【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体为一种半导体元件。
技术介绍
1、半导体元件特别是半导体元件具有可调范围广泛的波长范围，发光效率高，节能环保，可使用超过10万小时的长寿命、尺寸小、应用场景多、可设计性强等因素，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏、户外显屏、mini-led、micro-led、手机电视背光、背光照明、路灯、汽车大灯、车日行灯、车内氛围灯、手电筒等应用领域。
2、传统氮化物半导体使用蓝宝石衬底生长，晶格失配和热失配大，导致较高的缺陷密度和极化效应，产生非辐射复合中心，降低半导体元件的发光效率；同时，传统氮化物半导体的空穴离化效率远低于电子离化效率，导致空穴浓度低于电子浓度2个数量级以上，过量的电子会从多量子阱溢出至第二导电型半导体产生非辐射复合，空穴离化效率低会导致第二导电型半导体的空穴难以有效注入多量子阱中，空穴注入多量子阱的效率低，导致多量子阱的发光效率低；氮化物半导体结构具有非中心对称性，沿c轴方向会产生较强的自发极化，叠加晶格失配的压电极化效应，形成本征极化场；该本征极化场沿(001)方向，使多量子阱层产生较强的量子限制stark效应，引起能带倾斜和电子空穴波函数空间分离，降低电子空穴的辐射复合效率，进而影响半导体元件的发光效率。传统氮化物半导体元件的空穴离化效率远低于电子离化效率，导致空穴浓度低于电子浓度2个数量级以上，导致p型接触层的电阻和电压偏高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种半导体元件，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底、n型半导体层、量子阱、p型半导体层和p型接触层。
3、优选的，所述p型接触层上方设置为透明导电层，所述透明导电层为ito材料，厚度为50～5000埃米；所述透明导电层上方为金属电极，所述金属电极的材料为cr、al、ag、ti、ni、w、pt、au、pd、rh、cu的任意一种或任意组合。
4、优选的，所述p型接触层为gan、ingan、alingan、alinn、aln的任意一种或任意组合；所述p型接触层的厚度为5～1000埃米。
5、优选的，所述p型接触层具有al组分分布、in组分分布、mg掺杂浓度分布、背景si掺杂浓度分布、c含量浓度分布、o含量浓度分布和h含量浓度分布。
6、优选的，所述p型接触层的al组分分布呈n型分布；
7、in组分分布呈二次函数分布，二次项系数小于0；
8、h含量浓度呈线性分布；
9、mg掺杂浓度呈对数分布，浓度分布y＝logax，且0<a<1；
10、c含量浓度呈对数分布，浓度分布y＝logbx，且0<b<1；
11、背景si掺杂浓度呈对数分布，浓度分布y＝logcx，且0<c<1；
12、o含量浓度呈线性分布。
13、优选的，所述p型接触层的al组分往量子阱方向呈先上升，再下降，再上升的n型分布，峰值位置往量子阱方向的下降角度为α：70°≥α≥15°；
14、所述p型接触层的in组分峰值位置往量子阱方向呈下降趋势，下降角度为θ：80°≥θ≥20°；
15、所述p型接触层的背景si掺杂浓度往量子阱方向呈下降趋势，下降角度为β：85°≥β≥25°；
16、所述p型接触层的mg掺杂浓度往量子阱方向呈下降趋势，下降角度为
17、γ：90°≥γ≥30°；
18、所述p型接触层的o含量浓度往量子阱方向呈下降趋势，下降角度为φ：70°≥φ≥15°；
19、所述p型接触层的c含量浓度往量子阱方向呈下降趋势，下降角度为δ:65°≥δ≥10°；
20、所述p型接触层的h含量浓度往量子阱方向呈下降趋势，下降角度为ρ：80°≥ρ≥20°。
21、优选的，所述p型接触层的al组分、in组分、mg掺杂浓度、背景si掺杂浓度、o含量浓度、h含量浓度、c含量浓度的变化角度满足以下关系：θ≥γ≥β≥α≥ρ≥φ≥δ。
22、优选的，所述p型接触层的mg掺杂浓度从5e20～5e21cm-3下降至1e18～5e19cm-3，所述背景si掺杂浓度从5e20～5e21cm-3下降至1e17～1e19cm-3，所述h含量浓度从5e19～1e21cm-3下降至1e18～1e20cm-3，所述o含量浓度从5e18～1e20cm-3下降至1e17～1e18cm-3，所述c含量浓度从1e18～1e20cm-3下降至1e17～5e18cm-3。
23、优选的，所述量子阱由阱层和垒层组成的周期结构，所述量子阱的周期数为k：5≤k≤20，所述量子阱的阱层厚度为p：20埃米≤p≤60埃米，所述量子阱的垒层厚度q：20埃米≤q≤150埃米。
24、优选的，所述n型半导体层、量子阱和p型半导体层为gan、algan、ingan、alingan、aln、inn、alinn的任意一种或任意组合；所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
26、半导体元件采用从下至上依次设置的衬底、n型半导体层、量子阱、p型半导体层和p型接触层的结构形式，解决了现有技术存在的晶格失配、热失配大、传统氮化物半导体的空穴离化效率远低于电子离化效率等缺陷。
27、提升p型接触层的mg离化效率和溶解度，提升空穴浓度，降低半导体元件的电阻和电压，同时，降低p型接触层与透明导电层的接触电阻和带阶，使半导体元件的电压从2.95v下降至2.80v左右。
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1.一种半导体元件，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底(100)、n型半导体层(101)、量子阱(102)、p型半导体层(103)和p型接触层(104)。
2.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)上方设置为透明导电层(105)，所述透明导电层(105)为ITO材料，厚度为50～5000埃米；所述透明导电层(105)上方为金属电极，所述金属电极的材料为Cr、Al、Ag、Ti、Ni、W、Pt、Au、Pd、Rh、Cu的任意一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)为GaN、InGaN、AlInGaN、AlInN、AlN的任意一种或任意组合；所述p型接触层(104)的厚度为5～1000埃米。
4.根据权利要求3所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)具有Al组分分布、In组分分布、Mg掺杂浓度分布、背景Si掺杂浓度分布、C含量浓度分布、O含量浓度分布和H含量浓度分布。
5.根据权利要求4所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的A
6.根据权利要求5所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的Al组分往量子阱(102)方向呈先上升，再下降，再上升的N型分布，峰值位置往量子阱(102)方向的下降角度为α：70°≥α≥15°；
7.根据权利要求6所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的Al组分、In组分、Mg掺杂浓度、背景Si掺杂浓度、O含量浓度、H含量浓度、C含量浓度的变化角度满足以下关系：θ≥γ≥β≥α≥ρ≥φ≥δ。
8.根据权利要求6所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的Mg掺杂浓度从5E20～5E21cm-3下降至1E18～5E19cm-3，所述背景Si掺杂浓度从5E20～5E21cm-3下降至1E17～1E19cm-3，所述H含量浓度从5E19～1E21cm-3下降至1E18～1E20cm-3，所述O含量浓度从5E18～1E20cm-3下降至1E17～1E18cm-3，所述C含量浓度从1E18～1E20cm-3下降至1E17～5E18cm-3。
9.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述量子阱(102)由阱层和垒层组成的周期结构，所述量子阱(102)的周期数为k：5≤k≤20，所述量子阱(102)的阱层厚度为p：20埃米≤p≤60埃米，所述量子阱(102)的垒层厚度q：20埃米≤q≤150埃米。
10.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述n型半导体层(101)、量子阱(102)和p型半导体层(104)为GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN的任意一种或任意组合；所述衬底(100)包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体元件，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底(100)、n型半导体层(101)、量子阱(102)、p型半导体层(103)和p型接触层(104)。
2.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)上方设置为透明导电层(105)，所述透明导电层(105)为ito材料，厚度为50～5000埃米；所述透明导电层(105)上方为金属电极，所述金属电极的材料为cr、al、ag、ti、ni、w、pt、au、pd、rh、cu的任意一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)为gan、ingan、alingan、alinn、aln的任意一种或任意组合；所述p型接触层(104)的厚度为5～1000埃米。
4.根据权利要求3所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)具有al组分分布、in组分分布、mg掺杂浓度分布、背景si掺杂浓度分布、c含量浓度分布、o含量浓度分布和h含量浓度分布。
5.根据权利要求4所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的al组分分布呈n型分布；
6.根据权利要求5所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的al组分往量子阱(102)方向呈先上升，再下降，再上升的n型分布，峰值位置往量子阱(102)方向的下降角度为α：70°≥α≥15°；
7.根据权利要求6所述的半导体元件，其特征在于，所述p型接触层(104)的al组分、in组分、m...
【专利技术属性】
技术研发人员：李水清，王星河，陈婉君，蔡鑫，张江勇，胡志勇，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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