[發明專利]基于m面SiC襯底上黃光LED材料及其制作方法

在審

• 申請號: 201510508721.8
• 申請日: 2015-08-18
• 公開（公告）號: CN105118902A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 郝躍;任澤陽;許晟瑞;李培咸;張進成;姜騰;蔣仁淵;馬曉華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及一種半導體材料，可用于制作GaN黃光LED產品。

技術背景

Ш-V族氮化物半導體材料具有直接帶隙、熱導率高、電子飽和遷移率高、發光效率高、耐高溫和抗輻射等優點，在短波長藍光—紫外光發光器件、微波器件和大功率半導體器件等方面有巨大的應用前景，通過調節In的組分，理論上講可以實現對可見光波長的全覆蓋。

2012年H.等人提出了在m面SiC和體GaN襯底上生長了InGaN/GaN量子阱結構的方案，參見Largeopticalpolarizationanisotropyduetoanisotropicin-planestraininm-planeGaInNquantumwellstructuresgrownonm-plane6H-SiC，AppliedPhysicsLetters，100.15(2012):151905。該方案使用的體GaN襯底價格非常昂貴，不利于大規模生產，該方案使用的InGaN/GaN量子阱結構的生長工藝復雜，生長效率低，而且GaN的生長溫度低，晶格失配較大，導致GaN的結晶質量退化，影響器件性能。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提供一種基于m面SiC襯底上黃光LED材料及其制作方法，以簡化工藝復雜度，提高生長效率，降低成本，提高LED器件性能。

實現本發明目的技術關鍵是：采用MOCVD的方法，通過引入C摻雜，使C元素替換N元素形成深能級，提供復合能級，C雜質可以通過C源引入，也可以通過控制工藝利用MOCVD中的C雜質實現。

一.本發明基于基于m面SiC襯底上黃光LED材料，自上而下分別為p型GaN層，有源層，成核層和m面SiC襯底，其特征在于有源層使用C摻雜和Si摻雜的n型GaN層，以在GaN中引入C的深能級，為發黃光的電子、空穴提供復合平臺。

進一步，C摻雜的濃度為2×10¹⁷cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，Si摻雜的濃度為4×10¹⁷cm^-3～4×10¹⁹cm^-3。

進一步，p型GaN層的厚度為0.01-10μm。

進一步，n型GaN層的厚度為0.2-100μm。

二.本發明基于m面SiC襯底上黃光LED材料及其制作方法，包括如下步驟：

(1)將m面SiC襯底置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，并向反應室通入氫氣與氨氣的混合氣體，對襯底進行熱處理，反應室的真空度小于2×10^-2Torr，襯底加熱溫度為910-1180℃，時間為5-10min，反應室壓力為20-760Torr；

(2)在m面SiC襯底上生長厚度為10-200nm，溫度為520-720℃的低溫成核層；

(3)在低溫成核層之上生長厚度為0.2-100μm，Si摻雜濃度為4×10¹⁷cm^-3～4×10¹⁹cm^-3，C摻雜濃度為2×10¹⁷cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，溫度為900-1150℃的高溫n型GaN有源層；

(4)在n型GaN有源層之上生長厚度為0.01-10μm，Mg摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，溫度為900-1150℃的高溫p型GaN層。

本發明由于采用C摻雜和Si摻雜的n型GaN作為有源層，與現有技術相比具有如下優點：

1.避免了傳統LED結果中的InGaN量子阱生長，簡化了工藝步驟，提高了生長效率。

2.避免了InGaN的存在引起材料晶格失配大的問題，提高了材料的質量，從而提高LED器件的性能。

3.可以直接利用MOCVD中的Ga源中的C作為C源，降低了生產成本。

本發明的技術方案和效果可通過以下附圖和實施例進一步說明。

附圖說明

圖1是本發明基于m面SiC襯底上黃光LED材料結構示意圖；

圖2為本發明制作基于m面SiC襯底上黃光LED材料的流程圖。

具體實施方式