本发明专利技术涉及一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管及其制备方法，方法包括：在蓝宝石衬底层上生长AlN成核层；在AlN成核层上生长U型GaN层；在U型GaN层上生长第一层n型GaN层；在第一层n型GaN层上生长第二层C掺杂GaN层；在第二层C掺杂GaN层上生长第三层n型GaN层；在第三层n型GaN层上生长多量子阱结构；在多量子阱结构上生长p型GaN层；刻蚀n型电极接触区，以暴露第一层n型GaN层；在n型电极接触区的第一层n型GaN层上沉积n型电极和在p型GaN层上沉积p型电极，以完成GaN基发光二极管的制作。本发明专利技术提出一种基于C掺杂的GaN基发光二极管的制备方法，用掺C的GaN层作为电流扩展层，提高LED的性能和可靠性，方法简单，无需引入额外生长源和工艺步骤。外生长源和工艺步骤。外生长源和工艺步骤。
【技术实现步骤摘要】
基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管及其制备方法
[0001]本专利技术属于微电子
，涉及一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管及其制备方法。
技术介绍
[0002]GaN基发光二极管(LED，Light
‑
Emitting Diode)具有效率高、节能、环保、寿命长、体积小、显色性与响应速度好等优点，基于LED的半导体照明已经逐渐替代传统照明。
[0003]由于GaN单晶的价格限制和尺寸限制，目前GaN的生长通常采用异质外延方式。蓝宝石是最普遍用于GaN生长的衬底，具有生产技术成熟、价格适中、机械强度高、性价比高等优点。不过，由于蓝宝石是一种绝缘体，无法制作垂直结构的器件，目前横向结构的LED是主流。由于横向结构LED芯片的p型电极和n型电极位于同一侧，且p型材料和n型材料的电导率不同，不可避免地存在电流拥堵效应，导致载流子分布不均和局部过热，降低器件效率和可靠性。因此，电流扩展层应运而生。它是通过在结构中引入一层低电阻率的层结构，增加LED的纵向电阻，使得电流进行再分布，从而改善了芯片的横向电流扩展。已报道的电流扩展层包括透明导电氧化物薄膜，p型电极下方的电流阻挡层，n型层中的AlGaN层等。
[0004]然而，这些方法都需要额外的生长步骤，增加工艺复杂度，且额外插入的层结构可能会影响发光量子阱层的晶体质量。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术实施例提供了一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管的制备方法，所述GaN基发光二极管的制备方法包括：
[0007]选取蓝宝石衬底层；
[0008]在所述蓝宝石衬底层上生长AlN成核层；
[0009]在所述AlN成核层上生长U型GaN层；
[0010]在所述U型GaN层上生长第一层n型GaN层；
[0011]在所述第一层n型GaN层上生长第二层C掺杂GaN层；
[0012]在所述第二层C掺杂GaN层上生长第三层n型GaN层，所述第一层n型GaN层、所述第二层C掺杂GaN层和所述第三层n型GaN层组成三层结构的n型GaN层；
[0013]在所述第三层n型GaN层上生长多量子阱结构，所述多量子阱结构包括若干周期的量子阱，所述量子阱包括In
x
Ga1‑
x
N阱层和位于所述In
x
Ga1‑
x
N阱层上的GaN势垒层；
[0014]在所述多量子阱结构上生长p型GaN层；
[0015]刻蚀n型电极接触区，以暴露第一层n型GaN层；
[0016]在所述n型电极接触区的第一层n型GaN层上沉积n型电极和在p型GaN层上沉积p型电极，以完成GaN基发光二极管的制作。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，选取蓝宝石衬底层，包括：
[0018]将所述蓝宝石衬底层进行清洗；
[0019]在900
‑
1200℃温度条件下，对所述蓝宝石衬底层进行5
‑
10min的热处理；
[0020]在1000
‑
1100℃温度条件下，对热处理后的所述蓝宝石衬底层进行3
‑
5min的氮化处理。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，在所述蓝宝石衬底层上生长AlN成核层，包括：
[0022]采用MOCVD工艺在氮化后的所述蓝宝石衬底层上生长厚度为20
‑
50nm的AlN成核层。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，在所述AlN成核层上生长U型GaN层，包括：
[0024]采用MOCVD工艺在所述AlN成核层上生长厚度为2
‑
3μm的U型GaN层。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，在所述U型GaN层上生长第一层n型GaN层，包括：
[0026]通入氨气、镓源和硅源，采用MOCVD工艺在所述U型GaN层上生长所述第一层n型GaN层。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，在所述第一层n型GaN层上生长第二层C掺杂GaN层，包括：
[0028]关闭硅源，保持氨气、镓源的流量不变，在第二温度条件下，采用MOCVD工艺在所述第一层n型GaN层上生长第二层C掺杂GaN层，其中，所述第二温度低于所述第一温度。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，在所述第二层C掺杂GaN层上生长第三层n型GaN层，包括：
[0030]通入硅源，保持氨气、镓源的流量不变，在第一温度条件下，采用MOCVD工艺在所述第二层C掺杂GaN层上生长第三层n型GaN层。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，单层所述In
x
Ga1‑
x
N阱层的厚度为2
‑
5nm，单层所述GaN势垒层的厚度为9
‑
15nm，其中，In含量x的调整范围为0.1
‑
0.7。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，刻蚀n型电极接触区，以暴露第一层n型GaN层，包括：
[0033]采用光刻工艺刻蚀掉一端的所述p型GaN层、所述多量子阱结构、所述第三层n型GaN层、所述第二层C掺杂GaN层和部分深度的所述第一层n型GaN层，以暴露剩余的所述第一层n型GaN层。
[0034]本专利技术的另一个实施例提供的一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管，利用上述任一项实施例所述的GaN基发光二极管的制备方法进行制备，所述GaN基发光二极管包括：
[0035]蓝宝石衬底层；
[0036]AlN成核层，位于所述蓝宝石衬底层上；
[0037]U型GaN层，位于所述AlN成核层上；
[0038]第一层n型GaN层，位于所述U型GaN层上，且所述第一层n型GaN层具有第一上表面和第二上表面，且所述第二上表面位于所述第一上表面之下；
[0039]第二层C掺杂GaN层，位于所述第一层n型GaN层的第一上表面上；
[0040]第三层n型GaN层，位于所述第二层C掺杂GaN层上；
[0041]多量子阱结构，位于所述第三层n型GaN层上，所述多量子阱结构包括若干周期的量子阱，所述量子阱包括In
x
Ga1‑
x
N阱层和位于所述In
x
Ga1‑
x
N阱层上的GaN势垒层；
[0042]p型GaN层，位于所述多量子阱结构上；
[0043]n型电极，位于所述第一层n型GaN层的第二上表面上；
[0044]p型电极，位于所述p型GaN层上。
[0045]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0046]1、本专利技术的LED具有三层结构的n型GaN层，具体地是在两层n型GaN层之间插入一层C掺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管的制备方法，其特征在于，所述GaN基发光二极管的制备方法包括：选取蓝宝石衬底层；在所述蓝宝石衬底层上生长AlN成核层；在所述AlN成核层上生长U型GaN层；在所述U型GaN层上生长第一层n型GaN层；在所述第一层n型GaN层上生长第二层C掺杂GaN层；在所述第二层C掺杂GaN层上生长第三层n型GaN层，所述第一层n型GaN层、所述第二层C掺杂GaN层和所述第三层n型GaN层组成三层结构的n型GaN层；在所述第三层n型GaN层上生长多量子阱结构，所述多量子阱结构包括若干周期的量子阱，所述量子阱包括In
x
Ga1‑
x
N阱层和位于所述In
x
Ga1‑
x
N阱层上的GaN势垒层；在所述多量子阱结构上生长p型GaN层；刻蚀n型电极接触区，以暴露第一层n型GaN层；在所述n型电极接触区的第一层n型GaN层上沉积n型电极和在p型GaN层上沉积p型电极，以完成GaN基发光二极管的制作。2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其特征在于，选取蓝宝石衬底层，包括：将所述蓝宝石衬底层进行清洗；在900
‑
1200℃温度条件下，对所述蓝宝石衬底层进行5
‑
10min的热处理；在1000
‑
1100℃温度条件下，对热处理后的所述蓝宝石衬底层进行3
‑
5min的氮化处理。3.根据权利要求2所述的GaN基发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述蓝宝石衬底层上生长AlN成核层，包括：采用MOCVD工艺在氮化后的所述蓝宝石衬底层上生长厚度为20
‑
50nm的AlN成核层。4.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述AlN成核层上生长U型GaN层，包括：采用MOCVD工艺在AlN成核层上生长厚度为2
‑
3μm的U型GaN层。5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述U型GaN层上生长第一层n型GaN层，包括：通入氨气、镓源和硅源，采用MOCVD工艺在所述U型GaN层上生长所述第一层n型GaN层。6.根据权利要求5所述的GaN基发光二极管的制备方法，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：许晟瑞，彭若诗，江青聪，范晓萌，苏华科，张涛，张雅超，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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