[发明专利]一种氮化物半导体发光元件及其制作方法

说明书

本发明属于半导体领域，尤其涉及氮化物半导体发光元件及其制作方法，其中氮化物半导体发光元件包括N型半导体层、活性层和P型半导体层，活性层和P型半导体层之间具有空穴注入层以及第一电子阻挡层，第一电子阻挡层的一侧或者两侧可以具有铝组分高于第一电子阻挡层且厚度小于第一电子阻挡层的其他电子阻挡层，用于阻挡电子，提高发光元件的发光效率。

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种氮化物半导体发光元件的制作方法。

背景技术

氮化物半导体发光元件可以将电能转换给光能，实现发光。其基本结构中包括N型半导体层、活性层和P型半导体层，其中N型半导体层提供的电子和P型半导体层提供的空穴在活性层内复合发光。

然而由于电子的迁移速率大于空穴的迁移速率，迁移至活性层的部分电子会冲活性层内溢出而进入P型半导体层，使得电子和空穴在P型半导体层一侧发生非发光的复合。因此需要在P型半导体层一侧加入阻挡电子迁移进入P型半导体层内的半导体层。因此通常在活性层和P型半导体层之间插入能级较高的电子阻挡层以阻挡电子的迁移。

然而由于电子阻挡层对电子的阻挡效果依然有限，尤其是是随着电流密度的增大，阻挡效果降低，影响电子和空穴的复合效率。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明公开的氮化物半导体发光元件，包括N型半导体层、P型半导体层和活性层，所述活性层设置于所述N型半导体层和P型半导体层之间，且具有阱层和势垒层，其中，在所述活性型和P型半导体层之间具有P型掺杂的空穴注入层；在所述空穴注入层和P型半导体层之间具有第一电子阻挡层；所述第一电子阻挡层和空穴注入层之间具有第二电子阻挡层，第二电子阻挡层的铝组分大于第一电子阻挡层铝组分。

所述第二电子阻挡的能级大于第一电子阻挡层的能级，第一电子阻挡层的厚度大于第二电子阻挡层的厚度，所述第一电子阻挡层的厚度不大于200埃，第二电子阻挡层的厚度不大于50埃。所述第一电子阻挡层包括Alx1Iny1Ga1-x1-y1N，0＜x1≤1，0≤y1≤1，所述第二电子阻挡层包括Alx2In1-x2N，0＜x2≤1。所述P型掺杂的空穴注入层的杂质浓度大于1E19cm^-3，优选地，其杂质浓度大于1E20cm^-3。第一电子阻挡层和第二电子阻挡层可以是实质上不含p型杂质的非掺杂层，即其在生长时不通入p型杂质源。

所述势垒层最靠近空穴注入层的一侧包括盖层，所述盖层的铝组分大于第一电子阻挡层的铝组分，使得盖层的能级大于第一电子阻挡层的能级。所述盖层的厚度小于第一电子阻挡层的厚度，所述盖层的厚度不大于50埃。所述盖层包括Alx4In1-x4N，0＜x4≤1。

根据本发明的第二方面，本发明公开的氮化物半导体发光元件，其中，在第一电子阻挡层和P型半导体层之间具有第三电子阻挡层，第三电子阻挡层的铝组分大于第一电子阻挡层的铝组分。

所述第三电子阻挡层的能级大于第一电子阻挡层的能级，第一电子阻挡层的厚度大于第三电子阻挡层的厚度，所述第一电子阻挡层的厚度不大于200埃，第三电子阻挡层的厚度不大于50埃。所述第一电子阻挡层包括Alx1Iny1Ga1-x1-y1N，0＜x1≤1，0≤y1≤1，所述第三电子阻挡层包括Alx3In1-x3N，0＜x3≤1。第一电子阻挡层和第三电子阻挡层可以是实质上不含p型杂质的非掺杂层，即其在生长时不通入p型杂质源。

根据本发明的第三方面，本发明公开的氮化物半导体发光元件，其中，在第一电子阻挡层和空穴注入层以及P型半导体层之间分别具有第二电子阻挡层和第三电子阻挡层，其中第二电子阻挡层和第三电子阻挡层的铝组分均大于第一电子阻挡层的铝组分。