CN107210339A - 第iii族氮化物半导体发光元件和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供具有比以往优异的元件寿命的第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法。本发明的第III族氮化物半导体发光元件(100)的特征在于，依次具有n型半导体层(30)、至少包含Al的发光层(40)、电子阻挡层(50)和p型半导体层(60)，发光层(40)具备具有阱层(41)和势垒层(42)的量子阱结构，电子阻挡层(50)与发光层(40)相邻、且由Al组成大于势垒层(42)和p型半导体层(60)的层形成，电子阻挡层(51)包含含Si杂质掺杂区域层(51a)。

Description

第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法
技术领域
本发明涉及第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法，特别是涉及具有优异的元件寿命的第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法。
背景技术
以往，包含Al、Ga、In等与N的化合物的第III族氮化物半导体用作紫外光发光元件的材料。其中，包含高Al组成的AlGaN的第III族氮化物半导体用于紫外发光元件、发光波长300nm以下的深紫外光发光元件(DUV-LED)。
作为第III族氮化物半导体发光元件所要求的特性，例如可以举出高外部量子效率特性、低阻抗特性等。本申请申请人以前在专利文献1提出了通过在量子阱结构的发光层与p型包层之间形成被称为电子阻挡层的成为电子的能垒的层，从而提高发光效率。电子阻挡层对于发光层的量子阱层成为势垒，防止电子过剩地流动，从而可以提高载流子的注入效率。
另外，专利文献2中公开了一种半导体发光装置，其使用氮化物系化合物半导体，在p型包层与p侧光引导层的边界侧，设有比前述p型包层整体相比局部地高浓度掺杂的高浓度掺杂层。根据专利文献2，在p型包层的一部分中，设有比p型包层整体局部地高浓度掺杂的高浓度掺杂层，从而可以提高空穴浓度(孔浓度)而不使p型包层的结晶性劣化，由此，可以降低串联电阻，降低电流密度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-161311号公报
专利文献2：日本特开2000-151023号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据专利文献1和专利文献2中记载的技术，可以改善第III族氮化物半导体发光元件的外部量子效率特性、阻抗特性。然而，除外部量子效率特性和阻抗特性的改善以外，还寻求第III族氮化物半导体发光元件的元件寿命特性的改善，在寿命的方面尚有改善的余地。
因此，本发明的目的在于，提供：具有比以往优异的元件寿命的第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等对于解决上述课题的方法进行了深入研究，着眼于第III族氮化物半导体发光元件中的、比发光层更位于p型半导体层侧的电子阻挡层的掺杂剂。此处，作为第III族氮化物半导体发光元件的p型半导体层侧中掺杂的p型的掺杂剂，一般使用Mg。本发明人等认为，p型半导体层侧中掺杂的Mg向发光层的扩散可能对第III族氮化物半导体发光元件的寿命特性造成影响。因此发现：通过在活性层与p型半导体层之间的电子阻挡层中设置含Si杂质掺杂区域层，从而可以改善第III族氮化物半导体发光元件的寿命，至此完成了本发明。
即，本发明的主旨构成如以下所述。
(1)一种第III族氮化物半导体发光元件，其依次具有n型半导体层、至少包含Al的发光层、电子阻挡层和p型半导体层，其特征在于，前述发光层具备基于阱层与势垒层的层叠的量子阱结构，前述电子阻挡层与前述发光层相邻，且由Al组成大于前述势垒层和前述p型半导体层的层形成，前述电子阻挡层包含含Si杂质掺杂区域层。
(2)根据前述(1)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述电子阻挡层在比前述含Si杂质掺杂区域层更靠近前述p型半导体层侧还包含p型杂质掺杂区域层。
(3)根据前述(1)或(2)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述电子阻挡层还包含未掺杂区域层。
(4)根据前述(3)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述未掺杂区域层位于前述含Si杂质掺杂区域层与前述p型杂质掺杂区域层之间。
(5)根据前述(1)～(4)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述含Si杂质掺杂区域层与前述发光层相邻。
(6)根据前述(1)～(5)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述p型半导体层具有由AlxGa1-xN(0≤x≤0.1)形成的p型接触层。
(7)根据前述(6)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述p型半导体层的Al组成小于前述电子阻挡层，在前述电子阻挡层与前述p型接触层之间还具有Al组成大于前述p型接触层的p型包层。
(8)根据前述(7)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述p型包层为AlyGa1-yN(0.20≤y)。
(9)根据前述(1)～(8)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述含Si杂质掺杂区域层中所含的Si的杂质浓度为5×1016atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。
(10)根据前述(1)～(9)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述势垒层为AlbGa1-bN(0.4≤b≤0.95)，前述电子阻挡层为AlzGa1-zN(b<z≤1)。
(11)根据前述(1)～(10)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述含Si杂质掺杂区域的掺杂剂仅为Si。
(12)根据前述(1)～(10)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述含Si杂质掺杂区域的掺杂剂为Si和Mg。
(13)根据前述(1)～(12)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，从前述发光层放射的光是中心波长为300nm以下的深紫外光。
(14)一种第III族氮化物半导体发光元件的制造方法，其包括如下工序：n型半导体层形成工序，形成n型半导体层；发光层形成工序，在前述n型半导体层上形成至少包含Al、且基于阱层和势垒层的层叠的量子阱结构的发光层；电子阻挡层形成工序，在前述发光层上形成Al组成大于前述势垒层的电子阻挡层；和，p型半导体层形成工序，在前述电子阻挡层上形成p型半导体层，其特征在于，前述电子阻挡层形成工序中，形成掺杂有含Si杂质的含Si杂质掺杂区域层。
(15)一种第III族氮化物半导体发光元件，其依次具有n型半导体层、至少包含Al的发光层、电子阻挡层和p型半导体层，其特征在于，前述发光层具备基于阱层与势垒层的层叠的量子阱结构，前述电子阻挡层与前述发光层相邻，且由Al组成大于前述势垒层和前述p型半导体层的层形成，前述电子阻挡层包含含Si杂质掺杂区域层，前述电子阻挡层在比前述含Si杂质掺杂区域层更靠近前述发光层侧还包含p型杂质掺杂区域层。
(16)根据前述(15)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述含Si杂质掺杂区域层与前述p型半导体层相邻。
(17)根据前述(15)或(16)所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述势垒层为AlbGa1-bN(0.4≤b≤0.95)，前述电子阻挡层为AlzGa1-zN(b<z≤1)。
(18)根据前述(15)～(17)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述p型杂质掺杂区域层的掺杂剂为Mg。
(19)根据前述(15)～(18)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，前述含Si杂质掺杂区域层的掺杂剂为Si和Mg。
(20)根据前述(15)～(19)中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，从前述发光层放射的光是中心波长为300nm以下的深紫外光。
发明的效果
根据本发明，第III族氮化物半导体发光元件中，电子阻挡层中设置含Si杂质掺杂区域层，因此，可以提供具有比以往优异的元件寿命的第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法。
附图说明
图1为用于说明本发明的第1实施方式的第III族氮化物半导体发光元件的示意剖视图。
图2的(A)～(D)为示出本发明的适合的实施方式的第III族氮化物半导体发光元件中的发光层、电子阻挡层和p型半导体层的示意剖视图。
图3为用于说明本发明的第2实施方式的第III族氮化物半导体发光元件的示意剖视图。
图4为用于说明本发明的适合的实施方式的第III族半导体发光元件的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图针对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，同一的构成要素中作为原则附以同一的参照编号，省略说明。另外，各图中，为方便说明，将基板和各层的横纵比率比实际的比率夸张后示出。
(第1实施方式：第III族氮化物半导体发光元件100)
如图1所示那样，本发明的一实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100依次具有n型半导体层30、至少包含Al的发光层40、电子阻挡层50和p型半导体层60。而且，其特征在于，发光层40具备基于阱层41与势垒层42的层叠的量子阱结构，电子阻挡层50与发光层40相邻，且由Al组成大于势垒层42和p型半导体层60的层形成，电子阻挡层50包含含Si杂质掺杂区域层50a。
另外，如图1所示那样，可以将第III族氮化物半导体发光元件100的n型半导体层30设置在基板10的表面上设有AlN层20的AlN模板基板上。另外，第III族氮化物半导体发光元件100中，可以设置：通过蚀刻等去除发光层40、电子阻挡层50和p型半导体层60的一部分而露出的n型半导体层30上形成的n型电极70、和p型接触层62上形成的p型电极80。本发明的一实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100中，n型半导体层30、发光层40、电子阻挡层50和p型半导体层60是成为特征的构成，其中，电子阻挡层50特别是成为特征的构成。蓝宝石基板10、AlN层20、n型电极70和p型电极80可以设为一般的构成，具体的构成没有任何限定。需要说明的是，第III族氮化物半导体发光元件100中的各半导体层例如由AlGaN材料形成，另外，相对于作为III族元素的Al和Ga，可以包含5％以内的量的In。对于后述的第III族氮化物半导体发光元件200也是同样的。以下，首先对成为本发明的特征的构成、即、n型半导体层30、发光层40、电子阻挡层50和p型半导体层60进行说明。
n型半导体层30为至少包含Al的第III族氮化物半导体层，可以使用一般的n型半导体层。如前述那样，n型半导体层30例如由AlGaN材料形成，另外，相对于作为III族元素的Al和Ga，可以包含5％以内的量的In。n型半导体层30中掺杂有n型的掺杂剂(杂质)，作为n型掺杂剂，可以举出Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr等。掺杂剂浓度只要为能够作为n型发挥功能的掺杂剂浓度就没有特别限定，例如可以设为1.0×1018atoms/cm3～1.0×1020atoms/cm3。另外，n型半导体层30的Al含有率没有特别限制，可以设为一般的范围。也可以由单层或多层构成n型半导体层30。
发光层40设置于n型半导体层30上。该发光层40至少包含Al，例如可以由AlaGa1-aN材料(0<a≤1)形成。此处，适当设定Al的组成，以使其发出期望波长的光，Al组成a为0.35以上(即，0.35≤a≤1)时，从发光层40放射的光的中心波长成为300nm以下，最终制作的第III族氮化物半导体发光元件100成为DUV-LED。
该发光层40可以由重复形成有包含Al组成不同的AlGaN的阱层41和势垒层42的多重量子阱(MQW：Multiple Quantum Well)构成。阱层41的Al组成例如为0.3～0.8。势垒层42的Al组成b大于阱层41的Al组成，例如为0.40～0.95。另外，阱层41和势垒层42的重复次数例如为1～10次。优选使发光层40的、n型半导体层30侧和电子阻挡层50侧(即最初和最后)为势垒层，使阱层41和势垒层42的重复次数为n时，此时表示为“n.5组的阱层和势垒层”。进而，阱层41的厚度可以设为0.5nm～5nm、势垒层42的厚度可以设为3nm～30nm。
电子阻挡层50与发光层40相邻地设置，由Al组成大于势垒层42的Al组成b和p型半导体层60的层形成。电子阻挡层50一般设置于发光层与p型包层之间，从而以电子坝堤，将电子注入至发光层40(MQW的情况下为阱层41)内，作为用于提高电子的注入效率的层使用。特别是，发光层40的Al组成高的情况下，p型半导体层60的孔浓度低，因此，不易将孔注入至发光层40，一部分电子向p型半导体层60侧流动，但通过设置电子阻挡层50，可以防止这样的电子的流动。需要说明的是，本发明中，“电子阻挡层”的Al组成z大于构成发光层40的势垒层42的Al组成b，是指带隙大的层。与此相对，是指，“包层”的Al组成比电子阻挡层的Al组成小超过0.1，比p型接触层大超过0.1。如后述，但p型半导体层60可以具有p型包层61也可以不具有p型包层61，均可。一实施方式中，在第III族氮化物半导体发光元件100中设置p型包层61时，对于p型包层61的Al组成y，如果使用电子阻挡层50的Al组成z和p型接触层62的Al组成x，则为x+0.1<y<z-0.1。需要说明的是，中心波长为300nm以下处使用的p型的AlGaN的Al组成越大，电流越不易流动，因此，以往作为包层使用的Al组成大多为势垒层的Al组成以下。因此，本发明中的电子阻挡层与现有技术中的包层以势垒层的Al组成为基准来区分。
电子阻挡层50例如可以由AlzGa1-zN材料(b<z≤1)形成。还取决于势垒层42的Al组成，例如该电子阻挡层50的Al组成优选设为0.5以上且1.0以下(即，b<z≤1且0.5≤z)。由此，可以提高电子对阱层41的注入效率。另外，电子阻挡层50整体的厚度例如优选为6nm～60nm。这是由于，电子阻挡层51的厚度无论比6nm薄还是超过60nm，均可见输出的大幅的减少。需要说明的是，电子阻挡层50的厚度优选比势垒层42的厚度还厚。对于在电子阻挡层中设置含Si杂质掺杂区域层50a的技术意义，如后述。需要说明的是，在电子阻挡层的一部分或全部中，在Si的基础上还可以掺杂p型掺杂剂，此时，作为p型掺杂剂，可以举出Mg、Zn、Ca、Be、Mn等。p型半导体层60整体的平均掺杂剂浓度只要为能够作为p型发挥功能的掺杂剂浓度就没有特别限定，例如可以设为1.0×1018atoms/cm3～5.0×1021atoms/cm3。
本实施方式中，p型半导体层60至少具有p型接触层62。该p型接触层62可以设为Al组成x为0≤x≤0.1的、p型的AlxGa1-xN材料。p型接触层62是用于降低形成于其上的p型电极80与电子阻挡层50之间的接触阻抗的层，可以充分降低与形成于p型接触层62上的p型电极80的接触阻抗。特别优选设为x＝0(即，GaN)。作为用于使该p型接触层62为p型的掺杂剂，可以使用镁(Mg)、锌(Zn)。可以将p型接触层62的厚度设为5nm以上且200nm以下。未作图示，但p型接触层62可以形成改变了Al组成、掺杂剂种、掺杂剂浓度、形成时的载气种类等任意1个或多个要素的、多层结构。
此处，在电子阻挡层50中设置含Si杂质掺杂区域层50a是本发明中的重心。需要说明的是，可以使电子阻挡层50整体为含Si杂质掺杂区域层50a(图1)。实施例中后述，由本发明人等的实验结果表明通过设置含Si杂质掺杂区域层50a，可以改善第III族氮化物半导体发光元件100的元件寿命。
能够提高元件寿命的理由在理论上尚不清楚，但本发明人等如以下考虑其理由。即认为，p型半导体层中掺杂的Mg容易向发光层扩散，源自Mg的缺陷在发光层中产生，因此，其成为原因，元件寿命降低。另一方面认为，通常作为n型掺杂剂使用的Si不易向发光层扩散，而且可以抑制Mg的扩散。因此，本发明人等认为：通过在发光层与p型半导体层之间的电子阻挡层中掺杂Si，可能停止源自Mg的缺陷。需要说明的是，使用Mg的例子作为代表性的p型掺杂剂进行说明，但即使使用其他p型杂质形成p型半导体层60，通过设置含Si杂质掺杂区域层50a，也产生同样的现象。如此推测，通过在电子阻挡层50中设置含Si杂质掺杂区域层50a，可以提高元件寿命。
本实施方式中，含Si杂质掺杂区域层50a的掺杂剂只要为含有Si的杂质即可，可以仅设为Si，也可以设为Si和Mg。含Si杂质掺杂区域层50a的掺杂剂仅为Si时，可以使Si的杂质浓度为5×1016atoms/cm3～1×1018atoms/cm3，优选设为5×1016atoms/cm3～1×1017atoms/cm3，更优选设为5×1016atoms/cm3～6×1016atoms/cm3。
另一方面，通过掺杂Mg，提高孔注入效率，维持发光输出，而且降低正向电压，且通过掺杂Si，抑制Mg向发光层的扩散，可以抑制寿命的恶化。因此，含Si杂质掺杂区域的掺杂剂优选也设为Si和Mg。此时，Si的杂质浓度的适合范围与仅掺杂Si的情况同样，对于Mg的杂质浓度，可以设为1×1018atoms/cm3～1×1020atoms/cm3。另外，可以将两者的杂质浓度的总计设为2×1018atoms/cm3～1×1020atoms/cm3。
如以上，本实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100由于在电子阻挡层50中设置含Si杂质掺杂区域层50a，因此可以实现具有比以往优异的元件寿命的第III族氮化物半导体发光元件。
此处，如图2的(A)所示那样，本实施方式中，电子阻挡层50优选的是，在比含Si杂质掺杂区域层50a更靠近p型半导体层60侧还包含p型杂质掺杂区域层50c。需要说明的是，p型杂质掺杂区域层50c位于含Si杂质掺杂区域层50a与p型半导体层60之间。通过设置p型杂质掺杂区域层50c，p型杂质被掺杂而提高孔注入效率，因此，可以降低正向电压。需要说明的是，p型杂质掺杂区域层50c的掺杂剂没有特别限定，优选设为Mg。另外，设置p型杂质掺杂区域层50c时，可以将其厚度设为超过0nm且60nm以下，优选设为10nm以上且60nm以下，更优选设为20nm以上且60nm以下。
另外，电子阻挡层50优选的是，还包含未掺杂区域层50b，如图2的(B)所示那样，未掺杂区域层50b更优选位于含Si杂质掺杂区域层50a与p型杂质掺杂区域层50c之间。较薄地设置Si杂质掺杂层时，p型杂质向发光层的扩散距离变短，寿命的改善率变小，但可以抑制发光输出的降低。因此，通过在含Si杂质掺杂区域层50a与p型杂质掺杂区域层50c之间插入未掺杂区域层50b，可以使Si掺杂层的厚度适当，且保持p型杂质向发光层的距离，抑制源自对电子阻挡层的Si掺杂的发光输出的降低和正向电压的上升，且改善元件寿命。
另外，可以在电子阻挡层50中设置多个未掺杂区域层，例如如图2的(C)所示那样，电子阻挡层50可以依次包含：第1未掺杂层50b1、含Si杂质掺杂区域层50a、第2未掺杂层50b2、p型杂质掺杂区域层50c。另一方面，如图2的(A)、(B)所示，含Si杂质掺杂区域层还优选与发光层40相邻。通过设为上述位置关系，前述p型杂质扩散的抑制效果变得更确实。
需要说明的是，未掺杂区域层的“未掺杂”是指，为不意图添加Mg、Si等特定的杂质的层，可以混入不可避免的杂质。本发明中，将不以电气的方式作为p型或n型发挥功能、且载流子密度小的层(例如低于4×1016/cm3)作为未掺杂区域层。未掺杂区域层50b的厚度可以设为1nm～60nm，优选设为5nm～50nm。电子阻挡层50具有含Si杂质掺杂区域层、未掺杂区域层和p型杂质掺杂区域层时，除使电子阻挡层50整体的厚度为60nm以下之外，特别优选的是，使含Si杂质掺杂区域层50a的厚度为1～20nm(优选5～10nm)、p型杂质掺杂区域层50c的厚度为1～20nm(优选5～10nm)、剩余为未掺杂区域层50b。
需要说明的是，本实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100中，p型包层是任意的，也可以不设置。即，如图2的(A)、(B)所示那样，可以仅由p型接触层62构成p型半导体层60。另一方面，如图2的(D)所示那样，p型半导体层60可以在电子阻挡层50与p型接触层62之间还具有p型包层61，所述p型包层61的Al组成小于电子阻挡层50、且Al组成小于势垒层42。此时，通过将电子阻挡层50与p型接触层62的带隙差分割，可以提高孔注入效率，因此，通过设置p型包层61，可以改善第III族氮化物半导体发光元件100的发光输出和正向电压。需要说明的是，设置p型包层61时，其厚度可以设为2nm～300nm。此时，可以使p型包层61为AlyGa1-yN(0.20≤y<b)，也可以使p型包层61Al组成y为0.35≤y<b。需要说明的是，未作图示，但p型包层61也可以形成改变了Al组成的多层结构。此时，使发光层侧的p型包层为第1p型包层、p型接触层侧的p型包层为第2p型包层时，优选的是，使第1p型包层的Al组成大于第2p型包层的Al组成。
以下，对于图1中示出的基板10、AlN层20、n型电极70和p型电极80，列示例地说明它们的具体的方案，但可以进行各种变形。如上所述，本发明的实施方式中，图1中示出的蓝宝石基板10、AlN层20、n型电极70和p型电极80不受本发明的任何限定。
作为第III族氮化物半导体发光元件100的基板10，可以使用蓝宝石基板。也可以使用设有在蓝宝石基板的表面外延生长的AlN层20而成的AlN模板基板。作为蓝宝石基板，可以使用任意的蓝宝石基板，偏离角的有无是任意的，设置偏离角时的倾斜方向的晶轴取向可以为m轴方向或a轴方向，均可。例如，可以使蓝宝石基板的主面设为以C面为0.5度的偏离角θ倾斜的面。使用AlN模板基板时，优选蓝宝石基板表面的AlN层的结晶性优异。另外，还优选在AlN模板基板的表面上设置未掺杂的AlGaN层。
n型电极70例如可以设置具有含Ti膜和该含Ti膜上形成的含Al膜的金属复合膜，其厚度、形状和尺寸可以根据发光元件的形状和尺寸而适当选择。另外，对于p型电极80，例如也可以设为具有含Ni膜和该Ni含有膜上形成的含Au膜的金属复合膜，其厚度、形状和尺寸可以根据发光元件的形状和尺寸而适当选择。
(第2实施方式：第III族氮化物半导体发光元件200)
根据前述第1实施方式，可以改善第III族氮化物半导体发光元件100的元件寿命。本发明人等发现：利用第III族氮化物半导体发光元件100可以得到元件寿命的提高效果，但是与不设置含Si杂质掺杂区域层50a的情况相比，发行输出有时稍降低。为了设置含Si杂质掺杂区域层50a、且实现元件寿命的改善和输出改善的兼顾，本发明人等进一步进行了深入研究，以下完成了说明详细情况的第2实施方式的第III族氮化物半导体发光元件200。
即，本发明的第2实施方式的第III族氮化物半导体发光元件200如图3所示那样，依次具有n型半导体层30、至少包含Al的发光层40、电子阻挡层50和p型半导体层60。而且，其特征在于，发光层40具备基于阱层41与势垒层42的层叠的量子阱结构，电子阻挡层50与发光层40相邻，且由Al组成大于势垒层42和p型半导体层60的层形成，电子阻挡层50包含含Si杂质掺杂区域层50a，电子阻挡层50在比含Si杂质掺杂区域层50a更靠近发光层40侧还包含p型杂质掺杂区域层50d。对于与第1实施方式重复的构成，标注同一符号，省略重复说明。
第1实施方式与第2实施方式中，在如下方面不同：电子阻挡层50在比含Si杂质掺杂区域层50a更靠近发光层40侧还包含p型杂质掺杂区域层50d。根据本发明人等的研究，实验上表明：将p型杂质掺杂区域层50d设于该位置时，可以兼顾元件寿命的改善和输出改善。本发明人等由后述的实验例2的结果如以下那样考虑获得这样的效果的理由。即，含Si杂质掺杂层50a位于发光层40侧时，在向发光层40的Si注入前空穴再结合，而Si注入被妨碍，可能成为输出降低的因素。此处，p型杂质浓度(实验例2中为Mg)与电子阻挡层50相比，p型接触层62高，Mg扩散的影响大。因此，即使在比p型接触层62更近的一侧设置电子阻挡层50的含Si杂质掺杂层50a也可以抑制Mg(即p型杂质)的充分扩散，在元件寿命的改善的方面有效。
本实施方式中，电子阻挡层50可以仅由p型杂质掺杂区域层50d和含Si杂质掺杂区域层50a构成。需要说明的是，电子阻挡层50与第1实施方式同样地，在p型半导体层60侧还可以进一步包含未掺杂区域层50b或p型杂质掺杂区域层50c。但是，未掺杂区域层50b的插入在发光输出的观点上可能成为输出降低的因素，因此，优选不设置未掺杂区域层50b。
另外，本实施方式中，p型杂质掺杂区域层50d的厚度没有特别限制，优选设为10nm以上且100nm以下、更优选设为15nm以上且80nm以下。另一方面，含Si杂质掺杂区域层50a的厚度也没有特别限制，优选设为1nm以上且40nm以下、更优选设为1nm以上且30nm以下。此时，可以使p型杂质掺杂区域层50d的厚度大于含Si杂质掺杂区域层50a的厚度。另外，p型杂质掺杂区域层50d和含Si杂质掺杂区域层的总厚度没有特别限制，可以设为12nm以上且100nm以下。
另外，p型杂质掺杂区域层50d的掺杂剂优选为Mg。此时，对于Mg的杂质浓度，可以设为1×1018atoms/cm3～1×1020atoms/cm3。另外，也可以使两者杂质浓度的总计为2×1018atoms/cm3～1×1020atoms/cm3。但是，如第1实施方式中所述，对于p型杂质掺杂区域层50d的掺杂剂，也可以使用除Mg以外的p型的掺杂剂。
另外，含Si杂质掺杂区域层50a的掺杂剂优选为Si和Mg。此时，可以使Si的杂质浓度为5×1016atoms/cm3～5×1019atoms/cm3，更优选1×1018atoms/cm3～2×1019atoms/cm3以下。Si的杂质浓度变得过高时，输出有时降低。需要说明的是，本实施方式中，由于使含有Si的位置远离发光层，因此，与前述第1实施方式相比，可以进一步提高Si浓度。通过使含有Si的位置远离发光层、且使更高浓度的Si与Mg混在，从而提高基于Si的Mg的扩散抑制效果，可以兼顾元件寿命的改善和输出改善，为优选。
而且，含Si杂质掺杂区域层50a的掺杂剂为Si和Mg时，可以使Mg的杂质浓度为1×1018atoms/cm3～1×1020atoms/cm3，更优选为5×1018atoms/cm3～5×1019atoms/cm3。另外，可以使Si和Mg这两者的总计杂质浓度为2×1018atoms/cm3～2×1020atoms/cm3，更优选为5×1018atoms/cm3～5×1019atoms/cm3。但是，如第1实施方式中所述，可以使含Si杂质掺杂区域层50a的掺杂剂仅为Si。仅设为Si时，也可以使Si的杂质浓度为5×1016atoms/cm3～5×1019atoms/cm3，更优选为2×1019atoms/cm3以下。
需要说明的是，与第1实施方式同样地，前述势垒层为AlbGa1-bN(0.4≤b≤0.95)，前述电子阻挡层可以设为AlzGa1-zN(b<z≤1)。另外，可以使从发光层放射的光为中心波长为300nm以下的深紫外光，这与第1实施方式也是同样的。
另外，与第1实施方式同样地，本实施方式中p型包层也是任意的，也可以不设置。即，可以仅由p型接触层构成p型半导体层60。
(第3实施方式：第III族氮化物半导体发光元件的制造方法)
本发明的第3实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100的制造方法包括如下工序：n型半导体层形成工序，形成n型半导体层30(图4的(E))；发光层形成工序，在n型半导体层30上形成至少包含Al、且基于阱层41和势垒层42的层叠的量子阱结构的发光层40(图4的(F))；电子阻挡层形成工序，在发光层40上形成Al组成大于势垒层42的电子阻挡层50(图4的(G))；和，p型半导体层形成工序，在电子阻挡层50上形成p型半导体层60(图4的(H))。本实施方式的特别的特征在于，电子阻挡层形成工序中，形成掺杂有含Si杂质的含Si杂质掺杂区域层50a。以下，使用示出第2实施方式的适合的实施方式的流程图的图4对各工序依次进行说明，对于与前述第1实施方式或第2实施方式重复的说明省略。
首先，作为基板10，准备蓝宝石基板。优选形成在基板10的表面10A形成有AlN层的AlN模板基板，也可以使用市售的AlN模板基板(图4的(A)～图4的(B))。需要说明的是，AlN层20例如可以通过金属有机气相沉积(MOCVD：Metal Organic Chemical VaporDeposition)法、分子束外延(MBE：Molecular Beam Epitaxy)法、溅射法等公知的薄膜生长方法来形成。
作为AlN层20的Al源，可以使用三甲基铝(TMA)。另外，作为N源，可以使用氨气(NH3)。通过使用氢气作为载气，能将这些原料气体形成AlN层20。
需要说明的是，作为AlN层20的生长温度优选1270℃以上且1350℃以下、更优选1290℃以上且1330℃以下。为该温度范围时，接着进行热处理工序时能使AlN层20的结晶性提高。另外，针对腔室内的生长压力，例如可以设为5托～20托。更优选为8托～15托。
另外，针对以NH3气体等第V族元素气体与TMA气体等第III族元素气体的生长气体流量为根据计算出的第V族元素相对于第III族元素的摩尔比(以下，记为V/III比)，例如可以设为130以上且190以下。更优选为140以上且180以下。需要说明的是，根据生长温度和生长压力存在最适合的V/III比，因此优选适宜设定生长气体流量。
接着，对如上所述而得到的蓝宝石基板10上的AlN层20优选以比该AlN层20的生长温度更高温地实施热处理。该热处理工序可以使用公知的热处理炉进行。通过进行所述热处理，将AlN层20的(10-12)面的X射线摇摆曲线的半值宽度设为400秒以下、能够实现高结晶性(图4的(C))。
之后，如图4的(D)中示例那样，还优选在AlN层20上形成未掺杂的AlGaN层20’。作为Al源，使用TMA，作为Ga源，使用三甲基镓(TMG)，作为N源，使用NH3气体，由此可以形成由AlGaN材料形成的层，对于以下中说明的n型半导体层、发光层、电子阻挡层和p型半导体层的形成也是同样的。只要使用氢气或者氮气或两者的混合气体作为载气，将这些原料气体供给至腔室内即可，一般使用氢气。另外，对于以NH3气体等V族元素气体和TMA气体等III族元素气体的生长气体流量为基础计算的V族元素相对于III族元素的摩尔比(以下，记载为V/III比)，例如可以设为100以上且100000以下。更优选为300以上且30000以下。根据生长温度和生长压力存在最佳的V/III比，因此，优选适当设定生长气体流量，这与形成AlN层20的情况是同样的。
接着，进行形成n型半导体层30的n型半导体层形成工序(图4的(E))。n型半导体层30可以形成在AlN层20上，优选形成在未掺杂的AlGaN层20’上。对于n型掺杂剂，如上所述。
接着，如图4的(F)所示那样，进行形成发光层40的发光层形成工序。使发光层40为MQW结构时，通过适当变更Al源的流量与Ga源的流量之比，可以形成具有MQW结构的发光层40。由AlaGa1-aN材料(0<a≤1)形成发光层40时，作为AlaGa1-aN材料的生长温度优选1000℃以上且1400℃以下、更优选1050℃以上且1350℃以下。
接着，如图4的(G)所示那样，进行在发光层40上形成电子阻挡层50的电子阻挡层形成工序。如上述那样，电子阻挡层50包含：掺杂有含Si杂质的含Si杂质掺杂区域层50a。另外，如前述那样，电子阻挡层50优选形成为还包含p型杂质掺杂区域层50c的2层结构，还优选在含Si杂质掺杂区域层50a与p型杂质掺杂区域层50c之间还具有未掺杂区域层50b的3层结构。
作为用于形成含Si杂质掺杂区域层50a的掺杂剂，可以设为Si单独或Si和Mg。作为Si源，可以使用单硅烷(SiH4)等，作为Mg源，可以使用环戊二烯基镁(CP2Mg)。将Si和Mg混合而进行掺杂时，只要将两者的混合气体供给至腔室即可。
另外，作为用于形成p型杂质掺杂区域层50c的掺杂剂，可以使用Mg、Zn。Mg源可以使用CP2Mg，作为Zn源，可以使用ZnCl2。
由AlzGa1-zN材料(b<z≤1)形成电子阻挡层50时，电子阻挡层50的形成中，作为载气，可以使用以氢为主成分的气体。原料气体如上所述，为TMA、TMG和NH3气体，进而，使用与含Si杂质掺杂区域层50a、未掺杂区域层50b和p型杂质掺杂区域层50c相应的杂质气体。
需要说明的是，作为电子阻挡层50的生长温度，优选1000℃以上且1400℃以下、更优选1050℃以上且1350℃以下。另外，对于腔室内的生长压力，例如可以设为10托～760托。更优选为20托～380托。
接着，如图4的(H)所示那样，在电子阻挡层50上形成p型半导体层60。p型半导体层60具有p型接触层62，该p型接触层62由p型的AlxGa1-xN材料(0≤x≤0.1)形成。作为用于使p型接触层62为p型的掺杂剂，与p型杂质掺杂区域层50c的情况同样地，可以使用Mg、锌Zn。Mg源和Zn源也是同样的。
作为具有p型接触层62的p型半导体层60的生长温度，优选800℃以上且1400℃以下、更优选900℃以上且1300℃以下。另外，对于腔室内的生长压力，例如可以设为10托～760托。更优选为20托～600托。作为载气，如上所述，可以使用氢气或者氮气或两者的混合气体。未作图示，使p型接触层62为多层时，也可以将电子阻挡层侧的载气设为氢气、相对侧设为氮气，也可以设为其相反。也可以设置p型包层，如上所述。
最后，如图4的(I)所示那样，分别地，在通过蚀刻等去除发光层40、电子阻挡层50和p型半导体层60的一部分而露出的n型半导体层30上形成n型电极70，在p型接触层62上形成p型电极80。如此，可以制作本发明的适合的实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100。
另外，未作图示，为了制造第2实施方式的第III族氮化物半导体发光元件200，使用图4的(G)说明的在发光层40上形成电子阻挡层50的电子阻挡层形成工序中，可以在发光层40上形成p型杂质掺杂区域层50d，接着，形成含Si杂质掺杂区域层50a。而且，对于其他工序，只要与第1实施方式的第III族氮化物半导体发光元件100同样地进行，就可以制造第III族氮化物半导体发光元件200。
实施例
[实验例1]
(发明例1)
以下，使用实施例将本发明进一步详细地说明，本发明不受以下的实施例任何限定。按照图4所示的流程图，制作第III族氮化物半导体发光元件。首先，准备蓝宝石基板(直径2英寸、厚度：430μm、面取向：(0001)、m轴方向偏离角θ：0.5度、平台宽度：100nm、台阶高度：0.20nm)(图4的(A))。接着，通过MOCVD法，在上述蓝宝石基板上使中心膜厚0.60μm(平均膜厚0.61μm)的AlN层生长，制成AlN模板基板(图4的(B))。此时，AlN层的生长温度为1300℃、腔室内的生长压力为10托、设定氨气气体与TMA气体的生长气体流量使V/III比为163。第V族元素气体(NH3)的流量为200sccm、第III族元素气体(TMA)的流量为53sccm。需要说明的是，针对AlN层的膜厚，使用光干涉式膜厚测定仪(NanoSpec M6100A；NanometricsIncorporated制)测定包括晶圆面内的中心的为等间隔地分散的总计25处的膜厚。
接着，将上述AlN模板基板导入热处理炉，减压至10Pa后，吹扫氮气气体直至常压，由此将炉内制成氮气气氛后，将炉内的温度升温，对AlN模板基板实施热处理(图4的(C))。此时，加热温度为1650℃、加热时间设为4小时。
接着，通过MOCVD法，作为未掺杂的AlGaN层，形成由Al0.7Ga0.3N形成的层厚1μm的未掺杂Al0.7Ga0.3N层(图4的(D))。接着，作为n型半导体层，在上述AlGaN层上形成由Al0.62Ga0.38N形成、且进行了Si掺杂的层厚2μm的n型Al0.62Ga0.38N层(图4的(E))。需要说明的是，SIMS分析的结果，n型半导体层的Si浓度为1.0×1019atoms/cm3。
接着，在n型半导体层上形成发光层，所述发光层是使由Al0.45Ga0.55N形成的层厚3nm的阱层和由Al0.65Ga0.35N形成的层厚7nm的势垒层交替反复层叠3.5组而成的(图4的(F))。3.5组中的0.5是指发光层的第一层和最后一层为势垒层。
之后，在发光层上，以氢气为载气，形成由Al0.68Ga0.32N形成的层厚40nm的电子阻挡层(图4的(G))。形成电子阻挡层时，最初的5nm(相当于含Si杂质掺杂区域层)中，将单硅烷(SiH4)气体以10sccm向腔室内供给，接下来的15nm(相当于未掺杂区域层)中，停止掺杂剂气体的供给，剩余的20nm(相当于p型杂质掺杂区域层)中，掺杂Mg。需要说明的是，SIMS分析的结果，含Si杂质掺杂区域层的Si浓度为6.0×1016atoms/cm3，未掺杂区域层的杂质浓度为4.0×1016atoms/cm3以下，p型杂质掺杂区域层的Mg浓度为5.0×1018atoms/cm3。
进而，形成由Al0.35Ga0.65N形成、且进行了Mg掺杂的层厚50nm的p型包层。接着，形成由GaN形成、且进行了Mg掺杂的层厚180nm的p型接触层。需要说明的是，层厚180nm内的、与电极接触的厚度30nm的区域中，减少TMG气体的流量，提高Mg的存在概率，且降低生长速度，从而形成高Mg浓度的层(图4的(H))。SIMS分析的结果，该p型包层的Mg浓度为1.0×1019atoms/cm3，p型包层侧的层厚150nm部分的p型接触层的Mg浓度为3.0×1019atoms/cm3，形成高Mg浓度的残留30nm部分的Mg浓度为1.2×1020atom/cm3。
之后，在p型接触层上形成掩模并利用干法蚀刻进行台面蚀刻，使n型半导体层露出。接着，在p型接触层上形成包含Ni/Au的p型电极，在露出的n型半导体层上形成包含Ti/Al的n型电极。需要说明的是，p型电极之中，Ni的厚度为Au的厚度为另外，n型电极之中，Ti的厚度为Al的厚度为最后在550℃下进行接触退火(RTA)来形成电极(图4的(I))。如此制作本发明1的第III族氮化物半导体发光元件。将发明例1的层结构示于表1。
[表1]
(发明例2)
电子阻挡层中，没有形成未掺杂区域层，使电子阻挡层的最初的20nm为Si掺杂，除此之外的条件与发明例1完全相同，制作发明例2的第III族氮化物半导体发光元件。
(现有例1)
使电子阻挡层的全部为Mg掺杂，除此之外的条件与发明例1完全相同，制作现有例1的第III族氮化物半导体发光元件。
将以上的发明例1～2和现有例1的、电子阻挡层的构成示于以下的表2。另外，也一并示出后述的评价结果。
[表2]
(发明例3)
使电子阻挡层的全部为Si和Mg掺杂，使电子阻挡层整体的层厚为20nm，在电子阻挡层与由Al0.35Ga0.65N形成的p型包层之间还形成有由Al0.50Ga0.50N形成、且进行了Mg掺杂的层厚20nm的p型包层，除此之外的条件与发明例1完全相同，制作发明例3的第III族氮化物半导体发光元件。需要说明的是，对电子阻挡掺杂时，将SiH4气体以10sccm、Cp2Mg气体以500sccm供给至腔室内。电子阻挡层的Si浓度为6.0×1016atoms/cm3、Mg浓度为5.0×1018atoms/cm3。另外，由Al0.50Ga0.50N形成的p型包层的Mg浓度为5.0×1018atoms/cm3。将发明例3的层结构示于表3。
[表3]
(现有例2)
使电子阻挡层的全部为Mg掺杂，除此之外的条件与发明例3完全相同，制作现有例2的氮化物半导体发光元件。
(比较例1)
使电子阻挡层全部为未掺杂，除此之外的条件与发明例3完全相同，制作比较例1的第III族氮化物半导体发光元件。
将以上的发明例3、比较例1和现有例2的电子阻挡层的结构示于表4。另外，也一并示出后述的评价结果。
[表4]
<发光寿命的评价＞
针对发明例1，对于制作的倒装芯片型的第III族氮化物半导体发光元件，通过积分球，测定电流20mA时的发光输出Po(mW)，进一步测定通电1小时后的残留输出(通电1小时后的输出/初始发光输出)，结果，相对于初始的输出为99％。将结果示于表3。对于发明例2、3、比较例1、现有例1、2，也同样地测定经过1小时后的残留输出，结果如表3、4所示。
如果比较现有例1与发明例1、2，则可知，设有Si掺杂层的发明例1、2中，可以改善第III族氮化物半导体发光元件的寿命。同样地，如果比较设有由Al0.50Ga0.50N形成的p型包层的现有例2与发明例3，则可知，设有含Si杂质掺杂区域层的发明例3中，可以改善寿命。需要说明的是，如果比较现有例2与比较例1，则可知，代替对电子阻挡层的Mg掺杂而进行未掺杂的情况下，反而使寿命恶化。
<发光特性和正向电压的评价＞
针对发明例1，对于制作的倒装芯片型的第III族氮化物半导体发光元件，通过积分球分别测定电流20mA时的发光输出Po(mW)和正向电压Vf(V)，结果为2.4mW、8.2V。对于发明例2、3、比较例1、现有例1、2也同样地测定发光输出Po和正向电压Vf，结果如表3、4所示。
如果比较现有例1、发明例1、2，则可知，通过在电子阻挡层内设置未掺杂区域层，元件的寿命的改善效果稍降低，但是可以抑制发光输出的降低。相反地可知，通过增大Si掺杂层的厚度，可以使元件的寿命改善效果最大化。另外，如果比较现有例2与发明例3，则可知，通过掺杂Si和Mg，可以改善寿命、且降低正向电压。
[实验例2]
根据上述实验例1中的发明例1～3，确认了，确实地得到元件寿命等可靠性的提高效果。然而，与未设置Si掺杂层的现有例1、2相比，发光输出有时稍降低。因此，如以下进行了提高可靠性而不使发光输出降低的实验。
(发明例4)
在形成电子阻挡层时，使电子阻挡层整体的层厚为20nm、发光层侧的15nm为Mg掺杂层，在p型半导体层侧的剩余的5nm例如Si-Mg掺杂区域层中掺杂Si和Mg。而且，在形成p型半导体层时，不形成p型包层，仅形成p型接触层。其他条件与发明例1完全相同，制作发明例4的第III族氮化物半导体发光元件。需要说明的是，对电子阻挡进行Mg掺杂和Si掺杂时，将Cp2Mg气体以250sccm向腔室内供给，形成层厚15nm后，进一步追加SiH4气体12sccm，从而在p型半导体层侧的剩余的5nm中掺杂Mg和Si这两者。SIMS分析的结果，电子阻挡层的Mg浓度整体为2×1018atoms/cm3，Si-Mg掺杂区域层的Si浓度为2.0×1018atoms/cm3。将发明例4的层结构示于表5。
[表5]
(发明例5)
在电子阻挡层的发光层侧的18nm中掺杂Mg，在剩余的2nm中掺杂Mg和Si，除此之外，与发明例4同样地，制作发明例5的第III族氮化物半导体发光元件。
(发明例6)
在电子阻挡层的发光层侧的60nm中掺杂Mg，在剩余的20nm中掺杂Mg和Si(即，相对于发明例4，使电子阻挡层的厚度分别为4倍)，除此之外，与发明例4同样地，制作发明例7的第III族氮化物半导体发光元件。
(发明例7)
在电子阻挡层的发光层侧的75nm中掺杂Mg，在剩余的5nm中掺杂Mg和Si，使掺杂有Si和Mg的区域的Si浓度从2.0×1018atoms/cm3增大至1.0×1019atoms/cm3，除此之外，与发明例6同样地，制作发明例7的第III族氮化物半导体发光元件。
(比较例2)
使电子阻挡层的全部为Mg掺杂，除此之外的条件与发明例4完全相同，制作比较例2的第III族氮化物半导体发光元件。
将以上的发明例4～7和比较例2的、电子阻挡层的构成示于以下的表6。另外，对于发明例4～7和比较例2，与实验例1同样地进行评价。表6中一并示出其评价结果。
[表6]
*发明例7的Si浓度为1.0×1019atoms/cm3。
由以上的实验例2的结果可知，在电子阻挡层的发光层侧配置掺杂有Mg的p型杂质区域层、且在p型半导体层侧配置含Si杂质掺杂区域层，从而与不设置含Si杂质掺杂区域层的情况相比，没有发光输出的降低，反而可以增大发光输出且提高可靠性。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供具有比以往优异的元件寿命的第III族氮化物半导体发光元件和其制造方法，因此是有用的。
附图标记说明
10 基板
10A 基板的主面
20 AlN层
30 n型半导体层
40 发光层
41 阱层
42 势垒层
50 电子阻挡层
50a 含Si杂质掺杂区域层
50b 未掺杂区域层
50c p型杂质掺杂区域层
50d p型杂质掺杂区域层
60 p型半导体层
61 p型包层
62 p型接触层
70 n型电极
80 p型电极
100 第III族氮化物半导体元件

Claims (20)

1.一种第III族氮化物半导体发光元件，其依次具有n型半导体层、至少包含Al的发光层、电子阻挡层和p型半导体层，其特征在于，
所述发光层具备基于阱层与势垒层的层叠的量子阱结构，
所述电子阻挡层与所述发光层相邻，且由Al组成大于所述势垒层和所述p型半导体层的层形成，
所述电子阻挡层包含含Si杂质掺杂区域层。
2.根据权利要求1所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述电子阻挡层在比所述含Si杂质掺杂区域层更靠近所述p型半导体层侧还包含p型杂质掺杂区域层。
3.根据权利要求1或2所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述电子阻挡层还包含未掺杂区域层。
4.根据权利要求3所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述未掺杂区域层位于所述含Si杂质掺杂区域层与所述p型杂质掺杂区域层之间。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述含Si杂质掺杂区域层与所述发光层相邻。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述p型半导体层具有由AlxGa1-xN形成的p型接触层，其中0≤x≤0.1。
7.根据权利要求6所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述p型半导体层的Al组成小于所述电子阻挡层，在所述电子阻挡层与所述p型接触层之间还具有Al组成大于所述p型接触层的p型包层。
8.根据权利要求7所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述p型包层为AlyGa1- yN，其中0.2≤y。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述含Si杂质掺杂区域层中所含的Si的杂质浓度为5×1016atoms/cm3～1×1018atoms/cm3。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述势垒层为AlbGa1-bN，所述电子阻挡层为AlzGa1-zN，其中0.4≤b≤0.95，b<z≤1。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述含Si杂质掺杂区域的掺杂剂仅为Si。
12.根据权利要求1～10中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述含Si杂质掺杂区域的掺杂剂为Si和Mg。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，从所述发光层放射的光是中心波长为300nm以下的深紫外光。
14.一种第III族氮化物半导体发光元件的制造方法，其包括如下工序：
n型半导体层形成工序，形成n型半导体层；
发光层形成工序，在所述n型半导体层上形成至少包含Al、且基于阱层和势垒层的层叠的量子阱结构的发光层；
电子阻挡层形成工序，在所述发光层上形成Al组成大于所述势垒层的电子阻挡层；和，
p型半导体层形成工序，在所述电子阻挡层上形成p型半导体层，
其特征在于，
所述电子阻挡层形成工序中，形成掺杂有含Si杂质的含Si杂质掺杂区域层。
15.一种第III族氮化物半导体发光元件，其依次具有n型半导体层、至少包含Al的发光层、电子阻挡层和p型半导体层，其特征在于，
所述发光层具备基于阱层与势垒层的层叠的量子阱结构，
所述电子阻挡层与所述发光层相邻，且由Al组成大于所述势垒层和所述p型半导体层的层形成，
所述电子阻挡层包含含Si杂质掺杂区域层，
所述电子阻挡层在比所述含Si杂质掺杂区域层更靠近所述发光层侧还包含p型杂质掺杂区域层。
16.根据权利要求15所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述含Si杂质掺杂区域层与所述p型半导体层相邻。
17.根据权利要求15或16所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述势垒层为AlbGa1-bN，所述电子阻挡层为AlzGa1-zN，其中0.4≤b≤0.95，b<z≤1。
18.根据权利要求15～17中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述p型杂质掺杂区域层的掺杂剂为Mg。
19.根据权利要求15～18中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，所述含Si杂质掺杂区域层的掺杂剂为Si和Mg。
20.根据权利要求15～19中任一项所述的第III族氮化物半导体发光元件，其中，从所述发光层放射的光是中心波长为300nm以下的深紫外光。
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