JP2025041822A

JP2025041822A - 窒化物半導体発光素子

Info

Publication number: JP2025041822A
Application number: JP2024227255A
Authority: JP
Inventors: 智也山下; Tomoya Yamashita
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2024-12-24
Publication date: 2025-03-26
Also published as: US20230411553A1; JP2023184145A

Abstract

【課題】出力が向上された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。
【解決手段】窒化物半導体発光素子１００の製造方法は、ｎ側層１０形成工程と、活性層５形成工程と、ｐ側層２０形成工程と、を備え、活性層形成工程は、Ｉｎを含む第１厚さの第１井戸層と、ｎ型不純物がドープされた第１障壁層と、を含む第１積層部を形成する第１積層部形成工程であって、第１井戸層を第１温度で形成する工程と、Ｉｎを含み、第１厚さよりも厚い第２厚さの第２井戸層と、ｎ型不純物がドープされた第２障壁層と、を含む第２積層部を形成する第２積層部形成工程であって、第２井戸層を第１温度よりも低い第２温度で形成する工程と、Ｉｎを含み、第２厚さよりも薄い第３厚さの第３井戸層と、ｐ型不純物がドープされた第３障壁層と、を含む第３積層部を形成する第３積層部形成工程であって、第３井戸層を第２温度よりも高い第３温度で形成する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。

特許文献１には、井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造の活性層を備えた窒化物発光素子が開示されている。

特開２００８－１０３７１１号公報

本発明の一実施形態は、出力が向上された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。

本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、ｎ側層を形成するｎ側層形成工程と、前記ｎ側層上に、活性層を形成する活性層形成工程と、前記活性層上に、ｐ側層を形成するｐ側層形成工程と、を備え、前記活性層形成工程は、Ｉｎを含む第１厚さの第１井戸層と、前記第１井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第１障壁層と、を含む第１積層部を形成する第１積層部形成工程であって、前記第１井戸層を第１温度で形成する前記第１積層部形成工程と、前記第１積層部上に、Ｉｎを含み、前記第１厚さよりも厚い第２厚さの第２井戸層と、前記第２井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第２障壁層と、を含む第２積層部を形成する第２積層部形成工程であって、前記第２井戸層を前記第１温度よりも低い第２温度で形成する前記第２積層部形成工程と、前記第２積層部上に、Ｉｎを含み、第２厚さよりも薄い第３厚さの第３井戸層と、前記第３井戸層上に形成されｐ型不純物がドープされた第３障壁層と、を含む第３積層部を形成する第３積層部形成工程であって、前記第３井戸層を前記第２温度よりも高い第３温度で形成する前記第３積層部形成工程と、を含む。

本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、出力が向上された窒化物半導体発光素子を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の工程の流れを示す工程フロー図である。本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の工程の流れを示す工程フロー図である。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。なお、各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などが誇張、又は部材の一部の図示を省略する場合がある。
また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。

以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、特定の方向又は位置を示す用語（例えば、「上」、「下」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向又は位置を分かり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向又は位置の関係が同一であれば、本発明以外の図面、実際の製品等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本明細書において「上」と表現する位置関係は、接している場合と、接していないが上方に位置している場合も含む。また、各半導体層の厚さとは半導体層の積層方向における厚さである。

以下、図面を参照しながら本実施形態の製造方法により得られる窒化物半導体発光素子について説明する。

図１は、本実施形態の窒化物半導体発光素子の構成を示す模式断面図である。図１に示すように、窒化物半導体発光素子１００は、基板１と、基板１上に設けられたｎ側層１０と、ｐ側層２０と、ｎ側層１０とｐ側層２０との間に位置する活性層５と、を含む。ｎ側層１０上には、ｎ電極３０が配置される。ｐ側層２０上には、ｐ電極４０が配置される。
ｐ電極４０とｎ電極３０との間に順方向電圧を印加することで活性層５が発光する。

（基板１）
基板１は、例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１_２Ｏ_４）のような絶縁性基板を用いることができる。窒化物半導体からなる半導体層をエピタキシャル成長させる場合には、Ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。窒化物半導体は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。また、基板１として、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ等を用いてもよい。基板１の上面視形状は、例えば、矩形状とすることができる。基板１の１辺の長さは、例えば、１００μｍ以上２０００μｍ以下であり、好ましくは５００μｍ以上１０００μｍ以下である。基板１は、最終的に備えなくてもよい。

（ｎ側層１０）
図１に示すように、ｎ側層１０は、基板１側から順に、下地層２と、ｎ側コンタクト層３と、ｎ側超格子層４と、を含んでいる。ｎ側層１０は、ｎ型不純物を含む少なくとも１つの半導体層を含んでいる。ｎ型不純物には、例えば、Ｓｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）等を用いることができる。ｎ側層１０は、電子を供給する機能を有していればよく、ｎ型不純物やｐ型不純物を意図的にドープせずに形成したアンドープ層を含んでいてもよい。

下地層２は、基板１とｎ側コンタクト層３との間に配置されている。下地層２を配置することで、下地層２の上面に結晶性の高いｎ側コンタクト層３を形成することができる。
下地層２には、例えば、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ等を用いることができる。なお、基板１と下地層２の間に、バッファ層を形成してもよい。バッファ層は、基板１と下地層２との間の格子不整合を低減させるための層である。バッファ層には、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ、ＧａＮ等を用いることができる。バッファ層の厚さは、例えば、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。

ｎ側コンタクト層３は、下地層２の上面に配置され、少なくとも一部にｎ型不純物を含む。図１に示すように、ｎ側コンタクト層３の上面にｎ電極３０が配置されている。ｎ側コンタクト層３は、ｎ電極３０から活性層５に向かって電子を供給するために、比較的高い濃度のｎ型不純物がドープされていることが好ましい。ｎ側コンタクト層３のｎ型不純物濃度は、例えば、６×１０^１８／ｃｍ^３以上１×１０^１９／ｃｍ^３以下とすることができる。ｎ側コンタクト層３には、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等を用いることができる。
ｎ側コンタクト層３は、複数の半導体層を含む積層構造としてよい。ｎ側コンタクト層３は、例えば、アンドープのＧａＮと、ｎ型不純物がドープされたＧａＮとを交互に積層させた積層構造としてもよい。ｎ側コンタクト層３の厚さは、例えば、５μｍ以上２０μｍ以下である。

ｎ側超格子層４は、ｎ側コンタクト層３の上面に配置されている。ｎ側超格子層４を配置することで、ｎ側コンタクト層３と活性層５との間の格子不整合を低減し、活性層５の結晶性を向上することができる。ｎ側超格子層４は、格子定数の異なる半導体層が交互に積層された積層構造を有している。ｎ側超格子層４は、例えば、１つのアンドープのＩｎＧａＮ層と、１つのアンドープのＧａＮ層とを含む単一ペアをｎペア含む。ｎ側超格子層４のペア数ｎは、例えば、１０個以上４０個以下、好ましくは、１５個以上３５個以下、さらに好ましくは、２５個以上３５個とすることができる。なお、ｎ側超格子層４は配置しなくてもよい。

（活性層５）
図２は、活性層５の詳細構造を説明するための模式断面図である。活性層５は、図１、２に示すように、ｎ側層１０側から順に、第１積層部５１と、第２積層部５２と、第３積層部５３とを有している。活性層５は、さらに、第１積層部５１と第２積層部５２との間に第４積層部５４を有している。第１積層部５１は、第１井戸層５１ｗと、第１障壁層５１ｂとを含む。第２積層部５２は、第２井戸層５２ｗと、第２障壁層５２ｂとを含む。第３積層部５３は、第３井戸層５３ｗと、第３障壁層５３ｂとを含む。第４積層部５４は、第４井戸層５４ｗと、第４障壁層５４ｂとを含む。本実施形態では、活性層５は、複数の第１積層部５１と、複数の第２積層部５２と、１つの第３積層部５３と、複数の第４積層部５４とを有している。第１積層部５１の数は、例えば、４個以上６個以下とすることができる。第２積層部５２の数は、例えば、４個以上８個以下とすることができる。第４積層部５４の数は、例えば、１個以上４個以下とすることができる。なお、活性層５は、複数の第３積層部５３を有する構成としていてもよい。また、活性層５は、１つの第１積層部５１と、１つの第２積層部５２とを有する構成としてもよい。また、活性層５は、第４積層部５４を有していなくてもよい。

第１井戸層５１ｗのバンドギャップエネルギーは、第１障壁層５１ｂのバンドギャップエネルギーよりも小さい。第１井戸層５１ｗは、Ｉｎ（インジウム）を含む。第１井戸層５１ｗには、例えば、アンドープのＩｎＧａＮ層を用いることができる。第１井戸層５１ｗのＩｎ組成比は、例えば、１０％以上１５％以下である。

第１井戸層５１ｗの第１厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄い。これにより、第１井戸層５１ｗよりもｐ側層２０側に位置する井戸層により多くの電子を供給させ、順方向電圧を低減することができる。第１井戸層５１ｗの第１厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄く、第２井戸層５２ｗよりも発光再結合が生じにくい。第１厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上４．０ｎｍ以下、好ましくは、１．０ｎｍ以上２．５ｎｍ以下、より好ましくは、１．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下とすることができる。

第１障壁層５１ｂは、第１井戸層５１上に配置される。第１障壁層５１ｂは、ｎ型不純物がドープされている。第１障壁層５１ｂにｎ型不純物を含有させることで、第１障壁層５１ｂよりもｐ側層２０側に位置する井戸層に電子を供給させやすくなり、順方向電圧を低減することができる。第１障壁層５１ｂには、例えば、ｎ型不純物としてＳｉを含むＧａＮ層を用いることができる。第１障壁層５１ｂのｎ型不純物濃度は、第４障壁層５４ｂのｎ型不純物濃度よりも低くしてよい。第１障壁層５１ｂのｎ型不純物濃度は、例えば、１×１０^１７／ｃｍ^３以上３×１０^１９／ｃｍ^３以下、好ましくは、２×１０^１７／ｃｍ^３以上１×１０^１９／ｃｍ^３以下、より好ましくは、３×１０^１７／ｃｍ^３以上８×１０^１８／ｃｍ^３以下とすることができる。

第１障壁層５１ｂの厚さは、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは、１０ｎｍ以上１８ｎｍ以下とすることができる。第１障壁層５１ｂの厚さを５ｎｍ以上とすることで、キャリアが不足することを低減できる。第１障壁層５１ｂの厚さを２０ｎｍ以下とすることで、ｎ型不純物が増加することによる結晶性の悪化を低減することができる。

第２井戸層５２ｗは、第１障壁層５１ｂ上に配置される。第２井戸層５２ｗのバンドギャップエネルギーは、第２障壁層５２ｂのバンドギャップエネルギーよりも小さい。第２井戸層５２ｗは、Ｉｎを含む。第２井戸層５２ｗには、例えば、アンドープのＩｎＧａＮ層を用いることができる。

第２井戸層５２ｗは、活性層５に含まれる複数の井戸層のうち、最も発光再結合が生じやすい井戸層である。窒化物半導体発光素子１００の発光ピーク波長は、第２井戸層５２ｗの発光ピーク波長と略同じである。第２井戸層５２ｗは、例えば、紫外光や可視光を発する。第２井戸層５２ｗは、可視光としては、例えば、青色光や緑色光を発することができる。第２井戸層５２ｗの発光ピーク波長は、例えば、４３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下とすることができる。第２井戸層５２ｗのＩｎ組成比は、例えば、２０％以上２８％以下、好ましくは２４％以上２８％以下とすることができる。このような範囲のＩｎ組成比を有する第２井戸層５２ｗは、緑色光を発する。

第２井戸層５２ｗの第２厚さは、第１井戸層５１ｗの第１厚さよりも厚い。これにより、第２井戸層５２ｗの体積が増加し、第２井戸層５２ｗにおける電子とホールの発光再結合確率を向上させることができる。第２井戸層５２ｗの第２厚さは、例えば、第１井戸層５１ｗの第１厚さの１．５倍以上３倍以下である。第２厚さを第１厚さの１．５倍以上とすることで、第１井戸層５１ｗにおける発光再結合よりも第２井戸層５２ｗの発光再結合が生じやすくできる。第２厚さを第１厚さの３．０倍以下することで、第２井戸層５２ｗを厚くすることによる結晶性の悪化を低減することができる。第２厚さは、例えば、２．０ｎｍ以上５．５ｎｍ以下、好ましくは、２．５ｎｍ以上４．０ｎｍ以下、より好ましくは、２．８ｎｍ以上３．５ｎｍ以下とすることができる。

第２障壁層５２ｂは、第２井戸層５２ｗ上に配置される。第２障壁層５２ｂは、ｎ型不純物がドープされている。第２障壁層５２ｂにｎ型不純物を含有させることで、第２井戸層５２ｗに電子を供給させやすくなり、順方向電圧を低減することができる。第２障壁層５２ｂには、例えば、ｎ型不純物としてＳｉを含むＧａＮ層を用いることができる。第２障壁層５２ｂのｎ型不純物濃度は、例えば、１×１０^１７／ｃｍ^３以上３×１０^１９／ｃｍ^３以下、好ましくは、２×１０^１７／ｃｍ^３以上１×１０^１９／ｃｍ^３以下、より好ましくは、３×１０^１７／ｃｍ^３以上８×１０^１８／ｃｍ^３以下とすることができる。

第２障壁層５２ｂの厚さは、第１障壁層５１ｂの厚さよりも薄いことが好ましい。これにより、第３積層部５３側から供給されるホールが第２障壁層５２ｂを介して第２井戸層５２ｗに供給しやすくなる。第２障壁層５２ｂの厚さは、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下、好ましくは、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることができる。第２障壁層５２ｂの厚さを３ｎｍ以上とすることで、第３積層部５３側から供給されるホールを第２井戸層５２ｗに供給させやすい。第２障壁層５２ｂの厚さを１５ｎｍ以下とすることで、ｎ型不純物が増加することによる結晶性の悪化を低減することができる。

第３井戸層５３ｗは、第２障壁層５２ｂ上に配置される。第３井戸層５３ｗのバンドギャップエネルギーは、第３障壁層５３ｂのバンドギャップエネルギーよりも小さい。第３井戸層５３ｗは、Ｉｎを含む。第３井戸層５３ｗには、例えば、アンドープのＩｎＧａＮ層を用いることができる。第３井戸層５３ｗのＩｎ組成比は、例えば、１０％以上１５％以下である。

第３井戸層５３ｗの第３厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄い。これにより、第２井戸層５２ｗにより多くのホールを供給させ、第２井戸層５２ｗにおける発光再結合確率を向上させることができるため、窒化物半導体発光素子１００の発光効率を向上することができる。第３井戸層５３ｗの第３厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄く、第２井戸層５２ｗよりも発光再結合が生じにくい。第３井戸層５３ｗの第３厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄い。第３井戸層５３ｗの第３厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上４．０ｎｍ以下、好ましくは、１．０ｎｍ以上２．５ｎｍ以下、より好ましくは、１．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下とすることができる。

第３障壁層５３ｂは、第３井戸層５３ｗ上に配置される。第３障壁層５３ｂは、第３井戸層５３ｗまたは第２井戸層５２ｗに効率よくホールを注入するためにｐ型不純物がドープされている。ｐ型不純物は、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）である。第３障壁層５３ｂのｐ型不純物濃度は、後述するｐ側障壁層６のｐ型不純物濃度よりも低い。これにより、ｐ型不純物濃度を高くすることによる結晶性の悪化を低減しつつ、第３障壁層５３ｂから第２井戸層５２ｗにホールを供給しやすくできるので、窒化物半導体発光素子１００の発光効率を向上させることができる。第３障壁層５３ｂのｐ型不純物濃度は、例えば、１×１０^１９／ｃｍ^３以上５×１０^１９／ｃｍ^３以下、１×１０^１９／ｃｍ^３以上３×１０^１９／ｃｍ^３以下とすることができる。

第３障壁層５３ｂの厚さは、例えば、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下、好ましくは、８ｎｍ以上１８ｎｍ以下、より好ましくは、１２ｎｍ以上１４ｎｍ以下とすることができる。第３障壁層５３ｂの厚さを３ｎｍ以上とすることで、キャリアの注入効率の悪化を低減することができる。第３障壁層５３ｂの膜厚を３０ｎｍ以下とすることで、第３障壁層５３ｂの結晶性を向上させることができる。

第３障壁層５３ｂと第３井戸層５３ｗとの間に、アンドープの半導体層からなる第１中間層を配置してもよい。第１中間層を配置することより、第３障壁層５３ｂに含まれるｐ型不純物が第２井戸層５２ｗ及び／又は第３井戸層５３ｗに拡散することによる信頼性の悪化を低減することができる。第１中間層には、例えば、アンドープのＧａＮ層を用いることができる。

第４井戸層５４ｗのバンドギャップエネルギーは、第４障壁層５４ｂのバンドギャップエネルギーよりも小さい。第４井戸層５４ｗは、Ｉｎを含む。第４井戸層５４ｗには、例えば、アンドープのＩｎＧａＮ層を用いることができる。第４井戸層５４ｗのＩｎ組成比は、例えば、１０％以上１５％以下である。

第４井戸層５４ｗの第４厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄い。これにより、第４井戸層５４ｗよりもｐ側層２０側に位置する井戸層により多くの電子を供給させ、順方向電圧を低減することができる。第４井戸層５４ｗの第４厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄く、第２井戸層５２ｗよりも発光再結合が生じにくい。第４厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上４．０ｎｍ以下、好ましくは、１．０ｎｍ以上２．５ｎｍ以下、より好ましくは、１．２ｎｍ以上２．０ｎｍ以下とすることができる。

第４障壁層５４ｂは、第４井戸層５４ｗ上に配置される。第４障壁層５４ｂは、ｎ型不純物がドープされている。第４障壁層５４ｂにｎ型不純物を含有させることで、第４障壁層５４ｂよりもｐ側層２０側に位置する井戸層に電子を供給させやすくなり、順方向電圧を低減することができる。第４障壁層５４ｂには、例えば、ｎ型不純物としてＳｉを含むＧａＮ層を用いることができる。第４障壁層５４ｂのｎ型不純物濃度は、例えば、１×１０^１７／ｃｍ^３以上１×１０^１９／ｃｍ^３以下、好ましくは、２×１０^１７／ｃｍ^３以上５×１０^１８／ｃｍ^３以下、より好ましくは、３×１０^１７／ｃｍ^３以上２×１０^１８／ｃｍ^３以下とすることができる。

第４障壁層５４ｂの厚さは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下、好ましくは、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下、より好ましくは、１３ｎｍ以上１６ｎｍ以下とすることができる。第４障壁層５４ｂの厚さを２ｎｍ以上とすることで、キャリアが不足することを低減できる。第４障壁層５４ｂの厚さを１５ｎｍ以下とすることで、ｎ型不純物が増加することによる結晶性の悪化を低減することができる。

各井戸層の厚さの一例として、第１井戸層５１ｗの厚さを１．５ｎｍ、第２井戸層５２ｗの厚さを２．８ｎｍ、第３井戸層５３ｗの厚さを１．５ｎｍとすることができる。このような厚さを有する活性層５とすることにより、第１井戸層５１ｗおよび第３井戸層５３ｗにおける電子とホールの発光再結合確率を低減させ、第２井戸層５２ｗに電子およびホールを供給させやすくすることができる。したがって、窒化物半導体発光素子１００の発光効率を向上させることができる。

第１厚さ、第３厚さ、及び第４厚さは、それぞれ第２厚さよりも薄い。第１厚さ、第３厚さ、及び第４厚さは、例えば、同じ厚さとしてよい。なお、第１厚さ、第３厚さ、及び第４厚さをそれぞれ同じ厚さとせず、異なる厚さとしてもよい。例えば、第４厚さを第１厚さよりも薄くしてもよい。これにより、第１積層部５１側から供給される電子が第４井戸層５４ｗを介して第２井戸層５２ｗに供給されやすくなる。

以上のように構成された活性層５は、第２井戸層５２ｗに電子とホールとが効率良く供給され、他の井戸層よりも発光再結合が第２井戸層５２ｗにおいて生じやすいため、窒化物半導体発光素子１００の出力を向上させることができる。

（ｐ側層２０）
図１に示すように、ｐ側層２０は、活性層５側から順に、ｐ側障壁層６と、ｐ側コンタクト層７を含む。ｐ側層２０は、ｐ型不純物を含む少なくとも１つの半導体層を含んでいる。ｐ型不純物には、例えば、Ｍｇ等を用いることができる。ｐ側層２０は、正孔を供給する機能を有していればよく、アンドープ層を含んでいてもよい。

ｐ側障壁層６は、ｐ側層２０のうち最も活性層５の近くに位置している。ｐ側障壁層６は、電子を閉じ込めるために配置される。ｐ側障壁層６には、例えば、Ｍｇ等のｐ型不純物を含むＧａＮ、ＡｌＧａＮを用いることができる。ｐ側障壁層６のバンドギャップエネルギーは、第３障壁層のバンドギャップエネルギーよりも大きい。ｐ側障壁層６の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。ｐ側障壁層６のｐ型不純物濃度は、例えば、２×１０^２０／ｃｍ^３以上６×１０^２０／ｃｍ^３以下とすることができる。

ｐ側コンタクト層７の上面には、ｐ電極４０が配置される。ｐ側コンタクト層７には、例えば、Ｍｇ等のｐ型不純物を含むＧａＮ、ＡｌＧａＮを用いることができる。ｐ側コンタクト層７の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。ｐ側コンタクト層７のｐ型不純物濃度は、例えば、２×１０^２０／ｃｍ^３以上２×１０^２１／ｃｍ^３以下とすることができる。

以下、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法について説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、ｎ側層形成工程と、活性層形成工程と、ｐ側層形成工程と、電極形成工程とを備える。ｎ側層形成工程、活性層形成工程、およびｐ側層形成工程において形成される各半導体層は、例えば、圧力および温度の調整が可能な反応容器内において、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法により形成される。具体的には、ｎ側層１０、活性層５、及びｐ側層２０は、反応容器内にキャリアガスおよび原料ガスを供給することで基板１上に形成される。

原料ガスは、形成する半導体層に応じて適宜選択される。Ｇａを含む原料ガスには、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガス等を用いる。Ｎを含む原料ガスには、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）ガス等を用いる。Ａｌを含む原料ガスには、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス等を用いる。Ｉｎを含む原料ガスには、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等を用いる。Ｓｉを含む原料ガスには、例えば、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガス等を用いる。Ｍｇを含む原料ガスには、例えば、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ_２Ｍｇ）ガス等を用いる。キャリアガスには、例えば、水素ガス、窒素ガス等を用いる。

（ｎ側層形成工程）
ｎ側層形成工程は、基板１上に、ｎ側層１０を形成する工程である。ｎ側層形成工程は、下地層形成工程と、ｎ側コンタクト層形成工程と、ｎ側超格子層形成工程とを備えている。

下地層形成工程において、基板１上に、下地層２を形成する。下地層２を形成する前に基板１の上にバッファ層を形成し、バッファ層を介して下地層２を形成してもよい。バッファ層は、原料ガスにＴＭＡガス、ＴＭＧガス、アンモニアガス等を用いて、基板１上にＡｌＧａＮ層を成長させることで形成する。バッファ層を形成するときの温度は、例えば、６００℃以下である。また、下地層２は、例えば、原料ガスにＴＭＧガス、アンモニアガスを用い、バッファ層の上にＧａＮ層を成長させることで形成される。

ｎ側コンタクト層形成工程において、下地層２上に、ｎ側コンタクト層３を形成する。
ｎ側コンタクト層３は、例えば、Ｇａを含む原料ガス、Ｎを含む原料ガス、及びＳｉを含む原料ガスを用いて形成することができる。ｎ側コンタクト層３は、例えば、原料ガスにＴＭＧガス、アンモニアガス、モノシランガス等を用い、ｎ型不純物を含むＧａＮ層を成長させることで形成される。ｎ側コンタクト層３を形成するときの温度は、例えば、１１００℃以上１２００℃である。

ｎ側超格子層形成工程において、ｎ側コンタクト層３上に、ｎ側超格子層４を形成する。ｎ側超格子層４を形成するときの温度は、ｎ側コンタクト層３を形成するときの温度よりも低くすることが好ましい。ｎ側超格子層４を形成するときの温度は、例えば、９００℃以上９５０℃以下である。ｎ側超格子層形成工程は、例えば、原料ガスとして、ＴＥＧガス、アンモニアガス等を用いて、アンドープのＧａＮ層を形成する工程と、原料ガスとして、ＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガス等を用いて、アンドープのＩｎＧａＮ層を形成する工程とを含む。アンドープのＧａＮ層を形成する工程と、アンドープのＩｎＧａＮ層を形成する工程とを交互に複数回行うことで、アンドープのＧａＮ層とアンドープのＩｎＧａＮ層とが交互に積層されたｎ側超格子層４を形成する。なお、アンドープのＧａＮ層を形成するときに、キャリアガスとしてＨ_２を含むガスを用いてもよい。

（活性層形成工程）
活性層形成工程は、ｎ側層１０上に、活性層５を形成する工程である。図４は、活性層形成工程の工程フロー図である。図４に示すように、活性層形成工程は、第１積層部形成工程と、第２積層部形成工程と、第３積層部形成工程とを有している。活性層形成工程は、さらに、第１積層部形成工程の後、第４積層部形成工程を有している。

第１積層部形成工程は、第１井戸層５１ｗと、第１井戸層５１ｗ上に形成された第１障壁層５１ｂと、を含む第１積層部５１を形成する工程である。第１積層部５１は、ｎ側層１０上に形成される。

第１井戸層５１ｗは、例えば、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第１井戸層５１ｗは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガス等を用い、アンドープのＩｎＧａＮ層を成長させることで形成される。第１井戸層５１ｗを形成するときのＩｎを含む原料ガスの流量比は、第２井戸層５２ｗを形成するときのＩｎを含む原料ガスの流量比と同じにすることが好ましい。これにより、製造条件を簡略化し、所望の組成を有する半導体層を形成しやすくすることができる。

第１井戸層５１ｗは、第２井戸層５２ｗを形成するときの第２温度よりも高い第１温度で形成する。これにより、第１井戸層５１ｗを良好な結晶性で形成されるため、第１積層部形成工程を行った後の半導体層の表面状態を平坦に近づけることができる。その結果、第１積層部５１上に形成する第２井戸層５２ｗの結晶性を向上させることができる。第１温度は、例えば、第２温度よりも５０℃以上１００℃以下高くすることが好ましい。第１温度は、例えば、８５０℃以上９５０℃以下である。第１井戸層５１ｗの第１厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄くなるように形成する。例えば、第１井戸層５１ｗを形成するときの時間を、第２井戸層５２ｗを形成するときの時間よりも短くすることで、第１井戸層５１ｗの第１厚さを第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄く形成できる。

第１障壁層５１ｂは、例えば、Ｇａを含む原料ガス、Ｓｉを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第１障壁層５１ｂは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、モノシランガス、アンモニアガス等を用い、ｎ型不純物がドープされたＧａＮ層を成長させることで形成する。第１障壁層５１ｂを形成するときの温度は、例えば、９００℃以上１０００℃以下である。

第２積層部形成工程は、第２井戸層５２ｗと、第２井戸層５２ｗ上に形成された第２障壁層５２ｂと、を含む第２積層部５２を形成する工程である。第２積層部５２は、第１積層部５１上に形成される。なお、第４積層部形成工程を行う場合は、第２積層部５２は、第４積層部５４上に形成される。

第２井戸層５２ｗは、例えば、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第２井戸層５２ｗは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガス等を用い、アンドープのＩｎＧａＮ層を成長させることで形成する。

第２井戸層５２ｗは、第１井戸層５１ｗを形成するときの第１温度よりも低い第２温度で形成する。第２温度は、例えば、第１温度よりも５０℃以上１００℃以下低くすることが好ましい。第２温度は、例えば、７５０℃以上８５０℃以下である。第２井戸層５２ｗの第２厚さは、第１井戸層５１ｗの第１厚さよりも厚くなるように形成する。例えば、第２井戸層５２ｗを形成するときの時間を、第１井戸層５１ｗを形成するときの時間よりも長くすることで、第２井戸層５２ｗの第２厚さを第１井戸層５１ｗの第１厚さよりも厚く形成できる。

第２障壁層５２ｂは、例えば、Ｇａを含む原料ガス、Ｓｉを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第２障壁層５２ｂは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、モノシランガス、アンモニアガス等を用い、ｎ型不純物がドープされたＧａＮ層を成長させることで形成する。第２障壁層５２ｂを形成するときの温度は、例えば、９００℃以上１０００℃以下である。

第２障壁層５２ｂを形成するときの成長レートを、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートよりも遅くすることが好ましい。例えば、第２障壁層５２ｂを形成するときのＧａを含む原料ガスの流量比を、第１障壁層５１ｂを形成するときのＧａを含む原料ガスの流量比よりも少なくすることで、第２障壁層５２ｂを形成するときの成長レートを、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートよりも遅くすることができる。これにより、第２障壁層５２ｂを第１障壁層５１ｂよりも結晶性良く形成することができる。なお、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートを遅くすることで結晶性を向上させることができるが、第１障壁層５１ｂを形成する際にすでに形成されているｎ側層１０への熱負荷が生じやすい傾向にある。第２障壁層５２ｂを形成するときの成長レートは、例えば、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートの０．５倍以上０．８倍以下である。

第３積層部形成工程は、第３井戸層５３ｗと、第３井戸層５３ｗ上に形成された第３障壁層５３ｂと、を含む第３積層部５３を形成する工程である。第３積層部５３は、第２積層部５２上に形成される。

第３井戸層５３ｗは、例えば、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第３井戸層５３ｗは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガス等を用い、アンドープのＩｎＧａＮ層を成長させることで形成する。

第３井戸層５３ｗは、第２井戸層５２ｗを形成するときの第２温度よりも高い第３温度で形成する。これにより、第３井戸層５３ｗを良好な結晶性で形成されるため、第３積層部形成工程を行った後の半導体層の表面状態を平坦に近づけることができる。その結果、第３積層部５３上に形成する第３障壁層５３ｂの結晶性を向上させることができる。第３温度は、例えば、第２温度よりも５０℃以上１００℃以下高くすることが好ましい。第３温度は、例えば、８５０℃以上９５０℃以下である。第３井戸層５３ｗの第３厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄くなるように形成する。

第３障壁層５３ｂは、例えば、Ｇａを含む原料ガス、Ｍｇを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第３障壁層５３ｂは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、Ｃｐ_２Ｍｇガス、アンモニアガス等を用い、ｐ型不純物がドープされたＧａＮ層を成長させることで形成する。第３障壁層５３ｂにｐ型不純物をドープすることで、第２井戸層５２ｗにホールを供給しやすくできる。第３障壁層５３ｂを形成するときの温度は、例えば、９００℃以上１０００℃以下である。

第３井戸層５３ｗを形成した後、第３井戸層５３ｗ上に、第１中間層としてアンドープのＧａＮ層を形成してよい。第１中間層を形成する場合、ｐ型不純物がドープされた第３障壁層５３ｂは第１中間層上に形成される。第１中間層を形成することで、第３障壁層５３ｂにドープされたｐ型不純物が第３井戸層５３ｗ側に拡散して信頼性が悪化することを低減することができる。Ｍｇを含む原料ガスの流量比を制御することで、第３障壁層５３ｂの不純物濃度が、ｐ側障壁層６のｐ型不純物濃度よりも低くなるように第３障壁層５３ｂを形成してよい。

第４積層部形成工程は、第１積層部形成工程の後、第４井戸層５４ｗと、第４井戸層５４ｗ上に形成された第４障壁層５４ｂと、を含む第４積層部５４を形成する工程である。
第４積層部形成工程は、第１積層部形成工程の後であって、第２積層部形成工程の前に行われる。第４積層部５４は、第１積層部５１上に形成される。

第４井戸層５４ｗは、例えば、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第４井戸層５４ｗは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガス等を用い、アンドープのＩｎＧａＮ層を成長させることで形成する。

第４井戸層５４ｗは、第２井戸層５２ｗを形成するときの第２温度よりも高い第４温度で形成する。これにより、第４井戸層５４ｗを良好な結晶性で形成されるため、第４積層部形成工程を行った後の半導体層の表面状態を平坦に近づけることができる。その結果、第４積層部５４上に形成する第２井戸層５２ｗの結晶性を向上させることができる。第４温度は、例えば、第２温度よりも５０℃以上１００℃以下高くすることが好ましい。第４温度は、例えば、８５０℃以上９５０℃以下である。第４井戸層５４ｗの第４厚さは、第２井戸層５２ｗの第２厚さよりも薄くなるように形成する。

第４障壁層５４ｂは、例えば、Ｇａを含む原料ガス、Ｓｉを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて形成することができる。第４障壁層５４ｂは、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、モノシランガス、アンモニアガス等を用い、ｎ型不純物がドープされたＧａＮ層を成長させることで形成する。第４障壁層５４ｂを形成するときの温度は、例えば、９００℃以上１０００℃以下である。

第４障壁層５４ｂを形成するときの成長レートを、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートよりも遅くすることが好ましい。例えば、第４障壁層５４ｂを形成するときのＧａを含む原料ガスの流量比を、第１障壁層５１ｂを形成するときのＧａを含む原料ガスの流量比よりも少なくすることで、第４障壁層５４ｂを形成するときの成長レートを、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートよりも遅くすることができる。これにより、第４障壁層５４ｂを第１障壁層５１ｂよりも結晶性良く形成することができる。第４障壁層５４ｂを形成するときの成長レートは、例えば、第１障壁層５１ｂを形成するときの成長レートの０．５倍以上０．８倍以下である。

第２積層部形成工程を複数回行い、第３積層部形成工程を１回行うことが好ましい。これにより、複数の第２井戸層５２ｗが形成され、１つの第２井戸層５２ｗが形成される場合よりも発光再結合が生じやすくなり、出力を向上させることができる。また、ｐ型不純物がドープされた第３障壁層５３ｂを１つとすることで、第２井戸層５２ｗにｐ型不純物が拡散することを低減できる。第２積層部形成工程は、例えば、４回以上８回以下行うことができる。

第１積層部形成工程は、複数回行うことが好ましい。良好な結晶性で形成される第１積層部５１を複数形成することで、１つの第１積層部５１を形成する場合に比べて、第１積層部形成工程を行った後の半導体層の表面状態を平坦に近づけることがすることができる。その結果、第１積層部５１上に形成される第２井戸層５２ｗをより良好な結晶性で形成することができる。第１積層部形成工程は、例えば、４回以上６回以下行うことができる。第４積層部形成工程は、複数回行うことが好ましい。良好な結晶性で形成される第４積層部５４を複数形成することで、１つの第４積層部５４を形成する場合に比べて、第４積層部形成工程を行った後の半導体層の表面状態を平坦に近づけることがすることができる。その結果、第４積層部５４上に形成される第２井戸層５２ｗをより良好な結晶性で形成することができる。第４積層部形成工程は、例えば、２回以上４回以下行うことができる。

なお、第１井戸層５１ｗ、第２井戸層５２ｗ、および第３井戸層５３ｗを構成するＩｎＧａＮ層の分解を低減するため、各井戸層を形成した後に各井戸層上に第２中間層を形成してもよい。第２中間層は、例えば、原料ガスにＴＥＧガス、アンモニアガス等を用い、アンドープのＧａＮ層を成長させることで形成することができる。

第１温度、第３温度、及び第４温度は、それぞれ第２温度よりも高い。第１温度、第３温度、及び第４温度は、例えば、同じ温度としてよい。なお、第１温度、第３温度、及び第４温度をそれぞれ同じ温度とせず、異なる温度としてもよい。例えば、第１温度および第４温度を、第３温度よりも高くしてもよい。これにより、第２井戸層５２ｗを形成するときの下地を形成する第１井戸層５１ｗおよび第４井戸層５４ｗの結晶性が向上し、第２井戸層５２ｗの結晶性をさらに向上させることができるので、窒化物半導体発光素子１００の出力を向上させることができる。

（ｐ側層形成工程）
ｐ側層形成工程は、活性層５上にｐ側層２０を形成する工程である。ｐ側層形成工程は、ｐ側障壁層形成工程と、ｐ側コンタクト層形成工程とを備えている。

ｐ側障壁層形成工程において、活性層５上に、ｐ側障壁層６を形成する。ｐ側障壁層６は、
例えば、原料ガスとしてＴＥＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ_２Ｍｇガス、アンモニアガスを用い、ｐ型不純物がドープされたＡｌＧａＮ層を成長させることで形成する。

ｐ側コンタクト層形成工程において、ｐ側障壁層６上に、ｐ側コンタクト層７を形成する。ｐ側コンタクト層は、例えば、原料ガスとしてＴＭＧガス、アンモニアガスを用いて、アンドープのＧａＮ層を形成する。その後、このアンドープのＧａＮからなる層上に、原料ガスとしてＴＭＧガス、Ｃｐ_２Ｍｇガス、アンモニアガスを用い、ｐ型不純物を含むＧａＮ層を形成する。このように、アンドープのＧａＮ層とｐ型不純物を含むＧａＮ層とを含むｐ側コンタクト層７を形成する。順方向電圧Ｖｆを低減するという観点から、ｐ側コンタクト層７の不純物濃度は、ｐ側障壁層６よりも高くすることが好ましい。

上記工程により各半導体層を形成した後、反応容器内において、各半導体層に対して熱処理を行う。熱処理は、例えば、窒素雰囲気中、温度を６５０以上８００℃以下とした状態で行う。

（電極形成工程）
熱処理後、ｐ側層２０の一部、活性層５の一部を除去して、ｎ側コンタクト層３の表面の一部を露出させる。ｐ側層２０、活性層５の除去には、例えば、反応性イオンエッチング法を用いることができる。

その後、ｐ側コンタクト層７の上面の一部にｐ電極４０を形成し、露出されたｎ側コンタクト層３の表面の一部にｎ電極３０を形成する。以上の工程により、窒化物半導体発光素子１００は作製される。ｎ電極およびｐ電極４０は、例えば、蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。

以上説明したとおり、第２井戸層５２ｗに電子とホールとが効率良く供給され、他の井戸層よりも発光再結合が第２井戸層５２ｗにおいて生じやすい活性層５を形成できる。そのため、本実施形態の窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、出力が向上された窒化物半導体発光素子１００を製造することができる。

＜実施例＞
以下に説明する製造方法により窒化物半導体発光素子を作製した。なお、各半導体層はＭＯＣＶＤ法により形成した。

（基板１）
基板１として、Ｃ面を主面とするサファイアよりなる基板を用い、最初に、反応容器内において、窒化物半導体を形成するサファイア（Ｃ面）を水素雰囲気中、１０５０℃の温度でクリーニングした。基板１の外形は、平面視において１辺の長さが６５０μｍの正方形とした。

（バッファ層）
原料ガスにＴＭＡガス、ＴＭＧガス、アンモニアガスを用い、基板１上にＡｌＧａＮからなるバッファ層を約１２ｎｍの厚さに形成した。バッファ層を形成するときの温度は５５０℃とした。

（下地層２）
次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＧガス、アンモニアガスを用い、バッファ層上にＧａＮを約１μｍの厚さに形成した。続いて、温度を１１５０℃にして、原料ガスにＴＭＧガス、アンモニアガスを用い、ＧａＮを約１μｍの厚さに形成した。このように形成した２層のＧａＮからなる下地層２を形成した。

（ｎ側コンタクト層３）
次に、１１５０℃の温度でＴＭＧガス、アンモニアガス、モノシランガスを用い、下地層２上に、Ｓｉが１×１０^１９／ｃｍ^３ドープされたＧａＮからなるｎ側コンタクト層３を６μｍの厚さに形成した。

（ｎ側超格子層４）
次に、アンドープＧａＮ層を形成する工程と、アンドープＩｎＧａＮ層を形成する工程とを繰り返してｎ側超格子層４を形成した。アンドープＧａＮ層を形成する工程と、アンドープＩｎＧａＮ層を形成する工程とを１サイクルとして、３０サイクル繰り返すことで、アンドープＧａＮ層およびアンドープＩｎＧａＮ層をそれぞれ３０層含むｎ側超格子層４を形成した。

アンドープＧａＮ層を形成する工程では、温度を９１０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、アンモニアガスを用い、ＧａＮからなる層を３ｎｍの厚さに形成した。アンドープＩｎＧａＮ層を形成する工程では、温度を９１０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガスを用い、ＩｎＧａＮからなる層を１．５ｎｍの厚さに形成した。

（活性層５）
次に、温度を８６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガスを用いてＩｎ_０．１５Ｇａ_０.８５Ｎよりなる厚さが１．５ｎｍの第１井戸層５１ｗを形成した。さらに、第１井戸層５１ｗ上に、温度９６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、モノシランガス、アンモニアガスを用いてｎ型不純物がドープされたＧａＮよりなる厚さが１５ｎｍの第１障壁層５１ｂを形成した。このように第１井戸層５１ｗと第１障壁層５１ｂとを形成する第１積層部形成工程を５回繰り返して行った。

次に、温度を８６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガスを用いてＩｎ_０．１５Ｇａ_０.８５Ｎよりなる厚さが１．５ｎｍの第４井戸層５４ｗを形成した。さらに、第４井戸層５４ｗ上に、温度９６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、モノシランガス、アンモニアガスを用いてｎ型不純物がドープされたＧａＮよりなる厚さが１６ｎｍの第４障壁層５４ｂを形成した。このように第４井戸層５４ｗと第４障壁層５４ｂとを形成する第４積層部形成工程を２回繰り返して行った。

次に、温度を８００℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガスを用いてＩｎ_０．２５Ｇａ_０.７５Ｎよりなる厚さが２．８ｎｍの第２井戸層５２ｗを形成した。さらに、第２井戸層５２ｗ上に、温度９６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、モノシランガス、アンモニアガスを用いてｎ型不純物がドープされたＧａＮよりなる厚さが９ｎｍの第２障壁層５２ｂを形成した。このように第２井戸層５２ｗと第２障壁層５２ｂとを形成する第２積層部形成工程を６回繰り返して行った。

次に、温度を８６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＩガス、アンモニアガスを用いてＩｎ_０．１５Ｇａ_０.８５Ｎよりなる厚さが１．５ｎｍの第３井戸層５３ｗを形成した。さらに、第３井戸層５３ｗ上に、原料ガスにＴＥＧガス、アンモニアガスを用いてＧａＮよりなる厚さが５．３ｎｍの第１中間層を形成した。さらに、第１中間層上に、温度９６０℃にして、原料ガスにＴＥＧガス、Ｃｐ_２Ｍｇガス、アンモニアガスを用いてｐ型不純物がドープされたＧａＮよりなる厚さが１３ｎｍの第３障壁層５３ｂを形成した。
このように第３井戸層５３ｗと第３障壁層５３ｂとを形成する第３積層部形成工程を１回行った。

（ｐ側障壁層６）
次に、９６０℃の温度にして、原料ガスにＴＥＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ_２Ｍｇガス、アンモニアガスを用い、Ｍｇを２×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＡｌ_０．１3Ｇａ_０．８7Ｎよりなるｐ側障壁層６を１１ｎｍの厚さに形成した。

（ｐ側コンタクト層７）
次に、温度８５０℃以上１０００℃以下の範囲で、ＴＭＧガス、アンモニアガスを用い、アンドープのＧａＮからなる層を約８０ｎｍの厚さに形成した。さらに、そのＧａＮ層上に、ＴＭＧガス、アンモニアガス、Ｃｐ２Ｍｇガスを用い、Ｍｇを５×１０²⁰／ｃｍ^３ドープしたＧａＮからなる層を約２０ｎｍの厚さに形成した。このように形成した２層のＧａＮからなるｐ側コンタクト層７を形成した。

各半導体層を形成した後、反応容器内において、各半導体層に対して熱処理を行った。
熱処理は、窒素雰囲気中、温度を７００℃とした状態で行った。

熱処理後、ｐ側層２０の一部と、活性層５の一部を除去して、ｎ側コンタクト層３の一部をｐ側層２０および活性層５から露出させた。

最後に、ｎ側コンタクト層３の上面にｎ電極３０を形成し、ｐ側コンタクト層７の上面にｐ電極４０を形成した。

以上のように作製した実施例の窒化物半導体発光素子は、順方向電圧Ｖｆは２．７４Ｖであり、出力Ｐｏは１１５．７ｍＷであった。また、半値幅は２６．１ｎｍであった。なお、実施例において、順方向電圧Ｖｆ、出力Ｐｏは、１００ｍＡの電流を印加したときの値である。

＜参考例＞
参考例に係る窒化物半導体発光素子は、活性層５を以下のような条件で形成した以外は、実施例と同様にして作製した。

（活性層５）
参考例では、第１井戸層５１ｗ、第３井戸層５３ｗ、第４井戸層５４ｗを形成するときの温度をそれぞれ８００℃とした。また、第３井戸層５３ｗの厚さを３．２ｎｍ、第４井戸層５４ｗの厚さを２．８ｎｍとした。

以上のようにして作製した参考例の窒化物半導体発光素子において、順方向電圧Ｖｆは２．７３Ｖであり、出力Ｐｏは１０５．３ｍＷであった。また、半値幅は２９．７ｎｍであった。なお、参考例において、順方向電圧Ｖｆ、出力Ｐｏは、実施例と同様に、１００ｍＡの電流を印加したときの値である。

以上のことから、本実施例の窒化物半導体発光素子によれば、第２井戸層５２ｗの第２厚さを第１井戸層５１ｗの第１厚さ及び第３井戸層５３ｗの第３厚さよりも厚くし、第１温度及び第３温度を第２温度よりも高くすることで出力が向上することが分かる。また、実施例の窒化物半導体発光素子の半値幅が、参考例の窒化物半導体発光素子の半値幅よりも狭くなっていることから、第２井戸層５２ｗに電子とホールが効率よく供給され、発光再結合が主に第２井戸層５２ｗで生じていると推測される。

実施形態は、以下の態様を含む。

（付記１）
ｎ側層を形成するｎ側層形成工程と、
ｎ側層上に、活性層を形成する活性層形成工程と、
活性層上に、ｐ側層を形成するｐ側層形成工程と、を備え、
前記活性層形成工程は、
Ｉｎを含む第１厚さの第１井戸層と、第１井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第１障壁層と、を含む第１積層部を形成する第１積層部形成工程であって、第１井戸層を第１温度で形成する第１積層部形成工程と、
第１積層部上に、Ｉｎを含み、前記第１厚さよりも厚い第２厚さの第２井戸層と、第２井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第２障壁層と、を含む第２積層部を形成する第２積層部形成工程であって、第２井戸層を第１温度よりも低い第２温度で形成する第２積層部形成工程と、
第２積層部上に、Ｉｎを含み、前記第２厚さよりも薄い第３厚さの第３井戸層と、第３井戸層上に形成されｐ型不純物がドープされた第３障壁層と、を含む第３積層部を形成する第３積層部形成工程であって、第３井戸層を第２温度よりも高い第３温度で形成する第３積層部形成工程と、を含む窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記２）
活性層形成工程は、第１積層部形成工程の後、第１積層部上に、第４厚さの第４井戸層と、第４井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第４障壁層と、を含む第４積層部を形成する第４積層部形成工程をさらに含み、
第４障壁層を形成するときの成長レートを、第１障壁層を形成するときの成長レートよりも遅くする付記１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記３）
第１積層部形成工程において、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて第１井戸層を形成し、
第２積層部形成工程において、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて第２井戸層を形成し、
第１井戸層を形成するときのＩｎを含む原料ガスの流量比を、第２井戸層を形成するときのＩｎを含む原料ガスの流量比と同じにする付記１又は２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記４）
第２積層部形成工程を複数回行い、
第３積層部形成工程を１回行う付記１から３のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記５）
第１積層部形成工程を複数回行う付記１から４のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記６）
第２井戸層の第２厚さは、第１井戸層の第１厚さの１．５倍以上３倍以下である付記１から５のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記７）
第２障壁層の厚さは、第１障壁層の厚さよりも薄い付記１から６のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記８）
第１温度及び第３温度は、第２温度よりも５０℃以上１００℃以下高い付記１から７のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記９）
第１井戸層のＩｎ組成比は、１０％以上１５％以下であり、
第２井戸層のＩｎ組成比は、２０％以上２８％以下である付記１から８のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

１基板
２下地層
３ｎ側コンタクト層
４ｎ側超格子層
５活性層
５１第１積層部
５１ｗ第１井戸層
５１ｂ第１障壁層
５２第２積層部
５２ｗ第２井戸層
５２ｂ第２障壁層
５３第３積層部
５３ｗ第３井戸層
５３ｂ第３障壁層
５４第４積層部
５４ｗ第４井戸層
５４ｂ第４障壁層
６ｐ側障壁層
７ｐ側コンタクト層
１０ｎ側層
２０ｐ側層
３０ｎ電極
４０ｐ電極
１００窒化物半導体発光素子

Claims

ｎ側層を形成するｎ側層形成工程と、
前記ｎ側層上に、活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層上に、ｐ側層を形成するｐ側層形成工程と、を備え、
前記活性層形成工程は、
Ｉｎを含む第１厚さの第１井戸層と、前記第１井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第１障壁層と、を含む第１積層部を形成する第１積層部形成工程であって、前記第１井戸層を第１温度で形成する前記第１積層部形成工程と、
前記第１積層部上に、Ｉｎを含み、前記第１厚さよりも厚い第２厚さの第２井戸層と、前記第２井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第２障壁層と、を含む第２積層部を形成する第２積層部形成工程であって、前記第２井戸層を前記第１温度よりも低い第２温度で形成する前記第２積層部形成工程と、
前記第２積層部上に、Ｉｎを含み、前記第２厚さよりも薄い第３厚さの第３井戸層と、前記第３井戸層上に形成されｐ型不純物がドープされた第３障壁層と、を含む第３積層部を形成する第３積層部形成工程であって、前記第３井戸層を前記第２温度よりも高い第３温度で形成する前記第３積層部形成工程と、を含む窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記活性層形成工程は、前記第１積層部形成工程の後、前記第１積層部上に、第４厚さの第４井戸層と、前記第４井戸層上に形成されｎ型不純物がドープされた第４障壁層と、を含む第４積層部を形成する第４積層部形成工程をさらに含み、
前記第４障壁層を形成するときの成長レートを、前記第１障壁層を形成するときの成長レートよりも遅くする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記第１積層部形成工程において、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて前記第１井戸層を形成し、
前記第２積層部形成工程において、Ｉｎを含む原料ガス、Ｇａを含む原料ガス、及びＮを含む原料ガスを用いて前記第２井戸層を形成し、
前記第１井戸層を形成するときのＩｎを含む原料ガスの流量比を、前記第２井戸層を形成するときのＩｎを含む原料ガスの流量比と同じにする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記第２積層部形成工程を複数回行い、
前記第３積層部形成工程を１回行う請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記第１積層部形成工程を複数回行う請求項４に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記第２井戸層の第２厚さは、前記第１井戸層の第１厚さの１．５倍以上３倍以下である請求項１から５のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
第２障壁層の厚さは、第１障壁層の厚さよりも薄い請求項１から５のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記第１温度及び前記第３温度は、前記第２温度よりも５０℃以上１００℃以下高い請求項１から５のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
前記第１井戸層のＩｎ組成比は、１０％以上１５％以下であり、
前記第２井戸層のＩｎ組成比は、２０％以上２８％以下である請求項１から５のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。