具体实施方式

以下通过实施方式来说明本实施方式的氮化物半导体元件，但是以下实施方式不对权利要求书的发明进行限定。另外，实施方式中所说明的特征的组合并非全部对于发明的解决手段而言是必需的。

1.第一实施方式

以下，参照图1和图2对第一实施方式的氮化物半导体元件1进行说明。

氮化物半导体元件1为能够发出紫外光的激光二极管。氮化物半导体元件1能够通过电流注入而放射出紫外激光束。氮化物半导体元件1能够得到例如波长为280nm～320nm的UVB区域的发光。

[氮化物半导体元件的整体构成]

参照图1和图2对氮化物半导体元件1的构成进行说明。

如图1所示，氮化物半导体元件1具备：基板11；设置于基板11的上方的氮化物半导体活性层(活性层的一例)352；设置于氮化物半导体活性层352的上方的电子阻挡层34；形成于电子阻挡层34的上方的AlGaN层32；和覆盖AlGaN层32的上表面的第二氮化物半导体层(覆盖层的一例)33。氮化物半导体元件1为在基板11的上方依次层叠有AlN层(基底层的一例)30、第一氮化物半导体层31、包含氮化物半导体活性层352的发光部35、电子阻挡层34、AlGaN层32、和第二氮化物半导体层33的构成。另外，氮化物半导体元件1具备：与第二氮化物半导体层33接触设置的第一电极14、和与第一氮化物半导体层31的局部接触设置的第二电极15。

以下对构成氮化物半导体元件1的各部分进行详细说明。

＜电子阻挡层＞

电子阻挡层34形成于氮化物半导体活性层352的上方。电子阻挡层34被设计成带隙能量比氮化物半导体活性层352更大，例如，在氮化物半导体活性层352为AlGaN的情况下，可以使用AlN的混晶比率高的AlGaN。

期望电子阻挡层34在基板11的水平方向上大致平坦。通过使电子阻挡层34大致平坦，从而有如下作用：使集中在后述的具有突出部322a的第二AlGaN区域322的局部的、由第二电极15注入的载流子(电子)在电子阻挡层34的水平面内扩散。这是由于，电子阻挡层34的带隙能量大，因此电子阻挡层34成为载流子扩散的势垒。

电子阻挡层34的材料组成在膜厚度方向既可以恒定，也可以产生组成变化，为了高效地阻挡电子、以及使上述载流子在电子阻挡层34的水平面内高效地扩散，优选组成恒定。

＜AlGaN层＞

图2为示出AlGaN层32的详细构成的剖视图。AlGaN层32具有在与氮化物半导体活性层352处于相反侧的表面设置的突出部322a。AlGaN层32由AlGaN形成。AlGaN层32可以由Al组成比在厚度方向上恒定的AlGaN形成，也可以由Al组成比沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向减少的AlGaN形成。在电子阻挡层34为AlGaN的情况下，优选AlGaN层32的AlN混晶比率小于等于电子阻挡层34。通过采取这种设计，能够将由第二电极15注入的载流子(电子)高效地向着氮化物半导体活性层352运输。

具有这样的AlGaN层32的氮化物半导体元件1为例如发出紫外线B波的紫外线激光二极管。

更具体而言，优选AlGaN层32由Al_xGa_(1-x)N形成且AlGaN层32的Al组成比x为例如0＜x≤0.9。即，AlGaN层32的Al组成比x可以在厚度方向上在0以上且0.9以下的范围内大致恒定，也可以沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向从0.9几乎变为0。在AlGaN层32中的Al组成比x发生变化的情况下，Al组成比x可以在AlGaN层32的整个厚度方向上以恒定的变化率减少。另外Al组成比x也可以是下述构成：通过在AlGaN层32的厚度方向的中间暂时具有Al组成比x恒定的区域，从而使Al组成比x以多个阶段发生变化。

另外，如图2所示，AlGaN层32可以具备：由AlGaN形成的第一AlGaN区域321、和具有突出部322a的第二AlGaN区域322。第二AlGaN区域322例如为与第一AlGaN区域321相比更远离氮化物半导体活性层352的区域。第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322例如是平均Al组成比、Al组成比变化率彼此不同的区域。

在本实施方式中，对AlGaN层32的Al组成比具有第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322的情况进行说明。

以下对各层进行详细说明。

(第一AlGaN区域)

第一AlGaN区域321由AlGaN形成。第一AlGaN区域321形成在电子阻挡层34的上方，为p型半导体。另外，第一AlGaN区域321可以由在厚度方向上具有恒定的Al组成比的AlGaN形成，也可以由Al组成比沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向减少的AlGaN形成。

更具体而言，第一AlGaN区域321由Al_x1Ga_(1-x1)N形成。第一AlGaN区域321的Al组成比x1例如优选为0.45≤x1≤0.9。第一AlGaN区域321的Al组成比x1在厚度方向上可以在0.45以上且0.9以下的范围内大致恒定，也可以沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向从0.9变成0.45。

如图2所示，本实施方式中对Al组成比沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向从0.9减少至0.45的第一AlGaN区域321进行说明。

另外，第一AlGaN区域321可以包含Mg。

第一AlGaN区域321优选具有超过0nm且小于400nm的厚度。第一AlGaN区域321小于400nm时，第一AlGaN区域321的电阻变低，抑制由驱动电压增加导致的放热量增加，变得不易产生氮化物半导体元件1的破坏。

在氮化物半导体元件1为激光二极管的情况下，第一AlGaN区域321的厚度优选为150nm以上且小于400nm，进一步优选为200nm以上且小于400nm。第一AlGaN区域321的厚度为例如260nm。

另外，在氮化物半导体元件1为发光二极管(LED)等的情况下，第一AlGaN区域321可以具有超过0nm且小于150nm的厚度。在氮化物半导体元件1为需要限制光的激光二极管的情况下，第一AlGaN区域321即使薄也能够流通高电流。另一方面，在氮化物半导体元件1为发光二极管的情况下，不需要限制光。因此，即使是比激光二极管时更薄的第一AlGaN区域321，也能够得到实现高电流密度的良好的元件。

(第二AlGaN区域)

第二AlGaN区域322为与第一AlGaN区域321相比更远离氮化物半导体活性层352的区域，为具有与由AlGaN形成的第一AlGaN区域321相同的导电型(即，p型)的半导体。另外，第二AlGaN区域322在与氮化物半导体活性层352处于相反侧的表面具有突出部322a。

第二AlGaN区域322可以由Al组成比在厚度方向上恒定的AlGaN形成，也可以为Al组成比向着突出部322a的前端而减少的构成。

在此，突出部322a并非对应于与第二AlGaN区域322相比位于下方的任意层的凹凸而形成。即，第二AlGaN区域322的形成突出部322a的部分的厚度与第二AlGaN区域322的未形成突出部322a的部分的厚度相比，对应于突出部322a的高度程度地变厚。因此，即使在与第二AlGaN区域322相比处于下方的下层形成有突状部时，突出部322a也形成于在俯视下与下层的突状部不同的位置、或者以与下层的突状部的周期不同的周期来形成。

更具体而言，第二AlGaN区域322由Al_x2Ga_(1-x2)N形成。第二AlGaN区域322的Al组成比x2优选为例如0＜x2≤0.45。即，第二AlGaN区域322的Al组成比x2在厚度方向上可以在超过0且0.45以下的范围内大致恒定，也可以沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向从0.45几乎变为0。在第二AlGaN区域322由Al组成比向着突出部322a的前端而减少的AlGaN形成的情况下，能够显著降低与构成第二氮化物半导体层33的AlGaN的势垒。因此，使第二AlGaN区域322与第二氮化物半导体层33之间的电阻进一步降低，肖特基势垒降低，载流子注入效率进一步提高。

如图2所示，本实施方式中对Al组成比沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向从0.45几乎减少到0的第二AlGaN区域322进行说明。

优选以平均Al组成比低于第一AlGaN区域321的方式来形成第二AlGaN区域322。由此，能够使电流高效地从电极流向活性层。

第二AlGaN区域322中，优选向着突出部322a的前端的方向的Al组成比x2的变化率大于第一AlGaN区域321的Al组成比x1的变化率。由此，能够使电流高效地从第二AlGaN区域322流向第一AlGaN区域321，且能够抑制由后述的光泄露导致的内部损耗增加。在第二AlGaN区域322由多层形成的情况下，第二AlGaN区域322的多层中的一层的Al组成比x2的变化率大于第一AlGaN区域321的Al组成比x1的变化率即可。

第二AlGaN区域322优选Al组成比x2在区域的厚度方向上连续地发生变化。此时，Al组成比x2的倾斜率(即，变化率)可以恒定，也可以连续地发生变化。

另外，更优选Al组成比在第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322这两者中连续地发生变化。在此，Al组成在第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322这两者中连续地发生变化是指：第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322相接触的界面的Al组成比一致。另外，第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322相接触的界面的Al组成比是指：第一AlGaN区域321的Al组成比x1的回归线与第二AlGaN区域322的Al组成比x2的回归线的交点处的Al组成比。

构成第二AlGaN区域322的AlGaN可以包含：P、As或Sb之类的N以外的V族元素；In或B之类的III族元素；或C、H、F、O、Si、Cd、Zn或Be等杂质。

另外，构成第二AlGaN区域322的AlGaN可以包含Mg作为p型半导体的掺杂剂。第二AlGaN区域322为Al组成比x2连续减少的区域，在+c面生长时，通过极化而在第二AlGaN区域322中产生空穴。这种情况下，第二AlGaN区域322可以包含Mg作为掺杂剂。

第二AlGaN区域也可以是不包含作为掺杂剂的Mg的非掺杂层。通过将第二AlGaN区域322设为非掺杂层，能够抑制由杂质导致的光吸收，能够降低激光二极管中的内部损失。另外，通过在发光二极管中抑制光吸收，能够提高光取出效率、提高发光效率。第二AlGaN区域322与第一AlGaN区域321可以直接接触。另外，第一AlGaN区域321与第二AlGaN区域322之间例如可以包含组成恒定的作为AlN和GaN的混晶的AlGaN层。

通过使第二AlGaN区域322具有突出部322a，从而有提高电流密度的效果。另外，通过使第二AlGaN区域322具有突出部322a，能够实现肖特基组分的降低、载流子注入效率的提高。

例如，存在下述情况，即，由GaN形成第二氮化物半导体层33等难以从作为覆盖层的第二氮化物半导体层33向AlGaN层32(第二AlGaN区域322)注入空穴的情况。但是，通过使第二AlGaN区域322具有突出部322a，由此能够扩大第二AlGaN区域322与第二氮化物半导体层33的接触面积，能够降低串联电阻和拟能垒。因此，能够实现肖特基组分的降低、载流子注入效率的提高。

特别地，在突出部322a的高度变高时，突出部322a侧面与33的接触变大。因此，在突出部322a的侧面，Al组成的局部不均变大。也即，容易实现使电流容易从第二AlGaN区域322的上表面、322a的侧面流通。因此，电流容易在第二氮化物半导体层33与第二AlGaN区域322之间流通。不设置突出部322a的第二AlGaN区域由于第二氮化物半导体层33侧的面变均匀、Al组成不均变小，因此容易流通电流的微小位点变少。

另外，通过使第二AlGaN区域322具有突出部322a，从而能够缓和应变，抑制第二AlGaN区域322产生裂纹。

另外，突出部322a优选为锥台形状。由于构成突出部322a的氮化物为六方晶，因此当通过晶体生长而在第二AlGaN区域322上形成突出部322a时，平面形状为大致六边形的晶体生长。通过使突出部322a为例如六棱锥台形等锥台形，能够抑制电流在突出部322a前端发生集中。因此，不易发生由电流集中在突出部322a的顶部导致的突出部322a的破坏。因此，能够抑制例如具有锥形突出部时产生的、电流集中在突出部的顶点而突出部的顶点容易破坏的情况。

突出部322a优选具有7nm以上的高度，更优选具有50nm以上的高度。这是由于，当突出部322a的高度为7nm以上时，能够得到发出紫外光的激光二极管的振荡所需的充分电流密度、并且电流密度提高。

第二AlGaN区域322具有超过0nm且小于130nm的厚度。在此，本公开中，第二AlGaN区域322的厚度是指：从第二AlGaN区域322与第一AlGaN区域321的边界到除突出部322a以外的第二AlGaN区域322的上表面的厚度。在第二AlGaN区域322的厚度小于130nm时，氮化物半导体元件1较好地进行振荡，因此是优选的。第二AlGaN区域322形成为例如30nm的厚度。

第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322例如使用有机气相生长装置(MOVPE装置)通过薄膜生长来形成。对于AlGaN层32而言，一边使作为原料气体的TMG(三甲基镓)的流量连续增加、使TMA(三甲基铝)的流量连续减少，一边同时流通氨气，由此使AlGaN生长。由此能够制作AlGaN的Al组成比发生变化的AlGaN层32。此时，可以通过使Cp2Mg(环戊二烯基镁)与氨气同时流通而向AlGaN中添加Mg作为杂质。

作为在第二AlGaN区域322设有突出部332a的凹凸结构的形成方法，可以使用以下方法。

在形成第一AlGaN区域321后，使用突出部322a的生长区域开口的SiO₂掩膜再次实施薄膜生长，由此能够形成突出部322a。在形成突出部322a后，用氢氟酸等化学溶液去除上述掩膜，由此能够形成第二AlGaN区域322表面的凹凸结构。

另外，作为上述方法的替代，可以在连续进行第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域321的薄膜生长后，用抗蚀剂遮挡形成突出部322a的区域，然后对第二AlGaN区域321的表面实施蚀刻处理，由此形成突出部322a。

＜第二氮化物半导体层＞

第二氮化物半导体层33为与第二AlGaN区域322相比更远离氮化物半导体活性层352的区域，为覆盖第二AlGaN区域322的突出部322a的整面的覆盖层。第二氮化物半导体层33由AlGaN形成或由GaN形成且Al组成比低于第二AlGaN区域322。即，第二氮化物半导体层33由Al_x3Ga_(1-x3)N(0≤x3＜x2)形成。

在第二氮化物半导体层33的最上层为p型的GaN(p-GaN)的情况下，能够降低与配置于第二氮化物半导体层33上的第一电极14的接触电阻，并且能够拓宽氮化物半导体元件1所能对应的紫外光的波长范围。这是由于，使用p-GaN作为第二氮化物半导体层33时，可以将第二AlGaN区域322的AlGaN的Al组成比设计得较宽。

第二氮化物半导体层33可以是层叠有多个层的构成。这种情况下，上述的第二氮化物半导体层33的Al组成比表示最表层、即与第一电极14接触的表面处的组成比。

第二氮化物半导体层33为p型半导体，通过相对于AlGaN或GaN例如以3×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂Mg，从而第二氮化物半导体层33发生p型化。

掺杂剂的浓度在基板11的垂直方向上可以恒定也可以不均匀。在基板11的面内方向上可以恒定也可以不均匀。

第二氮化物半导体层33可以具有使AlGaN的Al组成比倾斜的结构。例如，第二氮化物半导体层33可以具有AlGaN的Al组成比从AlGaN层32中的Al组成比的最小值起连续地或阶梯状地减少的层结构。在第二氮化物半导体层33具有层结构的情况下，第二氮化物半导体层33可以为非掺杂层。

第二氮化物半导体层33可以是在最上层上还具有掺杂浓度高的层的层叠结构。第二氮化物半导体层33可以为两层以上的层叠结构。这种情况下，为了向氮化物半导体活性层352高效输送载流子，优选越朝向上层Al组成比越小。

第二氮化物半导体层33优选具有超过10nm且小于10μm的厚度，更优选为200nm以上且小于10μm，进一步优选为500nm以上且5μm以下。在第二氮化物半导体层33的厚度超过10nm的情况下，能够比较均匀地覆盖由突出部322a产生的第二AlGaN区域322表面的凹凸，AlGaN层32与设置于AlGaN层32的上表面的第二氮化物半导体层33的密合性提高。具体而言，能够抑制在AlGaN层32与第二氮化物半导体层33的界面在突出部322a彼此之间形成空隙和未被33覆盖的区域的情况。因此，能够提高电流密度。另外，能够抑制从第一电极14注入空穴时电流集中于突出部322a前端，能够从第二AlGaN区域322的上表面(与第二氮化物半导体层33相对的面)均匀地注入电流。另外，在第二氮化物半导体层33的厚度超过0nm时，能够借助第二氮化物半导体层33以低电阻连接AlGaN层32和第一电极14。

另外，在第二氮化物半导体层33的厚度小于10μm的情况下，形成AlGaN层32时不易产生裂纹，因此是优选的。

进一步地，当第二氮化物半导体层33的厚度处于该范围内时，能抑制在第二氮化物半导体层33的生长中的晶格迟豫所致的三维生长，能够使第二氮化物半导体层33的表面平坦化。因此，第二氮化物半导体层33与第一电极14的接触性稳定，能够实现重现性高、驱动电压低的氮化物半导体元件1。

＜脊部半导体层＞

以包含AlGaN层32的局部的方式形成脊部半导体层17。脊部半导体层17具有：形成于第一AlGaN区域321的突出区域321a；包含突出部322a的第二AlGaN区域322；和第二氮化物半导体层33。通过在第一AlGaN区域321的局部形成脊部半导体层17，能够抑制从第一电极14注入的载流子(空穴)在脊部半导体层17中沿着基板11的水平方向扩散。由此，氮化物半导体活性层352中的发光被控制在位于脊部半导体层17的下方的区域(即，位于第一AlGaN区域321的突出区域321a的下方的区域)。其结果是，氮化物半导体元件1能够实现高电流密度、降低激光振荡的阈值。

如上所述，脊部半导体层17的作用是集中电流和将光限制于基板11的水平方向。因此，脊部半导体层17并非必须仅形成于第一AlGaN区域321的局部。脊部半导体层17可以包含发光部35，可以包含第一AlGaN区域321整体。进一步地，也可以不存在脊部半导体层17。需要说明的是，不存在脊部半导体层17时，以与第一AlGaN区域321相同的面积形成第二AlGaN区域322。另外，为了抑制电流注入量，可以将第一电极14(详细情况如后所述)的宽度和长度设计为适当的大小。

如上所述，脊部半导体层17以偏向于第二电极15侧的方式配置。通过使脊部半导体层17靠近第二电极15，从而电流在氮化物半导体元件1中的流经路径缩短，能够降低形成于氮化物半导体元件1中的电流路径的电阻值。由此，能够降低氮化物半导体元件1的驱动电压。但是，从光刻的重现性的观点出发，优选突出区域321a和脊部半导体层17远离台面端(除第一AlGaN区域321的突出区域321a之外的区域的端部)1μm以上。突出区域321a和脊部半导体层17也可以以偏向配置于中央的一侧的方式形成。

＜基板＞

基板11可列举例如Si、SiC、MgO、Ga₂O₃、Al₂O₃、ZnO、GaN、InN、AlN、或这些的混晶等。基板11具有支撑上层薄膜、提高结晶性以及向外部散热的功能。因此，作为基板11，优选使用能够以高品质使AlGaN生长、导热率高的AlN基板。基板的生长面可以为由于低成本而优选的通常使用的+c面AlN，也可以为-c面AlN、半极性面基板、非极性面基板。从提高极化掺杂效果的观点出发，优选+c面AlN。

从组装角度出发，基板11优选具有薄的四边形的形状，但不限于这样的构成。另外，从生长高品质的晶体的观点出发，基板11的偏角(Off angle)优选大于0度且小于2度。

关于基板11的厚度，如果出于在上层层叠AlGaN层的目的则没有特别限制，优选为1μm以上且50μm以下。另外，对基板11的晶体品质没有特别限制，穿透位错密度优选为1×10⁹cm^-2以下，更优选为1×10⁸cm^-2以下。由此，能够在基板11的上方形成具有高发光效率的薄膜元件。

＜AlN层＞

AlN层30与第一氮化物半导体层31相比更远离氮化物半导体活性层352，形成于基板11的整面。本公开中，通过使氮化物半导体元件1具有AlN层30，从而容易在AlGaN层32的第二AlGaN区域322的上表面形成突出部322a。即，AlN层30还作为用于在第二AlGaN区域322的上表面形成突出部322a的基底层起作用。

对于AlN层30而言，可以在AlN层30上使与第一氮化物半导体层31之间的晶格常数差和热膨胀系数差小且缺陷少的氮化物半导体层生长。另外，对于AlN层30而言，可以在压缩应力下使第一氮化物半导体层31生长，可以抑制第一氮化物半导体层31产生裂纹。因此，在由AlN或AlGaN等氮化物半导体形成基板11的情况下，可以隔着AlN层30在基板11的上方使缺陷少的氮化物半导体层生长。

AlN层30中可以混有C、Si、Fe、Mg等杂质。

在使用AlN作为基板11的形成材料时，AlN层30和基板11由同一材料形成，因此AlN层30和基板11的边界变得不清晰。在本实施方式中，在由AlN形成基板11的情况下，视为基板11构成基板11和AlN层30。

AlN层30可以具有例如数μm(例如1.6μm)的厚度，但不限于该值。具体而言，AlN层30的厚度优选大于10nm且小于10μm。AlN层30的厚度大于10nm的情况下，AlN的结晶性提高。另外，在AlN层30的厚度小于10μm的情况下，通过晶体生长而形成于晶圆整面的AlN层30不易产生裂纹。另外，AlN层30更优选大于50nm且小于5μm。AlN层30的厚度大于50nm时，能够重现性良好地制作结晶性高的AlN。另外，在AlN层30的厚度小于5μm的情况下，AlN层30更不易产生裂纹。

AlN层30以比第一氮化物半导体层31薄的方式形成，但是不限于此。在AlN层30比第一氮化物半导体层31薄的情况下，可以在不产生裂纹的范围内增大第一氮化物半导体层31的厚度。这种情况下，第一氮化物半导体层31的薄膜层叠的水平方向的电阻降低，能够实现低电压驱动的氮化物半导体元件1。在实现氮化物半导体元件1的低电压驱动时，能够进一步抑制由发热导致的高电流密度驱动下的破坏。

需要说明的是，也可以不设置AlN层30。例如，也可以在基板11上依次形成第一氮化物半导体层31、发光部35、电子阻挡层34和AlGaN层32，在AlGaN层32上形成突出部322a。

＜第一氮化物半导体层＞

第一氮化物半导体层31是设置于包含氮化物半导体活性层352的发光部35的与AlGaN层32处于相反侧的面的层。第一氮化物半导体层31具有配置于基板11的上方的第一层叠部311和层叠于第一层叠部311上的第二层叠部312。第二层叠部312具有形成于第二层叠部312表面的局部的突出区域312a。第二层叠部312配置于第一层叠部311的上表面311a的局部。因此，第一层叠部311的上表面311a存在未形成第二层叠部312的区域和形成有第二层叠部312的区域。在第一层叠部311的上表面311a中，在未形成第二层叠部312的区域设置有与第一层叠部311连接的第二电极15。

需要说明的是，第二层叠部312可以层叠于第一层叠部311的上表面311a的整面。

第一层叠部311和第二层叠部312均由AlGaN形成。第一层叠部311和第二层叠部312的各自的Al组成比可以相同也可以不同。第一氮化物半导体层31的Al组成比可以通过剖面结构的能量色散型X射线分析(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)来确定。可以使用聚焦离子束(FIB：Focused Ion Beam)装置使沿着AlGaN的a面的截面露出，从而观察第一氮化物半导体层31的截面。作为截面的观察方法，使用透射型电子显微镜。观察的倍率根据所测定的层的厚度而变化，优选以使不同厚度的第一氮化物半导体层31的比例尺达到彼此相同的程度的方式来设定倍率。例如，观察厚度100nm的第一氮化物半导体层31时的倍率优选设为1000倍左右。另外，在将观察厚度100nm的第一氮化物半导体层31时的倍率设为1000倍左右时，优选以倍率10倍左右来观察厚度1μm的第一氮化物半导体层31。由此，可以以同等程度的尺度来观察不同厚度的第一氮化物半导体层31。

Al组成比可以定义为Al的摩尔数相对于Al与Ga的摩尔数之和的比率，具体而言，可以使用由EDX分析和定量出的Al、Ga的摩尔数的值来定义。

第一层叠部311例如由Al_x5Ga_(1-x5)N(0＜x5＜1)形成。第一层叠部311可以在AlGaN中包含Al、Ga以外的作为III族元素的例如B、In，由于包含B、In的位置会发生缺陷的形成、耐久性的变化，因此优选不含Al、Ga以外的III族元素。

另外，第一层叠部311可以与AlGaN一起包含P、As或Sb之类的N以外的V族元素以及C、H、F、O、Mg、Si等杂质。

第二层叠部312例如由Al_x6Ga_(1-x6)N(0≤x6≤1)形成。形成第二层叠部312的AlGaN的Al组成比x6可以等于或小于第一层叠部311的上表面311a处的Al组成比x5。由此，能够抑制在第一层叠部311和第二层叠部312的层叠界面处产生缺陷。

另外，第二层叠部312可以与AlGaN一起含有P、As、Sb之类的N以外的V族元素、In或B之类的III族元素、或者C、H、F、O、Si、Cd、Zn或Be等杂质。

本公开中，第一层叠部311和第二层叠部312为n型半导体。第一层叠部311和第二层叠部312通过相对于AlGaN以例如1×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂Si而n型化。杂质浓度可以在整个层中相同也可以不均匀，另外可以仅在厚度方向不均匀，还可以仅在基板水平方向不均匀。

第一层叠部311和第二电极15之间可以直接接触，也可以如隧道结那样隔着不同的层而连接。由n型半导体构成的第一氮化物半导体层31与第二电极15形成隧道结时，在第一氮化物半导体层31与第二电极15之间设置p型半导体。因此，优选由能够与p型半导体欧姆接合的材料形成第二电极15。第二电极15优选为例如Ni和Au的层叠电极或由二者合金化而成的金属形成的电极。

从制作AlGaN层32和PN二极管的观点出发，第二层叠部312成为n型半导体。AlGaN层32使用Al组成比x在AlGaN层32的厚度方向上减少的AlGaN。因此，例如在使用+c面蓝宝石作为基板11时，AlGaN层32通过极化而成为p型半导体。

第一层叠部311的厚度没有特别限制，例如优选为100nm以上且10μm以下。在第一层叠部311的厚度为100nm的情况下，第一层叠部311的电阻降低。在第一层叠部311的厚度为10μm以下的情况下，能够抑制形成第一层叠部311时产生裂纹的情况。

第二层叠部312的厚度没有特别限制，例如优选为100nm以上且10μm以下。在第二层叠部312的厚度为100nm以上的情况下，第二层叠部312的电阻降低。在第二层叠部312的厚度为10μm以下的情况下，能够抑制形成第二层叠部312时产生裂纹的情况。

＜发光部＞

发光部35具备：氮化物半导体活性层352；设置于氮化物半导体活性层352的一个面的下部导向层351；和设置于氮化物半导体活性层352的另一面的上部导向层353。下部导向层351设置于第一氮化物半导体层31与氮化物半导体活性层352之间。上部导向层353设置于氮化物半导体活性层352与AlGaN层32之间。

(下部导向层)

下部导向层351形成于第一氮化物半导体层31的第二层叠部312之上。为了将氮化物半导体活性层352所发出的光限制于发光部35，可以在下部导向层351与第二层叠部312之间设置折射率差。下部导向层351例如由AlN、GaN的混晶形成。下部导向层351具体由Al_x7Ga_(1-x7)N(0＜x7＜1)形成。

另外，形成下部导向层351的材料中，可以包含P、As或Sb之类的N以外的V族元素、In或B之类的III族元素、C、H、F、O、Si、Cd、Zn或Be等杂质。

下部导向层351的Al组成比x7可以通过剖面结构的能量色散型X射线分析(EDX)来确定。Al组成比x7可以定义为Al的摩尔数相对于Al和Ga的摩尔数之和的比率，具体而言，可以使用由EDX分析和定量出的Al、Ga的摩尔数的值来定义。下部导向层351的Al组成比x7可以小于第二层叠部312的Al组成比x6。由此，下部导向层351与第二层叠部312相比折射率更大，能够将氮化物半导体活性层352所发出的光限制在发光部35。

下部导向层351为n型半导体，通过对AlGaN以1×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂作为掺杂剂的Si而n型化。下部导向层351也可以为不含作为掺杂剂的Si、Mg的非掺杂层。

(氮化物半导体活性层)

氮化物半导体活性层352为得到氮化物半导体元件1的发光的发光层。

氮化物半导体活性层352由例如AlN、GaN、和其混晶形成。更具体而言，氮化物半导体活性层352由例如Al_x8Ga_(1-x8)N(0≤x8≤1)形成。优选氮化物半导体活性层352的Al组成比x8小于下部导向层351的Al组成比x7。由此，能够将由第一电极14和第二电极15注入的载流子有效地限制于发光部35。

氮化物半导体活性层352可以包含P、As或Sb之类的N以外的V族元素、In或B之类的III族元素、C、H、F、O、Si、Cd、Zn或Be等杂质。

在氮化物半导体活性层352为n型半导体的情况下，通过相对于AlGaN以1×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂作为掺杂剂的Si，从而氮化物半导体活性层352发生n型化。在氮化物半导体活性层352为p型半导体的情况下，通过相对于AlGaN以3×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂作为掺杂剂的Mg，从而氮化物半导体活性层352发生p型化。氮化物半导体活性层352也可以是不含作为掺杂剂的Si、Mg的非掺杂层。

氮化物半导体活性层352具有未图示的阱层和与阱层相邻设置的势垒层。氮化物半导体活性层352可以具有由阱层和势垒层一层一层交替层叠而成的多层量子阱(MQW：Multiple Quantum Well)结构。通过使氮化物半导体元件1具有单一阱结构的氮化物半导体活性层352，从而可以增加1个阱层内的载流子密度。另一方面，氮化物半导体活性层352可以具有例如“势垒层/阱层/势垒层/阱层/势垒层”之类的二层量子阱结构或三层以上的量子阱结构。通过使氮化物半导体元件1具有多层量子阱结构的氮化物半导体活性层352，能够实现氮化物半导体活性层352的发光效率、发光强度的提高。在为二层量子阱结构时，阱层的厚度可以为例如4nm，势垒层的厚度可以为例如8nm，氮化物半导体活性层352的厚度可以为32nm。

阱层的Al组成比小于下部导向层351和上部导向层353各自的Al组成比。另外，阱层的Al组成比小于势垒层的Al组成比。另外，势垒层的Al组成比可以与下部导向层351和上部导向层353各自的Al组成比相同也可以不同。需要说明的是，阱层和势垒层的平均Al组成比成为氮化物半导体活性层352整体的Al组成比。

阱层和势垒层的Al组成比可以通过剖面结构的能量色散型X射线分析(EDX)来确定。Al组成比可以定义为Al的摩尔数相对于Al和Ga的摩尔数之和的比率，具体而言，可以使用由EDX分析和定量出的Al、Ga的摩尔数的值来定义。

(上部导向层)

上部导向层353形成于氮化物半导体活性层352之上。为了将氮化物半导体活性层352所发出的光限制于发光部35，可以在上部导向层353与第二氮化物半导体层33之间设置折射率差。上部导向层353由例如AlN、GaN、和其混晶形成。上部导向层353具体由Al_x9Ga_(1-x9)N(0≤x9≤1)形成。

另外，形成上部导向层353的材料中，可以包含P、As或Sb之类的N以外的V族元素或者In或B之类的III族元素、C、H、F、O、Si、Cd、Zn或Be等杂质。

上部导向层353的Al组成比x9可以通过剖面结构的能量色散型X射线分析(EDX)来确定。Al组成比x9可以定义为Al的摩尔数相对于Al和Ga的摩尔数之和的比率，具体而言，可以使用由EDX分析和定量出的Al、Ga的摩尔数的值来定义。上部导向层353的Al组成比x9可以大于阱层的Al组成比。由此，能够将载流子限制于氮化物半导体活性层352。

上部导向层353可以为n型半导体或p型半导体中的任意种。在上部导向层353为n型半导体的情况下，通过相对于AlGaN例如以1×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂Si，从而上部导向层353发生n型化。在上部导向层353为p型半导体的情况下，通过相对于AlGaN例如以3×10¹⁹cm^-3的浓度掺杂Mg，从而上部导向层353发生p型化。上部导向层353可以是非掺杂层

＜电子阻挡层＞

电子阻挡层34设置于发光部35和AlGaN层32之间。电子阻挡层34可以对从第一氮化物半导体层31侧流入且未被注入氮化物半导体活性层352的电子进行反射、将其注入氮化物半导体活性层352。未被注入氮化物半导体活性层352的电子例如是：当AlGaN层32中的空穴浓度低时，未被注入氮化物半导体活性层352而流向AlGaN层32侧的电子。当电子流向AlGaN层32侧时，对氮化物半导体活性层352的电子注入效率下降，因此难以充分提高发光效率。通过设置电子阻挡层34，对氮化物半导体活性层352的电子注入效率提高，可以实现发光效率的提高。

电子阻挡层34由例如AlGaN形成。更具体而言，电子阻挡层34由Al_x4Ga_(1-x4)N形成。电子阻挡层34的Al组成比x4例如优选与Al组成比x1相同或更高。电子阻挡层34可以为p型半导体，可以注入有Mg。Mg以例如1×10¹⁸cm^-3的杂质浓度被注入电子阻挡层34。由此，电子阻挡层34被p型化而构成为p型半导体。电子阻挡层34也可以不添加Mg。在电子阻挡层34中不添加Mg的情况下，电子阻挡层34的导电性下降，但是尤其能够抑制激光二极管中由吸收导致的内部损耗增加，因此能够降低阈值电流密度Jth。

从阻挡电子的观点出发，要求电子阻挡层34势垒高度尽可能高。但是，若过度提高势垒高度则元件电阻变高，引起氮化物半导体元件1的驱动电压增加、在不破坏氮化物半导体元件1的范围内能够达到的最大电流密度下降。因此，电子阻挡层34的Al组成比优选与氮化物半导体活性层352的Al组成比相比高0.3以上且不足0.55。当电子阻挡层34的Al组成比比氮化物半导体活性层352的Al组成比高0.3以上时，可良好地维持元件的导通。另外，在电子阻挡层34的Al组成比比氮化物半导体活性层352的Al组成比高不足0.55时，能够抑制元件电阻的增加。

电子阻挡层34的厚度优选为0nm以上且50nm以下，更优选为0nm以上且30nm以下，进一步优选为2nm以上且20nm以下。即，也可以不设置电子阻挡层34。在电子阻挡层34的厚度为50nm以下的情况下，氮化物半导体元件1的元件电阻低，能够进行低电压驱动。另外，电子阻挡层34的厚度越小越能够降低氮化物半导体元件1的元件电阻，因此电子阻挡层34的厚度越小越优选。另外，当电子阻挡层34的厚度为2nm以上时，能够发挥电子阻挡效果、提高内部效率，因此从提高发光输出的观点出发是优选的。

电子阻挡层34可以配置在氮化物半导体活性层352与上部导向层353之间。另外，电子阻挡层34也可以以分隔下部导向层351的方式配置于下部导向层351中。另外，电子阻挡层34还可以配置于下部导向层351与氮化物半导体活性层352之间。电子阻挡层34可以由多层来形成。电子阻挡层34可以由单一的Al组成来形成，也可以为使Al组成重复高组成和低组成而成的超晶格结构。

＜第一电极＞

第一电极14形成于脊部半导体层17上、即作为脊部半导体层17的最上层的第二氮化物半导体层33上。

第一电极14为p型电极，若出于向氮化物半导体发光元件注入空穴(hole)的目的使用第一电极14，则由一般的氮化物半导体发光元件的p型电极材料来形成第一电极14。例如，可由Ni、Au、Pt、Ag、Rh、Pd、Cu或其合金、或者ITO等形成第一电极14，尤其优选Ni、Au或这些的合金、或者ITO。其原因是，可减小第一电极14和脊部半导体层17的接触电阻。

为了使电流在第一电极14整体中均匀地扩散，第一电极14可以在上部具有焊盘电极(第一焊盘电极)。焊盘电极由例如Au、Al、Cu、Ag或W等形成，从导电性的观点出发，优选由Au形成。另外，第一电极14可以为例如在脊部半导体层17上形成由Ni和Au的合金形成的第一接触电极、在第二接触电极上形成由Au形成的第一焊盘电极的构成。

例如，以240nm的厚度形成第一电极14。

在激光二极管的情况下，第一电极14可以具有短边的长度小于10μm且长边的长度为1000μm以下的长方形形状，并且层叠于第二氮化物半导体层33。在发光二极管的情况下，可设为各种形状，例如设为50μm×200μm的长方形形状等。第一电极14的脊部半导体层17侧的面具有几乎相同的形状。通过使第一电极14与脊部半导体层17的接触面具有彼此相同的形状，可以抑制从第一电极14注入的载流子(空穴)在脊部半导体层17中沿着基板11的水平方向扩散的情况，可以控制氮化物半导体活性层352中的发光。

＜第二电极＞

第二电极15形成于第一氮化物半导体层31的第二层叠部312上。

第二电极15为n型电极，若出于向第一氮化物半导体层31注入电子的目的使用第二电极15，则可由常规的氮化物半导体发光元件的n型电极材料来形成第二电极15。例如第二电极15由Ti、Al、Ni、Au、Cr、V、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W或其合金、或者ITO等形成。

为了使电流在第二电极15整体中均匀地扩散，第二电极15可以在上部具有焊盘电极(第二焊盘电极)。焊盘电极可以设为与第一电极14的焊盘电极相同的材料、构成。

例如，第二电极15以60nm的厚度形成。本公开中，第二电极15以不同于第一电极14的厚度来形成，但是，也可以以与第一电极14相同的厚度来形成。

(共振器面)

在将氮化物半导体元件1用于激光二极管时，需要形成共振器面。共振器面16a由同一平面构成，所述同一平面为由第一氮化物半导体层31的第二层叠部312、发光部35、电子阻挡层34、AlGaN层32和第二氮化物半导体层33各自的侧面形成的同一平面。共振器面16a为图1中用粗线示出了轮郭的面。

另外，背侧共振器面16b由同一平面构成，所述同一平面是由为与共振器面16a相对的侧面、且为第一氮化物半导体层31的第二层叠部312、发光部35、电子阻挡层34、AlGaN层32和第二氮化物半导体层33各自的侧面形成的同一平面。背侧共振器面16b为图1中用粗线示出了部分轮郭的面。

共振器面16a和背侧共振器面16b是为了反射发光部35的发光而设置的。为了将共振器面16a和背侧共振器面16b所反射的光限制在发光部35，成对地具备共振器面16a和背侧共振器面16b。共振器面16a成为例如氮化物半导体元件1的光的射出侧。就共振器面16a和背侧共振器面16b而言，为了反射来自发光部35的发光，共振器面16a和背侧共振器面16b可以与发光部35与上部导向层353的接触面垂直且平坦。但是，共振器面16a和背侧共振器面16b可以整体或在局部具有倾斜部或凹凸部。

共振器面16a及背侧共振器面16b的表面可以形成有电介质多层膜等绝缘保护膜和反射膜。具体而言，绝缘保护膜可以由SiO₂形成，此外也可以由Al₂O₃、SiN、SnO₂、ZrO或HfO₂等形成。另外，绝缘保护膜可以具有由这些材料层叠而成的结构。绝缘保护膜可以形成在氮化物半导体元件1的成为光的射出侧的共振器面16a、和不为光的射出侧的反射侧的背侧共振器面16b这两个表面。在光的射出侧的共振器面16a上形成的绝缘保护膜和在光的反射侧的背侧共振器面16b上形成的绝缘保护膜可以具有相同的结构，也可以具有不同的结构。

＜第一实施方式的效果＞

第一实施方式的氮化物半导体元件具有以下效果。

(1)氮化物半导体元件中，形成于氮化物半导体活性层的上方的AlGaN层具有第一AlGaN区域、在上表面具有突出部的第二AlGaN区域、和覆盖第二AlGaN区域的突出部的整面的第二氮化物半导体层。

由此，AlGaN层中，第二AlGaN区域与第二氮化物半导体层的接触面积增加，电流密度提高。

(2)氮化物半导体元件具备由AlGaN形成且Al组成比向着突出部的前端而减少的第二AlGaN区域。

由此，氮化物半导体元件中，使第二AlGaN区域与第二氮化物半导体层的势垒显著下降，使第二AlGaN区域与第二氮化物半导体层之间的电阻下降，并且肖特基势垒降低，载流子注入效率提高。

(3)氮化物半导体元件优选具备具有锥台形的突出部的第二AlGaN区域。

由此，在从第一电极注入电子时，抑制电流在突出部前端的局部集中，可以从第二AlGaN区域的上表面均匀地注入电流。

(4)氮化物半导体元件优选具备具有7nm以上高度的突出部的第二AlGaN区域。

由此，在从第一电极注入电子时，可得到发紫外光的激光二极管的振荡所需要的充分的电流密度，并且电流密度提高。

(5)氮化物半导体元件优选：具备向着突出部的前端的方向的Al组成比变化率大于第一AlGaN区域321的Al组成比变化率的第二AlGaN区域。

由此，能够从第二AlGaN区域向第一AlGaN区域高效地流通电流，且能够抑制由后述的光泄露导致的吸收所引起的内部损耗的增加。

(6)氮化物半导体元件优选具备：具有厚度超过200nm且小于10μm的第二氮化物半导体层的第二AlGaN区域。

由此，由突出部引起的第二AlGaN区域表面的凹凸得到缓和，AlGaN层与第二氮化物半导体层的密合性得到提高，能够提高电流密度，并且在制造时第二氮化物半导体层不易产生裂纹。

2.第二实施方式

以下，使用图3和图4对第二实施方式的氮化物半导体元件2进行说明。

氮化物半导体元件2为能够发出与氮化物半导体元件1同样的紫外光的激光二极管。

[氮化物半导体元件的整体构成]

图3为示意性示出本实施方式的氮化物半导体元件2的概要构成的一例的立体图。图4为说明氮化物半导体元件2的AlGaN层132的构成的剖视图。

如图3所示，氮化物半导体元件2与第一实施方式的氮化物半导体元件1同样地，采取在基板11的上方依次层叠有AlN层30、第一氮化物半导体层31、包含氮化物半导体活性层352的发光部35、电子阻挡层34、AlGaN层132和第二氮化物半导体层33的构成。另外，氮化物半导体元件2具备：与第二氮化物半导体层33接触设置的第一电极14、和与第一氮化物半导体层31的局部接触设置的第二电极15。即，氮化物半导体元件2具有由三层区域形成的AlGaN层132来代替由双层区域形成的AlGaN层32，在这一点上与第一实施方式的氮化物半导体元件1不同。

以下，参照图3对氮化物半导体元件2的AlGaN层132进行说明。另外，AlGaN层132以外的各部分与第一实施方式中说明的各部的构成相同，因此省略说明。

＜AlGaN层＞

图4为示出AlGaN层132的详细构成的剖视图。如图4所示，氮化物半导体元件2具备AlGaN层132，所述AlGaN层132具有Al组成比变化率各异的3个区域。AlGaN层132具备第一AlGaN区域321、第三AlGaN区域323、和第二AlGaN区域322。在AlGaN层132的上表面上，具备覆盖AlGaN层132的第二氮化物半导体层33。

第三AlGaN区域323以外的各部与第一实施方式中说明的第一AlGaN区域321、第二AlGaN区域322和第二氮化物半导体层33的构成相同，因此省略说明。

(第三AlGaN区域)

AlGaN层132具有在第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322之间设置的第三AlGaN区域323。第三AlGaN区域323由AlGaN形成。更具体而言，第三AlGaN区域323由Al_x10Ga_(1-x10)N形成。第三AlGaN区域323以与第一AlGaN区域321相比平均Al组成比低、与第二AlGaN区域322相比平均Al组成比高的方式形成(x2＜x3＜x1)。另外，第三AlGaN区域323的Al组成比在第三AlGaN区域323的厚度方向上连续发生变化。

如图4所示，第三AlGaN区域323形成于形成在第一AlGaN区域321上的突出区域321a上。第二AlGaN区域322形成于第三AlGaN区域323上。在第二AlGaN区域322上形成有第二氮化物半导体层33。脊部半导体层17由形成于第一AlGaN区域321的突出区域321a、第三AlGaN区域323、第二AlGaN区域322和第二氮化物半导体层33构成。其中，如第一实施方式中说明那样，突出区域321a(脊部)的目的在于集中电流，因此可以包含氮化物半导体活性层352，也可以包含第一氮化物半导体层31。或者，氮化物半导体元件2也可以具有如下结构：原本不具有突出区域321a，以与台面部相同的面积形成AlGaN层132，将第一电极14的大小设计为适当的值，由此来集中电流。

氮化物半导体元件2中，AlGaN层132具有第三AlGaN区域323，从而形成第一AlGaN区域321、第三AlGaN区域323、第二AlGaN区域322依次分别相邻的配置。此时，在AlGaN层132中，在氮化物半导体活性层352侧的第一AlGaN区域321的端部与氮化物半导体活性层352的配置侧的第二AlGaN区域322的端部之间，产生AlGaN层132的Al组成比变化率发生变化的边界。由此，氮化物半导体元件2能够实现光限制的改善。Al组成比变化率优选：第三AlGaN区域323大于第二AlGaN区域322、第一AlGaN区域321大于第三AlGaN区域323。由此，第二AlGaN区域322和第三AlGaN区域323的平均Al组成比率高于以第二AlGaN区域322的变化率(倾斜率)形成第二AlGaN区域322和第三AlGaN区域323的层时的Al组成比率。因此，氮化物半导体元件2的光限制效率得到改善。

另外，优选第二AlGaN区域322和第三AlGaN区域323的转折面(inflectionsurface)的Al组成比率比第三AlGaN区域323与第一AlGaN区域321的转折面的Al组成比率大0.1以上。通过使氮化物半导体元件2具有该结构，从而能够抑制由第二AlGaN区域322的厚度达到必要厚度以上引起的驱动电压增加、元件破坏率增加，并且能够兼顾光限制和高电流密度的实现。

在本实施方式中，以彼此接触的方式形成第一AlGaN区域321和第三AlGaN区域323、以彼此接触的方式形成第三AlGaN区域323和第二AlGaN区域322，但是不限于这样的构成，AlGaN层132中，可以在第一AlGaN区域321和第三AlGaN区域323之间、以及第三AlGaN区域323和第二AlGaN区域322之间分别具有中间层。中间层例如可以是组成不发生变化的Al_wGa_(1-w)N(0＜w＜1)。另外，中间层可以具有组成不发生变化的Al_wGa_(1-w)N和组成不发生变化的Al_vGa_(1-v)N(0＜v＜w＜1)层叠而成的结构(多层的情况下，相当于超晶格结构)。

作为Al组成比w和Al组成比v的一例，可以是w为0.6、v为0.4。在中间层具有层叠结构时，从不形成能垒的观点出发，Al组成比v和Al组成比w可以与各AlGaN区域的端点的Al组成比的值相同或有差别。在Al组成比的值有差别时，从将载流子高效运送至发光层的观点出发，优选采取越为上层则Al组成比率越小的结构。中间层可以为与第一AlGaN区域321、第三AlGaN区域323和第二AlGaN区域322相同的导电型、即p型半导体。另外，中间层可以为非掺杂层。

如以上说明那样，本实施方式的氮化物半导体元件2具备：由Al_x8Ga_(1-x8)N形成的氮化物半导体活性层352、和由Al_xGa_(1-x)N形成且Al组成比x沿着从氮化物半导体活性层352离开的方向减少的AlGaN层132。AlGaN层132具有第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322，所述第一AlGaN区域321具有大于0nm且小于400nm的厚度，所述第二AlGaN区域322为与第一AlGaN区域321相比更远离氮化物半导体活性层352的区域、且AlGaN层132的膜厚的厚度方向的Al组成比x3的变化率大于第一AlGaN区域321。

具备该构成的氮化物半导体元件2能够实现最大电流密度的提高和最大电流时电压的降低。由此，氮化物半导体元件2能够实现高电流密度。

进一步地，氮化物半导体元件2所具备的AlGaN层132具备第三AlGaN区域323，所述第三AlGaN区域323位于第一AlGaN区域321和第二AlGaN区域322之间的区域、且Al组成比x3的变化率与第二AlGaN区域362不同。第三AlGaN区域323以平均Al组成比x3低于第一AlGaN区域321、平均Al组成比x3高于第二AlGaN区域322的方式构成。由此，不会使第一AlGaN区域321厚至必要程度以上，能够以低驱动电压在无元件破坏的情况下实现高电流密度、且降低激光振荡的阈值。

＜第二实施方式的效果＞

第二实施方式的氮化物半导体元件2除了第一实施方式中的效果以外还具有以下效果。

(7)氮化物半导体元件具有在第一AlGaN区域和第二AlGaN区域之间设置的第三AlGaN区域。

因此，氮化物半导体元件由于第三AlGaN区域而在第一AlGaN区域和第二AlGaN区域之间产生Al组成比变化率发生变化的边界，能够实现光限制的改善。

(8)氮化物半导体元件具有以平均Al组成比低于第一AlGaN区域、平均Al组成比高于第二AlGaN区域的方式形成的第三AlGaN区域。

因此，氮化物半导体元件的光限制效率进一步改善。

实施例

以下列举实施例对本公开的氮化物半导体元件进行说明。

实施例中，对第一实施方式所说明的构成的氮化物半导体元件进行了评价。

以下示出各实施例中的氮化物半导体元件(参照图1)的基本模型的构成。该氮化物半导体元件为激光二极管。

需要说明的是，例如，以下所示的组成中的Al_x→y这一记载表示从层中的下层侧向上层侧Al的组成从x逐渐变成y的构成。

(基本模型的构成)

在基板的上表面形成AlN层、第一氮化物半导体层、包含下部导向层和上部导向层以及氮化物半导体活性层的发光部、电子阻挡层、包含第一AlGaN区域和第二AlGaN区域的AlGaN层、作为覆盖层的第二氮化物半导体层。接着，形成与第二氮化物半导体层接触设置的第一电极和与第一氮化物半导体层31的局部接触设置的第二电极15。在此，由以下构成形成各层。

·基板：蓝宝石基板

·AlN层：组成AlN(通过有机金属气相生长法(MOCVD)形成)、厚度1.6μm

·第一氮化物半导体层：组成n-Al_0.55Ga_0.45N、厚度3μm

·发光层(双量子阱结构)

阱层：组成u-Al_0.35Ga_0.65N、厚度4nm

势垒层：组成u-Al_0.45Ga_0.55N、厚度8nm

下部导向层和上部导向层：组成u-Al_0.45Ga_0.55N、厚度各150nm

·电子阻挡层：组成Al_0.9Ga_0.1N、厚度20nm

·AlGaN层

第一AlGaN区域：组成p-Al_0.9→0.45Ga_0.1→0.55N、厚度260nm

第二AlGaN区域：组成p-Al_0.45→0Ga_0.55→1N、厚度(突出部除外)30nm

·第二氮化物半导体层：组成p-GaN

·脊部半导体层：宽度5μm

·第一电极：宽度3μm

[实施例1]

对于上述的基本模型的氮化物半导体元件，形成具有本公开的构成的以下的构成1、构成2的氮化物半导体元件以及比较例的构成3的氮化物半导体元件。没有记载构成的层、部分为上述的基本模型的构成。需要说明的是，构成1-3可以通过将实施第二AlGaN区域的成膜的时间、和第二氮化物半导体层的成膜时间设为适当值来控制各高度和厚度。

(构成1)

·第二AlGaN区域：突出部高度70nm

·第二氮化物半导体层：厚度：1000nm

(构成2)

·第二AlGaN区域：突出部高度70nm

·第二氮化物半导体层：厚度10nm

(构成3)

·第二AlGaN区域：突出部高度0nm(无突出部)

·第二氮化物半导体层：厚度10nm

＜评价＞

对于具有以上的构成1～3的各氮化物半导体元件，如以下的表1所示那样改变脊部半导体层的宽度、和形成于第二氮化物半导体层上的第一电极的宽度，测定各氮化物半导体元件的最大电流密度Jmax并比较。

在此，以规定间隔分阶段地增加施加于第一电极和第二电极之间的施加电压Va的电压值，逐渐增大流经氮化物半导体元件的电流I的电流量，基于氮化物半导体元件即将被破坏前的电流值计算氮化物半导体元件的最大电流密度Jmax。在计算最大电流密度Jmax时，在氮化物半导体元件的电压电流特性偏离一般的二极管曲线时，判定为氮化物半导体元件被破坏。具体而言，在对得到最大电流密度Jmax的测定点的下一个测定点实施测定时，电压下降、电流值变得极高，因此，将基于即将偏离该二极管曲线的偏离前(1个之前)的测定点的电流I的电流密度定义为最大电流密度Jmax。

以下的表1示出评价结果。表1中，样品1-1为具有构成1的氮化物半导体元件、样品1-2为具有构成2的氮化物半导体元件、样品1-3为具有构成3的氮化物半导体元件。

[表1]

如表1所示，构成1的氮化物半导体元件(样品1-1)与其它构成的氮化物半导体元件(样品1-2，样品1-3)相比，能够实现显著高的最大电流密度。可认为，这是由于第二AlGaN区域的第二氮化物半导体层侧所设置的突出部抑制了电流的局部集中、实现了电流的均匀注入。

由以上可知：优选在第二AlGaN区域设置突出部，而且进一步优选第二氮化物半导体层形成得比突出部更厚。

[实施例2]

对于上述的基本模型的氮化物半导体元件，将第二氮化物半导体层的厚度设为10nm、如表2所示那样改变第二AlGaN区域的突出部的高度，对最大电流密度进行评价。没有记载构成的层、部分设为上述基本模型的构成。需要说明的是，通过改变第二AlGaN区域的成膜时间来调整突出部的高度。

图5为示出各样品的最大电流密度的图。另外，图6为用原子力显微镜(AFM)对样品2-5的氮化物半导体元件的第二AlGaN区域表面的形状进行测定而得的图像。图6示出边长为10μm的正方形区域的图像。

[表2]

如表2所示，可见第二AlGaN区域的突出部越高则最大电流密度越变大的倾向。被认为，通常情况下为了使激光二极管发出紫外光至少需要1kA/cm²以上的电流密度。即，具有7nm以上的突出部时，最大电流密度会提高到优选的范围。

另外，如图6所示，样品2-5所示的突出部高度为70nm时的第二AlGaN区域的表面形状在俯视下为六边形。

[实施例3]

对于上述基本模型的氮化物半导体元件，使覆盖突出部高度为7nm的第二AlGaN区域的第二氮化物半导体层的厚度如表3所示那样变化，对第二氮化物半导体层的表面平坦性的均方根(RMS：Root Mean Square)高度(均方根高度Rq)进行评价。没有记载构成的层、部分设为上述基本模型的构成。

图7为示出各样品的均方根高度的图。在此，第二氮化物半导体层表面的均方根高度Rq是基于第二氮化物半导体层表面的AFM图像而计算的。需要说明的是，本实施例中，在未形成脊部半导体层和第一电极的情况下计算第二氮化物半导体层表面的均方根高度Rq。

[表3]

如表3所示，第二氮化物半导体层的厚度越厚则第二氮化物半导体层的平坦性越变高。特别是在突出部高度为70nm时，在第二氮化物半导体层的厚度达到150nm程度前，第二氮化物半导体层表面的均方根高度Rq变高。另一方面，若第二氮化物半导体层的厚度达到200nm以上，则第二氮化物半导体层表面的均方根高度Rq显著变小，在为500nm以上时，凹凸变得特别小。这是由于，在形成第二氮化物半导体层时，厚度越大则生长时第二AlGaN区域表面的凹凸越小。第二氮化物半导体层表面平坦时，电极的覆盖性提高，有利于电流均匀注入。由此可知，第二氮化物半导体层的厚度优选为200nm以上。但是，若层叠5μm以上则担心产生裂纹，因此优选小于5μm。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的技术范围不限于上述的实施方式中记载的技术范围。也可以对上述实施方式施加多种变更或改良，由权利要求书可知，这样的施加了变更或改良的方式也可包括在本发明的技术范围内。