CN115995515A - 一种外延片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种外延片，该外延片包括衬底以及生长于衬底上的三维应力调制模板、第三基础层和有源层，有源层包括量子阱层，三维应力调制模板包括层叠设置的第一基础层和第二基础层，三维应力调制模板做有朝背离衬底的方向凸起的多个凸起结构加工，处理后再外延生长第三基础层，第二基础层与第三基础层材料相同或相近，且第三基础层与量子阱层随形生长于多个凸起结构上，外延片具有一厚度方向以及在垂直于厚度方向的参考平面内彼此垂直设置的第一参考方向和第二参考方向，多个凸起结构至少沿第一参考方向排布，且凸起结构彼此间隔断开，能够避免出现应力释放导致的相分离、In析出问题，改善晶体质量并提升发光效率。

Description

一种外延片

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种外延片。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片为半导体晶片，是LED的核心组件。GaN基LED芯片包括在衬底上生长的GaN基的外延片、以及在外延片上制作的电极。其中，外延片主要包括N型层、MQW(Multiple Quantum Well，多量子阱)层和P型层。

其中，对于长波长的LED来说，高In组分含量使得MQW层与生长外延片的衬底之间存在严重的晶格失配，造成相分离及In析出的问题，致使晶体质量下降，非辐射复合效率大幅增加，影响发光效率。具体地，长波长及超长波长的LED芯片通常是建立在大失配结构的基础上，该LED芯片中的MQW层容易发生应力释放，而应力释放会伴随大量缺陷产生，进而严重影响LED器件的发光效率。

现有技术中为避免大失配体系下的应力释放，通常采用纳米线或纳米柱等三维结构，但其具有牺牲较大区域发光面积、存在较强极化场效应、工艺实现难度大、重复性稳定性差以及量产可行性很低等问题。

发明内容

本申请提供一种外延片，能够避免出现应力释放导致的相分离、In析出问题，改善晶体质量并提升发光效率，该外延片包括包括衬底以及生长于衬底上的三维应力调制模板、第三基础层和有源层，有源层包括量子阱层，三维应力调制模板包括层叠设置的第一基础层和第二基础层，三维应力调制模板设置有朝背离衬底的方向凸起的多个凸起结构，第三基础层与量子阱层随形生长于多个凸起结构上，外延片具有一厚度方向以及在垂直于厚度方向的参考平面内彼此垂直设置的第一参考方向和第二参考方向，多个凸起结构至少沿第一参考方向排布，且凸起结构彼此间隔断开。

可选地，第一基础层包括单层/多层的n-GaN或(n-GaN+u-GaN)5层。

可选地，第二基础层包括n-GaN或单层/多层InGaN或单层/多层InN及其复合结构，第二基础层与第三基础层材料相同或相近。

可选地，量子阱层至少在第一参考方向上连续覆盖多个凸起结构，

以使得在量子阱层对多个凸起结构的覆盖区域内，量子阱层沿厚度方向0的高度随着沿第一参考方向的位置变化呈起伏状设置。

可选地，随着沿第一参考方向的位置变化，多个凸起结构的高度分别呈阶梯式变化和/或连续变化。

可选地，每个凸起结构包括在厚度方向具有高度差且在第一参考方

向上彼此错开的多个台阶面以及连接于相邻两个台阶面之间的连接面，5连接面沿厚度方向延伸，或者相对于厚度方向倾斜设置，台阶面为平面或起伏面。

可选地，第一基础层包括至少一层n-GaN层。

可选地，第一基础层还包括至少一层u-GaN层。

可选地，多个凸起结构沿第一参考方向连续设置或间隔设置，并且0沿第一参考方向相邻设置的两个凸起结构在厚度方向上的最高点在第一参考方向上的最短间隔距离介于0.01μm和200μm之间。

可选地，多个凸起结构沿第一参考方向或/和第二参考方向间隔设置。

可选地，外延片进一步包括设置于相邻的两个凸起结构的间隔区域内的间隔介质层，间隔介质层的材料包括二氧化硅或氮化硅。

5可选地，同一凸起结构在厚度方向上的最高点和最低点在厚度方向上的间隔距离介于0.1μm和10μm之间；

同一凸起结构在第一参考方向上的两侧最低点在第一参考方向上的最短间隔距离介于0.01μm和200μm之间。

可选地，各凸起结构分别沿第二参考方向连续设置，多个凸起结构沿第一参考方向和第二参考方向呈阵列状排布，沿第二参考方向相邻设置的两个凸起结构在厚度方向上的最高点在第二参考方向上的最短间隔距离介于0.01μm和200μm之间。

可选地，多个凸起结构在厚度方向的最高点相同，并沿着第一参考方向或/和第二参考方向周期性变化。

可选地，连接面相对于厚度方向的倾角范围为0°至50°，包括0°，10°，30°以及45°。

可选地，台阶面与连接面设置有打孔微结构或者凸起微结构。

可选地，凸起结构在第一参考方向或/和第二参考方向的投影包括矩形、三角形以及梯形的至少一种。

可选地，凸起结构在第一参考方向或第二参考方向的投影为多个矩形、三角形、梯形的组合形状。

可选地，台阶面上设置有微坑，微坑的深度或半径为0.1μm至2μm。

区别于现有技术，本申请通过在衬底生长三维应力调制模板、第二基础层和有源层，三维应力调制模板包括层叠设置的第一基础层和第二基础层，并且三维应力调制模板做有朝背离衬底的方向凸起的多个凸起结构加工，多个凸起结构至少沿第一参考方向排布，且凸起结构彼此间隔断开，由于第三基础层与量子阱层随形生长于多个凸起结构上，通过图形化带来的小面积生长，有利于巨幅增加有源层的临界厚度，实现可控制应力调制，能够避免出现应力释放导致的相分离、In析出问题，改善晶体质量并提升发光效率；同时，量子阱层随形生长于多个凸起结构上，区别于纳米柱或纳米线仅在部分发光区域的设置方式，能够在不牺牲发光面积的前提下，保留或增大原有发光面积，能够进一步提升发光效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

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。

图1是本申请外延片一实施例的第一结构示意图；

图2是本申请三维调制模板一实施例的结构示意图；

图3是本申请凸起结构第一实施例的结构示意图；

图4是本申请凸起结构第二实施例的结构示意图；

图5是本申请凸起结构第三实施例的结构示意图；

图6是图5沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖面示意图；

图7是本申请凸起结构第四实施例的结构示意图；

图8是本申请凸起结构第五实施例的结构示意图；

图9是本申请凸起结构第六实施例的结构示意图；

图10是本申请凸起结构第七实施例的结构示意图；

图11是本申请凸起结构第八实施例的结构示意图；

图12是本申请凸起结构第九实施例的结构示意图；

图13是本申请凸起结构第十实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的外延片做进一步详细描述。可以理解的是，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。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请提供一种外延片，能够避免出现应力释放导致的相分离、In析出问题，改善晶体质量并提升发光效率。

请参阅图1，图1是本申请外延片一实施例的第一结构示意图。如图1所示，本实施例外延片10包括衬底11与生长于衬底11上的三维应力调制模板14、第三基础层12和有源层13。其中，有源层13包括量子垒层131和量子阱层132。

可选地，本实施例第三基础层12可包括AlN/GaN缓冲层、u-GaN层和n-GaN层中的至少一层。其中，第三基础层12的厚度可设置为1um-20um。

结合图1，进一步参阅图2，图2是本申请三维应力调制模板一实施例的结构示意图。如图2所示，三维应力调制模板14包括第一基础层141以及第二基础层142。在工艺上，该三维应力调制模板14通过光刻或者蚀刻工艺对设置有包含第一基础层141和第二基础层142的衬底进行加工，形成三维结构的三维应力调制模板14。通过光刻或者蚀刻工艺，三维应力调制模板14形成有朝背离衬底11的方向凸起的多个凸起结构15，其中凸起结构15可如图3-图13所示，第三基础层12与量子阱层132随形生长于多个凸起结构15上。其中，凸起结构15的数量为多个，多个凸起结构15按一定规律形成于三维应力调制模板14上，且凸起结构15彼此间隔断开，具体可通过设置间隔区或者通过图形化且高低生长凸起结构15的方式实现间隔断开。

可选地，在一实施例中，第一基础层141可包括单层/多层的n-GaN或(n-GaN+u-GaN)层。可选地，在另一实施例中，第二基础层142包括n-GaN或单层/多层InGaN或单层/多层InN及其复合结构。

可选地，在一实施例中，第一基础层141包括至少一层n-GaN层；或者，在另一实施例中，第一基础层141包括至少一层u-GaN层143。

其中，本实施例第三基础层12与第二基础层142的材料相同或相近，以便第三基础层12更好生长于第二基础层142之上。

外延片10具有一厚度方向z以及在垂直于厚度方向z的参考平面内彼此垂直设置的第一参考方向x和第二参考方向y，多个凸起结构15至少沿第一参考方向x排布或/和沿第二参考方向y排布。

其中，量子阱层132至少在第一参考方向x上连续覆盖多个凸起结构15，以使得在量子阱层132对多个凸起结构15的覆盖区域内，量子阱层132沿厚度方向z的高度随着沿第一参考方向x的位置变化呈起伏状设置。

由于有源层13，特别是量子阱层132的临界厚度与面积成反比，本实施例通过设置凸起结构15彼此间断隔开，使得量子阱层132的表面呈现起伏间隔断开，进而使得量子阱层132的大表面间断隔开形成多个具有小面积的区域，通过图形化带来的小面积生长，有利于大幅度增加有源层13的临界厚度，实现可控制应力调制，避免出现应力释放导致的相分离、In析出问题，能够改善外延片10的质量并提升外延片10制作的LED的发光效率。

具体地，本实施例多个凸起结构15在厚度方向z的最高点相同，并沿着第一参考方向x或/和第二参考方向y周期性变化。其中，随着沿第一参考方向x的位置变化，多个凸起结构15的高度分别呈阶梯式变化和/或连续变化。特别地，多个凸起结构15可沿第一参考方向x连续设置或间隔设置。或者，各凸起结构15分别沿第二参考方向y连续或间隔设置。

具体地，凸起结构15在第一参考方向x或/和第二参考方向y的投影包括矩形、三角形以及梯形的至少一种。或者，凸起结构15在第一参考方向x或第二参考方向y的投影为多个矩形、三角形、梯形的组合形状。

结合图1和图2，进一步参阅图3，图3是本申请凸起结构第一实施例的结构示意图。如图3所示，多个凸起结构15沿第二参考方向y连续设置，且多个凸起结构15的高度且沿第一参考方向x呈阶梯变化，每个凸起结构15可包括多个台阶面21以及多个连接面22。

其中，本实施例台阶面21为平面，沿第一参考方向x延伸。本实施例连接面22相对于厚度方向z的倾角为0°，即沿厚度方向z延伸。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一

参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸5起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个矩形的组合形状。

0进一步地，本实施例凸起结构15还可包括设置于相邻的两个凸起

结构15之间的间隔区域23。其中，间隔区域23背离衬底11一侧的表面即可为台阶面21。可选地，在本实施例中，间隔区域23并未设置任何隔离材料，并且第三基础层12不生长于间隔区域23对应的区域。

可选地，在另一实施中，间隔区域23也可继续生长第三基础层125及有源层13，即间隔区域23对应的区域仍可作为外延片10的发光区域，

能够避免因为设置间隔区域23而导致外延片10的整体发光面积减小。

结合图1-图3，进一步参阅图4，图4是本申请凸起结构第二实施例的结构示意图。如图4所示，区别于第一实施例，本实施例多个凸起

结构15在厚度方向z的高度不相同。可选地，多个凸起结构15中的部0分凸起结构15在厚度方向z的高度相同；或者，所有凸起结构15在厚度方向z的高度均不相同。

本实施例的多个凸起结构15呈现图形化且高低生长，能够实现凸起结构15之间的间隔断开。

结合图1-图4，进一步参阅图5，图5是本申请凸起结构第三实施5例的结构示意图。如图5所示，区别于第一实施例，本实施例外延片10

进一步包括设置于相邻的两个凸起结构15的间隔区域23内的间隔介质层16。具体地，本实施例间隔介质层16设置于凸起结构15在厚度方向z上靠近衬底11的台阶面21上。可选地，间隔介质层16的材料可包括二氧化硅或者氮化硅。

结合图5，可进一步参阅图6，图6是图5沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖面示意图。如图6所示，间隔介质层16贯穿间隔区域23设置，间隔介质层16在第二参考方向y的长度等于间隔区域23在第二参考方向y的长度，即凸起结构15在第二参考方向y的长度；间隔介质层16在第一参考方向x的宽度等于间隔区域23在第一参考方向x的宽度。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。间隔介质层16在第一参考方向x上的距离介于1μm和10μm之间，间隔介质层16在在厚度方向z上的距离介于0.1μm和2μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个矩形的组合形状。

结合图1-图6，进一步参阅图7，图7是本申请凸起结构第四实施例的结构示意图。如图7所示，区别于第一实施例，本实施例多个凸起结构15沿第一参考方向x和第二参考方向y呈阵列状排布，且多个凸起结构15的高度且沿第一参考方向x和第二参考方向y呈阶梯变化。具体地，本实施例多个凸起结构15在厚度方向z的相反方向投影为栅格形状。

可选地，在本实施例中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15之间设置有如第一实施例所示的间隔区域23，且沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15之间设置也有如第一实施例所示的间隔区域23。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。沿第二参考方向y相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第二参考方向y上的最短间隔距离d5介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个矩形的组合形状。

结合图1-图7，进一步参阅图8，图8是本申请凸起结构第五实施例的结构示意图。如图8所示，区别于第四实施例，本实施例多个凸起结构15的高度且沿第一参考方向x和第二参考方向y呈阶梯变化。具体地，本实施例沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15的高度以及沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15的高度均不一致，即多个凸起结构15可以高低设置。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。沿第二参考方向y相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第二参考方向y上的最短间隔距离d5介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为多个矩形的组合形状，在第二参考方向y的投影为多个矩形的组合形状。

可选地，在本实施例中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15之间设置有如第一实施例所示的间隔区域23，且沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15之间设置也有如第一实施例所示的间隔区域23。

可选地，在其他实施中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15以及沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15可相邻设置，即相邻的两个凸起结构15的连接面22紧贴设置。

结合图1-图8，进一步参阅图9，图9是本申请凸起结构第六实施例的结构示意图。如图9所示，区别于第五实施例，本实施例外延片10进一步包括如第三实施例所示的间隔介质层16。

可选地，由于本实施例沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15之间以及沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15之间均设置有如第一实施例所示的间隔区域23，则间隔介质层16可设置于沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15之间以及沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15之间，即填充于任意两个凸起结构15之间的间隔区域23内。

结合图1-图9，进一步参阅图10，图10是本申请凸起结构第七实施例的结构示意图。如图10所示，区别于第一实施例，本实施例多个凸起结构15沿第一参考方向x周期性变化，多个凸起结构15的高度且沿第一参考方向x呈连续变化。

可选地，本实施例每个凸起结构15包括多个台阶面21，其中本实施例每个凸起结构15的台阶面21数量为两个，且两个台阶面21相交于凸起结构15在厚度方向z上的最高点。或者，本实施例台阶面21为起伏面，沿厚度方向z凸起。

具体地，本实施例台阶面21相对于厚度方向z倾斜设置。可选地，台阶面21相对于厚度方向z的倾角范围为0°-50°，具体可包括0°，10°，30°以及45°。其中，本实施例台阶面21相对于厚度方向z的倾角为0°，即沿厚度方向z延伸。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个三角形的组合形状。

可选地，在本实施例中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15之间设置有如第一实施例所示的间隔区域23；或者，在其他实施中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15以及沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15可相邻设置，即相邻的两个凸起结构15的两个台阶面21相交于凸起结构15在厚度方向z上的最低点。

进一步地，在另一实施中，还可在间隔区域23所在区域设置如第三实施例所示的间隔介质层16，具体地，间隔介质层16设置在任意两个凸起结构15之间的隔离区间23的底部。

结合图1-图10，进一步参阅图11，图11是本申请凸起结构第八实施例的结构示意图。如图11所示，区别于第一实施例，本实施例每个凸起结构15可包括多个台阶面21以及多个连接面22。其中，本实施例每个凸起结构15包括三个台阶面21以及三个连接面22。

其中，本实施例台阶面21为平面，沿第一参考方向x延伸，且凸起结构15的三个台阶面21在厚度方向z上相互平行设置。本实施例连接面22相对于厚度方向z的倾角a不为0°，其范围可为0°-50°，具体可为10°，30°或者45°。本实施例可通过调整连接面22相对于厚度方向z的倾角a，以调节量子阱层132为非极性或半极性，以抑制弱化极化场效应(QCSE)。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个矩形以及多个梯形的组合形状。

可选地，在本实施例中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15之间设置有如第一实施例所示的间隔区域23；或者，在其他实施中，沿第一参考方向x相邻的两个凸起结构15以及沿第二参考方向y相邻的两个凸起结构15可相邻设置，即凸起结构15在厚度方向z上最低的台阶面21连接另一凸起结构15的连接面22。

进一步地，在另一实施中，还可在间隔区域23所在区域设置如第三实施例所示的间隔介质层16，具体地，间隔介质层16设置在任意两个凸起结构15之间的隔离区间23的底部。

结合图1-图11，进一步参阅图12，图12是本申请凸起结构第九实施例的结构示意图。如图12所示，区别于第八实施例，本实施例凸起结构15的台阶面21为起伏面，且连接面22相对于厚度方向z的倾角a等于0°。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个矩形以及三角形的组合形状。

结合图1-图12，进一步参阅图13，图13是本申请凸起结构第十实施例的结构示意图。如图13所示，区别于第九实施例，本实施例台阶面21为平面，本实施例凸起结构15的多个台阶面21在厚度方向z上相互平行设置，且连接面22相对于厚度方向z的倾角a等于0°，即台阶结构15形成多层台阶结构，其中台阶周期数可为1-20。

其中，沿第一参考方向x相邻设置的两个凸起结构15在厚度方向z上的最高点在第一参考方向x上的最短间隔距离d1介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在第一参考方向x上的两侧最低点在第一参考方向x上的最短间隔距离d2介于0.01μm和200μm之间。同一凸起结构15在厚度方向z上的最高点和最低点在厚度方向z上的间隔距离d3介于0.1μm和10μm之间。同一凸起结构15在第二参考方向y上的距离d4介于0.01μm和200μm之间。

并且，本实施例凸起结构15在第一参考方向x的投影为矩形，在第二参考方向y的投影为多个矩形的组合形状。

可选地，在其他实施例中，多个凸起结构15还可以呈岛状设置，具体沿第一参考方向x间隔设置，且沿第二参考方向y连续设置。

具体地，部分相邻两个凸起结构15的台阶面21相接，或者部分相邻两个凸起结构15的台阶面21彼此间隔；部分相邻两个凸起结构15的连接面22相接，或者部分相邻两个凸起结构15的连接面22彼此间隔。

可选地，凸起结构15在第一参考方向x的投影为多个矩形的组合形状，在第二参考方向y的投影为多个矩形的组合形状；或者，凸起结构15在第一参考方向x的投影为多个三角形的组合形状，在第二参考方向y的投影为多个三角形的组合形状。

可选地，在其他实施例中，基于上述任一实施例所述的凸起结构15，凸起结构15的台阶面21与连接面22还可设置有打孔微结构或者凸起微结构，其中凸起微结构可与本申请凸起结构15相似。

可选地，在其他实施例中，基于上述任一实施例所述的凸起结构15，凸起结构15的台阶面21上可进一步设置有微坑，微坑的深度或半径为0.1μm至2μm。

本申请通过在三维应力调制模板14上设置朝背离衬底11的方向凸起的多个凸起结构15，多个凸起结构15至少沿第一参考方向x排布，且凸起结构15彼此间隔断开，由于量子阱层132随形生长于多个凸起结构15上，通过图形化带来的小面积生长，有利于巨幅增加有源层13的临界厚度，实现可控制应力调制，避免出现应力释放导致的相分离、In析出，能够改善外延片10的质量并提升发光效率；同时，量子阱层132随形生长于多个凸起结构15上，区别于纳米柱或纳米线仅在部分发光区域的设置方式，能够在不牺牲发光面积的前提下，保留或增大原有发光面积，能够进一步提升外延片10的发光效率。

并且，本申请可通过调整凸起结构15的连接面22相对于厚度方向z的倾角a，以调节量子阱层132为非极性或半极性，以抑制弱化极化场效应(QCSE)。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (19)

1.一种外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底以及生长于所述衬底上的三维应力调制模板、第三基础层和有源层，所述有源层包括量子阱层，所述三维应力调制模板包括层叠设置的第一基础层和第二基础层，所述三维应力调制模板设置有朝背离衬底的方向凸起的多个凸起结构，所述第三基础层与所述量子阱层随形生长于所述多个凸起结构上，所述外延片具有一厚度方向以及在垂直于所述厚度方向的参考平面内彼此垂直设置的第一参考方向和第二参考方向，所述多个凸起结构至少沿所述第一参考方向排布，且所述凸起结构彼此间隔断开。

2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第一基础层包括单层/多层的n-GaN或(n-GaN+u-GaN)层。

3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第二基础层包括n-GaN或单层/多层InGaN或单层/多层InN及其复合结构，所述第二基础层与所述第三基础层材料相同或相近。

4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述量子阱层至少在所述第一参考方向上连续覆盖所述多个凸起结构，以使得在所述量子阱层对所述多个凸起结构的覆盖区域内，所述量子阱层沿所述厚度方向的高度随着沿所述第一参考方向的位置变化呈起伏状设置。

5.根据权利要求4所述的外延片，其特征在于，随着沿所述第一参考方向的位置变化，所述多个凸起结构的高度分别呈阶梯式变化和/或连续变化。

6.根据权利要求5所述的外延片，其特征在于，每个所述凸起结构包括在所述厚度方向具有高度差且在所述第一参考方向上彼此错开的多个台阶面以及连接于相邻两个所述台阶面之间的连接面，所述连接面沿所述厚度方向延伸，或者相对于所述厚度方向倾斜设置，所述台阶面为平面或起伏面。

7.根据权利要求6所述的外延片，其特征在于，所述第一基础层包括至少一层n-GaN层。

8.根据权利要求6所述的外延片，其特征在于，所述第一基础层还包括至少一层u-GaN层。

9.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述多个凸起结构沿所述第一参考方向连续设置或间隔设置，并且沿所述第一参考方向相邻设置的两个所述凸起结构在所述厚度方向上的最高点在所述第一参考方向上的最短间隔距离介于0.01μm和200μm之间。

10.根据权利要求8所述的外延片，其特征在于，所述多个凸起结构沿所述第一参考方向或/和第二参考方向间隔设置。

11.根据权利要求9所述的外延片，其特征在于，所述外延片进一步包括设置于相邻的两个所述凸起结构的间隔区域内的间隔介质层，所述间隔介质层的材料包括二氧化硅或氮化硅。

12.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，同一所述凸起结构在所述厚度方向上的最高点和最低点在所述厚度方向上的间隔距离介于0.1μm和10μm之间；

同一所述凸起结构在所述第一参考方向上的两侧最低点在所述第一参考方向上的最短间隔距离介于0.01μm和200μm之间。

13.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，各所述凸起结构分别沿所述第二参考方向连续设置，所述多个凸起结构沿所述第一参考方向和所述第二参考方向呈阵列状排布，沿所述第二参考方向相邻设置的两个所述凸起结构在所述厚度方向上的最高点在所述第二参考方向上的最短间隔距离介于0.01μm和200μm之间。

14.根据权利要求1-13所述的外延片，其特征在于，所述多个凸起结构在所述厚度方向的最高点相同，并沿着所述第一参考方向或/和所述第二参考方向周期性变化。

15.根据权利要求6所述的外延片，其特征在于，所述连接面相对于所述厚度方向的倾角范围为0°至50°，包括0°，10°，30°以及45°。

16.根据权利要求5所述的外延片，其特征在于，所述台阶面与所述连接面设置有打孔微结构或者凸起微结构。

17.根据权利要求14所述的外延片，其特征在于，所述凸起结构在所述第一参考方向或/和第二参考方向的投影包括矩形、三角形以及梯形的至少一种。

18.根据权利要求14所述的外延片，其特征在于，所述凸起结构在所述第一参考方向或第二参考方向的投影为多个矩形、三角形、梯形的组合形状。

19.根据权利要求6所述的外延片，其特征在于，所述台阶面上设置有微坑，所述微坑的深度或半径为0.1μm至2μm。

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