[发明专利]提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法

权利要求书

1.一种提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，该发光二极管外延片的结构从下向上依次为，衬底层，氮化镓低温缓冲层，未掺杂的高温氮化镓层，复合n型层，多量子阱结构MQW ， p型铝镓氮电子阻挡层，p型氮化镓层，p型氮化镓接触层，其特征在于：复合的n型层中在重掺杂的n⁺-GaN层和重掺杂n⁺-GaN层中间插入一层n-Al_zG_a1-zN层；复合n型层的结构顺序从下往上依次为：重掺杂的n⁺-GaN层（401），n-AlzGa1-zN插入层（102），重掺杂n⁺-GaN层（402），低掺杂n^--GaN层（403）。

2. 根据权利要求1所述的提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，其特征在于：复合n型层中的重掺杂（401）层掺杂浓度介于10¹⁵-10¹⁹cm^-3之间，厚度介于0.4-1μm之间；重掺杂层（402）掺杂浓度介于10¹⁷-10¹⁹ cm^-3之间，厚度介于0.8-2μm之间，轻掺杂的n-GaN层（403）的掺杂浓度介于10¹⁵-10¹⁷ cm^-3之间，厚度介于0.1-0.5μm之间。

3.根据权利要求1所述的提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，其特征在于：复合n型层中n-Al_zG_a1-zN插入层中，0＜z＜1，厚度介于0.05-0.2μm之间。

4.根据权利要求1所述的提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，其特征在于：复合n型层中n-Al_zG_a1-zN插入层中的Si掺杂浓度介于10¹⁵-10¹⁷ cm^-3之间。

5.根据权利要求1所述的提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，其步骤：

⑴.首先将衬底材料在氢气气氛里进行退火1-10分钟，清洁衬底表面，温度控制在1050℃与1180℃之间，然后进行氮化处理；

⑵.将温度下降到450℃与600℃之间, 生长15至35 nm厚的低温GaN成核层，此生长过程时，生长压力在400 Torr至600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在500至3000之间；

⑶.低温缓冲层生长结束后，对低温缓冲层（2）在原位进行退火处理，退火温度在1000-1200℃之间，时间在5分钟至10分钟之间;

⑷.退火之后，将温度调节到1000℃至1200℃之间，生长厚度为0.8μm至2μm之间的u-GaN层，此生长过程时，生长压力在300 Torr至760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300至3000之间;

⑸.u-GaN （3）生长结束后，生长一层重掺杂的n⁺-GaN层（401），厚度在0.4μm至1μm之间，生长温度在1000℃至1200℃之间，生长压力在50 Torr至760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300至3000之间，Si掺杂浓度在10¹⁷ cm^-3-10¹⁹ cm^-3之间；

⑹.n⁺-GaN层（401）生长结束厚后，生长一层厚度介于10nm至200nm的n-Al_zGa_1-zN  0＜z＜1层，生长温度在800℃至1100℃之间，生长压力在50 Torr至200 Torr之间；

⑺.n-Al_zGa_1-zN层（102）生长结束后，重复生长步骤5再生长一层厚度在 0.8μm至2μm的重掺杂n⁺-GaN层；

⑻.n⁺-GaN层（402）生长结束后，生长一层低掺杂的n^--GaN层，厚度在0.1μm至0.5μm之间，生长温度在1000℃至1200℃之间，生长压力在50 Torr至760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300至3000之间，Si掺杂浓度在10¹⁵ cm^-3-10¹⁷ cm^-3之间；

⑼.n^--GaN层（403）生长结束后，开始生长多量子阱结构MQW 5，MQW层5由6至15个周期的In_xGa_1-xN/GaN  0＜x＜0.5 多量子阱组成；阱的厚度在2nm至3nm之间，生长温度在720℃至820℃之间，生长压力在100Torr至500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300至5000之间；垒的厚度在10至25nm之间，生长温度在820℃至920℃之间，生长压力在100Torr至500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300至5000之间；

⑽.6至15个周期的In_xGa_1-xN/GaN  0＜x＜0.5  MQW层生长结束后，将温度升至800℃至1080℃之间，生长压力50Torr至200Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比1000至20000之间，生长厚度10nm 至200nm之间的p-Al_yGa_1-yN 0.1＜y＜0.5电子阻挡层；该层禁带宽度大于最后一个barrier的禁带宽度，可控制在4eV与5.5eV之间； 

⑾.p-Al_yGa_1-yN 0.1＜y＜0.5电子阻挡层生长结束后，生长一层厚度在0.1μm至0.8μm之间的p型氮化镓层，其生长温度在850℃至1080℃之间，生长气压在100 Torr-300 Torr之间；

⑿.p型氮化镓层结束后，生长一层厚度在0.05-0.3μm的P型接触层，其生长温度在850℃至1050℃之间，生长压力100Torr至300Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比介于1000至20000之间；

外延生长结束后，将反应腔的温度降至650至850℃之间，纯氮气氛围中退火处理5至15分钟，然后降至室温，结束外延生长，

然后对生长的外延片进行清洗、沉积、光刻和刻蚀等半导体加工工艺制成单颗小尺寸芯片。