè)置的至少兩個(gè)壘層以及至少一復(fù)合插入層，其中至少一個(gè)所述復(fù)合插入層設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述壘層之間，所述復(fù)合插入層包括所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)。

10、本發(fā)明的第四個(gè)方面提供了一種外延片，所述外延片包括所述量子阱結(jié)構(gòu)。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：本發(fā)明克服了大尺寸micro-led外延量子阱生長(zhǎng)均勻性差的問題，適用于大尺寸長(zhǎng)波發(fā)射，極大地提高了micro-led外延片的亮度和發(fā)光效率。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：sin膜層、aln填充層和aln膜層，所述aln填充層間隔分布在所述sin膜層內(nèi)，所述a1n膜層層疊設(shè)置在所述sin膜層、所述a1n填充層上；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述sin膜層內(nèi)具有多個(gè)納米孔結(jié)構(gòu)，所述a1n填充層設(shè)置在所述納米孔結(jié)構(gòu)內(nèi)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合si/a1插入層結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述aln微結(jié)構(gòu)與所述a1n膜層是一體的；和/或，所述sin微結(jié)構(gòu)與所述sin膜層是一體的；

4.一種復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述aln填充層的表面與所述sin膜層的選定表面齊平；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述復(fù)合si/a1插入層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，具體包括：

7.一種量子阱結(jié)構(gòu)，包括沿選定方向依次層疊設(shè)置的至少一量子阱層和至少一量子壘層，其特征在于，所述量子壘層包括沿所述選定方向?qū)盈B設(shè)置的至少兩個(gè)壘層以及至少一復(fù)合插入層，其中至少一個(gè)所述復(fù)合插入層設(shè)置在相鄰兩個(gè)所述壘層之間，所述復(fù)合插入層包括權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述量子阱結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述復(fù)合插入層包括沿所述選定方向周期性重復(fù)層疊的多個(gè)所述復(fù)合si/al插入層結(jié)構(gòu)；

9.一種外延片，其特征在于，包括：權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述量子阱結(jié)構(gòu)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述外延片，其特征在于：所述外延片包括micro-led外延片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種復(fù)合Si/Al插入層結(jié)構(gòu)及其制備方法和應(yīng)用。復(fù)合Si/Al插入層結(jié)構(gòu)包括：其包括：SiN膜層、AlN填充層和AlN膜層，所述AlN填充層間隔分布在所述SiN膜層內(nèi)，所述AlN膜層層疊設(shè)置在所述SiN膜層、所述AlN填充層上；以及，所述SiN膜層內(nèi)還設(shè)置有多個(gè)A1N微結(jié)構(gòu)，所述AlN膜層內(nèi)還設(shè)置有多個(gè)SiN微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明克服了大尺寸Micro?LED外延量子阱生長(zhǎng)均勻性差的問題，適用于大尺寸長(zhǎng)波發(fā)射，極大地提高了Micro?LED外延片的亮度和發(fā)光效率。

技術(shù)研發(fā)人員：閆其昂,王國(guó)斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇第三代半導(dǎo)體研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5