CN112054101A - 氮化物半导体发光元件 - Google Patents

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Abstract

提供提高了光输出的氮化物半导体发光元件。一种氮化物半导体发光元件，具备由n型AlGaN形成的n型包覆层和位于n型包覆层上的由AlGaN形成的活性层，在活性层内，存在n型包覆层和活性层被层叠的方向上的Si的浓度分布的局部性的峰。

Description

氮化物半导体发光元件
技术领域
本发明涉及氮化物半导体发光元件。
背景技术
近年来，输出蓝色光的发光二极管、激光二极管等氮化物半导体发光元件已实用化，为了提高光输出，进行了各种搭配(例如，参照专利文献1)。
专利文献1所记载的发光元件是在AlN系III族氮化物单晶上形成的发光波长为300nm以下的发光元件，其特征在于，具有：高浓度n型III族氮化物层；多量子阱结构，其包括n型或者i型的III族氮化物势垒层及n型或者i型的III族氮化物阱层；i型的III族氮化物最终阻隔层；p型III族氮化物层；以及电子阻挡层，其包括p型或者i型的AlN层，形成在上述i型III族氮化物最终阻隔层与上述p型III族氮化物层之间，对于上述i型III族氮化物最终阻隔层，上述电子阻挡层成为电子能量势垒，上述i型III族氮化物最终阻隔层的厚度设为2nm至10nm，上述n型或者i型的III族氮化物阱层的厚度设为2nm以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特许第5641173号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据专利文献1所记载的方法，通过调整i型的III族氮化物阱层和i型III族氮化物最终阻隔层的膜厚，提高了发光效率。然而，在III族氮化物半导体中，即使采取了上述这样的对策，为了得到充分的光输出，仍有改善的余地。在此背景下，本发明的发明人们针对提高III族氮化物半导体中的光输出进行了锐意研究，完成了本发明。
即，本发明的目的在于，提供提高了光输出的氮化物半导体发光元件。
用于解决问题的方案
本发明以解决上述问题为目的，提供一种氮化物半导体发光元件，其具备：n型包覆层，其由n型AlGaN形成；以及活性层，其由AlGaN形成，位于上述n型包覆层上，在上述活性层内，存在上述n型包覆层和活性层被层叠的方向上的Si的浓度分布的局部性的峰。
发明效果
根据本发明，能够提供提高了光输出的氮化物半导体发光元件。
附图说明
图1是概略性地示出本发明的第1实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成的一例的截面图。
图2是图1所示的氮化物半导体发光元件的截面的一部分的STEM图像的图。
图3是示出图1所示的氮化物半导体发光元件的厚度方向上的Si的浓度分布图和Al的离子强度分布图的图。
图4是示出对图1所示的氮化物半导体发光元件的光输出进行测定的结果的图，(a)是以坐标图示出了光输出与Si浓度的关系的图，(b)是示出光输出与Si浓度的关系的表格。
图5是概略性地示出本发明的第2实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成的一例的截面图。
图6是图5所示的氮化物半导体发光元件的截面的一部分的STEM图像的图。
图7是示出图5所示的氮化物半导体发光元件的厚度方向上的Si的浓度分布图和Al的离子强度分布图的图。
图8是概略性地示出本发明的第3实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成的一例的截面图。
图9是的图8所示的氮化物半导体发光元件的截面的一部分的STEM图像的图。
图10是示出图8所示的氮化物半导体发光元件的厚度方向上的Si的浓度分布图和Al的离子强度分布图的图。
附图标记说明
1…氮化物半导体发光元件(发光元件)
10…基板
11…蓝宝石基板
12…缓冲层
30…n型包覆层
30a…露出面
50…活性层
50A…量子阱结构
50B…多量子阱结构
51A…1个势垒层
51B…多个势垒层
51a…第1势垒层
51b…第2势垒层
51c…第3势垒层
51d…第4势垒层
52A…1个阱层
52B…多个阱层
52a…第1阱层
52b…第2阱层
52c…第3阱层
60…电子阻挡层
61…第1电子阻挡层
62…第2电子阻挡层
70…p型包覆层
80…p型接触层
90…n侧电极
92…p侧电极。
具体实施方式
参照附图来说明本发明的实施方式。此外，以下说明的实施方式是作为实施本发明方面的优选的具体例来示出的，虽然也有具体地例示了在技术上优选的各种技术事项的部分，但本发明的技术范围不限于该具体的形式。另外，各附图中的各构成要素的尺寸比并非一定与实际的氮化物半导体发光元件的尺寸比一致。
另外，在以下的说明中，无论氮化物半导体发光元件是面朝上型还是倒装芯片型，“上”一律表示p侧电极92(参照图1)侧，“下”一律是指基板10(参照图1)侧。此外，除非另有指明，否则“上”或者“下”表示一个对象物与其它对象物的相对位置关系，不仅包含该一个对象物以中间不隔着第三对象物的方式配置在该其它对象物之上或者之下的状态，还包含该一个对象物以中间隔着第三对象物的方式配置在该其它对象物之上或者之下的状态。
[第1实施方式]
(第1实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成)
图1是概略性地示出本发明的第1实施方式所涉及的氮化物半导体发光元件的构成的一例的截面图。在该氮化物半导体发光元件(以下，也简称为“发光元件”)1中，例如包含激光二极管、发光二极管(Light Emitting Diode：LED)。在本实施方式中，作为发光元件1，以发出中心波长为250nm～360nm(优选为295nm～360nm)的紫外光的发光二极管(LED)为例进行说明。
如图1所示，第1实施方式所涉及的发光元件1构成为包含：基板10；n型包覆层30；活性层50，其包含1个势垒层51A和1个阱层52A；电子阻挡层60；p型包覆层70；p型接触层80；n侧电极90；以及p侧电极92。
构成发光元件1的半导体例如能够使用由AlxGa1-xN(0≤x≤1)表示的二元系或者三元系的III族氮化物半导体。另外，也可以用磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)等来取代氮(N)的一部分。
基板10例如构成为包含：蓝宝石(Al2O3)基板11；以及缓冲层12，其形成在该蓝宝石基板11上。缓冲层12由氮化铝(AlN)形成。也可以代替该构成，使基板10采用例如仅由AlN形成的AlN基板，在该情况下，可以不必一定包含缓冲层12。换言之，基板10的半导体层侧的表面(以下，也称为“最表面”)由AlN形成。
n型包覆层30形成在基板10上。n型包覆层30例如是由掺杂有作为n型的杂质的硅(Si)的n型的AlGaN(以下，也简称为“n型AlGaN”)形成的层。此外，作为n型的杂质，也可以使用锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)、碳(C)等。
形成n型包覆层30的Al组分比(也称为“AlN摩尔分数”)为20％以上，优选为25％以上55％以下。n型包覆层30具有1μm～4μm左右的厚度，例如具有3±0.3μm左右的厚度。n型包覆层30可以是单层，也可以是多层结构。
活性层50形成在n型包覆层30上。活性层50构成为包含单量子阱结构50A，单量子阱结构50A包括位于n型包覆层30侧的1个势垒层51A和位于后述的电子阻挡层60侧(即，厚度方向上的n型包覆层30的相反侧)的1个阱层52A。另外，活性层50为了输出波长为360nm以下的紫外光而构成为带隙在3.4eV以上。1个势垒层51A例如具有5nm～50nm的范围的厚度。另外，1个阱层52A例如具有1nm～5nm的范围的厚度，优选具有3nm～5nm的范围的厚度。
1个势垒层51A和1个阱层52A均由AlGaN形成。具体地说，1个势垒层51A构成为包含AlrGa1-rN，1个阱层52A构成为包含AlsGa1-sN(0≤r≤1，0≤s≤1，r>s)。即，形成1个势垒层51A的AlGaN的Al组分比大于形成1个阱层52A的AlGaN的Al组分比。此外，单量子阱结构50A内的1个势垒层51A和1个阱层52A的配置不限于上述的配置，也可以是如下配置：1个阱层52A位于n型包覆层30侧，且1个势垒层51A位于电子阻挡层60侧。
另外，在1个势垒层51A至1个阱层52A之间，即，在活性层50内，存在n型包覆层30、1个势垒层51A以及1个阱层52A被层叠的方向上的Si的浓度(以下，也简称为“Si浓度”)分布的局部性的峰。换言之，发光元件1的厚度方向的Si浓度分布在活性层50内具有局部性的峰。
优选Si浓度分布在1个势垒层51A内具有局部性的峰。另外，Si浓度的峰的值为1.0×1018个/cm3以上且1.0×1020个/cm3以下。Si浓度的详细情况将后述。
电子阻挡层60形成在活性层50上。在本实施方式中，电子阻挡层60按顺序包含由AlN形成的第1电子阻挡层61和由p型的AlGaN(以下，也简称为“p型AlGaN”)形成的第2电子阻挡层62。电子阻挡层60例如具有1nm～30nm左右的厚度。此外，第1电子阻挡层61不是必须的构成要素。另外，第2电子阻挡层62并非一定限于p型的半导体层，也可以是无掺杂的半导体层。
p型包覆层70形成在电子阻挡层60上。p型包覆层70例如是由掺杂有作为p型的杂质的镁(Mg)的p型AltGa1-tN(0≤t≤1)形成的层。此外，作为p型的杂质，也可以使用锌(Zn)、铍(Be)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)等。p型包覆层70例如具有10nm～1000nm左右的厚度。
p型接触层80形成在p型包覆层70上。p型接触层80例如是以高浓度掺杂有Mg等杂质的p型的GaN层。
〔电极〕
n侧电极90形成在n型包覆层30的一部分的区域上。n侧电极90例如由在n型包覆层30之上按顺序层叠钛(Ti)/铝(Al)/Ti/金(Au)而成的多层膜形成。
p侧电极92形成在p型接触层80之上。p侧电极92例如由在p型接触层80之上按顺序层叠的镍(Ni)/金(Au)的多层膜形成。
(第1实施方式所涉及的发光元件1的制造方法)
接下来，对发光元件1的制造方法进行说明。首先，在蓝宝石基板11上使缓冲层12高温生长来制作最表面为AlN的基板10。接着，在该基板10上层叠n型包覆层30、活性层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70，形成具有规定的直径(例如，50mm)的圆盘状的形状的氮化物半导体层叠体(也称为“晶片”)。
这些n型包覆层30、活性层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70能够使用有机金属化学气相生长法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：MOCVD)、分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy：MBE)、卤化物气相外延法(Halide Vapor Phase Epitaxy：NVPE)等周知的外延生长法来形成。另外，在1个阱层52A中，以规定的掺杂量掺杂Si。掺杂量优选为1.0×1018～1.0×1020个/cm3。
接下来，在p型包覆层70之上形成掩模，将活性层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70中的未形成掩模的各自的露出区域除去。活性层50、电子阻挡层60以及p型包覆层70的除去例如能够通过等离子体刻蚀来进行。
在n型包覆层30的露出面30a(参照图1)上形成n侧电极90，在除去了掩模的p型接触层80上形成p侧电极92。n侧电极90和p侧电极92例如能够通过电子束蒸镀法、溅射法等周知的方法来形成。通过将该晶片切分为规定的尺寸，形成图1所示的发光元件1。
(第1实施方式所涉及的实施例)
接下来，说明第1实施方式所涉及的实施例。图2是第1实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的截面的一部分的STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy：扫描透射电子显微镜)图像的图。图像的倍率设为150万倍，加速电压设为200kV。如图2所示，在发光元件1中，从下方起按顺序形成有n型包覆层30(颜色相对淡的部分)、1个势垒层51A(颜色比n型包覆层30浓的部分)、1个阱层52A(颜色比上述1个势垒层51A淡的部分)、第1电子阻挡层61(颜色比上述1个阱层52A浓的部分)以及第2电子阻挡层62(颜色比第1电子阻挡层61淡的部分)。另外，上述1个势垒层51A和1个阱层52A形成了活性层50(具体地说，形成了单量子阱结构50A)。
构成活性层50和电子阻挡层60的各层的厚度汇总于以下的表1。
【表1】
[表1]构成活性层50和电子阻挡层60的各层的厚度
Figure BDA0002523629650000071
图3是示出第1实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的厚度方向上的Si的浓度分布图和Al的离子强度分布图的图。图3所示的分布图(profile)是通过SIMS(SecondaryIon Mass Spectrometry；二次离子质量分析法)测定的。实线(粗实线)表示Si的浓度(个/cm3；参照纵轴左侧的刻度)，虚线表示Al的二次离子强度(计数/秒(count/sec)；参照纵轴右侧的刻度)。
在此，在本实施例中，在n型包覆层30、1个势垒层51A以及1个阱层52A中掺杂了Si(参照图3的细虚线和“Si背景”。)。另外，掺杂量设为(1.0±0.1)×1017个/cm3。此外，为了便于说明，表示Si的掺杂的线(细虚线)描绘于横轴的一端至另一端的整体。
如图3所示，Si浓度满足以下的关系式(1)和(2)：
1个阱层52A的Si浓度≥n型包覆层30的Si浓度…(1)，
n型包覆层30的Si浓度＞1个势垒层51A的Si浓度…(2)。
这是因为，Al组分比越高，Si越难掺杂。
另外，n型包覆层30、1个势垒层51A以及1个阱层52A被层叠的方向上的Si浓度分布在1个势垒层51A和1个阱层52A之间具有至少1个以上的峰。在本实施例中，如图3所示，Si浓度分布在1个阱层52A内具有峰(参照图3的圆框。)。该Si浓度的峰的值为(1.5±0.2)×1019个/cm3。
(光输出)
接下来，参照图4来说明Si浓度与发光元件1的光输出的关系。图4是示出对第1实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的光输出进行测定的结果的图，(a)是以坐标图示出光输出与Si浓度的关系的图，(b)是示出光输出与Si浓度的关系的表格。在此，图4的(a)的横轴表示1个阱层52A中的Si浓度(例如，1个阱层52A内的峰的值)(个/cm3)，纵轴表示发光元件1的光输出(任意单位，本公司内部比值)。发光输出(任意单位)能通过各种公知的方法来测定，但在本实施例中，作为一例，使用了如下方法：在1个晶片的中心部和缘部分别附接In(铟)电极，对该电极流过规定的电流使晶片的中心部发光，通过设置于规定的位置的光检测器来测定该发光。此外，测定时流过的电流的大小设为20mA。
如图4的(a)所示，发光元件1的光输出在1个阱层52A中的Si浓度为0～(5.0±0.5)×1019个/cm3的范围内上升，在Si浓度为(5.0±0.5)×1019个/cm3附近成为最大，当Si浓度超过(5.0±0.5)×1019个/cm3时下降。即，发光元件1的光输出以1个阱层52A中的Si浓度为变量而按向上凸的抛物线状进行变化。换言之，发光元件1的光输出被绘制在以1个阱层52A中的Si浓度为变量的二次曲线上。
因此，能够确定用于得到规定的发光元件1的光输出的1个阱层52A中的Si浓度的范围。例如，为了使发光元件1的光输出为0.5以上，可以将Si浓度设为1.0×1018个/cm3以上1.0×1020个/cm3以下，为了使发光元件1的光输出为0.6以上，可以将Si浓度设为8.5×1018个/cm3以上9.5×1019个/cm3以下，为了使发光元件1的光输出为0.7以上，可以将Si浓度设为2.2×1019个/cm3以上8.2×1019个/cm3以下。
[第2实施方式]
接下来，说明本发明的第2实施方式。图5是概略性地示出本发明的第2实施方式所涉及的发光元件1的构成的一例的截面图。该发光元件1具有多个势垒层51B，这一点与第1实施方式的发光元件1不同。以下，对于与第1实施方式中说明的构成实质上相同的构成标注相同的附图标记而省略详细的说明，并且以与第1实施方式的不同点为中心进行说明。
(第2实施方式所涉及的发光元件1的构成)
如图5所示，第2实施方式所涉及的发光元件1构成为包含：基板10；n型包覆层30；活性层50，其包含多个势垒层51B和1个阱层52A；电子阻挡层60；p型包覆层70；p型接触层80；n侧电极90；以及p侧电极92。其中，基板10、n型包覆层30、1个阱层52A、电子阻挡层60、p型包覆层70、p型接触层80、n侧电极90以及p侧电极92与上述的第1实施方式相同，因此省略详细的说明。1个阱层52A是阱层的一例。
多个势垒层51B包含：第1势垒层51a，其位于n型包覆层30侧；第2势垒层51b，其设置在第1势垒层51a上；以及第3势垒层51c，其设置在第2势垒层51b上，位于1个阱层52A侧。换言之，活性层50构成为从n型包覆层30朝向电子阻挡层60具有：多个势垒层51B，其是使第1势垒层51a、第2势垒层51b以及第3势垒层51c按该顺序层叠而成的；以及1个阱层52A，其层叠在该多个势垒层51B上。
第1势垒层51a由AlGaN形成。另外，第1势垒层51a是AlGaN的Al组分比沿着厚度方向进行变化的组分倾斜层。具体地说，形成第1势垒层51a的AlGaN的Al组分比从n型包覆层30朝向第2势垒层51b增加。可以认为第1势垒层51a具有如下功能：抑制Al组分比在n型包覆层30与第2势垒层51b之间不连续地变化，在Al组分比方面将n型包覆层30与第2势垒层51b平滑地连接。第1势垒层51a例如具有5nm至20nm的厚度。
第2势垒层51b由AlN形成。第2势垒层51b作为对规定能量以下的电子向活性层50的注入进行抑制的层发挥功能。第2势垒层51b例如具有1.0nm～5.0nm的厚度。
第3势垒层51c具有5nm至20nm的厚度。此外，构成多个势垒层51B的层的数量不限于3个，也可以是2个，还可以是4个以上。
另外，Si浓度分布在多个势垒层51B内具有局部性的峰。优选Si浓度分布在第2势垒层51b和第3势垒层51c的边界的附近具有局部性的峰。另外，Si浓度的峰的值为1.0×1018个/cm3以上且1.0×1020个/cm3以下。
(第2实施方式所涉及的发光元件1的制造方法)
接下来，针对上述的第2实施方式所涉及的发光元件1的制造方法，以与第1实施方式所涉及的发光元件1的制造方法的不同点为中心进行说明。在第2实施方式中，形成作为第2势垒层51b的AlN层、以及以规定的掺杂量掺杂有Si的第3势垒层51c。该规定的掺杂量优选为1.0×1018～1.0×1020个/cm3的范围。
(第2实施方式所涉及的实施例)
接下来，说明上述的第2实施方式所涉及的实施例。图6是第2实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的截面的一部分的STEM图像的图。拍摄的条件与图2所示的STEM图像相同。
如图6所示，在第2实施方式所涉及的发光元件1中，在n型包覆层30与1个阱层52A之间，按顺序层叠有作为第1势垒层51a的组分倾斜层、作为第2势垒层51b的AlN层、以及第3势垒层51c。
构成活性层50和电子阻挡层60的各层的厚度汇总于以下的表2。
【表2】
[表2]构成活性层50和电子阻挡层60的各层的厚度
Figure BDA0002523629650000111
如表2所示，1个阱层52A具有3.0nm以上的厚度。
图7是示出第2实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的厚度方向上的Si的浓度分布图和Al的离子强度分布图的图。如图7所示，Si浓度分布在多个势垒层51B内具有峰，具体地说，是在第2势垒层51b和第3势垒层51c的边界的附近具有峰。该Si浓度的峰的值为(4.0±0.4)×1019个/cm3。
另外，如上述的表2所示，在第2实施方式的一实施例所涉及的发光元件1中，1个阱层52A的厚度为3.3±0.3nm。在现有技术中，为了缓和由压电场的产生带来的极化的影响，阱层的厚度被限制在大致2.0nm以下，但在本实施方式所涉及的发光元件1中，能够使1个阱层52A的厚度比现有技术的厚度大(例如，使其成为在现有技术中也算大的厚度2.0nm的约1.5倍以上)。
[第3实施方式]
接下来，说明本发明的第3实施方式。图8是概略性地示出本发明的第3实施方式所涉及的发光元件1的构成的一例的截面图。该发光元件1具有将多个势垒层51B与多个阱层52B交替地层叠而成的多量子阱结构50B，这一点与第1实施方式的发光元件1和第2实施方式的发光元件1不同。以下，对于与第1实施方式和第2实施方式中说明的构成实质上相同的构成标注相同的附图标记而省略详细的说明，并且以与第1实施方式和第2实施方式的不同点为中心进行说明。此外，第3实施方式所涉及的发光元件1发出中心波长为250nm～360nm(优选为250nm～295nm)的紫外光。
(第3实施方式所涉及的发光元件1的构成)
如图8所示，第3实施方式所涉及的发光元件1构成为包含：基板10；n型包覆层30；第1势垒层51a，其是组分倾斜层；活性层50，其具有包含多个势垒层51B和多个阱层52B的多量子阱结构50B；电子阻挡层60；p型包覆层70；p型接触层80；n侧电极90；以及p侧电极92。此外，以下，为了便于说明，与上述的实施方式同样，将组分倾斜层也称作第1势垒层51a，但组分倾斜层作为与构成多量子阱结构50B的多个势垒层51B不同的层来区别看待。
本实施方式所涉及的活性层50在该第1势垒层51a上具有将包含AlrGa1-rN而构成的多个势垒层51B与包含AlsGa1-sN而构成的多个阱层52B交替地层叠而成的多量子阱结构50B。具体地说，该活性层50具有将由包含AlrGa1-rN而构成的K层组成的势垒层51B与由包含AlsGa1-sN而构成的K层组成的阱层52B交替地层叠而成的多量子阱结构50B。此外，K为自然数。
更具体地说，该活性层50具有将包含Alr1Ga1-r1N而构成的第2势垒层51b、包含Als1Ga1-s1N而构成的第1阱层52a、包含Alr2Ga1-r2N而构成的第3势垒层51c、包含Als2Ga1-s2N而构成的第2阱层52b、包含Alr3Ga1-r3N而构成的第4势垒层51d、以及包含Als3Ga1-s3N而构成的第3阱层52c按该顺序层叠而成的多量子阱结构50B(0≤r1、r2、r3≤1，0≤s1、s2、s3≤1，r1、r2、r3>s1、s2、s3)。此外，在图8中，示出了K＝3的例子，但K不限于3，K也可以是2，还可以是4以上。第3实施方式中的第1阱层52a是下侧阱层的一例。第3实施方式中的第2阱层52b和第3阱层52c是上侧阱层的一例。
在包含多量子阱结构50B的构成中，Si浓度分布优选在多个阱层52B中的离n型包覆层30近的阱层(即，第1阱层52a)具有局部性的峰。
(第3实施方式所涉及的发光元件1的制造方法)
接下来，针对上述的第3实施方式所涉及的发光元件1的制造方法，以与第1实施方式所涉及的发光元件1的制造方法和第2实施方式所涉及的发光元件1的制造方法的不同点为中心进行说明。在第3实施方式中，在第1阱层52a中以规定的掺杂量掺杂Si。该规定的掺杂量优选为1.0×1018～1.0×1020个/cm3的范围。
(第3实施方式所涉及的实施例)
接下来，说明上述的第3实施方式所涉及的实施例。图9是第3实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的截面的一部分的STEM图像的图。拍摄的条件与图2所示的STEM图像相同。
如图9所示，在第3实施方式所涉及的发光元件1中，按顺序层叠有：n型包覆层30；作为第1势垒层51a的组分倾斜层；以及活性层50，其包括将3个势垒层与3个阱层交替地层叠而成的多量子阱结构50B。此外，虚线从下方起按顺序分别表示出n型包覆层30与第1势垒层51a(组分倾斜层)的界面、以及第1势垒层51a(组分倾斜层)与多个势垒层51B(具体地说，为第2势垒层51b)的界面。
构成活性层50和电子阻挡层60的各层的厚度汇总于以下的表3。
【表3】
[表3]构成活性层50和电子阻挡层60的各层的厚度
Figure BDA0002523629650000131
如表3所示，第1势垒层51a(组分倾斜层)具有构成多量子阱结构50B的各势垒层和阱层的厚度的3～5倍的厚度。另外，第1阱层52a(即，下侧阱层)具有3.0nm以上的厚度，这相当于其它阱层(第2阱层52b和第3阱层52c，即上侧阱层)的厚度的1.5倍～2.5倍的厚度。
图10是示出第3实施方式的一实施例所涉及的发光元件1的厚度方向上的Si的浓度分布图和Al的离子强度分布图的图。如图10所示，Si的浓度在第1阱层52a内具有峰。该Si浓度的峰的值为(4.5±0.5)×1019个/cm3。如图10所示，在包含多量子阱结构50B的构成中，Si的浓度在多个阱层52B中的离n型包覆层30近的第1阱层52a具有峰。
[实施方式的作用和效果]
如以上所说明的那样，在本发明的上述实施方式及其变形例所涉及的发光元件1中，在活性层50内，存在n型包覆层30和活性层50被层叠的方向上的Si的浓度(以下，也简称为“Si浓度”)分布的局部性的峰。通过这样的构成，能够确认发光元件1的光输出得以提高。
此外，对于发光元件1发出中心波长为295nm至360nm的深紫外光且具备单量子阱结构50A的构成、以及发光元件1发出中心波长为295nm以下的深紫外光且具备多量子阱结构50B的构成，上述的效果是特别有效的。
(实施方式的总结)
接下来，援用实施方式中的附图标记等来记载从以上说明的实施方式掌握的技术思想。不过，以下的记载中的各附图标记等并不是将权利要求书中的构成要素限定于实施方式中具体示出的构件等。
[1]一种氮化物半导体发光元件(1)，具备：n型包覆层(30)，其由n型AlGaN形成；以及活性层(50)，其由AlGaN形成，位于上述n型包覆层(30)上，在上述活性层(50)内，存在上述n型包覆层(30)和上述活性层(50)被层叠的方向上的Si的浓度分布的局部性的峰。
[2]根据上述[1]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述活性层(50)具有单量子阱结构(50A)，该单量子阱结构(50A)包括：1个势垒层(51A)，其由AlGaN形成，位于上述n型包覆层(30)侧；以及1个阱层(52A)，其由具有比形成该1个势垒层(51A)的AlGaN的Al组分比小的Al组分比的AlGaN形成，上述Si的浓度分布在上述1个阱层(52A)内具有上述峰。
[3]根据上述[1]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述活性层(50)具备多个势垒层(51B)，该多个势垒层(51B)包含：第1势垒层(51a)，其由具有从上述n型包覆层(30)侧朝向上述活性层(50)侧倾斜的Al组分比的AlGaN形成；以及第2势垒层(51b)，其由AlN形成，设置在上述第1势垒层(51a)上，上述Si的浓度分布在上述多个势垒层(51B)内具有上述峰。
[4]根据上述[3]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述多个势垒层(51B)还具备形成在上述第2势垒层(51b)上的第3势垒层(51c)，上述Si的浓度分布在上述第2势垒层(51b)和上述第3势垒层(51c)的边界的附近具有上述峰。
[5]根据上述[4]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述活性层(50)还具备形成在上述第3势垒层(51c)上的1个阱层(52A)，上述1个阱层(52A)具有3.0nm以上的厚度。
[6]根据上述[1]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述活性层(50)具有将多个势垒层(51B)与多个阱层(52B)交替地层叠而成的多量子阱结构(50B)，上述Si的浓度分布在上述多个阱层(52B)中的位于上述n型包覆层(30)侧的下侧阱层内具有上述峰。
[7]根据上述[6]所述的氮化物半导体发光元件(1)，在上述n型包覆层(30)与上述活性层(50)之间，还具备由具有从上述n型包覆层(30)侧朝向上述活性层(50)侧倾斜的Al组分比的AlGaN形成的第1势垒层(51a)，上述第1势垒层(51a)的厚度是上述多个势垒层(51B)中的任意一个势垒层或者上述多个阱层(52B)中的任意一个阱层的厚度的3～5倍。
[8]根据上述[6]或[7]所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述多个阱层(52B)具备上述下侧阱层和位于比该下侧阱层靠与上述n型包覆层(30)相反的一侧的位置的上侧阱层，上述下侧阱层具有3.0nm以上的厚度，并且具有上述上侧阱层的厚度的1.5倍～2.5倍的厚度。
[9]根据上述[1]至[8]中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件(1)，上述Si的浓度的上述峰的值为1.0×1018个/cm3以上1.0×1020个/cm3以下。
[10]根据上述[1]至[9]中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件(1)，还具备位于上述n型包覆层(30)之下并具有由AlN形成的表面的基板(10)。
[11]根据上述[1]至[5]中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件(1)，发出中心波长为295nm至360nm的深紫外光。
[12]根据上述[6]至[10]中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件(2)，发出中心波长为250nm至295nm的深紫外光。

Claims (12)

1.一种氮化物半导体发光元件，其特征在于，具备：
n型包覆层，其由n型AlGaN形成；以及
活性层，其由AlGaN形成，位于上述n型包覆层上，
在上述活性层内，存在上述n型包覆层和上述活性层被层叠的方向上的Si的浓度分布的局部性的峰。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，
上述活性层具有单量子阱结构，该单量子阱结构包括：1个势垒层，其由AlGaN形成，位于上述n型包覆层侧；以及1个阱层，其由具有比形成该1个势垒层的AlGaN的Al组分比小的Al组分比的AlGaN形成，
上述Si的浓度分布在上述1个阱层内具有上述峰。
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，
上述活性层具备多个势垒层，该多个势垒层包含：第1势垒层，其由具有从上述n型包覆层侧朝向上述活性层侧倾斜的Al组分比的AlGaN形成；以及第2势垒层，其由AlN形成，设置在上述第1势垒层上，
上述Si的浓度分布在上述多个势垒层内具有上述峰。
4.根据权利要求3所述的氮化物半导体发光元件，
上述多个势垒层还具备形成在上述第2势垒层上的第3势垒层，
上述Si的浓度分布在上述第2势垒层和上述第3势垒层的边界的附近具有上述峰。
5.根据权利要求4所述的氮化物半导体发光元件，
上述活性层还具备形成在上述第3势垒层上的1个阱层，
上述1个阱层具有3.0nm以上的厚度。
6.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，
上述活性层具有将多个势垒层与多个阱层交替地层叠而成的多量子阱结构，
上述Si的浓度分布在上述多个阱层中的位于上述n型包覆层侧的下侧阱层内具有上述峰。
7.根据权利要求6所述的氮化物半导体发光元件，
在上述n型包覆层与上述活性层之间，还具备由具有从上述n型包覆层侧朝向上述活性层侧倾斜的Al组分比的AlGaN形成的第1势垒层，
上述第1势垒层的厚度是上述多个势垒层中的任意一个势垒层或者上述多个阱层中的任意一个阱层的厚度的3～5倍。
8.根据权利要求6或7所述的氮化物半导体发光元件，
上述多个阱层具备上述下侧阱层和位于比该下侧阱层靠与上述n型包覆层相反的一侧的位置的上侧阱层，
上述下侧阱层具有3.0nm以上的厚度，并且具有上述上侧阱层的厚度的1.5倍～2.5倍的厚度。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件，
上述Si的浓度的上述峰的值为1.0×1018个/cm3以上1.0×1020个/cm3以下。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件，
还具备位于上述n型包覆层之下并具有由AlN形成的表面的基板。
11.根据权利要求1至5中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件，
发出中心波长为295nm至360nm的深紫外光。
12.根据权利要求6至10中的任意一项所述的氮化物半导体发光元件，
发出中心波长为250nm至295nm的深紫外光。
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