在图形化氮化镓单晶衬底上制备氮化镓发光二极管的方法

摘要

本发明公开了一种在图形化氮化镓单晶衬底上制备氮化镓发光二极管的方法，在氮化镓单晶衬底上沉积厚度为98‑102nm的SiO₂或SiN作为掩膜图形层，再把该掩膜图形层制备为具有周期性结构的圆型孔状掩膜图形层，该圆型孔状掩膜图形层的圆型孔直径为0.8‑1.0微米，该圆型孔状掩膜图形层的图形周期为1.4‑1.6微米，再将氮化镓单晶衬底清洗干净后放入MOCVD反应室进行二次生长，通过采用降低MOCVD反应室压力，提高V/III比的方式，控制氮化镓外延层的生长模式，外延层会在接续垂直生长的同时在掩膜图形层上侧向外延生长，制备出高亮度氮化镓基发光二极管。本发明制备的氮化镓基发光二极管散热性好。

主权项

一种在图形化氮化镓单晶衬底上制备氮化镓发光二极管的方法，包括以下步骤：步骤1，在氮化镓单晶衬底上沉积厚度为98‑102nm的SiO₂或SiN作为掩膜图形层，再把该掩膜图形层制备为具有周期性结构的圆型孔状掩膜图形层，该圆型孔状掩膜图形层的圆型孔直径为0.8‑1.0微米，该圆型孔状掩膜图形层的图形周期为1.4‑1.6微米；步骤2，把制备有圆型孔状掩膜图形层的氮化镓单晶衬底清洗干净后放入MOCVD反应室进行二次生长，在H₂气氛、950‑1050℃下，MOCVD反应室的压力为200‑300torr、V/III摩尔比为1000‑1300，三维生长厚度为150‑200纳米的n型GaN三维生长层；步骤3，在H₂气氛、1050‑1100℃下，MOCVD反应室的压力为60‑100torr、V/III摩尔比为1300‑3000，二维生长厚度为1‑3微米的n型GaN二维合并层；步骤4，在N₂气氛、820‑850℃下，V/III摩尔比为5000‑10000，MOCVD反应室的压力为300torr,生长厚度为150nm 的n型GaN低温应力释放层；步骤5，在N₂气氛、750‑850℃下，V/III摩尔比为5000‑10000，MOCVD反应室的压力为300torr,生长5‑10周期的In_xGa_1‑xN/GaN多量子阱有源区,其中，0<x≤0.3，In_xGa_1‑xN阱层的厚度范围在2‑4nm，GaN垒层的厚度为8‑20nm；步骤6，在N₂气氛、850‑950℃下，V/III摩尔比为5000‑10000、MOCVD反应室的压力为100‑300torr,生长5‑10个周期的p型Al_y1Ga_1‑y1N/GaN超晶格电子阻挡层，其中，Al组分0≤y₁≤0.2， p型Al_y1Ga_1‑y1N的厚度为2‑5nm，GaN层厚度为2‑5nm；步骤7，在H₂气氛、950‑1050℃下，V/III摩尔比为2000‑5000、MOCVD反应室的压力为100torr,生长100‑300nm的高温p型GaN层；步骤8，在H₂气氛、650‑750℃下， V/III摩尔比为5000‑10000、MOCVD反应室的压力为300torr,生长2‑4nm的p型InGaN接触层；步骤9，将MOCVD反应室的温度降至20‑30℃，结束生长，完成氮化镓发光二极管外延层的生长，制备得到高亮度的GaN基发光二极管外延层。