[发明专利]二级管用外延片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二极管用外延片及其制备方法，特别涉及一种使用图像化蓝宝石衬底的二极管用外延片及其制备方法。

背景技术

目前用于二极管的外延片的衬底主要有两种，即蓝宝石衬底和碳化硅衬底。但由于碳化硅的价格昂贵，故蓝宝石衬底的使用更为广泛。现有技术中普遍使用的平片状蓝宝石衬底由于其位错密度较高，制成的二极管电子器件漏电流较高、易击穿。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种二级管用外延片及其制备方法，由其制成的二极管电子器件漏电较低、击穿电压较高、寿命较长。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种二级管用外延片，包括依次层叠的衬底、GaN成核层、GaN缓冲层、AlGaN层、重掺杂nGaN层、轻掺杂nGaN层，所述衬底为图形化蓝宝石衬底，所述GaN成核层为C掺杂的GaN成核层，所述GaN缓冲层为C掺杂的GaN缓冲层。

优选地，所述重掺杂nGaN层的掺杂浓度为1E19cm^-3，所述轻掺杂nGaN层的掺杂浓度为5E15~2E16cm^-3。

优选地，所述图形化蓝宝石衬底的图形高度、宽度、间隙分别为1.6μm、2.4μm、0.6μm，或分别为1.7μm、2.6μm、0.4μm，或分别为1.2μm、1.8μm、0.1μm。

优选地，所述GaN成核层为C掺杂的GaN成核层，且GaN成核层的厚度为20~50nm；所述GaN缓冲层为C掺杂的GaN缓冲层，且所述GaN缓冲层的厚度为2~3μm；所述AlGaN层的厚度为80~150nm；所述重掺杂nGaN层的厚度为2.5~3μm；所述轻掺杂nGaN层的厚度为6~10μm。

优选地，所述GaN成核层和所述GaN缓冲层所采用的C的掺杂源为CCl₄或C₂H₂。

优选地，所述AlGaN层中Al的摩尔百分含量为8~15%。

本发明采用的又一技术方案为：

一种如上所述的二级管用外延片的制备方法，包括如下步骤：

A将图形化蓝宝石衬底在1050~1100℃的H₂氛围下高温净化5~10min；

B在H₂氛围下将步骤A净化后的衬底降温至500~600℃，在衬底上生长C掺杂的GaN成核层；

C温度升高至1040~1080℃，在所述GaN成核层上生长C掺杂的GaN缓冲层；

D在1000~1050℃的温度下，在所述GaN缓冲层上生长AlGaN层；

E在所述AlGaN层上生长重掺杂nGaN层；

F在所述重掺杂nGaN层上生长轻掺杂nGaN层。

优选地，所述GaN缓冲层为C掺杂的GaN缓冲层，所述GaN缓冲层的生长压力为30~50mbar。

优选地，所述重掺杂nGaN层、轻掺杂nGaN层的生长压力均为50~70mbar或70~100mbar或100~133mbar或133~166mbar或166~200mbar。

优选地，所述重掺杂nGaN层、轻掺杂nGaN层的生长温度均为980~1000℃或1000~1020℃或1020~1050℃或1050~1080℃。

本发明采用以上技术方案，相比现有技术具有如下优点：在图形化蓝宝石衬底生长掺C的GaN成核层和掺C的GaN缓冲层制成了更高晶体质量的半绝缘GaN，所制成的二极管外延片晶体质量更好，相较常规平片蓝宝石衬底制作的二极管用外延片，位错密度由1E9cm^-3降低至5E7cm^-3，且用此外延片制作的二极管电子器件漏电流较低，击穿电压较高，寿命较长。

附图说明