JP2000307149A - 窒化物半導体素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｖｆを低下することが可能な窒化物半導体素
子を提供することである。 【解決手段】 活性層７が、井戸層にＩｎを含んでなる
量子井戸構造であり、該活性層７上に順に、Ａｌを含ん
でなる第１の窒化物半導体層と該第１の窒化物半導体層
と異なる組成を有する第２の窒化物半導体層とが積層さ
れてなり更に第１及び第２の窒化物半導体層の少なくと
も一方にｐ型不純物を含有してなるｐ型多層膜層８又は
ＡｌＧａＮを含んでなりｐ型不純物を含有するｐ型単一
膜層８と、前記ｐ型多層膜層８及びｐ型単一膜層８より
高濃度でｐ型不純物を含有するｐ型高濃度ドープ層１０
と、前記ｐ型多層膜層８及びｐ型単一膜層８より高濃度
で且つ前記ｐ型高濃度ドープ層１０より低濃度でｐ型不
純物を含有するｐ型コンタクト層１１を少なくとも有す
る。
子を提供することである。 【解決手段】 活性層７が、井戸層にＩｎを含んでなる
量子井戸構造であり、該活性層７上に順に、Ａｌを含ん
でなる第１の窒化物半導体層と該第１の窒化物半導体層
と異なる組成を有する第２の窒化物半導体層とが積層さ
れてなり更に第１及び第２の窒化物半導体層の少なくと
も一方にｐ型不純物を含有してなるｐ型多層膜層８又は
ＡｌＧａＮを含んでなりｐ型不純物を含有するｐ型単一
膜層８と、前記ｐ型多層膜層８及びｐ型単一膜層８より
高濃度でｐ型不純物を含有するｐ型高濃度ドープ層１０
と、前記ｐ型多層膜層８及びｐ型単一膜層８より高濃度
で且つ前記ｐ型高濃度ドープ層１０より低濃度でｐ型不
純物を含有するｐ型コンタクト層１１を少なくとも有す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、レーザダイオード（ＬＤ）、太陽電池、光センサ
ー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジスタ、パ
ワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導
体（例えば、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X
＋Y≦１）素子に関する。
Ｄ）、レーザダイオード（ＬＤ）、太陽電池、光センサ
ー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジスタ、パ
ワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導
体（例えば、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X
＋Y≦１）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号灯、イメージスキャナー光源等の各種光源
で実用化されている。これらのＬＥＤ素子は基本的に、
サファイア基板上にＧａＮよりなるバッファ層と、Ｓｉ
ドープＧａＮよりなるｎ側コンタクト層と、単一量子井
戸構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａ
Ｎ、あるいはＩｎＧａＮを有する多重量子井戸構造（Ｍ
ＱＷ：Multi-Quantum-Well）の活性層と、ＭｇドープＡ
ｌＧａＮよりなるｐ側クラッド層と、ＭｇドープＧａＮ
よりなるｐ側コンタクト層とが順に積層された構造を有
しており、２０ｍＡにおいて、発光波長４５０ｎｍの青
色ＬＥＤで５ｍＷ、外部量子効率９．１％、５２０ｎｍ
の緑色ＬＥＤで３ｍＷ、外部量子効率６．３％と非常に
優れた特性を示す。
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号灯、イメージスキャナー光源等の各種光源
で実用化されている。これらのＬＥＤ素子は基本的に、
サファイア基板上にＧａＮよりなるバッファ層と、Ｓｉ
ドープＧａＮよりなるｎ側コンタクト層と、単一量子井
戸構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａ
Ｎ、あるいはＩｎＧａＮを有する多重量子井戸構造（Ｍ
ＱＷ：Multi-Quantum-Well）の活性層と、ＭｇドープＡ
ｌＧａＮよりなるｐ側クラッド層と、ＭｇドープＧａＮ
よりなるｐ側コンタクト層とが順に積層された構造を有
しており、２０ｍＡにおいて、発光波長４５０ｎｍの青
色ＬＥＤで５ｍＷ、外部量子効率９．１％、５２０ｎｍ
の緑色ＬＥＤで３ｍＷ、外部量子効率６．３％と非常に
優れた特性を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記本
出願人が開示したＬＥＤ素子は、高出力であり実用に十
分適用でき信号などの種々の製品に適用されているもの
の、近年の省エネなどの要求に応じて、発光出力の低下
を伴わずにさらなる低消費電力が可能なＬＥＤ素子が望
まれる。ＬＥＤ素子の消費電力を低下させるためには、
ＬＥＤ素子の順方向電圧を低下させることが考えられ
る。例えば、特開平８−９７４７１号公報には、順方向
電圧を低減するために、ｐ型コンタクト層が、電極側か
らＭｇが１×１０20〜１×１０21ｃｍ3に添加された第
１層と、Ｍｇが１×１０19〜５×１０20ｃｍ3の範囲で
第１層よりも低濃度で添加された第２層との２層から構
成されている発光素子が開示されている。しかし、前記
公報の技術では、Ｖｆの値が４Ｖであり、更なる低下が
望まれる。そこで、本発明の目的は、Ｖｆを低下するこ
とが可能な窒化物半導体素子を提供することである。
出願人が開示したＬＥＤ素子は、高出力であり実用に十
分適用でき信号などの種々の製品に適用されているもの
の、近年の省エネなどの要求に応じて、発光出力の低下
を伴わずにさらなる低消費電力が可能なＬＥＤ素子が望
まれる。ＬＥＤ素子の消費電力を低下させるためには、
ＬＥＤ素子の順方向電圧を低下させることが考えられ
る。例えば、特開平８−９７４７１号公報には、順方向
電圧を低減するために、ｐ型コンタクト層が、電極側か
らＭｇが１×１０20〜１×１０21ｃｍ3に添加された第
１層と、Ｍｇが１×１０19〜５×１０20ｃｍ3の範囲で
第１層よりも低濃度で添加された第２層との２層から構
成されている発光素子が開示されている。しかし、前記
公報の技術では、Ｖｆの値が４Ｖであり、更なる低下が
望まれる。そこで、本発明の目的は、Ｖｆを低下するこ
とが可能な窒化物半導体素子を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記
（１）〜（９）の構成により本発明の目的を達成するこ
とができる。 （１） 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活
性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体
素子において、前記活性層が、井戸層にＩｎを有する窒
化物半導体を含んでなる量子井戸構造であり、該活性層
上に、Ａｌを含んでなる第１の窒化物半導体層と、該第
１の窒化物半導体層と異なる組成を有する第２の窒化物
半導体層とが積層されてなり、さらに前記第１の窒化物
半導体層及び第２の窒化物半導体層の少なくとも一方に
ｐ型不純物を含有してなるｐ型多層膜層、該ｐ型多層膜
層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度より高濃度
でｐ型不純物を含有するｐ型高濃度ドープ層、該ｐ型高
濃度ドープ層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度
より高濃度で且つ前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物
濃度より低濃度でｐ型不純物を含有するｐ型コンタクト
層を、少なくとも順に有することを特徴とする窒化物半
導体素子。 （２） 前記ｐ型多層膜層とｐ型高濃度ドープ層との間
に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度より低濃度でｐ
型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有することを
特徴とする（１）に記載の窒化物半導体素子。 （３） 基板上に、ｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ
型窒化物半導体層を有する窒化物半導体素子において、
前記活性層が、井戸層にＩｎを有する窒化物半導体を含
んでなる量子井戸構造であり、該活性層上に、ＡｌbＧ
ａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）を含んでなりｐ型不純物を含有
するｐ型単一膜層、該ｐ型単一膜層上に、前記ｐ型単一
膜層のｐ型不純物濃度より高濃度でｐ型不純物を含有す
るｐ型高濃度ドープ層、該ｐ型高濃度ドープ層上に、前
記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度より高濃度で且つ前記
ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度より低濃度でｐ型
不純物を含有するｐ型コンタクト層を、少なくとも順に
有することを特徴とする窒化物半導体素子。 （４） 前記ｐ型単一膜層とｐ型高濃度ドープ層との間
に、前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度より低濃度でｐ
型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有することを
特徴とする（３）に記載の窒化物半導体素子。 （５） 前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度が、５×１
０17〜１×１０21／ｃｍ3であることを特徴とする
（１）又は（２）に記載の窒化物半導体素子。 （６） 前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度が、５×１
０17〜１×１０21／ｃｍ3であることを特徴とする
（３）又は（４）に記載の窒化物半導体素子。 （７） 前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、
５×１０18〜１×１０22／ｃｍ3であることを特徴とす
る（１）〜（６）のいずれかに記載の窒化物半導体素
子。 （８） 前記ｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度が、１
×１０18〜５×１０ 21／ｃｍ3であることを特徴とする
（１）〜（７）のいずれかに記載の窒化物半導体素子。 （９） 前記ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、
１×１０19／ｃｍ3未満であることを特徴とする
（２）、（４）〜（８）のいずれかに記載の窒化物半導
体素子。
（１）〜（９）の構成により本発明の目的を達成するこ
とができる。 （１） 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活
性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体
素子において、前記活性層が、井戸層にＩｎを有する窒
化物半導体を含んでなる量子井戸構造であり、該活性層
上に、Ａｌを含んでなる第１の窒化物半導体層と、該第
１の窒化物半導体層と異なる組成を有する第２の窒化物
半導体層とが積層されてなり、さらに前記第１の窒化物
半導体層及び第２の窒化物半導体層の少なくとも一方に
ｐ型不純物を含有してなるｐ型多層膜層、該ｐ型多層膜
層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度より高濃度
でｐ型不純物を含有するｐ型高濃度ドープ層、該ｐ型高
濃度ドープ層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度
より高濃度で且つ前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物
濃度より低濃度でｐ型不純物を含有するｐ型コンタクト
層を、少なくとも順に有することを特徴とする窒化物半
導体素子。 （２） 前記ｐ型多層膜層とｐ型高濃度ドープ層との間
に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度より低濃度でｐ
型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有することを
特徴とする（１）に記載の窒化物半導体素子。 （３） 基板上に、ｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ
型窒化物半導体層を有する窒化物半導体素子において、
前記活性層が、井戸層にＩｎを有する窒化物半導体を含
んでなる量子井戸構造であり、該活性層上に、ＡｌbＧ
ａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）を含んでなりｐ型不純物を含有
するｐ型単一膜層、該ｐ型単一膜層上に、前記ｐ型単一
膜層のｐ型不純物濃度より高濃度でｐ型不純物を含有す
るｐ型高濃度ドープ層、該ｐ型高濃度ドープ層上に、前
記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度より高濃度で且つ前記
ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度より低濃度でｐ型
不純物を含有するｐ型コンタクト層を、少なくとも順に
有することを特徴とする窒化物半導体素子。 （４） 前記ｐ型単一膜層とｐ型高濃度ドープ層との間
に、前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度より低濃度でｐ
型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有することを
特徴とする（３）に記載の窒化物半導体素子。 （５） 前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度が、５×１
０17〜１×１０21／ｃｍ3であることを特徴とする
（１）又は（２）に記載の窒化物半導体素子。 （６） 前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度が、５×１
０17〜１×１０21／ｃｍ3であることを特徴とする
（３）又は（４）に記載の窒化物半導体素子。 （７） 前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、
５×１０18〜１×１０22／ｃｍ3であることを特徴とす
る（１）〜（６）のいずれかに記載の窒化物半導体素
子。 （８） 前記ｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度が、１
×１０18〜５×１０ 21／ｃｍ3であることを特徴とする
（１）〜（７）のいずれかに記載の窒化物半導体素子。 （９） 前記ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、
１×１０19／ｃｍ3未満であることを特徴とする
（２）、（４）〜（８）のいずれかに記載の窒化物半導
体素子。
【０００５】更に、本発明は、下記（１０）〜（１２）
の構成によりＶｆの低下と共に、静電耐圧をより向上さ
せることができ、素子の信頼性をより高める点で好まし
い。 （１０） 前記ｎ型窒化物半導体層として、アンドープ
の窒化物半導体からなる下層、ｎ型不純物がドープされ
ている窒化物半導体からなる中間層、及びアンドープの
窒化物半導体からなる上層の少なくとも３層が順に積層
されてなるｎ型第１多層膜層を有することを特徴とする
（１）〜（９）に記載の窒化物半導体素子。 （１１） 前記基板上に順に、アンドープＧａＮ層及び
ｎ型不純物を含有するｎ型コンタクト層を有することを
特徴とする（１）〜（１０）に記載の窒化物半導体素
子。 （１２） 前記ｎ型第１多層膜層が、前記ｎ型コンタク
ト層上に形成されており、更に前記アンドープＧａＮ
層、ｎ型コンタクト層、及びｎ型第１多層膜層の合計の
膜厚が、２〜２０μｍであることを特徴とする（１１）
に記載の窒化物半導体素子。
の構成によりＶｆの低下と共に、静電耐圧をより向上さ
せることができ、素子の信頼性をより高める点で好まし
い。 （１０） 前記ｎ型窒化物半導体層として、アンドープ
の窒化物半導体からなる下層、ｎ型不純物がドープされ
ている窒化物半導体からなる中間層、及びアンドープの
窒化物半導体からなる上層の少なくとも３層が順に積層
されてなるｎ型第１多層膜層を有することを特徴とする
（１）〜（９）に記載の窒化物半導体素子。 （１１） 前記基板上に順に、アンドープＧａＮ層及び
ｎ型不純物を含有するｎ型コンタクト層を有することを
特徴とする（１）〜（１０）に記載の窒化物半導体素
子。 （１２） 前記ｎ型第１多層膜層が、前記ｎ型コンタク
ト層上に形成されており、更に前記アンドープＧａＮ
層、ｎ型コンタクト層、及びｎ型第１多層膜層の合計の
膜厚が、２〜２０μｍであることを特徴とする（１１）
に記載の窒化物半導体素子。
【０００６】つまり、本発明は、活性層上に形成される
ｐ型窒化物半導体層として、少なくともｐ型不純物濃度
の異なる３層のｐ型不純物含有層、即ち低濃度ドープの
ｐ型多層膜層又は低濃度ドープのｐ型単一膜層と、高濃
度ドープのｐ型高濃度ドープ層と、中濃度ドープのｐ型
コンタクト層とを順に形成し、ｐ型不純物濃度が、低濃
度、高濃度、中濃度となるように濃度を調整し、これら
濃度の異なる３層を組み合わせて用いることにより、Ｖ
ｆの低減が可能となる窒化物半導体素子を提供すること
ができる。
ｐ型窒化物半導体層として、少なくともｐ型不純物濃度
の異なる３層のｐ型不純物含有層、即ち低濃度ドープの
ｐ型多層膜層又は低濃度ドープのｐ型単一膜層と、高濃
度ドープのｐ型高濃度ドープ層と、中濃度ドープのｐ型
コンタクト層とを順に形成し、ｐ型不純物濃度が、低濃
度、高濃度、中濃度となるように濃度を調整し、これら
濃度の異なる３層を組み合わせて用いることにより、Ｖ
ｆの低減が可能となる窒化物半導体素子を提供すること
ができる。
【０００７】前記特開平８−９７４７１号公報では、活
性層上に形成される複数のｐ型窒化物半導体層のｐ型不
純物濃度は、電極に向かって徐々に高濃度とされてい
る。
性層上に形成される複数のｐ型窒化物半導体層のｐ型不
純物濃度は、電極に向かって徐々に高濃度とされてい
る。
【０００８】これに対し、本発明は、上記の如く、少な
くとも低濃度ドープのｐ型クラッド層、高濃度ドープの
ｐ型高濃度ドープ層、及び中濃度ドープのｐ型コンタク
ト層を順に形成することにより、顕著な効果を得ること
ができる。本発明において、上記低濃度、中濃度、高濃
度とは、活性層上の上記３層間でのｐ型不純物濃度の関
係を示す。また、本発明において、低濃度ドープのｐ型
多層膜層及び低濃度ドープのｐ型単一膜層は、活性層上
層に形成され、クラッド層として作用するので、以下こ
れらの層をｐ型クラッド層として説明する。しかし、低
濃度ドープのｐ型多層膜層及び低濃度ドープのｐ型単一
膜層はこれに限定されない。また、本発明において、ｐ
型不純物濃度は、多層膜からなるｐ型多層膜層の場合、
多層膜を構成している各層の平均の濃度を示す。
くとも低濃度ドープのｐ型クラッド層、高濃度ドープの
ｐ型高濃度ドープ層、及び中濃度ドープのｐ型コンタク
ト層を順に形成することにより、顕著な効果を得ること
ができる。本発明において、上記低濃度、中濃度、高濃
度とは、活性層上の上記３層間でのｐ型不純物濃度の関
係を示す。また、本発明において、低濃度ドープのｐ型
多層膜層及び低濃度ドープのｐ型単一膜層は、活性層上
層に形成され、クラッド層として作用するので、以下こ
れらの層をｐ型クラッド層として説明する。しかし、低
濃度ドープのｐ型多層膜層及び低濃度ドープのｐ型単一
膜層はこれに限定されない。また、本発明において、ｐ
型不純物濃度は、多層膜からなるｐ型多層膜層の場合、
多層膜を構成している各層の平均の濃度を示す。
【０００９】更に、本発明において、ｐ型多層膜層又は
単一膜層（ｐ型クラッド層）と、ｐ型高濃度ドープ層と
の間に、ｐ型多層膜層及びｐ型単一膜層より低濃度でｐ
型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有することに
より、Ｖｆの低下と共に静電耐圧の向上の点で好まし
い。窒化物半導体からなる素子は、その構造上、人体に
生じる静電気より遙かに弱い１００Ｖの電圧でさえも劣
化する可能性がある。例えば、帯電防止処理された袋等
から取り出す際、また製品に応用する際等、劣化する危
険性が考えられる。上記のようにｐ型低濃度ドープ層を
形成することにより、Ｖｆの低下された静電耐圧の向上
した素子が得られ、窒化物半導体素子の信頼性をより高
めることができる。
単一膜層（ｐ型クラッド層）と、ｐ型高濃度ドープ層と
の間に、ｐ型多層膜層及びｐ型単一膜層より低濃度でｐ
型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有することに
より、Ｖｆの低下と共に静電耐圧の向上の点で好まし
い。窒化物半導体からなる素子は、その構造上、人体に
生じる静電気より遙かに弱い１００Ｖの電圧でさえも劣
化する可能性がある。例えば、帯電防止処理された袋等
から取り出す際、また製品に応用する際等、劣化する危
険性が考えられる。上記のようにｐ型低濃度ドープ層を
形成することにより、Ｖｆの低下された静電耐圧の向上
した素子が得られ、窒化物半導体素子の信頼性をより高
めることができる。
【００１０】更に、本発明において、ｐ型多層膜層のｐ
型不純物濃度が、５×１０17〜１×１０21／ｃｍ3であ
ると、発光出力の向上及びＶｆの低下の点で好ましい。
更に、本発明において、ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度
が、５×１０17〜１×１０21／ｃｍ3であると、発光出
力の向上及びＶｆの低下の点で好ましい。更に、本発明
において、ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、５
×１０18〜１×１０22／ｃｍ3であると、Ｖｆの低下の
点で好ましい。更に、本発明において、ｐ型コンタクト
層のｐ型不純物濃度が、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ
3であると、Ｖｆの低下の点で好ましい。更に、本発明
において、ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、１
×１０19／ｃｍ3未満であると、静電耐圧の向上及び発
光出力の向上の点で好ましい。
型不純物濃度が、５×１０17〜１×１０21／ｃｍ3であ
ると、発光出力の向上及びＶｆの低下の点で好ましい。
更に、本発明において、ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度
が、５×１０17〜１×１０21／ｃｍ3であると、発光出
力の向上及びＶｆの低下の点で好ましい。更に、本発明
において、ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、５
×１０18〜１×１０22／ｃｍ3であると、Ｖｆの低下の
点で好ましい。更に、本発明において、ｐ型コンタクト
層のｐ型不純物濃度が、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ
3であると、Ｖｆの低下の点で好ましい。更に、本発明
において、ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度が、１
×１０19／ｃｍ3未満であると、静電耐圧の向上及び発
光出力の向上の点で好ましい。
【００１１】上記ｐ型クラッド層、ｐ型高濃度ドープ
層、及びｐ型コンタクト層の各ｐ型不純物濃度におい
て、その関係が低濃度、高濃度、中濃度となるように上
記範囲で適宜選択され調整されるものである。また、上
記ｐ型低濃度ドープ層は、低濃度ドープのｐ型クラッド
層よりも低濃度となるようにｐ型不純物濃度を上記範囲
で調整され含有される。ここで、本発明において、低濃
度、高濃度、中濃度とは、ｐ型クラッド層と、ｐ型高濃
度ドープ層と、ｐ型コンタクト層の３層間でのｐ型不純
物濃度の関係を示すものである。またｐ型低濃度ドープ
層が形成される場合、ｐ型低濃度ドープ層は、ｐ型クラ
ッド層より低濃度となるものである。
層、及びｐ型コンタクト層の各ｐ型不純物濃度におい
て、その関係が低濃度、高濃度、中濃度となるように上
記範囲で適宜選択され調整されるものである。また、上
記ｐ型低濃度ドープ層は、低濃度ドープのｐ型クラッド
層よりも低濃度となるようにｐ型不純物濃度を上記範囲
で調整され含有される。ここで、本発明において、低濃
度、高濃度、中濃度とは、ｐ型クラッド層と、ｐ型高濃
度ドープ層と、ｐ型コンタクト層の３層間でのｐ型不純
物濃度の関係を示すものである。またｐ型低濃度ドープ
層が形成される場合、ｐ型低濃度ドープ層は、ｐ型クラ
ッド層より低濃度となるものである。
【００１２】また更に、本発明において、ｎ型窒化物半
導体層として、アンドープの窒化物半導体からなる下
層、ｎ型不純物がドープされている窒化物半導体からな
る中間層、及びアンドープの窒化物半導体からなる上層
の少なくとも３層が順に積層されてなるｎ型第１多層膜
層を有すると、ｐ側の上記の層との組み合わせによりＶ
ｆの低下と共に静電耐圧を向上させる点で好ましい。ま
た更に、本発明において、ｎ型第１多層膜層の基板側
に、基板に向かって順に、ｎ型不純物を含有するｎ型コ
ンタクト層及びアンドープＧａＮ層を有すると、より静
電耐圧の向上の点で好ましい。また更に、本発明におい
て、アンドープＧａＮ層、ｎ型コンタクト層、及びｎ型
第１多層膜層の合計の膜厚が、２〜２０μｍ、好ましく
は３〜１０μｍ、より好ましくは４〜９μｍであると、
静電耐圧をより向上させることができ好ましい。また上
記範囲の膜厚であると静電耐圧以外の他の素子特性も良
好である。また、上記３層の合計の膜厚は、各層の好ま
しい膜厚の範囲内で、３層の合計の膜厚が上記範囲とな
るように適宜調整される。
導体層として、アンドープの窒化物半導体からなる下
層、ｎ型不純物がドープされている窒化物半導体からな
る中間層、及びアンドープの窒化物半導体からなる上層
の少なくとも３層が順に積層されてなるｎ型第１多層膜
層を有すると、ｐ側の上記の層との組み合わせによりＶ
ｆの低下と共に静電耐圧を向上させる点で好ましい。ま
た更に、本発明において、ｎ型第１多層膜層の基板側
に、基板に向かって順に、ｎ型不純物を含有するｎ型コ
ンタクト層及びアンドープＧａＮ層を有すると、より静
電耐圧の向上の点で好ましい。また更に、本発明におい
て、アンドープＧａＮ層、ｎ型コンタクト層、及びｎ型
第１多層膜層の合計の膜厚が、２〜２０μｍ、好ましく
は３〜１０μｍ、より好ましくは４〜９μｍであると、
静電耐圧をより向上させることができ好ましい。また上
記範囲の膜厚であると静電耐圧以外の他の素子特性も良
好である。また、上記３層の合計の膜厚は、各層の好ま
しい膜厚の範囲内で、３層の合計の膜厚が上記範囲とな
るように適宜調整される。
【００１３】上記のように、本発明は、上記特定の３種
のｐ型層と、更に特定のｎ型層とを組み合わせることに
より、Ｖｆの低下を良好にすると共に、発光出力及び静
電耐圧の向上をより向上させることができ、窒化物半導
体素子の信頼性を高め種々の応用製品への適用範囲の拡
大を可能とすることができる。
のｐ型層と、更に特定のｎ型層とを組み合わせることに
より、Ｖｆの低下を良好にすると共に、発光出力及び静
電耐圧の向上をより向上させることができ、窒化物半導
体素子の信頼性を高め種々の応用製品への適用範囲の拡
大を可能とすることができる。
【００１４】また、後述の素子構造の説明部分等に記載
されているアンドープとは、意図的に不純物をドープし
ないで形成した層を示し、隣接する層からの不純物の拡
散、原料又は装置からのコンタミネーションにより不純
物が混入した層であっても、意図的に不純物をドープし
ていない場合にはアンドープ層とする場合がある。な
お、拡散により混入する不純物は層内において不純物濃
度に勾配がついている場合がある。
されているアンドープとは、意図的に不純物をドープし
ないで形成した層を示し、隣接する層からの不純物の拡
散、原料又は装置からのコンタミネーションにより不純
物が混入した層であっても、意図的に不純物をドープし
ていない場合にはアンドープ層とする場合がある。な
お、拡散により混入する不純物は層内において不純物濃
度に勾配がついている場合がある。
【００１５】また、本発明において、組成が異なると
は、例えば、窒化物半導体を構成する元素（例えば２元
混晶や３元混晶の元素の種類）、元素の比、又はバンド
ギャップエネルギーなどが異なる場合が挙げられる。ま
た、これらの値は、特定の層が多層膜から構成される場
合は層全体の平均の値とする場合がある。本発明の前記
第１の窒化物半導体層と、第２の窒化物半導体層の組成
が異なる場合の具体例としては、上記のように元素の比
やバンドギャップエネルギー等が異なる場合が当てはま
るが、本発明では第１の窒化物半導体層と第２の窒化物
半導体層との異なる組成の具体例としては、後述のよう
にバンドギャップエネルギーの異なるものが挙げられ
る。
は、例えば、窒化物半導体を構成する元素（例えば２元
混晶や３元混晶の元素の種類）、元素の比、又はバンド
ギャップエネルギーなどが異なる場合が挙げられる。ま
た、これらの値は、特定の層が多層膜から構成される場
合は層全体の平均の値とする場合がある。本発明の前記
第１の窒化物半導体層と、第２の窒化物半導体層の組成
が異なる場合の具体例としては、上記のように元素の比
やバンドギャップエネルギー等が異なる場合が当てはま
るが、本発明では第１の窒化物半導体層と第２の窒化物
半導体層との異なる組成の具体例としては、後述のよう
にバンドギャップエネルギーの異なるものが挙げられ
る。
【００１６】また、本発明において、不純物濃度の測定
は、種々の測定方法により測定可能であるが、例えば二
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ；Secondary Ion Mass Spe
ctrometry）が挙げられる。
は、種々の測定方法により測定可能であるが、例えば二
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ；Secondary Ion Mass Spe
ctrometry）が挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の窒化物半導体素子として
は、活性層上に順に少なくとも、上記ｐ型不純物を低濃
度にドープされたｐ型クラッド層（ｐ型多層膜層又はｐ
型単一膜層）と、ｐ型不純物を高濃度にドープされたｐ
型高濃度ドープ層と、ｐ型不純物を中濃度にドープされ
たｐ型コンタクト層とを含む素子構造を有する素子であ
れば特に限定されず、好ましい本発明の一実施の形態で
ある窒化物半導体素子の構造としては、図１に示す素子
構造を有する窒化物半導体素子を挙げることができる。
しかし本発明はこれに限定されない。図１は窒化半導体
素子の素子構造を示す模式的断面図である。図１を用い
て、本発明を詳細に説明する。
は、活性層上に順に少なくとも、上記ｐ型不純物を低濃
度にドープされたｐ型クラッド層（ｐ型多層膜層又はｐ
型単一膜層）と、ｐ型不純物を高濃度にドープされたｐ
型高濃度ドープ層と、ｐ型不純物を中濃度にドープされ
たｐ型コンタクト層とを含む素子構造を有する素子であ
れば特に限定されず、好ましい本発明の一実施の形態で
ある窒化物半導体素子の構造としては、図１に示す素子
構造を有する窒化物半導体素子を挙げることができる。
しかし本発明はこれに限定されない。図１は窒化半導体
素子の素子構造を示す模式的断面図である。図１を用い
て、本発明を詳細に説明する。
【００１８】図１は、基板１上に、バッファ層２、アン
ドープＧａＮ層３、ｎ型不純物を含むｎ型コンタクト層
４、アンドープの下層５ａ、ｎ型不純物ドープの中間層
５ｂ及びアンドープの上層５ｃの３層からなるｎ側第１
多層膜５、第３及び第４の窒化物半導体層よりなるｎ側
第２多層膜層６、多重量子井戸構造の活性層７、ｐ型不
純物を低濃度にドープされた多層膜又は単一膜のｐ型ク
ラッド層８（ｐ型多層膜層又はｐ型単一膜層）、ｐ型ク
ラッド層８よりｐ型不純物が低濃度にドープされたｐ型
低濃度ドープ層９、ｐ型不純物を高濃度にドープされた
ｐ型高濃度ドープ層１０、ｐ型不純物を中濃度にドープ
されたｐ型コンタクト層１１が順に積層された構造を有
する。更にｎ型コンタクト層４上にｎ電極１３、ｐ型コ
ンタクト層１１上にｐ電極１２がそれぞれ形成されてい
る。
ドープＧａＮ層３、ｎ型不純物を含むｎ型コンタクト層
４、アンドープの下層５ａ、ｎ型不純物ドープの中間層
５ｂ及びアンドープの上層５ｃの３層からなるｎ側第１
多層膜５、第３及び第４の窒化物半導体層よりなるｎ側
第２多層膜層６、多重量子井戸構造の活性層７、ｐ型不
純物を低濃度にドープされた多層膜又は単一膜のｐ型ク
ラッド層８（ｐ型多層膜層又はｐ型単一膜層）、ｐ型ク
ラッド層８よりｐ型不純物が低濃度にドープされたｐ型
低濃度ドープ層９、ｐ型不純物を高濃度にドープされた
ｐ型高濃度ドープ層１０、ｐ型不純物を中濃度にドープ
されたｐ型コンタクト層１１が順に積層された構造を有
する。更にｎ型コンタクト層４上にｎ電極１３、ｐ型コ
ンタクト層１１上にｐ電極１２がそれぞれ形成されてい
る。
【００１９】本発明において、基板１としては、サファ
イアＣ面、Ｒ面又はＡ面を主面とするサファイア、その
他、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の基板の
他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ
Ｏ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることがで
きる。
イアＣ面、Ｒ面又はＡ面を主面とするサファイア、その
他、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の基板の
他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ
Ｏ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることがで
きる。
【００２０】本発明において、バッファ層２としては、
ＧａdＡｌ1-dＮ（但しｄは０＜ｄ≦１の範囲である。）
からなる窒化物半導体であり、好ましくはＡｌの割合が
小さい組成ほど結晶性の改善が顕著となり、より好まし
くはＧａＮからなるバッファ層２が挙げられる。バッフ
ァ層２の膜厚は、０．００２〜０．５μｍ、好ましくは
０．００５〜０．２μｍ、更に好ましくは０．０１〜
０．０２μｍの範囲に調整する。バッファ層２の膜厚が
上記範囲であると、窒化物半導体の結晶モフォロジーが
良好となり、バッファ層２上に成長させる窒化物半導体
の結晶性が改善される。バッファ層２の成長温度は、２
００〜９００℃であり、好ましくは４００〜８００℃の
範囲に調整する。成長温度が上記範囲であると良好な多
結晶となり、この多結晶が種結晶としてバッファ層２上
に成長させる窒化物半導体の結晶性を良好にでき好まし
い。また、このような低温で成長させるバッファ層２
は、基板の種類、成長方法等によっては省略してもよ
い。
ＧａdＡｌ1-dＮ（但しｄは０＜ｄ≦１の範囲である。）
からなる窒化物半導体であり、好ましくはＡｌの割合が
小さい組成ほど結晶性の改善が顕著となり、より好まし
くはＧａＮからなるバッファ層２が挙げられる。バッフ
ァ層２の膜厚は、０．００２〜０．５μｍ、好ましくは
０．００５〜０．２μｍ、更に好ましくは０．０１〜
０．０２μｍの範囲に調整する。バッファ層２の膜厚が
上記範囲であると、窒化物半導体の結晶モフォロジーが
良好となり、バッファ層２上に成長させる窒化物半導体
の結晶性が改善される。バッファ層２の成長温度は、２
００〜９００℃であり、好ましくは４００〜８００℃の
範囲に調整する。成長温度が上記範囲であると良好な多
結晶となり、この多結晶が種結晶としてバッファ層２上
に成長させる窒化物半導体の結晶性を良好にでき好まし
い。また、このような低温で成長させるバッファ層２
は、基板の種類、成長方法等によっては省略してもよ
い。
【００２１】次に、本発明において、アンドープＧａＮ
層３は、成長する際にｎ型不純物を添加せずに成長して
なる層を示す。バッファ層２上にアンドープＧａＮ層３
を成長させるとアンドープＧａＮ層３の結晶性が良好と
なり、アンドープＧａＮ層３上に成長させるｎ側コンタ
クト層４などの結晶性も良好となる。アンドープＧａＮ
層３の膜厚としては、０．０１μｍ以上であり、好まし
くは０．５μｍ以上であり、より好ましくは１μｍ以上
である。膜厚がこの範囲であると、ｎ側コンタクト層４
以降の層を結晶性良く成長でき好ましい。またアンドー
プＧａＮ層３の膜厚の上限は特に限定されないが、製造
効率等を考慮して適宜調整される。また、アンドープＧ
ａＮ層３の膜厚が上記範囲であると、ｎ型コンタクト層
４及びｎ側第１多層膜層５との合計の膜厚を前記範囲に
調整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。
層３は、成長する際にｎ型不純物を添加せずに成長して
なる層を示す。バッファ層２上にアンドープＧａＮ層３
を成長させるとアンドープＧａＮ層３の結晶性が良好と
なり、アンドープＧａＮ層３上に成長させるｎ側コンタ
クト層４などの結晶性も良好となる。アンドープＧａＮ
層３の膜厚としては、０．０１μｍ以上であり、好まし
くは０．５μｍ以上であり、より好ましくは１μｍ以上
である。膜厚がこの範囲であると、ｎ側コンタクト層４
以降の層を結晶性良く成長でき好ましい。またアンドー
プＧａＮ層３の膜厚の上限は特に限定されないが、製造
効率等を考慮して適宜調整される。また、アンドープＧ
ａＮ層３の膜厚が上記範囲であると、ｎ型コンタクト層
４及びｎ側第１多層膜層５との合計の膜厚を前記範囲に
調整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。
【００２２】次に、本発明において、ｎ型不純物を含む
ｎ型コンタクト層４は、ｎ型不純物を３×１０18／ｃｍ
3以上、好ましくは５×１０18／ｃｍ3以上の濃度で含有
する。このようにｎ型不純物を多くドープし、この層を
ｎ型コンタクト層とすると、Ｖｆ及び閾値を低下させる
ことができる。不純物濃度が上記範囲を逸脱するとＶｆ
が低下しにくくなる傾向がある。また、ｎ型コンタクト
層４は、ｎ型不純物濃度が小さい結晶性の良好なアンド
ープＧａＮ層３上に形成されると、高い濃度でｎ型不純
物を有しているにも関わらず結晶性を良好に形成するこ
とができる。ｎ型コンタクト層４のｎ型不純物濃度の上
限は特に限定しないが、コンタクト層としての機能を保
持しうる限界としては５×１０21／ｃｍ3以下が望まし
い。
ｎ型コンタクト層４は、ｎ型不純物を３×１０18／ｃｍ
3以上、好ましくは５×１０18／ｃｍ3以上の濃度で含有
する。このようにｎ型不純物を多くドープし、この層を
ｎ型コンタクト層とすると、Ｖｆ及び閾値を低下させる
ことができる。不純物濃度が上記範囲を逸脱するとＶｆ
が低下しにくくなる傾向がある。また、ｎ型コンタクト
層４は、ｎ型不純物濃度が小さい結晶性の良好なアンド
ープＧａＮ層３上に形成されると、高い濃度でｎ型不純
物を有しているにも関わらず結晶性を良好に形成するこ
とができる。ｎ型コンタクト層４のｎ型不純物濃度の上
限は特に限定しないが、コンタクト層としての機能を保
持しうる限界としては５×１０21／ｃｍ3以下が望まし
い。
【００２３】ｎ型コンタクト層４の組成は、ＩｎeＡｌf
Ｇａ1-e-fＮ（０≦ｅ、０≦ｆ、ｅ＋ｆ≦１）で構成で
き、その組成は特に問うものではないが、好ましくはＧ
ａＮ、ｆ値０．２以下のＡｌfＧａ1-fＮとすると結晶欠
陥の少ない窒化物半導体層が得られやすい。ｎ型コンタ
クト層４の膜厚は特に問うものではないが、ｎ電極を形
成する層であるので好ましくは０．１〜２０μｍ、より
好ましくは１〜１０μｍである。膜厚が上記範囲である
と抵抗値を低くでき、発光素子のＶｆを低くでき好まし
い。また、ｎ型コンタクト層４の膜厚が上記範囲である
と、アンドープＧａＮ層３とｎ型第１多層膜層５との膜
厚を調整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。また、
ｎ型コンタクト層４は、後述のｎ型第１多層膜層５を厚
膜に形成する場合、省略することができる。
Ｇａ1-e-fＮ（０≦ｅ、０≦ｆ、ｅ＋ｆ≦１）で構成で
き、その組成は特に問うものではないが、好ましくはＧ
ａＮ、ｆ値０．２以下のＡｌfＧａ1-fＮとすると結晶欠
陥の少ない窒化物半導体層が得られやすい。ｎ型コンタ
クト層４の膜厚は特に問うものではないが、ｎ電極を形
成する層であるので好ましくは０．１〜２０μｍ、より
好ましくは１〜１０μｍである。膜厚が上記範囲である
と抵抗値を低くでき、発光素子のＶｆを低くでき好まし
い。また、ｎ型コンタクト層４の膜厚が上記範囲である
と、アンドープＧａＮ層３とｎ型第１多層膜層５との膜
厚を調整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。また、
ｎ型コンタクト層４は、後述のｎ型第１多層膜層５を厚
膜に形成する場合、省略することができる。
【００２４】次に、本発明において、ｎ型第１多層膜層
５は、基板側から、アンドープの下層５ａ、ｎ型不純物
ドープの中間層５ｂ、アンドープの上層５ｃの少なくと
も３層から構成されている。また、ｎ型第１多層膜層に
は、上記下層５ａ〜上層５ｃ以外のその他の層を有して
いてもよい。またｎ型第１多層膜層５は、活性層と接し
ていても、活性層の間に他の層を有していてもよい。こ
のｎ型第１多層膜層５を有すると、発光出力の向上、静
電耐圧の向上の点で好ましい。このｎ側第１多層膜層５
は、比較的、静電耐圧の向上に関与していると思われ
る。さらに本発明の窒化物半導体素子において、ｎ型第
１多層膜層５を、本発明のｐ型不純物濃度の異なる３種
の層と組み合わせて用いると、Ｖｆの低下と共に静電耐
圧の向上と発光出力の向上の点で好ましい。
５は、基板側から、アンドープの下層５ａ、ｎ型不純物
ドープの中間層５ｂ、アンドープの上層５ｃの少なくと
も３層から構成されている。また、ｎ型第１多層膜層に
は、上記下層５ａ〜上層５ｃ以外のその他の層を有して
いてもよい。またｎ型第１多層膜層５は、活性層と接し
ていても、活性層の間に他の層を有していてもよい。こ
のｎ型第１多層膜層５を有すると、発光出力の向上、静
電耐圧の向上の点で好ましい。このｎ側第１多層膜層５
は、比較的、静電耐圧の向上に関与していると思われ
る。さらに本発明の窒化物半導体素子において、ｎ型第
１多層膜層５を、本発明のｐ型不純物濃度の異なる３種
の層と組み合わせて用いると、Ｖｆの低下と共に静電耐
圧の向上と発光出力の向上の点で好ましい。
【００２５】上記下層５ａ〜上層５ｃを構成する窒化物
半導体としては、ＩｎgＡｌhＧａ1- g-hＮ（０≦ｇ＜
１、０≦ｈ＜１）で表される種々の組成の窒化物半導体
を用いることができ、好ましくはＧａＮからなる組成の
ものが挙げられる。また第１多層膜層５の各層は組成が
同一でも異なっていてもよい。
半導体としては、ＩｎgＡｌhＧａ1- g-hＮ（０≦ｇ＜
１、０≦ｈ＜１）で表される種々の組成の窒化物半導体
を用いることができ、好ましくはＧａＮからなる組成の
ものが挙げられる。また第１多層膜層５の各層は組成が
同一でも異なっていてもよい。
【００２６】ｎ型第１多層膜層５の膜厚は、特に限定さ
れないが、１７５〜１２０００オングストロームであ
り、好ましくは１０００〜１００００オングストローム
であり、より好ましくは２０００〜６０００オングスト
ロームである。第１多層膜層５の膜厚が上記範囲である
とＶｆの最適化と静電耐圧の向上の点で好ましい。ま
た、ｎ型第１多層膜層５の膜厚が上記範囲であると、ア
ンドープＧａＮ層３とｎ型コンタクト層４との膜厚を調
整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。上記範囲の膜
厚を有する第１多層膜層５の膜厚の調整は、下層５ａ、
中間層５ｂ、及び上層５ｃの各膜厚を適宜調整して、第
１多層膜層５の総膜厚を上記の範囲とすることが好まし
い。
れないが、１７５〜１２０００オングストロームであ
り、好ましくは１０００〜１００００オングストローム
であり、より好ましくは２０００〜６０００オングスト
ロームである。第１多層膜層５の膜厚が上記範囲である
とＶｆの最適化と静電耐圧の向上の点で好ましい。ま
た、ｎ型第１多層膜層５の膜厚が上記範囲であると、ア
ンドープＧａＮ層３とｎ型コンタクト層４との膜厚を調
整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。上記範囲の膜
厚を有する第１多層膜層５の膜厚の調整は、下層５ａ、
中間層５ｂ、及び上層５ｃの各膜厚を適宜調整して、第
１多層膜層５の総膜厚を上記の範囲とすることが好まし
い。
【００２７】ｎ型第１多層膜層５を構成する下層５ａ、
中間層５ｂ及び上層５ｃの各膜厚は、特に限定されない
が、ｎ型第１多層膜層５中で積層される位置により素子
性能の諸特性に与える影響がやや異なるため、各層の素
子性能に大きく関与する特性に特に注目し、いずれか２
層の膜厚を固定し、残りの１層の膜厚を段階的に変化さ
せて、特性の良好な範囲の膜厚を測定し、更にｎ型第１
多層膜層５の各層との調整により膜厚の範囲を特定して
いる。ｎ型第１多層膜層５の各層は、各層を組み合わせ
てｎ型第１多層膜層５とすることにより、全体として種
々の素子特性が良好であると共に、発光出力及び静電耐
圧が著しく良好となる。このような作用効果は、実際
に、ｎ型多層膜層５の各層を積層させてなる素子を製造
して初めて得られるものといえる。各層の膜厚について
以下に具体的に示すと共に、膜厚の変化による素子特性
の変化の傾向について概略を示す。
中間層５ｂ及び上層５ｃの各膜厚は、特に限定されない
が、ｎ型第１多層膜層５中で積層される位置により素子
性能の諸特性に与える影響がやや異なるため、各層の素
子性能に大きく関与する特性に特に注目し、いずれか２
層の膜厚を固定し、残りの１層の膜厚を段階的に変化さ
せて、特性の良好な範囲の膜厚を測定し、更にｎ型第１
多層膜層５の各層との調整により膜厚の範囲を特定して
いる。ｎ型第１多層膜層５の各層は、各層を組み合わせ
てｎ型第１多層膜層５とすることにより、全体として種
々の素子特性が良好であると共に、発光出力及び静電耐
圧が著しく良好となる。このような作用効果は、実際
に、ｎ型多層膜層５の各層を積層させてなる素子を製造
して初めて得られるものといえる。各層の膜厚について
以下に具体的に示すと共に、膜厚の変化による素子特性
の変化の傾向について概略を示す。
【００２８】アンドープの下層５ａの膜厚は、１００〜
１００００オングストローム、好ましくは５００〜８０
００オングストローム、より好ましくは１０００〜５０
００オングストロームである。アンドープの下層５ａ
は、膜厚を徐々に厚くしていくと静電耐圧が上昇してい
くが、１００００オングストローム付近でＶｆが急上昇
し、一方膜厚を薄くしていくと、Ｖｆは低下していく
が、静電耐圧の低下が大きくなり、１００オングストロ
ーム未満では静電耐圧の低下に伴い歩留まりの低下が大
きくなる傾向が見られる。また、下層５ａは、ｎ型不純
物を含むｎ型コンタクト層４の結晶性の低下の影響を改
善していると考えられるので、結晶性の改善が良好とな
る程度の膜厚で成長されるのが好ましい。
１００００オングストローム、好ましくは５００〜８０
００オングストローム、より好ましくは１０００〜５０
００オングストロームである。アンドープの下層５ａ
は、膜厚を徐々に厚くしていくと静電耐圧が上昇してい
くが、１００００オングストローム付近でＶｆが急上昇
し、一方膜厚を薄くしていくと、Ｖｆは低下していく
が、静電耐圧の低下が大きくなり、１００オングストロ
ーム未満では静電耐圧の低下に伴い歩留まりの低下が大
きくなる傾向が見られる。また、下層５ａは、ｎ型不純
物を含むｎ型コンタクト層４の結晶性の低下の影響を改
善していると考えられるので、結晶性の改善が良好とな
る程度の膜厚で成長されるのが好ましい。
【００２９】ｎ型不純物ドープの中間層５ｂの膜厚は、
５０〜１０００オングストローム、好ましくは１００〜
５００オングストローム、より好ましくは１５０〜４０
０オングストロームである。この不純物がドープされた
中間層５ｂは、キャリア濃度を十分とさせて発光出力に
比較的大きく作用する層であり、この層を形成させない
と、形成した場合に比べて発光出力が低下する傾向があ
る。また、膜厚が１０００オングストロームを超えると
発光出力が商品となりにくい程度まで大きく低下する傾
向がある。一方、静電耐圧のみを考慮すると、中間層５
ｂの膜厚が厚いと静電耐圧は良好であるが、膜厚が５０
オングストローム未満では、膜厚が５０オングストロー
ム以上の場合に比べて、静電耐圧の低下が大きくなる傾
向がある。
５０〜１０００オングストローム、好ましくは１００〜
５００オングストローム、より好ましくは１５０〜４０
０オングストロームである。この不純物がドープされた
中間層５ｂは、キャリア濃度を十分とさせて発光出力に
比較的大きく作用する層であり、この層を形成させない
と、形成した場合に比べて発光出力が低下する傾向があ
る。また、膜厚が１０００オングストロームを超えると
発光出力が商品となりにくい程度まで大きく低下する傾
向がある。一方、静電耐圧のみを考慮すると、中間層５
ｂの膜厚が厚いと静電耐圧は良好であるが、膜厚が５０
オングストローム未満では、膜厚が５０オングストロー
ム以上の場合に比べて、静電耐圧の低下が大きくなる傾
向がある。
【００３０】アンドープの上層５ｃの膜厚は、２５〜１
０００オングストローム、好ましくは２５〜５００オン
グストローム、より好ましくは２５〜１５０オングスト
ロームである。このアンドープの上層５ｃは、第１多層
膜の中で活性層に接して、あるいは最も接近して形成さ
れ、リーク電流の防止に大きく関与しているが、上層５
ｃの膜厚が２５オングストローム未満ではリーク電流が
増加する傾向がある。また、上層５ｃの膜厚が１０００
オングストロームを超えるとＶｆが上昇し静電耐圧も低
下する傾向がある。
０００オングストローム、好ましくは２５〜５００オン
グストローム、より好ましくは２５〜１５０オングスト
ロームである。このアンドープの上層５ｃは、第１多層
膜の中で活性層に接して、あるいは最も接近して形成さ
れ、リーク電流の防止に大きく関与しているが、上層５
ｃの膜厚が２５オングストローム未満ではリーク電流が
増加する傾向がある。また、上層５ｃの膜厚が１０００
オングストロームを超えるとＶｆが上昇し静電耐圧も低
下する傾向がある。
【００３１】以上のように、下層５ａ〜上層５ｃの各膜
厚は、上記に示したように、各層の膜厚の変動により影
響されやすい素子特性に注目し、更に、下層５ａ、中間
層５ｂ及び上層５ｃを組み合わせた際に、諸素子特性す
べてがほぼ均一に良好となり、特に発光出力及び静電耐
圧が良好となるように種々検討し、上記範囲に各膜厚を
規定することにより、前記の本発明のｐ側に形成された
ｐ型不純物濃度の異なる３種の層と組み合わせると、良
好な発光出力及び商品の信頼性の向上が達成することが
可能な静電耐圧をより良好に得られる傾向がある。ま
た、第１多層膜層５の各層の膜厚の組み合わせは、本発
明のｐ型不純物濃度の異なる３種の層との関係や、発光
波長の種類による活性層の組成の変化や、電極、ＬＥＤ
素子の形状など種々の条件により、最も良好な効果を得
るために適宜調整される。
厚は、上記に示したように、各層の膜厚の変動により影
響されやすい素子特性に注目し、更に、下層５ａ、中間
層５ｂ及び上層５ｃを組み合わせた際に、諸素子特性す
べてがほぼ均一に良好となり、特に発光出力及び静電耐
圧が良好となるように種々検討し、上記範囲に各膜厚を
規定することにより、前記の本発明のｐ側に形成された
ｐ型不純物濃度の異なる３種の層と組み合わせると、良
好な発光出力及び商品の信頼性の向上が達成することが
可能な静電耐圧をより良好に得られる傾向がある。ま
た、第１多層膜層５の各層の膜厚の組み合わせは、本発
明のｐ型不純物濃度の異なる３種の層との関係や、発光
波長の種類による活性層の組成の変化や、電極、ＬＥＤ
素子の形状など種々の条件により、最も良好な効果を得
るために適宜調整される。
【００３２】上記第１多層膜層５を構成する各層の組成
は、ＩｎgＡｌhＧａ1-g-hＮ（０≦ｇ＜１、０≦ｈ＜
１）で表される組成であればよく、各層の組成が同一で
も異なっていてもよく、好ましくはＩｎ及びＡｌの割合
が小さい組成であり、より好ましくは結晶性及びＶｆ低
下の点からＧａＮまたはＡｌhＧａ1-hＮ、さらに好まし
くはＧａＮからなる層である。ｎ型第１多層膜層５が、
ＡｌhＧａ1-hＮである場合、０≦ｈ＜１の範囲で適宜調
整されるが、Ａｌ組成比が小さい方が結晶性及びＶｆ低
下の点で好ましい。
は、ＩｎgＡｌhＧａ1-g-hＮ（０≦ｇ＜１、０≦ｈ＜
１）で表される組成であればよく、各層の組成が同一で
も異なっていてもよく、好ましくはＩｎ及びＡｌの割合
が小さい組成であり、より好ましくは結晶性及びＶｆ低
下の点からＧａＮまたはＡｌhＧａ1-hＮ、さらに好まし
くはＧａＮからなる層である。ｎ型第１多層膜層５が、
ＡｌhＧａ1-hＮである場合、０≦ｈ＜１の範囲で適宜調
整されるが、Ａｌ組成比が小さい方が結晶性及びＶｆ低
下の点で好ましい。
【００３３】上記第１多層膜層５のｎ型不純物ドープの
中間層５ｂのｎ型不純物のドープ量は、特に限定されな
いが、３×１０18／ｃｍ3以上、好ましくは５×１０18
／ｃｍ3以上の濃度で含有する。ｎ型不純物の上限とし
ては、特に限定されないが、結晶性が悪くなりすぎない
程度の限界としては５×１０21／ｃｍ3以下が望まし
い。第１の多層膜層の中間層の不純物濃度が上記範囲で
あると、発光出力の向上とＶｆの低下の点で好ましい。
ｎ型不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓ、Ｏ等の周期
律表第IVＢ族、第VIＢ族元素を選択し、好ましくはＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓをｎ型不純物とする。
中間層５ｂのｎ型不純物のドープ量は、特に限定されな
いが、３×１０18／ｃｍ3以上、好ましくは５×１０18
／ｃｍ3以上の濃度で含有する。ｎ型不純物の上限とし
ては、特に限定されないが、結晶性が悪くなりすぎない
程度の限界としては５×１０21／ｃｍ3以下が望まし
い。第１の多層膜層の中間層の不純物濃度が上記範囲で
あると、発光出力の向上とＶｆの低下の点で好ましい。
ｎ型不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓ、Ｏ等の周期
律表第IVＢ族、第VIＢ族元素を選択し、好ましくはＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓをｎ型不純物とする。
【００３４】また、上記第１多層膜層５の界面において
は、それぞれの層及び素子の機能を害しない範囲で両方
の層を兼ねる。
は、それぞれの層及び素子の機能を害しない範囲で両方
の層を兼ねる。
【００３５】また、上記ｎ側第１多層膜層５に変えて、
ＩｎgＡｌhＧａ1-g-hＮ（０≦ｇ＜１、０≦ｈ＜１）、
好ましくはＩｎ及びＡｌの割合が小さい組成、より好ま
しくは結晶性及びＶｆ低下の点からＧａＮまたはＡｌh
Ｇａ1-hＮ、さらに好ましくはＧａＮからなる単一アン
ドープ層を形成してもよい。単一アンドープ層がＡｌh
Ｇａ1-hＮである場合、Ａｌ組成比が小さい方が結晶性
及びＶｆ低下の点で好ましく、０≦ｈ＜１の範囲で適宜
調整される。このように単一アンドープ層を形成する
と、ｎ側第１多層膜層５を形成した場合に比べてやや静
電耐圧が低下する傾向があるが、ほぼ同様の素子特性を
得ることができる。単一アンドープ層の膜厚は、特に限
定されないが、素子特性を良好とするために、１０００
〜３０００オングストロームが好ましい。
ＩｎgＡｌhＧａ1-g-hＮ（０≦ｇ＜１、０≦ｈ＜１）、
好ましくはＩｎ及びＡｌの割合が小さい組成、より好ま
しくは結晶性及びＶｆ低下の点からＧａＮまたはＡｌh
Ｇａ1-hＮ、さらに好ましくはＧａＮからなる単一アン
ドープ層を形成してもよい。単一アンドープ層がＡｌh
Ｇａ1-hＮである場合、Ａｌ組成比が小さい方が結晶性
及びＶｆ低下の点で好ましく、０≦ｈ＜１の範囲で適宜
調整される。このように単一アンドープ層を形成する
と、ｎ側第１多層膜層５を形成した場合に比べてやや静
電耐圧が低下する傾向があるが、ほぼ同様の素子特性を
得ることができる。単一アンドープ層の膜厚は、特に限
定されないが、素子特性を良好とするために、１０００
〜３０００オングストロームが好ましい。
【００３６】次に、本発明において、ｎ型第２多層膜層
６は、Ｉｎを含む第３の窒化物半導体層と、その第３の
窒化物半導体層と異なる組成を有する第４の窒化物半導
体層とが積層されたｎ側多層膜層からなる。このｎ型第
２多層膜層６を、前記ｐ型不純物濃度の異なる３層と組
み合わせるとＶｆの低下と共に発光出力の向上の点で好
ましい。上記第３の窒化物半導体層、または第４の窒化
物半導体層の内の少なくとも一方の膜厚が、好ましくは
両方の膜厚が、１００オングストローム以下、より好ま
しくは７０オングストローム以下、更に好ましくは５０
オングストローム以下にする。このように膜厚を薄くす
ることにより、多層膜層が超格子構造となって、多層膜
層の結晶性が良くなるので、出力が向上する傾向にあ
る。
６は、Ｉｎを含む第３の窒化物半導体層と、その第３の
窒化物半導体層と異なる組成を有する第４の窒化物半導
体層とが積層されたｎ側多層膜層からなる。このｎ型第
２多層膜層６を、前記ｐ型不純物濃度の異なる３層と組
み合わせるとＶｆの低下と共に発光出力の向上の点で好
ましい。上記第３の窒化物半導体層、または第４の窒化
物半導体層の内の少なくとも一方の膜厚が、好ましくは
両方の膜厚が、１００オングストローム以下、より好ま
しくは７０オングストローム以下、更に好ましくは５０
オングストローム以下にする。このように膜厚を薄くす
ることにより、多層膜層が超格子構造となって、多層膜
層の結晶性が良くなるので、出力が向上する傾向にあ
る。
【００３７】第３又は第４の窒化物半導体の少なくとも
一方の膜厚が、１００オングストローム以下であって
も、薄膜層が弾性臨界膜厚以下となって結晶が良くな
り、その上に積層する第３の窒化物半導体層、若しくは
第４の窒化物半導体層の結晶性が良くなり、多層膜層全
体の結晶性が良くなるため、素子の出力が向上する。
一方の膜厚が、１００オングストローム以下であって
も、薄膜層が弾性臨界膜厚以下となって結晶が良くな
り、その上に積層する第３の窒化物半導体層、若しくは
第４の窒化物半導体層の結晶性が良くなり、多層膜層全
体の結晶性が良くなるため、素子の出力が向上する。
【００３８】また、第３及び第４の窒化物半導体の膜厚
が、共に１００オングストローム以下であると、窒化物
半導体単一層の弾性臨界膜厚以下となり、厚膜で成長さ
せる場合や、第３又は第４の窒化物半導体の一方が１０
０オングストローム以下の場合に比較して結晶性の良い
窒化物半導体が成長できる。また、両方を７０オングス
トローム以下にすると、ｎ型第２多層膜層６が超格子構
造となり、この結晶性の良い多層膜構造の上に活性層を
成長させると、ｎ型第２多層膜層６がバッファ層のよう
な作用をして、活性層がより結晶性よく成長できる。
が、共に１００オングストローム以下であると、窒化物
半導体単一層の弾性臨界膜厚以下となり、厚膜で成長さ
せる場合や、第３又は第４の窒化物半導体の一方が１０
０オングストローム以下の場合に比較して結晶性の良い
窒化物半導体が成長できる。また、両方を７０オングス
トローム以下にすると、ｎ型第２多層膜層６が超格子構
造となり、この結晶性の良い多層膜構造の上に活性層を
成長させると、ｎ型第２多層膜層６がバッファ層のよう
な作用をして、活性層がより結晶性よく成長できる。
【００３９】本発明において、ｎ型窒化物半導体層に、
前記ｎ型第１多層膜層と上記ｎ型第２多層膜層とを組み
合わせ、さらに本発明の上記のｐ型不純物濃度の異なる
３種の層と組み合わせると、発光出力の向上及び静電耐
圧の向上の点で好ましい。この理由は定かではないが、
エピ膜内の電流密度の分布が改善され、発光面の電流の
流れが均一になったためと考えられる。また、理由とし
て定かではないが、ｎ型第２多層膜層上に成長させる活
性層の結晶性が良好となるためではないかと考えられ
る。
前記ｎ型第１多層膜層と上記ｎ型第２多層膜層とを組み
合わせ、さらに本発明の上記のｐ型不純物濃度の異なる
３種の層と組み合わせると、発光出力の向上及び静電耐
圧の向上の点で好ましい。この理由は定かではないが、
エピ膜内の電流密度の分布が改善され、発光面の電流の
流れが均一になったためと考えられる。また、理由とし
て定かではないが、ｎ型第２多層膜層上に成長させる活
性層の結晶性が良好となるためではないかと考えられ
る。
【００４０】また、ｎ型第２多層膜層６の前記第３の窒
化物半導体層または前記第４の窒化物半導体層の内の少
なくとも一方の膜厚は、近接する第３の窒化物半導体層
または第４の窒化物半導体層同士で互いに異なっても、
同一でもよい。好ましくは、第３の窒化物半導体層また
は第４の窒化物半導体層の内の少なくとも一方の膜厚
が、近接する第３の窒化物半導体層、または第４の窒化
物半導体層同士で互いに異なっていることが好ましい。
膜厚が近接する層同士で互いに異なるとは、第３の窒化
物半導体層及び第４の窒化物半導体層を複数層積層した
多層膜層を形成した場合に、第４の窒化物半導体層（第
３の窒化物半導体層）の膜厚とそれを挟んだ第３の窒化
物半導体層（第４の窒化物半導体層）の膜厚とが互いに
異なることを意味する。例えば、第３の窒化物半導体層
をＩｎＧａＮとし、第４の窒化物半導体層をＧａＮとし
た場合、ＧａＮ層とＧａＮ層との間のＩｎＧａＮ層の膜
厚を、活性層に接近するに従って次第に厚くしたり、ま
た薄くしたりすることにより、多層膜層内部において屈
折率が変化するため、実質的に屈折率が次第に変化する
層を形成することができる。即ち、実質的に組成傾斜し
た窒化物半導体層を形成するのと同じ効果が得られる。
このため例えばレーザ素子のような光導波路を必要とす
る素子においては、この多層膜層で導波路を形成して、
レーザ光のモードを調整できる。
化物半導体層または前記第４の窒化物半導体層の内の少
なくとも一方の膜厚は、近接する第３の窒化物半導体層
または第４の窒化物半導体層同士で互いに異なっても、
同一でもよい。好ましくは、第３の窒化物半導体層また
は第４の窒化物半導体層の内の少なくとも一方の膜厚
が、近接する第３の窒化物半導体層、または第４の窒化
物半導体層同士で互いに異なっていることが好ましい。
膜厚が近接する層同士で互いに異なるとは、第３の窒化
物半導体層及び第４の窒化物半導体層を複数層積層した
多層膜層を形成した場合に、第４の窒化物半導体層（第
３の窒化物半導体層）の膜厚とそれを挟んだ第３の窒化
物半導体層（第４の窒化物半導体層）の膜厚とが互いに
異なることを意味する。例えば、第３の窒化物半導体層
をＩｎＧａＮとし、第４の窒化物半導体層をＧａＮとし
た場合、ＧａＮ層とＧａＮ層との間のＩｎＧａＮ層の膜
厚を、活性層に接近するに従って次第に厚くしたり、ま
た薄くしたりすることにより、多層膜層内部において屈
折率が変化するため、実質的に屈折率が次第に変化する
層を形成することができる。即ち、実質的に組成傾斜し
た窒化物半導体層を形成するのと同じ効果が得られる。
このため例えばレーザ素子のような光導波路を必要とす
る素子においては、この多層膜層で導波路を形成して、
レーザ光のモードを調整できる。
【００４１】また、第３、または第４の窒化物半導体層
の内の少なくとも一方のIII族元素の組成を、近接する
第３または第４の窒化物半導体層の同一III族元素の組
成同士で互いに異なる、又は同一でもよい。好ましく
は、第３の窒化物半導体層、または第４の窒化物半導体
層の内の少なくとも一方のIII族元素の組成が、近接す
る第３の窒化物半導体層または第４の窒化物半導体層の
同一III族元素の組成同士で互いに異なる。この互いに
異なるとは、第３の窒化物半導体層または第４の窒化物
半導体層を複数層積層した多層膜層を形成した場合に、
第４の窒化物半導体層（第３の窒化物半導体層）のIII
族元素の組成比とそれを挟んだ第３の窒化物半導体層
（第４の窒化物半導体層）のIII族元素の組成比とが互
いに異なることを意味する。
の内の少なくとも一方のIII族元素の組成を、近接する
第３または第４の窒化物半導体層の同一III族元素の組
成同士で互いに異なる、又は同一でもよい。好ましく
は、第３の窒化物半導体層、または第４の窒化物半導体
層の内の少なくとも一方のIII族元素の組成が、近接す
る第３の窒化物半導体層または第４の窒化物半導体層の
同一III族元素の組成同士で互いに異なる。この互いに
異なるとは、第３の窒化物半導体層または第４の窒化物
半導体層を複数層積層した多層膜層を形成した場合に、
第４の窒化物半導体層（第３の窒化物半導体層）のIII
族元素の組成比とそれを挟んだ第３の窒化物半導体層
（第４の窒化物半導体層）のIII族元素の組成比とが互
いに異なることを意味する。
【００４２】例えば、同一III族元素の組成同士で互い
に異ならせると、第３の窒化物半導体層をＩｎＧａＮと
し、第４の窒化物半導体層をＧａＮとした場合、ＧａＮ
層とＧａＮ層との間のＩｎＧａＮ層のＩｎ組成を活性層
に接近するに従って次第に多くしたり、また少なくした
りすることにより、多層膜層内部において屈折率を変化
させて、実質的に組成傾斜した窒化物半導体層を形成す
ることができる。なおＩｎ組成が減少するに従い、屈折
率は小さくなる傾向にある。
に異ならせると、第３の窒化物半導体層をＩｎＧａＮと
し、第４の窒化物半導体層をＧａＮとした場合、ＧａＮ
層とＧａＮ層との間のＩｎＧａＮ層のＩｎ組成を活性層
に接近するに従って次第に多くしたり、また少なくした
りすることにより、多層膜層内部において屈折率を変化
させて、実質的に組成傾斜した窒化物半導体層を形成す
ることができる。なおＩｎ組成が減少するに従い、屈折
率は小さくなる傾向にある。
【００４３】上記のｎ型第２多層膜層６は、例えば、図
１に示すように、活性層７を挟んで下部にあるｎ型窒化
物半導体層に、Ｉｎを含む第３の窒化物半導体層と、そ
の第３の窒化物半導体層と異なる組成を有する第４の窒
化物半導体層とが積層されたｎ型第２多層膜層６を有し
ている。ｎ型第２多層膜層６において、第３の窒化物半
導体層、第４の窒化物半導体層はそれぞれ少なくとも一
層以上形成し、合計で２層以上、好ましくは３層以上、
さらに好ましくはそれぞれ少なくとも２層以上積層し合
計で４層以上積層することが望ましい。
１に示すように、活性層７を挟んで下部にあるｎ型窒化
物半導体層に、Ｉｎを含む第３の窒化物半導体層と、そ
の第３の窒化物半導体層と異なる組成を有する第４の窒
化物半導体層とが積層されたｎ型第２多層膜層６を有し
ている。ｎ型第２多層膜層６において、第３の窒化物半
導体層、第４の窒化物半導体層はそれぞれ少なくとも一
層以上形成し、合計で２層以上、好ましくは３層以上、
さらに好ましくはそれぞれ少なくとも２層以上積層し合
計で４層以上積層することが望ましい。
【００４４】ｎ型第２多層膜層６は、活性層と離間して
形成されていても良いが、最も好ましくは活性層に接し
て形成されているようにする。活性層に接して形成する
方がより出力が向上しやすい傾向にある。ｎ型第２多層
膜層６が活性層に接して形成されている場合、活性層の
最初の層（井戸層、若しくは障壁層）と接する多層膜層
は第３の窒化物半導体層でも、第４の窒化物半導体層い
ずれでも良く、ｎ型第２多層膜層６の積層順序は特に問
うものではない。なお、図１ではｎ型第２多層膜層６
が、活性層７に接して形成されているが、このｎ型第２
多層膜層６と活性層との間に、他のｎ型窒化物半導体よ
りなる層を有していても良い。
形成されていても良いが、最も好ましくは活性層に接し
て形成されているようにする。活性層に接して形成する
方がより出力が向上しやすい傾向にある。ｎ型第２多層
膜層６が活性層に接して形成されている場合、活性層の
最初の層（井戸層、若しくは障壁層）と接する多層膜層
は第３の窒化物半導体層でも、第４の窒化物半導体層い
ずれでも良く、ｎ型第２多層膜層６の積層順序は特に問
うものではない。なお、図１ではｎ型第２多層膜層６
が、活性層７に接して形成されているが、このｎ型第２
多層膜層６と活性層との間に、他のｎ型窒化物半導体よ
りなる層を有していても良い。
【００４５】第３の窒化物半導体層はＩｎを含む窒化物
半導体、好ましくは３元混晶のＩｎ kＧａ1-kＮ（０＜ｋ
＜１）とし、さらに好ましくはｋ値が０．５以下のＩｎ
kＧａ1-kＮ、最も好ましくはｋ値が０．２以下のＩｎk
Ｇａ1-kＮとする。一方、第４の窒化物半導体層は第３
の窒化物半導体層と組成が異なる窒化物半導体であれば
良く、特に限定しないが、結晶性の良い第４の窒化物半
導体を成長させるためには、第３の窒化物半導体よりも
バンドギャップエネルギーが大きい２元混晶あるいは３
元混晶のＩｎmＧａ1-mＮ（０≦ｍ＜１、ｍ＜ｋ）を成長
させ、好ましくはＧａＮである。第４の窒化物半導体を
ＧａＮとすると、全体に結晶性の良い多層膜層が成長で
きる。好ましい組み合わせとしては、第３の窒化物半導
体をＩｎ kＧａ1-kＮ（０＜ｋ＜１）とし、第４の窒化物
半導体をＩｎmＧａ1-mＮ（０≦ｍ＜１、ｍ＜ｋ）、好ま
しくはＧａＮとする組み合わせが挙げられる。更に好ま
しい組み合わせとしては、第３の窒化物半導体層のｋ値
が０．５以下のＩｎkＧａ1 -kＮであり、第４の窒化物半
導体層がＧａＮとの組み合わせである。
半導体、好ましくは３元混晶のＩｎ kＧａ1-kＮ（０＜ｋ
＜１）とし、さらに好ましくはｋ値が０．５以下のＩｎ
kＧａ1-kＮ、最も好ましくはｋ値が０．２以下のＩｎk
Ｇａ1-kＮとする。一方、第４の窒化物半導体層は第３
の窒化物半導体層と組成が異なる窒化物半導体であれば
良く、特に限定しないが、結晶性の良い第４の窒化物半
導体を成長させるためには、第３の窒化物半導体よりも
バンドギャップエネルギーが大きい２元混晶あるいは３
元混晶のＩｎmＧａ1-mＮ（０≦ｍ＜１、ｍ＜ｋ）を成長
させ、好ましくはＧａＮである。第４の窒化物半導体を
ＧａＮとすると、全体に結晶性の良い多層膜層が成長で
きる。好ましい組み合わせとしては、第３の窒化物半導
体をＩｎ kＧａ1-kＮ（０＜ｋ＜１）とし、第４の窒化物
半導体をＩｎmＧａ1-mＮ（０≦ｍ＜１、ｍ＜ｋ）、好ま
しくはＧａＮとする組み合わせが挙げられる。更に好ま
しい組み合わせとしては、第３の窒化物半導体層のｋ値
が０．５以下のＩｎkＧａ1 -kＮであり、第４の窒化物半
導体層がＧａＮとの組み合わせである。
【００４６】第３および第４の窒化物半導体層は両方と
もアンドープでも、両方にｎ型不純物がドープされてい
ても、またいずれか一方に不純物がドープ（変調ドー
プ）されていてもよい。結晶性を良くするためには、両
方がアンドープであることが最も好ましく、次に変調ド
ープ、その次に両方ドープの順である。なお両方にｎ型
不純物をドープする場合、第３の窒化物半導体層のｎ型
不純物濃度と、第４の窒化物半導体層のｎ型不純物濃度
は異なっていても良い。また、第３の窒化物半導体層ま
たは第４の窒化物半導体層のいずれか一方に、ｎ型不純
物がドープされていることを変調ドープと呼ぶが、この
ような変調ドープをすることにより、出力が向上しやす
い傾向を有する。
もアンドープでも、両方にｎ型不純物がドープされてい
ても、またいずれか一方に不純物がドープ（変調ドー
プ）されていてもよい。結晶性を良くするためには、両
方がアンドープであることが最も好ましく、次に変調ド
ープ、その次に両方ドープの順である。なお両方にｎ型
不純物をドープする場合、第３の窒化物半導体層のｎ型
不純物濃度と、第４の窒化物半導体層のｎ型不純物濃度
は異なっていても良い。また、第３の窒化物半導体層ま
たは第４の窒化物半導体層のいずれか一方に、ｎ型不純
物がドープされていることを変調ドープと呼ぶが、この
ような変調ドープをすることにより、出力が向上しやす
い傾向を有する。
【００４７】なおｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ、Ｓ等のIV族、VI族元素を好ましく選択し、さらに好
ましくはＳｉ、Ｓｎを用いる。ｎ型不純物をドープする
場合、不純物濃度は５×１０21／cm3以下、好ましくは
１×１０20／cm3以下に調整する。５×１０21／cm3より
も多いと窒化物半導体層の結晶性が悪くなって、逆に出
力が低下する傾向にある。これは変調ドープの場合も同
様である。
ｎ、Ｓ等のIV族、VI族元素を好ましく選択し、さらに好
ましくはＳｉ、Ｓｎを用いる。ｎ型不純物をドープする
場合、不純物濃度は５×１０21／cm3以下、好ましくは
１×１０20／cm3以下に調整する。５×１０21／cm3より
も多いと窒化物半導体層の結晶性が悪くなって、逆に出
力が低下する傾向にある。これは変調ドープの場合も同
様である。
【００４８】次に、本発明において、活性層７は、井戸
層にＩｎを有する窒化物半導体を含んでなる量子井戸構
造であり、単一量子井戸構造でも、多重量子井戸構造で
もよい。活性層が、単一量子井戸構造であると構造を簡
略化できる点で好ましく、また多重量子井戸構造である
と発光出力の向上の点で好ましい。
層にＩｎを有する窒化物半導体を含んでなる量子井戸構
造であり、単一量子井戸構造でも、多重量子井戸構造で
もよい。活性層が、単一量子井戸構造であると構造を簡
略化できる点で好ましく、また多重量子井戸構造である
と発光出力の向上の点で好ましい。
【００４９】本発明において、量子井戸構造の活性層７
としては、Ｉｎ及びＧａを含有する窒化物半導体、好ま
しくは、ＩｎaＧａ1-aＮ（０≦ａ＜１）で形成され、ｎ
型、ｐ型いずれでもよいが、アンドープ（不純物無添
加）とすることにより強いバンド間発光が得られ発光波
長の半値幅が狭くなり好ましい。活性層７にｎ型不純物
及び／又はｐ型不純物をドープしてもよい。活性層７に
ｎ型不純物をドープするとアンドープのものに比べてバ
ンド間発光強度をさらに強くすることができる。活性層
７にｐ型不純物をドープするとバンド間発光のピーク波
長よりも約０．５ｅＶ低いエネルギー側にピーク波長を
シフトさせることができるが、半値幅は広くなる。活性
層にｐ型不純物とｎ型不純物との双方をドープすると、
前述したｐ型不純物のみドープした活性層の発光強度を
さらに大きくすることができる。特にｐ型ドーパントを
ドープした活性層を形成する場合、活性層の導電型はＳ
ｉ等のｎ型ドーパントをもドープして全体をｎ型とする
ことが好ましい。結晶性のよい活性層を成長させるに
は、ノンドープが最も好ましい。
としては、Ｉｎ及びＧａを含有する窒化物半導体、好ま
しくは、ＩｎaＧａ1-aＮ（０≦ａ＜１）で形成され、ｎ
型、ｐ型いずれでもよいが、アンドープ（不純物無添
加）とすることにより強いバンド間発光が得られ発光波
長の半値幅が狭くなり好ましい。活性層７にｎ型不純物
及び／又はｐ型不純物をドープしてもよい。活性層７に
ｎ型不純物をドープするとアンドープのものに比べてバ
ンド間発光強度をさらに強くすることができる。活性層
７にｐ型不純物をドープするとバンド間発光のピーク波
長よりも約０．５ｅＶ低いエネルギー側にピーク波長を
シフトさせることができるが、半値幅は広くなる。活性
層にｐ型不純物とｎ型不純物との双方をドープすると、
前述したｐ型不純物のみドープした活性層の発光強度を
さらに大きくすることができる。特にｐ型ドーパントを
ドープした活性層を形成する場合、活性層の導電型はＳ
ｉ等のｎ型ドーパントをもドープして全体をｎ型とする
ことが好ましい。結晶性のよい活性層を成長させるに
は、ノンドープが最も好ましい。
【００５０】活性層７が多重量子井戸構造の場合、活性
層７の障壁層と井戸層との積層順は、特に問わず、井戸
層から積層して井戸層で終わる、井戸層から積層して障
壁層で終わる、障壁層から積層して障壁層で終わる、ま
た障壁層から積層して井戸層で終わっても良い。井戸層
の膜厚としては１００オングストローム以下、好ましく
は７０オングストローム以下、さらに好ましくは５０オ
ングストローム以下に調整する。井戸層の膜厚の上限
は、特に限定されないが、１原子層以上、好ましくは１
０オングストローム以上である。井戸層が１００オング
ストロームよりも厚いと、出力が向上しにくい傾向にあ
る。一方、障壁層の厚さは２０００オングストローム以
下、好ましくは５００オングストローム以下、より好ま
しくは３００オングストローム以下に調整する。障壁層
の膜厚の上限は特に限定されないが、１原子層以上、好
ましくは１０オングストローム以上である。障壁層が上
記範囲であると出力が向上し易く好ましい。また、活性
層７全体の膜厚はとくに限定されず、ＬＥＤ素子などの
希望の波長等を考慮して、障壁層及び井戸層の各積層数
や積層順を調整し活性層７の総膜厚を調整する。
層７の障壁層と井戸層との積層順は、特に問わず、井戸
層から積層して井戸層で終わる、井戸層から積層して障
壁層で終わる、障壁層から積層して障壁層で終わる、ま
た障壁層から積層して井戸層で終わっても良い。井戸層
の膜厚としては１００オングストローム以下、好ましく
は７０オングストローム以下、さらに好ましくは５０オ
ングストローム以下に調整する。井戸層の膜厚の上限
は、特に限定されないが、１原子層以上、好ましくは１
０オングストローム以上である。井戸層が１００オング
ストロームよりも厚いと、出力が向上しにくい傾向にあ
る。一方、障壁層の厚さは２０００オングストローム以
下、好ましくは５００オングストローム以下、より好ま
しくは３００オングストローム以下に調整する。障壁層
の膜厚の上限は特に限定されないが、１原子層以上、好
ましくは１０オングストローム以上である。障壁層が上
記範囲であると出力が向上し易く好ましい。また、活性
層７全体の膜厚はとくに限定されず、ＬＥＤ素子などの
希望の波長等を考慮して、障壁層及び井戸層の各積層数
や積層順を調整し活性層７の総膜厚を調整する。
【００５１】活性層７が、単一量子井戸構造の場合の膜
厚としては、上記多重量子井戸構造の活性層の井戸層の
膜厚と同様の膜厚の範囲で、適宜調整される。
厚としては、上記多重量子井戸構造の活性層の井戸層の
膜厚と同様の膜厚の範囲で、適宜調整される。
【００５２】本発明において、ｐ型クラッド層８は、前
記したようにｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型コンタクト
層１１とより低濃度のドープとなるように、ｐ型不純物
を含有してなる多層膜又は単一膜で構成される。まず、
ｐ型クラッド層８が多層膜構造（超格子構造）である場
合（ｐ型多層膜層）について以下に説明する。以下多層
膜からなるｐ型クラッド層を多層膜ｐ型クラッド層とす
る。
記したようにｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型コンタクト
層１１とより低濃度のドープとなるように、ｐ型不純物
を含有してなる多層膜又は単一膜で構成される。まず、
ｐ型クラッド層８が多層膜構造（超格子構造）である場
合（ｐ型多層膜層）について以下に説明する。以下多層
膜からなるｐ型クラッド層を多層膜ｐ型クラッド層とす
る。
【００５３】多層膜ｐ型クラッド層を構成する多層膜と
しては、Ａｌを含む第１の窒化物半導体層と、その第１
の窒化物半導体層と組成の異なる第２の窒化物半導体層
とが積層され、さらに第１の窒化物半導体層及び第２の
窒化物半導体層の少なくとも一方にｐ型不純物を含有し
てなるものである。以下、第１の窒化物半導体層と第２
の窒化物半導体層との組成が異なることを、バンドギャ
ップエネルギーが異なるとして説明する。本発明におい
て、多層膜ｐ型クラッド層８は、バンドギャップエネル
ギーの大きな第１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半
導体層よりもバンドギャップエネルギーの小さな第２の
窒化物半導体層とが積層されてなるものが挙げられる。
第１の窒化物半導体層及び第２の窒化物半導体層の少な
くとも一方にｐ型不純物が含有され、これら第１の窒化
物半導体層と第２の窒化物半導体層とのｐ型不純物濃度
は、異なっても同一でもよい。
しては、Ａｌを含む第１の窒化物半導体層と、その第１
の窒化物半導体層と組成の異なる第２の窒化物半導体層
とが積層され、さらに第１の窒化物半導体層及び第２の
窒化物半導体層の少なくとも一方にｐ型不純物を含有し
てなるものである。以下、第１の窒化物半導体層と第２
の窒化物半導体層との組成が異なることを、バンドギャ
ップエネルギーが異なるとして説明する。本発明におい
て、多層膜ｐ型クラッド層８は、バンドギャップエネル
ギーの大きな第１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半
導体層よりもバンドギャップエネルギーの小さな第２の
窒化物半導体層とが積層されてなるものが挙げられる。
第１の窒化物半導体層及び第２の窒化物半導体層の少な
くとも一方にｐ型不純物が含有され、これら第１の窒化
物半導体層と第２の窒化物半導体層とのｐ型不純物濃度
は、異なっても同一でもよい。
【００５４】多層膜ｐ型クラッド層８の多層膜を構成す
る第１、第２の窒化物半導体層の膜厚は、１００オング
ストローム以下、さらに好ましくは７０オングストロー
ム以下、最も好ましくは１０〜４０オングストロームの
膜厚に調整され、第１窒化物半導体層と第２の窒化物半
導体層との膜厚は、同一でも異なっていてもよい。多層
膜構造の各膜厚が上記範囲であると、窒化物半導体の弾
性臨界膜厚以下となり、厚膜で成長させる場合に比較し
て結晶性の良い窒化物半導体が成長でき、また窒化物半
導体層の結晶性が良くなるので、ｐ型不純物を添加した
場合にキャリア濃度が大きく抵抗率の小さいｐ層が得ら
れ、素子のＶｆ、しきい値が低下し易い傾向にある。こ
のような膜厚の２種類の層を１ペアとして複数回積層し
て多層膜層を形成する。また、一方の層を他方の層より
１層多く積層してもよく、例えば、第１の窒化物半導体
層から積層し、第１の窒化物半導体層で終わってもよ
い。そして、多層膜ｐ型クラッド層８の総膜厚の調整
は、この第１及び第２の窒化物半導体層の各膜厚を調整
し積層回数を調整することにより行う。多層膜ｐ型クラ
ッド層８の総膜厚は、特に限定されないが、２０００オ
ングストローム以下、好ましくは１０００オングストロ
ーム以下、より好ましくは５００オングストローム以下
であり、総膜厚がこの範囲であると発光出力が高く、Ｖ
ｆが低下し好ましい。
る第１、第２の窒化物半導体層の膜厚は、１００オング
ストローム以下、さらに好ましくは７０オングストロー
ム以下、最も好ましくは１０〜４０オングストロームの
膜厚に調整され、第１窒化物半導体層と第２の窒化物半
導体層との膜厚は、同一でも異なっていてもよい。多層
膜構造の各膜厚が上記範囲であると、窒化物半導体の弾
性臨界膜厚以下となり、厚膜で成長させる場合に比較し
て結晶性の良い窒化物半導体が成長でき、また窒化物半
導体層の結晶性が良くなるので、ｐ型不純物を添加した
場合にキャリア濃度が大きく抵抗率の小さいｐ層が得ら
れ、素子のＶｆ、しきい値が低下し易い傾向にある。こ
のような膜厚の２種類の層を１ペアとして複数回積層し
て多層膜層を形成する。また、一方の層を他方の層より
１層多く積層してもよく、例えば、第１の窒化物半導体
層から積層し、第１の窒化物半導体層で終わってもよ
い。そして、多層膜ｐ型クラッド層８の総膜厚の調整
は、この第１及び第２の窒化物半導体層の各膜厚を調整
し積層回数を調整することにより行う。多層膜ｐ型クラ
ッド層８の総膜厚は、特に限定されないが、２０００オ
ングストローム以下、好ましくは１０００オングストロ
ーム以下、より好ましくは５００オングストローム以下
であり、総膜厚がこの範囲であると発光出力が高く、Ｖ
ｆが低下し好ましい。
【００５５】第１の窒化物半導体層は少なくともＡｌを
含む窒化物半導体、好ましくはＡｌ nＧａ1-nＮ（０＜ｎ
≦１）を成長させることが望ましく、第２の窒化物半導
体は好ましくはＡｌpＧａ1-pＮ（０≦ｐ＜１、ｎ＞
ｐ）、ＩｎrＧａ1-rＮ（０≦ｒ≦１）のような２元混
晶、３元混晶の窒化物半導体を成長させることが望まし
い。ｐ型クラッド層８が、このような第１の窒化物半導
体層及び第２の窒化物半導体層からなる多層膜層である
場合、ｐ型多層膜層のＡｌ組成比は平均の値である。ま
た、後述のｐ型低濃度ドープ層９がＡｌsＧａ1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）よりなる場合、多層膜ｐ型クラッド層の
Ａｌ組成比は、ｐ型低濃度ドープ層９のＡｌ組成比よ
り、高くなるように調整されることが良好な静電耐圧等
を得る点で好ましい。ｐ型クラッド層８を超格子構造と
すると、結晶性が良くなり、抵抗率が低下しＶｆが低下
する傾向がある。
含む窒化物半導体、好ましくはＡｌ nＧａ1-nＮ（０＜ｎ
≦１）を成長させることが望ましく、第２の窒化物半導
体は好ましくはＡｌpＧａ1-pＮ（０≦ｐ＜１、ｎ＞
ｐ）、ＩｎrＧａ1-rＮ（０≦ｒ≦１）のような２元混
晶、３元混晶の窒化物半導体を成長させることが望まし
い。ｐ型クラッド層８が、このような第１の窒化物半導
体層及び第２の窒化物半導体層からなる多層膜層である
場合、ｐ型多層膜層のＡｌ組成比は平均の値である。ま
た、後述のｐ型低濃度ドープ層９がＡｌsＧａ1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）よりなる場合、多層膜ｐ型クラッド層の
Ａｌ組成比は、ｐ型低濃度ドープ層９のＡｌ組成比よ
り、高くなるように調整されることが良好な静電耐圧等
を得る点で好ましい。ｐ型クラッド層８を超格子構造と
すると、結晶性が良くなり、抵抗率が低下しＶｆが低下
する傾向がある。
【００５６】中濃度ドープの多層膜ｐ型クラッド層８の
ｐ型不純物濃度について以下に説明する。多層膜ｐ型ク
ラッド層を構成する第１の窒化物半導体層と第２の窒化
物半導体層のｐ型不純物濃度は、異なっても、同一でも
よく、まず異なる場合について以下に示す。多層膜ｐ型
クラッド層８の第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半
導体層とのｐ型不純物濃度が異なる場合、一方の層の不
純物濃度を高く、もう一方の層の不純物濃度を低くす
る。この場合、バンドギャップエネルギーの大きな第１
の窒化物半導体層の方のｐ型不純物濃度を高くして、バ
ンドギャップエネルギーの小さな第２の窒化物半導体層
のｐ型不純物濃度を低く、好ましくはアンドープとする
と、閾値電圧、Ｖｆ等を低下させることができる。また
その逆でも良く、バンドギャップエネルギーの大きな第
１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度を小さくして、バ
ンドギャップエネルギーの小さな第２の窒化物半導体層
のｐ型不純物濃度を大きくしても良い。このようにｐ型
不純物濃度の異なる第１の窒化物半導体層と第２の窒化
物半導体層とを形成すると、キャリア濃度の高い層と移
動度の高い層とを同時に多層膜ｐ型クラッド層に存在さ
せることができ、上記のように閾値電圧やＶｆ等を低下
させることができるものと考えられる。
ｐ型不純物濃度について以下に説明する。多層膜ｐ型ク
ラッド層を構成する第１の窒化物半導体層と第２の窒化
物半導体層のｐ型不純物濃度は、異なっても、同一でも
よく、まず異なる場合について以下に示す。多層膜ｐ型
クラッド層８の第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半
導体層とのｐ型不純物濃度が異なる場合、一方の層の不
純物濃度を高く、もう一方の層の不純物濃度を低くす
る。この場合、バンドギャップエネルギーの大きな第１
の窒化物半導体層の方のｐ型不純物濃度を高くして、バ
ンドギャップエネルギーの小さな第２の窒化物半導体層
のｐ型不純物濃度を低く、好ましくはアンドープとする
と、閾値電圧、Ｖｆ等を低下させることができる。また
その逆でも良く、バンドギャップエネルギーの大きな第
１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度を小さくして、バ
ンドギャップエネルギーの小さな第２の窒化物半導体層
のｐ型不純物濃度を大きくしても良い。このようにｐ型
不純物濃度の異なる第１の窒化物半導体層と第２の窒化
物半導体層とを形成すると、キャリア濃度の高い層と移
動度の高い層とを同時に多層膜ｐ型クラッド層に存在さ
せることができ、上記のように閾値電圧やＶｆ等を低下
させることができるものと考えられる。
【００５７】ｐ型不純物濃度の異なる場合の第１の窒化
物半導体層のｐ型不純物の濃度は、ｐ型クラッド層を多
層膜とした場合にｐ型不純物濃度がｐ型高濃度ドープ層
１０とｐ型コンタクト層１１より低くなるように調整さ
れた値であれば特に限定されない。例えば具体的な第１
の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度としては、好ましく
は５×１０17／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3、より好まし
くは５×１０18／ｃｍ 3〜５×１０20／ｃｍ3の範囲で調
整する。第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が５×
１０17／ｃｍ3以上であると、活性層へのキャリアの注
入効率が良好となり、発光出力が向上し、Ｖｆが低下す
る傾向にあり、また１×１０21／ｃｍ3以下であると、
結晶性を良好とし易くなる傾向にある。
物半導体層のｐ型不純物の濃度は、ｐ型クラッド層を多
層膜とした場合にｐ型不純物濃度がｐ型高濃度ドープ層
１０とｐ型コンタクト層１１より低くなるように調整さ
れた値であれば特に限定されない。例えば具体的な第１
の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度としては、好ましく
は５×１０17／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3、より好まし
くは５×１０18／ｃｍ 3〜５×１０20／ｃｍ3の範囲で調
整する。第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が５×
１０17／ｃｍ3以上であると、活性層へのキャリアの注
入効率が良好となり、発光出力が向上し、Ｖｆが低下す
る傾向にあり、また１×１０21／ｃｍ3以下であると、
結晶性を良好とし易くなる傾向にある。
【００５８】一方、第１の窒化物半導体層と第２の窒化
物半導体層のｐ型不純濃度が異なる場合の第２の窒化物
半導体層のｐ型不純物濃度としては、第１の窒化物半導
体層よりも少なく、ｐ型クラッド層全体としてｐ型高濃
度ドープ層１０とｐ型コンタクト層１１との不純物濃度
より低濃度を示すように調整させることが好ましい。具
体的な第２の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度として
は、特に限定されないが、好ましくは上記第１の窒化物
半導体層のｐ型不純物濃度の１／１０以下が望ましく、
より好ましくはアンドープとすると最も移動度の高い層
が得られる。しかし、第２の窒化物半導体層の膜厚が薄
いため、第１の窒化物半導体側から拡散してくるｐ型不
純物があり、第２の窒化物半導体層の移動度を考慮する
場合は、拡散してくるｐ型不純物の量は１×１０20／ｃ
ｍ3以下が望ましい。また、バンドギャップエネルギー
が大きい第１の窒化物半導体層にｐ型不純物を少なくド
ープして、バンドギャップエネルギーが小さい第２の窒
化物半導体層にｐ型不純物を多くドープする場合も同様
である。
物半導体層のｐ型不純濃度が異なる場合の第２の窒化物
半導体層のｐ型不純物濃度としては、第１の窒化物半導
体層よりも少なく、ｐ型クラッド層全体としてｐ型高濃
度ドープ層１０とｐ型コンタクト層１１との不純物濃度
より低濃度を示すように調整させることが好ましい。具
体的な第２の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度として
は、特に限定されないが、好ましくは上記第１の窒化物
半導体層のｐ型不純物濃度の１／１０以下が望ましく、
より好ましくはアンドープとすると最も移動度の高い層
が得られる。しかし、第２の窒化物半導体層の膜厚が薄
いため、第１の窒化物半導体側から拡散してくるｐ型不
純物があり、第２の窒化物半導体層の移動度を考慮する
場合は、拡散してくるｐ型不純物の量は１×１０20／ｃ
ｍ3以下が望ましい。また、バンドギャップエネルギー
が大きい第１の窒化物半導体層にｐ型不純物を少なくド
ープして、バンドギャップエネルギーが小さい第２の窒
化物半導体層にｐ型不純物を多くドープする場合も同様
である。
【００５９】次に、第１の窒化物半導体層と第２の窒化
物半導体層のｐ型不純物濃度が同一の場合のｐ型不純物
の濃度について以下に示す。この場合の第１の窒化物半
導体層及び第２の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度は、
ｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型コンタクト層１１のｐ型
不純物濃度より、低濃度ドープの層となるように調整さ
れていればよく、例えば具体的には、上記第１と第２の
窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が異なる場合の第１の
窒化物半導体層にドープされる不純物濃度と同様の範囲
の値である。このようにｐ型不純物を第１と第２の窒化
物半導体層との濃度が同一となるようにドープすると、
上記の濃度が異なる場合に比べて、やや結晶性の劣る傾
向があるが、キャリア濃度の高いｐ型クラッド層８を形
成し易くなり、出力向上の点で好ましい。
物半導体層のｐ型不純物濃度が同一の場合のｐ型不純物
の濃度について以下に示す。この場合の第１の窒化物半
導体層及び第２の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度は、
ｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型コンタクト層１１のｐ型
不純物濃度より、低濃度ドープの層となるように調整さ
れていればよく、例えば具体的には、上記第１と第２の
窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が異なる場合の第１の
窒化物半導体層にドープされる不純物濃度と同様の範囲
の値である。このようにｐ型不純物を第１と第２の窒化
物半導体層との濃度が同一となるようにドープすると、
上記の濃度が異なる場合に比べて、やや結晶性の劣る傾
向があるが、キャリア濃度の高いｐ型クラッド層８を形
成し易くなり、出力向上の点で好ましい。
【００６０】上記ｐ型クラッド層にドープされるｐ型不
純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｂｅ等の周期律表第
IIＡ族、IIＢ族元素を選択し、好ましくはＭｇ、Ｃａ等
をｐ型不純物とする。
純物としては、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｂｅ等の周期律表第
IIＡ族、IIＢ族元素を選択し、好ましくはＭｇ、Ｃａ等
をｐ型不純物とする。
【００６１】また上記の低濃度ドープの多層膜ｐ型クラ
ッド層を構成する隣接している窒化物半導体層同士（第
１と第２の窒化物半導体層）のｐ型不純物濃度が異なる
場合、ｐ型不純物が高濃度にドープされる窒化物半導体
層は、厚さ方向に対し、窒化物半導体層中心部近傍の不
純物濃度が大きく、両端部近傍の不純物濃度が小さい
（好ましくはアンドープ）とすることが、抵抗率を低下
させるのに望ましい。
ッド層を構成する隣接している窒化物半導体層同士（第
１と第２の窒化物半導体層）のｐ型不純物濃度が異なる
場合、ｐ型不純物が高濃度にドープされる窒化物半導体
層は、厚さ方向に対し、窒化物半導体層中心部近傍の不
純物濃度が大きく、両端部近傍の不純物濃度が小さい
（好ましくはアンドープ）とすることが、抵抗率を低下
させるのに望ましい。
【００６２】次に、低濃度ドープのｐ型クラッド層８
が、ｐ型不純物を含むＡｌbＧａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）よ
りなる単一層からなる場合について以下に説明する。以
下単一膜からなるｐ型クラッド層を単一膜ｐ型クラッド
層とする。本発明において、単一膜ｐ型クラッド層８
は、上記の如くＡｌbＧａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）よりなる
窒化物半導体である。また後述のｐ型低濃度ドープ層９
が、ＡｌsＧａ1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）よりなり場合、
単一膜ｐ型クラッド層８のＡｌ組成比は、ｐ型低濃度ド
ープ層９のＡｌ組成比より高くなるように調整されるこ
とが良好な静電耐圧等を得る点で好ましい。
が、ｐ型不純物を含むＡｌbＧａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）よ
りなる単一層からなる場合について以下に説明する。以
下単一膜からなるｐ型クラッド層を単一膜ｐ型クラッド
層とする。本発明において、単一膜ｐ型クラッド層８
は、上記の如くＡｌbＧａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）よりなる
窒化物半導体である。また後述のｐ型低濃度ドープ層９
が、ＡｌsＧａ1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）よりなり場合、
単一膜ｐ型クラッド層８のＡｌ組成比は、ｐ型低濃度ド
ープ層９のＡｌ組成比より高くなるように調整されるこ
とが良好な静電耐圧等を得る点で好ましい。
【００６３】単一膜ｐ型クラッド層８の膜厚は、特に限
定されないが、好ましくは２０００オングストローム以
下、より好ましくは１０００オングストローム以下であ
り、さらに好ましくは５００〜１００オングストローム
である。膜厚が上記範囲であると、発光出力が向上し、
Ｖｆが低下し好ましい。
定されないが、好ましくは２０００オングストローム以
下、より好ましくは１０００オングストローム以下であ
り、さらに好ましくは５００〜１００オングストローム
である。膜厚が上記範囲であると、発光出力が向上し、
Ｖｆが低下し好ましい。
【００６４】単一膜ｐ型クラッド層８のｐ型不純物の濃
度としては、上記多層膜ｐ型クラッド層の場合と同様に
ｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型コンタクト層１１より低
濃度ドープとなるような値であればよく、好ましくは５
×１０17／ｃｍ3〜１×１０2 1／ｃｍ3、より好ましくは
５×１０18／ｃｍ3〜５×１０20／ｃｍ3の範囲で調整す
る。不純物濃度が上記範囲であると、良好なｐ型膜がで
き低濃度ドープの単一膜ｐ型クラッド層となり、発光出
力の向上の点で好ましい。また、単一膜ｐ型クラッド層
８は、前記多層膜構造のｐ型クラッド層に比べ、結晶性
はやや劣るもののほぼ同様に良好となり、またこの単一
膜ｐ型クラッド層８は、単一膜であるので製造工程の簡
易化が可能となり、量産する場合に好ましい。
度としては、上記多層膜ｐ型クラッド層の場合と同様に
ｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型コンタクト層１１より低
濃度ドープとなるような値であればよく、好ましくは５
×１０17／ｃｍ3〜１×１０2 1／ｃｍ3、より好ましくは
５×１０18／ｃｍ3〜５×１０20／ｃｍ3の範囲で調整す
る。不純物濃度が上記範囲であると、良好なｐ型膜がで
き低濃度ドープの単一膜ｐ型クラッド層となり、発光出
力の向上の点で好ましい。また、単一膜ｐ型クラッド層
８は、前記多層膜構造のｐ型クラッド層に比べ、結晶性
はやや劣るもののほぼ同様に良好となり、またこの単一
膜ｐ型クラッド層８は、単一膜であるので製造工程の簡
易化が可能となり、量産する場合に好ましい。
【００６５】次に、本発明において、ｐ型クラッド層８
上に、ｐ型クラッド層８より低濃度でｐ型不純物を含有
するｐ型低濃度ドープ層９を形成してもよく、このｐ型
低濃度ドープ層９を形成するとＶｆの低下と共に、静電
耐圧の向上、発光出力の向上の点で好ましい。上記ｐ型
低濃度ドープ層９としては、特に限定されないが、Ｉｎ
rＡｌsＧａ1- r-sＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ
＜１）からなる窒化物半導体が挙げられ、好ましくは３
元混晶、２元混晶のＩｎrＧａ1-rＮ又はＡｌsＧａ1-sＮ
の窒化物半導体、より好ましくは結晶性の点からＧａＮ
よりなる窒化物半導体、又はＡｌsＧａ1-sＮ（０＜ｓ＜
０．５）よりなり且つＡｌ組成比が前記ｐ型多層膜層の
平均のＡｌ組成比又はｐ型単一膜層のＡｌ組成比（ｐ型
クラッド層８のＡｌ組成比）より小さい窒化物半導体を
挙げることができる。ＡｌsＧａ1-sＮのｓの値が、０＜
ｓ＜０．５の範囲であると、Ｖｆの上昇を抑え、良好な
発光出力及び静電耐圧を得る点で好ましい。上記のよう
にｐ型低濃度ドープ層９がＧａＮであるとより結晶性が
良好となり、良好な静電耐圧を得る点で好ましい。また
ｐ型低濃度ドープ層がＡｌsＧａ1-sＮ（０＜ｓ＜０．
５）よりなり且つＡｌ組成比がｐ型クラッド層８のＡｌ
組成比より小さい窒化物半導体であると、ｐ型低濃度ド
ープ層９の膜厚を、例えばｐ型低濃度ドープ層がＧａＮ
の場合の膜厚より、薄くしても同様の効果を得ることが
でき、製造時間の短縮が可能となる。
上に、ｐ型クラッド層８より低濃度でｐ型不純物を含有
するｐ型低濃度ドープ層９を形成してもよく、このｐ型
低濃度ドープ層９を形成するとＶｆの低下と共に、静電
耐圧の向上、発光出力の向上の点で好ましい。上記ｐ型
低濃度ドープ層９としては、特に限定されないが、Ｉｎ
rＡｌsＧａ1- r-sＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ
＜１）からなる窒化物半導体が挙げられ、好ましくは３
元混晶、２元混晶のＩｎrＧａ1-rＮ又はＡｌsＧａ1-sＮ
の窒化物半導体、より好ましくは結晶性の点からＧａＮ
よりなる窒化物半導体、又はＡｌsＧａ1-sＮ（０＜ｓ＜
０．５）よりなり且つＡｌ組成比が前記ｐ型多層膜層の
平均のＡｌ組成比又はｐ型単一膜層のＡｌ組成比（ｐ型
クラッド層８のＡｌ組成比）より小さい窒化物半導体を
挙げることができる。ＡｌsＧａ1-sＮのｓの値が、０＜
ｓ＜０．５の範囲であると、Ｖｆの上昇を抑え、良好な
発光出力及び静電耐圧を得る点で好ましい。上記のよう
にｐ型低濃度ドープ層９がＧａＮであるとより結晶性が
良好となり、良好な静電耐圧を得る点で好ましい。また
ｐ型低濃度ドープ層がＡｌsＧａ1-sＮ（０＜ｓ＜０．
５）よりなり且つＡｌ組成比がｐ型クラッド層８のＡｌ
組成比より小さい窒化物半導体であると、ｐ型低濃度ド
ープ層９の膜厚を、例えばｐ型低濃度ドープ層がＧａＮ
の場合の膜厚より、薄くしても同様の効果を得ることが
でき、製造時間の短縮が可能となる。
【００６６】本発明において、ｐ型低濃度ドープ層９の
膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１００〜１０
０００オングストローム、より好ましくは５００〜８０
００オングストローム、さらに好ましくは１０００〜４
０００オングストロームである。膜厚が上記範囲である
と、良好な発光出力と共に、良好な静電耐圧を得る点で
好ましい。また、ｐ型低濃度ドープ層９がＡｌsＧａ1-s
Ｎ（０＜ｓ＜０．５）よりなり且つＡｌ組成比がｐ型ク
ラッド層８のＡｌ組成比より小さい窒化物半導体である
場合の膜厚としては、上記範囲で適宜調整されていれば
よく、特に好ましくは、３００〜５０００オングストロ
ーム、より好ましくは３００〜３０００オングストロー
ムである。このように膜厚を薄くしても良好な効果を得
ることができる。
膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１００〜１０
０００オングストローム、より好ましくは５００〜８０
００オングストローム、さらに好ましくは１０００〜４
０００オングストロームである。膜厚が上記範囲である
と、良好な発光出力と共に、良好な静電耐圧を得る点で
好ましい。また、ｐ型低濃度ドープ層９がＡｌsＧａ1-s
Ｎ（０＜ｓ＜０．５）よりなり且つＡｌ組成比がｐ型ク
ラッド層８のＡｌ組成比より小さい窒化物半導体である
場合の膜厚としては、上記範囲で適宜調整されていれば
よく、特に好ましくは、３００〜５０００オングストロ
ーム、より好ましくは３００〜３０００オングストロー
ムである。このように膜厚を薄くしても良好な効果を得
ることができる。
【００６７】本発明において、ｐ型低濃度ドープ層９の
ｐ型不純物濃度は、上記したようにｐ型クラッド層８の
ｐ型不純物濃度より低くなるように調整されていればよ
い。このｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度の調整
は、特に限定されないが、好ましくは成長の際にはアン
ドープの層として成長させ、隣接層のｐ型クラッド層８
及びｐ型高濃度ドープ層１０から拡散されるｐ型不純物
により調整されることがｐ型低濃度ドープ層内のｐ型不
純物濃度を調整する点で好ましい。このようにｐ型低濃
度ドープ層９に隣接する層からの拡散されるｐ型不純物
によりｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度が調整さ
れると、上記したようにｐ型クラッド層８のｐ型不純物
濃度より低濃度に調整し易くなる点で好ましい。また、
本発明のｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度の調整
は、ｐ型低濃度ドープ層９の成長の際に不純物をドープ
して成長させてもよい。
ｐ型不純物濃度は、上記したようにｐ型クラッド層８の
ｐ型不純物濃度より低くなるように調整されていればよ
い。このｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度の調整
は、特に限定されないが、好ましくは成長の際にはアン
ドープの層として成長させ、隣接層のｐ型クラッド層８
及びｐ型高濃度ドープ層１０から拡散されるｐ型不純物
により調整されることがｐ型低濃度ドープ層内のｐ型不
純物濃度を調整する点で好ましい。このようにｐ型低濃
度ドープ層９に隣接する層からの拡散されるｐ型不純物
によりｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度が調整さ
れると、上記したようにｐ型クラッド層８のｐ型不純物
濃度より低濃度に調整し易くなる点で好ましい。また、
本発明のｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度の調整
は、ｐ型低濃度ドープ層９の成長の際に不純物をドープ
して成長させてもよい。
【００６８】本発明のｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純
物の濃度の調整が上記のように隣接の層からの拡散によ
る場合、ｐ型低濃度ドープ層９内のｐ型不純物濃度は低
濃度ドープ層９内で図２に示すように変動している。ま
た、ｐ型低濃度ドープ層９の成長の際に不純物をドープ
して成長させる場合も、相対的な濃度変化の値は異なる
が、ほぼ図２と同様にｐ型クラッド層に近接している部
分から徐々に濃度が減少し、ｐ型コンタクト層に近接し
ている部分の濃度が最も低くなる傾向がある。ｐ型低濃
度ドープ層９をアンドープとして成長させる場合を例に
して、ｐ型低濃度ドープ層９内のｐ型不純物濃度の変化
の様子の概略を図２を用いて説明する。図２は、縦軸に
ｐ型不純物の濃度、横軸にｐ型コンタクト層１１、ｐ型
高濃度ドープ層１０、ｐ型低濃度ドープ層９、ｐ型クラ
ッド層８へと、ｐ側層の表面からｎ側層に向かって素子
構造を構成する層の変化の様子（横軸の長さはほぼ実施
例１の各膜厚の相対的な膜厚を示す。）を示し、実施例
１の低濃度ドープのｐ型クラッド層８、ｐ型クラッド層
より低濃度ドープのｐ型低濃度ドープ層９、ｐ型高濃度
ドープ層１０、及び中濃度ドープのｐ型コンタクト層１
１のＭｇ濃度の分布の状態を概略的に示す模式的なグラ
フである。
物の濃度の調整が上記のように隣接の層からの拡散によ
る場合、ｐ型低濃度ドープ層９内のｐ型不純物濃度は低
濃度ドープ層９内で図２に示すように変動している。ま
た、ｐ型低濃度ドープ層９の成長の際に不純物をドープ
して成長させる場合も、相対的な濃度変化の値は異なる
が、ほぼ図２と同様にｐ型クラッド層に近接している部
分から徐々に濃度が減少し、ｐ型コンタクト層に近接し
ている部分の濃度が最も低くなる傾向がある。ｐ型低濃
度ドープ層９をアンドープとして成長させる場合を例に
して、ｐ型低濃度ドープ層９内のｐ型不純物濃度の変化
の様子の概略を図２を用いて説明する。図２は、縦軸に
ｐ型不純物の濃度、横軸にｐ型コンタクト層１１、ｐ型
高濃度ドープ層１０、ｐ型低濃度ドープ層９、ｐ型クラ
ッド層８へと、ｐ側層の表面からｎ側層に向かって素子
構造を構成する層の変化の様子（横軸の長さはほぼ実施
例１の各膜厚の相対的な膜厚を示す。）を示し、実施例
１の低濃度ドープのｐ型クラッド層８、ｐ型クラッド層
より低濃度ドープのｐ型低濃度ドープ層９、ｐ型高濃度
ドープ層１０、及び中濃度ドープのｐ型コンタクト層１
１のＭｇ濃度の分布の状態を概略的に示す模式的なグラ
フである。
【００６９】図２に示すように、ｐ型クラッド層８のＭ
ｇ濃度、ｐ型低濃度ドープ層９のＭｇの最低濃度、ｐ型
高濃度ドープ層１０、及びｐ型コンタクト層１１のＭｇ
濃度との関係が、低濃度、最低濃度、高濃度、中濃度と
なっている。そして、ｐ型低濃度ドープ層９内ではＭｇ
濃度の分布は、ｐ型クラッド層８に接近している部分で
は、ほぼｐ型クラッド層８のＭｇ濃度と同様の値を示す
が、ｐ型クラッド層８から離れるに従って徐々に濃度が
減少し、高濃度ドープのｐ型高濃度ドープ層１０と接近
している付近では、ｐ型低濃度ドープ層９のＭｇ濃度が
最も低くなる。しかし、ｐ型低濃度ドープ層９上に、ｐ
型高濃度ドープ層１０を成長させ始めると、図２に示す
ように、Ｍｇ濃度が急上昇する。このようなｐ型低濃度
ドープ層９のＭｇ濃度の変化は、ｐ型低濃度ドープ層９
が成長時にはアンドープとして成長され、その成長時や
隣接層の成長の際に、隣接層から拡散によりｐ型不純物
が低濃度ドープ層９に混入するためと思われる。また、
ｐ型低濃度ドープ層９の成長の際にｐ型不純物をドープ
して成長させた場合も、グラフの値の程度の差はある
が、同様の傾向を示す。このように、ｐ型クラッド層８
のｐ型不純物濃度よりも、低濃度ドープの層としてｐ型
低濃度ドープ層９を、ｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型ク
ラッド層８との間に形成することにより、発光出力の向
上と静電耐圧の向上と共に、良好にＶｆの低下をするこ
とができる。上記のようにｐ型不純物の濃度の関係を形
成するために、ｐ型クラッド層のｐ型不純物の濃度と、
ｐ型コンタクト層のｐ型不純物の濃度を調整し、ｐ型低
濃度ドープ層９のｐ型不純物の最低の濃度を調整する。
ｇ濃度、ｐ型低濃度ドープ層９のＭｇの最低濃度、ｐ型
高濃度ドープ層１０、及びｐ型コンタクト層１１のＭｇ
濃度との関係が、低濃度、最低濃度、高濃度、中濃度と
なっている。そして、ｐ型低濃度ドープ層９内ではＭｇ
濃度の分布は、ｐ型クラッド層８に接近している部分で
は、ほぼｐ型クラッド層８のＭｇ濃度と同様の値を示す
が、ｐ型クラッド層８から離れるに従って徐々に濃度が
減少し、高濃度ドープのｐ型高濃度ドープ層１０と接近
している付近では、ｐ型低濃度ドープ層９のＭｇ濃度が
最も低くなる。しかし、ｐ型低濃度ドープ層９上に、ｐ
型高濃度ドープ層１０を成長させ始めると、図２に示す
ように、Ｍｇ濃度が急上昇する。このようなｐ型低濃度
ドープ層９のＭｇ濃度の変化は、ｐ型低濃度ドープ層９
が成長時にはアンドープとして成長され、その成長時や
隣接層の成長の際に、隣接層から拡散によりｐ型不純物
が低濃度ドープ層９に混入するためと思われる。また、
ｐ型低濃度ドープ層９の成長の際にｐ型不純物をドープ
して成長させた場合も、グラフの値の程度の差はある
が、同様の傾向を示す。このように、ｐ型クラッド層８
のｐ型不純物濃度よりも、低濃度ドープの層としてｐ型
低濃度ドープ層９を、ｐ型高濃度ドープ層１０とｐ型ク
ラッド層８との間に形成することにより、発光出力の向
上と静電耐圧の向上と共に、良好にＶｆの低下をするこ
とができる。上記のようにｐ型不純物の濃度の関係を形
成するために、ｐ型クラッド層のｐ型不純物の濃度と、
ｐ型コンタクト層のｐ型不純物の濃度を調整し、ｐ型低
濃度ドープ層９のｐ型不純物の最低の濃度を調整する。
【００７０】ｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度
（但し、低濃度ドープ層９内の最もｐ型不純物濃度の低
い部分の濃度を示す。）としては、上記のように隣接す
る層とのｐ型不純物濃度の関係が形成されているならば
特に限定されないが、好ましくは１×１０19／ｃｍ3未
満、好ましくは５×１０18／ｃｍ3以下である。ｐ型不
純物濃度の下限値は特に限定されず、アンドープであっ
てもよく、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物濃度とｐ型低
濃度ドープ層９の膜厚とにより、低濃度ドープ層９の最
低のｐ型不純物濃度が変動し、例えば５×１０17／ｃｍ
3以上が好ましい。ｐ型不純物濃度が上記範囲である
と、静電耐圧や発光出力の点で好ましい。ｐ型低濃度ド
ープ層９のｐ型不純物濃度の調整は、上記したように、
成長の際にアンドープとして成長させたり、低濃度とな
るように不純物の濃度を調整しながら成長させることで
調整する。しかし、ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度が
同一でも、例えばｐ型低濃度ドープ層の膜厚が厚くなる
とｐ型低濃度ドープ層の最低濃度値が低くなったりす
る。このように、ｐ型低濃度ドープ層の不純物濃度は、
隣接層の濃度や、成長温度、膜厚、成長レート等によっ
て変動する傾向があるが、少なくともｐ型クラッド層及
びｐ型コンタクト層よりも低濃度となるように適宜最適
条件を選択し調整される。
（但し、低濃度ドープ層９内の最もｐ型不純物濃度の低
い部分の濃度を示す。）としては、上記のように隣接す
る層とのｐ型不純物濃度の関係が形成されているならば
特に限定されないが、好ましくは１×１０19／ｃｍ3未
満、好ましくは５×１０18／ｃｍ3以下である。ｐ型不
純物濃度の下限値は特に限定されず、アンドープであっ
てもよく、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物濃度とｐ型低
濃度ドープ層９の膜厚とにより、低濃度ドープ層９の最
低のｐ型不純物濃度が変動し、例えば５×１０17／ｃｍ
3以上が好ましい。ｐ型不純物濃度が上記範囲である
と、静電耐圧や発光出力の点で好ましい。ｐ型低濃度ド
ープ層９のｐ型不純物濃度の調整は、上記したように、
成長の際にアンドープとして成長させたり、低濃度とな
るように不純物の濃度を調整しながら成長させることで
調整する。しかし、ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度が
同一でも、例えばｐ型低濃度ドープ層の膜厚が厚くなる
とｐ型低濃度ドープ層の最低濃度値が低くなったりす
る。このように、ｐ型低濃度ドープ層の不純物濃度は、
隣接層の濃度や、成長温度、膜厚、成長レート等によっ
て変動する傾向があるが、少なくともｐ型クラッド層及
びｐ型コンタクト層よりも低濃度となるように適宜最適
条件を選択し調整される。
【００７１】次に、本発明において、前記ｐ型クラッド
層及び後述のｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度より高
濃度にｐ型不純物を含有してなるｐ型高濃度ドープ層１
０としては、特に限定されないが、前記ｐ型低濃度ドー
プ層９と同様に、ＩｎrＡｌsＧａ1-r-sＮ（０≦ｒ＜
１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）からなる窒化物半導体が
挙げられ、好ましくは３元混晶、２元混晶のＩｎrＧａ
1-rＮ又はＡｌsＧａ1-sＮの窒化物半導体、より好まし
くは結晶性の点からＧａＮよりなる窒化物半導体が挙げ
られる。上記のようにｐ型高濃度ドープ層１０がＧａＮ
であるとより結晶性が良好となり、良好な静電耐圧及び
Ｖｆの低下の点で好ましい。
層及び後述のｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度より高
濃度にｐ型不純物を含有してなるｐ型高濃度ドープ層１
０としては、特に限定されないが、前記ｐ型低濃度ドー
プ層９と同様に、ＩｎrＡｌsＧａ1-r-sＮ（０≦ｒ＜
１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）からなる窒化物半導体が
挙げられ、好ましくは３元混晶、２元混晶のＩｎrＧａ
1-rＮ又はＡｌsＧａ1-sＮの窒化物半導体、より好まし
くは結晶性の点からＧａＮよりなる窒化物半導体が挙げ
られる。上記のようにｐ型高濃度ドープ層１０がＧａＮ
であるとより結晶性が良好となり、良好な静電耐圧及び
Ｖｆの低下の点で好ましい。
【００７２】本発明において、ｐ型高濃度ドープ層１０
の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは５０〜５０
００オングストローム、より好ましくは１００〜３００
０オングストローム、さらに好ましくは１５０〜２００
０オングストロームである。膜厚が上記範囲であると、
静電耐圧の向上及びＶｆの低下の点で好ましい。
の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは５０〜５０
００オングストローム、より好ましくは１００〜３００
０オングストローム、さらに好ましくは１５０〜２００
０オングストロームである。膜厚が上記範囲であると、
静電耐圧の向上及びＶｆの低下の点で好ましい。
【００７３】また、ｐ型高濃度ドープ層１０のｐ型不純
物濃度としては、少なくともｐ型クラッド層８及びｐ型
コンタクト層１１より高濃度となるように調整されてい
ればよく、好ましいｐ型不純物濃度としては、５×１０
18〜１×１０22ｃｍ3であり、より好ましくは１×１０
19〜５×１０21ｃｍ3である。ｐ型不純物濃度が上記範
囲であると静電耐圧の向上及びＶｆの低下の点で好まし
い。
物濃度としては、少なくともｐ型クラッド層８及びｐ型
コンタクト層１１より高濃度となるように調整されてい
ればよく、好ましいｐ型不純物濃度としては、５×１０
18〜１×１０22ｃｍ3であり、より好ましくは１×１０
19〜５×１０21ｃｍ3である。ｐ型不純物濃度が上記範
囲であると静電耐圧の向上及びＶｆの低下の点で好まし
い。
【００７４】また、ｐ型高濃度ドープ層１０は、図２に
示すように、ｐ型クラッド層８及びｐ型コンタクト層１
１より高濃度となっている。また、ｐ型低濃度ドープ層
９を形成しない場合は、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物
濃度値からｐ型高濃度ドープ層１０のｐ型不純物濃度へ
と、ｐ型不純物濃度値が変化する。
示すように、ｐ型クラッド層８及びｐ型コンタクト層１
１より高濃度となっている。また、ｐ型低濃度ドープ層
９を形成しない場合は、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物
濃度値からｐ型高濃度ドープ層１０のｐ型不純物濃度へ
と、ｐ型不純物濃度値が変化する。
【００７５】次に、本発明において、ｐ型不純物の中濃
度ドープのｐ型コンタクト層１１としては、特に限定さ
れないが、上記低濃度ドープ層９と同様に、ＩｎrＡｌs
Ｇａ 1-r-sＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）
からなる窒化物半導体が挙げられ、好ましくは３元混晶
の窒化物半導体、より好ましくはＩｎ、Ａｌを含まない
二元混晶のＧａＮからなる窒化物半導体である。このよ
うに、４元混晶より３元混晶、３元混晶よりＩｎとＡｌ
とを含まないＧａＮであると、結晶性が良好となり好ま
しい。更にＩｎ、Ａｌを含まない２元混晶であると、ｐ
電極１１とのオーミック接触がより良好となり、発光効
率が向上する傾向があり好ましい。ｐ型コンタクト層１
１の膜厚は、０．００１〜０．５μｍ、好ましくは０．
０１〜０．３μｍ、より好ましくは０．０５〜０．２μ
ｍである。膜厚が上記範囲であると、Ｖｆの低下及び静
電耐圧の向上の点で好ましい。
度ドープのｐ型コンタクト層１１としては、特に限定さ
れないが、上記低濃度ドープ層９と同様に、ＩｎrＡｌs
Ｇａ 1-r-sＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）
からなる窒化物半導体が挙げられ、好ましくは３元混晶
の窒化物半導体、より好ましくはＩｎ、Ａｌを含まない
二元混晶のＧａＮからなる窒化物半導体である。このよ
うに、４元混晶より３元混晶、３元混晶よりＩｎとＡｌ
とを含まないＧａＮであると、結晶性が良好となり好ま
しい。更にＩｎ、Ａｌを含まない２元混晶であると、ｐ
電極１１とのオーミック接触がより良好となり、発光効
率が向上する傾向があり好ましい。ｐ型コンタクト層１
１の膜厚は、０．００１〜０．５μｍ、好ましくは０．
０１〜０．３μｍ、より好ましくは０．０５〜０．２μ
ｍである。膜厚が上記範囲であると、Ｖｆの低下及び静
電耐圧の向上の点で好ましい。
【００７６】また、中濃度ドープのｐ型コンタクト層１
１のｐ型不純物としては、上記の種々のｐ型不純物を用
いることができ、好ましくはＭｇである。ｐ型不純物が
Ｍｇであると、ｐ型特性が得られ易く、またオーミック
接触が得られ易くなる傾向がある。ｐ型コンタクト層１
１の不純物濃度は、特に限定されず、上記のように、ｐ
型クラッド層８と高濃度ドープ層１０のｐ型不純物濃度
の中間の濃度であればよく、例えば具体的な値として、
好ましくは、１×１０18〜５×１０21／cm3、好ましく
は５×１０19〜３×１０20／cm3、より好ましくは１×
１０20／cm3程度である。ｐ型不純物濃度がこの範囲で
あるとＶｆの低下の点で好ましい。
１のｐ型不純物としては、上記の種々のｐ型不純物を用
いることができ、好ましくはＭｇである。ｐ型不純物が
Ｍｇであると、ｐ型特性が得られ易く、またオーミック
接触が得られ易くなる傾向がある。ｐ型コンタクト層１
１の不純物濃度は、特に限定されず、上記のように、ｐ
型クラッド層８と高濃度ドープ層１０のｐ型不純物濃度
の中間の濃度であればよく、例えば具体的な値として、
好ましくは、１×１０18〜５×１０21／cm3、好ましく
は５×１０19〜３×１０20／cm3、より好ましくは１×
１０20／cm3程度である。ｐ型不純物濃度がこの範囲で
あるとＶｆの低下の点で好ましい。
【００７７】また、ｎ電極１３はｎ側コンタクト層４上
に、ｐ電極１２はｐ型不純物の高濃度ドープのｐ側コン
タクト層１１上に、それぞれ形成されている。ｎ電極１
３及びｐ電極１２の材料としては特に限定されず、例え
ばｎ電極１３としてはＷ／Ａｌ、ｐ電極としてはＮｉ／
Ａｕなどを用いることができる。
に、ｐ電極１２はｐ型不純物の高濃度ドープのｐ側コン
タクト層１１上に、それぞれ形成されている。ｎ電極１
３及びｐ電極１２の材料としては特に限定されず、例え
ばｎ電極１３としてはＷ／Ａｌ、ｐ電極としてはＮｉ／
Ａｕなどを用いることができる。
【００７８】本発明において、窒化物半導体を成長させ
る方法としては種々の気相成長法を用いることができ、
例えば、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ
（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキ
シー法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ツ
ーフローＭＯＣＶＤ等、窒化物半導体を成長させるのに
知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方
法としては、膜厚が５０μｍ以下ではＭＯＣＶＤ法を用
いると成長速度をコントロールし易い。また膜厚が５０
μｍ以下ではＨＶＰＥでは成長速度が速くてコントロー
ルが難しい。
る方法としては種々の気相成長法を用いることができ、
例えば、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ
（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキ
シー法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ツ
ーフローＭＯＣＶＤ等、窒化物半導体を成長させるのに
知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方
法としては、膜厚が５０μｍ以下ではＭＯＣＶＤ法を用
いると成長速度をコントロールし易い。また膜厚が５０
μｍ以下ではＨＶＰＥでは成長速度が速くてコントロー
ルが難しい。
【００７９】
【実施例】以下に本発明の一実施の形態である実施例を
示すが、本発明はこれに限定されない。
示すが、本発明はこれに限定されない。
【００８０】［実施例１］図１を元に実施例１について
説明する。サファイア（Ｃ面）よりなる基板１をＭＯＣ
ＶＤの反応容器内にセットし、水素を流しながら、基板
の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニング
を行う。
説明する。サファイア（Ｃ面）よりなる基板１をＭＯＣ
ＶＤの反応容器内にセットし、水素を流しながら、基板
の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニング
を行う。
【００８１】（バッファ層２）続いて、温度を５１０℃
まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア
とＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１上に
ＧａＮよりなるバッファ層２を約１００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア
とＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１上に
ＧａＮよりなるバッファ層２を約１００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
【００８２】（アンドープＧａＮ層３）バッファ層２成
長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上昇さ
せる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層３を
１．５μｍの膜厚で成長させる。
長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上昇さ
せる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層３を
１．５μｍの膜厚で成長させる。
【００８３】（ｎ型コンタクト層４）続いて１０５０℃
で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．５×１０18／cm3
ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層４を２．２
６５μｍの膜厚で成長させる。
で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．５×１０18／cm3
ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層４を２．２
６５μｍの膜厚で成長させる。
【００８４】（ｎ型第１多層膜層５）次にシランガスの
みを止め、１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用
い、アンドープＧａＮからなる下層５ａを２０００オン
グストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシラ
ンガスを追加しＳｉを４．５×１０18／cm3ドープした
ＧａＮからなる中間層５ｂを３００オングストロームの
膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同
温度にてアンドープＧａＮからなる上層５ｃを５０オン
グストロームの膜厚で成長させ、３層からなる総膜厚２
３５０オングストロームの第１多層膜層５を成長させ
る。
みを止め、１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用
い、アンドープＧａＮからなる下層５ａを２０００オン
グストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシラ
ンガスを追加しＳｉを４．５×１０18／cm3ドープした
ＧａＮからなる中間層５ｂを３００オングストロームの
膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同
温度にてアンドープＧａＮからなる上層５ｃを５０オン
グストロームの膜厚で成長させ、３層からなる総膜厚２
３５０オングストロームの第１多層膜層５を成長させ
る。
【００８５】（ｎ型第２多層膜層６）次に、同様の温度
で、アンドープＧａＮよりなる第４の窒化物半導体層を
４０オングストローム成長させ、次に温度を８００℃に
して、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープ
Ｉｎ0.13Ｇａ0.87Ｎよりなる第３の窒化物半導体層を２
０オングストローム成長させる。そしてこれらの操作を
繰り返し、第４＋第３の順で交互に１０層づつ積層さ
せ、最後にＧａＮよりなる第４の窒化物半導体層を４０
オングストローム成長さた超格子構造の多層膜よりなる
ｎ型第２多層膜層６を６４０オングストロームの膜厚で
成長させる。
で、アンドープＧａＮよりなる第４の窒化物半導体層を
４０オングストローム成長させ、次に温度を８００℃に
して、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープ
Ｉｎ0.13Ｇａ0.87Ｎよりなる第３の窒化物半導体層を２
０オングストローム成長させる。そしてこれらの操作を
繰り返し、第４＋第３の順で交互に１０層づつ積層さ
せ、最後にＧａＮよりなる第４の窒化物半導体層を４０
オングストローム成長さた超格子構造の多層膜よりなる
ｎ型第２多層膜層６を６４０オングストロームの膜厚で
成長させる。
【００８６】（活性層７）次に、アンドープＧａＮより
なる障壁層を２００オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニアを用いアンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる井
戸層を３０オングストロームの膜厚で成長させる。そし
て障壁＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層
を５層、井戸層を４層、交互に積層して、総膜厚１１２
０オングストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層
７を成長させる。
なる障壁層を２００オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニアを用いアンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる井
戸層を３０オングストロームの膜厚で成長させる。そし
て障壁＋井戸＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層
を５層、井戸層を４層、交互に積層して、総膜厚１１２
０オングストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層
７を成長させる。
【００８７】（多層膜ｐ型クラッド層８）次に、温度１
０５０℃でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを
５×１０19／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる第１の窒化物半導体層を４０オングストロームの膜
厚で成長させ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、
ＴＭＩ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇを５×１０
19／cm3ドープしたＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎよりなる第２の
窒化物半導体層を２５オングストロームの膜厚で成長さ
せる。そしてこれらの操作を繰り返し、第１＋第２の順
で交互に５層ずつ積層し、最後に第１の窒化物半導体層
を４０オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造
の多層膜よりなるｐ側多層膜クラッド層８を３６５オン
グストロームの膜厚で成長させる。
０５０℃でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを
５×１０19／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる第１の窒化物半導体層を４０オングストロームの膜
厚で成長させ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、
ＴＭＩ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇを５×１０
19／cm3ドープしたＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎよりなる第２の
窒化物半導体層を２５オングストロームの膜厚で成長さ
せる。そしてこれらの操作を繰り返し、第１＋第２の順
で交互に５層ずつ積層し、最後に第１の窒化物半導体層
を４０オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造
の多層膜よりなるｐ側多層膜クラッド層８を３６５オン
グストロームの膜厚で成長させる。
【００８８】（ｐ型クラッド層より低濃度ドープのｐ型
低濃度ドープ層９）続いて、１０５０℃で、ＴＭＧ、ア
ンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｐ型低濃
度ドープ層９を２０００オングストロームの膜厚で成長
させる。この低濃度ドープ層９は、成長時はアンドープ
として成長させるが、低濃度ドープの多層膜ｐ型クラッ
ド層８にドープされているＭｇが、ｐ型低濃度ドープ層
９が成長する間に拡散し、さらに下記の高濃度ドープの
ｐ型高濃度ドープ層１０を成長させる際にＭｇが拡散
し、ｐ型低濃度ドープ層９はｐ型を示す。このｐ型低濃
度ドープ層９のＭｇ濃度は、最も濃度が低い部分では、
２×１０ 18／ｃｍ3となる。また低濃度ドープ層９のＭ
ｇ濃度の変化は、図２に示すように、ｐ型クラッド層８
に接している部分ではｐ型クラッド層のＭｇ濃度とほぼ
同様の値を示すが、ｐ型クラッド層８から離れるに従い
徐々に減少し、ｐ型高濃度ドープ層１０と接近している
付近（ｐ型高濃度ドープ層１０を成長させる直前）での
Ｍｇ濃度がほぼ最低値を示す。
低濃度ドープ層９）続いて、１０５０℃で、ＴＭＧ、ア
ンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｐ型低濃
度ドープ層９を２０００オングストロームの膜厚で成長
させる。この低濃度ドープ層９は、成長時はアンドープ
として成長させるが、低濃度ドープの多層膜ｐ型クラッ
ド層８にドープされているＭｇが、ｐ型低濃度ドープ層
９が成長する間に拡散し、さらに下記の高濃度ドープの
ｐ型高濃度ドープ層１０を成長させる際にＭｇが拡散
し、ｐ型低濃度ドープ層９はｐ型を示す。このｐ型低濃
度ドープ層９のＭｇ濃度は、最も濃度が低い部分では、
２×１０ 18／ｃｍ3となる。また低濃度ドープ層９のＭ
ｇ濃度の変化は、図２に示すように、ｐ型クラッド層８
に接している部分ではｐ型クラッド層のＭｇ濃度とほぼ
同様の値を示すが、ｐ型クラッド層８から離れるに従い
徐々に減少し、ｐ型高濃度ドープ層１０と接近している
付近（ｐ型高濃度ドープ層１０を成長させる直前）での
Ｍｇ濃度がほぼ最低値を示す。
【００８９】（ｐ型高濃度ドープ層１０）続いて、同様
の温度で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍ
ｇが３×１０20／ｃｍ3の濃度でドープされたＧａＮよ
りなるｐ型高濃度ドープ層１０を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
の温度で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍ
ｇが３×１０20／ｃｍ3の濃度でドープされたＧａＮよ
りなるｐ型高濃度ドープ層１０を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
【００９０】（ｐ型コンタクト層１１）続いて、同様の
温度で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇ
を１×１０20／cm3ドープしたＧａＮよりなるｐ型コン
タクト層１１を１２００オングストロームの膜厚で成長
させる。
温度で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇ
を１×１０20／cm3ドープしたＧａＮよりなるｐ型コン
タクト層１１を１２００オングストロームの膜厚で成長
させる。
【００９１】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。
【００９２】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、最上層のｐ型コンタクト層１１の表面に所定
の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチ
ング）装置でｐ型コンタクト層１１側からエッチングを
行い、図１に示すようにｎ型コンタクト層４の表面を露
出させる。
取り出し、最上層のｐ型コンタクト層１１の表面に所定
の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチ
ング）装置でｐ型コンタクト層１１側からエッチングを
行い、図１に示すようにｎ型コンタクト層４の表面を露
出させる。
【００９３】エッチング後、最上層にあるｐ型コンタク
ト層１１のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮ
ｉとＡｕを含む透光性のｐ電極１２と、そのｐ電極１２
の上にボンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極を
０．５μｍの膜厚で形成する。一方、エッチングにより
露出させたｎ型コンタクト層４の表面にはＷとＡｌを含
むｎ電極１３を形成してＬＥＤ素子とした。
ト層１１のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮ
ｉとＡｕを含む透光性のｐ電極１２と、そのｐ電極１２
の上にボンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極を
０．５μｍの膜厚で形成する。一方、エッチングにより
露出させたｎ型コンタクト層４の表面にはＷとＡｌを含
むｎ電極１３を形成してＬＥＤ素子とした。
【００９４】このＬＥＤ素子は順方向電流２０ｍＡにお
いて、５２０ｎｍの純緑色発光を示し、Ｖｆは３．４Ｖ
で、従来の多重量子井戸構造のＬＥＤ素子に比較して、
Ｖｆで１．０Ｖ近く低下し、出力は２．０倍以上に向上
した。更に、得られたＬＥＤの静電耐圧をＬＥＤ素子の
ｎ層及びｐ層の各電極より逆方向及び順方向に徐々に電
圧を加えそれぞれ測定したところ、従来のほぼ２．０倍
以上となる。
いて、５２０ｎｍの純緑色発光を示し、Ｖｆは３．４Ｖ
で、従来の多重量子井戸構造のＬＥＤ素子に比較して、
Ｖｆで１．０Ｖ近く低下し、出力は２．０倍以上に向上
した。更に、得られたＬＥＤの静電耐圧をＬＥＤ素子の
ｎ層及びｐ層の各電極より逆方向及び順方向に徐々に電
圧を加えそれぞれ測定したところ、従来のほぼ２．０倍
以上となる。
【００９５】なお、従来のＬＥＤ素子の構成は、ＧａＮ
よりなる第１のバッファ層の上に、アンドープＧａＮよ
りなる第２のバッファ層、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ
側コンタクト層、実施例１と同一の多重量子井戸構造よ
りなる活性層、単一のＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層、
ＭｇドープＧａＮからなるｐ側コンタクト層を順に積層
したものである。
よりなる第１のバッファ層の上に、アンドープＧａＮよ
りなる第２のバッファ層、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ
側コンタクト層、実施例１と同一の多重量子井戸構造よ
りなる活性層、単一のＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層、
ＭｇドープＧａＮからなるｐ側コンタクト層を順に積層
したものである。
【００９６】［実施例２］実施例１において、活性層７
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる井戸層を３０オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸＋
障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を７層、井戸層
を６層、交互に積層して、総膜厚１９３０オングストロ
ームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、４７０ｎｍの純青色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる井戸層を３０オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸＋
障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を７層、井戸層
を６層、交互に積層して、総膜厚１９３０オングストロ
ームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、４７０ｎｍの純青色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
【００９７】［実施例３］実施例１において、活性層７
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる井戸層を３０オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸＋
障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を６層、井戸層
を５層、交互に積層して、総膜厚１６５０オングストロ
ームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、４７０ｎｍの純青色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる井戸層を３０オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸＋
障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を６層、井戸層
を５層、交互に積層して、総膜厚１６５０オングストロ
ームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、４７０ｎｍの純青色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
【００９８】［実施例４］実施例１において、活性層７
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎよりなる井戸層を３０オ
ングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸
＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を７層、井戸
層を６層、交互に積層して、総膜厚１９３０オングスト
ロームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、５００ｎｍの青緑色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎよりなる井戸層を３０オ
ングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸
＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を７層、井戸
層を６層、交互に積層して、総膜厚１９３０オングスト
ロームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、５００ｎｍの青緑色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
【００９９】［実施例５］実施例１において、活性層７
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎよりなる井戸層を３０オ
ングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸
＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を４層、井戸
層を３層、交互に積層して、総膜厚１０９０オングスト
ロームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、５００ｎｍの青緑色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
を以下のように変える他は同様にしてＬＥＤ素子を作製
した。 （活性層７）次に、アンドープＧａＮよりなる障壁層を
２５０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い
アンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎよりなる井戸層を３０オ
ングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁＋井戸
＋障壁＋井戸・・・・＋障壁の順で障壁層を４層、井戸
層を３層、交互に積層して、総膜厚１０９０オングスト
ロームの多重量子井戸構造よりなる活性層７を成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、順方向電流２０ｍＡにおい
て、５００ｎｍの青緑色発光を示し、実施例１と同様に
良好な結果が得られる。
【０１００】［実施例６］実施例１において、ｎ側第２
多層膜層６を成長させない他は同様にしてＬＥＤ素子を
作製した。得られたＬＥＤ素子は、実施例１に比べやや
発光出力が低いものの、静電耐圧、Ｖｆは実施例１とほ
ぼ同等の特性を示し良好である。
多層膜層６を成長させない他は同様にしてＬＥＤ素子を
作製した。得られたＬＥＤ素子は、実施例１に比べやや
発光出力が低いものの、静電耐圧、Ｖｆは実施例１とほ
ぼ同等の特性を示し良好である。
【０１０１】［実施例７］実施例１において、多層膜ｐ
型クラッド層８を以下のように変える他は同様にしてＬ
ＥＤ素子を作製した。 （単一膜ｐ型クラッド層８）温度１０５０℃でＴＭＧ、
ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニ
ルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０19／cm3ドー
プしたｐ型Ａｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる単一膜ｐ型クラ
ッド層８を３００オングストロームの膜厚で成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、クラッド層を超格子とせず
単一の層として成長させているが、その他の層構成との
組み合わせにより、実施例１よりやや発光出力などの性
能が劣るものの、静電耐圧、Ｖｆはほぼ同等の特性を示
し良好な結果が得られる。また、単一層とすると、多層
膜層にする場合に比べ製造工程が簡易化でき好ましい。
型クラッド層８を以下のように変える他は同様にしてＬ
ＥＤ素子を作製した。 （単一膜ｐ型クラッド層８）温度１０５０℃でＴＭＧ、
ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニ
ルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０19／cm3ドー
プしたｐ型Ａｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる単一膜ｐ型クラ
ッド層８を３００オングストロームの膜厚で成長させ
る。得られたＬＥＤ素子は、クラッド層を超格子とせず
単一の層として成長させているが、その他の層構成との
組み合わせにより、実施例１よりやや発光出力などの性
能が劣るものの、静電耐圧、Ｖｆはほぼ同等の特性を示
し良好な結果が得られる。また、単一層とすると、多層
膜層にする場合に比べ製造工程が簡易化でき好ましい。
【０１０２】［実施例８］実施例１において、ｐ型低濃
度ドープ層９を成長させない他は同様にしてＬＥＤ素子
を作製した。得られたＬＥＤ素子は、実施例１よりやや
静電耐圧が低下する傾向があるが、実施例１とほぼ同等
の特性を示し良好な結果が得られる。
度ドープ層９を成長させない他は同様にしてＬＥＤ素子
を作製した。得られたＬＥＤ素子は、実施例１よりやや
静電耐圧が低下する傾向があるが、実施例１とほぼ同等
の特性を示し良好な結果が得られる。
【０１０３】［実施例９］実施例１において、ｎ型コン
タクト層４とｎ型第１多層膜層５を以下のように各膜厚
を変更する他は同様にしてＬＥＤ素子を作製した。 （ｎ型コンタクト層４）実施例１のｎ型コンタクト層４
において、膜厚を２．１６５μｍとする他は同様にし
て、ｎ型コンタクト層４を成長させる。 （ｎ型第１多層膜層５）次にシランガスのみを止め、１
０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドー
プＧａＮからなる下層５ａを３０００オングストローム
の膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加
しＳｉを４．５×１０18／cm3ドープしたＧａＮからな
る中間層５ｂを３００オングストロームの膜厚で成長さ
せ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアン
ドープＧａＮからなる上層５ｃを５０オングストローム
の膜厚で成長させ、３層からなる総膜厚３３５０の第１
多層膜層５を成長させる。得られたＬＥＤ素子は、実施
例１とほぼ同等の特性を有し、良好な結果が得られる。
タクト層４とｎ型第１多層膜層５を以下のように各膜厚
を変更する他は同様にしてＬＥＤ素子を作製した。 （ｎ型コンタクト層４）実施例１のｎ型コンタクト層４
において、膜厚を２．１６５μｍとする他は同様にし
て、ｎ型コンタクト層４を成長させる。 （ｎ型第１多層膜層５）次にシランガスのみを止め、１
０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドー
プＧａＮからなる下層５ａを３０００オングストローム
の膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加
しＳｉを４．５×１０18／cm3ドープしたＧａＮからな
る中間層５ｂを３００オングストロームの膜厚で成長さ
せ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアン
ドープＧａＮからなる上層５ｃを５０オングストローム
の膜厚で成長させ、３層からなる総膜厚３３５０の第１
多層膜層５を成長させる。得られたＬＥＤ素子は、実施
例１とほぼ同等の特性を有し、良好な結果が得られる。
【０１０４】［実施例１０］実施例９において、ｎ型コ
ンタクト層４の膜厚を４．１６５μｍとし、アンドープ
ＧａＮ層３及びｎ型第１多層膜層５との合計の膜厚が
６．０μｍとする他は同様にしてＬＥＤ素子を作製す
る。得られたＬＥＤ素子は、実施例９よりやや静電耐圧
が向上し、その他の特性は実施例９とほぼ同等の特性を
示し良好な結果が得られる。
ンタクト層４の膜厚を４．１６５μｍとし、アンドープ
ＧａＮ層３及びｎ型第１多層膜層５との合計の膜厚が
６．０μｍとする他は同様にしてＬＥＤ素子を作製す
る。得られたＬＥＤ素子は、実施例９よりやや静電耐圧
が向上し、その他の特性は実施例９とほぼ同等の特性を
示し良好な結果が得られる。
【０１０５】［実施例１１］実施例９において、ｐ型低
濃度ドープ層９の膜厚を３０００オングストロームに
し、ｐ型低濃度ドープ層９のＭｇ濃度がほぼ１×１０18
／cm3となる他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得
られたＬＥＤ素子は、実施例９とほぼ同等の特性を示し
良好な結果が得られる。
濃度ドープ層９の膜厚を３０００オングストロームに
し、ｐ型低濃度ドープ層９のＭｇ濃度がほぼ１×１０18
／cm3となる他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得
られたＬＥＤ素子は、実施例９とほぼ同等の特性を示し
良好な結果が得られる。
【０１０６】［実施例１２］実施例９において、低濃度
ドープの多層膜ｐ型クラッド層８の第１の窒化物半導体
層及び第２の窒化物半導体層のＭｇ濃度を１×１０19／
cm3とし、ｐ型クラッド層８より低濃度ドープのｐ型低
濃度ドープ層９のＭｇ濃度がほぼ１×１０18／cm3とな
り、高濃度ドープのｐ型高濃度ドープ層１０のＭｇ濃度
が１×１０20／cm3となり、中濃度ドープのｐ型コンタ
クト層１１のＭｇ濃度が５×１０19／cm3となる他は同
様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は
実施例９とほぼ同様に良好な結果が得られる。
ドープの多層膜ｐ型クラッド層８の第１の窒化物半導体
層及び第２の窒化物半導体層のＭｇ濃度を１×１０19／
cm3とし、ｐ型クラッド層８より低濃度ドープのｐ型低
濃度ドープ層９のＭｇ濃度がほぼ１×１０18／cm3とな
り、高濃度ドープのｐ型高濃度ドープ層１０のＭｇ濃度
が１×１０20／cm3となり、中濃度ドープのｐ型コンタ
クト層１１のＭｇ濃度が５×１０19／cm3となる他は同
様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は
実施例９とほぼ同様に良好な結果が得られる。
【０１０７】［実施例１３］実施例９において、低濃度
ドープの多層膜ｐ型クラッド層８の第１の窒化物半導体
層のＭｇ濃度を５×１０19／cm3にし、第２の窒化物半
導体層をアンドープとし、不純物濃度の異なる第１の窒
化物半導体層と第２の窒化物半導体層とから多層膜ｐ型
クラッド層８を形成する他は同様にしてＬＥＤ素子を製
造する。低濃度ドープの多層膜ｐ型クラッド層８全体の
平均Ｍｇ濃度は２×１０19／cm3となり、隣接のｐ型低
濃度ドープ層９のＭｇ濃度の最低値は３×１０18／cm3
となり、高濃度ドープのｐ型高濃度ドープ層１０のＭｇ
濃度は３×１０20／cm3となり、ｐ型コンタクト層１１
のＭｇ濃度は１×１０20／cm3となる。得られたＬＥＤ
素子は、実施例９とほぼ同様に良好な結果が得られる。
ドープの多層膜ｐ型クラッド層８の第１の窒化物半導体
層のＭｇ濃度を５×１０19／cm3にし、第２の窒化物半
導体層をアンドープとし、不純物濃度の異なる第１の窒
化物半導体層と第２の窒化物半導体層とから多層膜ｐ型
クラッド層８を形成する他は同様にしてＬＥＤ素子を製
造する。低濃度ドープの多層膜ｐ型クラッド層８全体の
平均Ｍｇ濃度は２×１０19／cm3となり、隣接のｐ型低
濃度ドープ層９のＭｇ濃度の最低値は３×１０18／cm3
となり、高濃度ドープのｐ型高濃度ドープ層１０のＭｇ
濃度は３×１０20／cm3となり、ｐ型コンタクト層１１
のＭｇ濃度は１×１０20／cm3となる。得られたＬＥＤ
素子は、実施例９とほぼ同様に良好な結果が得られる。
【０１０８】［実施例１４］実施例１において、ｐ型低
濃度ドープ層９を、ＴＭＧ、アンモニア、ＴＭＡを用
い、膜厚１０００オングストロームのＡｌ0.05Ｇａ0.95
Ｎからなるｐ型低濃度ドープ層９を成長させる他は同様
にしてＬＥＤ素子を製造する。ｐ型低濃度ドープ層９の
最も濃度の低い部分のＭｇ濃度は、ｐ型クラッド層８及
びｐ型コンタクト層１０より低濃度である。得られたＬ
ＥＤは、実施例１とほぼ同様に良好な結果が得られる。
濃度ドープ層９を、ＴＭＧ、アンモニア、ＴＭＡを用
い、膜厚１０００オングストロームのＡｌ0.05Ｇａ0.95
Ｎからなるｐ型低濃度ドープ層９を成長させる他は同様
にしてＬＥＤ素子を製造する。ｐ型低濃度ドープ層９の
最も濃度の低い部分のＭｇ濃度は、ｐ型クラッド層８及
びｐ型コンタクト層１０より低濃度である。得られたＬ
ＥＤは、実施例１とほぼ同様に良好な結果が得られる。
【０１０９】［実施例１５］実施例１において、ｐ型低
濃度ドープ層９を、ＴＭＧ、アンモニア、ＴＭＡを用
い、膜厚２０００オングストロームのＡｌ0.05Ｇａ0.95
Ｎからなるｐ型低濃度ドープ層９を成長させる他は同様
にしてＬＥＤ素子を製造する。ｐ型低濃度ドープ層９の
最も濃度の低い部分のＭｇ濃度は、ｐ型クラッド層８及
びｐ型コンタクト層１０より低濃度である。得られたＬ
ＥＤは、実施例１よりやや良好な静電耐圧を示し、その
他の特性は実施例１とほぼ同等の特性を示し良好な結果
が得られる。
濃度ドープ層９を、ＴＭＧ、アンモニア、ＴＭＡを用
い、膜厚２０００オングストロームのＡｌ0.05Ｇａ0.95
Ｎからなるｐ型低濃度ドープ層９を成長させる他は同様
にしてＬＥＤ素子を製造する。ｐ型低濃度ドープ層９の
最も濃度の低い部分のＭｇ濃度は、ｐ型クラッド層８及
びｐ型コンタクト層１０より低濃度である。得られたＬ
ＥＤは、実施例１よりやや良好な静電耐圧を示し、その
他の特性は実施例１とほぼ同等の特性を示し良好な結果
が得られる。
【０１１０】［実施例１６］実施例１において、ｐ型低
濃度ドープ層９の成長の際に、ＴＭＧ、Ｃｐ2Ｍｇ、ア
ンモニアを用い、最も濃度が低い部分のＭｇ濃度が８×
１０18／cm3となるようにＣｐ2Ｍｇのガスの流量を調整
して、膜厚２０００オングストロームのＧａＮからなる
ｐ型低濃度ドープ層９を成長させる他は同様にしてＬＥ
Ｄ素子を製造する。得られたＬＥＤ素子は、実施例１と
ほぼ同様に良好な結果が得られる。
濃度ドープ層９の成長の際に、ＴＭＧ、Ｃｐ2Ｍｇ、ア
ンモニアを用い、最も濃度が低い部分のＭｇ濃度が８×
１０18／cm3となるようにＣｐ2Ｍｇのガスの流量を調整
して、膜厚２０００オングストロームのＧａＮからなる
ｐ型低濃度ドープ層９を成長させる他は同様にしてＬＥ
Ｄ素子を製造する。得られたＬＥＤ素子は、実施例１と
ほぼ同様に良好な結果が得られる。
【０１１１】［実施例１７］実施例９において、ｐ型低
濃度ドープ層９の膜厚を１０００オングストロームに
し、ｐ型低濃度ドープ層９の最も濃度が低い部分のＭｇ
濃度がほぼ６．４×１０18／cm3となる他は同様にして
ＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は、実施例
９とほぼ同様に良好な結果が得られる。
濃度ドープ層９の膜厚を１０００オングストロームに
し、ｐ型低濃度ドープ層９の最も濃度が低い部分のＭｇ
濃度がほぼ６．４×１０18／cm3となる他は同様にして
ＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は、実施例
９とほぼ同様に良好な結果が得られる。
【０１１２】［実施例１８］実施例９において、ｎ型コ
ンタクト層４の膜厚を、５．１６５μｍ、７．１６５μ
ｍとし、アンドープＧａＮ層３、ｎ型コンタクト層４及
びｎ型第１多層膜層５の合計の膜厚をそれぞれ７．０μ
ｍ、９．０μｍとする他は同様にして２種のＬＥＤ素子
を作製する。得られたＬＥＤ素子は、静電耐圧が実施例
９よりやや良好となるが、いずれも実施例９とほぼ同等
の特性を示し、良好な結果が得られる。
ンタクト層４の膜厚を、５．１６５μｍ、７．１６５μ
ｍとし、アンドープＧａＮ層３、ｎ型コンタクト層４及
びｎ型第１多層膜層５の合計の膜厚をそれぞれ７．０μ
ｍ、９．０μｍとする他は同様にして２種のＬＥＤ素子
を作製する。得られたＬＥＤ素子は、静電耐圧が実施例
９よりやや良好となるが、いずれも実施例９とほぼ同等
の特性を示し、良好な結果が得られる。
【０１１３】［実施例１９］実施例９において、中濃度
ドープの多層膜ｐ型クラッド層８をアンドープのＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の窒化物半導体層と、Ｍｇを
５×１０19／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎより
なる第２の窒化物半導体層とからなる多層膜とする他は
同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子
は、実施例９とほぼ同等の特性を示す。
ドープの多層膜ｐ型クラッド層８をアンドープのＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の窒化物半導体層と、Ｍｇを
５×１０19／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎより
なる第２の窒化物半導体層とからなる多層膜とする他は
同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子
は、実施例９とほぼ同等の特性を示す。
【０１１４】［実施例２０］実施例９において、ｎ型第
１多層膜層５が、アンドープＧａＮからなる３０００オ
ングストロームの膜厚の下層５ａと、４．５×１０18／
cm3ドープした３００オングストロームの膜厚のＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎからなる中間層５ｂと、アンドープＧａＮか
らなる５０オングストロームの膜厚の上層５ｃとを成長
させてなる他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得ら
れたＬＥＤ素子は、実施例９とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。
１多層膜層５が、アンドープＧａＮからなる３０００オ
ングストロームの膜厚の下層５ａと、４．５×１０18／
cm3ドープした３００オングストロームの膜厚のＡｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎからなる中間層５ｂと、アンドープＧａＮか
らなる５０オングストロームの膜厚の上層５ｃとを成長
させてなる他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得ら
れたＬＥＤ素子は、実施例９とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。
【０１１５】［実施例２１］実施例９において、ｎ型第
１多層膜層５が、アンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる
３０００オングストロームの膜厚の下層５ａと、４．５
×１０18／cm3ドープした３００オングストロームの膜
厚のＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる中間層５ｂと、アンドー
プＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる５０オングストロームの膜
厚の上層５ｃとを成長させてなる他は同様にしてＬＥＤ
素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は、実施例９とほ
ぼ同等の特性を有し、良好な結果が得られる。
１多層膜層５が、アンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる
３０００オングストロームの膜厚の下層５ａと、４．５
×１０18／cm3ドープした３００オングストロームの膜
厚のＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる中間層５ｂと、アンドー
プＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる５０オングストロームの膜
厚の上層５ｃとを成長させてなる他は同様にしてＬＥＤ
素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は、実施例９とほ
ぼ同等の特性を有し、良好な結果が得られる。
【０１１６】［実施例２２］実施例９において、ｎ側第
１多層膜層５が、アンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる
３０００オングストロームの膜厚の下層５ａと、４．５
×１０18／cm3ドープした３００オングストロームの膜
厚のＧａＮからなる中間層５ｂと、アンドープＧａＮか
らなる５０オングストロームの膜厚の上層５ｃとを成長
させてなる他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得ら
れたＬＥＤ素子は、実施例９とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。
１多層膜層５が、アンドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなる
３０００オングストロームの膜厚の下層５ａと、４．５
×１０18／cm3ドープした３００オングストロームの膜
厚のＧａＮからなる中間層５ｂと、アンドープＧａＮか
らなる５０オングストロームの膜厚の上層５ｃとを成長
させてなる他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得ら
れたＬＥＤ素子は、実施例９とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。
【０１１７】［実施例２３］実施例９において、ｎ側コ
ンタクト層４を、Ｓｉを４．５×１０18／cm3ドープし
たＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎの膜厚４．１６５μｍとする他は
同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子
は、実施例９とほぼ同等の特性を示す。
ンタクト層４を、Ｓｉを４．５×１０18／cm3ドープし
たＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎの膜厚４．１６５μｍとする他は
同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子
は、実施例９とほぼ同等の特性を示す。
【０１１８】［実施例２４］実施例１において、ｎ型第
１多層膜層５に変えて、アンドープのＧａＮからなる膜
厚１５００オングストロームの単一アンドープ層を形成
する他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬ
ＥＤ素子は、実施例１に比べてやや静電耐圧が低下する
傾向があるが、ほぼ同等の素子特性を示す。
１多層膜層５に変えて、アンドープのＧａＮからなる膜
厚１５００オングストロームの単一アンドープ層を形成
する他は同様にしてＬＥＤ素子を作製する。得られたＬ
ＥＤ素子は、実施例１に比べてやや静電耐圧が低下する
傾向があるが、ほぼ同等の素子特性を示す。
【０１１９】［実施例２５］実施例１において、ｎ型第
２多層膜層６を、アンドープのＧａＮよりなる第４の窒
化物半導体層と、Ｓｉを５×１０17／cm3ドープしたＩ
ｎ0.13Ｇａ0.87Ｎよりなる第３の窒化物半導体層とから
なる多層膜とする他は同様にしてＬＥＤ素子を作製す
る。得られたＬＥＤ素子は、実施例１とほぼ同等の素子
特性を示す。
２多層膜層６を、アンドープのＧａＮよりなる第４の窒
化物半導体層と、Ｓｉを５×１０17／cm3ドープしたＩ
ｎ0.13Ｇａ0.87Ｎよりなる第３の窒化物半導体層とから
なる多層膜とする他は同様にしてＬＥＤ素子を作製す
る。得られたＬＥＤ素子は、実施例１とほぼ同等の素子
特性を示す。
【０１２０】
【発明の効果】本発明は、上記の如く、Ｖｆを低下する
ことが可能な窒化物半導体素子を提供することができ、
更に本発明の素子は、静電耐圧、発光出力も良好であ
る。
ことが可能な窒化物半導体素子を提供することができ、
更に本発明の素子は、静電耐圧、発光出力も良好であ
る。
【図１】図１は、本発明の一実施の形態であるＬＥＤ素
子の構造を示す模式的断面図である。
子の構造を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、ｐ型低濃度ドープ層９と、その層に隣
接及び近接する層、つまり低濃度ドープのｐ型クラッド
層８、高濃度ドープのｐ型高濃ドープ層１０、中濃度ド
ープのｐ型コンタクト層１１内のｐ型不純物濃度の変化
の分布について、変化の様子を示した模式的なグラフで
ある。
接及び近接する層、つまり低濃度ドープのｐ型クラッド
層８、高濃度ドープのｐ型高濃ドープ層１０、中濃度ド
ープのｐ型コンタクト層１１内のｐ型不純物濃度の変化
の分布について、変化の様子を示した模式的なグラフで
ある。
１・・・サファイア基板 ２・・・バッファ層 ３・・・アンドープＧａＮ層 ４・・・ｎ型コンタクト層 ５・・・ｎ型第１多層膜層 ５ａ・・・アンドープの下層 ５ｂ・・・ｎ型不純物ドープの中間層 ５ｃ・・・アンドープの上層 ６・・・ｎ型第２多層膜層 ７・・・活性層 ８・・・ｐ型クラッド層 ９・・・ｐ型低濃度ドープ層 １０・・・ｐ型高濃度ドープ層 １１・・・ｐ型コンタクト層 １２・・・ｐ電極 １３・・・ｎ電極
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体
層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物
半導体素子において、前記活性層が、井戸層にＩｎを有
する窒化物半導体を含んでなる量子井戸構造であり、該
活性層上に、Ａｌを含んでなる第１の窒化物半導体層
と、該第１の窒化物半導体層と異なる組成を有する第２
の窒化物半導体層とが積層されてなり、さらに前記第１
の窒化物半導体層及び第２の窒化物半導体層の少なくと
も一方にｐ型不純物を含有してなるｐ型多層膜層、該ｐ
型多層膜層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度よ
り高濃度でｐ型不純物を含有するｐ型高濃度ドープ層、
該ｐ型高濃度ドープ層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不
純物濃度より高濃度で且つ前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ
型不純物濃度より低濃度でｐ型不純物を含有するｐ型コ
ンタクト層を、少なくとも順に有することを特徴とする
窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記ｐ型多層膜層とｐ型高濃度ドープ層
との間に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度より低濃
度でｐ型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 基板上に、ｎ型窒化物半導体層、活性層
及びｐ型窒化物半導体層を有する窒化物半導体素子にお
いて、前記活性層が、井戸層にＩｎを有する窒化物半導
体を含んでなる量子井戸構造であり、該活性層上に、Ａ
ｌbＧａ1-bＮ（０≦ｂ≦１）を含んでなりｐ型不純物を
含有するｐ型単一膜層、該ｐ型単一膜層上に、前記ｐ型
単一膜層のｐ型不純物濃度より高濃度でｐ型不純物を含
有するｐ型高濃度ドープ層、該ｐ型高濃度ドープ層上
に、前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度より高濃度で且
つ前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃度より低濃度
でｐ型不純物を含有するｐ型コンタクト層を、少なくと
も順に有することを特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項４】 前記ｐ型単一膜層とｐ型高濃度ドープ層
との間に、前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度より低濃
度でｐ型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ層を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃度が、
５×１０17〜１×１０21／ｃｍ3であることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項６】 前記ｐ型単一膜層のｐ型不純物濃度が、
５×１０17〜１×１０21／ｃｍ3であることを特徴とす
る請求項３又は４に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 前記ｐ型高濃度ドープ層のｐ型不純物濃
度が、５×１０18〜１×１０22／ｃｍ3であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒化物半導体
素子。 - 【請求項８】 前記ｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度
が、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3であることを特徴
とする請求項１〜７のいずれかに記載の窒化物半導体素
子。 - 【請求項９】 前記ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃
度が、１×１０19／ｃｍ3未満であることを特徴とする
請求項２、４〜８のいずれかに記載の窒化物半導体素
子。
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