JP2001148507A - 窒化物半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多重量子井戸構造の活性層を用い種々の応用
製品への適用範囲の拡大を可能とするため、発光出力が
より向上し、静電耐圧が良好な窒化物半導体発光素子を
提供する。 【解決手段】 活性層７がＩｎ_aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜
１）を含んでなる多重量子井戸構造であり、この活性層
７上に順に、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ｐ型不純物を含有してなる多層
膜ｐ型クラッド層８又はＡｌ_bＧａ_1-bＮ（０≦ｂ≦１）
よりなりｐ型不純物を含有する単一膜ｐ型クラッド層８
と、前記ｐ型クラッド層８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９と、前
記ｐ型クラッド層８及びｐ型低濃度ドープ層９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型コンタ
クト層１０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、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、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-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素子は基本構造と
して、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Ｉ
ｎＧａＮ、あるいはＩｎＧａＮを有する多重量子井戸構
造（ＭＱＷ：Multi-Quantum-Well）の活性層と、Ｍｇド
ープＡｌＧａＮ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４５０ｎ
ｍの青色ＬＥＤで５ｍＷ、外部量子効率９．１％、５２
０ｎｍ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。多重量子井戸構造は、複数の
ミニバンドからなる構造を有し、効率よく、小さな電流
でも発光を実現することができるから、単一量子井戸構
造より発光出力が高くなる等の素子特性の向上が期待さ
れる。例えば、多重量子井戸構造の活性層を用いたＬＥ
Ｄ素子として、特開平１０−１３５５１４号公報には、
発光効率及び発光光度を良好とするため、少なくともア
ンドープのＧａＮからなるバリア層、アンドープのＩｎ
ＧａＮからなる井戸層からなる多重量子井戸構造の発光
層、更に発光層のバリア層よりも広いバンドギャップを
持つクラッド層を有する窒化物半導体素子が開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
素子は、照明用光源、直射日光の当たる屋外ディスプレ
イ等に使用するＬＥＤ素子として発光出力が十分満足で
きるものでない。また、多重量子井戸構造の活性層を備
えた発光素子は、発光出力の飛躍的な向上が期待される
が、その期待どおりの発光出力が得られる素子はまだな
かった。また、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遥かに弱い１００Ｖの電圧
でも特性が劣化する可能性がある。従って、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
において発生する静電気により特性が劣化する危険性が
ある。窒化物半導体素子の信頼性をより高めるために、
静電耐圧を向上させ静電気による劣化の危険性をなくす
ことが望まれる。

【０００４】そこで、本発明の第１の目的は、多重量子
井戸構造の活性層を用いた素子の種々の応用製品への適
用範囲のさらなる拡大を可能とするために、発光出力を
より向上させることができかつ、静電耐圧が良好な窒化
物半導体発光素子を提供することにある。また、本発明
の第２の目的は、静電耐圧が良好な窒化物半導体発光素
子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記（１）〜
（１２）に示す第１の窒化物半導体素子により本発明の
第１の目的を達成することができる。 （１） 基板上にｎ型窒化物半導体層を介して活性層を
備えた窒化物半導体素子において、前記活性層が、Ｉｎ
_aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）を含んでなる多重量子井戸構
造でありかつ、該活性層上に、Ａｌを含む第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
該第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
と、該ｐ型多層膜層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純
物濃度より低濃度でｐ型不純物を含有するｐ型低濃度ド
ープ層と、該ｐ型低濃度ドープ層上に、前記ｐ型多層膜
層及びｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度より、高濃
度でｐ型不純物を含有するｐ型コンタクト層とを有する
ことを特徴とする窒化物半導体素子。 （２） 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）からなり、さらにｐ型低濃度ドープ層の
Ａｌ組成比が、前記ｐ型多層膜層の平均のＡｌ組成比よ
り小さいことを特徴とする（１）に記載の窒化物半導体
素子。 （３） 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多層構造であり、さらに
ｐ型低濃度ドープ層の平均のＡｌ組成比が、前記ｐ型多
層膜層の平均のＡｌ組成比より小さいことを特徴とする
（１）に記載の窒化物半導体素子。 （４） 基板上に、ｎ型窒化物半導体層を介して形成さ
れた活性層を備えた窒化物半導体素子において、前記活
性層が、Ｉｎ_aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）を含んでなる多
重量子井戸構造でありかつ、該活性層上に、Ａｌ_bＧａ
_1-bＮ（０≦ｂ≦１）を含んでなりｐ型不純物を含有す
るｐ型単一膜層と、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、低濃度でｐ型不純物を含有
するｐ型低濃度ドープ層と、該ｐ型低濃度ドープ層上
に、前記ｐ型単一膜層及びｐ型低濃度ドープ層のｐ型不
純物濃度より、高濃度でｐ型不純物を含有するｐ型コン
タクト層とを有することを特徴とする窒化物半導体素
子。 （５） 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）からなり、さらにｐ型低濃度ドープ層の
Ａｌ組成比が、前記ｐ型単一膜層のＡｌ組成比より小さ
いことを特徴とする（４）に記載の窒化物半導体素子。 （６） 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多層構造であり、さらに
ｐ型低濃度ドープ層のＡｌ組成比が、前記ｐ型単一膜層
のＡｌ組成比より小さいことを特徴とする（４）に記載
の窒化物半導体素子。 （７） 前記ｐ型低濃度ドープ層中のｐ型不純物が、前
記ｐ型多層膜層と前記ｐ型コンタクト層とから拡散によ
り含有されたもの、又は前記ｐ型単一膜層とｐ型コンタ
クト層とから拡散により含有されたものであることを特
徴とする（１）〜（６）に記載の窒化物半導体素子。 （８） 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）〜（３）及び（７）のいずれかに記載の窒化物半
導体素子。 （９） 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
（４）〜（７）のいずれかに記載の窒化物半導体素子。 （１０） 前記ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度
が、１×１０¹⁹／ｃｍ ³未満であることを特徴とする
（１）〜（９）のいずれかに記載の窒化物半導体素子。 （１１） 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（１）〜（１０）のいずれかに記載の窒化物半導体素
子。 （１２） 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）〜（１１）に記載の窒化物半導体素子。 （１３） 前記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層を有することを特徴とする（１）
〜（１２）に記載の窒化物半導体素子。 （１４） 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、２〜２０μ
ｍであることを特徴とする（１３）に記載の窒化物半導
体素子。

【０００６】つまり、本発明に係る第１の窒化物半導体
素子は、多重量子井戸構造の活性層上（本発明において
は活性層のｐ側を示す。）に、ｐ型不純物の濃度がそれ
ぞれ、中濃度ドープのｐ型層（ｐ型多層膜層又はｐ型単
一膜層）と、低濃度ドープのｐ型低濃度ドープ層と、高
濃度ドープのｐ型コンタクト層を順に成長させて、素子
構造のｐ側に特定の３種の層に渡って、ｐ型不純物の特
定の濃度変化を形成することにより、３種の層が相乗的
に作用し、発光出力の向上、及び静電耐圧の向上が可能
な窒化物半導体素子を提供することを可能にするもので
ある。ここで、前記構成において、活性層上に形成され
た中濃度ドープのｐ型多層膜層及び中濃度ドープのｐ型
単一膜層は、通常、クラッド層として作用する。従っ
て、本発明に係る第１の窒化物半導体素子において、中
濃度ドープのｐ型多層膜層及び中濃度ドープのｐ型単一
膜層を単にｐ型クラッド層として説明するが、本発明に
おいては、中濃度ドープのｐ型多層膜層及び中濃度ドー
プのｐ型単一膜層はクラッド層として形成されている場
合に限定されるものではない。

【０００７】更に、本発明に係る第１の窒化物半導体素
子において、ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０
＜ｓ＜０．５）からなり、さらにｐ型低濃度ドープ層の
Ａｌ組成比を、ｐ型多層膜層の平均のＡｌ組成比、又は
ｐ型単一膜層のＡｌ組成比より小さくすると、ｐ型低濃
度ドープ層の膜厚を薄くしても良好な発光出力と共に高
い静電耐圧を得ることができるので好ましい。またｐ型
低濃度ドープ層の膜厚を薄くすることが可能となると、
製造工程において層の成長時間の短縮が可能となる等の
工程の時間短縮が可能となる。また、本発明に係る第１
の窒化物半導体素子において、前記ｐ型低濃度ドープ層
をＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多
層構造としてもよく、その場合は、ｐ型低濃度ドープ層
の平均のＡｌ組成比が、前記ｐ型多層膜層の平均のＡｌ
組成比より小さくなるように設定する。

【０００８】更に、本発明に係る第１の窒化物半導体素
子において、前記ｐ型クラッド層（ｐ型多層膜層又はｐ
型単一膜層）と前記ｐ型コンタクト層とから、ｐ型不純
物をｐ型低濃度ドープ層中に拡散させることによりｐ型
低濃度ドープ層中にｐ型不純物を含有させるようにして
もよい。このようにすると、ｐ型低濃度ドープ層のｐ型
不純物濃度を、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層よ
り低濃度に容易に調整することができるので好ましく、
発光出力及び静電耐圧を容易に向上させることができ
る。また、本発明に係る第１の窒化物半導体素子におい
て、ｐ型多層膜層若しくはｐ型単一膜層、ｐ型低濃度ド
ープ層、及びｐ型コンタクト層の各ｐ型不純物の濃度
は、効果的に発光出力及び静電耐圧を向上させるため
に、それら３つの層における相互の濃度関係（ｐ型多層
膜層又はｐ型単一膜層が中濃度であり、ｐ型低濃度ドー
プ層が低濃度であり、ｐ型コンタクト層が高濃度である
という相互の関係）を満足した上でさらに以下のような
不純物濃度範囲に設定することが好ましい。すなわち、
本発明に係る第１の窒化物半導体素子において、ｐ型ク
ラッド層（多層膜層及び単一膜層）のｐ型不純物濃度
は、５×１０¹⁷〜１×１０²¹／ｃｍ³に設定することが
好ましく、これにより発光出力及び静電耐圧を効果的に
向上させることができかつ隣接するｐ型低濃度ドープ層
の濃度の調整を良好に行うことができる。尚、ここでい
う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いう。ま
た、本発明に係る第１の窒化物半導体素子において、効
果的に発光出力及び静電耐圧を向上させるためにｐ型低
濃度ドープ層のｐ型不純物濃度を、１×１０ ¹⁹／ｃｍ³
未満に設定することが好ましい。また更に、本発明に係
る第１の窒化物半導体素子において、ｐ型コンタクト層
のｐ型不純物濃度は、１×１０¹⁸〜５×１０²¹／ｃｍ³
であることが好ましく、効果的に発光出力及び静電耐圧
を向上させることができる。

【０００９】また、本発明に係る第１の窒化物半導体素
子において、前記ｐ型クラッド層、ｐ型低濃度ドープ
層、及びｐ型コンタクト層の各ｐ型不純物濃度におい
て、その関係が中濃度、低濃度、高濃度となるように前
記範囲で適宜選択され調整されるものである。ここで、
本発明に係る第１の窒化物半導体素子において、中濃
度、低濃度、高濃度とは、ｐ型クラッド層と、ｐ型低濃
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。

【００１０】また更に、本発明に係る第１の窒化物半導
体素子において、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多層膜層を有することが好まし
く、このようにするとｐ側の前記の層との組み合わせに
よりさらに静電耐圧を向上させることができる。また更
に、本発明に係る第１の窒化物半導体素子において、ｎ
型第１多層膜層と基板との間に、基板側から順に、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Ｇａ
Ｎ層を形成することが好ましく、これによりさらに静電
耐圧を向上させることができる。また更に、本発明に係
る第１の窒化物半導体素子において、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
膜厚は、静電耐圧をより向上させるために、好ましくは
２〜２０μｍ、より好ましくは３〜１０μｍ、よりいっ
そう好ましくは４〜９μｍに設定する。また前記範囲の
膜厚に設定すると、静電耐圧以外の他の素子特性も良好
にできる。また、前記３層の合計の膜厚は、以下の実施
の形態において記載する各層の好ましい膜厚の範囲内
で、３層の合計の膜厚が前記範囲となるように適宜調整
される。

【００１１】前記のように、本発明に係る第１の窒化物
半導体素子において、前記特定の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、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。

【００１２】また、本明細書において、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
ドープ層という。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。

【００１３】また、本明細書において、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
合においては、層全体の平均の値を用いて比較する。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、例えば、前
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
なる場合がある。

【００１４】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。

【００１５】また、本発明の第２の目的を達成するため
に、本発明に係る第２の窒化物半導体発光素子は、基板
上にｎ型窒化物半導体層を介して形成された量子井戸構
造の活性層と、ｐ型窒化物半導体からなり前記活性層上
に形成された第１ｐ型層と、ｐ型窒化物半導体からなり
前記第１ｐ型層上に形成されたｐ型コンタクト層とを備
えた窒化物半導体素子において、前記ｐ型コンタクト層
と前記第１ｐ型層との間にさらにｐ型低濃度ドープ層を
備え、該ｐ型低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度は前記ｐ
型コンタクト層及び前記第１ｐ型層から厚さ方向に離れ
るに従ってそれぞれ減少する濃度分布を有し、その濃度
分布における最小ｐ型不純物濃度は１×１０¹⁹／ｃｍ³
未満であることを特徴とする。このように本発明に係る
第２の窒化物半導体素子では、前記ｐ型コンタクト層と
前記第１ｐ型層との間にさらに前記ｐ型低濃度ドープ層
を備えているので、静電耐圧を向上させることができ
る。

【００１６】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記ｐ型低濃度ドープ層は前記ｐ型コンタ
クト層と前記第１ｐ型層の間にアンドープ窒化物半導体
層として形成して、前記濃度分布を前記ｐ型コンタクト
層及び前記第１ｐ型層からｐ型不純物を拡散させること
により形成することができる。

【００１７】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記アンドープ窒化物半導体層の膜厚を、
前記ボトム領域のｐ型不純物濃度が１×１０¹⁹／ｃｍ³
未満になるように設定するようにしてもよい。

【００１８】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記活性層を、少なくとも１つのＩｎ_aＧ
ａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）層を含む多重量子井戸構造とす
ることができ、このようにすると、静電耐圧を向上させ
ることができることに加え、発光出力を向上させること
ができ、多重量子井戸構造の活性層を用いた窒化物半導
体素子の種々の応用製品への適用範囲を拡大することが
できる。

【００１９】さらに、本発明に係る第２の窒化物半導体
素子では、前記ｐ型低濃度ドープ層を、互いに組成の異
なる２つの層が積層されてなる多層膜としてもよい。

【００２０】さらに、本発明に係る第２の窒化物半導体
素子において、前記第１ｐ型層がＡｌを含んでいてもよ
く、これにより前記第１ｐ型層をバンドギャップの広い
層とできる。

【００２１】またさらに、本発明に係る第２の窒化物半
導体素子において、前記第１ｐ型層は、Ａｌを含む第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
かつ該第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型不純物を含んでいるｐ型の多層
膜層であってもよい。

【００２２】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記ｐ型低濃度ドープ層の結晶性を良くす
るために、前記ｐ型低濃度ドープ層がＧａＮからなるこ
とが好ましく、これによって、静電耐圧特性をより向上
させることができる。

【００２３】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記ｐ型低濃度ドープ層をＡｌ_sＧａ_1-sＮ
（０＜ｓ＜０．５）としかつ、該ｐ型低濃度ドープ層の
Ａｌ組成比を、前記ｐ型多層膜層の平均のＡｌ組成比よ
り小さく設定するようにしてもよい。

【００２４】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記ｐ型低濃度ドープ層をＡｌ_sＧａ_1-sＮ
（０＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多層膜とし、該ｐ型
低濃度ドープ層の平均のＡｌ組成比を、前記ｐ型多層膜
層の平均のＡｌ組成比より小さく設定するようにしても
よい。また、前記ｐ型低濃度ドープ層を多層膜とする場
合、Ａｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層とＧａＮ層と
を積層することにより構成することが好ましい。

【００２５】またさらに、本発明に係る第２の窒化物半
導体素子において、前記ｎ型窒化物半導体層は、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が好まし
く、このようにすると、より静電耐圧を高くできる。

【００２６】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、前記ｎ型窒化物半導体層はｎ型不純物を含
有するｎ型コンタクト層を有し、該ｎ型コンタクト層と
前記基板の間にアンドープＧａＮ層が形成されているこ
とが好ましい。

【００２７】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子において、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、より静電耐圧を高くするために、２〜２０μｍ
であることが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る実施の形態の窒化物半導体素子について説明する。

【００２９】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１に係る窒化物半導体素子の構造を示す模式的断面図
である。尚、本実施の形態１の窒化物半導体素子は、本
発明の第１の窒化物半導体素子に関係した素子である
が、本発明に係る第１の窒化物半導体素子は、以下に説
明する実施の形態の素子構造に限定されるものではな
く、少なくとも活性層上に、前記の本発明の中濃度ドー
プのｐ型クラッド層（ｐ型多層膜層又はｐ型単一膜層）
と、低濃度ドープのｐ型低濃度ドープ層と、高濃度ドー
プのｐ型コンタクト層とを含む素子構造を有する窒化物
半導体素子であれば適用することができる。本実施の形
態１の窒化物半導体素子は、図１に示すように、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５
ｃ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型不純物を中濃度ドープの多層膜
又は単一膜のｐ型クラッド層８、ｐ型不純物を低濃度ド
ープのｐ型低濃度ドープ層９、ｐ型不純物を高濃度ドー
プのｐ型コンタクト層１０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１２、ｐ型コン
タクト層１０上にｐ電極１１がそれぞれ形成されてい
る。以下、本実施の形態１の窒化物半導体素子の各要素
について詳細に説明する。

【００３０】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。

【００３１】本発明において、バッファ層２としては、
一般式Ｇａ_dＡｌ_1-dＮ（但しｄは０＜ｄ≦１の範囲であ
る。）で表される窒化物半導体を用いることができる
が、結晶性の良好な層とするために、Ａｌの割合が小さ
い組成とすることが好ましく、より好ましくはＧａＮか
らなるバッファ層を用いる。バッファ層２の膜厚は、
０．００２〜０．５μｍとし、窒化物半導体の結晶モフ
ォロジーを良好とし、バッファ層２上に成長させる窒化
物半導体の結晶性をより良好にするために、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。また、バッファ層２の
成長温度は、バッファ層２を良好な多結晶として形成
し、この多結晶を種結晶としてバッファ層２の上に結晶
性を良好な窒化物半導体を成長させるために、２００〜
９００℃の範囲で設定することが好ましく、より好まし
くは４００〜８００℃の範囲に調整する。また、この比
較的低温で成長させるバッファ層２は、用いる基板の種
類、成長方法等によっては省略してもよい。

【００３２】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させ
ることにより形成する。バッファ層２上にアンドープＧ
ａＮ層３を成長させると結晶性の良好なアンドープＧａ
Ｎ層３を形成することができ、そのアンドープ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
好にできる。このアンドープＧａＮ層３の膜厚は、０．
０１μｍ以上とし、好ましくは０．５μｍ以上、より好
ましくは１μｍ以上とする。膜厚をこの範囲に設定する
と、ｎ側コンタクト層４及びその上に形成する層を結晶
性良く成長できる。また、アンドープＧａＮ層３の膜厚
の上限は、本発明の効果を得る上で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ＧａＮ層３の膜厚の上限は、そのアンドープＧａ
Ｎ層３、ｎ型コンタクト層４及びｎ側第１多層膜層５の
合計の膜厚が、上述した静電耐圧を向上させることがで
きる２〜２０μｍ（好ましくは３〜１０μｍ、さらに好
ましくは４〜９μｍ）範囲に調整できるように設定する
ことが好ましい。

【００３３】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１×１０¹⁷／ｃｍ
³以上、好ましくは３×１０¹⁸／ｃｍ³以上、より好まし
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。不純物濃度が前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、本実施の形態１では、ｎ型
コンタクト層４が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上に形成されているので、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本発明において特に限定されるもの
ではないが、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以下とすることが望まし
い。

【００３４】ｎ型コンタクト層４は、一般式Ｉｎ_eＡｌ_f
Ｇａ_1-e-fＮ（０≦ｅ、０≦ｆ、ｅ＋ｆ≦１）で表され
る材料で構成できるが、結晶欠陥の少ない窒化物半導体
層を得るために、ＧａＮ又はｆ値０．２以下のＡｌ_fＧ
ａ_1-fＮとすることが好ましい。また、ｎ型コンタクト
層４の膜厚は、ｎ電極を形成する層であるので、抵抗値
を低くし発光素子のＶｆを低くするために、好ましくは
０．１〜２０μｍ、より好ましくは１〜１０μｍとす
る。また、ｎ型コンタクト層４の膜厚の上限は、そのア
ンドープＧａＮ層３、ｎ型コンタクト層４及びｎ側第１
多層膜層５の合計の膜厚が、上述した静電耐圧を向上さ
せることができる２〜２０μｍ（好ましくは３〜１０μ
ｍ、さらに好ましくは４〜９μｍ）範囲に調整できるよ
うに設定することが好ましい。また、ｎ型コンタクト層
４は、後述のｎ側第１多層膜層５を比較的厚く形成する
ことにより、省略することもできる。

【００３５】次に、本実施の形態１において、ｎ側第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
３層から構成されている。尚、本発明においては、ｎ側
第１多層膜層には前記下層５ａ〜上層５ｃ以外のその他
の層を含んでいてもよい。またｎ側第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。本実施の形態１のように、ｎ側にこのｎ側第
１多層膜層５を形成すると、発光出力と共に静電耐圧を
向上させることができる。このｎ側第１多層膜層５は、
比較的大きく静電耐圧の向上に関与していると思われ
る。これら下層５ａ〜上層５ｃを構成する窒化物半導体
としては、Ｉｎ_gＡｌ_hＧａ _1-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
ことができるが、好ましくはＧａＮを用いて構成する。
また、第１多層膜層５の各層は、組成が互いに同一でも
異なっていてもよい。

【００３６】本発明において、ｎ側第１多層膜層５の膜
厚は、Ｖｆを最適化し静電耐圧を向上させるために、好
ましくは１７５〜１２０００オングストロームとし、よ
り好ましくは１０００〜１００００オングストロームと
し、よりいっそう好ましくは２０００〜６０００オング
ストロームとする。更に、ｎ側第１多層膜層５の膜厚を
前記範囲に設定し、そのｎ側第１多層膜層５とアンドー
プＧａＮ層３及びｎ型コンタクト層４の合計の膜厚を、
上述した静電耐圧を向上させることができる２〜２０μ
ｍ（好ましくは３〜１０μｍ、さらに好ましくは４〜９
μｍ）範囲に調整できるように設定することが好まし
い。第１多層膜層５の膜厚は、下層５ａ、中間層５ｂ、
及び上層５ｃの各膜厚を適宜調整することにより、総膜
厚を前記の範囲とすることができる。

【００３７】ｎ側第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、本発明の構成上、
特に限定されるものではないが、ｎ側第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
度合いがやや異なるため、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側第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側第１多層
膜層５の各層は、各々単独では静電耐圧に直接影響を及
ぼさない場合もあるが、各層を組み合わせてｎ側第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
が良好にできる。とりわけ、各層を組み合わせてｎ側第
１多層膜層５とすることにより、発光出力及び静電耐圧
を著しく向上させることができる。このような作用効果
は、実際に、ｎ側多層膜層５の各層を積層させて、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、膜厚の変化させるこ
とによる素子特性の変化の傾向について概略を示す。

【００３８】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オングストロームとする。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側コンタクト層４の結晶性の低下による影響
を改善する機能を有していると考えられるので、結晶性
を改善する機能を効果的に発揮させる観点からは、５０
０〜８０００オングストローム程度の膜厚で成長される
ことが好ましい。

【００３９】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オングストロームとする。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高くして発光出力を
比較的大きくする機能を有する層であり、この層を形成
しない発光素子は、形成した発光素子に比べて発光出力
が低下する。また、膜厚が１０００オングストロームを
超えると逆に発光出力が低下する。一方、静電耐圧のみ
を考慮すると、中間層５ｂの膜厚が厚いと静電耐圧は良
好にできるが、逆に膜厚が５０オングストローム未満に
なると、膜厚が５０オングストローム以上の場合に比べ
て、静電耐圧が低下する。

【００４０】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
ロームとする。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する層であるが、上
層５ｃの膜厚が２５オングストローム未満ではリーク電
流の増加を効果的に防止することができない。また、上
層５ｃの膜厚が１０００オングストロームを超えるとＶ
ｆが上昇し静電耐圧も低下する。

【００４１】以上のように、下層５ａ〜上層５ｃの各膜
厚は、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
組み合わせた際の諸素子特性すべてバランス良く良好と
なり、特に発光出力及び静電耐圧が良好となるように設
定する。また、前記範囲に下層５ａ〜上層５ｃの各膜厚
を設定し、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て適宜設定すること
により、良好な発光出力及び商品の信頼性の向上が達成
することができ、静電耐圧をより良好にできる。すなわ
ち、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
波長に対応して変わる活性層の組成、電極、ＬＥＤ素子
の形状など種々の要求仕様による条件等を考慮して、最
も良好な効果が得られるように最適化される。

【００４２】前記第１多層膜層５を構成する各層の組成
は、Ｉｎ_gＡｌ_hＧａ_1-g-hＮ（０≦ｇ＜１、０≦ｈ＜
１）で表される組成で構成することができ、各層の組成
が同一でも異なっていてもよい。しかしながら、本発明
において、第１多層膜層５を構成する各層は、Ｉｎ及び
Ａｌの割合が小さい組成とすることが好ましく、結晶性
を良好にし、Ｖｆを低下させるためにより好ましくはＧ
ａＮまたはＡｌ_hＧａ_1-hＮ、さらに好ましくはＧａＮか
らなる層とする。ｎ側第１多層膜層５を、Ａｌ_hＧａ_1-h
Ｎとする場合、０≦ｈ＜１の範囲で適宜調整することが
できるが、Ａｌ組成比を小さくする方が結晶性を良くで
き及びＶｆを低下させることができるので好ましい。

【００４３】前記第１多層膜層５の中間層５ｂにおける
ｎ型不純物のドープ量は、好ましくは、３×１０¹⁸／ｃ
ｍ³以上とし、より好ましくは５×１０¹⁸／ｃｍ³以上の
濃度とする。ｎ型不純物の上限は、５×１０²¹／ｃｍ³
以下が望ましく、この上限値以下であると比較的結晶性
の良好な層とでき、発光出力を低下させることなくＶｆ
を低くできる。また、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Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓをｎ型不純物として選
択される。

【００４４】また、前記第１多層膜層５の上に活性層を
形成する場合において、その第１多層膜層５のうちの活
性層と接する上層５ｃを、例えば、ＧａＮを用いて形成
することにより、活性層に対して障壁層として機能させ
ることができる。すなわち、前記第１多層膜層５のう
ち、他の層と接する下層５ａまたは上層５ｃは、第１多
層膜の一部としての役割の他、それと接する他の層との
関連で他の役割を果たすように構成することもできる。

【００４５】また、本発明では、前記ｎ側第１多層膜層
５に変えて、多層構造ではない単一のアンドープ層を形
成してもよい。この単一アンドープ層は一般式Ｉｎ_gＡ
ｌ_hＧａ_1-g-hＮ（０≦ｇ＜１、０≦ｈ＜１）で表される
窒化物半導体で形成することができるが、好ましくはＩ
ｎ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を低くするという観点からＧａＮまたはＡｌ_h
Ｇａ_1-hＮとし、最も好ましくはＧａＮからなる単一ア
ンドープ層とする。単一アンドープ層をＡｌ_hＧａ_1-hＮ
とした場合、０≦ｈ＜１の範囲で適宜調整することがで
きるが、Ａｌ組成比が小さい方が結晶性及びＶｆを低く
するという観点からは好ましい。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は低下するが、従来例に比較す
ると静電耐圧は高くでき、それ以外の特性は、ｎ側第１
多層膜層５を形成した場合と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、１０００〜３
０００オングストロームが好ましい。

【００４６】次に、本発明において、ｎ側第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
体層とを積層することにより構成する。このｎ側第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。ｎ側第２多層膜層６において、第３
の窒化物半導体層と第４の窒化物半導体層の内の少なく
とも一方の膜厚は、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。尚、ｎ側第２多層膜
層６において、より好ましくは両方の膜厚を、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、ｎ側第２
多層膜層６が超格子構造となって、その多層膜層の結晶
性を良くできるので、出力を向上させることができる。

【００４７】すなわち、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
であると、その一方の薄膜層が弾性臨界膜厚以下となっ
て結晶を良くできることから、その上に積層する他方の
層である第３の窒化物半導体層、若しくは第４の窒化物
半導体層の結晶性を良くでき、結果として多層膜層全体
の結晶性を良くできるため、素子の出力を向上させるこ
とができる。

【００４８】また、ｎ側第２多層膜層６において、第３
及び第４の窒化物半導体の膜厚を、共に１００オングス
トローム以下とすると、第３及び第４の各窒化物半導体
層の膜厚がいずれも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を
１００オングストローム以下とした場合に比較してより
結晶性の良い窒化物半導体を成長できる。また、両方を
７０オングストローム以下にすると、ｎ側第２多層膜層
６が超格子構造となり、さらに結晶性の良いｎ側第２多
層膜層６を形成することができる。このｎ側第２多層膜
層６の上に活性層を成長させると、ｎ側第２多層膜層６
がバッファ層のような作用をして、活性層をより結晶性
よく成長させることができる。

【００４９】以上のように、本発明に係るｐ型不純物濃
度の異なる３種の層と、前記ｎ側第１多層膜層と前記ｎ
側第２多層膜層とを組み合わせると、極めて発光出力が
高くＶｆの低い発光素子を実現できる。この理由は定か
ではないが、ｎ側第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と考えられる。

【００５０】また、ｎ側第２多層膜層６では、第４の窒
化物半導体層を間に挟んで隣り合う２つの第３の窒化物
半導体層間において、それぞれの膜厚は、互いに異なっ
ても、同一であってもよい。また、ｎ側第２多層膜層６
では、第３の窒化物半導体層を間に挟んで隣り合う２つ
の第４の窒化物半導体層間において、それぞれの膜厚
は、互いに異なっても、同一であってもよい。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、ＩｎＧａＮからなる第３
の窒化物半導体層の膜厚を、活性層に近づくに従って次
第に厚くしたり、また薄くしたりすることにより、ｎ側
第２多層膜層６を、実効的に屈折率が次第に変化する層
とすることができる。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。このよ
うにすると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することができる。

【００５１】さらに、ｎ側第２多層膜層６では、第４の
窒化物半導体層を間に挟んで隣り合う２つの第３の窒化
物半導体層間において、それぞれの層に含まれるIII族
元素の組成比を互いに異なるようにしてもよいし、同一
にしてもよい。また、第３の窒化物半導体層を間に挟ん
で隣り合う２つの第４の窒化物半導体層間において、そ
れぞれの層に含まれるIII族元素の組成比を互いに異な
るようにしてもよいし、同一にしてもよい。

【００５２】例えば、第３の窒化物半導体層をＩｎＧａ
Ｎとし、第４の窒化物半導体層をＧａＮとした場合、Ｉ
ｎＧａＮからなる第３の窒化物半導体層のＩｎの組成比
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、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、多層膜層内部にお
いて屈折率を変化させることができる。なおＩｎ組成比
が減少するに従い、屈折率は小さくなる。

【００５３】ｎ側第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
方がより出力を向上させることができる。ｎ側第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側第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側第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側第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。

【００５４】第３の窒化物半導体層はＩｎを含む窒化物
半導体とし、好ましくは３元混晶のＩｎ_kＧａ_1-kＮ（０
＜ｋ＜１）とし、さらに好ましくはｋ値が０．５以下の
Ｉｎ _kＧａ_1-kＮ、最も好ましくはｋ値が０．２以下のＩ
ｎ_kＧａ_1-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、本発明においてその組成は特に限定されるもの
ではないが、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Ｉｎ
_mＧａ_1-mＮ（０≦ｍ＜１、ｍ＜ｋ）を成長させることが
好ましく、より好ましくはＧａＮとする。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。すなわち、好ましい組み合わせとして
は、第３の窒化物半導体をＩｎ_kＧａ_1-kＮ（０＜ｋ＜
１）とし、第４の窒化物半導体をＩｎ_mＧａ_1-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Ｉｎ_kＧａ_1-kＮ
とし、第４の窒化物半導体層をＧａＮとする。

【００５５】第３および第４の窒化物半導体層は両方と
もアンドープとしてもよいし、両方にｎ型不純物がドー
プされていてもよく、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
力を高くすることができる。

【００５６】なおｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ
ｎ、Ｓ等のIV族、VI族元素を選択することが好ましく、
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がある。これは変調ドープ
の場合も同様である。

【００５７】本発明において、多重量子井戸構造の活性
層７は、Ｉｎ及びＧａを含有する窒化物半導体、好まし
くは、Ｉｎ_aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）で形成される。ま
た、活性層７は、ｎ型、ｐ型いずれでもよいが、アンド
ープ（不純物無添加）とすることが好ましく、これによ
り強いバンド間発光が得られ発光波長の半値幅を狭くす
ることができる。活性層７には、ｎ型不純物又はｐ型不
純物の一方だけをドープしてもよく、ｎ型不純物及びｐ
型不純物の双方をドープするようにしてもよい。この場
合、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Ｓｉ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。尚、本実
施の形態１において、活性層７を単一量子井戸構造とし
た場合においても、多重量子井戸構造とした場合と比較
して発光出力はやや低くなるものの、静電耐圧は同等の
良好な特性が得られる。

【００５８】活性層７の障壁層と井戸層との積層順は、
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
下限は、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とする。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
壁層の膜厚の下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とする。障壁
層の膜厚を前記範囲とすると出力を向上させることがで
きる。また、活性層７全体の膜厚はとくに限定されるも
のではなく、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の総膜厚を設定することができる。

【００５９】本発明において、ｐ型クラッド層８は、ｐ
型低濃度ドープ層９とｐ型コンタクト層１０との中間の
濃度（中濃度ドープ）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）とした場合（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型クラッド層という。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型不純物を含有したものが挙げら
れる。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層を用いることができる。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型不純物を含有させ、これら第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
っていても同一であってもよい。

【００６０】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
膜構造の各膜厚が前記範囲に設定すると、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を良くできる。これによって、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、しきい値を低下させ
ることができる。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１００
０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、総膜厚がこの範囲とすると発光
出力を高くでき、Ｖｆを低下させることができる。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 _nＧａ_1-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
Ａｌ_pＧａ_1-pＮ（０≦ｐ＜１、ｎ＞ｐ）、Ｉｎ_rＧａ_1-r
Ｎ（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
を、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とした場合、ｐ型多層膜層の
Ａｌ組成比というときは、平均の値を示すものとする。
また、後述のｐ型低濃度ドープ層９をＡｌ_sＧａ_1-sＮ
（０＜ｓ＜０．５）よりなる層とした場合又はＡｌ_sＧ
ａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層を含む多層構造とした場
合は、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、高発光出力とともに良好な静電耐圧等を得
る点で好ましい。さらに、ｐ型クラッド層８を超格子構
造とすると、結晶性を良くでき、抵抗率を低くできるの
で、Ｖｆを低くすることができる。

【００６１】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
よい。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における第１の窒化物半導体層と第２の窒
化物半導体層のｐ型不純物濃度が異なる場合、すなわ
ち、一方の層の不純物濃度を高く、もう一方の層の不純
物濃度を低くする場合、例えば、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する。また
は、その逆に、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型不純物濃度を低くして、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
型不純物濃度を高くする。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、閾値電圧やＶｆ等を低下させることがで
きる。この理由は、不純物濃度を高くしたキャリア濃度
の高い層と、不純物濃度を低くした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によりキ
ャリア濃度の高い層のキャリアを移動度の高い層で移動
させることができるので、その多層膜の抵抗を低くで
き、前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。尚、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
層とを形成する場合、不純物濃度を低くした層は、アン
ドープとすることが好ましく、これによつてさらに閾値
電圧、Ｖｆ（順方向電圧）等を低下させることができ
る。

【００６２】第１と第２の窒化物半導体層のｐ型不純物
濃度が異なる場合における第１の窒化物半導体層のｐ型
不純物の濃度は、多層膜全体としての平均のｐ型不純物
濃度が低濃度ドープ層９より高くｐ型コンタクト層１０
より低くなるように調整された値になるようにすればよ
い。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／ｃｍ³〜５×１０²⁰
／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／ｃ
ｍ³以下であると、結晶性を良好とし易くなる傾向にあ
る。

【００６３】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型低濃
度ドープ層９とｐ型コンタクト層１０との不純物濃度の
中間の濃度を示すように調整することが好ましい。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、好ましくは前記第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／ｃｍ³
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。

【００６４】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型低濃度ドープ層９とｐ型コンタクト層１０のｐ型不
純物濃度に対して、中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、前記第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、前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、出力を向上させるという点では好ま
しい。

【００６５】前記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。

【００６６】また前記の中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。

【００６７】次に、中濃度ドープのｐ型クラッド層８
が、ｐ型不純物を含むＡｌ_bＧａ_1-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
層という。本発明において、単一膜ｐ型クラッド層８
は、前記の如くＡｌ_bＧａ_1-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、Ａｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）よりなる場合、
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、高発光出力を得るとともに良好な静電耐圧等を得
る上で好ましい。また、単一膜ｐ型クラッド層がＡｌを
含まない場合、Ａｌを含む場合に比べて、やや発光出力
が低下するが、静電耐圧はＡｌを含む場合とほぼ同等の
良好なものにできる。

【００６８】単一膜ｐ型クラッド層８の膜厚は、特に限
定されないが、発光出力を向上させ、Ｖｆを低くするた
めに、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とし、さらに
好ましくは５００〜１００オングストロームとする。

【００６９】単一膜ｐ型クラッド層８のｐ型不純物の濃
度としては、前記多層膜ｐ型クラッド層の場合と同様に
中濃度ドープとなるように、好ましくは５×１０¹⁷／ｃ
ｍ³〜１×１０²¹／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
度を前記範囲とすると、良好なｐ型膜ができ、中濃度ド
ープの単一膜ｐ型クラッド層とでき、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。

【００７０】次に、本発明において、ｐ型不純物を低濃
度でドープしたｐ型低濃度ドープ層９は、一般式Ｉｎ_r
Ａｌ_sＧａ_1-r-sＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜
１）で表される種々の窒化物半導体を用いて形成するこ
とができるが、好ましくはＩｎ_rＧａ_1-rＮ（０≦ｒ＜
１）又はＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０≦ｓ＜１）で表される３元
混晶の窒化物半導体、より好ましくは結晶性の点から２
元混晶のＧａＮよりなる窒化物半導体を用いて形成す
る。すなわち、ＧａＮを用いてｐ型低濃度ドープ層９を
形成すると、その層９の結晶性を良好にでき、より高い
静電耐圧特性を得ることができる。Ａｌ_sＧａ_1-sＮ（０
≦ｓ＜１）で表される３元混晶の窒化物半導体を用いて
ｐ型低濃度ドープ層９を形成する場合、Ａｌ組成比（多
層膜とする場合は、平均の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
導体を用いることが好ましく、このようにすると、順方
向電圧（Ｖｆ）の上昇を抑えることができ、ＧａＮを用
いてｐ型低濃度ドープ層９を形成した場合と同等の良好
な発光出力及び高い静電耐圧特性を得ることができる。
また、ｐ型低濃度ドープ層を、Ａｌ_sＧａ_1-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形成すると、ｐ
型低濃度ドープ層９の膜厚を、ＧａＮを用いてｐ型低濃
度ドープ層を形成した場合に比較して、薄い膜厚でＧａ
Ｎを用いた場合と同等の良好な発光出力及び高い静電耐
圧特性を得ることができ、ＧａＮを用いた場合に比較し
て製造時間の短縮が可能となる。

【００７１】また、本実施の形態１において、ｐ型低濃
度ドープ層９は、互いに組成の異なる２つの窒化物半導
体が積層されてなる多層膜としてもよく、このようにし
ても、単層で形成した場合と同様の特性が得られる。ま
た、ｐ型低濃度ドープ層９を多層で構成する場合、一方
の窒化物半導体層をＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）
層とし、ｐ型低濃度ドープ層９の平均のＡｌ組成比が、
ｐ型クラッド層８のＡｌ組成比より小さくすることが好
ましい。また、ｐ型低濃度ドープ層９を多層で構成する
場合、一方の窒化物半導体層をＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ
＜０．５）層とし、他方の窒化物半導体層をＧａＮ層と
として、ｐ型低濃度ドープ層９の平均のＡｌ組成比が、
ｐ型クラッド層８のＡｌ組成比より小さくすることがさ
らに好ましい。このように、ｐ型低濃度ドープ層９をＡ
ｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層を含む多層膜又は、
Ａｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層とＧａＮ層からな
る多層膜とした場合、Ａｌを含むｐ型低濃度ドープ層９
の結晶性を良好にでき、高い静電耐圧特性を得ることが
できる。また、ｐ型低濃度ドープ層９を多層膜とする場
合、結晶性を良くするために、各層の膜厚は、好ましく
は１００オングストローム以下、数オングストローム以
上とする。

【００７２】本発明において、ｐ型低濃度ドープ層９の
膜厚は、良好な発光出力と良好な静電耐圧を得るため
に、好ましくは１００〜１００００オングストローム、
より好ましくは５００〜８０００オングストローム、さ
らに好ましくは１０００〜４０００オングストロームに
設定する。また、ｐ型低濃度ドープ層９をＡｌ_sＧａ_1-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形成
した場合、又はＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層を
含んでなり且つ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形成した場合、ｐ型低濃
度ドープ層９の膜厚は、好ましくは１００〜１００００
オングストローム、より好ましくは、３００〜５０００
オングストローム、よりいっそう好ましくは３００〜３
０００オングストロームに設定する。ｐ型低濃度ドープ
層９をＡｌ_sＧａ_1-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
窒化物半導体で形成した場合、他の場合に比較して、膜
厚を薄くしても良好な効果を得ることができる。

【００７３】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、前記したようにｐ型クラッド層８及
びｐ型コンタクト層１０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。

【００７４】このように、ｐ型コンタクト層１０と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型コンタクト層１
０とｐ型クラッド層８との間に形成することにより、発
光出力の向上と共に、静電耐圧を良好にすることができ
る。

【００７５】低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度として
は、前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、静電耐圧
を高くするために、図３に示すように、好ましくは、１
×１０¹⁹／ｃｍ³未満、より好ましくは５×１０¹⁸／ｃ
ｍ³以下とする。低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度の
下限値は特に限定されるものではなく、アンドープであ
ってもよい。しかしながら、低濃度ドープ層９のｐ型不
純物濃度は、その層９を成長させるときのｐ型不純物の
ドープ量と、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物濃度及びｐ
型低濃度ドープ層９の膜厚とに応じてｐ型不純物濃度が
決定される。従って、ｐ型低濃度ドープ層９をｐ型不純
物をドープしながら形成した場合においても、ｐ型クラ
ッド層８等からのｐ型不純物の拡散により、ｐ型低濃度
ドープ層９におけるｐ型不純物濃度は、実施の形態２の
図２と同様の傾向を有する濃度分布を示し、濃度の低い
ボトム領域が形成され、そのボトム領域の最小ｐ型不純
物濃度は、例えば、５×１０¹⁷／ｃｍ³以上とすること
が好ましい。

【００７６】次に、本発明において、ｐ型不純物の高濃
度ドープのｐ型コンタクト層１０は、前記低濃度ドープ
層９と同様に、一般式Ｉｎ_rＡｌ_sＧａ_1-r-sＮ（０≦ｒ
＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）で表される窒化物半導
体を用いて形成することができるが、結晶性の良好な層
を形成するために、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Ｇ
ａＮからなる窒化物半導体とする。更にｐ型コンタクト
層１０をＩｎ、Ａｌを含まない２元混晶とすると、ｐ電
極１１とのオーミック接触をより良好とでき、発光効率
を向上させることができる。ｐ型コンタクト層１０の膜
厚は、Ｖｆを低下させかつ静電耐圧を向上させるため
に、好ましくは、０．００１〜０．５μｍとし、より好
ましくは０．０１〜０．３μｍ、よりいっそう好ましく
は０．０５〜０．２μｍとする。

【００７７】また、高濃度ドープのｐ型コンタクト層１
０のｐ型不純物としては、ｐ型クラッド層と同様の種々
のｐ型不純物を用いることができるが、好ましくはＭｇ
とする。ｐ型コンタクト層１０にドープするｐ型不純物
がＭｇとすると、ｐ型特性が容易に得られ、またオーミ
ック接触を容易に形成することができる。ｐ型コンタク
ト層１０の不純物濃度は、特に限定されるものではな
く、ｐ型クラッド層８と低濃度ドープ層９のｐ型不純物
濃度より高く設定すればよい。しかしながら、本発明に
おいて、ｐ型コンタクト層１０の不純物濃度は、Ｖｆを
低くするために、好ましくは、１×１０¹⁸〜５×１０²¹
／cm³、好ましくは５×１０¹⁹〜３×１０^{2 0}／cm³、より
好ましくは１×１０²⁰／cm³程度とする。

【００７８】また、ｎ電極１２はｎ側コンタクト層４上
に、ｐ電極はｐ型不純物の高濃度ドープのｐ側コンタク
ト層１０上に、それぞれ形成されている。ｎ電極及びｐ
電極の材料は、本発明の構成上、特に限定されるもので
はないが、例えばｎ電極としてはＷ／Ａｌ、ｐ電極とし
てはＮｉ／Ａｕなどを用いることができる。

【００７９】実施の形態２．以下、本発明に係る実施の
形態２について説明する。本実施の形態２の窒化物半導
体素子は、本発明に係る第２の窒化物半導体素子に関係
した素子である。本実施の形態２は、ｐ型低濃度ドープ
層９をアンドープの層として形成することによりｐ型低
濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度をｐ型クラッド層８及
びｐ型コンタクト層１０より低濃度でかつそのｐ型低濃
度ドープ層９における最小ｐ型不純物濃度が１×１０¹⁹
／ｃｍ³未満になるように設定したこと以外は、実施の
形態１と同様に構成される。尚、本実施の形態２におけ
るｐ型クラッド層８が、第２の窒化物半導体素子におけ
る第１ｐ型層に対応する。すなわち、本実施の形態２で
は、ｐ型低濃度ドープ層９をアンドープの層として形成
することにより、ｐ型クラッド層８及びｐ型コンタクト
層１０からｐ型不純物をｐ型低濃度ドープ層９に拡散さ
せ、そのｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度をｐ型
クラッド層８及びｐ型コンタクト層１０より低濃度でか
つそのｐ型低濃度ドープ層９における最小ｐ型不純物濃
度が１×１０¹⁹／ｃｍ³未満になるように設定してい
る。

【００８０】ここで、最小ｐ型不純物濃度とは、図２に
示すｐ型不純物濃度分布曲線５０の最小濃度点５１にお
ける濃度をいい、本実施の形態２においてこの最小ｐ型
不純物濃度は、後述するように主としてｐ型低濃度ドー
プ層９の膜厚により調整する。また、図２は、ｐ型低濃
度ドープ層９の不純物濃度を、ｐ型コンタクト層１０お
よびｐ型クラッド層８からのｐ型不純物の拡散により設
定した場合の、ｐ型コンタクト層１０の表面からの深さ
に対するｐ型不純物の濃度を示すグラフであり、濃度分
布の実測値に基いて模式的に描いたものである。

【００８１】このようにｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不
純物の濃度分布が隣接の層からの拡散によって決定され
る場合、ｐ型低濃度ドープ層９内のｐ型不純物濃度は、
図２に示すように、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト
層との各接合面から厚さ方向に離れるに従ってそれぞれ
減少する分布（ｐ型不純物濃度分布）を示す。そしてそ
のｐ型不純物濃度分布曲線５０において、ｐ型クラッド
層との接合面及びｐ型コンタクト層との接合面の間に不
純物濃度の最小点（最小ｐ型不純物濃度５１）が形成さ
れる。

【００８２】尚、図２の分布曲線５０において、ｐ型低
濃度ドープ層９とｐ型コンタクト層との接合面から濃度
最小点までの変化は、ｐ型低濃度ドープ層９とｐ型クラ
ッド層との接合面から濃度最小点までの変化に比較して
極めて急峻である。従って、ｐ型低濃度ドープ層９の濃
度分布において、その濃度最小点は、ｐ型低濃度ドープ
層９内においてｐ型コンタクト層に近接して形成され
る。このようにｐ型低濃度ドープ層９において、ｐ型コ
ンタクト層１０側の濃度勾配とｐ型クラッド層側の濃度
勾配とが異なる理由は、ｐ型クラッド層側における濃度
勾配がｐ型低濃度ドープ層９の成長中における拡散によ
るものであるのに対し、ｐ型コンタクト層１０側の濃度
勾配が成長後のｐ型低濃度ドープ層９への拡散によるも
のであるという違いに起因するものと考えられる。

【００８３】以上のように隣接する層からのｐ型不純物
の拡散によりｐ型低濃度ドープ層９の不純物濃度を設定
する場合、その不純物濃度は、隣接層の濃度や、ｐ型低
濃度ドープ層自身若しくは隣接層の成長温度、膜厚、成
長レート等の影響をうけ、それらの各条件を適宜選択す
ることにより調整する必要がある。しかしながら、ｐ型
クラッド層８及びｐ型コンタクト層１０のｐ型不純物濃
度は、素子の要求特性に従ってある所定の範囲に設定さ
れるものであることから、本実施の形態２において、ｐ
型低濃度ドープ層９の不純物濃度は、主として、ｐ型低
濃度ドープ層９の膜厚を調整することにより設定され
る。例えば、ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度を同一と
しても、ｐ型低濃度ドープ層９の膜厚が厚くなるとｐ型
低濃度ドープ層９の最低濃度値を低くできる。

【００８４】言いかえれば、本実施の形態２の窒化物半
導体素子において、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物濃度
およびｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度を考慮して、
ｐ型低濃度ドープ層９におけるｐ型不純物濃度分布の最
小ｐ型不純物濃度が１×１０ ¹⁹／ｃｍ³未満になるよう
に、ｐ型低濃度ドープ層９の膜厚は設定される。また、
低濃度ドープ層９の最低ｐ型不純物濃度をより低くしよ
うとすればｐ型低濃度ドープ層９の膜厚を厚くすればよ
いが、低濃度ドープ層９の最低のｐ型不純物濃度は、ｐ
型低濃度ドープ層９の膜厚が厚くなり過ぎないように例
えば５×１０¹⁷／ｃｍ³以上に設定することが好まし
い。尚、ｐ型低濃度ドープ層９の膜厚を厚くすると、ｐ
型低濃度ドープ層９におけるｐ型不純物濃度分布の不純
物濃度が１×１０¹⁹／ｃｍ³未満になる領域（ボトム領
域）が広くなるが、本発明では、この広いボトム領域を
有していても良好な結果が得られることはいうまでもな
い。

【００８５】以上のように構成された実施の形態２の窒
化物半導体素子は、ｐ型低濃度ドープ層９をアンドープ
として形成することにより、ｐ型クラッド層８、ｐ型低
濃度ドープ層９及びｐ型コンタクト層１０の３層間にお
けるｐ型不純物濃度の関係を、中濃度ドープ、低濃度ド
ープ、高濃度ドープとなるように容易に調整することが
でき、これによって、実施の形態１と同様に、発光出力
の向上と共に静電耐圧を高くすることができる。このよ
うに本実施の形態２において、静電耐圧を高くすること
ができる理由は、実施の形態１において静電耐圧を高く
することができる理由と同様の理由、すなわち、ｐ型低
濃度ドープ層９が抵抗率の高い層となっていることによ
るものと思われる。

【００８６】尚、本実施の形態２において、実施の形態
１と同様、ｐ型低濃度ドープ層９は、一般式Ｉｎ_rＡｌ_s
Ｇａ_1-r-sＮ（０≦ｒ＜１、０≦ｓ＜１、ｒ＋ｓ＜１）
で表される窒化物半導体を用いて形成することができる
が、好ましくはＩｎ_rＧａ_1-rＮ（０≦ｒ＜１）又はＡｌ
_sＧａ_1-sＮ（０≦ｓ＜１）で表される３元混晶の窒化物
半導体、より好ましくは結晶性の点から２元混晶のＧａ
Ｎよりなる窒化物半導体を用いて形成する。すなわち、
ＧａＮを用いてｐ型低濃度ドープ層９を形成すると、そ
の層９の結晶性を良好にでき、より高い静電耐圧特性を
得ることができる。Ａｌ_sＧａ_1-sＮ（０≦ｓ＜１）で表
される３元混晶の窒化物半導体を用いてｐ型低濃度ドー
プ層９を形成する場合は、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
導体を用いることが好ましく、このようにすると、順方
向電圧（Ｖｆ）の上昇を抑えることができ、ＧａＮを用
いてｐ型低濃度ドープ層９を形成した場合と同等の良好
な発光出力及び高い静電耐圧特性を得ることができる。

【００８７】また、本実施の形態２において、ｐ型低濃
度ドープ層９は、互いに組成の異なる２つの窒化物半導
体が積層されてなる多層膜としてもよく、このようにし
ても、単層で形成した場合と同様の特性が得られる。ま
た、ｐ型低濃度ドープ層９を多層で構成する場合、一方
の窒化物半導体層をＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）
層とし、ｐ型低濃度ドープ層９の平均のＡｌ組成比が、
ｐ型クラッド層８のＡｌ組成比より小さくすることが好
ましい。また、ｐ型低濃度ドープ層９を多層で構成する
場合、一方の窒化物半導体層をＡｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ
＜０．５）層とし、他方の窒化物半導体層をＧａＮ層と
として、ｐ型低濃度ドープ層９の平均のＡｌ組成比が、
ｐ型クラッド層８のＡｌ組成比より小さくすることがさ
らに好ましい。このように、ｐ型低濃度ドープ層９をＡ
ｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層を含む多層膜又は、
Ａｌ_sＧａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層とＧａＮ層からな
る多層膜とした場合、Ａｌを含むｐ型低濃度ドープ層９
の結晶性を良好にでき、高い静電耐圧特性を得ることが
できる。また、ｐ型低濃度ドープ層９を多層膜とする場
合、結晶性を良くするために、各層の膜厚は、好ましく
は１００オングストローム以下、数オングストローム以
上とする。

【００８８】尚、本発明においては、ｐ型低濃度ドープ
層９を成長させる際にｐ型不純物をドープして成長させ
てもよい。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においても、ｐ型
低濃度ドープ層９の不純物濃度が、図２のｐ型不純物分
布曲線と同様のカーブを描き、かつその最小ｐ型不純物
濃度が１×１０¹⁹／ｃｍ³未満になるようにドープ量を
比較的低い値に設定すると、本実施の形態と同様の作用
効果が得られる。

【００８９】以上の実施の形態２において、上述したｐ
型低濃度ドープ層９以外の他の半導体層に関する好まし
い構成（多層又は単層構成、組成及び不純物濃度等）
は、実施の形態１と同様であり、その構成により得られ
る作用効果も実施の形態１と同様である。

【００９０】すなわち、本実施の形態において、例え
ば、活性層７は、多重量子井戸構造としてもよいし、単
一量子井戸構造としてもよい。本実施の形態２におい
て、活性層７を単一量子井戸構造として素子を構成した
場合、多重量子井戸構造とした場合と比較して発光出力
はやや低くなるものの、静電耐圧は同等の良好な特性が
得られる。

【００９１】以上の実施の形態２の窒化物半導体素子で
は、本発明における好ましい形態として、ｐ型クラッド
層８、ｐ型低濃度ドープ層９及びｐ型コンタクト層１０
の３層間におけるｐ型不純物濃度の関係を、中濃度ドー
プ、低濃度ドープ、高濃度ドープとした場合について説
明したが、本発明はこれに限られるものではなく、少な
くともｐ型低濃度ドープ層９のｐ型不純物濃度を、ｐ型
クラッド層８及びｐ型コンタクト層１０より低く設定
し、かつそのｐ型低濃度ドープ層９における最小ｐ型不
純物濃度が１×１０¹⁹／ｃｍ³未満になるようにすれば
よい。すなわち、本発明において、ｐ型クラッド層８の
ｐ型不純物濃度とｐ型コンタクト層１０のｐ型不純物濃
度は同一でもよいし、ｐ型クラッド層８のｐ型不純物濃
度をｐ型コンタクト層１０のｐ型不純物濃度より高くし
ても良い。このように構成しても、単一量子井戸構造の
活性層を用いた素子においては、静電耐圧を高くするこ
とができ、多重量子井戸構造の活性層を用いた素子にお
いては、発光出力及び静電耐圧をともに高くすることが
できる。また、本発明に係る窒化物半導体素子は、ｐ側
の層をｐ型化して低抵抗とするために、アニーリング処
理を行っている。アニーリング処理としては、特許第２
５４０７９１号に記載されているように、気相成長法に
より、ｐ型不純物がドープされた窒化ガリウム系化合物
半導体を成長させた後、実質的に水素を含まない雰囲気
中、４００℃以上の温度で熱処理を行い、ｐ型不純物が
ドープされた窒化ガリウム系化合物半導体から水素を出
すことにより、ｐ型にする方法が挙げられる。

【００９２】

【実施例】以下に本発明に係る実施例を示すが、本発明
はこれに限定されない。 ［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ＭＯＶＰＥ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１０
５０℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。

【００９３】（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。

【００９４】（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。

【００９５】（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。

【００９６】（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。

【００９７】（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
Ｉｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎ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。

【００９８】（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Ｉｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎ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。

【００９９】（中濃度ドープの多層膜ｐ型クラッド層
８）次に、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Ａｌ_0.2
Ｇａ_0.8Ｎ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５×１０¹⁹／cm³ドープしたＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ
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。

【０１００】（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２０
００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、中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、低濃度ドープ層９を成長する間に拡散
し、さらに下記の高濃度ドープのｐ型コンタクト層１０
を成長させる際にＭｇが拡散し、低濃度ドープ層９はｐ
型を示す。この低濃度ドープ層９のＭｇ濃度は、最も濃
度が低い部分では、２×１０¹⁸／ｃｍ³となる。また低
濃度ドープ層９のＭｇ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型コンタクト層
１０と接近している付近（ｐ型コンタクト層１０を成長
させる直前）でのＭｇ濃度がほぼ最低値を示す。

【０１０１】（高濃度ドープのｐ型コンタクト層１０）
続いて、１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍ
ｇ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１０を１２００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。

【０１０２】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。

【０１０３】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１０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１０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。

【０１０４】エッチング後、最上層にあるｐ型コンタク
ト層１０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１１と、そのｐ電極１０
の上にボンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極１２
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１２を形成してＬＥＤ素子とした。

【０１０５】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３．５Ｖ
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に徐々に電圧を加え測
定したところ、従来の１．５倍以上となり、また順方向
に電圧を加えたところ、従来の２倍以上となり良好な結
果が得られた。

【０１０６】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Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ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。

【０１０７】［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Ｉｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ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。

【０１０８】［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Ｉｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ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。

【０１０９】［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Ｉｎ_0.35Ｇａ_0.65Ｎ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。

【０１１０】［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Ｉｎ_0.35Ｇａ_0.65Ｎ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。

【０１１１】［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
素子特性及び発光出力が低いものの、静電耐圧は実施例
１とほぼ同様に良好となる。

【０１１２】［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Ａｌ_0.16Ｇａ_0.84Ｎ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、静電耐圧はほぼ同様に良好な結果が得
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。

【０１１３】［実施例８］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。

【０１１４】［実施例９］実施例８において、ｎ型コン
タクト層４の膜厚を４．１６５μｍとして、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６．０μｍとする他は同様にしてＬＥ
Ｄ素子を作製する。得られたＬＥＤ素子は、静電耐圧が
実施例８よりやや良好となるが、実施例８とほぼ同等の
特性を示し、良好な結果が得られる。

【０１１５】［実施例１０］実施例８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８と同様に良好な結果が得
られる。

【０１１６】［実施例１１］実施例８において、中濃度
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、高濃度ドープのｐ型コンタクト層１０のＭｇ
濃度を５×１０¹⁹／cm³とし、更に低濃度ドープ層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８
と同様に良好な結果が得られる。

【０１１７】［実施例１２］実施例８において、中濃度
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。中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型コンタクト層１０のＭｇ濃度は
１×１０²⁰／cm³となる。得られたＬＥＤ素子は、実施
例８とほぼ同様に良好な結果が得られる。

【０１１８】［実施例１３］実施例１において、ｐ型低
濃度ドープ層９を、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニアを用
い、膜厚１０００オングストロームのＡｌ_0.05Ｇａ_0.95
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。

【０１１９】［実施例１４］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。

【０１２０】［実施例１５］実施例８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
８とほぼ同様に良好な結果が得られる。

【０１２１】［実施例１６］実施例８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
８よりやや良好となるが、いずれも実施例８とほぼ同等
の特性を示し、良好な結果が得られる。

【０１２２】［実施例１７］実施例８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
_0.2Ｇａ_0.8Ｎ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Ｉｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ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８とほぼ同等の特性を示す。

【０１２３】［実施例１８］実施例８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Ａｌ_0.1
Ｇａ_0.9Ｎ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８とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。

【０１２４】［実施例１９］実施例８において、ｎ型第
１多層膜層５が、アンドープＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ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Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなる中間層５ｂと、アンドー
プＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ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８とほ
ぼ同等の特性を有し、良好な結果が得られる。

【０１２５】［実施例２０］実施例８において、ｎ側第
１多層膜層５が、アンドープＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ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８とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。

【０１２６】［実施例２１］実施例８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Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ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８とほぼ同等の特性を示す。

【０１２７】［実施例２２］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。

【０１２８】［実施例２３］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
ｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎ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。

【０１２９】［実施例２４］実施例２４では、実施例１
において、ｐ型低濃度ドープ層を、膜厚５０オングスト
ロームのアンドープＡｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎと膜厚５０オン
グストロームのアンドープＧａＮを交互に積層すること
により全体の膜厚が２０００オングストロームになるよ
うに形成した以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を作製した。このようにして作製した実施例２４のＬＥ
Ｄ素子は、実施例１とほぼ同等の素子特性を示してい
た。

【０１３０】［実施例２５］実施例２５では、実施例１
において、ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度を１×１０
²⁰／ｃｍ³、ｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度を１×
１０¹⁹／ｃｍ³とし、かつｐ型低濃度ドープ層の最も濃
度が低い部分を１×１０¹⁹／ｃｍ³未満とした以外は、
実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。このよう
にして作製した実施例２５のＬＥＤ素子は、実施例１と
ほぼ同等の素子特性を示していた。

【０１３１】［実施例２６］実施例２６では、実施例１
において、ｐ型クラッド層（第１ｐ型層）８を、Ｍｇを
５×１０¹⁹／ｃｍ³ドープした３００オングストローム
の厚さのＧａＮで形成し、ｐ型低濃度ドープ層を、膜厚
２０００オングストロームのアンドープＧａＮを用いて
形成した以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作
製した。このようにして作製した実施例２６のＬＥＤ素
子は、実施例１に比較して発光出力は少し劣るが静電耐
圧はほぼ同等の素子特性を示していた。

【０１３２】［実施例２７］実施例２７では、実施例１
において、ｐ型クラッド層（第１ｐ型層）８を、Ｍｇを
５×１０¹⁹／ｃｍ³ドープした３００オングストローム
の厚さのＧａＮで形成し、ｐ型低濃度ドープ層を、膜厚
２０００オングストロームのアンドープＡｌ _0.05Ｇａ
_0.95Ｎを用いて形成した以外は、実施例１と同様にして
ＬＥＤ素子を作製した。このようにして作製した実施例
２７のＬＥＤ素子は、実施例１に比較して発光出力は少
し劣るが静電耐圧はほぼ同等の素子特性を示していた。

【０１３３】［実施例２８］実施例２８では、実施例９
において、活性層７及びｐ型低濃度ドープ層９を次のよ
うに形成した以外は、実施例９と同様にしてＬＥＤ素子
を作製した。 （活性層７）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８０
０℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用いアンド
ープＩｎ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ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。 （ｐ型低濃度ドープ層９）ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア
を用い、アンドープのＡｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎ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ｐ型低濃度ドープ層９の最もＭｇ濃度
が低い部分の濃度は、２×１０¹⁸／ｃｍ³である。この
ようにして作製した実施例２８のＬＥＤ素子は、実施例
９と同様の良好な素子特性を有していた。

【０１３４】［実施例２９］実施例２９では、実施例２
８において、活性層７を次のように形成した以外は、実
施例２８と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。 （活性層７）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８０
０℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用いアンド
ープＩｎ_0.35Ｇａ_0.65Ｎ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。以
上のようにして作製された実施例２９のＬＥＤ素子は、
実施例２８と同等の良好な素子特性を有していた。

【０１３５】［実施例３０］実施例３０では、実施例２
８において、活性層７を次のように形成した以外は、実
施例２８と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。 （活性層７）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８０
０℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用いアンド
ープＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎ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１１２０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。以
上のようにして作製された実施例３０のＬＥＤ素子は、
実施例２８と同等の良好な素子特性を有していた。

【０１３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る第１の窒化物半導体素子によれば、多重量子井戸
構造の活性層を用い素子において発光出力及び静電耐圧
を向上させることができ、種々の応用製品への適用範囲
の拡大が可能な窒化物半導体発光素子を提供することが
できる。また、本発明に係る第２の窒化物半導体素子に
よれば、静電耐圧を向上させることができ、静電気によ
る劣化の少ない窒化物半導体素子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態であるＬＥＤ素子の構
造を示す模式断面図である。

【図２】 本発明の低濃度ドープ層と、その層に隣接す
る中濃度ドープのｐ型クラッド層及び高濃度ドープのｐ
型コンタクト層内の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。

【図３】 ｐ型低濃度ドープ層の不純物濃度に対する平
均破壊耐圧（１００個のサンプルの平均）を示すグラフ
である。

【符号の説明】

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・・・中濃度ドープのｐ型クラッド層 ９・・・低濃度ドープのｐ型低濃度ドープ層 １０・・・高濃度ドープのｐ型コンタクト層 １１・・・ｐ電極 １２・・・ｎ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−113050 (32)優先日 平成11年４月21日(1999．4．21) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平11−254238 (32)優先日 平成11年９月８日(1999．9．8) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、ｎ型窒化物半導体層を介して
   活性層を備えた窒化物半導体素子において、 前記活性層が、Ｉｎ_aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）を含んで
   なる多重量子井戸構造でありかつ、 前記活性層上に、 Ａｌを含む第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、さらに該第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型多層膜層と、 該ｐ型多層膜層上に、前記ｐ型多層膜層のｐ型不純物濃
   度より低濃度でｐ型不純物を含有するｐ型低濃度ドープ
   層と、 該ｐ型低濃度ドープ層上に、前記ｐ型多層膜層及びｐ型
   低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度より、高濃度でｐ型不
   純物を含有するｐ型コンタクト層とを有することを特徴
   とする窒化物半導体素子。
2. 【請求項２】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-s
   Ｎ（０＜ｓ＜０．５）からなり、さらにｐ型低濃度ドー
   プ層のＡｌ組成比が、前記ｐ型多層膜層の平均のＡｌ組
   成比より小さいことを特徴とする請求項１に記載の窒化
   物半導体素子。
3. 【請求項３】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-s
   Ｎ（０＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多層構造であり、
   さらにｐ型低濃度ドープ層の平均のＡｌ組成比が、前記
   ｐ型多層膜層の平均のＡｌ組成比より小さいことを特徴
   とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
4. 【請求項４】 基板上に、ｎ型窒化物半導体層を介して
   活性層を備えた窒化物半導体素子において、 前記活性層が、Ｉｎ_aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）を含んで
   なる多重量子井戸構造でありかつ、 前記活性層上に、 Ａｌ_bＧａ_1-bＮ（０≦ｂ≦１）を含んでなりｐ型不純物
   を含有するｐ型単一膜層と、 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、低濃度でｐ型不純物を含有するｐ型低濃度ドー
   プ層と、 該ｐ型低濃度ドープ層上に、前記ｐ型単一膜層及びｐ型
   低濃度ドープ層のｐ型不純物濃度より、高濃度でｐ型不
   純物を含有するｐ型コンタクト層とを有することを特徴
   とする窒化物半導体素子。
5. 【請求項５】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-s
   Ｎ（０＜ｓ＜０．５）からなり、さらに前記ｐ型低濃度
   ドープ層のＡｌ組成比が、前記ｐ型単一膜層のＡｌ組成
   比より小さいことを特徴とする請求項４に記載の窒化物
   半導体素子。
6. 【請求項６】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ_1-s
   Ｎ（０＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多層膜であり、さ
   らに前記ｐ型低濃度ドープ層の平均のＡｌ組成比が、前
   記ｐ型単一膜層のＡｌ組成比より小さいことを特徴とす
   る請求項５に記載の窒化物半導体素子。
7. 【請求項７】 前記ｐ型低濃度ドープ層中のｐ型不純物
   が、前記ｐ型多層膜層と前記ｐ型コンタクト層とから拡
   散により含有されたもの、又は前記ｐ型単一膜層とｐ型
   コンタクト層とから拡散により含有されたものであるこ
   とを特徴とする請求項１〜６のうちの１つに記載の窒化
   物半導体素子。
8. 【請求項８】 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１〜３及び７のいずれかに記載の窒化物半導体
   素子。
9. 【請求項９】 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４〜７のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
10. 【請求項１０】 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１〜９のいずれかに記載の窒化物半導体素子。
11. 【請求項１１】 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１〜１０のいずれかに記載の窒化物半導
    体素子。
12. 【請求項１２】 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
    とする請求項１〜１１のうちの１つに記載の窒化物半導
    体素子。
13. 【請求項１３】 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
    ことを特徴とする請求項１〜１２のうちの１つに記載の
    窒化物半導体素子。
14. 【請求項１４】 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Ｇ
    ａＮ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請求
    項１３に記載の窒化物半導体素子。
15. 【請求項１５】 基板上にｎ型窒化物半導体層を介して
    形成された量子井戸構造の活性層と、ｐ型窒化物半導体
    からなり前記活性層上に形成された第１ｐ型層と、ｐ型
    窒化物半導体からなり前記第１ｐ型層上に形成されたｐ
    型コンタクト層とを備えた窒化物半導体素子において、 前記ｐ型コンタクト層と前記第１ｐ型層との間にさらに
    ｐ型低濃度ドープ層を備え、該ｐ型低濃度ドープ層のｐ
    型不純物濃度は前記ｐ型コンタクト層及び前記第１ｐ型
    層から厚さ方向に離れるに従ってそれぞれ減少する濃度
    分布を有し、その濃度分布における最小ｐ型不純物濃度
    は１×１０¹⁹／ｃｍ³未満であることを特徴とする窒化
    物半導体発光素子。
16. 【請求項１６】 前記ｐ型低濃度ドープ層は、前記ｐ型
    コンタクト層と前記第１ｐ型層の間にアンドープ窒化物
    半導体層として形成され、前記濃度分布は前記ｐ型コン
    タクト層及び前記第１ｐ型層からｐ型不純物が拡散する
    ことにより形成された請求項１５記載の窒化物半導体発
    光素子。
17. 【請求項１７】 前記アンドープ窒化物半導体層の膜厚
    が、前記ボトム領域のｐ型不純物濃度が１×１０¹⁹／ｃ
    ｍ³未満になるように設定された請求項１６記載の窒化
    物半導体発光素子。
18. 【請求項１８】 前記活性層が、少なくとも１つのＩｎ
    _aＧａ_1-aＮ（０≦ａ＜１）層を含む多重量子井戸構造で
    ある請求項１５〜１７のうちのいずれか１に記載の窒化
    物半導体発光素子。
19. 【請求項１９】 前記ｐ型低濃度ドープ層は、互いに組
    成の異なる２つの層が積層されてなる多層膜である請求
    項１５〜１８のうちのいずれか１項に記載の窒化物半導
    体発光素子。
20. 【請求項２０】 前記第１ｐ型層がＡｌを含む請求項１
    ５〜１９のうちのいずれか１項に記載の窒化物半導体発
    光素子。
21. 【請求項２１】 前記第１ｐ型層が、Ａｌを含む第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、
    かつ該第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型不純物を含んでいるｐ型の多層
    膜層である請求項２０記載の窒化物半導体発光素子。
22. 【請求項２２】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＧａＮから
    なる請求項２０又は２１に記載の窒化物半導体素子。
23. 【請求項２３】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ
    _1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）からなり、該ｐ型低濃度ドー
    プ層のＡｌ組成比が、前記ｐ型の多層膜層の平均のＡｌ
    組成比より小さい請求項２０又は２１に記載の窒化物半
    導体素子。
24. 【請求項２４】 前記ｐ型低濃度ドープ層がＡｌ_sＧａ
    _1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層を含んでなる多層膜であっ
    て、前記ｐ型低濃度ドープ層の平均のＡｌ組成比が、前
    記ｐ型の多層膜層の平均のＡｌ組成比より小さい請求項
    ２０又は２１に記載の窒化物半導体素子。
25. 【請求項２５】 前記ｐ型低濃度ドープ層が、Ａｌ_sＧ
    ａ_1-sＮ（０＜ｓ＜０．５）層とＧａＮ層とが積層され
    てなる請求項２４記載の窒化物半導体素子。
26. 【請求項２６】 前記ｎ型窒化物半導体層は、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
    る請求項１５〜２５のうちのいずれか１つに記載の窒化
    物半導体素子。
27. 【請求項２７】 前記ｎ型窒化物半導体層はｎ型不純物
    を含有するｎ型コンタクト層を有し、該ｎ型コンタクト
    層と前記基板の間にアンドープＧａＮ層が形成されてい
    ることを特徴とする請求項１５〜２６のうちのいずれか
    １つに記載の窒化物半導体素子。
28. 【請求項２８】 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Ｇ
    ａＮ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請求
    項２７に記載の窒化物半導体素子。