CN1265228A - 氮化物半导体元器件 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种氮化物半导体元器件,在用来作为LD和LED元件的氮化物半导体元器件中,为了提高输出,同时降低Vf,将N电极所形成的n型导电层作成以非掺杂氮化物半导体层夹住掺杂n型杂质的氮化物半导体层的三层层叠结构或氮化物超格子结构,n型导电层具有超过3×1018/cm3的载流子浓度,可降低电阻到不满8×10－3Ωcm。

Description

氮化物半导体元器件
技术领域
本发明涉及发光二极管元件、激光二极管元件等元器件，太阳电池、光感测器等感光元器件，或用于晶体管、功率器件等电子器件的氮化物半导体(InxAlyGa1-x-yN，0≤X，≤Y，Y≤1)制成的元器件。
背景技术
氮化物半导体已被用来作为高亮度纯绿色发光LED、蓝色LED、并已在蓝色LED显示器、交通信号灯、图像扫描器光源等各种光源中实用化。这种氮化物半导体的LED元件基本上具有按照脉冲层、Si掺杂GaN制N侧接触层、具有单一量子井结构的InGaN或具有InGaN多重量子井构成的活性层、Mg掺杂AlGaN制p侧包层、Mg掺杂GaN制p侧接触层，顺序层叠在蓝宝石基板上的结构，在20mA(毫安)中，发光波长450nm(奈米)的蓝色LED为5mW(毫瓦)，外部量子功率9.1％，520nm的绿色LED为3mW，外部量子效率6.3％，示出具有极佳的特性。
此外，本发明人等曾首次向全世界发表使用这种氮化物半导体材料于脉冲电流下，于室温的410nm的振荡(例如Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L74，Jpn.J.Appl Phys.35(1996)L217等)。这种激光元器件具有变异质结构，这种结构具有使用InGaN的多重量子井结构(MQW：Multi-Quantum-Well)的活性层，在脉冲宽度2μs，脉冲周期2ms条件下，阈值电流610mA，阈值电流密度8.7kA/cm2，显示有410nm的振荡。此外，本发明人等也首次在室温下连续振荡成功而将其发表(例如日经电子1996年12月2日号技术快报、Appl.Phys.Lett.69(1996)3034-、Appl.Phys.Lett/69(1996)4056-等〕。这种元器件在20℃下，在阈值电流密度3.6kA/cm2，阈值电压5.5V，1.5mW输出功率下，显示连续振荡27小时。
这样，氮化物半导体虽已以LED(发光元器件：Light Emitting Device)实用化，LD(激光二极体：Laser Diode)更达到连续振荡数十小时程度，但为了使用LED于例如照明用光源，相当于直射日光的屋外显示上，有进一步提高其输出的要求。此外为了LD降低阈值，延长寿命，实用化于光拾取、DVD等光源，有进一步改良的必要。此外，前述LED元器件在20mA中，Vf接近3.6V。借助于Vf进一步下降，元器件的发热量变小，可靠性提高。所以，激光元器件降低阈值电压在提高元器件寿命上非常重要。
发明目的
本发明有鉴在这种，其目的在于，主要足以提高LED、LD等氮化物半导体元器件的输出，同时降低Vf阈值电压，提高元器件的可靠性，特别是提高N型接触层的载波子浓度，达到其电阻率的降低为第一目的。
其第二目的更在于提供一种N型氮化物层结构，在提高N型接触层的载流子浓度同时，可提高N型接触层上所形成氮化物半导体层的结晶性。
发明的概要
本发明氮化物半导体元器件的要点为将上述N型接触层作成特殊的三层层叠结构或超格子结构。
本发明第1发明的氮化物半导体元器件，包括在基板上至少形成N电极的N型接触层，使电子与空穴再结合的活性层，形成P电极的P型接触层，各层由氮化物半导体形成，其特征在于：
具有三层层叠结构，所述N型接触层由具有第1面及第2面的掺有N型杂质的氮化物半导体形成，分别与所述第1面和第2面连接而形成不掺有N型杂质的非掺杂氮化物半导体层。
此外，本发明非掺杂氮化物半导体层，是指不掺加杂质的氮化物半导体层，包含例如包含在原料中的杂质、反应元器件内的污染、依所需掺有杂质的其他层，因不经心扩散，混入的层；以及微量掺杂，实质上视为掺杂的层(例如电阻率3×10-1Ωcm以上)。此外，N型杂质可列举者有IV族元素的Si、Ge、Sn等，最好为Si。含有N型接触层而与其层叠的氮化物半导体虽可举GaN、InGaN、AlGaN为代表例，但N型接触层为不含In、Al的GaN由结晶性观点看来较佳。另一方面，夹有这种N型接触层的掺杂氮化物半导体虽如以下详述，但若以N型接触层为三层层叠结构第2层，形成于其基板侧的第1氮化物半导体最好为GaN或AlGaN。形成于N型接触层的基板反侧的第3氮化物半导体最好为GaN、InGaN或AlGaN。特别是，可举掺杂Si的N型接触层(第2层)夹有非掺杂GaN，而形成的GaN(第3层)/Si掺杂GaN(第二层)/掺杂GaN(第一层)的三层层叠结构为代表例。
此外，前述第二氮化物半导体层(n型接触层)，其特征在于，可具有3×1018/cm3以上的载流子浓度，若考虑此层移动度，电阻率即不满8×103Ωcm。以往的N型接触层的电阻率虽以8×103Ωcm为限，(例如美国专利5,733,796号)，但可借助于减少此电阻率降低Vf。实现的电阻率在6×103Ωcm以下，较佳者在4×103Ωcm以下。虽无特别规定下限，但最好调整在1×105Ωcm以上。若为较下限值低的电阻，杂质量即会过多，有氮化物半导体结构性劣化的倾向。
此外，在前述基板与前述的第1氮化物半导体层之间最好具有较第1氮化物半导体层低温生长的缓冲层。这种缓冲层可例如在400℃～900℃将AlN、GaN、AlGaN等生长为0.5μm以下的膜厚，以缓和基板与氮化物半导体的格子不整，或用来作为底层，使第1氮化物半导体层结构性极佳地生长。特别是在第述第1层生长GaN情形下，最好为GaN缓冲层。
此外，第3氮化物半导体膜厚宜在0.5μm以下。第3氮化物半导体层的较佳膜厚在0.2μm以下，最好在0.15μm以下。虽未特别规定下限，但宜调整在10埃以上，较佳者在50埃以上，最佳者在100埃以上。第3氮化物半导体层为非掺杂层，由于电阻率通常高达0.1Ωcm以上，故与此层的厚膜层生长相反，Vf有降低的倾向。
本发明第2发明的氮化物半导体元器件，包括在基板上至少形成N电极的N型接触层，使电子与空穴再结合的活性层，形成P电极的P型接触层，各层由氮化物半导体形成，其特征在于：
所述N型接触层由至少层叠掺有N型杂质的氮化物半导体层与未掺有N型杂质的非掺杂氮化物半导体层的超格子层所形成。
此外，上述N型接触层与第1氮化物半导体发光元器件相同，分别连接其第1面及第2页而形成不掺杂N型杂质之非掺杂或N型杂质超格子层少的第1及第2氮化物半导体层，最好夹有第2氮化物半导体层(N型接触层)而层叠。
在上述第2氮化物半导体发光元器件中，超格子结构是指膜厚宜在100埃以下，较佳者在70埃以下，最佳者在50埃以下的氮化物半导体层以多层膜结构层叠而成的结构。此外，本说明书所谓超格子结构或超格子层，包含组成互异层所叠层的多层膜，以及互有相同组成但N型杂质的掺杂互异的层所层叠的多层膜二者。此外，非掺杂氮化物半导体层是指不掺有杂质的氮化物半导体层，与第1发光元器件情形相同。
此外，本发明第2氮化物半导体元器件最好在基板与前述第1氮化物半导体层之间具有较第1氮化物半导体层低温生长的缓冲层。缓冲层可在400℃～900℃使例如AlN、GaN、AlGaN等生长0.5μm以下的膜厚，以缓和基板与氮化物半导体的格子不整，或作为底层，用以使第1氮化物半导体层结构性极佳地生长。
第2氮化物半导体层可由带隙能量互异的2种氮化物半导体层层叠构成，最好在这种2种氮化物半导体层间形成其他氮化物半导体层予以叠层。
在这种情形下，这2种氮化物半导体层最好掺杂N型杂质互异的浓度，以下称构成超格子层的氮化物半导体层的杂质浓度互异为异常掺杂。
此外，以层叠带隙能量不同的二种层以形成第2氮化物半导体层情形下，可掺杂较多杂质于N型杂质带隙能量大的层上，亦可掺杂较多杂质于带隙能量小的层上。
此外，在层叠带隙能量不同的二种层以形成第2氮化物半导体层情形下，最好其中一层处于不掺有杂质状态，仍保持非掺杂，在这种情形下，N型杂质宜掺杂在带隙能量大的层，亦宜掺杂在带隙能量小的层。
此外，在本发明中，前述第2氮化物半导体层最好层叠N型杂质浓度互异但具有同一组成的二种氮化物半导体层而构成。在这种情形下，最好前述二种氮化物半导体层之一为不掺有N型杂质的掺杂层。
特别是，代表性的形成N型接触层的超格子层由选自GaN/GaN，InGaN/GaN，AlGaN/GaN与InGaN/AlGaN组合的氮化物层交互层叠的超格子层所形成，其一方最好掺杂Si。
此外，在具备第3氮化物半导体层情形下，宜为非掺杂，其膜厚在0.1μm以下，调整为较佳者，第3氮化物半导体层的膜厚在500埃以下，最佳者在200埃以下。此第3氮化物半导体层虽未特别限定其膜存下限，但最好调整在10埃以上。在第3氮化物半导体层为非超格式结构的非掺杂单层情形下，电阻率通常高达1×10-1Ωcm以上，所以此层生长大于0.1μm的膜存，相反地，Vf即有难以降低的倾向。此外，若此第3氮化物半导体层未掺杂，由于氮化物半导体层的结晶性变佳，其上部所生长活性层的结晶性亦变佳而提高输出。
形成上述超格子结构的N型接触层可具有3×1018/cm3以上的载流子浓度，若考虑此层移动性，电阻率为不满8×10-3Ωcm。已往的N型接触层的电阻率虽以8×10-3Ωcm以下，较佳者在4×10-3Ωcm以下。虽未特别限定其下限，但最好调整在1×10-5Ωcm以上。若电阻较下限值低，杂质即会过多而有氮化物半导体结晶性恶化的倾向。
图式的简单说明。
图1表示与本发明一实施例有关的LED元件结构的模式剖视图。
图2表示与本发明另一实施例有关的LD元件结构的模式剖视图。
图号对照说明
1  基板                 缓冲层
3  第1氮化物半导体层    4  第2氮化物半导体层
5  第3氮化物半导体层    6  活性层
7  P侧包层              8  P侧接触层
9  P电极                10 P焊接压电极
11 N电极                12 绝缘膜
20 基板                 21 缓冲层
22 第1氮化物半导体层    23 第2氮化物半导体层
24 第3氮化物半导体层    25 N侧包层
26 N侧光导层            27 活性层
28 P侧间隙层            29 P侧光层层
30 P侧包层              31 P侧接触层
32 P电极                33 P焊接区电极
34 N电极                35 绝缘膜
发明详细说明
实施形态1
本发明第1发明的发光元器件具有至少在活性层与基板之间具有3层结构的氮化物半导体层。首先，第1氮化物半导体层为了结晶性极佳地生长含N型杂质的第2氮化物半导体层，而不掺杂。此层若刻意掺杂，结晶性即会恶化，难以结晶性极佳地生长。接着，第2氮化物半导体层掺有N型杂质，用来作为接触层以形成电阻率降低、载流子浓度高的N电阻。因此，第2氮化物半导体的电阻率最好小到仅可与N电极材料电阻接触的程度，最好不满8×10-3Ωcm。接着，第3氮化物半导体层也非掺杂。此层不掺杂，电阻率小、载流子浓度大的第2氮化物半导体层的结晶性也不甚佳。若于其上直接生长活性层、包层等，由在这种等层也会恶化，故于其间介以非掺杂的结晶性良好第3氮化物半导体，用来作为活性层生长前的缓冲层。进一步将电阻率较高的非掺杂层介于活性层与第2氮化物半导体层之间，即可籍此防止元器件漏电，提高逆向的耐压。此外，，第二氮化物半导体层的载流子浓度大于3×1018/cm。虽然以第4族元素作为N型杂质，但宜使用Si或Ge，较佳者为Si。
就本发明第1氮化物半导体发光元器件而言，由于活性层与基板间的非掺杂第1氮化物半导体层可生长以维持N型杂质掺杂的第2氮化物半导体层的结晶性，故接着掺有N型杂质的第2氮化物半导体层可生长结晶性良好的厚膜。进一步掺杂的N型杂质掺杂的第3氮化物半导体成为生长在这种层上的氮化物半导体层的结晶性良好的底层。因此，第2氮化物半导体层的电阻率可降低，由于载流子浓度提高，故可实现效率极佳的氮化物半导体元器件。如此，根据本发明，由于可实现阈值低的发光元器件，故可提供元器件发热量也变少，信赖度提高的元器件。
实施形态2
本发明第2发光元器件于活性层与基板之间具有作为N型接触层的氮化物半导体超格子层，此超格子层具有第1面及第2页，为了使超格子层在第1面上结晶性良好地生长，具有非掺杂或N型杂质浓度较第2氮化物半导体层少的第1氮化物半导体层，此第1氮化物半导体层最好为非掺杂，由于第2氮化物半导体层为超格子结构，故亦可掺杂较第2氮化物半导体层少的N型杂质。虽以第4族元素作为N型杂质，但较佳者为Si或Ge最佳者是使用Si。
接着，若N型接触层为超格子结构，由于构成此超格子层的氮化物半导体层的各膜厚在弹性临界膜厚以下，故可生长结晶缺陷极少的氮化物半导体。另外，由于可藉此超格子层使自基板通过第1氮化物半导体层而发生的结晶缺陷受到某种程度的抑制，故可增进超格子层上所生长第3氮化物半导体层的结晶性。就值得一提的作用而言，是类似于HEMT的效果。
此超格子层最好是具有超格子结构，由带隙能量大的氮化物半导体层与带隙能量较此带隙能量大的氮化物半导体层小的氮化物半导体层层的膜厚宜调整在100埃以下较佳者在70埃以下，最佳者在10～40埃以下。若大于1100埃，带隙能量大的氮化物半导体层及带隙能量小的氮化物半导体层即会变成在弹性倾斜界限以上的膜厚，而有微少裂缝或结晶缺陷易于深入膜中的倾向。带隙能量大的氮化物半导体层、带隙能量小的氮化物半导体层的下限虽未特别限定，但宜在一原子层以上，最好如前述，在10埃以上。此外，带隙能量大的氮化物半导体层至少是含Al的氮化物半导体，最好是生长AlxGa1-xN(0＜X≤1)者。另一方面，带隙能量小的氮化物半导体但宜为带隙能量较带隙能量大的氮化物半导体小的氮化物半导体，但最好是AlyGa1-YN(0≤Y＜1，X＞Y)，InZGa1-ZN(0≤Z＜1)的2元混晶，3元混晶的氮化物半导体易于生长，此外，易于获得结晶性良好特性。其中尤佳者是带隙能量大的氮化物半导体为实质上不含In、Ga的Al1-XN(0＜X＜1)，带隙能量小的氮化物半导体为实质上不含Al的InZGa1-ZN(0≤Z＜1)，其中就获得结晶性良好的超格子而言，最好为Al混晶比(Y值)在0.3以下的AlXGa1-XN(0＜X≤0.3)与GaN的组合。
在第2氮化物半导体层形成包层用来作为光封闭层情形下，有必要生长带隙能量较活性层的井层大的氮化物半导体。带隙能量大的氮化物半导体层是Al混晶比高的氮化物半导体。已往的在使混晶比高的生长厚膜时，由于裂缝易于深入，故结晶生长甚为困难。但本发明若为超格子层，即使构成超格子层的单一层为Al混晶比略高的层，由于生长弹性临界膜厚以下的膜厚，故裂缝难以深入。因此，借助于Al混晶比高的层可结晶性良好地生长，提高光封闭、载波子封闭效率，激光元器件可降低阈值电压，LD元器件可降低Vf(正向电压)。
此外，此第2氮化物半导体层的带隙能量大的氮化物半导体层与带隙能量小的氮化物半导体层的N型杂质浓度最好不同。由在这种即所谓异常掺杂，故在一方的层的N型杂质浓度小，最好是不掺有杂质状态(非掺杂)状态下，若另一方高浓度掺杂，即可降低阈值电压、Vf等。由于杂质浓度低的层存在于超络子层中，故此层移动度变大，由于杂质浓度高的层同时存在，故可在载流子浓度极高下形成超格子层。即，由于杂质浓度低移动度高的层以及杂质浓度高载流子浓度高的层同时存在，故载流子浓度大移动度亦大的层形成包层，由在这种推知阈值电压，Vf降低。
在带隙能量大的氮化物半导体层中掺杂高浓度杂质情形下，由在这种异常掺杂，故可在高杂质浓度层与低杂质浓度层之间产生2维电子云，经推测，在此电子云影响下，电阻率会降低。例如，就N型杂质掺杂的带隙能量大的氮化物半导体层与带隙能量小的非掺杂氮化物半导体层层叠而成的超格子层而言，阻挡层侧会在N型杂质添加层与非掺杂层的异质接合界面空乏化，而电子(2维电子云)会蓄积在带隙能量小的层侧厚度前后界面上。由在这种2维电子云出现在带隙能量小的一侧，故电子行进时不受杂质散乱影响，因此，超格子的电子移动度提高，电阻率降低。此外，经推测，P侧异常掺杂也同样受2维空云的影响。在P层情形下，AlGaN与GaN相比，电阻率较高。由于AlGaN侧借助于掺杂P型杂质降低电阻率。故在制作超格子层的实质电阻率降低的元器件情形下，经推测，阈值有降低的倾向。
另一方面，在间隙能量小的氮化物半导体层中掺杂高浓度杂质情形下，经推测有以下作用。例如在AlGaN层与GaN层中掺杂同量Mg情形下，AlGaN层的Mg受主位准深度大，活性化率小。另一方面，GaN层的受主位准深度较AlGaN层浅，Mg的活性化率高。例如，即使掺杂1(1020/cm3的Mg，相对于GaN为(1017/cm3程度的载流子浓度，AlGaN无法得1(1017/cm3程度的载流子浓度。因此，本发明以AlGaN/GaN作为超格子，借助于在可获得高载流子浓度的GaN层上掺杂极多杂质，获得高载流子浓度的超格子。由于作成超格子，故在隧道效应下，载流子沿杂浓度少的AlGaN层移动，实质上，载流子不受AlGaN层作用，AlGaN层用来作为带隙能量高的包层。因此，即使带隙能量小的氮化物半导体中掺有极多杂质，在降低激光元器件、LED元器件的阈值上亦极具效果。此外，本说明书虽就P型层侧形成超格子的例子加以说明，但在N层侧形成超格子的情形下，亦具有相同的效果。
在带隙能量大的氮化物半导体层掺杂极多杂质情形下，带隙能量大的氮化物半导体层上的掺杂量宜调整在1(1017/cm3～(1020/cm3，较佳者在(1018/cm3～5(1019/cm3范围。若小于1(1017/cm3，与带隙能量小的氮化物半导体层的差便会变少。而有无法获得载流子浓度大的层的倾向。此外，较1(1020/cm3大的话，便包含元器件本身漏电易于增多的倾向。另一方面，带隙能量小的氮化物半导体层的N型杂质浓度宜较Al大的氮化物半导体层少，较佳者少1/10以上。最好为非掺杂，如此即可获得移动度最高的层，由于膜存薄，有自带隙能量大的氮化物半导体侧扩散的N型杂质，故此量亦宜在(1019/cm3以下。选择Si、Ge、Se、S、O等周期表的第IVB、VIB族元素来作为N型杂质，最好以Si、Ge、S为N型杂质。此作用在带隙能量大的氮化物半导体层掺杂极少N型杂质，以及带隙能量小的氮化物半导体层掺杂极多N型杂质情形下均相同。以上虽就最好异常掺杂杂质于超子层的情形加以说明，但亦可使带隙能量大的氮化物半导体与带隙能量小的氮化物半导体层的杂质浓度相等。
此外，在构成超格子的氮化物半导体中，杂质浓度高的掺杂层最好相对于厚度方向，令半导体层中心部位近旁的杂质浓度大，两端部件旁的杂质浓度小(最好非掺杂)。具体地说，例如在以掺杂Si的N型杂质之AlGaN与非掺杂GaN层形成超格子层情形下，虽然AlGaN由于掺杂Si而以电子作为施主离开导带，但电子会落在电位低的GaN导带上。由于GaN结晶中不掺杂施主掺质，故不因杂质而受载波子的散乱影响。因此，电子易于在GaN结晶中移动，实质上提高电子移动度。这与前述2维电子云的效果类似，电子横向的实质移动度提高，电阻率变小。此外，若高浓度掺杂于带隙能量大的AlGaN中心领域，效率即会变大。即，借助于电子移动于GaN中，也多少会受AlGaN中所含N型杂质离子(此情形为Si)的散乱影响。但由于相对于AlGaN层的厚度方向，二端部若不掺杂，即难以受Si散乱影响，故可进一步提高非掺杂GaN层的移动度。此外，作用虽有些不同，但亦具有类似于P侧层构成超格子的情形的效果，最好于带隙能量大的氮化物半导体层中心领域掺杂极多P型杂质，于二端掺杂极少或不掺杂。另一方面，虽可以在带隙能量小的氮化物半导体层掺杂极多杂质的层作为前述杂质浓度的构成，但在带隙能量小的层掺杂极多杂质作成的超格子包含效果减少的倾向。
此外，本发明元器件也不掺杂第3氮化物半导体层，或以其作为掺杂质浓度第2氮化物半导体层少的层。此层的N型杂质浓度小，若直接在超格子层的最上层上生长含有极多杂质的第3氮化物半导体层，由在这种层的结晶性有恶化的倾向，故为了使第3氮化物半导体层结晶性良好的生长，使N型杂质浓度小，最好不掺杂。第3氮化物半导体层的组成虽不用说，最好为InXGa1-XN(0≤X≤1)，但借助于生长InXGa1-XN(0≤X≤0.5，用来作为第3氮化物半导体上所生长层的缓冲层，即易于自第3氮化物半导体层生长上层，此外借助于非掺杂单层的电阻率高的层介于活性层与第2氮化物半导体之间，可防止元器件漏电，提高逆向耐压。
(实施例1)超格子结构LED
非掺杂GaN/Si掺杂GaN(B)/掺杂GaN(A)/非掺杂GaN
图1表示与本发明实施形态2的一实施例有关的LED元器件结构的模式剖视图，现根据该图说明本发明元器件的制造方法。
将蓝宝石(面)制基板1置于反应容器内，充分更换容器内的氢后，令氢流出，使基板温度上升至1050℃，进行基板清洗。基板上蓝宝石C面外，可使用作为主面R面、A面的蓝宝石，在尖晶石(Mgal2O4)等绝缘性基板外，使用SiC(6H、4H、3C)、Si、ZnO、GaAs、GaN等半导体基板。
(缓冲层2)
接着温度下降至510℃，使用掺氢载流子气体，掺氨原料气体与TMG(三甲基镓)，于基板上生长200埃厚的GaN制缓冲层。
(第1氮化物半导体层3)
缓冲层2生长后，仅关掉TMG，温度上升至1050℃。达到1050℃，即使用相掺TMG原料气体、氨，生长5(m膜厚的非掺杂GaN制第1氮化物半导体层3。第1氮化物半导体层在较缓冲层高温下，例如在900℃～1100℃下生长，可以InXAlyGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)构成。此组成不用说较佳者为GaN，若为X值在0.2以下的AlxGa1-xN，即易于获得结晶缺陷少的氮化物半导体层。此外，膜厚不用说，生长较缓冲层厚的厚膜，通常生长0.1(m以上的膜厚。此层作为非掺杂层虽接近纯半导体，电阻率大于0.2，但亦可掺杂较第2氮化物半导体层少的SiG等N型杂质而作成电阻率降低的层。
(第2氮化物半导体层4)
接着在1050℃下，使用TMG、氮，生长20埃膜厚的非掺杂GaN层。接着以相同温度，追加Si气，生长20埃膜厚的1(1018/cm3Si掺杂GaN。如此即成对生长20埃非掺杂GaN层所形成的A层与具有Si掺杂GaN层的20埃B层。层叠此对250层，使其厚达1μm，生长超格式子结构所形成的第氮化物半导体层4。
(第3氮化物半导体层4)
接着，仅关掉Si气，同样在1050℃下生长100埃膜厚的非掺杂GaN制第3氮化物半导体层5。此第3氮化物半导体层亦可以InXAlyGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)构成。此构成不用说，最好为GaN，若为X值在0.2以下的AlxGa1-XN或Y值在0.1以下的InYGa1-yN，即易于获得结晶缺陷少的氮化物半导体层。若生长InGaN，即可于其上生长含Al氮化物半导体中。
(活性层6)
接着，令温度为800℃，将载流子气体换成氮，使用TMG、TMI(三甲基铟)、氨、形成30埃膜厚的非掺杂In0.6Ga0.6N层，使具有单一量子井结构的活性层生长。此外，此层最好为具有InGaN所形成井层的多重量子井结构。
(P侧包层7)
接着，提高温度至1050℃，使用TMG、TMA、氨、Cp2Mg(茂基镁)，生长0.1μm膜厚的1(1020/cm3Mg掺杂P型Al0.1Ga0.9N制P侧包层7。此层用来作为载流子封闭层，使含Al氮化物半导体，最好是AlYGa1-YN(0＜Y＜1)生长，为了生长结晶性良好的层，最好生长0.5μm以及膜厚的Y值0.3以下的AlYGa1-YN层。
此外，P侧包层7也可为超格子层，除超格子层于P侧层外，最好阈值降低。但不特别限于超格子层形成于P侧层的层。
(P侧接触层8)
接着，在1050℃下，使用TMG、氨、C 2Mg，使1(1020/cm3Mg掺杂P型GaN制P侧接触层8生长0.1μm膜厚。P侧接触层8也可以InXAlyGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)构成。此组成不用说，最好为GaN，如此即易于获得结晶缺陷少的氮化物半导体层，并可与P电极材料作极佳电阻接触。
反应结束后，温度降至室温，进一步于物氮气中，在反应容器内，以700℃对薄片进行热焙，使P型层进一步低电阻化。
热焙后，自反应容器将薄片取出，于最上层的P侧接触层8的表面上形成预定形状的屏蔽，以RIE(反应性离子蚀刻)，如图1所示，使第2氮化物半导体层4的表面露出。
蚀刻后，于最上层的P侧接触层的大致全部表面上，形成200埃膜厚的含Ni与Au透光性电极9，并在此P侧电极9上形成0.5μm膜厚的焊接用Au所形成的P焊接区电极10.另一方面，在借助于蚀刻露出的第2氮化物半导体层4表面上形成含Al的电极11。最后，在为了保证P电极9表面而如图1所示形成SiO2制绝缘膜12后，借助于划割，使晶圆分离而作成350μm方块的LED元器件。
此LED元器件于正向电压20mA中，显示520nm的纯绿色发光，与蓝宝石上依GaN制缓冲层、Si掺杂GaN制N侧接触层、单一量子井的InGaN制活性侧、Mg掺杂AlGaN制p侧包层、Mg掺杂GaN制p侧接触层顺序层叠而成的已往的LED绿色发光LED比较，于20mA中可降低0.2-0.4V的Vf，输出可提高40％～50％。此外，静电耐压与已往的LED比较为其5倍以上。
(实施例2)超格子结构LED
Si掺杂GaN/Si掺杂GaN(B)/非掺杂GaN(A)/Si掺杂GaN
在实施例1中生长第1氮化物半导体层3时，生长3μm膜厚的1(1017/cm3Si掺杂GaN，进一步在生长第3氮化物半导体层5时，除形成1(1017/cm3Si掺杂GaN外，与实施例1同样制作LED元器件，结果，与实施全例相较，输出虽降低10％，但获得Vf静电耐压特征性大致相同的LED。
(实施例3)超格子结构
非掺杂GaN/Si掺杂GaN/非掺杂InGaN/非掺杂GaN
于实施例1中，在生长第2氮化物半导体时，除如以下形成外，与实施例1相同。
即，在1050℃下，使用TMG、氨及Si气，生长25埃的10×1019/cm3Si℃下使用TM2、TMG及氨，生长75μm非掺杂InGaN。如此，Si杂GaN层形成的A层为25埃，非掺杂InGaN制B层为75埃而交互层叠100层，形成总膜存2μm的超格子结构形成的第2化物半导体层。
如以上制成的实施例3的超格子结构LED具有与实施例1相同的性能。
(实施例4)超格子结构LED
非掺杂GaN/Si掺杂AlGaN/非掺杂GaN
于实施例1中成第2氮化物半导体4时，并互层叠40埃非掺杂GaN层所形成的的A层与60埃的均掺杂10×1018/cm3Si的AI0.1Ga0.9N层N层，制得总膜厚3μm的超格子结构以外相同的LED元器件，可制得具有与实施例2大致等特性的LED元器件。
(实施例5)超格子结构
非掺杂InGaN/Si掺杂GaN(B)/非掺杂GaN(A)/非掺杂GaN
图2表示与本发明另一实施例有关的激光元器件结构的模式剖视图，是沿平行于激光共射面切断元器件时的图。以下根据此图对实施例4进行说明。
与实施例1相同，在蓝宝石(C面)制基本20上生长200埃GaN制缓冲层21、5μm非掺杂GaN制第1氮化物半导体层22、20埃非掺杂GaN层A层、20埃Si掺杂GaN制B层所层叠总膜厚3μm的超格子结构所形成的第2氮化物半导体层23(第2氮化物半导体层4的构成与实施例1相同)。
此外，在蓝宝石基板之外，与基板上蓝宝石氮化物半导体不同材料所制成的基板上，生长第1GaN层，在这种第1GaN层上，SiO2等局部形成氮化物半导体难以生长于表面上的保护膜，进一步通过此保护膜，于前经1GaN层上生长第2GaN，于SiO2上横向生长第2GaN，横向连接第2GaN层而使用第2GaN层为基板作成的氮化物半导体基板，如此，在增进氮化物半导体的结晶性上极佳。在以此氮化物半导体基板为基板情形下，并无特别生长缓冲层的必要。
(第3氮化物半导体层24)
接着，令温度为800℃，使用TMI、TMG、氨，生长500埃膜存的非掺杂In0.05Ga0.95N所形成的第3氮化物半导体层。
(N侧包层25)
接着，令温度为1050℃，交互层叠200层的20埃的10×1019/cm3S I掺杂型Al0.2Ga0.8N层、20埃非掺杂GaN层，形成总膜厚0.8μm的超格子结构。N侧侧包层254用来作为载流子封闭层及光封闭层，宜作成含Al氮化物半导体，最好为含AlGaN的超格子层，超格子层全体膜存宜生长100埃以下，较佳者500埃以上，2μm以下。此外，使N侧包层中央部位的杂质浓度大，二端部杂质浓度小，
(N侧光层层26)
接着，生长0.1μm膜厚的5×1017/cm3Si掺杂N型GaN制N侧光导层。此N侧光导层用来作为活性层的光层层，最好生长GaN，InGaN一般宜生长100埃-5μm，较佳者200埃-1μm膜厚。此N侧光层5虽然一般为掺杂Si、GE等N型杂质的N型导电型，但亦可物地不掺杂。
(活性层27)
接着，在800℃下，生长总膜厚175埃的多重量子井结构(MQW)的活性层27，此量子井结构由25埃的非掺杂In0.2Ga0.8N所形成。
(P侧间隙层28)
接着，在1050℃下，使隙能量较P侧光层层8大，并较活性层6大，生长300埃膜厚的掺杂1×1020/cm3Mg的P型Al0.3Ga0.7N制P侧间隙层28。此P侧间隙层28虽有掺杂P型杂质的层，但由于膜存极薄，故可为掺杂N型杂质而补偿载流子的i型，或非掺杂，但最好为P型杂质掺杂层。P侧间隙层28膜厚宜调整在0.1μm以下，较佳者在500埃以下，最好在300埃以下。若生长大于0.1μm的膜存，裂缝即容易深入P型间隙层28中，其原因在于结晶性良好的氮化物半导体层难以生长。Al组成比大的AlGaN越薄，LD元器件即越容易振荡。例如，若为Y值在0.2μm以上的AlYGa1-YN，最好调整在500埃以下。P侧间隙层76的膜存下限虽无特别限定，但最好形成10埃以上的膜厚。
(P侧光导层29)
接着，生长0.1μm膜存的带隙能量较P侧间隙层28小，掺杂1×1019/cm3SMg的P型GaN制P侧光导层。此层用来作为活性层的光导层，最好N侧光层层26同样以GaN、InGaN生长。此外此层亦可用来作为生长P侧包层30时的缓冲层，借助于生长宜为100埃～5μm，较佳者为200埃～1μm的膜存，最好用来作为光导层，此P侧光导层虽为掺杂Mg等P型杂质的P型导电型，但不掺有杂质尤佳。
(P侧包层30)
接着，生长由掺杂1×1020/cm3Mg的20埃Al0.2Ga0.8N层与掺杂1×1019/cm3Mg的20埃P型GaN层交互层叠为总膜存0.8μm的超格子层所形成的P侧包层30.此层与N侧包层25同样用来作为封闭层，借助于超格子结构，用来作为使P型层侧电阻率降低的层。此P侧包层30的膜厚虽未特别限定，但宜在100埃以上，2μm以上，较佳者在500埃以上，1μm以下生长。可使此P侧包层的中央部的杂质浓度大，亦可使二端部的杂质浓度变小。
(P侧接触层31)
最好，生长150埃膜存的掺杂2×1020/cm3Mg的P型GaN制P侧接触层10.P侧接触层若调整在500埃以下，较佳者在400在埃以下，最佳者在20埃上，由于P层电阻变小，故在降低阈值电压上极为有利。
反应结束后，于反应容器内，在氮气中，700℃下，进行薄片热焙，使P层进一步低电阻化。热焙后，自反应容器取出薄片，如图2所示，藉RIE所示，藉RIE对最上层的P侧接触层与P侧包层30蚀刻，形成40μm带宽的脊部形状。
脊部形成后，图2所示，以脊形带为中心，对此脊形带二侧露出的P侧包层30蚀刻，使形成N电极11的第2氮化物光导层23的表面露出，以此露出面为杂质浓度大的超格子层。
接着，于脊部全部表面上形成Ni/Au制P电极32。接着如图2所示，于除去P电极32的P侧包层、P侧接触层31表面上形成SiO2制绝缘膜35，并形成通过此绝缘膜35与P电极32电气连接的P垫片电极。另一方面在前端露出的N侧接触层4的表面上形成W与Al制N电极。
电极形成后，在研磨薄片蓝宝石基板内面，使其成50μm的厚度，于蓝宝石的M面切开薄片，制成以此初开面为共振面的片段。另一方面，在与带状电极平行位置割划此片段，使其分雄，作成激光元器件。此激光元器件形状如图2所示。在室温下使此激光元器件激光振荡，结果，与已往的连续振荡37小时的氮化物半导体激光元器件相比，发现，阈值电流密度降至接近2.0kA/cm2，阈值电压亦接近4V，寿命提高到500小时以上。
(实施例6)超格子结构LED
非掺杂GaN/非掺杂AlGaN/Si掺杂GaN/非掺杂GaN
于实施例1中，第2氮化物半导体层生长时，生长20埃的掺杂1×1019/cm3Si的GaN层，以及20埃的非掺杂Al0.10Ga0.90N层，使此对生长250次，生长由总膜存1.0μm(10000埃)超格子结构所形成的第2氮化物半导体层4的其他实例与实施例1一样进行，可获得大致与实施例1相同良好的效果。
如前所述，本发明氮化物半导体元器件借助于层叠非掺杂或掺杂浓度小的第1氮化物半导体层、杂技同浓度大的超格子层所形成的第2氮化物半导体层、非掺杂或杂质浓度小的第3氮化物半导体层，即可获得Vf低的LED，低阈值的激光元器件。复由于第2氮化物半导体层的电阻率小，撤N电极与第2氮化物半导体层容易电阻接触，Vf等会降低。此外，，本说明书虽就LED、激光元器件加以说明，但本发明可适用于感光元器件，太阳电池以外使用氮化物半导体输出的功率器等，使用氮化物半导体的所有元器件上。
(实施例7)三层层叠结构LED
非掺杂GaN/Si掺杂N型GaN/非掺杂GaN
由于本发明实施形态，之一LED元器件实施例除作成N型接触层的构成超格子结构三层层叠结构与图1所示实施例1同样制造，虽仅就N型接触层(三层层叠结构)加以说明。
(第1氮化物半导体层)
与实施例1相同生长缓冲层2后，仅关掉TMG，使温度上升至1050℃。若达到1050℃，即同样使用TMG、氨气为原料气体，生长1.5μm膜厚的非掺杂GaN所形成的第1氮化物半导体层3。第1氮化物半导体层在较缓冲层高温，例如900℃～1100℃下生长，可以InXAlyGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)构成，此组成不用说，最好为GaN，若为X值在0.2以下的AlXGa1-XN，即可易于获得结晶缺陷极少的氮化物半导体层。此外，膜厚不管如何，生长较缓冲层厚的膜厚，一般生长0.1以上20μm以下的膜存，此层由于作为非掺杂层，故接近纯半导体，电阻率大于0.1Ωcm。此外，由于是在较上述缓冲层高的温度下生长的层，故即使未掺杂，亦与上述缓冲层有别。
(第2氮化物半导体层4)
接着，在1050℃下，使用TMG、氨气、掺有杂质气体的硅烷气体，生长3μm膜厚的Si掺杂GaN层。此第2氮化物半导体层4亦可以InXAlyGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)构成，此组成不用说，最好为GaN，若为X值0.2以下的AlXGa1-XN或Y值在0.1以下的InYGa1-YN，即易于获得结晶缺陷少的氮化物半导体层。此外，，膜存不用说，由于形成N电极，最好生长一般在0.1以上20μm以下的膜存。此外，若不作为元器件结构，使用别的蓝宝石基板，同样生长GaN，载流子浓度即为1×1019/cm3，电阻率为5×10-3Ωcm。
(第3氮化物半导体层5)
接着，仅关掉TMG，同样于1050℃形成0.15μm膜厚的非掺杂GaM形成的第3氮化物半导体层。此第3氮化物半导体层5亦可以InXAlyGa1-X-YN(0≤X，0≤Y，X+Y≤1)构成。此组成不用说，最好为GaN，若为X值在0.2以下的AlXGa1-XN或Y值在0.1以下的InYGa1-YN，即可地获得结晶缺陷少的氮化物半导体层。若生长InGaN，在生长含Al氮化物半导体于其上情形下，可防止裂缝深入含Al氮化物半导体层。此外在以单一氮化物半导体层长第2氮化物半导体层情形下，最好第1氮化物半导体层、第2氮化物半导体层、第3氮化物半导体层生长同一组成的氮化物半导体，特别是GaN。
此LED元器件于正向电压20mA中，显示发出520nm纯绿色光，与依由GaN型成于蓝石基板上的缓冲层，Si掺杂GaN所形成的N侧接触层、单一量子进结构的InGaN所形成的活性层、Mg掺杂AlGaN，形成的包层、Mg掺杂GaN型成的P侧接触层顺序层叠的已往的绿色发光LED比较，可于20mA中将Vf降低0.1～0.2V，将输出提高5％～10％。
(实施例8)三层层叠结构LD
非掺杂In0.05Ga0.95N/Si掺杂N型GaN/非掺杂GaN
本发明实施形态1之一LD元器件实施例由于除N型接触层的构成之外与图2(沿平行于激光共振面的方向切断元器件的图)所示实施例4同样制造，故仅就N型接触层加以说明。
与实施例1相同，于蓝宝石(C面)制基板20上，生长200埃的GaN制缓冲层，温度上升至1020℃，在1020℃下，生长5μm非掺杂GaN制第1氮化物半导体层22。
接着，于1020℃下，使用掺有杂质气体的硅烷气体，生长Si掺杂N型GaN所形成的第2氮化物半导体层23。其电阻率亦为5×10-3Ωcm。
(第3氮化物半导体层24)
接着，令温度为800℃，使用TMI、TMG、氨，生长500埃厚的非掺杂In0.05Ga0.95N制第3氮化物半导体层。
(N侧包层25)
接着，令温度为1020℃，将1×1017/cm3Si掺杂N型Al0.2Ga0.8N层生长为40埃，并将非掺杂GaN层生长40埃，交互层叠40层作成超格子结构。此N侧包层用来作为载流子封闭层及光封闭层。
(N侧光导体26)
接着，生长0.2μm膜存的1×1019/cm3Si掺杂N型GaN制N侧光导层26。以N侧光导体26用来作为活性层的光导层，宜生长GaN、InGaN，一般生长100埃～5μm，较佳者生长200埃～1μm的膜厚。此N侧光导层5亦可不掺杂。
(活性层27)
接着，于800℃，使Si掺杂In0.2Ga0.8N型成的井层生长25埃膜厚。接着，仅变化TMI的摩尔比，生长50埃膜厚的Si掺杂In0.01Ga0.99N所形成的阻挡层。此操作反复进行2次，最好层叠井层而作成多量子井结构(MQW)。
(P侧间隙层28)
接着，于1020℃下，使用TMG、RTMA，氨，Cp2Mg，生长300埃膜厚的带隙能量较活性层大的1×2020/cm3Mg掺杂P型Al0.3Ga0.7N所形成的P侧间隙层28。此P侧间隙层28虽为P型掺杂层，但由于膜厚极薄，故亦可为掺有N型杂质而补偿载流子的i型。P侧间隙层28膜厚宜调整在0.1μm以下。若生长大于0.1μm的膜厚，裂缝即易于深入P型间隙层28中。难友生长结晶性良好的氮化物半导体层。此外，由于隧道效应，故载流子无法通过此能量障壁。Al的组成化大而AlGaN越薄，LD元器件越容易振荡。例如，若为Y值在0.2以上的AlYGa1-YN，最好调整在500埃以下。P侧间隙层28的膜厚下限虽未特别限定，但与上述实施例4所示激光元器件相同，最好形成10埃以上膜厚。
(P侧光导层)
接着，于1020℃生长0.2μm膜厚的1×1018/cm3Mg掺杂P型GaN制P侧光导层。此层与N侧光导层26相同，用来作为活性层的光导层，宜以GaN、InGaN生长，宜生长100埃～5μm，较佳者200埃～1μm膜存。此P侧光导层虽为一般掺杂Mg等P型杂质的P型导电型，但亦可特别是不掺杂者。
(P侧包层30)
接着，于1020℃生长40埃的1×1020/cm3Mg掺杂Al0.25Ga0.75N层与40埃非掺杂P型GaN层并互层叠40层所形成超格子层作成的P侧包层30.此层与N侧包层25同样用来作为载流子封闭层。借助于超格子结构，即有P型层的电阻下降，阈值易于降低的倾向。
(P侧接触层31)
最后生长150埃膜存的2×1020/cm3Mg掺杂P型GaN制P侧接触层31。
反应结束后，于反应容器内，氮气中，700℃下，进行薄片热焙，进一步使P层低电阻化。热焙后，自反应容器取出薄片，如图2所示，藉RIE元器件将最上层的P侧接触层31与P侧包层30蚀刻，作成具有40μm带宽的脊部形状。借助于特别是活性层以上含Al氮化物半导体层的以上诸层作为脊部形状，活性层的发光集中于脊部下部，横型易于单一化，阈值易于降低。脊部形成后，形成屏蔽于脊部表面上。如图2所示，相对于带状脊部左右对称，易于形成N电极，第2氮化物半导体层23表面露出。
接着，于脊部全部表面上形成Ni/Au制P电极32。另一方面，形成TI与Al制N电极34于带状第2氮化物半导体层的大致全部表面上。大致全部表示即80％以上的面积。如此相对于P电极32左右对称而使第2氮化物半导体层23露出。在阈值降低上亦极为有利。接着，于P电极与N电极间形成SiO2制绝缘膜35，形成通过由此绝缘膜35与P电极32电气连接的Au制p焊接区电极。
电极形成后，在研磨薄片蓝宝石基板内面成50μm厚度之后，划割研磨面而沿垂直于带状电极方向切成棒状，以此切开面作成共振器。形成SiO2与TiO2制电介质膜于共振器表面上，最后沿平行于P电极方向将棒段切断作成激光元器件。将此元器件设于散热片上，于室温测试激光振荡，经确认其在室温下，阈值电流密度.5kA/cm2，阈值电压4.0V，振荡波长405nm的连续振荡，显示寿命在500小时以上，与已往的氮化物半导体激光元器件相比，寿命提高10倍以上。
(实施例9)三层层叠结构LED
非掺杂In0.05Ga0.95N/Si掺杂N型GaN/掺杂GaN
于实施例中，第3氮化物半导体层5生长时，令温度为800℃，使用TMG、TMI、氨，生长200埃膜存的非掺杂In0.05Ga0.95N层，此外侧与实施例1相同，以制得LED元器件，结果获得具有大部分实施例6特性的元器件。
此外，由于三层层叠结构重点在于提高N型接触层所形成第2氮化物半导体层的载流子浓度，作为获得结果仅能降低电阻率的接触层，故在实质上不影响第2氮化物半导体层的电阻率降低范围内，不会妨碍第1氮化物半导体层中N型杂质的掺杂。此外，第2氮化物半导休中掺杂高浓度N型杂质，作为在不妨碍于其上形成的N型包层、活性层等结晶性良好的生长下，形成第3氮化物半导体层，因此可知，在实质上不妨碍其目的范围内即使掺杂杂质，亦属本发明技术范围。实质上，即使Si在第1或第3氮化物半导体中的掺杂在1×1017/cm3以下，与非掺杂相比，因发现有漏电此外，输出降低些许，但经推测，并无不耐用情形(参考后述实施例9～11)。相关现象亦发生在使用超格子结构作为N型接触层情形。但在上述实施例的非掺杂InGaN/Si掺杂N型GaN或超格子结构/非掺杂GaN、非掺杂GaN/Si掺杂N型GaN或超格子结构/非掺杂GaN中，只要实质上不妨碍第2氮化物半导体层，即可将N型杂质掺杂于第1或第3至少其一中。
(实施例10)超格子结构LRF
非掺杂GaN/Si掺杂GaN/非掺杂GaN/非掺杂InGaN
实施例10的LED与实施例1相同于形成缓冲层2之后，在与实施例1相同条件下，生长1.5μm膜厚的非掺杂GaN层制第1氮化物半导体层3。
接着，在1050℃下，使用TMG、氨及Si气，借助于生长2.25μm的1×1019/cm3Si掺杂的Si掺杂GaN层。
并此外，在1050℃下，使用TMG及氨，生长20埃非掺杂GaN层，接着，在800℃下，使用TMI、TMG及氨，生长10μm非杂质InGaN。如此，若非掺杂GaN所形成的A层为20埃，非掺杂InGaN所形成的B层为10埃，即交互层叠20层，形成总膜厚600A超格子结构所形成的第3氮化物半导体层。上述以外侧与实施例1一样，装成实施例9的LED。
如以上制成的实施例9的超格子结构LED具有与实施例1相同的性能。
(实施例11)三层层叠结构LED
非掺杂GaN/Si掺杂N型GaN/Si掺杂GaN
于实施例6中，除第1氮化物半导体层3掺杂Si1×1017/cm3，第2氮化物半导体层GaN4参杂Si8×1018/cm3，第3氮化物半导体层非掺杂外，同样形成元器件，元器件多少会漏电，输出亦降低。
(实施例12)三层层叠结构LED
Si掺杂GaN/Si掺杂N型GaN/非掺杂GaN
于实施例6中，除第3氮化物半导体层中掺杂Si1×1017/cm3，第2氮化物半导体层GaN4中掺杂Si8×1018/cm3，第1氮化物半导体层5非掺杂外，同样形成元器件，元器件多少会发生漏电，输出也会降低。
(实施例13)三层层叠结构LED
Si掺杂GaN/Si掺杂N型GaN/Si掺杂GaN
于实施例6中，除第1及第3氮化物半导体层3与5中掺杂Si8×1016/cm3，第2氮化物半导体层GaN4中掺杂Si5×1018/cm3外，同样形成元器件，元器件虽然几乎不会漏电，但输出则降低。
(实施例14)超格子结构LED
非掺杂GaNSi掺杂GaN/非掺杂GaN(A)/Si掺杂GaN(A)
实施例14的LED与实施例1相同，于形成缓冲层之后，在与实施例1相同条件下，生长1.5μm的非掺杂GaN层制第1氮化物半导体层3。
接着，在1050℃下，使用TMG、氨气及Si气，借助于生长2.25μm的掺有1×1019/cm3Si的Si掺杂GaN层，形成第2氮化物半导体层4。
接着，在1050℃下，使用TMG及氨气，生长75μm非掺杂GaN，在相同温度下使用TMG、氨气及Si气，生长25埃的掺有1×1019/cm3Si的Si掺杂GaN层。如此，若非掺杂GaN所形成的层为75埃此外，Si掺杂GaN层形成的层为25埃，即交互层叠25层，形成总膜厚600埃超格子结构所形成的第3氮化物半导体层。
除前述之外，与实施例1相同地形成LED元器件。
如前所述制成的实施例14的超格子结构LED具有与实施例1相同的性能。

Claims (12)

1.一种氮化物半导体发光元器件，包括在基板上至少形成N电极的N型接触层，使电子与空穴再结合的活性层，形成P电极的P型接触层，各层由氮化物半导体形成，其特征在于：
具有三层层叠结构，所述N型接触层由具有第1面和第2面的掺有N型杂质的氮化物半导体形成，分别与所述第1面和第2面连接而形成不掺有N型杂质的非掺杂氮化物半导体层。
2.如权利要求1所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层由GaN型成，所述N型杂质是由掺杂Si形成，与该第1面连接形成的氮化物半导体层是非掺杂的GaN或AlGaN，与该第2面连接形成的氮化物半导体层是非掺杂的GaN，AlGaN或InGaN。
3.如权利要求2或3所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层具有超过3×1018/cm3的载流子浓度。
4.如权利要求2所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层具有不满8×10-3Ωcm的电阻率。
5.如权利要求1所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层形成在蓝宝石基板上形成的缓冲层上。
6.一种氮化物半导体发光元器件，包括在基板上至少形成N电极的N型接触层，使电子与空穴再结合的活性层，形成P电极的P型接触层，各层由氮化物半导体形成，其特征在于：
所述N型接触层由至少层叠掺有N型杂质的氮化物半导体层与未掺有N型杂质的非掺杂氮化物半导体层的超格子层所形成。
7.如权利要求6所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层是由选自GaN/GaN，InGaN/GaN，LGaN/GaN与InGaN/AlGaN组合的氮化物层交互层叠的超格子层所形成，其中之一掺杂Si。
8.如权利要求7所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层具有超过3×1018/cm3的载流子浓度。
9.如权利要求7或8所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于所述N型接触层具有不满8×10-3Ωcm的电阻率。
10.如权利要求6所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层由具有第1页和第2页的掺有N型杂质的氮化物半导体超格子层所形成，分别连接所述第1页和第2页而形成不掺有N型杂质的非掺杂氮化物半导体层或N型杂质较超格子层少的氮化物半导体层。
11.如权利要求7所述的氮化物半导体发光元器件，其特征在于，所述N型接触层形成在蓝宝石基板上所形成缓冲层上形成的不掺有N型杂质的非掺杂GaN上，通过不掺有N型杂质的非掺杂GaN，将包含所述活性层的其他氮化物层层叠在该N型接触层上。
12.一种氮化物半导体发光元器件，包括在基板上至少形成N电极的N型接触层，使电子与空穴再结合的活性层，形成P电极的P型接触层，各层由氮化物半导体形成，其特征在于：
所述N型接触层由GaN型成，掺杂所述N型杂质Si，连接该第1面和第2面而形成的氮化物半导体层其至少1层在掺杂浓度较N型接触层低的Si，连接该第1面所形成的第1氮化物半导体层为GaN或AlGaN，连接该第2面所形成的第3氮化物半导体为GaN，AlGaN或InGaN。
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