[实用新型]一种金属电极及具有该金属电极的深紫外LED芯片

说明书

本实用新型涉及一种金属电极及具有该金属电极的深紫外LED芯片，所述金属电极包括粘附层(1)、反应层(2)、阻挡层(3)和保护层(4)，所述反应层(2)为由Ti膜(2.1)和Al膜(2.2)交替布置的多层结构且所述反应层(2)中的所述Ti膜(2.1)和Al膜(2.2)的厚度比为1:10。其反应层为Ti与Al按照1:10的比例进行的多层设计，使退火阶段Ti与Al能充分反应，以形成功函数低的TiN与TiAl合金，从而降低比接触电阻率，同时能避免Al的内扩散形成禁带宽度高的AlN和Al的外扩散，优化金属电极表面形态，使金属电极表面形态光滑，增强芯片的光衰维持率，延长芯片寿命。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，涉及一种金属电极及具有该金属电极的深紫外LED芯片。

背景技术

近年来，随着全球LED行业技术的进步，LED发光波段已由可见光波段拓展到紫外、深紫外波段，深紫外LED具有光催化、医疗光线疗法、保健与空气净化、杀菌等作用。特别是2020年全球新型冠状病毒疫情的爆发，深紫外LED因具有快速杀菌、消毒的作用，迎来了广阔的市场前景。

区别于蓝光LED，深紫外LED的外延片具有高Al组分的n型电子层。对于高Al组分n-AlGaN层，能级缺陷随Al组分递增致使Si施主的离化能升高、迁移率降低，造成高Al组分n-AlGaN的电导性相对较差；另一方面，电子亲和能小导致金属-半导体界面处的肖特基势垒较高，欧姆接触特性较差，则就要求金属电极结构及合金退火条件均需作严格优化。此两方面使低阻欧姆接触的获得受限，芯片电压居高不下。

众所周知，金属与半导体材料接触，一般分为整流接触与非整流接触两种。整流接触是指存在于阻挡层中，对流过接触的电流具有类似pn结整流作用的接触，主要用于形成肖特基势垒，用于肖特基二极管等器件。非整流接触即欧姆接触，是指不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著变化，几乎不影响器件电流的金属-半导体接触。相对于半导体的体电阻或扩展电阻而言，欧姆接触的接触电阻很小。

由于半导体器件一般都要利用金属电极输入或输出电流，这就要求在金属和半导体之间形成良好的欧姆接触。良好的欧姆接触可以使正向电阻降低，热阻减小，在连续室温工作下，可靠性增强。

根据金属-半导体接触势垒模型，势垒高度与金属功函数、材料的电子亲和能密切相关。对于n-A1GaN，要形成良好的欧姆接触就要寻找功函数较小的金属，如：Ti/Al/Ti/Au，Cr/Al/Ti/Au，V/Al/V/Au等。

目前在实际的工艺中，Ti/Al/Ti(Ni、Pt、Mo)/Au四元金属合金或者Cr/Ti/Al/Ti(Ni、Pt、Mo)/Au五元金属合金是最常见的金属结构。对于不同的金属结构，需要进行不同的退火热处理，以形成欧姆接触。但无论是Ti/Al/Ti/Au四元金属合金还是Cr/Ti/Al/Ti/Au五元金属合金，热退火后，n电极的表面都很粗糙，这是因为反应层Ti与Al反应不够充分，高温退火条件下Al向外Au层扩散，使Al涌起Au层，形成凸起，使表面粗糙，Al溢出的粗糙表面不仅使接触电阻率增加，并且使芯片光衰减弱5％-10％。

鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的金属电极及相关的深紫外LED芯片。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提出一种金属电极及具有该金属电极的深紫外LED芯片，其能够降低比接触电阻率，提高芯片漏电良率，增强芯片可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种金属电极，其包括粘附层、反应层、阻挡层和保护层，其特征在于，所述反应层为由Ti膜和Al膜交替布置的多层结构且所述反应层中的所述Ti膜和Al膜的厚度比为1:10。

优选地，其中，所述反应层中的所有所述Ti膜的总厚度为10-40nm。

优选地，其中，所述反应层中的所有所述Ti膜的总厚度为18nm。