特許 7288936 窒化物半導体発光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-31

(45)【発行日】2023-06-08

(54)【発明の名称】窒化物半導体発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/32 20100101AFI20230601BHJP

【ＦＩ】

H01L33/32

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021153330

(22)【出願日】2021-09-21

(65)【公開番号】P2023045106

(43)【公開日】2023-04-03

【審査請求日】2021-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松倉 勇介

(72)【発明者】

【氏名】ペルノ シリル

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０３８８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０４７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５７７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１２１７９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１０３２８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００－ ５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた活性層と、
前記活性層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた電子ブロック層と、を備え、
前記ｐ型半導体層と前記電子ブロック層との全体は、酸素を含有した酸素含有部を有し、
前記ｎ型半導体層、前記活性層、前記電子ブロック層、及び前記ｐ型半導体層の積層方向における、前記酸素含有部の各位置の酸素濃度は、４．０×１０ ^１６ ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である、
窒化物半導体発光素子。

【請求項2】

前記電子ブロック層の前記酸素含有部において、前記積層方向の各位置のｐ型不純物濃度は、５．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下である、
請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項3】

前記酸素含有部の全体における前記積層方向の各位置の酸素濃度の平均値は、前記ｎ型半導体層における前記積層方向の各位置の酸素濃度の平均値よりも大きい、
請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項4】

前記ｐ型半導体層と前記電子ブロック層との境界部には、酸素以外のｎ型不純物が含まれている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高濃度ｎ型ＩＩＩ族窒化物層と多重量子井戸構造とｉ型のＩＩＩ族窒化物ファイナルバリア層と電子ブロック層とｐ型ＩＩＩ族窒化物層とをこの順に備える発光素子が開示されている。特許文献１に記載の発光素子は、かかる構成を採用することで、発光素子の発光出力を向上させようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２０５７６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明においては、窒化物半導体発光素子の発光出力向上の観点から、改善の余地がある。

【0005】

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、発光出力を向上することができる窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、前記の目的を達成するため、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた活性層と、前記活性層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた電子ブロック層と、を備え、前記ｐ型半導体層と前記電子ブロック層との全体は、酸素を含有した酸素含有部を有し、前記ｎ型半導体層、前記活性層、前記電子ブロック層、及び前記ｐ型半導体層の積層方向における、前記酸素含有部の各位置の酸素濃度は、４．０×１０ ^１６ ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である、窒化物半導体発光素子
を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、発光出力を向上することができる窒化物半導体発光素子を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態における、窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す模式図である。

【図2】比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向の酸素濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示すグラフである。

【図3】比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向のシリコン濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示すグラフである。

【図4】比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向のマグネシウム濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示すグラフである。

【図5】比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向の水素濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示すグラフである。

【図6】比較例及び実施例における、初期発光出力及び残存発光出力を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0010】

（窒化物半導体発光素子１）
図１は、本形態における窒化物半導体発光素子１の構成を概略的に示す模式図である。なお、図１において、窒化物半導体発光素子１（以下、単に「発光素子１」ともいう。）の各層の積層方向の寸法比は、必ずしも実際のものと一致するものではない。

【0011】

発光素子１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又は半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を構成するものである。本形態において、発光素子１は、紫外領域の波長の光を発する発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を構成するものである。特に、本形態の発光素子１は、中心波長が２００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の深紫外光を発する深紫外ＬＥＤを構成するものである。本形態の発光素子１は、例えば殺菌（例えば空気浄化、浄水等）、医療（例えば光線治療、計測・分析等）、ＵＶキュアリング等の分野において用いることができる。

【0012】

発光素子１は、基板２上に、バッファ層３、ｎ型クラッド層４（ｎ型半導体層）、組成傾斜層５、活性層６、電子ブロック層７、及びｐ型半導体層８を順次備える。基板２上の各層は、有機金属化学気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）、ハライド気相エピタキシ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）等の周知のエピタキシャル成長法を用いて形成することができる。また、発光素子１は、ｎ型クラッド層４上に設けられたｎ側電極１１と、ｐ型半導体層８上に設けられたｐ側電極１２とを備える。

【0013】

以下において、基板２、バッファ層３、ｎ型クラッド層４、組成傾斜層５、活性層６、電子ブロック層７、及びｐ型半導体層８の積層方向（図１の上下方向）を単に「積層方向」という。また、基板２に対して発光素子１の各層が積層された側（すなわち図１の上側）を上側といい、その反対側（すなわち図１の下側）を下側という。上下の表現は便宜的なものであり、例えば発光素子１の使用時における、鉛直方向に対する発光素子１の姿勢を限定するものではない。発光素子１を構成する各層は、積層方向に厚みを有する。

【0014】

発光素子１を構成する半導体としては、例えば、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）にて表される２～４元系のＩＩＩ族窒化物半導体を用いることができる。なお、深紫外ＬＥＤにおいては、インジウムを含まないＡｌ_ｚＧａ_１－ｚＮ系（０≦ｚ≦１）が用いられることが多い。また、発光素子１を構成する半導体のIII族元素の一部は、ホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等に置き換えてもよい。また、窒素の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えてもよい。以下、発光素子１の各構成要素について説明する。

【0015】

（基板２）
基板２は、活性層６が発する光（本形態においては深紫外光）を透過する材料からなる。基板２は、例えばサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板である。また、基板２として、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板又は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板等を用いてもよい。

【0016】

（バッファ層３）
バッファ層３は、基板２上に形成されている。本形態において、バッファ層３は、窒化アルミニウムにより形成されている。なお、基板２が窒化アルミニウム基板又は窒化アルミニウムガリウム基板である場合、バッファ層３は必ずしも設けなくてもよい。

【0017】

（ｎ型クラッド層４）
ｎ型クラッド層４は、バッファ層３上に形成されている。ｎ型クラッド層４は、例えば、ｎ型不純物がドープされたＡｌ_ａＧａ_１－ａＮ（０≦ａ≦１）からなるｎ型半導体層である。ｎ型クラッド層４のＡｌ組成比ａは、例えば２０％以上とすることが好ましく、２５％以上７０％以下とすることが更に好ましい。なお、Ａｌ組成比は、ＡｌＮモル分率とも称される。

【0018】

ｎ型クラッド層４は、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドーピングされたｎ型半導体層である。なお、ｎ型不純物としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）又はテルル（Ｔｅ）等を用いてもよい。ｎ型クラッド層４以外の、ｎ型不純物を含む半導体層においても同様である。ｎ型クラッド層４は、１μｍ以上４μｍ以下の膜厚を有する。ｎ型クラッド層４は、単層構造でもよく、複数層構造でもよい。

【0019】

（組成傾斜層５）
組成傾斜層５は、ｎ型クラッド層４上に形成されている。組成傾斜層５は、Ａｌ_ｂＧａ_１－ｂＮ（０＜ｂ≦１）からなる。組成傾斜層５の積層方向の各位置におけるＡｌ組成比は、上側の位置程大きくなっている。なお、組成傾斜層５は、積層方向の極一部の領域（例えば組成傾斜層５の積層方向の全体の５％以下の領域）に、上側に向かうにつれてＡｌ組成比が大きくならない領域を含んでいてもよい。

【0020】

組成傾斜層５は、その下端部のＡｌ組成比がｎ型クラッド層４のＡｌ組成比と略同一（例えば差が５％以内）であり、その上端部のＡｌ組成比が組成傾斜層５に隣接する障壁層６１のＡｌ組成比と略同一（例えば差が５％以内）であることが好ましい。組成傾斜層５を設けることにより、組成傾斜層５の上下に隣り合う障壁層６１とｎ型クラッド層４との間において、Ａｌ組成比が急変することを防止することができる。これにより、格子不整合に起因する転位の発生を抑制することができる。その結果、活性層６において電子と正孔とが非発光性の再結合により消費されることを抑制でき、発光素子１の光出力が向上する。組成傾斜層５の膜厚は、例えば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。本形態において、組成傾斜層５には、ｎ型不純物としてのシリコンが含まれていることが好ましいが、これに限られない。

【0021】

（活性層６）
活性層６は、組成傾斜層５上に形成されている。本形態において、活性層６は、複数の井戸層６２を有する多重量子井戸構造となるよう形成されている。本形態において、活性層６は、障壁層６１と井戸層６２とを３つずつ有し、障壁層６１と井戸層６２とが交互に積層されている。活性層６においては、下端に障壁層６１が位置しており、上端に井戸層６２が位置している。活性層６は、多重量子井戸構造内で電子及び正孔を再結合させて所定の波長の光を発生させる。本形態において、活性層６は、波長３６５ｎｍ以下の深紫外光を出力するために、バンドギャップが３．４ｅＶ以上となるよう構成されている。特に本形態において、活性層６は、中心波長が２００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の深紫外光を発生することができるよう構成されている。

【0022】

各障壁層６１は、Ａｌ_ｃＧａ_１－ｃＮ（０＜ｃ≦１）からなる。各障壁層６１のＡｌ組成比ｃは、例えば７５％以上９５％以下とすることができる。また、各障壁層６１は、２ｎｍ以上１２ｎｍ以下の膜厚を有する。

【0023】

各井戸層６２は、Ａｌ_ｄＧａ_１－ｄＮ（０≦ｄ＜１）からなる。本形態において、３つの井戸層６２は、ｐ型半導体層８から最も遠い位置に形成された井戸層６２である最下井戸層６２１と、最下井戸層６２１以外の２つの井戸層６２である上側井戸層６２２とで構成が異なっている。

【0024】

最下井戸層６２１の膜厚は、各上側井戸層６２２の膜厚よりも１ｎｍ以上大きい。本形態において、最下井戸層６２１は４ｎｍ以上６ｎｍ以下の膜厚を有し、各上側井戸層６２２は２ｎｍ以上４ｎｍ以下の膜厚を有する。最下井戸層６２１の膜厚と各上側井戸層６２２との膜厚の差は、例えば２ｎｍ以上４ｎｍ以下とすることができる。最下井戸層６２１の膜厚は、上側井戸層６２２の膜厚の例えば２倍以上３倍以下とすることができる。最下井戸層６２１の膜厚を上側井戸層６２２の膜厚よりも大きくすることにより、最下井戸層６２１が平坦化し、最下井戸層６２１上に形成される活性層６の各層の平坦性も向上する。これにより、活性層６の各層においてＡｌ組成比のばらつきが生じることを抑制でき、出力光の単色性を向上させることができる。

【0025】

また、最下井戸層６２１のＡｌ組成比は、２つの上側井戸層６２２のそれぞれのＡｌ組成比よりも２％以上大きい。本形態において、最下井戸層６２１のＡｌ組成比は、３５％以上５５％以下のＡｌ組成比を有し、各上側井戸層６２２は、２５％以上４５％以下のＡｌ組成比を有する。最下井戸層６２１のＡｌ組成比と各上側井戸層６２２のＡｌ組成比との差は、例えば１０％以上３０％以下とすることができる。最下井戸層６２１のＡｌ組成比は、上側井戸層６２２のＡｌ組成比の例えば１．４倍以上２．２倍以下とすることができる。最下井戸層６２１のＡｌ組成比を、上側井戸層６２２のＡｌ組成比よりも大きくすることにより、ｎ型クラッド層４と最下井戸層６２１との間のＡｌ組成比の差が比較的小さくなり、最下井戸層６２１の結晶性が向上する。最下井戸層６２１の結晶性が向上することにより、最下井戸層６２１上に形成される活性層６の各層の結晶性も向上する。これにより、活性層６中のキャリアの移動度を向上せせることができ、発光強度が向上する。

【0026】

また、例えば最下井戸層６２１にｎ型不純物としてのシリコンがドープされていてもよい。これにより、活性層６中におけるＶピットの形成を誘発し、当該Ｖピットがｎ型クラッド層４側からの転位の進展を止める役割を果たす。なお、上側井戸層６２２にもシリコン等のｎ型不純物が含まれていてもよい。また、本形態において、活性層６は、多重量子井戸構造としたが、井戸層６２を１つのみ備える単一量子井戸構造であってもよい。

【0027】

（電子ブロック層７）
電子ブロック層７は、電子が活性層６からｐ型半導体層８側へリークするオーバーフロー現象の発生を抑制することによって活性層６への電子注入効率を向上させる役割を有する。本形態において、電子ブロック層７は、Ａｌ_ｅＧａ_１－ｅＮ（０．７＜ｅ≦１）からなる。すなわち、本形態において、電子ブロック層７のＡｌ組成比ｅは、７０％以上である。電子ブロック層７は、下側から順に積層された第１層７１及び第２層７２を有する。

【0028】

第１層７１は、活性層６の最も上側に位置する上側井戸層６２２に接するよう設けられている。第１層７１のＡｌ組成比は、８０％以上とすることが好ましく、本形態においては窒化アルミニウムからなる（すなわちＡｌ組成比が１００％である。）。Ａｌ組成比が大きいほど電子の通過を抑制する電子ブロック効果が高い。そのため、Ａｌ組成比の大きい第１層７１を活性層６に隣接する位置に形成することにより、活性層６に近い位置において高い電子ブロック効果が得られ、３つの井戸層６２における電子の存在確率を確保しやすい。

【0029】

ここで、Ａｌ組成比が高い第１層７１の膜厚を大きくし過ぎると、発光素子１の全体の電気抵抗値が過度に大きくなることが懸念される。そのため、第１層７１の膜厚は、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが好ましく、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とすることがより好ましい。一方、第１層７１の膜厚を小さくすると、トンネル効果によって電子が第１層７１を下側から上側にすり抜ける確率が増大し得る。そこで、本形態の発光素子１においては、第１層７１上に第２層７２が形成されており、これによって電子が電子ブロック層７全体をすり抜けることを抑制している。

【0030】

第２層７２は、第１層７１のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有する。第２層７２のＡｌ組成比は、例えば７０％以上９０％以下とすることができる。また、第２層７２の膜厚は、第１層７１の膜厚以上であることが好ましく、電子ブロック効果の確保及び電気抵抗値低減の観点から１ｎｍ以上１００ｎｍ未満とすることが好ましい。

【0031】

電子ブロック層７の膜厚、すなわち第１層７１及び第２層７２の合計の膜厚は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。特に、電子ブロック層７の全体の膜厚が、１００ｎｍ以下となる場合、発光素子１への通電に伴ってｐ型半導体層８から活性層６側へ拡散されるｐ型不純物としてのマグネシウムが活性層６に到達しやすくなる。そして、水素はマグネシウムと結びつきやすいところ、ｐ型半導体層８から活性層６側へ拡散されるマグネシウムが活性層６に到達しやすくなると、同時に水素も活性層６へ拡散されやすくなる。マグネシウムが活性層６へ拡散されると、活性層６を構成する母相原子とマグネシウムとの原子半径の違いによって活性層６において転位が発生しやすくなる。そうなると、活性層６中の電子と正孔との再結合が、非発光性の再結合（例えば振動を生じさせる再結合）となりやすく、発光効率が低下するおそれがある。また、水素が活性層６へ拡散されると、活性層６が劣化し、通電時間の経過に伴って発光出力が低下し、発光素子１の寿命が短くなるおそれがある。

【0032】

そこで、本形態においては、電子ブロック層７全体の積層方向の各位置の水素濃度の平均値が、２．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下となっており、好ましくは１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下となっている。このように、電子ブロック層７の水素濃度が比較的低いことにより、ｐ型半導体層８から活性層６へ拡散するマグネシウムに水素が結びつくことを抑制でき、水素が活性層６へ拡散することを抑制することができる。

【0033】

電子ブロック層７の各層における水素濃度の調整は、例えば、電子ブロック層７の各層のマグネシウム濃度を調整することにより実現することができる。すなわち、水素はマグネシウムに引き付けられやすいところ、例えば電子ブロック層７の各層のマグネシウム濃度を低くすることにより、電子ブロック層７の各層の水素濃度を低くすることが可能となる。電子ブロック層７の各層の水素濃度を低くする観点から、電子ブロック層７の各層の積層方向の各位置のマグネシウムの濃度は、５．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることが好ましく、バックグラウンドレベルとすることがより好ましい。バックグラウンドレベルのマグネシウム濃度は、マグネシウムをドープしない場合に検出されるマグネシウム濃度である。

【0034】

電子ブロック層７の各層は、酸素（Ｏ）を含有する酸素含有部１０を有する。電子ブロック層７の各層の酸素濃度については後述する。本形態において、電子ブロック層７の各層には、酸素以外の不純物は含まれていない。

【0035】

なお、電子ブロック層７の各層は、酸素以外の不純物を含んでいてもよい。例えば、電子ブロック層７の各層は、酸素以外のｎ型不純物を含有する層、ｐ型不純物を含有する層、又はｎ型不純物及びｐ型不純物の双方を含有する層とすることができる。電子ブロック層７の各層が不純物を含有する場合、電子ブロック層７の各層が含有する不純物は、電子ブロック層７の各層の全体に含まれていてもよいし、電子ブロック層７の各層の一部に含まれていてもよい。電子ブロック層７の各層に含めるｐ型不純物としては、マグネシウム（Ｍｇ）を用いることができるが、マグネシウム以外にも、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）又は炭素（Ｃ）等を用いてもよい。また、電子ブロック層７全体における各不純物濃度の積層方向平均は、それぞれ５．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下が好ましい。このように、電子ブロック層７の各層の不純物濃度を低くすることにより、ｐ型半導体層８から活性層６側へ拡散する水素が活性層６へ到達することが抑制される。また、電子ブロック層７は、単層で構成してもよい。

【0036】

（電子ブロック層７とｐ型半導体層８との境界部１３）
電子ブロック層７とｐ型半導体層８との境界部１３には、ｎ型不純物としてのシリコンが含まれている。境界部１３に含有されたシリコンは、ｐ型半導体層８から活性層６へ、マグネシウム及び水素が拡散されることを抑制する目的で設けられている。すなわち、電子ブロック層７とｐ型半導体層８との境界部１３にシリコンを含ませることにより、ｐ型半導体層８中のマグネシウムが、境界部１３のシリコンによって堰き止められる。これにより、ｐ型半導体層８中のマグネシウムが、活性層６へ拡散することが抑制される。なお、ｐ型不純物とｎ型不純物とは、特にマグネシウムとシリコンとが互いに引き付けられやすい。さらに、水素はマグネシウムと結びつきやすいところ、ｐ型半導体層８から活性層６へのマグネシウムの拡散が抑制されることにより、ｐ型半導体層８から活性層６への水素の拡散も併せて抑制される。なお、マグネシウムは、ＩＩＩ－Ｖ族半導体において、ｐ型不純物としてよく用いられる。

【0037】

境界部１３において、シリコンは、結晶中に固溶した状態、クラスターを形成した状態、及びシリコンを含んだ化合物が析出した状態の少なくともいずれかの状態で存在していればよい。シリコンが結晶中に固溶した状態とは、境界部１３を構成する窒化アルミニウムガリウム中にシリコンがドープされた状態、すなわちシリコンが窒化アルミニウムガリウムの格子位置にある状態である。また、シリコンがクラスターを形成した状態とは、境界部１３を構成する窒化アルミニウムガリウム中にシリコンが過剰ドープされ、シリコンが窒化アルミニウムガリウムの格子位置に存在するとともに格子間位置においても凝集等して存在する状態である。そして、シリコンを含んだ化合物が析出した状態とは、例えば窒化ケイ素等が形成された状態である。電子ブロック層７とｐ型半導体層８との境界部１３においては、シリコンを含む層が形成されていてもよいし、シリコンを含む部位が積層方向に直交する面方向に点在していてもよい。

【0038】

発光素子１の積層方向のシリコン濃度分布において、境界部１３におけるシリコン濃度のピーク値は、１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下を満たすことが好ましい。１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることにより、マグネシウムの拡散を一層抑制しやすい。また、１．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることにより、境界部１３に隣接する第２層７２及び第１ｐ型クラッド層８１の結晶性が低下することを抑制できる。さらに発光素子１の積層方向のシリコン濃度分布において、境界部１３におけるシリコン濃度のピーク値は、３．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下を満たすことがより好ましい。そして、シリコンが含まれた境界部１３と活性層６との間にある電子ブロック層７を、前述のごとく不純物が少ない層とし、境界部１３における活性層６側と反対側にあるｐ型半導体層８をｐ型不純物が比較的多い層とすることにより、ｐ型半導体層８のキャリア濃度を増やしつつ、マグネシウム及び水素がｐ型半導体層８から活性層６に拡散することを抑制することができる。

【0039】

（ｐ型半導体層８）
ｐ型半導体層８は、第２層７２上に形成されている。本形態において、ｐ型半導体層８のＡｌ組成比は、７０％未満である。本形態において、ｐ型半導体層８は、下側から順に積層された第１ｐ型クラッド層８１、第２ｐ型クラッド層８２、及びｐ型コンタクト層８３を有する。第１ｐ型クラッド層８１、第２ｐ型クラッド層８２、及びｐ型コンタクト層８３のそれぞれは、酸素を含有する酸素含有部１０を有する。第１ｐ型クラッド層８１、第２ｐ型クラッド層８２、及びｐ型コンタクト層８３の酸素濃度については後述する。

【0040】

第１ｐ型クラッド層８１は、第２層７２に接するよう設けられている。第１ｐ型クラッド層８１は、ｐ型不純物としてマグネシウムを含むＡｌ_ｆＧａ_１－ｆＮ（０＜ｆ≦１）からなる。第１ｐ型クラッド層８１のマグネシウム濃度は、１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。第１ｐ型クラッド層８１のＡｌ組成比ｆは、４５％以上６５％以下とすることができる。第１ｐ型クラッド層８１は、１５ｎｍ以上３５ｎｍ以下の膜厚を有する。

【0041】

第２ｐ型クラッド層８２は、ｐ型不純物としてマグネシウムを含むＡｌ_ｇＧａ_１－ｇＮ（０＜ｇ≦１）からなる。第２ｐ型クラッド層８２のマグネシウム濃度は、第１ｐ型クラッド層８１のマグネシウム濃度と同様、１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上１．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

【0042】

第２ｐ型クラッド層８２の積層方向の各位置におけるＡｌ組成比は、上側の位置程小さくなっている。なお、第２ｐ型クラッド層８２は、積層方向の極一部の領域（例えば第２ｐ型クラッド層８２の積層方向の全体の５％以下の領域）に、上側に向かうにつれてＡｌ組成比が小さくならない領域を含んでいてもよい。

【0043】

第２ｐ型クラッド層８２は、その下端部のＡｌ組成比が第１ｐ型クラッド層８１のＡｌ組成比と略同一（例えば差が５％以内）であり、その上端部のＡｌ組成比がｐ型コンタクト層８３のＡｌ組成比と略同一（例えば差が５％以内）であることが好ましい。第２ｐ型クラッド層８２を設けることにより、第２ｐ型クラッド層８２の上下に隣り合うｐ型コンタクト層８３と第１ｐ型クラッド層８１との間において、Ａｌ組成比が急変することを防止することができる。これにより、格子不整合に起因する転位の発生を抑制することができる。その結果、活性層６における電子と正孔とが非発光性の再結合により消費されることを抑制でき、発光素子１の光出力が向上する。第２ｐ型クラッド層８２の膜厚は、例えば２ｎｍ以上４ｎｍ以下とすることができる。

【0044】

ｐ型コンタクト層８３は、ｐ側電極１２が接続された層であり、ｐ型不純物としてのマグネシウムが高濃度にドープされたＡｌ_ｈＧａ_１－ｈＮ（０≦ｈ＜１）からなる。ｐ型コンタクト層８３のマグネシウム濃度は、５．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上５．０×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。本形態において、ｐ型コンタクト層８３は、ｐ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる。ｐ型コンタクト層８３は、ｐ側電極１２とのオーミックコンタクトを実現すべくＡｌ組成比ｈが低くなるよう構成されており、かかる観点からｐ型の窒化ガリウムにより形成することが好ましい。ｐ型コンタクト層８３の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下とすることができる。

【0045】

なお、ｐ型半導体層８の各層に含有されたｐ型不純物は、マグネシウムとしたが、亜鉛、ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム又は炭素等としてもよい。

【0046】

（ｎ側電極１１）
ｎ側電極１１は、ｎ型クラッド層４において上側に露出した面上に形成されている。ｎ側電極１１は、例えば、ｎ型クラッド層４の上にチタン（Ｔｉ）、アルミニウム、チタン、金（Ａｕ）が順に積層された多層膜とすることができる。

【0047】

（ｐ側電極１２）
ｐ側電極１２は、ｐ型コンタクト層８３上に形成されている。ｐ側電極１２は、活性層６から発される深紫外光を反射する反射電極である。ｐ側電極１２は、活性層６が発する光の中心波長において５０％以上、好ましくは６０％以上の反射率を有する。ｐ側電極１２は、ロジウム（Ｒｈ）を含む金属であることが好ましい。ロジウムを含む金属は、深紫外光に対する反射率が高く、かつ、ｐ型コンタクト層８３との接合性も高い。本形態においては、ｐ側電極１２は、ロジウムの単膜からなる。活性層６から上側に発された光は、ｐ側電極１２とｐ型半導体層８との界面において反射される。

【0048】

本形態において、発光素子１は、図示しないパッケージ基板にフリップチップ実装される。すなわち、発光素子１は、積層方向におけるｎ側電極１１及びｐ側電極１２が設けられた側をパッケージ基板側に向け、ｎ側電極１１及びｐ側電極１２のそれぞれが、金バンプ等を介してパッケージ基板に実装される。フリップチップ実装された発光素子１は、基板２側（すなわち下側）から光が取り出される。なお、これに限られず、発光素子１は、ワイヤボンディング等によりパッケージ基板に実装されてもよい。また、本形態において、発光素子１は、ｎ側電極１１及びｐ側電極１２の双方が発光素子１における上側に設けられた、いわゆる横型の発光素子１としたが、これに限られず、縦型の発光素子１であってもよい。縦型の発光素子１は、ｎ側電極１１とｐ側電極１２とによって活性層６がサンドイッチされた発光素子１である。なお、発光素子１を縦型とする場合、基板２及びバッファ層３は、レーザーリフトオフ等により除去することが好ましい。

【0049】

（電子ブロック層７及びｐ型半導体層８の酸素濃度について）
電子ブロック層７の各層及びｐ型半導体層８の各層は、酸素を含有する酸素含有部１０を有する。本形態においては、電子ブロック層７の各層（すなわち第１層７１及び第２層７２）の略全体及びｐ型半導体層８の各層（すなわち第１ｐ型クラッド層８１、第２ｐ型クラッド層８２、及びｐ型コンタクト層８３）の略全体が、酸素含有部１０である。ここで、酸素を含む雰囲気中で発光素子１をアニールすることにより、ｐ型半導体層８のキャリア濃度を高めることができる旨が知られている（特開２０１３－１２８００９号公報）。本形態においては、電子ブロック層７の各層及びｐ型半導体層８の各層を酸素含有部１０とするために、酸素雰囲気中で電子ブロック層７の各層及びｐ型半導体層８の各層が成膜されることとなる。それゆえ、ｐ型半導体層８の成膜と同時に、酸素雰囲気中でのｐ型半導体層８のアニールが促進され、ｐ型半導体中のキャリア濃度が高くなる。

【0050】

酸素含有部１０の積層方向の各位置の酸素濃度は、２．５×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である。また、酸素含有部１０の積層方向の各位置の酸素濃度は、３．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上が好ましく、４．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上がより好ましく、８．０×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上がより一層好ましい。酸素含有部１０の酸素濃度が高いほど、ｐ型半導体層８中のキャリア濃度を高めることができる。かかる観点から、酸素含有部１０全体（本形態においては電子ブロック層７全体及びｐ型半導体層８全体）の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値は、１．４×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上とすることが好ましい。酸素含有部１０全体の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値は、ｎ型クラッド層４（ｎ型半導体層）の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値よりも大きいことが好ましい。

【0051】

また、酸素含有部１０全体の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値は、活性層６の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値と同等とすることができる。例えば、酸素含有部１０の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値が、活性層６の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値の０．８倍以上１．２倍以下である場合、これらの平均値は同等であるといえる。このように、活性層６、電子ブロック層７、及びｐ型半導体層８の酸素濃度を均一化することにより、活性層６、電子ブロック層７、及びｐ型半導体層８の結晶性を向上させることができる。

【0052】

電子ブロック層７の各層の酸素濃度を高める観点から、電子ブロック層７の各層の積層方向の各位置のｐ型不純物の濃度は、５．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、１．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、バックグラウンドレベルであることがより一層好ましい。また、電子ブロック層７の各層の酸素濃度が高まると、電子ブロック層７を介してｐ型半導体層８から活性層６へ水素が拡散することを抑制することができる（国際公開第２０１２／１４０８４４号公報の明細書の段落〔０１１１〕参照）。

【0053】

ｐ型半導体層８の酸素濃度は、ｐ型半導体層８のｐ型不純物の濃度未満である。酸素はｎ型不純物であるため、ｐ型半導体層８における酸素濃度はｐ型不純物濃度未満となる。

【0054】

また、酸素含有部１０の積層方向の各位置の酸素濃度は、５．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下が好ましい。酸素含有部１０の積層方向の各位置の酸素濃度が５．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下である場合、酸素含有部１０の結晶性の悪化が抑制される。同様の観点から、酸素含有部１０全体の積層方向の各位置の酸素濃度の平均値は、１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

【0055】

なお、本形態において、電子ブロック層７の各層の全体及びｐ型半導体層８の各層を酸素含有部１０としたが、これに限られず、電子ブロック層７及びｐ型半導体層８の少なくとも一部が酸素含有部１０であればよい。例えば、ｐ型半導体層８を構成する１層のうちの一部のみを酸素含有部１０としてもよい。例えば第１ｐ型クラッド層８１の一部のみを酸素含有部１０とする場合、酸素含有部１０は、第１ｐ型クラッド層８１中において、層状に形成されていてもよいし、点在するよう形成されていてもよい。第１ｐ型クラッド層８１以外の層の一部に酸素含有部１０を形成する場合も同様である。ｐ型半導体層８のキャリア濃度を高める観点からは、少なくともｐ型半導体層８が酸素含有部１０を備えることが好ましい。なお、電子ブロック層７が酸素含有部１０を有し、ｐ型半導体層８が酸素含有部１０を有さない場合であっても、発光素子１の発光出力を向上させることができる。すなわち、この場合、ｐ型半導体層８中のｐ型不純物のうち、ｐ型半導体層８のｐ型化に寄与していない不純物が通電等により活性層６側へ拡散しようとした際、電子ブロック層７中の酸素によって、ｐ型不純物が堰き止められ、ｐ型不純物が活性層６へ拡散することが抑制される。これにより、活性層６の結晶性が低下することを抑制できる結果、キャリアの発光性結合が促進され、発光素子１の発光出力が向上する。また、電子ブロック層７を介してｐ型半導体層８から活性層６へ水素が拡散することを抑制する観点からは、少なくとも電子ブロック層７が酸素含有部１０を備えることが好ましい。電子ブロック層７及びｐ型半導体層８の双方が酸素含有部１０を備えることがより一層好ましい。

【0056】

（元素濃度の数値について）
前述した、発光素子１の積層方向の各位置における元素濃度（酸素濃度、水素濃度、シリコン濃度等）の数値は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて得られた値である。二次イオン質量分析法を用いた場合であっても、元素濃度を同時に測定する元素の数及び元素の種類等によって、測定結果が大きく変わり得るため、元素濃度の測定方法について説明する。

【0057】

発光素子１の積層方向の各位置における元素濃度の測定に当たっては、シリコン、酸素、炭素、及び水素の４元素の濃度及びアルミニウムの二次イオン強度を同時に測定する工程と、マグネシウムの濃度及びアルミニウムの二次イオン強度を同時に測定する工程とを別個に行った。これら元素の測定に当たっては、アルバック・ファイ株式会社製のＰＨＩ ＡＤＥＰＴ１０１０を用いることができる。なお、二次イオン質量分析法においては、最表面を構成する層（本形態においてはｐ型コンタクト層８３）の元素濃度の測定が正確に行えないが、前述した、発光素子１の積層方向の各位置における元素濃度（酸素濃度、水素濃度、シリコン濃度等）の数値は、正確に測ることができない領域の測定値を無視したものである。測定条件としては、一次イオン種をＣｓ^＋とし、一次加速電圧を２．０ｋＶとし、検出領域を８８×８８μｍ^２とすることができる。

【0058】

（発光素子１の製造方法）
次に、本形態における発光素子１の製造方法について説明する。
本形態においては、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、基板２上にバッファ層３、ｎ型クラッド層４、組成傾斜層５、活性層６、第１層７１、第２層７２、第１ｐ型クラッド層８１、第２ｐ型クラッド層８２、及びｐ型コンタクト層８３を順にエピタキシャル成長させる。すなわち、本形態においては、チャンバ内に基板２を設置し、基板２上に形成される各層の原料となる高温のキャリアガスをチャンバ内に導入することによって基板２上に各層が形成される。バッファ層３の成長温度は１０００℃以上１４００℃以下とすることができ、ｎ型クラッド層４の成長温度は１０２０℃以上１１８０℃以下とすることができ、組成傾斜層５、活性層６、第１層７１、第２層７２、第１ｐ型クラッド層８１及び第２ｐ型クラッド層８２のそれぞれの成長温度は１０００℃以上１１００℃以下とすることができ、ｐ型コンタクト層８３の成長温度は９００℃以上１１００℃以下とすることができる。

【0059】

前述のように、発光素子１の各層は、高温環境下で成長する。本形態において、電子ブロック層７及びｐ型半導体層８は、いずれも酸素含有部１０であり、酸素を含む雰囲気中において高温成長される。そのため、ｐ型半導体層８の成膜時に、酸素雰囲気中でのｐ型半導体層８のアニールも併せて促進され、成膜されるｐ型半導体層８のキャリア濃度が高められる。また、電子ブロック層７を形成する際には、チャンバ内にマグネシウム源となるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）を流していない。これにより、電子ブロック層７及びｐ型半導体層８の積層方向の各位置の酸素濃度を高めることができる。また、電子ブロック層７及びｐ型半導体層８の成膜時に、チャンバ内に各層の原料となるキャリアガスを供給するのと同時に酸素ガスを併せて供給することにより、電子ブロック層７及びｐ型半導体層８の積層方向の各位置の酸素濃度を高めることも可能である。

【0060】

（実施の形態の作用及び効果）
本形態において、ｐ型半導体層８と電子ブロック層７との少なくとも一方は酸素含有部１０を有し、積層方向における酸素含有部１０の各位置の酸素濃度は、２．５×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である。それゆえ、発光素子１の発光出力を向上させることができる。まず、ｐ型半導体層８が酸素含有部１０を有する場合は、ｐ型半導体層８の成膜と同時に酸素雰囲気中でのｐ型半導体層８のアニールが促進されるため、キャリア濃度を高めるための特別な措置をしなくとも、容易にｐ型半導体層８中のキャリア濃度を高めることができる。なお、発光素子１の各層の成長後、更に発光素子１をアニールした場合であっても、本形態においては、前述のごとくｐ型半導体層８の成膜と同時に酸素雰囲気中でのｐ型半導体層８のアニールが促進されるため、発光素子１の各層の成長後のアニール工程を短縮化することが可能となる。そのため、発光素子の製造工程が複雑化したり長時間かかったりすることを抑制しつつ、ｐ型半導体層８中のキャリア濃度を高め、発光素子１の発光出力を向上させることができる。また、電子ブロック層７が酸素含有部１０を有する場合は、ｐ型半導体層８中のｐ型不純物のうち、ｐ型半導体層８のｐ型化に寄与していない不純物が通電等により活性層６側へ拡散しようとした際、電子ブロック層７中の酸素によって、ｐ型不純物が活性層６へ拡散することが抑制される。これにより、活性層６の結晶性が低下することを抑制できる結果、キャリアの発光性結合が促進され、発光素子１の発光出力が向上する。さらに、前述のごとく、電子ブロック層７の各層の酸素濃度が高まると、電子ブロック層７を介してｐ型半導体層８から活性層６へ水素が拡散することを抑制することができる結果、発光素子１の長寿命化を図ることができる。

【0061】

また、酸素含有部１０は、少なくともｐ型半導体層８に形成されている。それゆえ、ｐ型半導体層８の成膜中における雰囲気に酸素が多く含まれやすく、酸素雰囲気中でのｐ型半導体層８のアニールをより促進することができる。そのため、ｐ型半導体層８中のキャリア濃度をより高めることができる。

【0062】

また、酸素含有部１０は、少なくとも電子ブロック層７に形成されている。それゆえ、電子ブロック層７を介して、ｐ型半導体層８から活性層６へｐ型不純物及び水素が拡散することを抑制することができる。これにより、発光素子１の発光出力の向上及び長寿命化を図ることができる。

【0063】

また、電子ブロック層７の酸素含有部１０において、積層方向の各位置のｐ型不純物濃度は、５．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下である。それゆえ、電子ブロック層７のｐ型不純物濃度が高いと電子ブロック層７に酸素が入り難いところ、本形態によれば電子ブロック層７の酸素濃度を高めやすい。これにより、ｐ型半導体層８から活性層６へｐ型不純物及び水素が拡散することを抑制することができる結果、発光素子１の発光出力の向上及び長寿命化を図ることができる。

【0064】

また、酸素含有部１０全体（本形態においては第１層７１からｐ型コンタクト層８３まで）における積層方向の各位置の酸素濃度の平均値は、ｎ型半導体層における積層方向の各位置の酸素濃度の平均値よりも大きい。それゆえ、酸素含有部１０の酸素濃度を十分に確保でき、発光素子１の発光出力をより向上させることができる。

【0065】

また、ｐ型半導体層８と電子ブロック層７との境界部１３には、酸素以外のｎ型不純物（本形態においてはシリコン）が含まれている。それゆえ、ｐ型半導体層８中のｐ型不純物が、境界部１３のシリコンによって堰き止められるため、ｐ型不純物が活性層６へ拡散することが抑制される。これにより、発光素子１の発光出力の向上を図ることができる。さらに、水素は、マグネシウムと結びつきやすいところ、ｐ型半導体層８から活性層６へのマグネシウムの拡散が抑制されることにより、ｐ型半導体層８から活性層６への水素の拡散も併せて抑制される。これにより、通電時間の経過に伴って発光素子１の発光出力が低下することを抑制することができ、発光素子１の長寿命化を図ることができる。

【0066】

以上のごとく、本形態によれば、発光出力を向上することができる窒化物半導体発光素子を提供することができる。

【0067】

［実験例］
本実験例は、発光素子において、電子ブロック層及びｐ型半導体層の酸素濃度が相対的に低い発光素子である比較例と、電子ブロック層及びｐ型半導体層の酸素濃度が相対的に高い発光素子である実施例とにおいて、初期発光出力及び残存発光出力を評価した例である。なお、本実験例にて用いた構成要素の名称のうち、既出の形態において用いた名称と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素を表す。

【0068】

まず、比較例及び実施例のそれぞれに係る発光素子について説明する。表１に、比較例に係る発光素子の各層の厚み、Ａｌ組成比、シリコン濃度、マグネシウム濃度、及び酸素濃度を示し、表２に、実施例に係る発光素子の各層の厚み、Ａｌ組成比、シリコン濃度、マグネシウム濃度、及び酸素濃度を示す。表１及び表２において、第１電子ブロックから第２ｐ型クラッド層までの酸素濃度は、第１電子ブロックから第２ｐ型クラッド層までの積層方向の各位置の酸素濃度の最小値を表している。なお、比較例及び実施例のそれぞれにおいて、最表面を構成するｐ型コンタクト層の酸素濃度に関しては、正確な値の測定ができないが、検出された結果をそのまま記載している。表１及び表２において、「ＢＧ」との表記は、バックグラウンドレベルを示している。また、表１及び表２における組成傾斜層の欄は、組成傾斜層の積層方向の各位置のＡｌ組成比が、組成傾斜層の下端から上端までにかけて、５５％から８５％まで漸増していることを表している。同様に、表１及び表２における第２ｐ型クラッド層の欄は、第２ｐ型クラッド層の積層方向の各位置のＡｌ組成比が、第２ｐ型クラッド層の下端から上端までにかけて、５５％から０％まで漸減していることを表している。

【0069】

【表1】

【0070】

【表2】

【0071】

表１及び表２に記載の各層のＡｌ組成比は、ＳＩＭＳにより測定したＡｌの二次イオン強度から推定した値である。表１及び表２から分かるように、比較例において、第１層から第２ｐ型クラッド層までの積層方向の各位置の酸素濃度の最低値は２．４１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、実施例において、第１層から第２ｐ型クラッド層までの積層方向の各位置の酸素濃度の最低値は８．４１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。また、比較例においては、電子ブロック層にマグネシウムが含まれているが、実施例においては、電子ブロック層にマグネシウムが含まれていない。なお、比較例においては、電子ブロック層にマグネシウムが含まれる影響により、最もｐ型半導体層側に近い障壁層及び上側井戸層においても、マグネシウムが検出され得る。比較例と実施例とにおいては、主に前述したような違いがある。

【0072】

図２に、比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向の酸素濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示している。図３に、比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向のシリコン濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示している。図４に、比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向のマグネシウム濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示している。図５に、比較例及び実施例のそれぞれの発光素子における、積層方向の水素濃度分布及びＡｌ二次イオン強度分布を示している。図２乃至図５において、実施例の測定結果は太線で表しており、比較例の測定結果は細線で示している。図２乃至図５において、実施例に係る発光素子の各層の大まかな境界位置を示している。

【0073】

図３においては、電子ブロック層とｐ型半導体層との境界部にシリコン濃度のピークＰが表れている。ここで、図３において、ピークＰは、ある程度の幅を持つように見えるが、これは測定上の問題であり、実際は境界部のシリコンを含んだ部分の厚みは略ない。また、図４と図５との比較から、水素濃度は、マグネシウム濃度と連動して増減することが分かる。例えば、比較例の電子ブロック層は、マグネシウムを比較的多く含んでいるため水素濃度が比較的高くなっている一方、実施例の電子ブロック層は、マグネシウムを含んでいないため水素濃度が低くなっている。

【0074】

そして、比較例と実施例とのそれぞれにおいて、初期発光出力と残存発光出力とを測定した。初期発光出力は、製造直後の比較例及び実施例に３５０ｍＡの電流を流したときの発光出力である。また、残存発光出力は、１０００時間継続して３５０ｍＡの電流を流した後の比較例及び実施例の発光出力である。発光出力の測定は、比較例及び実施例のそれぞれの発光素子の下側に設置した光検出器によって測定した。結果を図６のグラフに示す。図６において、実施例の結果を丸プロットにて示しており、比較例の結果を四角プロットにて示している。

【0075】

図６から分かるように、実施例の発光素子の方が、比較例の発光素子よりも、初期発光出力及び残存発光出力の双方が大きくなっている。また、実施例の発光素子の結果の方が、比較例の発光素子の結果よりも、グラフの傾きが小さくなっていることが分かる。すなわち、実施例の発光素子は、比較例の発光素子と比べ、劣化速度が遅く、長寿命であることが分かる。

【0076】

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

【0077】

［１］本発明の第１の実施態様は、ｎ型半導体層（４）と、ｐ型半導体層（８）と、前記ｎ型半導体層（４）と前記ｐ型半導体層（８）との間に設けられた活性層（６）と、前記活性層（６）と前記ｐ型半導体層（８）との間に設けられた電子ブロック層（７）と、を備え、前記ｐ型半導体層（８）と前記電子ブロック層（７）との少なくとも一方は、酸素を含有した酸素含有部（１０）を有し、前記ｎ型半導体層（４）、前記活性層（６）、前記電子ブロック層（７）、及び前記ｐ型半導体層（８）の積層方向における、前記酸素含有部（１０）の各位置の酸素濃度は、２．５×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である、窒化物半導体発光素子（１）である。
これにより、窒化物半導体発光素子の発光出力を向上することができる。

【0078】

［２］本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様において、前記酸素含有部（１０）が、少なくとも前記ｐ型半導体層（８）に形成されていることである。
これにより、ｐ型半導体層中のキャリア濃度をより高めることができる。

【0079】

［３］本発明の第３の実施態様は、第１又は第２の実施態様において、前記酸素含有部（１０）が、少なくとも前記電子ブロック層（７）に形成されていることである。
これにより、発光素子の発光出力の向上及び長寿命化を図ることができる。

【0080】

［４］本発明の第４の実施態様は、第３の実施態様において、前記電子ブロック層（７）の前記酸素含有部（１０）における前記積層方向の各位置のｐ型不純物濃度が、５．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることである。
これにより、発光素子の発光出力の向上及び長寿命化を図ることができる。

【0081】

［５］本発明の第５の実施態様は、第１乃至第４のいずれか１つの実施態様において、前記酸素含有部（１０）の全体における前記積層方向の各位置の酸素濃度の平均値が、前記ｎ型半導体層（４）における前記積層方向の各位置の酸素濃度の平均値よりも大きいことである。
これにより、発光素子の発光出力をより向上させることができる。

【0082】

［６］本発明の第６の実施態様は、第１乃至第５のいずれか１つの実施態様において、前記ｐ型半導体層（８）と前記電子ブロック層（７）との境界部（１３）に、酸素以外のｎ型不純物が含まれていることである。
これにより、発光素子の発光出力の向上及び長寿命化を図ることができる。

【0083】

（付記）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0084】

１…発光素子
１０…酸素含有部
１３…境界部
４…ｎ型クラッド層（ｎ型半導体層）
６…活性層
７…電子ブロック層
８…ｐ型半導体層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】