[发明专利]一种LED外延结构及制作方法

权利要求书

1.一种LED外延结构，从下至上依次包括：衬底、第一导电类型半导体层、超晶格、多量子阱层以及第二导电类型半导体层，其特征在于：在所述超晶格中插入超过一层颗粒介质层，所述颗粒介质层位于超晶格层中的不同高度位置，用于在所述超晶格中形成不同宽度和深度的V型坑，多量子阱层填充所述V型坑并位于超晶格顶表面上。

2.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述颗粒介质层的粒径为0.5~5nm，所述V型坑的宽度为50~500nm。

3.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述V型坑深度H取决于超晶格总厚T1、多量子阱层总厚T2及颗粒介质层在超晶格层中的位置，并满足T2<H<T1+T2。

4.根据权利要求1所述的一种LED外延结构，其特征在于：所述颗粒介质层密度与V型坑密度基本对应，V型坑密度介于1×10⁷cm^-2至1×10⁹cm^-2。

5.一种LED外延结构的制作方法，包括以下工艺步骤：

（1）提供一衬底；

（2）在所述衬底上生长第一导电类型半导体层；

（3）在所述第一导电类型半导体层上生长超晶格，在超晶格生长过程中插入超过一层颗粒介质层，所述颗粒介质层位于超晶格层中的不同高度位置，用于在所述超晶格中形成不同宽度和深度的V型坑；

（4）在所述V型坑及所述超晶格顶表面上生长多量子阱层；

（5）在所述多量子阱层上生长第二导电类型半导体层。

6.根据权利要求5所述的一种LED外延结构的制作方法，其特征在于：所述颗粒介质层的粒径为0.5~5nm，所述V型坑的宽度为50~500nm。

7.根据权利要求5所述的一种LED外延结构的制作方法，其特征在于：所述V型坑深度H取决于超晶格总厚T1、多量子阱层总厚T2及颗粒介质层在超晶格层中的位置，并满足T2<H<T1+T2。

8.根据权利要求5所述的一种LED外延结构的制作方法，其特征在于：所述颗粒介质层密度与V型坑密度基本对应，密度介于1×10⁷cm^-2至1×10⁹cm^-2。

9.根据权利要求5所述的一种LED外延结构的制作方法，其特征在于：所述颗粒介质层材质为氮化镁(Mg_xN_y)或氮化硅(Si_xN_y)或氧化硅(Si_xO_y)或氧化钛(Ti_xO_y)或氧化锆(Zr_xO_y)或氧化铪(Hf_xO_y)或氧化钽(Ta_xO_y)或其组合。

10.根据权利要求5所述的一种LED外延结构的制作方法，其特征在于：所述超晶格的生长温度为700~900℃。

11.根据权利要求5所述的一种LED外延结构的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在超晶格生长过程中插入超过一层颗粒介质层，由于超晶格的生长温度较低，侧向外延能力较弱，容易自外延表面于颗粒介质层处形成V型坑。