專利名稱：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，公知能夠用作發(fā)光二極管等的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在這種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，如果施加電壓，在活性層電子和空穴復(fù)合，由此產(chǎn)生光?；钚詫右部梢杂蓡我涣孔于褰Y(jié)構(gòu)構(gòu)成，例如，日本特開(kāi)2005-109425號(hào)公報(bào)及日本特開(kāi)2000-349337號(hào)公報(bào)等所記載，也可以由多重量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在日本特開(kāi)2005-109425號(hào)公報(bào)中記載有，活性層由無(wú)摻雜InGaN量子阱層、摻雜η型雜質(zhì)的GaN勢(shì)魚層依次層積而成。在該公報(bào)中還記載有，在摻雜該η型雜質(zhì)的GaN勢(shì)魚 層與上述InGaN量子阱層相接的界面具有擴(kuò)散防止膜，該擴(kuò)散防止膜包含比GaN勢(shì)壘層低濃度的η型雜質(zhì)。在日本特開(kāi)2000-349337號(hào)公報(bào)中記載有，活性層包含η型雜質(zhì)，并且記載有活性層的η層側(cè)的η型雜質(zhì)濃度比P層側(cè)的η型雜質(zhì)濃度高。但是，近年來(lái)，討論將氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件用作液晶背光和照明用的電燈泡，利用強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況增多。通過(guò)日本特開(kāi)2005-109425號(hào)公報(bào)或日本特開(kāi)2000-349337號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，如果制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件被強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)，則導(dǎo)致工作電壓上升而使消耗電力增加，另外，降低發(fā)光效率。由此，導(dǎo)致單位電力的發(fā)光效率(電效率(電力効率))的降低。通常，認(rèn)為在施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電流密度較低的情況下，其發(fā)光效率降低的理由是因?yàn)橐鸱前l(fā)光復(fù)合的能級(jí)(晶格缺陷等)在氮化物半導(dǎo)體層中存在很多。因此，提高現(xiàn)有的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光效率的對(duì)策主要是減少氮化物半導(dǎo)體層的晶格缺陷。但是，如果提高施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電流密度，則僅通過(guò)減少氮化物半導(dǎo)體層的晶格缺陷很難謀求提高發(fā)光效率，導(dǎo)致隨著電流密度的增加而降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光效率的不良情況。認(rèn)為產(chǎn)生上述不良情況的原因是在活性層以外的層產(chǎn)生非發(fā)光復(fù)合。詳細(xì)地說(shuō)，如果提高電流密度，則增加由活性層的電阻成分產(chǎn)生的熱量，因此，使與活性層相接的PN結(jié)的溫度上升。于是，電子和空穴等載流子從活性層溢出，在活性層以外的層產(chǎn)生非發(fā)光復(fù)
口 ο另外，如果提高施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電流密度，則導(dǎo)致由于電流注入而產(chǎn)生的活性層的注入載流子密度提高。如果提高活性層的注入載流子密度，則使餓歇復(fù)合(與載流子濃度的三次方成比例地增大復(fù)合概率的非發(fā)光復(fù)合)成為主流。因此，很難防止非發(fā)光復(fù)合的產(chǎn)生。在由于活性層中的壓電電場(chǎng)等原因延長(zhǎng)發(fā)光復(fù)合壽命時(shí)，導(dǎo)致發(fā)光復(fù)合概率降低，因此，導(dǎo)致由晶格缺陷所引起的非發(fā)光復(fù)合概率的上升，載流子溢出的發(fā)生概率進(jìn)一步上升，以及餓歇復(fù)合概率的進(jìn)一步上升。在此，PN結(jié)的溫度越高，越容易引起載流子從活性層溢出。因此，希望降低PN結(jié)的溫度。近年來(lái)，通過(guò)提高封裝技術(shù)，能夠使氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的散熱性變得非常良好，使例如由于電極的接觸電阻等原因產(chǎn)生的熱量釋放到封裝中。但是，因?yàn)榛钚詫优c封裝分離，所以很難使因活性層的電阻成分而產(chǎn)生的熱量釋放到封裝中。在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，由于各種電阻成分產(chǎn)生熱量，但是，最難解決的是由于活性層的電阻成分而產(chǎn)生熱量這類不良情況。另外，如果提高由電流注入而產(chǎn)生的活性層的注入載流子密度，則必然容易引起餓歇復(fù)合。因此，希望降低活性層的注入載流子密度。作為降低活性層的注入載流子密度的方法之一，考慮增加芯片尺寸，增大發(fā)光面積，降低單位面積的電流值，從而降低實(shí)際向單位體積注入的載流子密度這類的方法。但是，如果芯片尺寸增大，則減少由一片晶片能夠制造的芯片個(gè)數(shù)，從而提高氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的價(jià)格。 作為降低活性層的注入載流子密度的其他方法，考慮增厚多重量子阱結(jié)構(gòu)的阱層的層厚，或者增加阱層的層數(shù)等方法。但是，如果過(guò)度增厚阱層的層厚，會(huì)引起阱層的結(jié)晶質(zhì)量降低。另外，如果過(guò)度增加阱層的層數(shù)，會(huì)引起氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的工作電壓上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做出的，目的在于制作一種即使被強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)，也能夠防止工作電壓上升，并且防止發(fā)光效率降低，因此，電效率(電力効率)良好的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光兀件。本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、設(shè)置在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體上的超晶格層、設(shè)置在超晶格層上的活性層、設(shè)置在活性層上的第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層。超晶格層的平均載流子濃度比活性層的平均載流子濃度高，優(yōu)選為活性層的平均載流子濃度的I. 2倍以上。優(yōu)選的是，在超晶格層包括含有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的摻雜層，且活性層包含勢(shì)壘層時(shí)，摻雜層每層的厚度相對(duì)于超晶格層每周期的厚度的比例在勢(shì)壘層每層的厚度相對(duì)于活性層每周期的厚度的比例以上。優(yōu)選的是，摻雜層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在勢(shì)壘層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度以上。優(yōu)選的是，在超晶格層包括不含第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的無(wú)摻雜層，且活性層包括不含第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的阱層時(shí)，無(wú)摻雜層每層的厚度相對(duì)于超晶格層每周期的厚度的比例在阱層每層的厚度相對(duì)于活性層每周期的厚度的比例以下。優(yōu)選的是，無(wú)摻雜層與活性層的下表面相接。優(yōu)選的是，超晶格層包含兩層以上的摻雜層。優(yōu)選的是，摻雜層每層的厚度在I. 5nm以上。優(yōu)選的是，摻雜層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在IX IO17CnT3以上。勢(shì)壘層可以不含第一導(dǎo)電型雜質(zhì)，勢(shì)壘層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度也可以在I X IO16Cm 3 以上、8 X IO17Cm 3 以下。
優(yōu)選的是，活性層包含兩層以上的阱層。優(yōu)選的是，勢(shì)壘層的厚度在7nm以下。優(yōu)選的是，在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層與超晶格層之間設(shè)置有每周期的厚度比超晶格層每周期的厚度薄的短周期超晶格層。優(yōu)選的是，短周期超晶格層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)濃度在lX1018cnT3以上、5X IO19CnT3以下。優(yōu)選的是，超晶格層由摻雜層和無(wú)摻雜層層積而成。摻雜層包含例如第一導(dǎo)電型雜質(zhì)和 AlaGabIn(1_a_b)N(0 ^a<l>0<b^l),無(wú)摻雜層由例如 1]1。63(1_。小(0 < c 彡 I)構(gòu)成。優(yōu)選的是，活性層由勢(shì)壘層和阱層層積而成。勢(shì)壘層包含例如第一導(dǎo)電型雜質(zhì)和AlxGayIn(1_x_y)N(0 彡 x < 1、0 < y 彡 I)，阱層由例如 lnzGa(1_z)N(0 < z ^ I)構(gòu)成。優(yōu)選的是，在超晶格層及活性層含有In時(shí)，超晶格層通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的 波長(zhǎng)在活性層發(fā)出的光的波長(zhǎng)以下。本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體層發(fā)光元件的制造方法包括在基板上生長(zhǎng)第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序；在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上生長(zhǎng)超晶格層的工序；在超晶格層上生長(zhǎng)活性層的工序；在活性層上設(shè)置第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序。優(yōu)選的是，超晶格層的生長(zhǎng)速度在作為活性層的一部分的阱層的生長(zhǎng)速度以上，優(yōu)選的是，上述第一無(wú)摻雜層的生長(zhǎng)速度在阱層的生長(zhǎng)速度以上。優(yōu)選的是，在使用第一原料氣體和第一載氣生長(zhǎng)上述第一摻雜層時(shí)，第一載氣含有O. 3體積％以上、30體積％以下的氫氣。超晶格層的生長(zhǎng)溫度可以與活性層的生長(zhǎng)溫度相同，也可以比活性層的生長(zhǎng)溫度聞。阱層的生長(zhǎng)速度例如在IOnm/小時(shí)以上、150nm/小時(shí)以下。為了使超晶格層的平均載流子濃度高于活性層的平均載流子濃度，優(yōu)選的是，滿足以下條件I 4中的任一個(gè)條件，更優(yōu)選的是，滿足以下條件I 4中的至少兩個(gè)條件。條件I :摻雜層每層的厚度相對(duì)于超晶格層每周期的厚度的比例高于勢(shì)壘層每層的厚度相對(duì)于活性層每周期的厚度的比例；條件2 :摻雜層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度高于勢(shì)壘層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度；條件3 :無(wú)摻雜層每層的厚度相對(duì)于超晶格層每周期的厚度的比例低于阱層每層的厚度相對(duì)于活性層每周期的厚度的比例；條件4 :超晶格層(優(yōu)選為無(wú)摻雜層)的生長(zhǎng)速度比阱層的生長(zhǎng)速度快。在滿足上述條件2 4中至少一個(gè)條件的情況下，能夠用上述條件I代替“摻雜層每層的厚度相對(duì)于超晶格層每周期的厚度的比例在勢(shì)壘層每層的厚度相對(duì)于活性層每周期的厚度的比例以上”。同樣地，在滿足上述條件I及3 4中至少一個(gè)條件的情況下，能夠用上述條件2代替“摻雜層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在勢(shì)壘層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度以上”。另外，在滿足上述條件I 2以及4中至少一個(gè)條件的情況下，能夠用上述條件3代替“無(wú)摻雜層每層的厚度相對(duì)于超晶格層每周期的厚度的比例在阱層的每層的厚度相對(duì)于活性層每周期的厚度的比例以下”。另外，在滿足上述條件I 3中至少一個(gè)條件的情況下，能夠用上述條件4代替“超晶格層(優(yōu)選為無(wú)摻雜層)的生長(zhǎng)速度與阱層的生長(zhǎng)速度相同，或者比阱層的生長(zhǎng)速度快”。根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，即使被強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)，也能夠防止工作電壓上升，并且防止發(fā)光效率降低，因此，使電效率良好。從結(jié)合附圖理解的本發(fā)明的以下詳細(xì)說(shuō)明能夠明確本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方面及優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的簡(jiǎn)要剖視圖。圖2是表示實(shí)施例I及比較例I的外部量子效率Π ex相對(duì)于驅(qū)動(dòng)電流IF的變化的圖。 圖3是表示實(shí)施例I及比較例I的載流子濃度變化的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。需要說(shuō)明的是，以下，權(quán)利要求范圍內(nèi)的“第一導(dǎo)電型”及“第二導(dǎo)電型”分別為“n型”及“P型”，但是，權(quán)利要求范圍內(nèi)的“第一導(dǎo)電型”及“第二導(dǎo)電型”也可以分別為“P型”及“n型”。另外，本發(fā)明并不限定為以下所示的實(shí)施方式。而且，在本發(fā)明的附圖中，為了使附圖清楚且簡(jiǎn)明，適當(dāng)?shù)馗淖冮L(zhǎng)度、寬度及厚度等尺寸關(guān)系，并不表示實(shí)際的尺寸關(guān)系?！吹谝粚?shí)施方式〉在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I中，長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。<氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件>本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I在基板3的上表面上，按照緩沖層5、基底層7、n型氮化物半導(dǎo)體層9、短周期超晶格層11、長(zhǎng)周期超晶格層13、活性層15、p型氮化物半導(dǎo)體層17的順序?qū)臃e而成。n型氮化物半導(dǎo)體層9的上表面的一部分從短周期超晶格層11等露出，在該露出部分上設(shè)置有n側(cè)電極21。在P型氮化物半導(dǎo)體層17上經(jīng)由透明電極23設(shè)置有P側(cè)電極25。< 基板 >基板3可以是例如由藍(lán)寶石等形成的絕緣基板，也可以是由GaN、SiC或ZnO等形成的導(dǎo)電基板。不特別限定基板3的厚度，優(yōu)選在60 μ m以上、300 μ m以下?；?的上表面可以是平坦的，也可以有凹凸。<緩沖層>緩沖層5優(yōu)選為例如AlstlGattlN(O彡s0彡1，O彡t0彡1，s0+t0 Φ O)層，更優(yōu)選為AlN層。由此，因?yàn)檠鼗?的生長(zhǎng)面法線方向延伸地形成有緩沖層5，所以得到由晶粒聚集而成的柱狀結(jié)晶集合體形成的緩沖層5。緩沖層5的厚度沒(méi)有被特別限定，優(yōu)選為5nm以上、IOOnm以下，更優(yōu)選為IOnm以上、50nm以下。
<基底層>基底層7 優(yōu)選為例如 AlslGatlInulN(O ≤ si ≤ 1,0 ≤ tl ≤ 1,0 ≤ ul ≤ I,sl+tl+ul 幸 0)層，更優(yōu)選為 AlslGatlN (O≤sl≤LO≤tl≤l, sl+tl 幸 O)層,進(jìn)一步優(yōu)選為GaN層。由此，存在于緩沖層5中的晶格缺陷(例如位錯(cuò)等)容易在緩沖層5和基底層7的界面附近形成位錯(cuò)環(huán)(&一 7° )，因此，能夠防止該晶格缺陷從緩沖層5向基底層7延續(xù)?；讓?可以含有η型雜質(zhì)。但是，如果基底層7不含η型雜質(zhì)，則能夠維持基底層7的良好的結(jié)晶性。因此，基底層7優(yōu)選不含η型雜質(zhì)?；讓?的厚度沒(méi)有被特別限定，優(yōu)選為3μπι以上、12μπι以下。<η型氮化物半導(dǎo)體層>η型氮化物半導(dǎo)體層9優(yōu)選為例如在AUGauIr^N^≤s2≤1,0≤t2≤1，O≤u2≤1，s2+t2+u2 Φ O)層摻雜η型雜質(zhì)的層，更優(yōu)選為在Als2Ga^2N (O≤s2≤1，優(yōu)選的是O < s2 < O. 5，更優(yōu)選的是O < s2 < O. I)層摻雜η型雜質(zhì)的層。η型雜質(zhì)沒(méi)有被特別限定，但是，優(yōu)選的是Si、P、As或Sb等，更優(yōu)選的是Si。對(duì)于后述的短周期超晶格層11等也是這種情況。η型氮化物半導(dǎo)體層9的η型雜質(zhì)濃度沒(méi)有被特別限定，但是，優(yōu)選為IXlO18cnT3以上、2Χ IO19CnT3以下。η型氮化物半導(dǎo)體層9的厚度沒(méi)有被特別限定,但是,優(yōu)選為O. 5μηι以上、10 μ m以下。此外，η型氮化物半導(dǎo)體層9可以是單層，也可以具有多層結(jié)構(gòu)。例如，η型氮化物半導(dǎo)體層9可以由η型接觸層和η型包覆層層積而成。在η型氮化物半導(dǎo)體層9具有層積結(jié)構(gòu)的情況下，各層可以由相同組分構(gòu)成，也可以由不同組分構(gòu)成。另外，各層可以具有相同的膜厚，也可以具有不同的膜厚。<短周期超晶格層>超晶格層是指由通過(guò)重合多種晶格而使周期結(jié)構(gòu)比基本單位晶格長(zhǎng)的晶格構(gòu)成的層。在短周期超晶格層11中，由第一半導(dǎo)體層IIA和第二半導(dǎo)體層IlB交替層積而構(gòu)成超晶格結(jié)構(gòu)，其周期結(jié)構(gòu)比構(gòu)成第一半導(dǎo)體層IlA的半導(dǎo)體材料的基本單位晶格以及構(gòu)成第二半導(dǎo)體層IlB的半導(dǎo)體材料的基本單位晶格長(zhǎng)。此外，短周期超晶格層11也可以由第一半導(dǎo)體層11Α、第二半導(dǎo)體層11Β、以及與第一半導(dǎo)體層IlA及第二半導(dǎo)體IlB不同的一層以上的半導(dǎo)體層依次層積而形成超晶格結(jié)構(gòu)。另外，短周期超晶格層11每周期的厚度比后述的長(zhǎng)周期短晶格層13每周期的厚度薄，具體地說(shuō)在Inm以上、7nm以下。各第一半導(dǎo)體層IlA優(yōu)選為在AlGaInN層中摻雜η型雜質(zhì)的層，更優(yōu)選為在GaN摻雜η型雜質(zhì)的層。各第一半導(dǎo)體層IlA的η型雜質(zhì)濃度沒(méi)有被特別限定，可以高于后述的長(zhǎng)周期超晶格層13的η型雜質(zhì)濃度，也可以低于后述的長(zhǎng)周期超晶格層13的η型雜質(zhì)濃度。各第一半導(dǎo)體層IlA的η型雜質(zhì)濃度優(yōu)選為例如IXlO18cnT3以上、5 X IO19CnT3以下。由此得到的效果將在后述的〈平均載流子濃度 > 中進(jìn)行說(shuō)明。第一半導(dǎo)體層IlA各層的厚度沒(méi)有被特別限定，但優(yōu)選為O. 5nm以上、5nm以下，更優(yōu)選為Inm以上、4nm以下。如果第一半導(dǎo)體層IlA各層的厚度不足O. 5nm,因?yàn)榈谝话雽?dǎo)體層IlA的各層厚度小于一個(gè)原子層的厚度，所以難以形成厚度均勻的第一半導(dǎo)體層11A，因此，造成后述的長(zhǎng)周期超晶格層13或活性層15的結(jié)晶質(zhì)量降低。另外，因?yàn)樵诒葘⒌谝粚?dǎo)電型雜質(zhì)摻雜在η型氮化物半導(dǎo)體層9時(shí)的溫度低的溫度下將高濃度的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜在第一半導(dǎo)體層IIA中，所以在第一半導(dǎo)體層IIA各層的厚度超過(guò)5nm時(shí)，導(dǎo)致第一半導(dǎo)體層IlA的平坦性降低，因此，降低后述的長(zhǎng)周期超晶格層13的結(jié)晶性。其結(jié)果是，活性層15的結(jié)晶質(zhì)量也下降，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率降低。各第二半導(dǎo)體層IIB優(yōu)選為例如AlGaInN層，更優(yōu)選為InGaN層。如果第二半導(dǎo)體層IlB不含η型雜質(zhì)，則能夠防止短周期超晶格層11的平坦性的降低，因此，能夠防止后述的長(zhǎng)周期超晶格層13的結(jié)晶性的降低。此外，各第二半導(dǎo)體層IlB也可以含有η型雜質(zhì)。第二半導(dǎo)體層IlB各層的厚度沒(méi)有被特別限定，但優(yōu)選為O. 5nm以上、5nm以下，更優(yōu)選為Inm以上、4nm以下。如果第二半導(dǎo)體層IlB各層的厚度不足O. 5nm,因?yàn)榈诙雽?dǎo)體層IlB各層的厚度小于一個(gè)原子層的厚度，所以很難形成厚度均勻的第二半導(dǎo)體層11B，因此，導(dǎo)致后述的長(zhǎng)周期超晶格層13或活性層15的結(jié)晶質(zhì)量的降低。另一方面，在第二半導(dǎo)體層IlB各層的厚度超過(guò)5nm時(shí)，過(guò)度延長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層IlB的生長(zhǎng)所需要的時(shí)間，降低 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的生產(chǎn)性。此外，第一半導(dǎo)體層IlA及第二半導(dǎo)體層IlB的層數(shù)不限定于圖I所示的層數(shù)。<長(zhǎng)周期超晶格層>長(zhǎng)周期超晶格層13是權(quán)利要求的“超晶格層”。在此，超晶格層的定義按照上述“短周期超晶格層^述。在長(zhǎng)周期超晶格層13中，交替層積摻雜層13A和無(wú)摻雜層13B而構(gòu)成超晶格結(jié)構(gòu)，其周期結(jié)構(gòu)比構(gòu)成摻雜層13A的半導(dǎo)體材料的基本單位晶格及構(gòu)成無(wú)摻雜層13B的半導(dǎo)體材料的基本單位晶格長(zhǎng)。此外，長(zhǎng)周期超晶格層13與短周期短晶格層11相同地也可以依次層積摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B、以及與摻雜層13A和無(wú)摻雜層13B不同的一層以上的半導(dǎo)體層而構(gòu)成超晶格結(jié)構(gòu)。另外，長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的長(zhǎng)度比所述短周期超晶格層11長(zhǎng)，具體地說(shuō)在4nm以上、20nm以下。長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于后述的活性層15的平均載流子濃度。由此，即使用強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件1，也能夠防止其電效率降低。這點(diǎn)將在后述的〈平均載流子濃度 > 中進(jìn)行說(shuō)明。各摻雜層13A優(yōu)選為例如在AlaGabIn(1_a_b)N(0彡a<l，0<b彡I)層中摻雜η型雜質(zhì)的層，更優(yōu)選為在GaN層中摻雜η型雜質(zhì)的層。各摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度沒(méi)有被特別限定，但是，優(yōu)選為I X 1017cm_3，更優(yōu)選為2X IO17Cm-3以上、I X IO19Cm-3以下。如果各摻雜層13A的η型雜質(zhì)濃度不足IX IO17Cm-3,則氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的驅(qū)動(dòng)電壓上升。各摻雜層13Α的厚度沒(méi)有被特別限定，但是，優(yōu)選為I. 5nm以上，更優(yōu)選為2nm以上、15nm以下。如果各摻雜層13A的厚度不足I. 5nm，則引起長(zhǎng)周期超晶格層13的平坦性降低。另外，各摻雜層13A的厚度優(yōu)選為后述的勢(shì)壘層15A的厚度以上。由此，摻雜層13A能夠作為空穴阻擋層(*一> 7' 口 )而起作用。各無(wú)慘雜層13B優(yōu)選為例如Ir^Gad^N(O〈 c < I)層，更優(yōu)選為Ir^Gad^NCO< c < O. 3)層。如果各無(wú)摻雜層13B不含η型雜質(zhì)，則能夠防止長(zhǎng)周期超晶格層13的平坦性降低，因此，能夠防止后述的活性層15的結(jié)晶性的降低。這是因?yàn)闊o(wú)摻雜層13Β與活性層15的下表面相接。此外，各無(wú)摻雜層13B也可以含有η型雜質(zhì)。各無(wú)摻雜層13Β的厚度沒(méi)有被特別限定,優(yōu)選為O. 5nm以上、5nm以下。如果各無(wú)摻雜層13B的厚度處于該范圍以外，則導(dǎo)致無(wú)摻雜層13B的結(jié)晶質(zhì)量降低，因此，導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率的降低。慘雜層13A及無(wú)慘雜層13B分別含有In。因此，優(yōu)選的是，慘雜層13A及無(wú)慘雜層13B分別通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)在后述的活性層15發(fā)出的光的波長(zhǎng)以下。通常，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，在構(gòu)成活性層的阱層和η型氮化物半導(dǎo)體層中由于晶格常數(shù)等不同而產(chǎn)生畸變，為了避免該畸變的發(fā)生，設(shè)置長(zhǎng)周期超晶格層。因此，摻雜層13Α及無(wú)摻雜層13Β優(yōu)選的是由與構(gòu)成活性層15的阱層15Β大致相同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。在大多數(shù)情況下，由于阱層15Β含有In，所以摻雜層13Α和無(wú)摻雜層13Β如上所述地含有In。
但是，如果摻雜層13Α及無(wú)摻雜層13Β各自的In組分過(guò)高，因?yàn)橛苫钚詫?5發(fā)出的光被長(zhǎng)周期超晶格層13吸收，所以可能導(dǎo)致從氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I發(fā)出的光的強(qiáng)度降低。為了防止該強(qiáng)度的降低，優(yōu)選的是，摻雜層13Α及無(wú)摻雜層13Β各自的帶隙處于阱層15Β的帶隙以上，即，優(yōu)選的是，摻雜層13Α及無(wú)摻雜層13Β各自通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)在活性層15發(fā)出的光的波長(zhǎng)以下。更優(yōu)選的是Onm彡(λ 2-λ I)彡50nm，進(jìn)一步優(yōu)選的是Inm彡(λ 2-λ I)彡20nm。在此，λ I是摻雜層13A及無(wú)摻雜層13B各自通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)，λ 2是活性層15發(fā)出的光的波長(zhǎng)。如果λ I過(guò)短，例如如果(λ2-λ1) >50nm，雖然設(shè)置長(zhǎng)周期超晶格層13，但是上述畸變還是會(huì)發(fā)生。另一方面，如果λ2< λ 1，由活性層15產(chǎn)生的光被長(zhǎng)周期超晶格層13吸收，其結(jié)果是，可能導(dǎo)致從氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I發(fā)出的光的強(qiáng)度降低。<活性層>活性層15可以具有單一量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)，也可以如圖I所示，具有多重量子阱(MQff)結(jié)構(gòu)。在活性層15具有MQW結(jié)構(gòu)的情況下，活性層15優(yōu)選構(gòu)成為，以使勢(shì)壘層15Α夾著阱層15Β的方式層積勢(shì)壘層15Α和阱層15Β。各勢(shì)壘層15Α優(yōu)選為例如由AlxGayIn(1_x_y)N(0彡x<l，0<y彡I)層構(gòu)成。在各勢(shì)魚層15A中,可以不摻雜η型雜質(zhì),也可以摻雜η型雜質(zhì)。各勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度沒(méi)有被特別限定，優(yōu)選為8X1017cm_3以下。如果勢(shì)魚層15Α的η型雜質(zhì)濃度超過(guò)8X IO17CnT3,當(dāng)在η側(cè)電極21和ρ側(cè)電極25之間施加電壓時(shí)，空穴難以注入活性層15，因此，導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率降低。更優(yōu)選的是，各勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度在lX1016cm_3以上、8X 1017cm_3以下。各勢(shì)魚層15Α的厚度沒(méi)有限定,優(yōu)選為7nm以下,更優(yōu)選為I. 5nm以上、6nm以下。如果各勢(shì)壘層15A的厚度不足1. 5nm，則導(dǎo)致由勢(shì)壘層15A的平坦性的降低而弓丨起的結(jié)晶質(zhì)量變差，因此，降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率。如果各勢(shì)壘層15A的厚度比7nm厚，則注入載流子沒(méi)有在活性層15中充分?jǐn)U散，導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的驅(qū)動(dòng)電壓上升以及其發(fā)光效率降低。各阱層15B優(yōu)選為例如InzGa(1_z)N(0 < z彡I)層，更優(yōu)選為無(wú)摻雜InzGa(1_z)N(0<z<0.5)層。如果各阱層15B不含η型雜質(zhì)，則能夠防止活性層15的平坦性的降低，因此，能夠防止后述的P型氮化物半導(dǎo)體層17的結(jié)晶性降低。此外，各阱層15Β也可以含有η型雜質(zhì)。各阱層15Β的厚度沒(méi)有限定，優(yōu)選為2. 5nm以上、7nm以下。如果各阱層15B的厚度在該范圍以外，則導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率的降低以及其驅(qū)動(dòng)電壓的上升。各阱層15B的層數(shù)沒(méi)有被特別限定，優(yōu)選為兩層以上。由此，能夠降低活性層15的電流密度。因此，即使用強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件1，也能夠謀求降低活性層15的發(fā)熱量，從而能夠防止載流子從活性層15溢出。因此，能夠防止活性層15以外的層產(chǎn)生非發(fā)光復(fù)合?！处研偷锇雽?dǎo)體層>ρ型氮化物半導(dǎo)體層17優(yōu)選為例如在Als4Gat4Inu4N(0彡s4彡1、0彡t4彡I、 O彡u4彡I、s4+t4+u4 Φ I)層摻雜ρ型雜質(zhì)的層，更優(yōu)選為在Als4Ga^s4N(O < s4 ^ O. 4，優(yōu)選的是O. I < s4 < O. 3)層摻雜ρ型雜質(zhì)的層。ρ型雜質(zhì)沒(méi)有被特別限定，例如可以是鎂。ρ型氮化物半導(dǎo)體層17的P型雜質(zhì)濃度沒(méi)有被特別限定，優(yōu)選為IX IO18CnT3以上、2 X IO2W 以下。P型氮化物半導(dǎo)體層17的厚度沒(méi)有被特別限定，優(yōu)選為IOnm以上、200nm以下。<n側(cè)電極、透明電極、ρ側(cè)電極>η側(cè)電極21及ρ側(cè)電極25是用于向氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I供給驅(qū)動(dòng)電力的電極，優(yōu)選的是例如按照鎳層、鉬層以及金層的順序?qū)臃e而成，優(yōu)選具有總計(jì)300nm以上、3000nm以下的厚度。透明電極23優(yōu)選由金、鈕、鎳、ITO (Indium Tin Oxide :氧化銦錫)或IZOdndium Zinc Oxide :氧化銦鋅)構(gòu)成,優(yōu)選具有50nm以上、500nm以下的厚度。代替透明電極23，也可以層積鋁或銀等反射電極，也可以將該反射電極進(jìn)行倒裝。<平均載流子濃度>長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度，優(yōu)選的是在活性層15的平均載流子濃度的I. I倍以上，更優(yōu)選的是在活性層15的平均載流子濃度的I. 2倍以上、100倍以下。如果長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度不足活性層15的平均載流子濃度的I. 2倍，則不能防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)光效率的降低。另一方面，如果長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度超過(guò)活性層15的平均載流子濃度的100倍，則導(dǎo)致長(zhǎng)周期超晶格層13的平坦性的降低，從而導(dǎo)致活性層15的結(jié)晶質(zhì)量降低，因此，降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率。載流子濃度是指電子或空穴的濃度，其不能僅由摻雜的η型雜質(zhì)的量或摻雜的P型雜質(zhì)的量決定。即，長(zhǎng)周期超晶格層13的載流子濃度不僅由在長(zhǎng)周期超晶格層13中摻雜的η型雜質(zhì)的量決定，活性層15的載流子濃度不能僅由在活性層15中摻雜的η型雜質(zhì)的量決定。如下所示，上述載流子濃度是基于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的電容-電壓特性(下文稱為“C-ν特性”，C-V是Capacitance-Voltage的簡(jiǎn)稱)的結(jié)果而計(jì)算出的，是指未注入電流的狀態(tài)下的載流子濃度，是離子化的雜質(zhì)、施主化的晶格缺陷、或受主化的晶格缺陷所產(chǎn)生的載流子的總和。在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的PN結(jié)附近(具體地說(shuō)，在活性層15與ρ型氮化物半導(dǎo)體17的界面附近)存在耗盡層，因?yàn)楹谋M層被電氣性絕緣，所以如果在η側(cè)電極21與P側(cè)電極25之間施加直流電壓，則形成將耗盡層當(dāng)作介電體層的假想電容器。因此，在η側(cè)電極21與ρ側(cè)電極25之間施加直流電壓來(lái)測(cè)定耗盡層電容C時(shí)，即，在檢查氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的C-V特性時(shí)，從以下公式I計(jì)算出耗盡層的厚度X。X= ε 0 ε r/C· · ·公式 I在公式I中，X是耗盡層的厚度(cm)，ε。是真空的電容率(8. 9X10_14(F/cm))。ε r是氮化物半導(dǎo)體材料的介電常數(shù)(單位是無(wú)因次)，在本實(shí)施方式中，可以近似為GaN的介電常數(shù)。C是測(cè)定的耗盡層電容(F/cm2)。另外，在施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的電壓大小變化時(shí)，耗盡層的厚度變化，因此，耗盡層的電容變化。在此，耗盡層的底面(位于基板3側(cè)的耗盡層的面)的載流子濃度N用以下公式2表示。因此，在改變施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的電壓V的大小來(lái)測(cè)定耗盡層電容C時(shí)，從以下公式2計(jì)算出耗盡層的底面的載流子濃度N。
N = C3/ {q ε O ε r ( Δ C/ Δ V)}· · ·公式 2在公式2中，N是耗盡層的底面的載流子濃度(1/cm3)，q是點(diǎn)電荷量(C)，Λ C是改變施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的電壓V的大小時(shí)的耗盡層電容的變化量，Λ V是施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的電壓V的變化量。公式2中的C、％以及L都與公式I相同。如上所述，如果改變施加于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的電壓V的大小來(lái)測(cè)定耗盡層電容C，可知耗盡層的厚度X與耗盡層的底面的載流子濃度N的關(guān)系。在此，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I中，活性層15的厚度以及長(zhǎng)周期超晶格層13的厚度都是已知的。因此，如果知道耗盡層的厚度，則可以得知耗盡層的底面存在于活性層15及長(zhǎng)周期超晶格層13層中的哪一個(gè)層內(nèi)。如果如上所述地改變施加電壓來(lái)檢查C-V特性，則能夠計(jì)算出活性層15及長(zhǎng)周期超晶格層13的厚度方向的各點(diǎn)的載流子濃度。如果將計(jì)算出的載流子濃度求平均值，則能夠得到活性層15的平均載流子濃度及長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度。在用強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)沒(méi)有如本實(shí)施方式所述地控制長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)，工作電壓上升而發(fā)光效率降低。認(rèn)為其理由是，例如，構(gòu)成活性層的勢(shì)壘層的層厚厚，在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中摻雜η型雜質(zhì)或ρ型雜質(zhì)的總體積小，設(shè)置多個(gè)η型雜質(zhì)或ρ型雜質(zhì)濃度低的層，或者構(gòu)成活性層的多個(gè)勢(shì)壘層的η型雜質(zhì)或P型雜質(zhì)的濃度彼此大致相同等。另外，在日本特開(kāi)2000-349337號(hào)公報(bào)等中公開(kāi)了使活性層的η型雜質(zhì)濃度在η層側(cè)相對(duì)較高的技術(shù)。但是，即使η型雜質(zhì)濃度在η層側(cè)相對(duì)較高，如果載流子濃度在η層側(cè)不是相對(duì)較高，也很難將載流子注入活性層。因此，很難充分減小活性層的串聯(lián)電阻成分。另一方面，在本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I中，長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。在本實(shí)施方式中，因?yàn)殚L(zhǎng)周期超晶格層13及活性層15含有η型雜質(zhì)，所以長(zhǎng)周期超晶格層13的平均電子濃度高于活性層15的平均電子濃度。因此，能夠抑制空穴從P型氮化物半導(dǎo)體層17向長(zhǎng)周期超晶格層13擴(kuò)散。因此，即使在長(zhǎng)周期超晶格層13含有許多晶格缺陷時(shí)，也能夠防止長(zhǎng)周期超晶格層13內(nèi)的晶格缺陷的非發(fā)光復(fù)合的產(chǎn)生。因此，能夠防止發(fā)光效率的降低。另外，在本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I中，因?yàn)榛钚詫?5的載流子濃度低，所以注入的空穴容易在整個(gè)活性層15擴(kuò)散，因此，很難引起局部空穴濃度的上升。因此，能夠抑制活性層15的餓歇復(fù)合的產(chǎn)生。在這一點(diǎn)上也能夠防止發(fā)光效率的降低。而且，在本實(shí)施方式中，因?yàn)槟軌蚍乐归L(zhǎng)周期超晶格層13內(nèi)的晶格缺陷的非發(fā)光復(fù)合的產(chǎn)生，所以能夠防止在長(zhǎng)周期超晶格層13內(nèi)由于非發(fā)光復(fù)合而引起的載流子的消耗。因此，如果向η側(cè)電極21和ρ側(cè)電極25施加電壓，則從長(zhǎng)周期超晶格層13向活性層15供給足夠量的注入載流子(在本實(shí)施方式中是電子)。因此，由于能夠謀求降低活性層15的串聯(lián)電阻成分，所以即使用強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I也能夠防止工作電壓的上升，并且能夠抑制強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的發(fā)熱。因此，由于能夠防止PN結(jié)附近的溫度上升，所以能夠防止由于熱能增加而使載流子從活性層15溢出。由此，因?yàn)槟軌蚍乐乖诨钚詫?5以外的層發(fā)生非發(fā)光復(fù)合，所以能夠防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的發(fā)光效率的降低。由此，在本實(shí)施方式中，能夠防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的工作電壓的上升以及發(fā)光效率的降低，因此能夠防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的電效率變差?？紤]很多方法使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。例如，可以使摻雜層13Α每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例高于勢(shì)壘層15Α每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例。由此，摻雜層13Α的總體積相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13的總體積的比例高于勢(shì)壘層15Α的總體積相對(duì)于活性層15的總體積的比例。即，含有η型雜質(zhì)的層的總體積相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13的總體積的比例高于含有η型雜質(zhì)的層的總體積相對(duì)于活性層15的總體積的比例。因此，即使摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度與勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度大致相同，長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度也高于活性層15的平均載流子濃度。因此，由于能夠維持摻雜層13Α的平坦性，所以能夠防止活性層15的結(jié)晶性的降低，因此，能夠防止活性層15的發(fā)光效率的降低。各摻雜層13Α的厚度優(yōu)選為各勢(shì)壘層15Α的厚度以上。由此，由于能夠防止空穴在長(zhǎng)周期超晶格層13中擴(kuò)散，所以即使在高溫下驅(qū)動(dòng)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件1，也很難引起其發(fā)光效率的降低。因此，改善氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的高溫特性。在無(wú)摻雜層13Β及阱層15Β含有η型雜質(zhì)的情況下，優(yōu)選的是調(diào)整摻雜量，以使得長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。摻雜層13Α每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例優(yōu)選為大于I乘以勢(shì)壘層15Α每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例，更優(yōu)選為I. 2倍以上、5倍以下。如果摻雜層13Α每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例為勢(shì)壘層15Α每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例的I倍以下，則很難使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。因此，導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的驅(qū)動(dòng)電壓的上升。此外，在將后述的第一變形例、第二變形例及第二實(shí)施方式中至少一個(gè)與本實(shí)施方式組合的情況下，可以使摻雜層13Α每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例為勢(shì)壘層15Α的每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例的I倍以上。長(zhǎng)周期超晶格層13優(yōu)選具有兩層以上的摻雜層13Α。由此，即使各摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度不那么高，也能夠增大構(gòu)成長(zhǎng)周期超晶格層13的層中的含有η型雜質(zhì)的層的總體積。因此，不會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)周期超晶格層13的平坦性的降低，能夠使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。由此，可以說(shuō)與將摻雜層13Α設(shè)置成單層相比，優(yōu)選將摻雜層13A設(shè)置成層積結(jié)構(gòu)(例如，超晶格結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)元件。另外，如上述〈短周期超晶格層〉所述，短周期超晶格層11的第一半導(dǎo)體層IlA及第二半導(dǎo)體層IlB各自的η型雜質(zhì)濃度優(yōu)選為I X 1018cm_3以上、5 X 1019cm_3以下。載流子濃度越高，耗盡層的延伸量越小(耗盡層的深度變淺)。因此，認(rèn)為在短周期超晶格層11中，耗盡層很難延伸。因此，在向氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I施加逆偏置電流的情況下，或者在向氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I施加正偏置過(guò)電流的情況下，能夠防止耗盡層比短周期超晶格層11更向基板3側(cè)延伸。因此，由于施加的逆偏置電流或施加的正偏置過(guò)電流快速放電，所以能夠防止氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的靜電破壞的產(chǎn)生。此外，在本實(shí)施方式中，代替將長(zhǎng)周期超晶格層13設(shè)置在短周期超晶格層11與活性層15之間，也可以將長(zhǎng)周期超晶格層13設(shè)置在活性層15與ρ型氮化物半導(dǎo)體層17之間。這時(shí)，摻雜層13A可以不含η型雜質(zhì)而含ρ型雜質(zhì)。由此，能夠獲得上述效果。另外，長(zhǎng)周期超晶格層13不僅可以設(shè)置在短周期超晶格層11與活性層15之間， 也可以設(shè)置在活性層15與ρ型氮化物半導(dǎo)體層17之間。在設(shè)置于活性層15與ρ型氮化物半導(dǎo)體層17之間的長(zhǎng)周期超晶格層中，摻雜層13Α可以不含η型雜質(zhì)而含有ρ型雜質(zhì)。因此，能夠進(jìn)一步防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的電效率變差。另外，使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度的具體方法不限定于本實(shí)施方式的方法。例如，利用后述的第一變形例、后述的第二變形例以及后述的第二實(shí)施方式中任一種方法也可以使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。而且，也可以適當(dāng)?shù)亟M合本實(shí)施方式、后述的第一變形例、后述的第二變形例以及后述的第二實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I優(yōu)選是根據(jù)后述的第三變形例的制造方法以及后述的第四變形例的制造方法中至少一種方法制造的。由此，因?yàn)樘岣吡嘶钚詫?5的結(jié)晶性，所以進(jìn)一步提聞發(fā)光效率?！吹谝蛔冃卫翟诘谝蛔冃卫?，在無(wú)摻雜層13Β及阱層15Β都不含η型雜質(zhì)時(shí)，使無(wú)摻雜層13Β每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例低于阱層15Β每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例。由此，無(wú)摻雜層13Β的總體積相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13的總體積的比例低于阱層15Β的總體積相對(duì)于活性層15的總體積的比例。即，不含η型雜質(zhì)的層的總體積相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13的總體積的比例低于不含η型雜質(zhì)的層的總體積相對(duì)于活性層15的總體積的比例。其結(jié)果是，含有η型雜質(zhì)的層的總體積相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13的總體積的比例高于含有η型雜質(zhì)的層的總體積相對(duì)于活性層15的總體積的比例。因此，即使摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度與勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度大致相同，也使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。因此，與上述第一實(shí)施方式相同，因?yàn)槟軌蚓S持摻雜層13Α的平坦性，所以能夠防止活性層15的結(jié)晶性的降低，因此，能夠防止活性層15的發(fā)光效率的降低。無(wú)摻雜層13Β每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例優(yōu)選為小于I乘以阱層15Β每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例，更優(yōu)選為O. 4倍以上、O. 95倍以下。如果無(wú)摻雜層13Β每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例為阱層15Β每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比例的I倍以上，則很難使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。此外，在將上述第一實(shí)施方式、后述的第二變形例及后述的第二實(shí)施方式中至少一個(gè)與本變形例組合的情況下，無(wú)摻雜層13B每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層13每周期的厚度的比例也可以為阱層15B每層的厚度相對(duì)于活性層15每周期的厚度的比侈的I倍以下?！吹诙冃卫翟诘诙冃卫校瑩诫s層13A的η型雜質(zhì)濃度高于勢(shì)壘層15A的η型雜質(zhì)濃度。由此，摻雜層13Α的離子化的雜質(zhì)的比例高于勢(shì)壘層15Α的離子化的雜質(zhì)的比例。因此，長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度優(yōu)選為大于I乘以勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度。優(yōu)選的是，摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度為勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度的I. 2倍以上、1000倍以下，或者2 X IO19CnT3以下。如果摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度為勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度的I倍以下，則很難使長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。另一方面，如果摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度超過(guò)勢(shì)壘層15Α的η型雜質(zhì)濃度1000 倍，或者摻雜層13Α的η型雜質(zhì)濃度超過(guò)2Χ 1019cm_3，則導(dǎo)致?lián)诫s層13A的平坦性降低，因此，導(dǎo)致活性層15的結(jié)晶性的降低而引起活性層15的發(fā)光效率的降低。此外，在將上述第一實(shí)施方式、上述第一變形例及后述的第二實(shí)施方式中的至少一個(gè)與本變形例組合的情況下，摻雜層13A的η型雜質(zhì)濃度可以為勢(shì)魚層15Α的η型雜質(zhì)濃度的I倍以上。〈第二實(shí)施方式〉在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，長(zhǎng)周期超晶格層13的制造條件與活性層15的制造條件不同，長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度與活性層15的平均載流子濃度不同。以下，主要對(duì)長(zhǎng)周期超晶格層13和活性層15的生長(zhǎng)方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，在基板3的上表面，依次使緩沖層5、基底層7、η型氮化物半導(dǎo)體層9以及短周期超晶格層11進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。成膜所用的材料、成膜溫度及成膜時(shí)間等晶體生長(zhǎng)條件可以根據(jù)生長(zhǎng)層的材料及厚度等相應(yīng)地設(shè)定。接著，在短周期超晶格層11的上表面，使長(zhǎng)周期超晶格層13進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí),摻雜層13Α的生長(zhǎng)速度優(yōu)選為IOnm/小時(shí)以上、300nm/小時(shí)以下。如果摻雜層13A的生長(zhǎng)速度不足IOnm/小時(shí)，則摻雜層13A的生長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，由于增大用于生長(zhǎng)摻雜層13A所用的材料的量，所以降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的生產(chǎn)性。另一方面，如果摻雜層13A的生長(zhǎng)速度超過(guò)300nm/小時(shí)，則可能導(dǎo)致由摻雜層13A的結(jié)晶質(zhì)量的降低而引起的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率的降低。無(wú)摻雜層13B的生長(zhǎng)速度優(yōu)選為IOnm/小時(shí)以上、300nm/小時(shí)以下,更優(yōu)選與摻雜層13A的生長(zhǎng)速度相同。另外，長(zhǎng)周期超晶格層13的生長(zhǎng)溫度可以與活性層15的生長(zhǎng)溫度相同，也可以是比活性層15的生長(zhǎng)溫度高30°C的溫度。如果長(zhǎng)周期超晶格層13的生長(zhǎng)溫度低于活性層15的生長(zhǎng)溫度，則可能導(dǎo)致由活性層15的結(jié)晶質(zhì)量的降低而引起的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率的降低。另一方面，如果長(zhǎng)周期超晶格層13的生長(zhǎng)溫度過(guò)高，則無(wú)摻雜層13B的帶隙變得過(guò)大，可能不能發(fā)揮作為長(zhǎng)周期超晶格層13本來(lái)的功能的畸變緩解功能。接著，在長(zhǎng)周期超晶格層13的上表面，使活性層15進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，勢(shì)壘層15A的生長(zhǎng)速度優(yōu)選為IOnm/小時(shí)以上、300nm/小時(shí)以下，也可以與摻雜層13A的生長(zhǎng)速度相同。如果勢(shì)壘層15A的生長(zhǎng)速度不足IOnm/小時(shí)，則勢(shì)壘層15A的生長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，由于增大用于生長(zhǎng)勢(shì)壘層15A所用的材料的量，所以可能降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的生產(chǎn)性。另一方面，如果勢(shì)壘層15A的生長(zhǎng)速度超過(guò)300nm/小時(shí)，則可能導(dǎo)致由勢(shì)壘層15A的結(jié)晶質(zhì)量的降低而引起的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率的降低。另一方面，阱層15B的生長(zhǎng)速度優(yōu)選慢于摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B及勢(shì)壘層15A各自的生長(zhǎng)速度。例如，阱層15B的生長(zhǎng)速度優(yōu)選為IOnm/小時(shí)以上、150nm/小時(shí)以下，更優(yōu)選為20nm/小時(shí)以上、IOOnm/小時(shí)以下。因此，阱層15B的結(jié)晶性比摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B及勢(shì)壘層15A更優(yōu)秀，因此，能夠提供發(fā)光效率良好的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I。另外，活性層15的生長(zhǎng)溫度優(yōu)選為600°C以上、1000°C以下。如 果活性層15的生長(zhǎng)溫度不足600°C，則活性層15的結(jié)晶性變差，可能引起氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的發(fā)光效率的降低。另一方面，如果活性層15的生長(zhǎng)溫度超過(guò)1000°C，則In未充分進(jìn)入活性層15，因此，可能不能獲得所希望的發(fā)光波長(zhǎng)。接著，在活性層15的上表面，使P型氮化物半導(dǎo)體層17進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。之后，對(duì)P型氮化物半導(dǎo)體層17、活性層15、長(zhǎng)周期超晶格層13、短周期超晶格層11及η型氮化物半導(dǎo)體層9進(jìn)行蝕刻，以露出η型氮化物半導(dǎo)體層9的一部分。在通過(guò)該蝕刻露出的η型氮化物半導(dǎo)體層9的上表面上形成η側(cè)電極21，在ρ型氮化物半導(dǎo)體層17的上表面上經(jīng)由透明電極23形成ρ側(cè)電極25。從而制作氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I。如上所述，在本實(shí)施方式中，摻雜層13Α、無(wú)摻雜層13Β以及勢(shì)壘層15Α各自的生長(zhǎng)速度優(yōu)選比阱層15Β的生長(zhǎng)速度快。因此，在摻雜層13Α、無(wú)摻雜層13Β及勢(shì)壘層15Α存在比阱層15Β更多的晶格缺陷。這些晶格缺陷作為施主而起作用，是用于效率良好地向阱層15Β注入載流子所必須的。另外，含有摻雜層13Α和無(wú)摻雜層13Β這兩者的長(zhǎng)周期超晶格層13比活性層15存在更多的上述晶格缺陷。因此，長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子濃度高于活性層15的平均載流子濃度。以往，認(rèn)為活性層以及長(zhǎng)周期超晶格層各自的最適宜的生長(zhǎng)速度是使晶格缺陷減少的速度。但是，經(jīng)過(guò)本發(fā)明人的刻苦研究得知，對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層而言，當(dāng)加快生長(zhǎng)速度且晶格缺陷稍多時(shí)容易產(chǎn)生載流子。另外，基于相同理由可知，即使晶格缺陷存在于勢(shì)壘層15Α而不存在于講層15Β,也能夠抑制氮化物半導(dǎo)體發(fā)光兀件I的非發(fā)光復(fù)合的發(fā)生,并且降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件I的驅(qū)動(dòng)電壓，因此這是所希望的。具體地說(shuō)，設(shè)置長(zhǎng)周期超晶格層13的理由是為了避免如上述第一實(shí)施形式的〈長(zhǎng)周期超晶格層 > 所述的畸變的產(chǎn)生，另外，也為了在電流驅(qū)動(dòng)時(shí)向活性層15導(dǎo)入載流子來(lái)防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的電效率變差。為了避免產(chǎn)生畸變，如上述第一實(shí)施方式的〈長(zhǎng)周期超晶格層 > 所述，優(yōu)選的是，利用與活性層15的阱層15Β相近的組成生長(zhǎng)長(zhǎng)周期超晶格層13的無(wú)摻雜層13Β。另一方面，為了向活性層15導(dǎo)入載流子，長(zhǎng)周期超晶格層13優(yōu)選具有多個(gè)施主能級(jí)。在本實(shí)施方式中，摻雜層13Α、無(wú)摻雜層13Β以及勢(shì)壘層15Α各自的生長(zhǎng)速度都比阱層15Β的生長(zhǎng)速度快。因此，長(zhǎng)周期超晶格層13的施主性的晶格缺陷比活性層15的施主性的晶格缺陷多。如果施主性的晶格缺陷變多，則引起非發(fā)光復(fù)合的產(chǎn)生，可能造成發(fā)光效率的降低。但是，如上所述，本實(shí)施方式的長(zhǎng)周期超晶格層13的平均載流子密度(在本實(shí)施方式中是電子密度)高。因此，能夠防止空穴擴(kuò)散到長(zhǎng)周期超晶格層13。因此，長(zhǎng)周期超晶格層13的施主性的晶格缺陷幾乎不作為非發(fā)光復(fù)合的中心而起作用，而作為向活性層15供給施主的施主供給源而起作用。另外，如果如本實(shí)施方式所述地使摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B及勢(shì)壘層15A各自的生長(zhǎng)速度比阱層15B的生長(zhǎng)速度快，則能夠謀求縮短摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B及勢(shì)壘層15A生長(zhǎng)所需的時(shí)間(生長(zhǎng)時(shí)間)，并且能夠謀求減少材料。因此，能夠謀求降低氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造成本。在對(duì)多個(gè)大直徑的 基板(直徑在6英尺以上)同時(shí)實(shí)施成膜處理的情況下，該效果特別顯著。此外，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，在摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B、勢(shì)壘層15A以及阱層15B都含有In的情況下,調(diào)節(jié)TMI (trimethyl indium :三甲基銦)氣體的供給量,使摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B、勢(shì)壘層15A以及阱層15B進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。由此，能夠使摻雜層13A及無(wú)摻雜層13B分別通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)在活性層15發(fā)出的光的波長(zhǎng)以下。另外，在本實(shí)施方式中，長(zhǎng)周期超晶格層13等的晶體生長(zhǎng)方法沒(méi)有被特別限定。在使用原料氣體和載氣使長(zhǎng)周期超晶格層13等進(jìn)行晶體生長(zhǎng)的情況下，例如在通過(guò)MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition :金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積)發(fā)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)的情況下，優(yōu)選的是，通過(guò)后述的第三變形例所示的方法制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。由此，因?yàn)檫M(jìn)一步提聞活性層15的結(jié)晶性，所以進(jìn)一步提聞發(fā)光效率。另外，在將上述第一實(shí)施方式、上述第一變形例以及上述第二變形例中至少一個(gè)與本實(shí)施方式組合的情況下，也可以使摻雜層13A、無(wú)摻雜層13B及勢(shì)壘層15A各自的生長(zhǎng)速度與阱層15B的生長(zhǎng)速度相同?！吹谌冃卫翟诘谌冃卫校褂煤蠴. 3體積％以上、30體積％以下的氫氣的載氣生長(zhǎng)長(zhǎng)周期超晶格層13的摻雜層13A。以下，主要對(duì)與上述第二實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)上述第二實(shí)施方式所示的方法，在基板3的上表面，依次使緩沖層5、基底層7、η型氮化物半導(dǎo)體層9以及短周期超晶格層11進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。接著，在短周期超晶格層11的上表面，使長(zhǎng)周期超晶格層13進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，在生長(zhǎng)長(zhǎng)周期超晶格層13的摻雜層13Α時(shí)，優(yōu)選使用氮?dú)夂蚈. 3體積％以上、30體積％以下的氫氣作為載氣。另一方面，在生長(zhǎng)長(zhǎng)周期超晶格層13的無(wú)摻雜層13Β時(shí)，優(yōu)選使用氮?dú)庾鳛檩d氣。此外，原料氣體可以根據(jù)摻雜層13Α以及無(wú)摻雜層13Β各自的組成進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。另外，因?yàn)槭褂煤蠴. 3體積％以上、30體積％以下的氫氣的載氣生長(zhǎng)長(zhǎng)周期超晶格層13的摻雜層13Α，所以與僅使用氮?dú)庾鳛檩d氣生長(zhǎng)摻雜層13Α的情況相比，提高摻雜層13Α的結(jié)晶質(zhì)量，容易生長(zhǎng)更平坦的摻雜層13Α。因此，與通過(guò)上述第二實(shí)施方式的制造方法制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況相比，提高長(zhǎng)周期超晶格層13的上表面的平坦性。因此，由于提聞活性層15的結(jié)晶性，所以進(jìn)一步提聞發(fā)光效率。接著，在長(zhǎng)周期超晶格層13的上表面，使活性層15進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，在生長(zhǎng)活性層15的勢(shì)壘層15Α時(shí)，優(yōu)選使用氮?dú)夂蜌錃庾鳛檩d氣。另外，在生長(zhǎng)活性層15的阱層15Β時(shí)，優(yōu)選使用氮?dú)庾鳛檩d氣。此外，原料氣體可以根據(jù)勢(shì)壘層15Α及阱層15Β各自的組分進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。接著，通過(guò)上述第二實(shí)施方式所示的方法，在活性層15的上表面，使P型氮化物半導(dǎo)體層17進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，對(duì)p型氮化物半導(dǎo)體層17、活性層15、長(zhǎng)周期超晶格層13、短周期超晶格層11以及η型氮化物半導(dǎo)體層9進(jìn)行蝕刻，在利用蝕刻露出的η型氮化物半導(dǎo)體層
9的上表面上形成η側(cè)電極21，在P型氮化物半導(dǎo)體層17的上表面上經(jīng)由透明電極23形成P側(cè)電極25?！吹谒淖冃卫翟诘谒淖冃卫?，使長(zhǎng)周期超晶格層13的生長(zhǎng)溫度高于活性層15的生長(zhǎng)溫度地生長(zhǎng)長(zhǎng)周期超晶格層13。以下，主要對(duì)與上述第二實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)上述第二實(shí)施方式所示的方法，在基板3的上表面，依次使緩沖層5、基底層7、η型氮化物半導(dǎo)體層9以及短周期超晶格層11進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。之后，在短周期超晶格層11的上表面，使長(zhǎng)周期超晶格層13進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，使長(zhǎng)周期超晶格層13的生長(zhǎng)溫度高于在后續(xù)工序中制作的活性層15的生 長(zhǎng)溫度。具體地說(shuō)，優(yōu)選使長(zhǎng)周期超晶格層13的生長(zhǎng)溫度比活性層15的生長(zhǎng)溫度高3°C以上、30°C以下。由此，無(wú)摻雜層13B的In組分降低，因此，提高無(wú)摻雜層13B的結(jié)晶質(zhì)量。因此，與通過(guò)上述第二實(shí)施方式的制造方法制作的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況相比，提高長(zhǎng)周期超晶格層13的上表面的平坦性。因此，由于提高活性層15的結(jié)晶性，所以進(jìn)一步提高發(fā)光效率。接著，通過(guò)上述第二實(shí)施方式所示的方法，在長(zhǎng)周期超晶格層13的上表面，使活性層15以及P型氮化物半導(dǎo)體層17進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，對(duì)P型氮化物半導(dǎo)體層17、活性層15、長(zhǎng)周期超晶格層13、短周期超晶格層11以及η型氮化物半導(dǎo)體層9進(jìn)行蝕刻，在利用蝕刻露出的η型氮化物半導(dǎo)體層9的上表面上形成η側(cè)電極21，在P型氮化物半導(dǎo)體層17的上表面上經(jīng)由透明電極23形成P側(cè)電極25。例以下表示本發(fā)明的實(shí)施例。此外，本發(fā)明不限定于以下所示的實(shí)施例。<氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作>〈實(shí)施例1>首先，準(zhǔn)備在上表面進(jìn)行了凹凸加工的藍(lán)寶石基板，在其上表面上，依次使由AlN構(gòu)成的緩沖層、由無(wú)摻雜GaN構(gòu)成的基底層、由η型GaN構(gòu)成的η型接觸層、由η型GaN構(gòu)成的η型包覆層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，η型包覆層的厚度是I μ m，n型包覆層的η型雜質(zhì)濃度是 6 X IO18CnT3。接著，將成膜裝置的溫度設(shè)定為880°C，使短周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層以及由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的第二半導(dǎo)體層交替20個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使用TMG(trimethyl gallium :三甲基鎵)氣體和NH3氣體作為原料氣體,使用氮?dú)庾鳛檩d氣，使第一半導(dǎo)體層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。各第一半導(dǎo)體層的厚度是I. 75nm，各第一半導(dǎo)體層的Si濃度是3 X IO18cnT3。使用TMI氣體和NH3氣體作為原料氣體，使用氮?dú)庾鳛檩d氣，使第二半導(dǎo)體層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。各第二半導(dǎo)體層的厚度是I. 75nm。另外，調(diào)節(jié)TMI的流量以使第二半導(dǎo)體層通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)為375nm，因此，在各第二半導(dǎo)體層中In組分為20%。載流子在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層擴(kuò)散并且變得均勻，短周期超晶格層的平均載流子濃度約為 I. 5 X 1018cm 3o接著，使成膜裝置的溫度下降至855°C，使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層以及由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使用TMG氣體和NH3氣體作為原料氣體，使用氮?dú)夂蜌錃庾鳛檩d氣，使摻雜層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使各摻雜層的生長(zhǎng)速度為IOOnm/小時(shí)。各摻雜層的厚度為5nm，各摻雜層的Si濃度為 3. 4 X IO17CnT3。使用TMI氣體和NH3氣體作為原料氣體，使用氮?dú)庾鳛檩d氣，使無(wú)摻雜層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使各無(wú)摻雜層的生長(zhǎng)速度為IOOnm/小時(shí)。各無(wú)摻雜層的厚度為3. 5nm。另外,調(diào)節(jié)TMI的流量以使無(wú)摻雜層通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)為448nm，因此在各無(wú)摻雜層中In組分為22%。載流子在摻雜層和無(wú)摻雜層擴(kuò)散并變得均 勻，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度約為2. 6X1017cnT3。接著，使成膜裝置的溫度下降至850°C，使活性層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的勢(shì)壘層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的阱層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使用TMG氣體和NH3氣體作為原料氣體，使用氮?dú)夂蜌錃庾鳛檩d氣，使勢(shì)壘層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使各勢(shì)壘層的生長(zhǎng)速度為IOOnm/小時(shí)。各勢(shì)壘層的厚度為5nm，各勢(shì)壘層的Si濃度為 3. 4 X IO17CnT3。使用TMI氣體和NH3氣體作為原料氣體，使用氮?dú)庾鳛檩d氣，使阱層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。使各阱層的生長(zhǎng)速度為52nm/小時(shí)。各阱層的厚度為3. 5nm。另外，調(diào)節(jié)TMI的流量以使阱層通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)為450nm，因此在各阱層中In組分為25%。載流子在勢(shì)壘層和阱層擴(kuò)散并變得均勻，活性層的平均載流子濃度約為2X 1017cm_3。接著，在阱層的上表面上，使由無(wú)摻雜的GaN構(gòu)成的最上側(cè)勢(shì)壘層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)IOnm0接著，提高成膜裝置的溫度，在最上側(cè)勢(shì)壘層的上表面上，使P型AlGaN層、p型GaN層以及P型重?fù)诫s接觸層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。接著，對(duì)P型重?fù)诫s接觸層、P型GaN層、P型AlGaN層、活性層、長(zhǎng)周期超晶格層、短周期超晶格層、η型包覆層以及η型接觸層進(jìn)行蝕刻，以使η型接觸層的一部分露出。在利用蝕刻露出的η型接觸層的上表面上形成由Au構(gòu)成的η側(cè)電極。另外，在P型重?fù)诫s接觸層的上表面上依次形成由ITO構(gòu)成的透明電極和由Au構(gòu)成的P側(cè)電極。由此，制作實(shí)施例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在30mA的電流下，得到的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的光的輸出功率為45mW，電壓為2. 9V?！磳?shí)施例2>除了提高由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層每周期的厚度的比例以外，還是通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法制造實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。以下，主要對(duì)與上述實(shí)施例I不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。具體地說(shuō)，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在藍(lán)寶石基板的上表面上，使緩沖層、基底層、η型接觸層、η型包覆層以及短周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。接著，將成膜裝置的溫度設(shè)定為855°C，使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)節(jié)摻雜層的生長(zhǎng)時(shí)間以使各摻雜層的厚度為6. 5nm。載流子在摻雜層和無(wú)摻雜層中擴(kuò)散并變得平均，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度約為2. 9 X 1017cnT3。接著，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在長(zhǎng)周期超晶格層的上表面上依次使活性層、P型AlGaN層、P型GaN層以及p型重?fù)诫s接觸層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，并且制造η側(cè)電極、透明電極以及P側(cè)電極。由此，得到實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在30mA的電流下，制作的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出功率為45mW，電壓為2. 85V。在本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例I相比，摻雜層每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層每周期的厚度的比例較高。因此，在本實(shí)施例中，不提高摻雜層的Si濃度，而增加長(zhǎng)周期超晶格層內(nèi)的Si的總量。因此，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度高于上述實(shí)施例I。另外，因?yàn)槟軌蛱岣唛L(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度而不引起摻雜層平坦性的降低，所以能夠提高向活性層供給載流子的供給性而不引起活性層的結(jié)晶性變差。由此，在本實(shí)施例中，雖然光輸出功率與上述實(shí)施例I相同(45mW)，但是，能夠使驅(qū)動(dòng)電壓比上述實(shí)施例I低(從 2. 9V降低到2. 85V)，因此，進(jìn)一步改善強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的電效率。〈實(shí)施例3>除了降低長(zhǎng)周期超晶格層的生長(zhǎng)溫度，降低由無(wú)摻雜的GaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層每周期的厚度的比例，以及降低活性層的勢(shì)壘層的Si濃度以外，還是通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法制造實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。以下，主要對(duì)與上述實(shí)施例I不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。具體地說(shuō)，通過(guò)與上述實(shí)施例I同樣的方法，在藍(lán)寶石基板的上表面上，使緩沖層、基底層、η型接觸層、η型包覆層以及短周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。接著，將成膜裝置的溫度設(shè)定為850°C，使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)整無(wú)摻雜層的生長(zhǎng)時(shí)間以使各無(wú)摻雜層的厚度為2. 5nm。載流子在摻雜層和無(wú)摻雜層中擴(kuò)散并變得均勻，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度約為S-OXlO1W3O接著，不改變成膜裝置的溫度而使活性層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的勢(shì)壘層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的阱層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)整Si相對(duì)于勢(shì)壘層的摻雜量以使各勢(shì)壘層的Si濃度為I. OX 1017cm_3。載流子在勢(shì)壘層和阱層中擴(kuò)散并變得均勻，活性層的平均載流子濃度約為6X 1016cnT3。接著，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在活性層的上表面上，依次使P型AlGaN層、P型GaN層以及P型重?fù)诫s接觸層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，并且制作η側(cè)電極、透明電極以及P側(cè)電極。由此，得到實(shí)施例3的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在30mA的電流下，如上所述地制造的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出功率為45mW，電壓為2. 82V。在本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例I相比，由無(wú)摻雜的GaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層每周期的厚度的比例較低。因此，在本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例I相t匕，長(zhǎng)周期超晶格層的無(wú)摻雜層的體積比例較低，因此，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度變高。另外，可以知道如果減小長(zhǎng)周期超晶格層的InGaN層每層的厚度，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的起動(dòng)電壓(立6上# >9電壓)降低。由此，在本實(shí)施例中，雖然光輸出功率與上述實(shí)施例I相同(45mW)，但是與上述實(shí)施例2相比，能夠進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)電壓(從2. 85V降低到2. 82V)，因此，進(jìn)一步改善強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的電效率?！磳?shí)施例4>除了改變載氣的材料使長(zhǎng)周期超晶格層的摻雜層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)以外，還是通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法制造實(shí)施例4的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。以下，主要對(duì)與上述實(shí)施例I不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。具體地說(shuō)，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在藍(lán)寶石基板的上表面上，使緩沖層、基底層、η型接觸層、η型包覆層以及短周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。接著，將成膜裝置的溫度設(shè)定為855°C，使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，使用氮?dú)夂?體積％的氫氣作為載氣生長(zhǎng)各摻雜層。載流子在摻雜層和無(wú)摻雜層中擴(kuò)散并變得均勻，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度約為3. OX 1017cnT3。 接著，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在長(zhǎng)周期超晶格層的上表面上，依次使活性層、P型AlGaN層、P型GaN層以及p型重?fù)诫s接觸層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，制作η側(cè)電極、透明電極以及P側(cè)電極。由此，得到實(shí)施例4的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在30mA的電流下，制作的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光兀件的光輸出功率為46mW,電壓為2. 85V。在本實(shí)施例中，使用含有3體積％的氫氣的載氣制造由摻雜Si的GaN構(gòu)成的長(zhǎng)周期超晶格層的摻雜層。因此，容易將Si摻入GaN膜中。因此，即使在855°C這樣的較低溫度下生長(zhǎng)由摻雜Si的GaN構(gòu)成的長(zhǎng)周期超晶格層的摻雜層的情況下，也提高長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度。另外，因?yàn)檩d氣含有氫氣，所以即使在低溫生長(zhǎng)，也容易得到高質(zhì)量的結(jié)晶，并且改善長(zhǎng)周期超晶格層的上表面的平坦性，因此，改善活性層的結(jié)晶性。由此，改善光輸出功率(從45mW提高到46mW)。<實(shí)施例5>除了提高生長(zhǎng)溫度而使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，提高由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層每層的厚度相對(duì)于長(zhǎng)周期超晶格層每周期的厚度的比例，改變由InGaN構(gòu)成的長(zhǎng)周期超晶格層的無(wú)摻雜層的In和Ga的組分比，以及減小由摻雜Si的GaN構(gòu)成的活性層的勢(shì)壘層每層的厚度以外，還是通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法制造實(shí)施例5的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。以下，主要對(duì)與上述實(shí)施例I不同的點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。具體地說(shuō)，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在藍(lán)寶石基板的上表面上，使緩沖層、基底層、η型接觸層、η型包覆層以及短周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。接著，將成膜裝置的溫度設(shè)定為860°C，使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的無(wú)摻雜層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)整摻雜層的生長(zhǎng)時(shí)間以使各摻雜層的厚度為6. 5nm。另外，調(diào)整TMI的流量以使無(wú)摻雜層通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)為445nm，因此在各無(wú)摻雜層中In組分約為22%。載流子在摻雜層和無(wú)摻雜層中擴(kuò)散并變得平均，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度約為2. 9X1017cnT3。接著，使成膜裝置的溫度降低至850°C而使活性層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的勢(shì)壘層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的阱層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)整勢(shì)壘層的生長(zhǎng)時(shí)間以使各勢(shì)壘層的厚度為4nm。載流子在勢(shì)壘層和阱層中擴(kuò)散并變得平均，活性層的平均載流子濃度約為4. 7X 1017cnT3。接著，通過(guò)與上述實(shí)施例I相同的方法，在活性層的上表面上，依次使P型AlGaN層、P型GaN層以及P型重?fù)诫s接觸層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，并且制作η側(cè)電極、透明電極以及P側(cè)電極。由此，得到實(shí)施例5的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在30mA的電流下，制作的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出功率為48mW，電壓為2. 8V。在本實(shí)施例中，因?yàn)殚L(zhǎng)周期超晶格層的生長(zhǎng)溫度比上述實(shí)施例I高，所以提高長(zhǎng)周期超晶格層的結(jié)晶性，因此，長(zhǎng)周期超晶格層的上表面的平坦性比上述實(shí)施例I高。因此，活性層的結(jié)晶質(zhì)量比上述實(shí)施例I高。另外，因?yàn)榛钚詫拥膭?shì)壘層每層的厚度比上述實(shí)施例I小，所以活性層的平均載流子濃度在5X IO16CnT3以下。因此，電子和空穴容易擴(kuò)散。由此，改善光輸出功率(從45mff增加至Ij 48mff)，降低驅(qū)動(dòng)電壓(從2. 9V降低到2. 8V)。〈實(shí)施例6>除了活性層的勢(shì)壘層不含η型雜質(zhì)以外，還是通過(guò)上述實(shí)施例I的方法制作實(shí)施 例6的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在本實(shí)施例中，直到短周期超晶格層的制作工序都通過(guò)上述實(shí)施例I所記載的方法來(lái)進(jìn)行，之后，通過(guò)以下所示方法制作長(zhǎng)周期超晶格層以及活性層。將成膜裝置的溫度設(shè)定為860°C而使長(zhǎng)周期超晶格層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由摻雜Si的GaN構(gòu)成的摻雜層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的摻雜層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)整摻雜層及無(wú)摻雜層各自的生長(zhǎng)時(shí)間以使各摻雜層的厚度為6. 5nm，各無(wú)摻雜層的厚度為3. 9nm。另外，調(diào)整TMI的流量以使無(wú)摻雜層通過(guò)光致發(fā)光而發(fā)出的光的波長(zhǎng)為445nm，因此在各無(wú)摻雜層中In的組分約為22%。載氣在摻雜層和無(wú)摻雜層中擴(kuò)散并變得均勻，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度約為2. 7X1017cnT3。接著，使成膜裝置的溫度降低至850°C而使活性層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。具體地說(shuō)，使由無(wú)摻雜的GaN構(gòu)成的勢(shì)壘層和由無(wú)摻雜的InGaN構(gòu)成的阱層交替3個(gè)周期進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。此時(shí)，調(diào)整勢(shì)壘層和阱層各自的生長(zhǎng)時(shí)間以使各勢(shì)壘層的厚度為4nm，各阱層的厚度為3.9nm?；钚詫拥钠骄d流子濃度約為2X 1016cm_3。之后，使最上側(cè)勢(shì)壘層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)IOnm0如果如上所述地使勢(shì)壘層為無(wú)摻雜層，即使在將強(qiáng)電流注入活性層時(shí)，注入載流子也容易在活性層中擴(kuò)散，不會(huì)引起局部電流密度的增大，因此，得到高的發(fā)光效率。由此，改善光輸出功率(從45mW增加到50mW)。<比較例1>通過(guò)日本特開(kāi)2005-109425號(hào)公報(bào)所記載的方法制作氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件未設(shè)置長(zhǎng)周期超晶格層以及短周期超晶格層并且含有活性層，該活性層通過(guò)由3nm無(wú)摻雜的InGaN層構(gòu)成的講層和由18nm摻雜I X IO17CnT3的Si的GaN層構(gòu)成的勢(shì)壘層而構(gòu)成。在30mA的電流下，制作的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出功率為37mW、電壓為 3. 8V。< 評(píng)價(jià) >相對(duì)于實(shí)施例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件以及比較例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件改變驅(qū)動(dòng)電流來(lái)測(cè)定外部量子效率。具體地說(shuō)，測(cè)定各驅(qū)動(dòng)電流流動(dòng)時(shí)的光輸出功率，根據(jù)光輸出功率計(jì)算出外部量子效率。于是，得到圖2所示的結(jié)果。
如圖2所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流IF在ImA以下時(shí)，實(shí)施例I的外部量子效率nex與比較例I的外部量子效率之間幾乎沒(méi)有差別。但是，如果驅(qū)動(dòng)電流IF超過(guò)1mA，則實(shí)施例I的外部量子效率Hex較大，隨著驅(qū)動(dòng)電流IF的增大，實(shí)施例I與比較例I的外部量子效率nex的差別也變大。因此，在實(shí)施例I中，能夠防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)電效率變差。另外，對(duì)實(shí)施例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及比較例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件求出C-V特性，基于該C-V特性計(jì)算出載流子濃度。于是，獲得圖3所示的結(jié)果。如圖3所示，在實(shí)施例I中，活性層的平均載流子濃度為2X1017cm_3，長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度為2.6X1017cnT3。由此，認(rèn)為長(zhǎng)周期超晶格層的平均載流子濃度高于活性層的平均載流子濃度。另外，在實(shí)施例I中，與比較例I相比，設(shè)置有平均載流子濃度比活性層高的長(zhǎng)周
期短晶格層。由此，可以說(shuō)實(shí)施例I的活性層的平均載流子濃度高于比較例I的活性層的平均載流子濃度。因此，在實(shí)施例I中，與比較例I相比，認(rèn)為能夠防止強(qiáng)電流驅(qū)動(dòng)時(shí)的電
效率變差。此外，在比較例I中，與實(shí)施例I相比，活性層的勢(shì)壘層較厚。因此，比較例I的活性層每層的厚度大于實(shí)施例I的活性層每層的厚度。因此，可以說(shuō)在比較例I中，導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓變高，降低其電效率。另外，如圖3所示，在實(shí)施例I中，在比長(zhǎng)周期超晶格層更靠基板側(cè)的位置(比長(zhǎng)周期超晶格層更深的位置)，設(shè)置有平均載流子濃度比長(zhǎng)周期超晶格層高的層(相當(dāng)于短周期超晶格層)。因此，在將逆偏置電流施加于實(shí)施例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況下，認(rèn)為耗盡層僅伸展到短周期超晶格層。因此，即使在η型氮化物半導(dǎo)體層存在缺陷，由于耗盡層未伸展到存在缺陷的η型氮化物半導(dǎo)體層，所以不會(huì)對(duì)缺陷施加大的電場(chǎng)。另外，由于耗盡層薄，所以有效地引起由溝道電流等產(chǎn)生的放電，不會(huì)在局部缺陷集中強(qiáng)電流。因此，即使在實(shí)施例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件上施加有逆偏置電流的情況下，也能夠防止在實(shí)施例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件產(chǎn)生靜電破壞。另一方面，在比較例I中，如圖3所示，沒(méi)有在比活性層更靠基板側(cè)的位置設(shè)置平均載流子濃度比活性層高的層。因此，在向比較例I的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件施加逆偏置電流時(shí)，耗盡層可能伸展至η型氮化物半導(dǎo)體層，可能在η型氮化物半導(dǎo)體層所存在的缺陷(位錯(cuò)等)集中電流而引起靜電破壞。如上所述地對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式及實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，但是，將各實(shí)施方式及實(shí)施例的特征進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合而得到技術(shù)方案也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。雖然對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但僅是示例而已，并不起限定作用，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)被理解為權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括 第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層； 設(shè)置在所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上的超晶格層； 設(shè)置在所述超晶格層上的活性層； 設(shè)置在所述活性層上的第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層； 所述超晶格層的平均載流子濃度高于所述活性層的平均載流子濃度。
2.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述超晶格層的平均載流子濃度是所述活性層的平均載流子濃度的I. 2倍以上。
3.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述超晶格層包括含有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的摻雜層，所述活性層含有勢(shì)壘層，所述摻雜層每層的厚度相對(duì)于所述超晶格層每周期的厚度的比例在所述勢(shì)壘層每層的厚度相對(duì)于所述活性層每周期的厚度的比例以上。
4.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述摻雜層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在所述勢(shì)壘層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度以上。
5.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述超晶格層包含不具有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的無(wú)摻雜層，所述活性層包含不具有所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的阱層，所述無(wú)摻雜層每層的厚度相對(duì)于所述超晶格層每周期的厚度的比例在所述阱層每層的厚度相對(duì)于所述活性層每周期的厚度的比例以下。
6.如權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述無(wú)摻雜層與所述活性層的下表面相接。
7.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述超晶格層具有兩層以上的所述摻雜層。
8.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述摻雜層每層的厚度在I. 5nm以上。
9.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述摻雜層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在lX1017cm_3以上。
10.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述勢(shì)壘層不含所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)，或者所述勢(shì)壘層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在8X IO17CnT3以下。
11.如權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述活性層具有兩層以上的所述阱層。
12.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述勢(shì)壘層每層的厚度在7nm以下。
13.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層與所述超晶格層之間設(shè)置有每周期的厚度比所述超晶格層的每周期的厚度薄的短周期超晶格層，所述短周期超晶格層的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度在IXlO18cnT3以上、5X IO19Cm 3 以下。
14.如權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述超晶格層是由所述摻雜層和所述無(wú)摻雜層層積而成，所述摻雜層包含所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)和AlaGabIn(1_a_b)N(0 ^ a < UO < b ^ I),所述無(wú)摻雜層由lr^GauyNi^O < c彡I)構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述活性層是由所述勢(shì)壘層和所述阱層層積而成，所述勢(shì)壘層包含所述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)和AlxGayIn(1_x_y)N(0 ( x< 1、0 < y彡I),所述講層由lnzGa(1_z)N(0 < z彡I)構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述超晶格層以及所述活性層分別包含In，所述超晶格層利用光致發(fā)光所發(fā)出的光的波長(zhǎng)在所述活性層發(fā)出的光的波長(zhǎng)以下。
17.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其制造權(quán)利要求I所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括 在基板上生長(zhǎng)所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序； 在所述第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體上生長(zhǎng)所述超晶格層的工序； 在所述超晶格層上生長(zhǎng)所述活性層的工序； 在所述活性層上設(shè)置所述第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層的工序； 所述超晶格層的生長(zhǎng)速度在作為所述活性層的一部分的阱層的生長(zhǎng)速度以上。
18.如權(quán)利要求17所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，構(gòu)成所述超晶格層中的不含第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的層的生長(zhǎng)速度在所述阱層的生長(zhǎng)速度以上。
19.如權(quán)利要求17所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，使用第一原料氣體和第一載氣，生長(zhǎng)構(gòu)成所述超晶格層的層中含有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)的層， 所述第一載氣含有體積O. 3%以上、體積30%以下的氫氣。
20.如權(quán)利要求17所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述超晶格層的生長(zhǎng)溫度與所述活性層的生長(zhǎng)溫度相同，或者所述超晶格層的生長(zhǎng)溫度比所述活性層的生長(zhǎng)溫度高。
21.如權(quán)利要求17所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述阱層的生長(zhǎng)速度在IOnm/小時(shí)以上、150nm/小時(shí)以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，該氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層、設(shè)置在第一導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層上的超晶格層、設(shè)置在超晶格層上的活性層、設(shè)置在活性層上的第二導(dǎo)電型氮化物半導(dǎo)體層。超晶格層的平均載流子濃度高于活性層的平均載流子濃度。
文檔編號(hào)H01L33/06GK102881789SQ20121037445
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者筆田麻佑子, 駒田聰, 海原竜 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社