[发明专利]基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于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。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于C掺杂电流扩展层的GaN基发光二极管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明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：

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_xGa_1-xN阱层和位于所述In_xGa_1-xN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。

在本发明的一个实施例中，选取蓝宝石衬底层，包括：

将所述蓝宝石衬底层进行清洗；