半导体结构的制作方法

本发明涉及一种半导体结构，且尤其涉及一种具有空穴提供层的半导体结构。

背景技术：

在一般的发光二极管芯片中，为了增加电子空穴结合的机率以及提高电子阻障，会在发光层与p型半导体层之间设置一高铝含量的氮化铝铟镓(alxinyga1-x-yn)的四元半导体层，且此半导体层中可能会添加有高浓度的镁或碳。然而，虽然高铝含量的氮化铝铟镓可有效提高电子阻障的效果，但伴随而来的是驱动电压高的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种半导体结构，其具有空穴提供层，通过调整空穴提供层中的铝含量，来提高电子阻障效能，并可以避免驱动电压升高的问题产生。

本发明的半导体结构，其包括一第一型半导体层、一第二型半导体层、一发光层以及一空穴提供层。发光层配置于第一型半导体层与第二型半导体层之间。空穴提供层配置于发光层与第二型半导体层之间，且空穴提供层包括一第一空穴提供层以及一第二空穴提供层。第一空穴提供层配置于发光层与第二空穴提供层之间，且第一空穴提供层的化学通式为alx1iny1ga1-x1-y1n，其中0≤x1<0.4，且0≤y1<0.4。第二空穴提供层配置于第一空穴提供层与第二型半导体层之间，且第二空穴提供层的化学通式为alx2iny2ga1-x2-y2n，其中0≤x2<0.4，0≤y2<0.4，且x1>x2。

在本发明的一实施例中，上述的空穴提供层还包括一第三空穴提供层，配置于第二空穴提供层与第二型半导体层之间，第三空穴提供层的化学通式为alx3iny3ga1-x3-y3n，其中0≤x3<0.4，0≤y3<0.4，其中x3>x2。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层的厚度大于等于2纳米且小于等于50纳米。

在本发明的一实施例中，上述的第二空穴提供层的厚度大于等于2纳米且小于等于50纳米。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层掺杂有浓度大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，而第一掺质为碳。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层掺杂有浓度大于等于1x10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，而第二掺质为镁。

在本发明的一实施例中，上述的第二空穴提供层掺杂有浓度大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，而第一掺质为碳。

在本发明的一实施例中，上述的第二空穴提供层掺杂有浓度大于等于1x10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，而第二掺质为镁。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层与第二空穴提供层的化学通式中的x1值与x2值分别为一定值。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层与第二空穴提供层的化学通式中的x1值与x2值分别随着第一空穴提供层的厚度与第二空穴提供层的厚度呈一渐变分布。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层与第二空穴提供层的化学通式中的x1值与x2值分别随着第一空穴提供层的厚度与第二空穴提供层的厚度呈一阶梯式分布。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层与第二空穴提供层分别为一超晶格空穴提供层。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层包括至少一第一子空穴提供层以及至少一第二子空穴提供层。第一子空穴提供层的化学通式为alx1ainy1aga1-x1a-y1an，其中0≤x1a<0.4，且0≤y1a<0.4。第二子空穴提供层的化学通式为alx1biny1bga1-x1b-y1bn，其中0≤x1b<0.4，且0≤y1b<0.4。第一子空穴提供层的厚度与第二子空穴提供层的厚度分别大于1纳米且小30纳米。

在本发明的一实施例中，上述的第二空穴提供层包括至少一第三子空穴提供层以及至少一第四子空穴提供层。第三子空穴提供层的化学通式为alx2ainy2aga1-x2a-y2an，其中0≤x2a<0.4，且0≤y2a<0.4。第四子空穴提供层的化学通式为alx2biny2bga1-x2b-y2bn，其中0≤x2b<0.4，且0≤y2b<0.4。第三子空穴提供层的厚度与第四子空穴提供层的厚度分别大于1纳米且小30纳米。

本发明还提供一种半导体结构，其包括一第一型半导体层、一第二型半导体层、一发光层以及一空穴提供层。发光层配置于第一型半导体层与第二型半导体层之间。空穴提供层配置于发光层与第二型半导体层之间，且空穴提供层的化学通式为alxinyga1-x-yn，其中0≤x<0.4，且0≤y<0.4，且空穴提供层的化学通式中的x值在靠近发光层处大于在靠近第二型半导体层处。

本发明还提供一种半导体结构，其包括一第一型半导体层、一第二型半导体层、一发光层、一第一氮化铝铟镓层以及一第二氮化铝铟镓层。发光层配置于第一型半导体层与第二型半导体层之间。第一氮化铝铟镓层配置于发光层与第二型半导体层之间。第二氮化铝铟镓层配置于第一氮化铝铟镓与第二型半导体层之间，其中第一氮化铝铟镓层中的铝含量大于第二氮化铝铟镓层中的铝含量。

在本发明的一实施例中，上述的半导体结构还包括一第三氮化铝铟镓层，配置于第二氮化铝铟镓层与第二型半导体层之间，其中第三氮化铝铟镓层中的铝含量大于第二氮化铝铟镓层中的铝含量。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层掺杂有浓度大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，而第一掺质为碳。

在本发明的一实施例中，上述的第一空穴提供层掺杂有浓度大于等于1x10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，而第二掺质为镁。

在本发明的一实施例中，上述的第二空穴提供层掺杂有浓度大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，而第一掺质为碳。

在本发明的一实施例中，上述的第二空穴提供层掺杂有浓度大于等于1x10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，而第二掺质为镁。

基于上述，由于本发明的半导体结构具有空穴提供层，因此可提供更多的空穴进入发光层内，可增加电子空穴结合的情况。再者，本发明的空穴提供层的材质为氮化铝铟镓(alxinyga1-x-yn)，通过调整空穴提供层中铝的含量，除了可以有效地将电子空穴局限于发光层内，以有效提高电子阻障效能之外，也可有效避免电压升高的问题产生。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1a示出本发明的一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。

图1b至图1d示出图1a的第一空穴提供层与第二空穴提供层中铝含量与厚度的多种形态的关系示意图。

图2a示出本发明的另一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。

图2b示出图2a的第一空穴提供层、与第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量、镁含量、碳含量以及铟含量的二次离子质谱量测图。

图2c至图2e示出2a的第一空穴提供层、第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量与厚度的多种形态的关系示意图。

图3a示出本发明的另一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。

图3b示出图3a中的第一空穴提供层另一种形式的示意图。

图3c示出图3a中的第二空穴提供层另一种形式的示意图。

图3d示出图3b与图3c的第一空穴提供层与第二空穴提供层中铝含量与厚度的关系示意图。

图4a示出本发明的另一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。

图4b示出图4a中的第一空穴提供层另一种形式的示意图。

图4c示出图4a中的第二空穴提供层另一种形式的示意图。

图4d示出图4a中的第三空穴提供层另一种形式的示意图。

图4e示出图4b、图4c与图4d中的第一空穴提供层、第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量与厚度的关系示意图。

图5a至图5c示出本发明的第一空穴提供层、第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量与厚度的多种形态的关系示意图。

图6示出本发明的一实施例的一种发光元件的剖面示意图。

附图标记说明：

10：发光元件；

100a、100b、100c、100d：半导体结构；

110：第一型半导体层；

120：第二型半导体层；

130：发光层；

140、140’、140a、140b：空穴提供层；

140a、140a’、140a”：第一空穴提供层；

140a1：第一子空穴提供层；

140a2：第二子空穴提供层；

140b、140b’、140b”：第二空穴提供层；

140b1：第三子空穴提供层；

140b2：第四子空穴提供层；

140c、140c’、140c”：第三空穴提供层；

140c1：第五子空穴提供层；

140c2：第六子空穴提供层；

150：基板；

160：第一电极；

170：第二电极；

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7：厚度。

具体实施方式

图1a示出本发明的一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。请参考图1a，在本实施例中，半导体结构100a包括一第一型半导体层110、一第二型半导体层120、一发光层130以及一空穴提供层140。发光层130配置于第一型半导体层110与第二型半导体层120之间。空穴提供层140配置于发光层130与第二型半导体层120之间，且空穴提供层140包括一第一空穴提供层140a以及一第二空穴提供层140b。第一空穴提供层140a配置于发光层130与第二空穴提供层140b之间，且第一空穴提供层140a的化学通式为alx1iny1ga1-x1-y1n，其中0≤x1<0.4，且0≤y1<0.4。第二空穴提供层140b配置于第一空穴提供层140a与第二型半导体层120之间，且第二空穴提供层140b的化学通式为alx2iny2ga1-x2-y2n，其中0≤x2<0.4，0≤y2<0.4，且x1>x2。

详细来说，本实施例的第一型半导体层110与第二型半导体层120的材质分别例如为氮化镓(gan)，其中第一型半导体层110例如是n型半导体层，第二型半导体层120例如是p型半导体层，而发光层130例如为一多重量子井结构。第一空穴提供层140a的化学通式中的x1值大于第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值，也就是说，第一空穴提供层140a中的铝(al)含量大于第二空穴提供层140b中的铝(al)含量，较佳地，是x1值与x2值介于0.05至0.25之间；或者在另一实施例中第一空穴提供层140a中铝浓度可为3x10²⁰atom/cm³，第二空穴提供层140b中铝浓度可为9x10¹⁹atom/cm³。若x1值与x2值太大，则易造成磊晶品质下降或材料阻值增加；若x1值与x2值太小，则易造成电子阻障效果不佳。

再者，本实施例的第一空穴提供层140a的厚度t1，例如是大于等于2纳米且小于等于50纳米。第二空穴提供层140b的厚度t2，例如是大于等于2纳米且小于等于50纳米。较佳地，第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2，较佳地，介于5纳米至20纳米之间。若第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2太大，则易造成磊晶品质下降或材料阻值增加；若第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2太小，则易造成电子阻障效果不佳。第一空穴提供层140a的厚度t1可大于、等于或小于第二空穴提供层140b的厚度t2，于此并不加以限制。

图1b至图1d示出图1a的第一空穴提供层与第二空穴提供层中铝含量与厚度的多种形态的关系示意图。在本实施例中，空穴提供层140的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量大于第二空穴提供层140b中的铝(al)含量。也就是说，空穴提供层140中的铝(al)含量是可调变的，且在靠近发光层130处的铝(al)含量大于在靠近第二型半导体层120处的(al)含量。特别是，请参考图1b，第一空穴提供层140a中的铝(al)含量并不会随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度的改变而变动，意即第一空穴提供层140a的化学通式中的x1值为一定值。另一方面，第二空穴提供层140b中的铝(al)含量也并不会随了第二空穴提供层140b的磊晶厚度的改变而变动，意即第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值也为一定值，且x1>x2。

或者是，请同时参考图1a与图1c，第一空穴提供层140a中的铝(al)含量与第二空穴提供层140b中的铝(al)含量随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度与第二空穴提供层140b的磊晶厚度呈一渐变分布。也就是说，第一空穴提供层140a与第二空穴提供层140b的化学通式中的x1值与x2值分别随着第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2呈一连续渐变分布，且x1>x2。通过连续渐变式的第一空穴提供层140a与第二空穴提供层140b的设计，可有效降低晶格差排在厚度方向上的延伸现象，进而提升整体半导体结构100a的品质。

或者是，请同时参考图1a与图1d，第一空穴提供层140a中的铝(al)含量与第二空穴提供层140b中的铝(al)含量随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度与第二空穴提供层140b的磊晶厚度呈一阶梯式分布。也就是说，第一空穴提供层140a与第二空穴提供层140b的化学通式中的x1值与x2值分别随着第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2呈一阶梯式分布，且x1>x2，可有效降低晶格差排在厚度方向上的延伸现象，进而提升整体半导体结构100a的品质。

简言之，由于本实施例的半导体结构100a具有空穴提供层140，因此可提供更多的空穴进入发光层130内，可增加电子空穴结合的情况。此外，本实施例的空穴提供层140的材质为氮化铝铟镓(alxinyga1-x-yn)，通过调整空穴提供层140中铝的含量，除了可以有效地将电子空穴局限于发光层130内，以有效提高电子阻障效能之外，也可有效避免电压升高的问题产生。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的附图标记与部分内容，其中采用相同的标记来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2a示出本发明的另一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。请参考图2a，本实施例的半导体结构100b与图1a的半导体结构100a相似，惟二者主要差异之处在于：空穴提供层140’还包括一第三空穴提供层140c，其中第三空穴提供层140c配置于第二空穴提供层140b与第二型半导体层120之间，且第三空穴提供层140c的化学通式为alx3iny3ga1-x3-y3n，其中0≤x3<0.4，0≤y3<0.4，且x3>x2。在另一实施例中，第三空穴提供层140c中铝浓度可为1.5x10²⁰atom/cm³。

图2b示出图2a的第一空穴提供层、与第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量、镁含量、碳含量以及铟含量的二次离子质谱量测图。请参考图2b，为了增加空穴的浓度，本实施例的第一空穴提供层140a也可掺杂有浓度例如是大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，其中第一掺质为碳(c)。当然，第一空穴提供层140a也可再掺杂有浓度例如是大于等于10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，其中第二掺质为镁(mg)。通过掺杂第一掺质(碳)与第二掺质(镁)，可使得第一空穴提供层140a可具有高空穴浓度，借此提供更多的空穴进入发光层130，进而增加电子空穴结合的情况。同理，本实施例的第二空穴提供层140b也可掺杂有浓度例如是大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，其中第一掺质为碳(c)。当然，第二空穴提供层140b也可再掺杂有浓度例如是大于等于10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，其中第二掺质为镁(mg)。通过掺杂第一掺质(碳)与第二掺质(镁)，可使得第二空穴提供层140b可具有高空穴浓度，借此提供更多的空穴进入发光层130，进而增加电子空穴结合的情况。同理，本实施例的第三空穴提供层140c也可掺杂有浓度例如是大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，其中第一掺质为碳(c)。当然，第三空穴提供层140c也可再掺杂有浓度例如是大于等于10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，其中第二掺质为镁(mg)。在另一实施例中，第三空穴提供层140c可为仅掺杂第二掺质的第二型半导体层，例如是p-algan。较佳地，在第一空穴提供层140a中的铝含量大于在第二空穴提供层140b中的铝含量，且在第三空穴提供层140c中的铝含量大于在第二空穴提供层140b中的铝含量。例如，第一空穴提供层140a中的铝浓度可为3x10²⁰atom/cm³，第二空穴提供层140b中的铝浓度可为9x10¹⁹atom/cm³，第三空穴提供层140c中的铝浓度可为1.5x10²⁰atom/cm³。

图2c至图2e示出2a的第一空穴提供层、第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量与厚度的多种形态的关系示意图。在本实施例中，空穴提供层140’的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量大于第二空穴提供层140b中的铝(al)含量，而空穴提供层140’的第三空穴提供层140c中的铝(al)含量大于第二空穴提供层140b中的铝(al)含量。也就是说，空穴提供层140’中的铝(al)含量是可调变的，且在靠近发光层130处的铝(al)含量与在靠近第二型半导体层120处的(al)含量最高。特别是，请参考图2c，第一空穴提供层140a中的铝(al)含量并不会随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度的改变而变动，意即第一空穴提供层140a的化学通式中的x1值为一定值。另一方面，第二空穴提供层140b中的铝(al)含量也并不会随了第二空穴提供层140b的磊晶厚度的改变而变动，意即第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值也为一定值，且x1>x2。第三空穴提供层140c中的铝(al)含量也并不会随了第三空穴提供层140c的磊晶厚度的改变而变动，意即第三空穴提供层140c的化学通式中的x3值也为一定值，且x3>x2。

或者是，请同时参考图2a与图2d，空穴提供层140’的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量、第二空穴提供层140b中的铝(al)含量与第三空穴提供层140c中的铝(al)含量分别随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度、第二空穴提供层140b的磊晶厚度与第三空穴提供层140c的磊晶厚度呈一连续渐变分布。也就是说，第一空穴提供层140a、第二空穴提供层140b与第三空穴提供层140c的化学通式中的x1值、x2值与x3值分别随着第一空穴提供层140a的厚度t1、第二空穴提供层140b的厚度t2与第三空穴提供层140c的厚度t3呈一连续渐变分布，其中x1>x2，而x3>x2。通过渐变式的第一空穴提供层140a、第二空穴提供层140b与第三空穴提供层140c的设计，可有效降低晶格差排在厚度方向上的延伸现象，进而提升整体半导体结构100b的品质。

或者是，请同时参考图2a与图2e，空穴提供层140’的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量、第二空穴提供层140b中的铝(al)含量与第三空穴提供层140c中的铝(al)含量分别随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度、第二空穴提供层140b的磊晶厚度及第三空穴提供层140c的磊晶厚度呈一阶梯式分布。也就是说，第一空穴提供层140a、第二空穴提供层140b与第三空穴提供层140c的化学通式中的x1值、x2值与x3值分别随着第一空穴提供层140a的厚度t1、第二空穴提供层140b的厚度t2与第三空穴提供层140b的厚度t3呈一阶梯式分布，其中x1>x2，且x3>x2。通过阶梯式分布铝(al)含量变化的第一空穴提供层140a、第二空穴提供层140b与第三空穴提供层140c的设计，可有效降低晶格差排在厚度方向上的延伸现象，进而提升整体半导体结构100b的品质。

简言之，由于本实施例的半导体结构100b具有空穴提供层140’，因此可提供更多的空穴进入发光层130内，可增加电子空穴结合的情况。此外，本实施例的空穴提供层140’的材质为氮化铝铟镓(alxinyga1-x-yn)，通过调整空穴提供层140’中铝的含量，除了可以有效地将电子空穴局限于发光层130内，以有效提高电子阻障效能之外，也可有效避免电压升高的问题产生。

图3a示出本发明的另一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。请参考图3a，本实施例的半导体结构100c与图1a的半导体结构100a相似，其不同之处在于：本实施例的空穴提供层140a的第一空穴提供层140a’包括至少一第一子空穴提供层140a1(图3a中仅示意地示出一个)以及至少一第二子空穴提供层140a2(图3a中仅示意地示出一个)。第一子空穴提供层140a1的化学通式为alx1ainy1aga1-x1a-y1an，其中0≤x1a<0.4，且0≤y1a<0.4。第二子空穴提供层140a2的化学通式为alx1biny1bga1-x1b-y1bn，其中0≤x1b<0.4，且0≤y1b<0.4。第一子空穴提供层140a1的厚度t4与第二子空穴提供层140a2的厚度t5分别例如是大于1纳米且小30纳米。

另一方面，空穴提供层140a的第二空穴提供层140b’包括至少一第三子空穴提供层140b1(图3a中仅示意地示出一个)以及至少一第四子空穴提供层140b2(图3a中仅示意地示出一个)。第三子空穴提供层140b1的化学通式为alx2ainy2aga1-x2a-y2an，其中0≤x2a<0.4，且0≤y2a<0.4。第四子空穴提供层140b2的化学通式为alx2biny2bga1-x2b-y2bn，其中0≤x2b<0.4，且0≤y2b<0.4。第三子空穴提供层140b1的厚度t6与第四子空穴提供层140b2的厚度t7分别例如是大于1纳米且小30纳米。

当然，于其他实施例中，请参考图3b，第一空穴提供层140a”也可包括多个第一子空穴提供层140a1以及多个第二子空穴提供层140a2，其中第一子空穴提供层140a1与第二子空穴提供层140a2呈交替堆叠。将一个第一子空穴提供层140a1与一个第二子空穴提供层140a2定义为一对子空穴提供层，较佳地，第一空穴提供层140a”至少包括一对子空穴提供层，而至多至200对子空穴提供层。同理，请参考图3c，第二空穴提供层140b”也可包括多个第三子空穴提供层140b1以及多个第四子空穴提供层140b2，其中第三子空穴提供层140b1与第四子空穴提供层140b2呈交替堆叠。将一个第三子空穴提供层140b1与一个第四子空穴提供层140b2定义为一对子空穴提供层，较佳地，第二空穴提供层140b”至少包括一对子空穴提供层，而至多至200对子空穴提供层。

图3d示出图3b与图3c的第一空穴提供层与第二空穴提供层中铝含量与厚度的关系示意图。由图3d中可清楚得知，图3b与图3c中的第一空穴提供层140a”与第二空穴提供层140b”具体化分别为一超晶格空穴提供层。由于第一空穴提供层140a”与第二空穴提供层140b”中的铝(al)含量具有高低变化，因铝含量越高，则晶格常数越不匹配，容易造成磊晶品质下降。因此，以此超晶格方式成长，除了可提高平均掺杂浓度及磊晶品质，也可有效提高电子阻障效果及防止晶格缺陷产生。

图4a示出本发明的另一实施例的一种半导体结构的剖面示意图。请参考图4a，本实施例的半导体结构100d与图3a的半导体结构100a相似，其不同之处在于：本实施例的空穴提供层140b的第三空穴提供层140c’包括至少一第五子空穴提供层140c1(图4a中仅示意地示出一个)以及至少一第六子空穴提供层140c2(图4a中仅示意地示出一个)。第五子空穴提供层140c1的化学通式为alx3ainy3aga1-x3a-y3an，其中0≤x3a<0.4，且0≤y3a<0.4。第六子空穴提供层140c2的化学通式为alx3biny3bga1-x3b-y3bn，其中0≤x3b<0.4，且0≤y3b<0.4。第五子空穴提供层140c1的厚度t8与第六子空穴提供层140c2的厚度t9分别例如是大于1纳米且小30纳米。

当然，于其他实施例中，请参考图4b，第一空穴提供层140a”也可包括多个第一子空穴提供层140a1以及多个第二子空穴提供层140a2，其中第一子空穴提供层140a1与第二子空穴提供层140a2呈交替堆叠。将一个第一子空穴提供层140a1与一个第二子空穴提供层140a2定义为一对子空穴提供层，较佳地，第一空穴提供层140a”至少包括一对子空穴提供层，而至多至200对子空穴提供层。同理，请参考图4c，第二空穴提供层140b”也可包括多个第三子空穴提供层140b1以及多个第四子空穴提供层140b2，其中第三子空穴提供层140b1与第四子空穴提供层140b2呈交替堆叠。将一个第三子空穴提供层140b1与一个第四子空穴提供层140b2定义为一对子空穴提供层，较佳地，第二空穴提供层140b”至少包括一对子空穴提供层，而至多至200对子空穴提供层。同理，请参考图4d，第三空穴提供层140c”也可包括多个第五子空穴提供层140c1以及多个第六子空穴提供层140c2，其中第五子空穴提供层140c1与第六子空穴提供层140c2呈交替堆叠。将一个第五子空穴提供层140c1与一个第六子空穴提供层140c2定义为一对子空穴提供层，较佳地，第三空穴提供层140c”至少包括一对子空穴提供层，而至多至200对子空穴提供层。

图4e示出图4b、图4c与图4d中的第一空穴提供层、第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量与厚度的关系示意图。由图4e中可清楚得知，图4b、图4c与图4d中的第一空穴提供层140a”、第二空穴提供层140b”与第三空穴提供层140c”具体化分别为一超晶格空穴提供层。由于第一空穴提供层140a”、第二空穴提供层140b”与第三空穴提供层140c”中的铝(al)含量具有高低变化，因铝含量越高，则晶格常数越不匹配，容易造成磊晶品质下降。因此，以此超晶格方式成长，除了可提高平均掺杂浓度及磊晶品质，也可有效提高电子阻障效果及防止晶格缺陷产生。

值得一提的是，本发明仅限制第一空穴提供层140a的化学通式中的x1值要大于第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值，且第三电动提供层140c的化学通式中的x3值要大于第二空穴提供层140b的化学通式中的x2。但，本发明并不限定第一空穴提供层140a、第二空穴提供层140b与第三空穴提供层140c中铝含量与厚度的形态关系图。图5a至图5c示出本发明的第一空穴提供层、第二空穴提供层与第三空穴提供层中铝含量与厚度的多种形态的关系示意图。请同时参考图2a与图5a，空穴提供层140’的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量并不会随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度的改变而变动，意即第一空穴提供层140a的化学通式中的x1值为一定值。另一方面，空穴提供层140’的第二空穴提供层140b中的铝(al)含量也并不会随了第二空穴提供层140b的磊晶厚度的改变而变动，意即第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值也为一定值，且x1>x2。空穴提供层140’的第三空穴提供层140c具体化为一超晶格空穴提供层，且第三电动提供层140c的化学通式中的x3值大于第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值，即x3>x2。

或者是，请同时参考图2a与图5b，空穴提供层140’的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量与第二空穴提供层140b中的铝(al)含量分别随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度与第二空穴提供层140b的磊晶厚度呈一连续渐变分布。也就是说，第一空穴提供层140a与第二空穴提供层140b的化学通式中的x1值与x2值分别随着第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2呈一连续渐变分布，其中x1>x2。第三空穴提供层140c具体化为一超晶格空穴提供层，且第三电动提供层140c的化学通式中的x3值大于第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值，即x3>x2。

或者是，请同时参考图2a与图5c，空穴提供层140’的第一空穴提供层140a中的铝(al)含量与第二空穴提供层140b中的铝(al)含量分别随着第一空穴提供层140a的磊晶厚度与第二空穴提供层140b的磊晶厚度呈一阶梯式分布。也就是说，第一空穴提供层140a与第二空穴提供层140b的化学通式中的x1值与x2值分别随着第一空穴提供层140a的厚度t1与第二空穴提供层140b的厚度t2呈一阶梯式分布，其中x1>x2。第三空穴提供层140c具体化为一超晶格空穴提供层，且第三电动提供层140c的化学通式中的x3值大于第二空穴提供层140b的化学通式中的x2值，即x3>x2。

此外，于其他未示出的实施例中，第一空穴提供层140a与/或第二空穴提供层140b也可为超晶格空穴提供层，而第三空穴提供层140c也可以为非超晶格空穴提供层。本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求，而选用前述构件，以达到所需的技术效果。只要是第一空穴提供层140a中铝(al)含量的平均浓度大于第二空穴提供层140b中铝(al)含量的平均浓度及即可达到本发明所需的技术效果。

图6示出本发明的一实施例的一种发光元件的剖面示意图。请参考图6，本实施例的发光元件10包括一基板150、上述的半导体结构100a、一第一电极160以及一第二电极170。半导体结构100a包括第一型半导体层110、第二型半导体层120、发光层130以及空穴提供层140。发光层130配置于第一型半导体层110与第二型半导体层120之间。空穴提供层140配置于发光层130与第二型半导体层120之间，且空穴提供层140包括一第一空穴提供层140a以及一第二空穴提供层140b。第一空穴提供层140a配置于发光层130与第二空穴提供层140b之间，且第一空穴提供层140a的化学通式为alx1iny1ga1-x1-y1n，其中0≤x1<0.4，0≤y1<0.4。第二空穴提供层140b配置于第一空穴提供层140a与第二型半导体层120之间，且第二空穴提供层140b的化学通式为alx2iny2ga1-x2-y2n，其中0≤x2<0.4，0≤y2<0.4，且x1>x2。第一电极160配置于半导体结构100a的第一型半导体层110上。第二电极170配置于半导体结构100a的第二型半导体层120上。

如图6所示，本实施例的发光元件10例如是覆晶式发光二极管，其中发光层130具体化为多重量子井结构。第一空穴提供层140a中可掺杂有浓度例如是大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，而第一掺质为碳(c)。第一空穴提供层140a也可再掺杂有浓度例如是大于等于10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，而第二掺质为镁(mg)。于第一空穴提供层140a中掺杂第一掺质与第二掺质的目的在于使第一空穴提供层140a具有较高空穴浓度，借此提供更多的空穴进入发光层130，进而增加电子空穴结合的情况。同理，第二空穴提供层140b可掺杂有浓度例如是大于等于3x10¹⁷atom/cm³的一第一掺质，而第一掺质为碳。第二空穴提供层140b中也可掺杂有浓度大于例如是等于1x10¹⁹atom/cm³的一第二掺质，而第二掺质为镁。于第二空穴提供层140b中掺杂第一掺质与第二掺质的目的在于使第二空穴提供层140b具有较高空穴浓度，借此提供更多的空穴进入发光层130，进而增加电子空穴结合的情况。

此外，于其他未示出的实施例中，发光元件也可选用于如前述实施例所提及半导体结构100b、100c、100d，本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求，而选用前述构件，以达到所需的技术效果。

综上所述，由于本发明的半导体结构具有空穴提供层，因此可提供更多的空穴进入发光层内，可增加电子空穴结合的情况。再者，本发明的空穴提供层的材质为氮化铝铟镓(alxinyga1-x-yn)，通过调整空穴提供层中铝的含量，除了可以有效地将电子空穴局限于发光层内，也可有效避免电压升高的问题产生。此外，采用本发明的半导体结构的发光元件则可因此获得良好的发光效率。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视随附的申请权利要求书所界定的范围为准。