JP7166318B2 - 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。

特許文献１には、窒化物半導体発光素子として、電子ブロック層を活性層とｐ型半導体層との間に設けたものが開示されている。電子ブロック層は、活性層よりもＡｌ組成比が比較的高く構成されており、バンドギャップが大きい。そして、特許文献１には、電子ブロック層を設けることにより、電子が活性層を通過してｐ型半導体層へリークすること（すなわちオーバーフロー現象）を抑制することができる旨、記載されている。

特開２０１０－２０５７６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の窒化物半導体発光素子によれば、電子ブロック層について特に工夫しなければ窒化物半導体発光素子の電気抵抗が過度に大きくなるおそれがある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、電気抵抗が過度に大きくなることを防止しつつオーバーフロー現象の発生を抑制することができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

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、Ａｌを含む電子ブロック層と、を備え、前記電子ブロック層は、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を部分的に有し、前記電子ブロック層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークを備え、前記高Ａｌ組成部は、前記Ａｌ組成比ピークの積層方向位置における断面に形成されており、前記電子ブロック層は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ｎ型不純物濃度ピークを少なくとも１つ有する、窒化物半導体発光素子を提供する。
また、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、Ａｌを含む電子ブロック層と、を備え、前記電子ブロック層は、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を部分的に有し、前記電子ブロック層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークを備え、前記高Ａｌ組成部は、前記Ａｌ組成比ピークの積層方向位置における断面に形成されており、前記電子ブロック層は、前記活性層の上側に隣接するよう形成された第１層と、前記第１層の上側に形成され、前記第１層のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有するとともに、前記第１層の厚みよりも大きい厚みを有する第２層とを備え、前記第２層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、少なくとも１つの前記Ａｌ組成比ピークを有する、窒化物半導体発光素子を提供する。

また、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、Ａｌを含む電子ブロック層と、を備える窒化物半導体発光素子の製造方法であって、前記電子ブロック層の製造工程は、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を、積層方向に直交する面方向において部分的に形成する工程を含み、前記電子ブロック層の製造工程は、ＳｉＮ _ｘ を含有する窒化ケイ素含有部を、積層方向に直交する面方向に部分的に形成する工程を含み、前記電子ブロック層の積層方向に直交する断面において、前記窒化ケイ素含有部が、前記高Ａｌ組成部を構成する、窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、電気抵抗が過度に大きくなることを防止しつつオーバーフロー現象の発生を抑制することができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することが可能となる。

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図である。 （ａ）は第２層における積層方向のＡｌ組成比分布の一例を示す図であり、（ｂ）は第２層における積層方向のｎ型不純物濃度分布の一例を示す図であり、（ｃ）は第２層における積層方向のｐ型不純物濃度分布の一例を示す図である。 図２（ａ）の一部を拡大した図である。 実施の形態における特定断面を模式的に表した図である。 図２（ｂ）の一部を拡大した図である。 図２（ｃ）の一部を拡大した図である。 比較例と実施例との間において、初期発光出力を比較したグラフである。 比較例と実施例との間において、残存割合を比較したグラフである。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図８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。

（窒化物半導体発光素子１の概要）
図１は、本形態の窒化物半導体発光素子１の構成を概略的に示す図である。なお、図１において、窒化物半導体発光素子１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。以下、窒化物半導体発光素子１を、単に「発光素子１」ということもある。

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）を構成するものとすることができる。本形態の発光素子１は、中心波長が３６５ｎｍ以下の深紫外光を発する深紫外ＬＥＤを構成する。具体的には、本形態の発光素子１は、例えば２００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の深紫外光を発することができるよう構成されている。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。

発光素子１を構成する半導体としては、直接遷移型の窒化物半導体のうち、例えばＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１－ｘ－ｙ}Ｎにて表される組成を有する２～４元系のＩＩＩ族窒化物半導体を用いることができる。ここで、ｘ及びｙは、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１、の関係を満たす。なお、深紫外ＬＥＤにおいては、インジウムを含まない窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系の半導体が用いられることが多い。ＡｌＧａＮは、ＩＩＩ族元素の組成（すなわちアルミニウム（Ａｌ）及びガリウム（Ｇａ）の合計の組成）と窒素（Ｎ）の組成との比が１：１であり、アルミニウムの組成比とガリウムの組成比とを任意とした３元混晶である。なお、発光素子１を構成するＩＩＩ族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等のＩＩＩ族元素に置き換えてもよく、また、窒素の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）等のＶ族元素に置き換えてもよい。

図１に示すように、発光素子１は、基板２、バッファ層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、電子ブロック層６、及びｐ型コンタクト層７を、この順に積層して構成されている。また、本形態において、電子ブロック層６は、活性層５と接触する第１層６１と、ｐ型コンタクト層７と接触する第２層６２とが積層された２層構造を有している。ここで、基板２、バッファ層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、電子ブロック層６、及びｐ型コンタクト層７の積層方向（すなわち図１の上下方向）を、単に「積層方向」という。また、積層方向における発光素子１における基板２側を下側、その反対側、すなわち基板２に対するｐ型コンタクト層７側を上側という。なお、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。本形態において、発光素子１を構成する各層は、積層方向に厚みを有する。

さらに、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型コンタクト層７上に設けられたｐ側電極１２とを備える。以下、発光素子１の各構成要素について詳説する。

（基板２）
基板２は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）単結晶を含むサファイア基板である。なお、基板２には、サファイア基板の他に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板や、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板を用いてもよい。

（バッファ層３）
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。また、基板２が、ＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ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。

（ｎ型クラッド層４）
ｎ型クラッド層４は、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＡｌ_ｑＧａ_１－ｑＮからなる。ｎ型クラッド層４の組成Ａｌ_ｑＧａ_１－ｑＮの下付きのｑは、ｎ型クラッド層４のＡｌ組成比を示し、０＜ｑ≦１を満たす。本形態において、ｎ型クラッド層４を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、５０％以上６０％以下である。すなわち、ｑは、０．５≦ｑ≦０．６を満たす。ｎクラッド層４を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、活性層５における後述の井戸層５２を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比よりも大きい範囲において、可能な限り小さい値であることが好ましい。また、本形態において、ｎ型クラッド層４のドーパント濃度（Ｓｉ濃度）は、０．５×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上２．５×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下である。なお、ｎ型クラッド層４にドープするｎ型の不純物としては、シリコンに代えて、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）等を用いてもよい。また、ｎ型クラッド層４の構造は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。

（活性層５）
活性層５は、ｎ型クラッド層４側の端に障壁層５１が位置し、電子ブロック層６側の端に井戸層５２が位置し、３つの障壁層５１と３つの井戸層５２とが交互に積層された多重量子井戸構造（量子井戸構造）を含んだ層である。活性層５は、多重量子井戸構造内で電子及びホールを再結合させて所定の波長の光を発生させる。本形態においては、活性層５は、波長３６５ｎｍ以下の深紫外光が出力できるよう３．４ｅＶ以上のバンドギャップとなるように構成されている。特に本形態において、活性層５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。なお、障壁層５１及び井戸層５２の数は３つずつに限定されるものではなく、それぞれ２つずつ設けてもよいし、それぞれ４つ以上ずつ設けてもよい。また、障壁層５１及び井戸層５２がそれぞれ１つずつ設けられた単一量子井戸構造の構成であってもよい。

各障壁層５１は、Ａｌ_ｒＧａ_１－ｒＮからなる。各障壁層５１の組成Ａｌ_ｒＧａ_１－ｒＮの下付きのｒは、各障壁層５１のＡｌ組成比を示し、０＜ｒ≦１を満たす。本形態において、各障壁層５１を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、８５％以上９５％以下である。すなわち、ｒは、０．８５≦ｒ≦０．９５を満たす。本形態において、障壁層５１は、アンドープの層であるが、ｎ型不純物及びｐ型不純物の少なくとも一方が含まれた層であってもよい。また、各障壁層５１の膜厚は、例えば２ｎｍ～５０ｎｍ程度の範囲とすることができ、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましい。本形態において、各障壁層５１の膜厚は５ｎｍ以上９ｎｍ以下である。

各井戸層５２は、Ａｌ_ｓＧａ_１－ｓＮからなる。各井戸層５２の組成Ａｌ_ｓＧａ_１－ｓＮの下付きのｓは、各井戸層５２のＡｌ組成比を示し、０≦ｓ＜１を満たす。本形態において、各井戸層５２を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、３０％以上４０％以下である。すなわち、ｓは、０．３≦ｓ≦０．４を満たす。また、各井戸層５２は、２．０ｎｍ以上３．５ｎｍ以下の厚さを有している。例えば、活性層５の構造が多重量子井戸構造である場合、電子ブロック層６に接する井戸層５２以外の井戸層５２にｎ型不純物が含まれる構成を採用することができる。複数の井戸層５２の積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ドーパント濃度（Ｓｉ濃度）の最大値は、１×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上６×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下である。

（第１層６１）
電子ブロック層６の第１層６１は、活性層５上に形成されている。第１層６１は、活性層５を通過する電子がｐ型コンタクト層７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５への電子注入効率を向上させる役割を有する。すなわち、第１層６１は、ｎ型クラッド層４側から活性層５を上側に通過した電子を、活性層５側に反射させる役割を有する。

第１層６１は、Ａｌ_ａＧａ_１－ａＮにて表される組成を有する。ここで、第１層６１の組成Ａｌ_ａＧａ_１－ａＮにおける下付きのａは、第１層６１のＡｌ組成比を示し、０＜ａ≦１を満たす。本形態において、第１層６１は、例えばＡｌ組成比ａを８０％以上とすることができる。第１層６１のＡｌ組成比ａは、第２層６２のＡｌ組成比及びｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比のそれぞれよりも大きい。ここで、ＡｌＧａＮにて表される組成を有する第１層６１は、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を向上させることができる。そして、本形態においては、Ａｌ組成比ａを非常に大きくした第１層６１を活性層５に隣接する位置に形成することにより、活性層５に近い位置において高い電子ブロック効果を発揮することができ、井戸層５２における電子の存在確率を向上させやすい。

本形態において、第１層６１には、ｐ型不純物としてマグネシウムがドープされている。なお、ｐ型不純物としては、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）等を用いることも可能である。なお、第１層６１をアンドープのＡｌＧａＮによって構成することも可能である。

第１層６１の厚み（すなわち積層方向の寸法）は、発光素子１全体の電気抵抗値の低減の観点から３０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、第１層６１の厚みは、電気抵抗値低減及び電子の通過を防止する電子ブロック効果向上の双方の観点から、０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下とすることが一層好ましい。

（第２層６２）
電子ブロック層６の第２層６２は、第１層６１上に形成されている。まず、第１層６１上に第２層６２を設けた理由の１つについて説明する。

第１層６１は、電子ブロック効果向上の観点からＡｌ組成比を著しく高くしているため、その厚みを大きくすると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６１は、その厚みを大きくすることが難しく、発光素子１において比較的薄く形成されている。しかしながら、第１層６１の厚みを小さくすると、トンネル効果によって電子が第１層６１を下側から上側にすり抜ける確率が増大することが懸念される。

そこで、第１層６１の上に、第１層６１のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有し、第１層６１よりも電気抵抗率が小さい第２層６２が形成されている。このように、著しくＡｌ組成比が大きい第１層６１を非常に薄く形成し、その上に第２層６２を構成することにより、発光素子１全体の電気抵抗値が過度に増大することを防止しつつ、トンネル効果によって第１層６１を上側に通過した電子を活性層５側に反射させることができる。以上のような理由で、第１層６１上に第２層６２が設けられている。

第２層６２は、Ａｌ_ｂＧａ_１－ｂＮにて表される組成を有する。ここで、第２層６２の組成Ａｌ_ｂＧａ_１－ｂＮにおける下付きのｂは、第２層６２のＡｌ組成比を示し、０＜ｂ≦１を満たす。第２層６２のＡｌ組成比ｂは、第１層６１のＡｌ組成比ａよりも小さい。すなわち、ｂ＜ａである。例えば、第１層６１のＡｌ組成比ａは、８０％以上とすることができ、第２層６２のＡｌ組成比ｂは、第１層６１のＡｌ組成比ａよりも低い状態において、５０％以上、９０％以下とすることができる。また、第２層６２のＡｌ組成比ｂは、後述のｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比αよりも大きい。特に、第２層６２のＡｌ組成比ｂは、ｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比αよりも４０％以上大きいことが好ましい。すなわち、第１層６１のＡｌ組成比ａ、第２層６２のＡｌ組成比ｂ、及びｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比αは、α＋０．４≦ｂ＜ａを満たすことが好ましい。なお、ｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比αは、０％以上４０％以下とすることができ、ｐ型コンタクト層７とｐ側電極１２との間の接触抵抗を低くする観点からは０％とすることが好ましい。

第２層６２の厚み（すなわち積層方向の寸法）は、１５ｎｍ以上とすることが好ましい。第２層６２の厚みの上限は、電気抵抗値低減の観点から１００ｎｍ以下とすることが好ましく、電気抵抗値低減及び電子ブロック効果向上の双方の観点からは、２０ｎｍ以上、７５ｎｍ以下とすることが一層好ましい。第２層６２の厚みは、例えば、第１層６１の厚みの５倍以上２０倍以下とすることができる。また、第２層６２の厚みは、ｐ型コンタクト層７の厚みよりも大きい。

＜Ａｌ組成比分布＞
図２（ａ）は、第２層６２における積層方向のＡｌ組成比分布の一例を示す図である。図２（ａ）乃至（ｃ）においては、グラフ右側が第１層６１側（すなわち下側）であり、グラフ左側がｐ型コンタクト層７側（すなわち上側）である。なお、図２（ｂ）及び（ｃ）については後述する。

本形態においては、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により、第２層６２における積層方向のＡｌ組成比分布を測定した。本形態の第２層６２における積層方向のＡｌ組成比分布の概形は、積層方向における第１層６１側に向かうにつれて徐々に高くなるよう傾斜している。このようにすることで、第２層６２と第２層６２に隣接する層との間においてＡｌ組成比が急激に変化することを抑制しやすく、格子定数差を低減して転位の発生を抑制することができる。なお、本形態の第２層６２における積層方向のＡｌ組成比分布の概形は傾斜していなくてもよい。

第２層６２は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークＰ１を少なくとも１つ有する。つまり、第２層６２は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比が局所的に高くなっている極大点を有している。これに伴い、第２層６２は、積層方向の少なくとも一部の領域においてＡｌ組成比が局所的に高くなっている。本形態においては、第２層６２は、積層方向のＡｌ組成比分布において、１つのＡｌ組成比ピークＰ１を有する。

図３は、図２（ａ）の一部を拡大した図である。以下において、第２層６２の厚みの１０％の厚さを１０％厚さＬ［ｎｍ］と呼ぶこととする。このとき、第２層６２の積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークＰ１は、極大値として現れるとともに、その積層方向位置から積層方向の両側に１０％厚さＬ分だけ離れた位置同士の間の積層方向領域Ｒ１におけるＡｌ組成比の最小値ＭＲ１に対して、１．０５倍以上のＡｌ組成比を有する。なお、本形態において、１０％厚さＬは５ｎｍである。

また、Ａｌ組成比ピークＰ１は、第２層６２の積層方向のＡｌ組成比分布における最小二乗近似線に対して、Ａｌ組成比が１．０５倍以上となることが好ましい。

また、図２（ａ）に示すごとく、Ａｌ組成比ピークＰ１は、第２層６２の積層方向のＡｌ組成比分布におけるＡｌ組成比の最小値Ｍ１に対して、１．０７倍以上のＡｌ組成比を有することが好ましい。ここでの最小値Ｍ１は、第２層６２とｐ型コンタクト層７との境界部から下側に１０ｎｍ離れた位置よりも下側における、第２層６２の積層方向の各位置におけるＡｌ組成比のうちの最小値とした。第２層６２の積層方向のＡｌ組成比分布を二次イオン質量分析法によって測定した場合、第２層６２とｐ型コンタクト層７との境界部から下側に１０ｎｍ離れた位置までの領域は、正確なＡｌ組成比を見積もることが困難な領域である。

また、Ａｌ組成比ピークＰ１は、Ａｌ組成比が８５％以上となることが好ましい。本形態において、Ａｌ組成比ピークＰ１におけるＡｌ組成比は、８８．８％である。さらに、Ａｌ組成比ピークＰ１は、第２層６２における積層方向のＡｌ組成比分布に表れる極大値のうち、Ａｌ組成比が最大となる極大値となることが好ましい。

図２（ａ）に示すごとく、Ａｌ組成比ピークＰ１は、積層方向において、第２層６２の中央位置よりも第１層６１に近い側に存在していることが好ましい。この場合、電子のオーバーフロー源である活性層５により近い位置にＡｌ組成比ピークＰ１を形成することができ、電子ブロック効果を高めやすい。なお、Ａｌ組成比ピークＰ１は、積層方向において、第２層６２の中央位置よりもｐ型コンタクト層７側に近い側に存在していてもよい。また、第２層６２の積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークＰ１が複数ある場合は、中央位置の両側にＡｌ組成比ピークＰ１が存在していてもよい。この場合、第２層６２の中央位置よりも第１層６１側の方が、第２層６２の中央位置よりもｐ型コンタクト層７側よりも、多くのＡｌ組成比ピークＰ１が存在していることが、電子ブロック効果の確保しやすさの観点から好ましい。

図４は、Ａｌ組成比ピークＰ１の積層方向位置における、第２層６２の積層方向に直交する断面を模式的に表した図である。なお、以下、特に断らない限り、単に断面といったときは積層方向に直交する断面を意味するものとする。本形態において、第２層６２は、少なくとも１つのＡｌ組成比ピークＰ１の積層方向位置における断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部６０１を部分的に有する。以下において、図４に示すように高Ａｌ組成部が部分的に形成された第２層６２の断面を、特定断面という。高Ａｌ組成部６０１は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ：シリコンナイトライド）を含有する窒化ケイ素含有部６００であり、窒化ケイ素に引き付けられやすいアルミニウムが優先的に取り込まれることによってＡｌ組成比が大きくなった部位である。すなわち、特定断面においては高Ａｌ組成部６０１が部分的に存在するため、特定断面が存在する積層方向位置にＡｌ組成比ピークＰ１が形成される。

第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１のＡｌ組成比は、当該特定断面全域のＡｌ組成比の平均値よりも１．０３倍以上大きい。例えば、第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１におけるＡｌ組成比は８８．８％であり、当該特定断面全域のＡｌ組成比の平均値は８４．２％である。また、第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１以外の部位のＡｌ組成比は一様であり、例えば７９．６％である。第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１のＡｌ組成比は、高Ａｌ組成部６０１以外の部位のＡｌ組成比の１．１２倍以上である。

また、第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１の面積割合は、３０％以上７０％以下とすることができる。図４に示すごとく、高Ａｌ組成部６０１は、第２層６２の特定断面において、離散的に形成されている。具体的には、高Ａｌ組成部６０１は、第２層６２の特定断面において点在するよう形成されている。なお、これに限られず、第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１は、例えば縞状に断続的に存在していてもよい。

＜ｎ型不純物濃度分布＞
第２層６２には、積層方向の一部の領域に、ｎ型不純物としてシリコンが含有されている。なお、ｎ型不純物としては、シリコンに加えて酸素（Ｏ）が含まれていてもよい。発光素子１の製造途中において、第２層６２が大気に触れ、シリコンが酸化した場合等においては、意図せず第２層６２に酸素が含まれることがある。また、ｎ型不純物としては、ゲルマニウム、セレン、又はテルル等を用いてよい。

図２（ｂ）は、第２層６２における積層方向のｎ型不純物濃度分布の一例を示す図である。本形態においては、二次イオン質量分析法により、第２層６２における積層方向のｎ型不純物濃度分布を測定した。第２層６２は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ｎ型不純物濃度ピークＰ２を少なくとも１つ有するピーク含有層である。すなわち、第２層６２は、積層方向の少なくとも一部の領域においてｎ型不純物濃度が局所的に高くなっている。本形態においては、第２層６２は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、１つのｎ型不純物濃度ピークＰ２を有する。ｎ型不純物にはｐ型不純物が引き付けられやすいところ、第２層６２にｎ型不純物濃度ピークＰ２を設けることにより、ｐ型コンタクト層７からのｐ型不純物が活性層５へ拡散することを防止することができる。

図５は、図２（ｂ）の一部を拡大した図である。第２層６２の積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ｎ型不純物濃度ピークＰ２は、極大値として現れるとともに、その積層方向位置から積層方向の両側に１０％厚さＬ分だけ離れた位置同士の間の積層方向領域Ｒ２におけるｎ型不純物濃度の最小値ＭＲ２に対して１０倍以上のｎ型不純物濃度を有する。

また、ｎ型不純物濃度ピークＰ２は、第２層６２の積層方向のｎ型不純物濃度分布における最小二乗近似線に対して、ｎ型不純物濃度が１０倍以上となることが好ましい。

また、図２（ｂ）に示すごとく、ｎ型不純物濃度ピークＰ２は、第２層６２の積層方向のｎ型不純物濃度分布におけるｎ型不純物濃度の最小値Ｍ２に対して、２１倍以上のｎ型不純物濃度を有することが好ましい。さらに、ｎ型不純物濃度ピークＰ２は、第２層６２の積層方向のｎ型不純物濃度分布におけるｎ型不純物濃度の最小値Ｍ２よりも１．０×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上大きいｎ型不純物濃度を有することが好ましい。

また、ｎ型不純物濃度ピークＰ２は、ｎ型不純物濃度が１．０×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上となることが好ましい。そして、ｎ型不純物濃度ピークＰ２のｎ型不純物濃度は、１．０×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上、１．０×１０^２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下となることが一層好ましい。本形態において、ｎ型不純物濃度ピークＰ２におけるｎ型不純物濃度は、５．５５×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］である。さらに、ｎ型不純物濃度ピークＰ２は、第２層６２における積層方向のｎ型不純物濃度分布に表れる極大値のうち、ｎ型不純物濃度が最大となる極大値となることが好ましい。

本形態において、ｎ型不純物濃度ピークＰ２が存在する積層方向の位置は、積層方向におけるＡｌ組成比ピークＰ１が存在する積層方向の位置と同等の位置にある。ここでいう同等の位置とは、例えば、ｎ型不純物濃度ピークＰ２の位置から上下に１０％厚さＬ［ｎｍ］以内の積層方向領域Ｒ２と、Ａｌ組成比ピークＰ１の位置から上下に１０％厚さＬ［ｎｍ］以内の積層方向領域Ｒ１との少なくとも一部同士が、積層方向の同等の位置に形成されていることをいう。

第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１が形成された部位（すなわち窒化ケイ素を含有する窒化ケイ素含有部６００）が、周囲よりもｎ型不純物濃度が高くなった高ｎ型不純物濃度部６０２でもある。第２層６２の特定断面において、高ｎ型不純物濃度部６０２におけるｎ型不純物濃度は、特定断面全域のｎ型不純物濃度の１０倍以上である。

なお、ｎ型不純物濃度ピークＰ２とＡｌ組成比ピークＰ１との積層方向位置は、互いにずれていてもよい。この場合においては、ｎ型不純物濃度ピークＰ２がＡｌ組成比ピークＰ１よりもｐ型コンタクト層７側に形成されていることが好ましい。この場合は、ｐ型不純物が拡散されるｐ型コンタクト層７の近くにｎ型不純物濃度ピークＰ２が形成され、ｐ型不純物の拡散がｐ型コンタクト層７（すなわちｐ型不純物の拡散源）の近くにおいて阻止される。さらに、Ａｌ組成比ピークＰ１がｎ型不純物濃度ピークＰ２よりも活性層５側に形成されていることにより、活性層５のより近くにおいて電子を活性層５側に反射させることができ、活性層５における電子の存在確率を向上させやすい。

第２層６２中のｎ型不純物は、第２層６２におけるｎ型不純物濃度ピークＰ２の積層方向位置において、結晶中に固溶した状態、クラスターを形成した状態、及びｎ型不純物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。第２層６２中のｎ型不純物が結晶中に固溶した状態とは、第２層６２を構成するＡｌＧａＮ中にシリコンがドープされた状態、すなわちシリコンがＡｌＧａＮの格子位置にある状態である。また、第２層６２中のｎ型不純物がクラスターを形成した状態とは、第２層６２を構成するＡｌＧａＮ中にシリコンが過剰ドープされ、シリコンがＡｌＧａＮ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、第２層６２において、ｎ型不純物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。

なお、本形態において、第２層６２は、ｎ型不純物濃度ピークＰ２が存在する積層方向の位置以外においてはｎ型不純物が含有されていないが、含有されていてもよい。例えば、第２層６２のｎ型不純物濃度ピークＰ２が存在する積層方向の位置よりもｐ型コンタクト層７側の領域にｎ型不純物濃度が含まれていてもよい。この場合、当該領域におけるｎ型不純物濃度は、１．０×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］未満、特に５．０×１０^１７［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下とすることが結晶性向上の観点から好ましく、バックグラウンドレベル、すなわち意図してｎ型不純物をドープしない場合に検出されるｎ型不純物濃度（例えば１．０×１０^１７±５×１０^１６［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］の範囲）とすることがより好ましい。

＜ｐ型不純物濃度分布＞
本形態において、第２層６２のそれぞれには、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が含有されている。なお、ｐ型不純物としては、亜鉛、ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、又は炭素等を用いることも可能である。第２層６２全体のｐ型不純物濃度は、第１層６１のｐ型不純物濃度以上であり、後述のｐ型コンタクト層７のｐ型不純物濃度未満である。

図２（ｃ）は、第２層６２における積層方向のｐ型不純物濃度分布の一例を示す図である。本形態においては、二次イオン質量分析法により、第２層６２における積層方向のｐ型不純物濃度分布を測定した。第２層６２は、積層方向のｐ型不純物濃度分布において、ｐ型不純物濃度ピークＰ３を少なくとも１つ有する。すなわち、第２層６２は、積層方向の少なくとも一部の領域においてｐ型不純物濃度が局所的に高くなっている。

図６は、図２（ｃ）の一部を拡大した図である。第２層６２の積層方向のｐ型不純物濃度分布において、ｐ型不純物濃度ピークＰ３は、極大値として現れるとともに、その積層方向位置から積層方向の両側に１０％厚さＬ分だけ離れた位置同士の間の積層方向領域Ｒ３のｐ型不純物濃度の最小値ＭＲ３に対して１．２倍以上のｐ型不純物濃度を有する。

また、ｐ型不純物濃度ピークＰ３は、第２層６２の積層方向のｐ型不純物濃度分布における最小二乗近似線に対して、ｐ型不純物濃度が１．２倍以上となることが好ましい。

また、図２（ｃ）に示すごとく、ｐ型不純物濃度ピークＰ３は、第２層６２の積層方向のｐ型不純物濃度分布におけるｐ型不純物濃度の最小値Ｍ３に対して、１．２５倍以上のｐ型不純物濃度を有することが好ましい。

また、ｐ型不純物濃度ピークＰ３は、ｐ型不純物濃度が１．０５×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上となる極大値とすることができる。そして、ｐ型不純物濃度ピークＰ３は、１．０５×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上、５．０×１０^２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下となることが一層好ましい。本形態において、ｐ型不純物濃度ピークＰ３におけるｐ型不純物濃度は、１．１３×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］である。

本形態においては、第２層６２の特定断面において、高Ａｌ組成部６０１が形成された部位（すなわち窒化ケイ素含有部６００）が、周囲よりもｐ型不純物濃度が高くなった高ｐ型不純物濃度部６０３でもある。つまり、本形態においては、特定断面において部分的に表れる窒化ケイ素含有部６００が、高Ａｌ組成部６０１と高ｎ型不純物濃度部６０２と高ｐ型不純物濃度部６０３とを兼ねている。そして、第２層６２において、高Ａｌ組成部６０１、高ｎ型不純物濃度部６０２、及び高ｐ型不純物濃度部６０３以外の部位は、ＡｌＧａＮによって形成された部位となっている。

これに伴い、本形態において、ｐ型不純物濃度ピークＰ３は、Ａｌ組成比ピークＰ１及びｎ型不純物濃度ピークＰ２と積層方向の同等の位置に形成されている。ここでいう同等の位置とは、例えば、Ａｌ組成比ピークＰ１の位置から上下に１０％厚さＬ［ｎｍ］以内の積層方向領域Ｒ１と、ｎ型不純物濃度ピークＰ２の位置から上下に１０％厚さＬ［ｎｍ］以内の積層方向領域Ｒ２と、ｐ型不純物濃度ピークＰ３の位置から上下に１０％厚さＬ［ｎｍ］以内の積層方向領域Ｒ３との少なくとも一部同士が、積層方向の同等の位置に形成されていることをいう。

第２層６２中のｐ型不純物は、第２層６２におけるｐ型不純物濃度ピークＰ３の積層方向位置において、結晶中に固溶した状態、クラスターを形成した状態、及びｐ型不純物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。

なお、第２層６２における窒化ケイ素が形成された積層方向領域の下側の部位は、アンドープのＡｌＧａＮ、又はｐ型不純物がドープされたＡｌＧａＮによって構成することができる。また、第２層６２における窒化ケイ素が形成された積層方向領域の上側の部位は、アンドープのＡｌＧａＮ、又はｐ型不純物とｎ型不純物の少なくとも一方がドープされたＡｌＧａＮによって構成することができる。

また、第１層６１のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有するとともに、第１層６１の厚みよりも大きい厚みを有する第２層６２を第１層６１上に複数層設けてもよい。また、第２層６２と第１層６１との間、及び、第２層６２における第１層６１と反対側（すなわち上側）の少なくとも一方には、前述した第２層６２の要件を満たさない電子ブロック層をさらに設けてもよい。

（ｐ型コンタクト層７）
ｐ型コンタクト層７は、ｐ型半導体層を構成するものであり、図１に示すごとく、第２層６２上に形成されている。ｐ型コンタクト層７は、ｐ側電極１２とのオーミックコンタクトを形成するための層である。本形態において、ｐ型コンタクト層７は、ｐ型不純物としてマグネシウムが高濃度にドープされたｐ型のＧａＮ層である。ＧａＮとは、ガリウムと窒素との２元混晶である。ｐ型コンタクト層７のｐ型不純物濃度は、例えば５．０×１０^１９～５．０×１０^２１［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］とすることができる。なお、ｐ型コンタクト層７は、例えば、１０％以下のＡｌ組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮによって形成された層でもよい。また、ｐ型不純物としては、亜鉛、ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、又は炭素等を用いることも可能である。

ｐ型コンタクト層７は、積層方向に厚みを有し、その厚みは例えば１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。ｐ型コンタクト層７の厚みは、５ｎｍ以上であることがｐ側電極１２との密着性向上の観点から好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、ｐ型コンタクト層７の厚みは、活性層５から発される深紫外光を基板２側から取り出しやすくする観点から、２００ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。すなわち、ｐ型コンタクト層７を薄く形成することにより、活性層５から発される深紫外光のうち上側に向かう深紫外光がｐ側電極１２において反射して基板２側に向かう際に生じる光損失が少なくなるため、発光素子１の基板２からの発光出力を向上させやすい。

なお、第２層６２とｐ型コンタクト層７との間には、ｐ型クラッド層が介在していてもよい。この場合、ｐ型クラッド層は、ｐ型半導体を構成するものであり、例えばｐ型ＡｌＧａＮ層によって構成され得る。ｐ型クラッド層のＡｌ組成比は、第２層６２のＡｌ組成比と後述のｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比との間である。このようなｐ型クラッド層をｐ型コンタクト層７と第２層６２との間に介在させることにより、ｐ型コンタクト層７と第２層６２との間の格子不整合に起因した欠陥の発生を防ぎ、ｐ型コンタクト層７の結晶性を向上させることができる。

（ｎ側電極１１）
ｎ側電極１１は、ｎ型クラッド層４における活性層５からの露出面４１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上にチタン（Ｔｉ）、アルミニウム、チタン、及び金（Ａｕ）が順に積層された多層膜で形成される。

（ｐ側電極１２）
ｐ側電極１２は、ｐ型コンタクト層７上に形成されている。ｐ側電極１２は、例えば、ロジウム（Ｒｈ）からなる。ｐ側電極１２は、紫外線の反射率が大きい材料で構成されるのが好ましい。

（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、活性層５、第１層６１、第２層６２、及びｐ型コンタクト層７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。各層をエピタキシャル成長させためのキャリアガスとしては、アルミニウム源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ガリウム源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、窒素源としてアンモニア（ＮＨ_３）、シリコン源としてテトラメチルシラン（ＴＭＳｉ）、マグネシウム源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）を用いることができる。各層をエピタキシャル成長させるための成長温度、成長圧力、及び成長時間等の製造条件については、各層の構成に応じた一般的な条件とすることができる。

なお、ＭＯＣＶＤ法は、有機金属化学気相エピタキシ法（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）と呼ばれることもある。また、基板２上にバッファ層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、第１層６１、第２層６２、及びｐ型コンタクト層７をエピタキシャル成長させるに際しては、分子線エピタキシ法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）、ハイドライド気相エピタキシ法（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）等の他のエピタキシャル成長法を用いることも可能である。本形態においては、第２層６２の製造方法を特に工夫しており、これについては後述する。

基板２上に各層を形成した後、ｐ型コンタクト層７上の一部、すなわちｎ型コンタクト層の活性層５からの露出面４１になる部分以外の部位にマスクを形成する。そして、マスクを形成していない領域を、ｐ型コンタクト層７の上面から積層方向のｎ型クラッド層４の途中までエッチングにより除去する。これにより、ｎ型コンタクト層に、上側に向かって露出する露出面４１が形成される。

次いで、ｎ型クラッド層４の露出面４１上にｎ側電極１１を形成し、マスクを除去したｐ型コンタクト層７上にｐ側電極１２を形成する。ｎ側電極１１及びｐ側電極１２は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成してよい。以上により完成したものを、所望の寸法に切り分けることにより、図１に示すような発光素子１が製造される。

ここで、第２層６２の製造工程につき詳説する。
基板２上にバッファ層３、ｎ型クラッド層４、活性層５、及び第１層６１が順に形成された後、第１層６１上に第２層６２が形成される。第２層６２を形成するにあたっては、第１工程、第２工程、及び第３工程をこの順に行う。

第１工程においては、アルミニウム源としてのトリメチルアルミニウムと、ガリウム源としてのトリメチルガリウムと、窒素源のアンモニアと、マグネシウム源のビスシクロペンタジエニルマグネシウムとをチャンバ内に供給する。これにより、第１層６１の上に、ｐ型不純物としてマグネシウムがドープされたＡｌＧａＮを含む層状の部位が形成される。

次いで、第２工程においては、第１工程においてチャンバ内に供給していたキャリアガスのうち、トリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、及びビスシクロペンタジエニルマグネシウムの供給を停止し、チャンバ内へ供給するキャリアガスを、テトラメチルシラン及びアンモニアのみとする。これにより、第１工程において形成された部位の上に、図４に示すごとく窒化ケイ素含有部６００が点在するよう形成される。

次いで、第３工程においては、チャンバに供給するキャリアガスを、第１工程におけるものと同じ、すなわちトリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、アンモニア、及びビスシクロペンタジエニルマグネシウムに戻す。これにより、ｐ型不純物としてマグネシウムがドープされたＡｌＧａＮを含む層状の部位が形成される。これらにより、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、高Ａｌ組成部６０１、高ｎ型不純物濃度部６０２、及び高ｐ型不純物濃度部６０３を部分的に有する第２層６２が得られる。

以下、第２層６２において、窒化ケイ素含有部６００が存在する積層方向領域を第２部位といい、第２部位の下側（すなわち第１層６１側）を第１部位、第２部位の上側（すなわちｐ型コンタクト層７側）を第３部位という。ここで、第２工程において形成される第２部位は積層方向に直交する面方向において窒化ケイ素含有部６００が点在しているため、積層方向の第２部位が存在する位置は、第２層６２の積層方向のｎ型不純物濃度分布のｎ型不純物濃度ピークＰ２の位置となる。窒化ケイ素含有部６００が形成された領域においては、アルミニウムが取り込まれやすくなるため、窒化ケイ素含有部６００では高Ａｌ組成のＡｌＧａＮが形成されやすくなる。そのため、積層方向の第２部位が存在する位置は、第２層６２における積層方向のＡｌ組成比分布のＡｌ組成比ピークＰ１が存在する。さらに、ｐ型不純物としてのマグネシウムはシリコンと結合しやすい性質を有するため、窒化ケイ素含有部６００が点在する第２部位にはマグネシウムも取り込まれやすい。そのため、積層方向の第２部位が存在する位置は、第２層６２における積層方向のｐ型不純物濃度分布のｐ型不純物濃度ピークＰ３の位置となる。

（実施の形態の作用及び効果）
本形態において、電子ブロック層６は、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部６０１を部分的に有する。このように、電子ブロック層６において、部分的に高Ａｌ組成部６０１を形成し、他の部位を低Ａｌ組成比とすることにより、電子ブロック効果の向上と電気抵抗値の増大抑制との双方を実現することができる。すなわち、高Ａｌ組成部６０１において電子ブロック効果を発揮することができ、高Ａｌ組成部６０１以外の領域において電気抵抗値を低減することができる。

また、高Ａｌ組成部６０１を有する電子ブロック層６の断面である特定断面において、高Ａｌ組成部６０１のＡｌ組成比は、特定断面全域のＡｌ組成比の平均値よりも１．０３倍以上大きい。それゆえ、高Ａｌ組成部６０１を有する電子ブロック層６の電子ブロック効果をより一層確保しやすい。

また、高Ａｌ組成部６０１は、第２層６２の特定断面において離散的に形成されている。それゆえ、第２層６２の特定断面において、Ａｌ組成部６０１と、比較的Ａｌ組成比の低い部位とをまんべんなく形成することができる。これにより、特定断面における電気抵抗値、及び、電子ブロック効果を、特定断面全域において一様にしやすい。

また、第２層６２は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークＰ１を有する。これにより、第２層６２は、積層方向のＡｌ組成比ピークＰ１の位置において高い電子ブロック効果を得ることができる。そして、第２層６２、少なくとも１つのＡｌ組成ピークの積層方向位置における断面に、高Ａｌ組成部を部分的に有する。これにより、第２層６２の積層方向のＡｌ組成比分布のＡｌ組成比ピークＰ１が存在する積層方向位置においても、高Ａｌ組成部６０１を部分的に形成することにより、前述のごとく電気抵抗値の増大を抑制することが可能となる。さらに、第２層６２における積層方向のＡｌ組成比ピークＰ１が存在しない領域においてＡｌ組成比を比較的小さくすることにより、第２層６２全体の電気抵抗値の増大を抑制することもできる。

ここで、ｐ型不純物が活性層５へ拡散すると、活性層５を構成する母相原子とｐ型不純物との原子半径の違いによって活性層５において転位が発生しやすくなる。活性層５に転位が存在すると、非発光性の再結合（例えば振動を生じさせる再結合）に電子及び正孔が消費されやすく、発光効率が低下しやすい。さらに、活性層５に転位が存在すると、転位部に電流集中が生じること等に起因する劣化が起こりやすくなる。

そこで、本形態の第２層６２は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、本形態にて定義したｎ型不純物濃度ピークＰ２を有する。それゆえ、第２層６２における積層方向のｎ型不純物濃度ピークＰ２の位置において、ｐ型不純物が引き付けられやすく、活性層５へのｐ型不純物の拡散が抑制される。その結果、発光素子１の発光効率の向上、及び発光素子１の高寿命化を図ることができる。ここで、第２層６２の全体にｎ型不純物が一様に存在した場合、ｐ型不純物の活性層５への拡散を防止する効果を十分に得られないおそれがある。一方、本形態のように、積層方向の少なくとも１箇所にｎ型不純物濃度ピークＰ２が存在するよう第２層６２を形成することにより、ｐ型不純物の活性層５への拡散を防止する効果を向上させることができ、その結果、発光効率の向上、及び長寿命化を図ることができる。

また、電子ブロック層６は、活性層５の上側に隣接するよう形成された第１層６１と、第１層６１の上側に形成されるとともに、第１層６１のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有する第２層６２とを備える。すなわち、第１層６１は、Ａｌ組成比を高くしている分、電気抵抗値が過度に増大することを防止する観点からその厚みを小さくしている。一方、第１層６１を薄く形成したため、トンネル効果により一部の電子が確率的に第１層６１を下側から上側に通過するおそれがある。そこで、第１層６１を通過した電子をブロックすべく、第１層６１の上側に第１層６１よりもＡｌ組成比が小さく厚みが大きい第２のブロック層を形成している。そして、本形態においては、かかる前提構成において、第２層６２が、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークＰ１を有する。それゆえ、第１層６１よりもＡｌ組成比の小さい第２層６２においても、積層方向の一部にＡｌ組成比が高い領域を作ることによって電子ブロック効果を向上させることができる。さらに、第２層６２は、少なくとも１つのＡｌ組成比ピークＰ１の積層方向位置における断面に、高Ａｌ組成部６０１を部分的に有する。それゆえ、Ａｌ組成比ピークＰ１を第２層６２に形成した場合であっても、第２層６２の電子ブロック効果の確保と電気抵抗の上昇抑制との双方を実現することができる。

また、第２層６２は、積層方向における第２層６２の中央位置よりも第１層６１に近い側の断面に、高Ａｌ組成部６０１を部分的に有する。それゆえ、トンネル効果によって第１層６１を下側から上側に通過する電子を、第１層６１に近い位置で活性層５側に反射させることができ、活性層５における電子の存在確率を上昇させることができる。

また、本形態の発光素子１の製造方法において、第２層６２の製造工程は、ＳｉＮ_ｘを含有する窒化ケイ素含有部６００を積層方向に直交する面方向に部分的に形成する工程（前述の第２工程）を含む。それゆえ、積層方向における窒化ケイ素含有部６００が形成された領域において、ｎ型不純物濃度が上昇するともに、アルミニウムの組成比が上昇する。これは、窒化ケイ素含有部６００が形成された箇所ではアルミニウムが取り込まれやすくなり、高Ａｌ組成のＡｌＧａＮが形成されやすくなるためである。すなわち、第２層６２における積層方向に直交する断面において、窒化ケイ素含有部６００は、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を構成することとなる。これにより、窒化ケイ素含有部６００が存在する積層方向領域に、ｎ型不純物濃度分布のｎ型不純物濃度ピークＰ２及びＡｌ組成比分布のＡｌ組成比ピークＰ１の双方が形成された第２層６２を容易に製造することができる。

以上のごとく、本形態によれば、電気抵抗が過度に大きくなることを防止しつつオーバーフロー現象の発生を抑制することができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することが可能となる。

（実施例）
次に、発光素子１の実施例につき説明する。本実施例の発光素子１は、前記実施の形態における発光素子１と同様の製造方法によって製造され、前記実施の形態における発光素子１の基本構成と同様の構成を有する。なお、以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、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等を表す。

本実施例の発光素子１における各層の厚み、Ａｌ組成比、Ｓｉ濃度（すなわちｎ型不純物濃度、及びＭｇ濃度（すなわちｐ型不純物濃度）を下記の表１に示す。表１中の第２部位は、前述のごとく、第２層６２における窒化ケイ素含有部６００が存在する積層方向領域であり、第１部位は、第２層６２における第２部位の下側（すなわち第１層６１側）の領域であり、第３部位は、第２層６２における第２部位の上側（すなわちｐ型コンタクト層７側）の領域である。また、表１において、Ｓｉ濃度は、各層の積層方向のＳｉ濃度分布における最大のＳｉ濃度を意味しており、Ｍｇ濃度は、各層の積層方向のＭｇ濃度分布における最大のＭｇ濃度を意味している。

なお、本実施例の発光素子１の各層の厚みは透過型電子顕微鏡によって測定し、発光素子１の各層のＡｌ組成比、Ｓｉ濃度、及びＭｇ濃度のそれぞれは二次イオン質量分析法によって測定した。

（比較例）
次に、発光素子１の比較例につき説明する。本比較例の発光素子は、前記実施の形態に対して、第２層６２のＡｌ組成比を積層方向に一様にしたものである。本比較例の発光素子は、Ａｌ組成比ピークＰ１、ｎ型不純物濃度ピークＰ２、及びｐ型不純物濃度ピークＰ３を有さない。また、本比較例の発光素子は、第２層６２とｐ型コンタクト層７との間に、ｐ型クラッド層が設けられている。ｐ型クラッド層は、第２層６２のＡｌ組成比とｐ型コンタクト層７のＡｌ組成比との間のＡｌ組成比を有するとともに、ｐ型不純物がドープした層である。本比較例の発光素子のその他の構成は、前記実施の形態における発光素子１と同様である。また、本比較例の発光素子の製造方法は、前記実施の形態における発光素子１の製造方法と同様である。本比較例の発光素子における各層の厚み、Ａｌ組成比、Ｓｉ濃度（すなわちｎ型不純物濃度、及びＭｇ濃度（すなわちｐ型不純物濃度）を下記の表２に示す。

なお、本実施例の発光素子１の各層の厚みは、透過型電子顕微鏡によって測定し、発光素子１の各層のＡｌ組成比、Ｓｉ濃度、及びＭｇ濃度のそれぞれは二次イオン質量分析法によって測定した。

（発光出力）
実施例の発光素子１における初期発光出力と比較例の発光素子における初期発光出力とを比較する。初期発光出力は、製造直後の発光素子の発光出力である。実施例及び比較例のそれぞれの発光素子に対して電流３５０ｍＡを通電したときの、それぞれの発光素子の初期発光出力［ｍＷ］を測定した。発光出力の測定は、実施例及び比較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７のグラフに示す。

図７から分かるように、実施例の発光素子１における初期発光出力は、比較例の発光素子における初期発光出力よりも２０ｍＷ以上大きくなる。実施例の発光素子１においては、第２層６２に窒化ケイ素を含む第２部位を形成することによって、この第２部位の位置にＡｌ組成比ピークＰ１を形成することができる。これにより、実施例の発光素子１においては、第１層６１を通過する電子が活性層５側に反射する確率を向上させることができるため、比較例の発光素子よりも高い初期発光出力を得られる。

また、実施例の発光素子１においては、第２層６２に窒化ケイ素を含む第２部位を形成することによって、この第２部位の位置にｎ型不純物濃度ピークＰ２を形成することができる。これにより、前述のごとくｐ型不純物の活性層５への拡散を抑制することができ、その結果、発光素子１の発光効率を向上させることができる。

（発光寿命）
実施例の発光素子１における発光寿命と比較例の発光素子における発光寿命とを比較する。実施例及び比較例のそれぞれの発光素子に対して電流３５０ｍＡを所定時間通電した場合の、それぞれの発光素子の初期発光出力［ｍＷ］、及び通電後のそれぞれの発光素子の残存出力［ｍＷ］を測定した。今回は、実施例の発光素子１においては２０５時間継続して電流を流し、比較例の発光素子においては１９２時間継続して電流を流した。すなわち、発光寿命の評価の観点においては、実施例の発光素子１の方が比較例の発光素子よりも厳しい条件とした。そして、実施例及び比較例のそれぞれの発光素子における、初期発光出力に対する残存出力の割合を残存割合として算出した。結果を図８のグラフに示す。

図８から分かるように、実施例の発光素子１における残存割合は、比較例の発光素子における残存割合に比べ、１５％以上高いことが分かる。すなわち、実施例の発光素子１の方が、比較例の発光素子に比べ、発光寿命が長くなることが分かる。実施例の発光素子１においては、第２層６２に窒化ケイ素を含有する第２部位を形成することによって、この第２部位の位置にｎ型不純物濃度ピークＰ２を形成することができる。これにより、前述のごとくｐ型不純物の活性層５への拡散を抑制することができ、その結果、発光素子１の寿命を向上させることができる。

（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。

［１］ｎ型半導体層（４）と、ｐ型半導体層（７）と、前記ｎ型半導体層（４）と前記ｐ型半導体層（７）との間に設けられた活性層（５）と、前記活性層（５）と前記ｐ型半導体層（７）との間に設けられた、Ａｌを含む電子ブロック層（６）と、を備え、前記電子ブロック層（６）は、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部（６０１）を部分的に有する、窒化物半導体発光素子（１）。
［２］前記高Ａｌ組成部（６０１）を有する前記電子ブロック層（６）の前記断面において、前記高Ａｌ組成部（６０１）のＡｌ組成比は、前記断面全域のＡｌ組成比の平均値よりも１．０３倍以上大きい、前記［１］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［３］前記高Ａｌ組成部（６０１）は、前記高Ａｌ組成部（６０１）を有する前記電子ブロック層（６）の前記断面において離散的に形成されている、前記［１］又は前記［２］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［４］前記電子ブロック層（６）は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピーク（Ｐ１）を備え、前記高Ａｌ組成部（６０１）は、前記Ａｌ組成比ピーク（Ｐ１）の積層方向位置における断面に形成されている、前記［１］乃至前記［３］のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［５］前記電子ブロック層（６）は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ｎ型不純物濃度ピーク（Ｐ２）を少なくとも１つ有する、前記［４］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［６］前記電子ブロック層（６）は、前記活性層（５）の上側に隣接するよう形成された第１層（６１）と、前記第１層（６１）の上側に形成され、前記第１層（６１）のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有するとともに、前記第１層（６１）の厚みよりも大きい厚みを有する第２層（６２）とを備え、前記第２層（６２）は、積層方向のＡｌ組成比分布において、少なくとも１つの前記Ａｌ組成比ピーク（Ｐ１）を有する、前記［４］又は前記［５］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［７］前記第２層（６２）は、積層方向における前記第２層（６２）の中央位置よりも前記第１層（６１）に近い側の断面に、前記高Ａｌ組成部（６０１）を部分的に有する、前記［６］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［８］ｎ型半導体層（４）と、ｐ型半導体層（７）と、前記ｎ型半導体層（４）と前記ｐ型半導体層（７）との間に設けられた活性層（５）と、前記活性層（５）と前記ｐ型半導体層（７）との間に設けられた、Ａｌを含む電子ブロック層（６）と、を備える窒化物半導体発光素子（１）の製造方法であって、前記電子ブロック層（６）の製造工程は、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部（６０１）を、積層方向に直交する面方向において部分的に形成する工程を含む、窒化物半導体発光素子（１）の製造方法。
［９］前記電子ブロック層（６）の製造工程は、ＳｉＮ_ｘを含有する窒化ケイ素含有部（６００）を、積層方向に直交する面方向に部分的に形成する工程を含み、前記電子ブロック層（６）の積層方向に直交する断面において、前記窒化ケイ素含有部（６００）が、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部（６０１）を構成する、前記［８］に記載の窒化物半導体発光素子（１）の製造方法。

１…発光素子
１１…ｎ側電極
１２…ｐ側電極
２…基板
３…バッファ層
４…ｎ型クラッド層（ｎ型半導体層）
５…活性層
５１…障壁層
５２…井戸層
６…電子ブロック層
６１…第１層
６２…第２層
６００…窒化ケイ素含有部
６０１…高Ａｌ組成部
６０２…高ｎ型不純物濃度部
６０３…高ｐ型不純物濃度部
７…ｐ型コンタクト層（ｐ型半導体層）
Ｐ１…Ａｌ組成比ピーク
Ｐ２…ｎ型不純物濃度ピーク
Ｐ３…ｐ型不純物濃度ピーク

Claims (8)

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、Ａｌを含む電子ブロック層と、を備え、
   前記電子ブロック層は、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を部分的に有し、
   前記電子ブロック層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークを備え、
   前記高Ａｌ組成部は、前記Ａｌ組成比ピークの積層方向位置における断面に形成されており、
   前記電子ブロック層は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ｎ型不純物濃度ピークを少なくとも１つ有する、
   窒化物半導体発光素子。
2. 前記電子ブロック層は、前記活性層の上側に隣接するよう形成された第１層と、前記第１層の上側に形成され、前記第１層のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有するとともに、前記第１層の厚みよりも大きい厚みを有する第２層とを備え、
   前記第２層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、少なくとも１つの前記Ａｌ組成比ピークを有する、
   請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
3. 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、Ａｌを含む電子ブロック層と、を備え、
   前記電子ブロック層は、積層方向に直交する少なくとも１つの断面に、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を部分的に有し、
   前記電子ブロック層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、Ａｌ組成比ピークを備え、
   前記高Ａｌ組成部は、前記Ａｌ組成比ピークの積層方向位置における断面に形成されており、
   前記電子ブロック層は、前記活性層の上側に隣接するよう形成された第１層と、前記第１層の上側に形成され、前記第１層のＡｌ組成比よりも小さいＡｌ組成比を有するとともに、前記第１層の厚みよりも大きい厚みを有する第２層とを備え、
   前記第２層は、積層方向のＡｌ組成比分布において、少なくとも１つの前記Ａｌ組成比ピークを有する、
   窒化物半導体発光素子。
4. 前記電子ブロック層は、積層方向のｎ型不純物濃度分布において、ｎ型不純物濃度ピークを少なくとも１つ有する、
   請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
5. 前記第２層は、積層方向における前記第２層の中央位置よりも前記第１層に近い側の断面に、前記高Ａｌ組成部を部分的に有する、
   請求項２乃至４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
6. 前記高Ａｌ組成部を有する前記電子ブロック層の前記断面において、前記高Ａｌ組成部のＡｌ組成比は、前記断面全域のＡｌ組成比の平均値よりも１．０３倍以上大きい、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
7. 前記高Ａｌ組成部は、前記高Ａｌ組成部を有する前記電子ブロック層の前記断面において離散的に形成されている、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
8. 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、Ａｌを含む電子ブロック層と、を備える窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
   前記電子ブロック層の製造工程は、周囲よりもＡｌ組成比が高くなった高Ａｌ組成部を、積層方向に直交する面方向において部分的に形成する工程を含み、
   前記電子ブロック層の製造工程は、ＳｉＮ _ｘ を含有する窒化ケイ素含有部を、積層方向に直交する面方向に部分的に形成する工程を含み、
   前記電子ブロック層の積層方向に直交する断面において、前記窒化ケイ素含有部が、前記高Ａｌ組成部を構成する、
   窒化物半導体発光素子の製造方法。

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