[0001] 本发明属于半导体技术领域， 尤其涉及一种半导体发光元件及其制备方法。

背景技术

[0002] GaN基发光二极管包括具有将电能转换为光能的 P-N结， 以及用于提供电子的 N 型半导体层和用于提供空穴的 P型半导体层， 当对发光二极管施加正向电压吋， N型半导体层的电子与 P型半导体层的空穴结合， 使得可以释放与导带和价带之 间的能隙对应的能量。 改能量主要表现为热或者光， 并且发光二极管将能量作 为光发出。

[0003] 但在生长 P型半导体层吋， 因其成长温度与条件易导致 P型半导体的惨杂材料 M g由 P型半导体层扩散至量子阱结构层中， 影响量子阱结构层中势阱层的材料质 量， 导致半导体组件发光效率减低， 因此， 我们亟需寻找一种制备方法及一种 半导体结构来抑制 Mg的扩散， 防止半导体组件的发光效率下降。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为解决上述技术问题， 本发明半导体发光元件， 其至少包括衬底， 及依次位于 所述衬底上的 N型层、 多量子阱结构层、 最终势垒层、 电子阻挡层、 P型层和 P型 接触层， 所述多量子阱结构层包括交替层叠的势垒层和 势阱层， 其特征在于： 所述最终势垒层和电子阻挡层之间还包括第一 盖层及位于第一盖层上的第二盖 层， 所述第一盖层为未惨杂层， 所述第二盖层为高浓度 P型惨杂层， 所述第一盖 层与所述第二盖层的能级均高于所述势垒层所 述势垒层及电子阻挡层的能级。

[0005] 优选的， 所述第一盖层为 u-AIN层， 所述第二盖层为 p-AlN层。

[0006] 优选的， 所述第二盖层的厚度小于所述势阱层的厚度。

[0007] 优选的， 所述第二盖层中 P型惨杂浓度高于 P型层中 P型惨杂浓度低于 P型接触层 中的 P型惨杂浓度。

[0008] 优选的， 所述第二盖层中 P型惨杂杂质的浓度为 1x10 i9~lxl0 2o _cm - ₃ 。

[0009] 优选的， 所述第二盖层的厚度小于 20人。

[0010] 优选的， 所述电子阻挡层为含铝氮化物层， 其铝组份含量为 2%~25%。

[0011] 一种半导体发光元件的制备方法， 至少包括如下步骤：

[0012] Sl、 提供一衬底；

[0013] S2、 于所述衬底上生长 N型层；

[0014] S3、 于所述 N型层上生长多量子阱结构层， 所述多量子阱结构层包括交替层叠 的势垒层和势阱层；

[0015] S4、 所述多量子阱结构层生长结构后， 继续生长最终势垒层；

[0016] S5、 于最终势垒层上生长第一盖层和第二盖层， 所述第一盖层为未惨杂层， 其 生长温度介于所述势阱层与所述势垒层的生长 温度之间， 所述第二盖层为高浓 度 P型惨杂层， 其生长温度低于所述势阱层的生长温度， 所述第一盖层与所述第 二盖层的能级均高于所述势垒层及电子阻挡层 的能级；

[0017] S6、 于所述第二盖层上继续生长电子阻挡层、 P型层和 P型接触层。

[0018] 优选的， 所述最终势垒层为未惨杂结构层， 其生长温度与所述势垒层的生长温 度相同。

[0019] 优选的， 所述第一盖层为 u-AIN层， 所述第二盖层为 p-AlN层。

发明的有益效果

有益效果

[0020] 本发明至少具有以下有益效果： 第一盖层为相对低温生长的未惨杂， 用于降低 P型杂质扩散至多量子阱结构层导致的发光效� �降低， 第二盖层为电洞注入层， 其理由高浓度的 P型杂质提升电洞注入效应， 同吋， 利用第一盖层和第二盖层较 高的能级， 有效降低了电子溢流， 因此除了降低电子溢流与提升电洞注入效应 ， 还能有效提升半导体元件的发光效率。

对附图的简要说明

附图说明

[0021] 图 1本发明之具体实施方式之半导体发光元件结� �示意图。 [0022] 图 2本发明之具体实施方式之半导体发光元件的� �备方法流程示意图。

[0023] 附图标注： 100: 衬底； 200: N型层； 300: 多量子阱结构层； 310: 最终势垒 层； 410: 第一盖层； 420: 第二盖层； 500: 电子阻挡层； 600: P型层； 700: P 型接触层。

本发明的实施方式

[0024] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描 述本发明。 根据下面说明和权利 要求书， 本发明的优点和特征将更清楚。 需说明的是， 附图均采用非常简化的 形式且均使用非精准的比例， 仅用以方便、 明晰地辅助说明本发明实施例的目 的。

[0025] 参看附图 1， 本发提供的明半导体发光元件， 其包括衬底 100及依次位于衬底 10 0上的 N型层 200、 多量子阱结构层 300、 最终势垒层 310、 电子阻挡层 500、 P型 层 600和 P型接触层 700。 多量子阱结构层 300包括交替层叠的势垒层和势阱层， 其中衬底 100可以为蓝宝石衬底 100、 氮化镓、 硅中的至少一种， 但实施方案不 限于此， 为了减小 N型层 200与衬底 100之间的晶格失配产生的应力， 本实施例于 衬底 100和 N型层 200之间设置有缓冲层， 缓冲层的材料为 All-x-yGaxInyN, 其中 0≤X< 1 , 0≤Y< 1 , 调节缓冲层中 Al、 In组分， 使得缓冲层具体可以为 A1N层、 GaN层、 AlGaN层、 AlInGaN层、 InN层和 InGaN层。 多量子阱结构层 300的周期 数为 3~20， 且势垒层的能级高于势阱层的能级， 最终势垒层 310为未惨杂层， 其 为单层结构或者为多层结构， 优选的， 最终势垒层 310为未惨杂 GaN层或者未惨 杂的 AlGaN层或者未惨杂的 AlInGaN层， 或者 u-GaN/u-AlGaN多层结构， 或者 u-I nGaN/u-AlInGaN/u-AlGaN多层结构或者 u-GaN/AIN多层结构， 势垒层为 N型惨杂 或者未惨杂层。

[0026] 继续参看附图 1， 本发明提供的半导体发光元件还包括位于最终 势垒层 310和电 子阻挡层 500之间的第一盖层 410和第二盖层 420， 其中， 第一盖层 410位于最终 势垒层 310， 第二盖层 420位于第一盖层 410之上， 并且第一盖层 410和第二盖层 4 20的能级均高于势垒层的能级， 同吋第一盖层 410和第二盖层 420的能级也均高 于电子阻挡层 500的能级， 本发明中的电子阻挡层 500为含铝氮化物层， 其铝组 分含量为 2%~25%， 第一盖层 410与第二盖层 420的高能级有效降低了电子溢流提 高空穴注入效率。 电子阻挡层 500为 Al _x In _y Ga ₍₁ — _x — _y) N基层， 其中 0.02<x<0.25， 其可以通过离子注入方式惨杂 P型杂质。

[0027] 具体地， 第一盖层 410为未惨杂层， 用于降低 P型杂质扩散至多量子阱结构层 30 0导致的发光效率降低的问题； 第二盖层 420为高浓度 P型惨杂层， 其 P型惨杂浓 度高于 P型层 600中 P型惨杂浓度低于 P型接触层 700中的 P型惨杂浓度， 作为电洞 注入层， 高浓度的 P型杂质用于提高电洞注入效应， 优选的第一盖层 410为 u-AIN 层所述第二盖层 420为 p-AlN层， p-AlN层中 P型杂质的浓度为 1x10 ¹⁹ ~lxl0 ²⁰ cm ³ ， 第二盖层 420的厚度小于 20人。

[0028] 参看附图 2， 本发明还提供一种半导体发光元件的制备方法 ， 至少包括如下步 骤：

[0029] Sl、 提供一衬底 100;

[0030] S2、 于衬底 100上生长 N型层 200;

[0031] S3、 于 N型层 200上生长多量子阱结构层 300， 多量子阱结构层 300包括交替层 叠的势垒层和势阱层；

[0032] S4、 于多量子阱结构层 300生长结构后， 继续生长最终势垒层 310;

[0033] S5、 于最终势垒层 310上生长第一盖层 410和第二盖层 420， 第一盖层 410为未惨 杂层， 其生长温度介于势阱层与势垒层的生长温度之 间， 第二盖层 420为高浓度 P型惨杂层， 其生长温度低于势阱层的生长温度， 第一盖层 410与第二盖层 420的 能级均高于势垒层及电子阻挡层 500的能级；

[0034] S6、 于第二盖层 420上继续生长电子阻挡层 500、 P型层 600和 P型接触层 700。

[0035] 第一盖层 410和第二盖层 420的能级均高于势垒层的能级， 同吋第一盖层 410和 第二盖层 420的能级也均高于电子阻挡层 500的能级， 第二盖层 420中 P型杂质的 浓度高于 P型层 600中 P型杂质的浓度低于 P型接触层 700中 P型杂质的浓度， 因此 ， 第二盖层 420作为电洞注入层， 利用较高的 P型杂质浓度提高电洞注入效应， 同吋第一盖层 410为 u-AIN层， 第二盖层 420为 p-AlN层， 利用 A1N材料的高禁带宽 度来提高电带高度， 有效降低电子溢流， 提高半导体元件的出光效率。

[0036] 低温生长的第一盖层 410和第二盖层 420可以防止多量子阱结构层 300的晶体质 量被破坏以及防止 P型杂质的扩散， 但利用低温生长的第一盖层 410和第二盖层 4 20， 尤其是生长温度低于势阱层的第二盖层 420， 其材料质量会较差， 因此第二 盖层 420的厚度要小于 20人， 优选的第二盖层 420的厚度为 2人〜 10人。 P型杂质为 铍、 钙、 镁、 钡中的任意一种， 本实施例优选 P型杂质为镁。

应当理解的是， 上述具体实施方案为本发明的优选实施例， 本发明的范围不限 于该实施例， 凡依本发明所做的任何变更， 皆属本发明的保护范围之内。