[发明专利]一种LED外延结构的制作方法

说明书

本发明提供一种LED外延结构的制作方法，通过外延制程原位形成凹洞，再在凹洞中填满电流阻挡介质层，从而构成电流扩展层，具有电流扩展效果，可以有效提高电子或空穴电流均匀性，提高发光亮度及降低工作电压。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种LED外延结构的制作方法。

背景技术

氮化镓基发光二极管作为新型光源替代传统光源已成为不可逆转的趋势，发光效率已成为影响发光二极管性能的瓶颈，影响产品的用途拓展，如何降低器件的工作电压，实现更高光效的发光二极管已经成为目前的技术研究热点。

中国专利号为CN101866831的专利公开了：一种低表面缺陷密度的外延基板及其制造方法，该制造方法先自一层晶格不匹配的基材侧向外延，形成一层具有多个缺陷处且表面缺陷降低的第一外延层，再自该第一外延层的平面进行缺陷选择性蚀刻，将所述缺陷处蚀刻出多个第一凹洞，使该第一外延层具有一界定所述第一凹洞的外延层平面，所述第一凹洞的径宽彼此相近，然后形成一填满所述第一凹洞的阻挡层，以阻隔差排向上延伸，再利用化学机械研磨法均匀地移除多余阻挡层，至该外延层平面裸露并使得其更加平坦，而使该外延层平面与剩下的该阻挡层表面共同定义出一面完整且平坦的外延基面。该发明所述低表面缺陷密度的外延基板及其制造方法，能够有效地降低缺陷密度，且能提高后续外延品质。但是该专利是在一次外延后腐蚀出凹洞，再填埋、研磨，然后二次外延，工艺较为复杂，此外凹洞是在芯片工艺制成中完成的，并非是原位腐蚀形成。

发明内容

本发明目的在于：提供LED外延结构的制作方法，通过外延制程原位形成凹洞，再在凹洞中填满电流阻挡介质层，从而构成电流扩展层，具有电流扩展效果，可以有效提高电子或空穴电流均匀性，提高发光亮度及降低工作电压。

本发明的第一方面，提供一种LED外延结构的制作方法，包括以下工艺步骤：

提供一基板；在所述基板之上形成第一外延层；在所述第一外延层之上通过外延制程形成第一凹洞；在所述第一凹洞中通过外延制程填满第一电流阻挡介质层；在所述第一凹洞与第一电流阻挡介质层之上形成第二外延层。

本发明的第二方面，再提供一种LED外延结构的制作方法，包括以下工艺步骤：

提供一基板；在所述基板之上形成第一外延层；在所述第一外延层之上通过外延制程形成第一凹洞；在所述第一凹洞中通过外延制程填满第一电流阻挡介质层；在所述第一凹洞与第一电流阻挡介质层之上形成第二外延层；在所述第二外延层之上通过外延制程形成第二凹洞；在所述第二凹洞中通过外延制程填满第二电流阻挡介质层；在所述第二凹洞与第二电流阻挡介质层之上形成第三外延层。

优选地，所述第一外延层的材料为GaN。

优选地，所述第二外延层/第三外延层包括氮化物发光外延层。

优选地，所述电流阻挡介质层的材料为低浓度掺杂或者不掺杂的InAlGaN。

优选地，通过控制InAlGaN材料的掺杂介质和浓度及Al组分，使得InAlGaN材料的电导率小于所填满凹洞对应的外延层，发挥电流阻挡作用。

优选地，所述电流阻挡介质层与具有凹洞的外延层构成电流扩展层。

优选地，所述电流扩展层可以为单个或多个叠层结构。

优选地，所述第一外延层之上形成第一凹洞的外延制程为：在第一外延层外延生长过程中，通过降低生长温度（900℃以下）、高反应室压力（300torr以上）、低NH₃和H₂分压（H₂分压小于30%）、高生长速率（大于2μm/h），从而降低第一外延层的侧向外延能力，利用穿透位错在第一外延层表面形成第一凹洞。