[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片、芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片、芯片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层，所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层和所述接触层依次层叠在所述衬底上；所述接触层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层为P型掺杂的GaN层或者N型掺杂的GaN层，所述第二子层为Bi₂O₂Se薄膜。本发明通过采用P型掺杂的GaN层或者N型掺杂的GaN层与Bi₂O₂Se薄膜叠加形成接触层，Bi₂O₂Se薄膜内载流子的迁移率很高，可以有效提高接触层的电荷扩展能力，改善长晶质量差而导致的电流拥堵。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片、芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。衬底用于为外延材料提供生长表面，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光。

为了与电极形成良好的欧姆接触，P型半导体层上还设有接触层。接触层一般为P型或N型的高掺杂层，通过半导体表面重掺杂获得超薄势垒。超薄势垒对载流子无阻挡能力，载流子可以自由穿过势垒，形成很大的隧道电流，从而获得欧姆接触(不产生明显的附加阻挡，电流在接触层上产生的压降小于在器件本身上所产生的压降)。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

接触层重掺杂会导致接触层的晶体质量较大，缺陷密度较高。而接触层内较多的缺陷会束缚载流子的移动，接触层在大电流密度下容易出现电流拥堵的现象，同时在抗高阶静电时容易集聚电荷，造成LED击穿，降低LED的抗静电能力。

发明内容

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法，能够解决现有技术接触层重掺杂导致缺陷密度较高，束缚载流子的移动的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层，所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层和所述接触层依次层叠在所述衬底上；所述接触层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层为P型掺杂的GaN层或者N型掺杂的GaN层，所述第二子层为Bi₂O₂Se薄膜。

可选地，所述第二子层的厚度与所述第一子层的厚度相等。

优选地，所述接触层的厚度为1nm～4nm。

第二方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管芯片，所述氮化镓基发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、接触层、N型电极和P型电极，所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层和所述接触层依次层叠在所述衬底上，所述接触层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述接触层上；所述接触层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层为P型掺杂的GaN层或者N型掺杂的GaN层，所述第二子层为Bi₂O₂Se薄膜。

第三方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；