[发明专利]一种带有极化诱导p型掺杂层的氮极性蓝紫光LED芯片及制备方法

权利要求书

1.一种带有极化诱导p型掺杂层的氮极性蓝紫光LED芯片，其从下至上依次由具有一定的斜切角，斜切方向为偏轴方向，斜切角为0.2～4°的c面蓝宝石衬底(1)、低温GaN缓冲层(2)、氮极性GaN模板层(3)、n-GaN电子注入层(5)、多量子阱有源层(6)、极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)组成；其中氮极性GaN模板层(3)中有SiN_x掩膜层(4)；极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)上设置有p电极(8)；n-GaN电子注入层(5)有一裸露台面，在其上设置有n电极(9)；其特征在于：InGaN基量子阱有源区(6)由阱层In_x3Ga_1-x3N和垒层GaN交替生长组成，对数在2～5对之间，其中0.1≤x3≤0.2；并且该芯片的制备步骤如下：

(A)将带有斜切角的(0001)面蓝宝石衬底(1)在氨气和氮气的混合气氛下进行原位的高温氮化处理，之后采用MOCVD方法的蓝宝石衬底上依次外延生长低温GaN缓冲层(2)、氮极性GaN模板层(3)、SiN_x掩膜层(4)、氮极性GaN模板层(3)、n-GaN电子注入层(5)、多量子阱有源层(6)、极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)，从而制备得到氮极性蓝紫光LED结构；氨气和氮气的体积比为1:2～1:3，氮化温度为1020～1080℃，氮化处理的时间120～240s；

(B)在极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)上表面一侧的区域用ICP方法刻蚀至n-GaN电子注入层(5)，得到裸露的n-GaN台面；在未刻蚀的极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)上制备p电极(8)，在裸露的n-GaN台面上制备n电极(9)；从而制备得到带有极化诱导p型掺杂层的氮极性蓝紫光LED芯片；

其中，低温GaN缓冲层(2)的生长温度为520～560℃，生长源为氨气和三乙基镓；氮极性GaN模板层(3)的生长温度为1050～1100℃，生长源为氨气和三甲基镓；SiN_x掩膜层(4)的生长温度为1020～1080℃，生长时间30～120s，生长源为氨气和硅烷，为多孔结构；n-GaN电子注入层(5)的生长温度为1020～1050℃，生长源为氨气和三甲基镓，掺杂源为硅烷，掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹/cm³；多量子阱有源层(6)阱层In_x3Ga_1-x3N的生长源为氨气、三甲基铟和三乙基镓，垒层GaN的生长源为氨气和三甲基镓；极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)由掺Mg的AlGaN材料构成，其中Al的组分沿外延生长方向逐渐升高，即从Al_x1Ga_1－x1N到Al_x2Ga_1－x2N逐渐过渡，其中0≤x1<x2≤0.3；生长过程中通过线性的减少Ga源的流量同时线性增加Al源的流量实现Al组分的线性变化，生长温度980～1020℃，厚度50～100nm，生长源为氨气、三甲基镓和三甲基铝，掺杂源为二茂镁，掺杂浓度为10¹⁹～10²⁰/cm³。

2.如权利要求1所述的一种带有极化诱导p型掺杂层的氮极性蓝紫光LED芯片，其特征在于：低温GaN缓冲层(2)的厚度为10～30nm，氮极性GaN模板层(3)的厚度为2～3μm，SiN_x掩膜层(4)位于氮极性GaN模板(3)当中，其距离蓝宝石衬底(1)为100～500nm，n-GaN电子注入层(5)的厚度为0.5～1μm，InGaN基多量子阱有源区(6)中每个阱层In_x3Ga_1-x3N的厚度为2～4nm、每个垒层GaN的厚度为10～15nm，极化诱导p型掺杂空穴注入层(7)的厚度为50～100nm，p电极层(8)的厚度为10～30nm，n电极层(9)的厚度为60～100nm。

3.如权利要求1所述的一种带有极化诱导p型掺杂层的氮极性蓝紫光LED芯片，其特征在于：p电极材料为Au、Pt、Ni-Au、Ni-Pt、Ti-Pt-Au或Ni-Pt-Au，n电极材料为Ti-Al、Ti-Al-Au或Ti-Al-Ni-Au，p电极和n电极采用热蒸镀、电子束蒸镀或磁控溅射方法制备。