本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，特別是涉及提高了發(fā)光效率的發(fā)光元件。

背景技術(shù)：

以往，使用了氮化物半導(dǎo)體的發(fā)光元件被廣泛地使用于藍(lán)色發(fā)光二極管等。最近，進(jìn)一步推進(jìn)了短波長(zhǎng)的區(qū)域、例如發(fā)光波長(zhǎng)處于370nm頻帶的紫外發(fā)光二極管(LED)的開(kāi)發(fā)。

但是，若制作發(fā)光波長(zhǎng)為375nm以下的紫外發(fā)光設(shè)備，則可看見(jiàn)黃色可見(jiàn)光帶的發(fā)光(所謂的“深能級(jí)發(fā)光”，deep-level light emission)，產(chǎn)生了設(shè)備的發(fā)光色的發(fā)白的顏色增強(qiáng)的現(xiàn)象。由于該現(xiàn)象，應(yīng)放射紫外光區(qū)域的光，卻產(chǎn)生黃色或者白色的發(fā)光，深能級(jí)發(fā)光帶來(lái)的可見(jiàn)光成分成為噪聲，存在無(wú)法獲取放射光的單色性這一問(wèn)題。另外，由于放射所需波長(zhǎng)以外的光，導(dǎo)致存在發(fā)光效率自身降低的問(wèn)題。深能級(jí)發(fā)光顯著地出現(xiàn)在紫外區(qū)域等短波長(zhǎng)光的發(fā)光設(shè)備中。

作為產(chǎn)生該深能級(jí)發(fā)光的原因，迄今為止被說(shuō)成是因?yàn)榘l(fā)光層中的缺陷、雜質(zhì)能級(jí)中的發(fā)光，但并不明確。

此外，在下述非專利文獻(xiàn)1中，根據(jù)光致發(fā)光的測(cè)定，認(rèn)識(shí)到C(碳)對(duì)深能級(jí)發(fā)光產(chǎn)生某些影響的程度為止。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：水木等，“CドープGaNの核反応分析：格子間炭素とイエロールミネッセンスの関係について”，平成17年3月，第52回應(yīng)用物理學(xué)會(huì)相關(guān)聯(lián)合報(bào)告會(huì)報(bào)告預(yù)備稿集31a－L－35

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明人推測(cè)，如果如上述那樣，發(fā)光層中的缺陷、雜質(zhì)能級(jí)中的發(fā)光是深能級(jí)發(fā)光的原因，則能夠通過(guò)提高發(fā)光層的品質(zhì)來(lái)使深能級(jí)發(fā)光衰減。即，推測(cè)通過(guò)無(wú)限地減少發(fā)光層內(nèi)的缺陷、所包含的雜質(zhì)(例如C)，能夠使深能級(jí)發(fā)光大幅度地衰減。

因此，對(duì)主要的發(fā)光波長(zhǎng)為370nm頻帶的各個(gè)紫外LED元件(51～55)流過(guò)相同的電流，分別對(duì)其測(cè)定了元件的主要的發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光輸出功率、與深能級(jí)發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于主要的發(fā)光波長(zhǎng)的光強(qiáng)度的比例(以下，稱作“深能級(jí)強(qiáng)度比”)的關(guān)系。將該測(cè)定結(jié)果表示在圖1中。

認(rèn)為在流經(jīng)有相同的電流的狀態(tài)下，主要的發(fā)光波長(zhǎng)的光強(qiáng)度較高的LED元件54、55具有與LED元件51、52相比缺陷和所包含的雜質(zhì)少的優(yōu)良品質(zhì)的發(fā)光層。

的確，若與LED元件51相比，被認(rèn)為具有比該元件更優(yōu)良品質(zhì)的發(fā)光層的LED元件52～55的深能級(jí)強(qiáng)度比降低。若僅基于這一點(diǎn)，則可以認(rèn)為能夠通過(guò)提高發(fā)光層的品質(zhì)來(lái)使深能級(jí)強(qiáng)度比降低。換句話說(shuō)，能夠得出發(fā)光層中的缺陷、雜質(zhì)能級(jí)中的發(fā)光是深能級(jí)發(fā)光的原因這一結(jié)論。

但是，既然按照LED元件51、52、53、54、55的順序，主要的發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光輸出功率大幅度提高，就可以說(shuō)發(fā)光層的品質(zhì)按該順序提高，但深能級(jí)強(qiáng)度比的降低比例與該發(fā)光輸出功率的提高的比例相比卻明顯降低。并且，若對(duì)LED元件54與55進(jìn)行比較，盡管發(fā)光輸出功率顯現(xiàn)出充分的差異，但是深能級(jí)強(qiáng)度比幾乎未變化。

本發(fā)明人根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)深能級(jí)發(fā)光是否是基于與發(fā)光層中的缺陷、雜質(zhì)能級(jí)中的發(fā)光不同的另一現(xiàn)象而產(chǎn)生進(jìn)行了考察，想到通過(guò)探明該原因，能夠使深能級(jí)強(qiáng)度比降低。

本發(fā)明的目的在于提供一種抑制深能級(jí)發(fā)光、提高單色性進(jìn)而發(fā)光效率好的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件在n型氮化物半導(dǎo)體層與p型氮化物半導(dǎo)體層之間具有發(fā)光層，其特征在于，上述n型氮化物半導(dǎo)體層包含Al_nGa_1－nN，其中0＜n≤1，且所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下。

在實(shí)施例中，如后述那樣，根據(jù)本發(fā)明人的深入研究查明，若n型氮化物半導(dǎo)體層所包含的C濃度提高，則深能級(jí)發(fā)光從發(fā)光元件中強(qiáng)烈地顯著化。而且查明，通過(guò)使該C濃度為1×10¹⁷/cm³以下，能夠地使深能級(jí)發(fā)光的發(fā)光輸出功率相對(duì)于主要的發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光輸出功率有意義地降低。

作為氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，在構(gòu)成主要的發(fā)光波長(zhǎng)是紫外光的發(fā)光元件的情況下，原本的話，通過(guò)發(fā)出紫外光，受到相當(dāng)于峰值波長(zhǎng)的下部部分的紫色的可見(jiàn)光的影響而應(yīng)發(fā)出深紫色的光。但是，在產(chǎn)生了包含黃色可見(jiàn)光帶的光的深能級(jí)發(fā)光的情況下，由于混合了紫色系的光與黃色系的光，導(dǎo)致發(fā)光色發(fā)白。

但是，如本發(fā)明那樣，在使n型氮化物半導(dǎo)體層所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下而同樣地構(gòu)成紫外光發(fā)光元件的情況下，來(lái)自元件的發(fā)光色中減少了發(fā)白感。越是降低該所包含的C濃度，發(fā)白感越是減少，發(fā)光色變?yōu)樯钭仙?。?jù)此，也得知通過(guò)使n型氮化物半導(dǎo)體層所包含的C濃度降低，能夠抑制深能級(jí)發(fā)光。而且，由此能夠使發(fā)光元件的單色性和發(fā)光效率提高。

深能級(jí)發(fā)光的問(wèn)題在主要的發(fā)光波長(zhǎng)為375nm以下的紫外光發(fā)光元件的情況下顯著地出現(xiàn)。因此，在紫外光發(fā)光元件中，通過(guò)使n型氮化物半導(dǎo)體層所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下，使得抑制深能級(jí)發(fā)光的效果最大限度地顯現(xiàn)。但是，由于即使不是紫外光發(fā)光元件也產(chǎn)生了些許的深能級(jí)發(fā)光，因此即使是主要的發(fā)光波長(zhǎng)超過(guò)375nm的發(fā)光元件，也同樣地可通過(guò)使n型氮化物半導(dǎo)體層所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下，來(lái)實(shí)現(xiàn)深能級(jí)發(fā)光的抑制效果。

另外，本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的另一特征在于，在主要的發(fā)光波長(zhǎng)為375nm以下的紫外光發(fā)光元件的情況下，黃色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于該主要的發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度的強(qiáng)度比為0.1％以下。

如上述那樣，通過(guò)使n型氮化物半導(dǎo)體層所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下，使得黃色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于主要的發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度的強(qiáng)度比成為0.1％以下，抑制至深能級(jí)發(fā)光不會(huì)成為問(wèn)題的水平。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，由于抑制了深能級(jí)發(fā)光，因此可實(shí)現(xiàn)具有高的單色性和高的發(fā)光效率的發(fā)光元件。

附圖說(shuō)明

圖1是表示對(duì)各個(gè)紫外LED元件流過(guò)相同的電流時(shí)的、各元件的主要的發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)光輸出功率、與深能級(jí)發(fā)光強(qiáng)度相對(duì)于主要的發(fā)光波長(zhǎng)的光強(qiáng)度的比例的關(guān)系的圖。

圖2是氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略剖面圖。

圖3是表示在實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例1的3個(gè)元件中流過(guò)相同的電流時(shí)獲得的光的光譜分布的圖。

圖4是表示在實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例1的3個(gè)元件中流過(guò)相同的電流時(shí)的發(fā)光方式的照片。

圖5是氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的另一概略剖面圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖對(duì)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行說(shuō)明。此外，在各圖中，附圖的尺寸比與實(shí)際的尺寸比未必一致。

[結(jié)構(gòu)]

參照?qǐng)D2對(duì)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件1的概略剖面圖。此外，以下，簡(jiǎn)略記述為“LED元件1”。

此外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了LED元件1是主要的發(fā)光波長(zhǎng)為370nm頻帶的紫外光發(fā)光元件，但發(fā)光波長(zhǎng)并不限定于該值。

LED元件1通過(guò)將支承基板2、未摻雜層3、n型氮化物半導(dǎo)體層4、發(fā)光層5、p型氮化物半導(dǎo)體層6從下方起按該順序?qū)盈B而形成。

(支承基板2)

支承基板2由藍(lán)寶石基板構(gòu)成。此外，除了藍(lán)寶石之外，也可以由Si、SiC、AlN、AlGaN、GaN、YAG等構(gòu)成。

(未摻雜層3)

未摻雜層3由GaN形成。更具體而言，通過(guò)由GaN構(gòu)成的低溫緩沖層、以及在其上層由GaN構(gòu)成的基底層來(lái)形成。

(n型氮化物半導(dǎo)體層4)

n型氮化物半導(dǎo)體層4由Al_nGa_1－nN(0＜n≤1)構(gòu)成，該Al_nGa_1－nN以作為雜質(zhì)而包含的C的濃度成為1×10¹⁷/cm³以下的方式形成。之后敘述該所包含的C濃度的降低方法。

(發(fā)光層5)

發(fā)光層5例如由具有多量子阱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層(AlGaInN發(fā)光層)形成，該半導(dǎo)體層通過(guò)使GaInN構(gòu)成的阱層與由AlGaN構(gòu)成的勢(shì)壘層重復(fù)而形成。這些層可以是無(wú)摻雜的，也可以摻雜成p型或者n型。

(p型氮化物半導(dǎo)體層6)

p型氮化物半導(dǎo)體層6由Al_mGa_1－mN(0＜m≤1)構(gòu)成。此外，p型氮化物半導(dǎo)體層6與n型氮化物半導(dǎo)體層4不同，作為雜質(zhì)而包含的C的濃度可以超過(guò)1×10¹⁷/cm³。之后也對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行敘述。

此外，在圖2中，雖然未圖示，LED元件1也可以在p型氮化物半導(dǎo)體層6的上層具有接觸用的高濃度p型GaN層。另外，也可以在通過(guò)刻蝕而露出的n型氮化物半導(dǎo)體層4的上層具有n電極，在高濃度p型GaN層的上層具有p電極。

[制造工藝]

接下來(lái)，對(duì)圖2所示的LED元件1的制造工藝進(jìn)行說(shuō)明。此外，該制造工藝只是一個(gè)例子，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氣體的流量、爐內(nèi)溫度、爐內(nèi)壓力等。

首先，在支承基板2的上層形成未摻雜層3。這是通過(guò)例如以下的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

(支承基板2的準(zhǔn)備)

準(zhǔn)備作為支承基板2的藍(lán)寶石基板，進(jìn)行c面藍(lán)寶石基板的清潔。該清潔更具體而言是通過(guò)如下方式進(jìn)行：例如在MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)裝置的處理爐內(nèi)配置c面藍(lán)寶石基板，一邊向處理爐內(nèi)流過(guò)流量為10slm的氫氣，一邊將爐內(nèi)溫度升溫至例如1150℃。

(未摻雜層3的形成)

接下來(lái)，在c面藍(lán)寶石基板的表面形成由GaN構(gòu)成的低溫緩沖層，進(jìn)而在其上層形成由GaN構(gòu)成的基底層。這些低溫緩沖層以及基底層對(duì)應(yīng)于未摻雜層3。

未摻雜層3的更具體的形成方法例如如下所述。首先，使MOCVD裝置的爐內(nèi)壓力為100kPa，使?fàn)t內(nèi)溫度為480℃。然后，向處理爐內(nèi)流過(guò)作為載氣的流量分別為5slm的氮?dú)庖约皻錃?，同時(shí)向處理爐內(nèi)供給作為原料氣體的流量為50μmol/min的三甲基鎵(TMG)以及流量為223000μmol/min的氨68秒鐘。由此，在c面藍(lán)寶石基板的表面形成厚度為20nm的由GaN構(gòu)成的低溫緩沖層。

接下來(lái)，將MOCVD裝置的爐內(nèi)溫度升溫至1150℃。然后，向處理爐內(nèi)流過(guò)作為載氣的流量為20slm的氮?dú)庖约傲髁繛?5slm的氫氣，同時(shí)向處理爐內(nèi)供給作為原料氣體的流量為100μmol/min的TMG以及流量為223000μmol/min的氨30分鐘。由此，在低溫緩沖層的表面形成厚度為3μm的由GaN構(gòu)成的基底層。

(n型氮化物半導(dǎo)體層4的形成)

接下來(lái)，在未摻雜層3的上層形成由Al_nGa_1－nN(0＜n≤1)的組成構(gòu)成的n型氮化物半導(dǎo)體層4。

n型氮化物半導(dǎo)體層4的更具體的形成方法例如如下所述。首先，繼續(xù)以使?fàn)t內(nèi)溫度為1150℃的狀態(tài)，使MOCVD裝置的爐內(nèi)壓力為30kPa。然后，向處理爐內(nèi)流過(guò)作為載氣的流量為20slm的氮?dú)庖约傲髁繛?5slm的氫氣，同時(shí)向處理爐內(nèi)供給作為原料氣體的TMG、三甲基鋁(TMA)、氨以及用于摻雜n型雜質(zhì)的四乙基硅烷30分鐘。由此，在未摻雜層3的上層形成例如具有Al_0.06Ga_0.94N的組成、厚度為1.7μm的n型氮化物半導(dǎo)體層4。

這里，通過(guò)使作為V族的氨與作為III族的TMG、TMA的流量比(V/III比)為2000以上，能夠使n型氮化物半導(dǎo)體層4所含有的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下。例如，通過(guò)將流量為223000μmol/min的TMG、流量為100μmol/min的TMA、流量為7μmol/min的氨作為原料氣體而使用，能夠使V/III比為約2000。此外，雖然在四乙基硅烷中也包含C原子，但其流量例如為0.025μmol/min左右，因此與TMG、TMA相比，能夠忽略對(duì)n型氮化物半導(dǎo)體層4所包含的C濃度的影響。

此外，在使V/III比為1000的情況下，生成的n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度為5×10¹⁷/cm³(后述的比較例1)。另外，使V/III比為2000的情況下的上述所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³(后述的實(shí)施例2)，使V/III比為4000的情況下的上述所包含的C濃度為5×10¹⁶/cm³(后述的實(shí)施例1)。此外，生成的n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度通過(guò)SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry：二次離子質(zhì)量分析法)來(lái)測(cè)定。

在作為原料氣體的TMG、TMA中，構(gòu)成分子中包含C原子。另一方面，氨中不包含C原子。因此，通過(guò)提高V/III比，能夠使形成的n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度降低。

此外，除了提高V/III比以外，也能夠通過(guò)提高生長(zhǎng)壓力來(lái)使所包含的C濃度降低。認(rèn)為這是因?yàn)?，通過(guò)提高生長(zhǎng)壓力，使得氨在MOCVD裝置內(nèi)滯留的時(shí)間延長(zhǎng)，因此在爐內(nèi)形成富氨的環(huán)境，其結(jié)果是，可獲得與增大V/III比相同的效果。此外，在該情況下，作為生長(zhǎng)壓力，優(yōu)選的是30kPa以上且100kPa以下，更優(yōu)選的是50kPa以上且100kPa以下。

另外，作為n型氮化物半導(dǎo)體層4所包含的n型雜質(zhì)，能夠使用硅(Si)、鍺(Ge)、硫(S)、硒(Se)、錫(Sn)以及碲(Te)等。其中，特別優(yōu)選的是硅(Si)。

(發(fā)光層5的形成)

接下來(lái)，在n型氮化物半導(dǎo)體層4的上層形成發(fā)光層5，該發(fā)光層5具有由AlGaInN構(gòu)成的多量子阱結(jié)構(gòu)。

具體而言，首先，使MOCVD裝置的爐內(nèi)壓力為100kPa，使?fàn)t內(nèi)溫度為830℃。然后，進(jìn)行如下步驟：向處理爐內(nèi)流過(guò)作為載氣的流量為15slm的氮?dú)庖约傲髁繛?slm的氫氣，同時(shí)向處理爐內(nèi)供給作為原料氣體的流量為10μmol/min的TMG、流量為12μmol/min的三甲基銦(TMI)以及流量為300000μmol/min的氨48秒鐘。之后，進(jìn)行如下步驟：向處理爐內(nèi)供給流量為10μmol/min的TMG、流量為1.6μmol/min的TMA、0.002μmol/min的四乙基硅烷以及流量為300000μmol/min的氨120秒鐘。以下，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這兩個(gè)步驟，在n型氮化物半導(dǎo)體層4的表面形成利用厚度為2nm的由GaInN構(gòu)成的阱層以及厚度為7nm的由n型AlGaN構(gòu)成的勢(shì)壘層得到的15周期的具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層5。

(p型氮化物半導(dǎo)體層6的形成)

接下來(lái)，在發(fā)光層5的上層形成由Al_mGa_1－mN(0≤m＜1)構(gòu)成的p型半導(dǎo)體層6。

具體而言，將MOCVD裝置的爐內(nèi)壓力維持為100kPa，向處理爐內(nèi)流過(guò)作為載氣的流量為15slm的氮?dú)庖约傲髁繛?5slm的氫氣，同時(shí)使?fàn)t內(nèi)溫度升溫至1025℃。之后，向處理爐內(nèi)供給作為原料氣體的流量為35μmol/min的TMG、流量為20μmol/min的TMA、流量為250000μmol/min的氨以及用于摻雜p型雜質(zhì)的流量為0.1μmol/min的雙環(huán)戊二烯基化合物60秒鐘。由此，在發(fā)光層5的表面形成具有厚度為20nm的Al_0.3Ga_0.7N的組成的空穴供給層。之后，將TMG的流量變更為9μmol/min并供給原料氣體360秒鐘，由此形成具有厚度為120nm的Al_0.13Ga_0.87N的組成的空穴供給層。利用這些空穴供給層形成p型氮化物半導(dǎo)體層6。

這里，在p型氮化物半導(dǎo)體層6的形成工藝中，由于是以比n型氮化物半導(dǎo)體層4的形成工藝更低的溫度下進(jìn)行膜生長(zhǎng)，因此相比于n型氮化物半導(dǎo)體層4的形成時(shí)，爐內(nèi)成為更富含III族的環(huán)境。由此，存在所包含的C濃度相比于n型氮化物半導(dǎo)體層4變得更高的可能性。但是，如后述那樣，即使p型氮化物半導(dǎo)體層6內(nèi)的所包含的C濃度例如為1×10¹⁹/cm³左右那樣高的值，通過(guò)使n型氮化物半導(dǎo)體層4內(nèi)的所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³以下，也獲得了使深能級(jí)發(fā)光衰減的效果。

此外，作為p型雜質(zhì)，能夠使用鎂(Mg)、鈹(Be)、鋅(Zn)、碳(C)等。

(之后的工序)

在形成p型氮化物半導(dǎo)體層6之后，停止TMA的供給，并且將雙環(huán)戊二烯基化合物的流量變更為0.2μmol/min，供給原料氣體20秒鐘。由此，形成厚度為5nm的由p型GaN構(gòu)成的高濃度p型GaN層。

之后，在進(jìn)行了退火處理之后，通過(guò)刻蝕使n型氮化物半導(dǎo)體層4的一部分上表面露出。然后，分別在露出的n型氮化物半導(dǎo)體層4的上表面形成n電極，在高濃度p型GaN層的上表面形成p電極。

[實(shí)施例]

以下，參照實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

在上述工藝中，僅使n型氮化物半導(dǎo)體層4的形成時(shí)的原料氣體的V/III比不同，其他條件設(shè)為相同，由此形成了實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例1這三個(gè)元件。此外，任意的元件都是主要的發(fā)光波長(zhǎng)為370nm頻帶的紫外光發(fā)光元件。

·實(shí)施例1：使V/III比為4000來(lái)進(jìn)行制作。n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度為5×10¹⁶/cm³

·實(shí)施例2：使V/III比為2000來(lái)進(jìn)行制作。n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³

·比較例1：使V/III比為1000來(lái)進(jìn)行制作。n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度為5×10¹⁷/cm³

此外，在任意的元件中，都是使p型氮化物半導(dǎo)體層6的形成時(shí)的原料氣體的V/III比為6000，使p型氮化物半導(dǎo)體層6的所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³。

圖3是表示對(duì)實(shí)施例1、實(shí)施例2、比較例1這三個(gè)元件施加了相同的電壓時(shí)而得的光的光譜分布的圖。橫軸是發(fā)光波長(zhǎng)，縱軸是光強(qiáng)度。另外，圖4是表示各元件的發(fā)光狀態(tài)的照片。

根據(jù)圖3，在比較例1中，相對(duì)于370nm頻帶的發(fā)光強(qiáng)度，包含黃色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)頻帶的550nm～600nm頻帶的發(fā)光波長(zhǎng)(深能級(jí)發(fā)光)的強(qiáng)度的比例(深能級(jí)強(qiáng)度比)約為0.3％，超過(guò)了0.1％。在該情況下，原本的話，通過(guò)發(fā)出紫外光，受到相當(dāng)于峰值波長(zhǎng)的下部部分的紫色的可見(jiàn)光的影響而應(yīng)發(fā)出深紫色的光，但是通過(guò)圖4的照片可知，受到深能級(jí)發(fā)光的影響而發(fā)出頗為發(fā)白的光。由于混合了紫色系的光與黃色系的光，導(dǎo)致發(fā)光色發(fā)白。此外，根據(jù)圖3，實(shí)施例1的深能級(jí)強(qiáng)度比約為0.03％，實(shí)施例2的深能級(jí)強(qiáng)度比約為0.1％。

與此相對(duì)，在實(shí)施例1、實(shí)施例2中，深能級(jí)強(qiáng)度比被抑制為0.1％以下，在圖4的照片中也可知，來(lái)自元件的發(fā)光色中減少了發(fā)白感，變?yōu)樯钌?。?duì)比較例1、實(shí)施例1、實(shí)施例2進(jìn)行比較可知，越是降低n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度，越是獲得了使深能級(jí)強(qiáng)度比降低的效果。

此外，與實(shí)施例2相同，以使n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度為1×10¹⁷/cm³的狀態(tài)，使p型氮化物半導(dǎo)體層6的形成時(shí)的原料氣體的V/III比為1000，使p型氮化物半導(dǎo)體層6的所包含的C濃度上升為1×10¹⁹/cm³并進(jìn)行了相同的測(cè)定，但未獲得與實(shí)施例2之間的有意義的差別。據(jù)此也可知，n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度影響了深能級(jí)發(fā)光。

即，可知深能級(jí)發(fā)光并非出自于發(fā)光層5內(nèi)、而是出自于n型氮化物半導(dǎo)體層4內(nèi)所包含的C所導(dǎo)致的雜質(zhì)能級(jí)而產(chǎn)生。據(jù)此，通過(guò)盡可能減少n型氮化物半導(dǎo)體層4內(nèi)的所包含的C濃度，能夠抑制深能級(jí)發(fā)光。

認(rèn)為在作為p型氮化物半導(dǎo)體層6的雜質(zhì)摻雜Mg的情況下，利用Mg所導(dǎo)致的能級(jí)抑制出自于C的能級(jí)的發(fā)光。因此，認(rèn)為只要p型氮化物半導(dǎo)體層6中所包含的C的雜質(zhì)濃度至少為Mg的摻雜量以下，就不會(huì)影響深能級(jí)發(fā)光。由于Mg的摻雜濃度為1～2×10¹⁹/cm³左右，因此如果是1×10¹⁹/cm³左右的所包含的C濃度的話，就不會(huì)影響深能級(jí)發(fā)光。但是，在n型氮化物半導(dǎo)體層4中包含相同程度的所含的C濃度的情況下，如上述那樣將會(huì)產(chǎn)生較高的深能級(jí)發(fā)光。

此外，由于發(fā)光層5也由n極性的氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，因此優(yōu)選的是所包含的C濃度較低。但是，由于發(fā)光層5與n型氮化物半導(dǎo)體層4相比膜厚極薄，因此所包含的C的絕對(duì)量相比于n型氮化物半導(dǎo)體層4極少。由此，實(shí)際上不會(huì)像n型氮化物半導(dǎo)體層4的所包含的C濃度那樣對(duì)深能級(jí)發(fā)光產(chǎn)生較大影響。

[另一實(shí)施方式]

圖2所示的LED元件1具有支承基板2以及未摻雜層3，但也可以采用將它們剝離而成的構(gòu)成(參照?qǐng)D5)。在這種情況下，參照?qǐng)D3以及圖4，也獲得了與上述相同的效果。

符號(hào)說(shuō)明

1：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件

2：支承基板

3：未摻雜層

4：n型氮化物半導(dǎo)體層

5：發(fā)光層

6：p型氮化物半導(dǎo)體層

51、52、53、54、55：LED元件