[实用新型]一种低阻LED的芯片外延结构

说明书

本实用新型是一种低阻LED的芯片外延结构。该结构沿着外延生长方向依次包括衬底、缓冲层、N‑型半导体材料层、多量子阱层、P‑型半导体材料层、电流扩展层和P‑型欧姆电极；其中，电流扩展层和N极欧姆接触层中分别嵌有绝缘层；所述的外延结构还包括N极欧姆接触层和N‑型欧姆电极；N极欧姆接触层位于部分N‑型半导体材料层之上；N‑型欧姆电极位于N极欧姆接触层之上。本实用新型制备方法简单，可操作性强，成本低，而且在进一步减小欧姆接触电阻的基础上，也一定程度上增加了载流子的注入效率，实现性能的大幅改善。

技术领域

本实用新型的技术方案涉及至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件，具体地说是一种低阻LED的芯片外延结构及其制备方法。

背景技术

节能环保是当今世界的主题，人类如今面临全球气候变暖和生态环境日益恶化的危机，国际社会为环境治理做出了积极努力，《水俣公约》的制定与实施打响了禁汞行动的“第一枪”。而基于Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体的发光二极管(LED)技术是取代汞灯照明技术的不二之选，在改善生态问题上发挥着重要的作用。与此同时，氮化物半导体的LED技术在杀菌消毒，生物医学，通讯及照明等领域具有广阔的应用前景。但是，氮化物半导体的LED技术仍面临着空穴注入效率表现不佳和光电转换效率低的问题，其中半导体材料和金属电极的高接触电阻是造成光电转换效率低的一个重要因素。经过科研人员研究发现，相对于Si掺杂的N-型氮化物半导体材料而言，P-型半导体材料中的Mg掺杂杂质的激活能更高，所以P型掺杂的效率也显得比较低，从而导致了低空穴浓度的问题，则在P-型半导体材料和P-电极接触交界处会形成较高的肖特基势垒，导致接触电阻增加，阻碍了空穴的注入。此外，在N-型半导体材料和N-型电极接触交界处同样会形成较高的肖特基势垒和较宽的耗尽区，导致接触电阻增加，阻碍电子的注入，N-型半导体材料虽然可以实现重掺杂，但不可能完全规避肖特基势垒的出现。研究人员为了减小LED器件的接触电阻，比如采用锡清除法(Sn-purgetreatment)来降低氧化铟锡接触层的表面粗糙度，从而减小了接触电阻和导通电压，使得光电转换效率有所改善，此方法只是针对于用氧化铟锡作电流扩展层的LED，适用范围窄(Wbin Tu,Zimin Chen et al.Performance optimization ofAlGaN-based LEDs by useofultraviolet-transparent indium tin oxide:Effect ofin situ contact treatment[J].Applied Physics Express,2018,11,052101)；专利号为CN105932129A的中国专利公开了一种LED的芯片结构及其制备方法，该结构在P-型半导体材料和P-型电极之间插入一层绝缘层，能够增加空穴注入效率，并且减小P-型半导体材料/P-型电极的接触电阻。

实用新型内容

本实用新型的目的为针对当前技术存在的不足，提供一种低阻LED的芯片外延结构及其制备方法。该结构通过在半导体材料和电极之间插入一层适当长度的图案化绝缘层，从而减小半导体材料与电极金属接触处肖特基势垒的高度，使得电子或空穴的隧穿更加容易，减小半导体材料和电极的接触电阻。本实用新型制备方法简单，可操作性强，成本低，而且在进一步减小欧姆接触电阻的基础上，也一定程度上增加了载流子的注入效率，实现性能的大幅改善。

本实用新型的技术方案是：

一种低阻LED的芯片外延结构，该结构沿着外延生长方向依次包括衬底、缓冲层、N-型半导体材料层、多量子阱层、P-型半导体材料层、电流扩展层和P-型欧姆电极；其中，电流扩展层和N极欧姆接触层中分别嵌有绝缘层；所述的外延结构还包括N极欧姆接触层和N-型欧姆电极；N极欧姆接触层位于部分N-型半导体材料层之上；N-型欧姆电极位于N极欧姆接触层之上；