[发明专利]一种低缺陷密度LED外延结构及其制作方法

说明书

本申请公开一种低缺陷密度LED外延结构及其制作方法，通过改变第一型半导体层生长过程中的气氛H₂气体流量组分，通过气体流量变化的H₂对外延层界面处进行处理，得到表面态较好的外延结构，提高LED的晶体形貌，从而能够减少晶体缺陷，减少载流子的非辐射复合几率，提高发光效率。同时，通过H₂气体流量的增加可以减少C杂质的并入，减少载流子的散射机率，提高载流子的迁移率，提高电子空穴的辐射复合机率。

技术领域

本发明涉及半导体器件制作技术领域，尤其涉及一种低缺陷密度LED外延结构及其制作方法。

背景技术

LED是一种节能光源，随着发光二极管(LED)发光效率的不断提高，LED能够取代白炽灯的地位。LED已经广泛应用于手机背光、液晶显示屏背光、信号灯、建筑景观、特殊照明等领域，并日益向普通照明、汽车照明等领域拓展。

GaN及其合金是目前最有前景的半导体材料之一，其禁带宽度分布从1.95eV到6.2eV，可制备从可见光到紫外波段的发光器，Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体因高温稳定性和高饱和迁移率越来越受到人们的关注，GaN基蓝绿发光二极管已经商品化，并且在稳定性及高亮方面已经取得了突破性进展，然而仍然存在LED内量子效率较低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低缺陷密度LED外延结构及其制作方法，以解决现有技术中LED外延结构内量子效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低缺陷密度LED外延结构的制作方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上依次形成非掺杂层、第一型半导体层、多量子阱层、第二型半导体层；

其中，所述第一型半导体层的形成采用氮气和氢气的生长气氛，且所述氮气和氢气生长气氛中，气体总流量不变，氮气和氢气的单组分流量变化。

优选地，所述氮气的流量变化范围为0SLM～100SLM，包括端点值；所述氮气的流量变化范围为100SLM～200SLM，包括端点值。

优选地，所述氮气或氢气的单组分流量变化按照线性变化。

优选地，所述氮气或氢气的单组分流量线性变化速率为1SLM/min～50SLM/min，包括端点值。

优选地，所述氮气或氢气的单组分流量变化按照非线性变化。

优选地，所述氮气或氢气的单组分流量变化为脉冲式变化。

优选地，相邻两个脉冲流量值之间的差值为恒定的，变化周期为1-50，包括端点值。

优选地，相邻两个脉冲流量值之间的差值为非恒定的，变化周期为1-50，包括端点值。

优选地，所述氮气或氢气的单组分流量变化为螺旋式变化，变化周期为1-50，包括端点值。

优选地，形成所述第一型半导体层的具体方法包括：

在第一气氛环境下，生长形成第一厚度的第一种第一型半导体层；

在第二气氛环境下，在所述第一种第一型半导体层上生长形成第二厚度的第二种第一型半导体层。

优选地，形成所述第一型半导体层的具体方法还包括：

交替重复生长形成第一种第一型半导体层和第二种第一型半导体层的步骤，形成多层结构的第一型半导体层。

优选地，所述第二型半导体层和所述多量子阱层的形成均采用氮气和氢气的生长气氛，且所述氮气和氢气生长气氛中，气体总流量不变，氮气和氢气的单组分流量变化。