[发明专利]一种发光芯片及其制作方法

说明书

本发明涉及一种发光芯片及其制作方法，属于半导体器件技术领域。所述发光芯片依次包括衬底、连接第一电极的第一半导体层、光提取层、有源层和连接第二电极的第二半导体层；衬底中掺杂有铝，且衬底中铝的含量向生长侧递增；光提取层为氮化铝层，其靠近有源层一侧开设有纳米孔阵列，纳米孔的深度为光提取层厚度的40~60%；有源层为多个Insubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;N层/Alsubgt;y/subgt;Gasubgt;1‑y/subgt;N垒层/GaN垒层交替结构，在Insubgt;x/subgt;Gasubgt;1‑x/subgt;N层中，0.3≤x≤0.4，x取值不变；在各Alsubgt;y/subgt;Gasubgt;1‑y/subgt;N垒层中，0.1≤y≤0.3，y取值沿生长方向递减，递减率为10~20%。本发明有效提高了发光芯片的发光效率以及稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种发光芯片及其制作方法。

背景技术

发光芯片是一种重要的半导体器件，可以将电能转换为光能，并广泛应用于显示、照明和通信等领域。发光芯片由多个半导体材料层组成，一般包括衬底、n型半导体层、量子阱层、p型半导体层以及电极等结构。

然而，现有技术中的发光芯片由于空穴分布不均匀、限制斯塔克效应以及能量损失、光子重复吸收或非辐射性复合等因素，导致发光芯片的发光效率相对较低且稳定可靠性有待改善。比如空穴分布不均匀会导致不同区域内的空穴密度不同，使得发光强度和波长不均匀，并且影响发光芯片的可靠性、稳定性以及发光效率；限制斯塔克效应则是指在某些半导体材料中，电子和空穴之间的结合能发生变化，导致发光峰位置随注入载流子浓度的增加而发生漂移和宽化，这同样会导致发光芯片的发光效率降低以及稳定性下降等问题，而发光芯片面临的能量损失、光子重复吸收或非辐射性复合等因素也会导致能量浪费和光子的损失，降低发光芯片的整体发光效率和稳定性。

现有技术中有报道通过优化发光芯片的外延结构、优化工艺步骤或者优化电极和反射层的设计等方式解决发光芯片的发光效率低以及稳定性差的问题，虽然这些方式在一定程度上可以缓解问题，但发光芯片的发光效率仍较低、稳定性有待进一步提高，高效、稳定的发光芯片在照明、显示和通信等领域具有大的潜力和需求。

综上，非常有必要提供一种发光芯片及其制作方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种发光芯片及其制作方法。本发明提供了一种新的发光芯片结构，有效提高了发光芯片的发光效率以及稳定性。

本发明在第一方面提供了一种发光芯片，所述发光芯片沿生长方向依次包括衬底、第一半导体层、光提取层、有源层和第二半导体层；所述发光芯片还包括与第一半导体层电连接的第一电极和与第二半导体层电连接的第二电极；所述衬底中掺杂有铝，且衬底中掺杂铝的含量从背离所述第一半导体层的一侧向靠近所述第一半导体层的一侧递增；所述光提取层为氮化铝层，所述光提取层靠近所述有源层的一侧开设有纳米孔阵列，所述纳米孔阵列中的纳米孔的深度为所述光提取层的厚度的40~60%；所述有源层沿生长方向包括交替层叠设置的多个量子阱层和多个量子垒层，所述量子阱层相比所述量子垒层多一层；所述量子阱层为In_xGa_1-xN层，0.3≤x≤0.4，In_xGa_1-xN层中x的取值不变；所述量子垒层为Al_yGa_1-yN垒层/GaN垒层，0.1≤y≤0.3，每个Al_yGa_1-yN垒层中y的取值不变，相邻两个Al_yGa_1-yN垒层中y的取值沿生长方向递减，递减率为10~20%。

优选地，所述发光芯片还包括设置在所述有源层与所述第二半导体层之间的载流子阻挡层；所述载流子阻挡层为In_zAl_1-zN层，0.1≤z≤0.3。