JP4833769B2 - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は窒化物半導体発光素子に関することとして、さらに具体的には均一な発光によって高い発光効率を得ることが出来ると共に、動作電圧が低く静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ＥＳＤ）耐性が高い窒化物半導体発光素子に関する。

最近、ＧａＮ等の３族窒化物半導体（簡単に、窒化物半導体とも言う）は、優れた物理的、化学的特性により発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子の核心素材として脚光を浴びている。窒化物半導体材料を用いたＬＥＤまたはＬＤは、青色または緑色波長代の光を得るための発光素子に多く使用されており、このような窒化物半導体発光素子は電光板、照明装置など各種製品の光源として応用されている。窒化物半導体は通常Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有するＧａＮ系物質からなっている。窒化物半導体発光素子が各種電子製品の部品として採用されるにつれ、発光性能だけでなく信頼性の側面でも重要度が漸次増えつつある。

図１に図示された通り、一般的な窒化物半導体ＬＥＤ素子１０は、絶縁性基板であるサファイア基板１１上にＧａＮからなるバッファ層１２、ｎ型ＧａＮ系クラッド層１３、ＩｎＧａＮ/ＧａＮの単一量子井戸構造または多重量子井戸構造の活性層１４、及びｐ型ＧａＮ系クラッド層１５が順次積層された基本構造を有する。メサ蝕刻により露出されたｎ型ＧａＮ系クラッド層１３の上面にはｎ側電極１８が形成されており、ｐ型ＧａＮ系クラッド層１５上にはＩＴＯ等からなる透明電極層１６とｐ側電極１７が形成されている。

特許文献１では、発光効率及び発光光度を向上させるため、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅｄ）ＧａＮの障壁層とアンドープＩｎＧａＮの井戸層からなる多重量子井戸構造を有する活性層を開示しており、さらに上記障壁層のバンドギャップ（ｂａｎｄ ｇａｐ）より大きいバンドギャップを有するクラッド層を開示している。

窒化物半導体発光素子を照明用光源や屋外ディスプレイの光源として使用するためには、上記発光素子の光出力と発光効率をさらに向上させる必要がある。特に、窒化物半導体ＬＥＤまたはＬＤにおいては、しきい電圧または動作電圧（Ｖ_ｆ）をさらに低くして発熱量を減らし、信頼性と寿命を向上させる必要がある。また、窒化物半導体発光素子は通常静電気放電（ＥＳＤ）に対する耐性が弱いため、静電気放電特性を改善させる必要がある。人や物から容易に発生される静電気放電により窒化物半導体ＬＥＤ/ＬＤが破損され得る。特に、ｐ側電極とｎ側電極との間で電流が集中されることにより、不均一な発光による発光効率の低下を招いてＥＳＤ耐性はさらに弱くなる。

従って、窒化物半導体発光素子の発光強度を増加させつつＥＳＤによる素子の損傷を抑えるため様々な研究が進行されてきた。例えば、特許文献２は、同一基板にＬＥＤ素子とショットキーダイオードを集積してＬＥＤとショットキーダイオードを並列に連結させることにより、ＥＳＤから発光素子を保護する技術を開示している。その他にも、ＥＳＤ耐性を改善するため、ＬＥＤをツェナーダイオード（ｚｅｎｏｒ ｄｉｏｄｅ）と並列連結させる方法が提示されている。しかし、このような従来の方法は、発光効率または発光強度の増大方案を開示しておらず、別途のツェナーダイオードを購入するかショットキー接合を形成させなければならない厄介さがある。

特公平１０−１３５５１４号公報 米国特許第６，５９３，５９７号

本発明は上記の問題点を解決するためであって、その目的は改善された発光効率を有し、動作電圧が低い窒化物半導体発光素子を提供することにある。また、本発明の目的は、ＥＳＤ耐性向上のための他の素子を具備する必要なく、高いＥＳＤ耐性を具現することが出来る窒化物半導体発光素子を提供することにある。

上述の技術的課題を達成すべく、本発明による窒化物半導体発光素子は、基板上に形成されたｎ側コンタクト層と、上記ｎ側コンタクト層上に形成された電流拡散層と、上記電流拡散層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型クラッド層を含む。上記電流拡散層は、Ｉｎ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる第１窒化物半導体層と、Ｉｎ_ｙＧａ_{（１−ｙ）}Ｎ（０≦ｙ＜１、ｙ＜ｘ）からなる第２窒化物半導体層が相互交代で積層され形成された全体３層以上の多層薄膜層からなっている。また、上記多層薄膜層のうち一部連続して積層された窒化物半導体層はｎ型ドーパントにドーピングされており、上記多層薄膜層のうち他の一部はドーピングされていないアンドープ窒化物半導体からなっている。

本発明の実施形態によると、上記多層薄膜層のうち一部連続して積層された窒化物半導体層らはｎ型ドーパントにドーピングされ、上記多層薄膜層のうち他の一部連続して積層された窒化物半導体層はドーピングされないアンドープ窒化物半導体となることが出来る。

本発明の実施形態によると、上記多層薄膜層においてｎ型ドーパントにドーピングされた層はドーピング濃度が全て同一であり得る。他の実施形態によると、上記多層薄膜層においてｎ型ドーパントにドーピングされた層の一部はドーピング濃度が同一で他の一部はドーピング濃度が相互異なることが出来る。

本発明の実施形態によると、上記第１窒化物半導体層はＩｎＧａＮからなり、上記第２窒化物半導体層はＧａＮからなることが出来る。この場合、好ましくは、上記第１窒化物半導体層はＩｎ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０．０５＜ｘ＜３）からなっており、上記第２窒化物半導体層はＧａＮからなっている。

本発明の実施形態によると、上記第１窒化物半導体層の組成は全て同一であり得る。他の実施形態によると、上記第１窒化物半導体層の組成は厚さ方向の距離に応じて変わることが出来る。例えば、第１窒化物半導体層のＩｎ組成は活性層に近いほど大きくなったり小さくなることが出来る。また、上記第１窒化物半導体層のうち一部は組成が相互同一で、他の一部は組成が相互異なることが出来る。

本発明の実施形態によると、上記多層薄膜層において、上記窒化物半導体層の厚さは全て同一であることが出来る。他の実施形態によると、上記多層薄膜層において、上記窒化物半導体層の厚さは異なることが出来る。例えば、第１窒化物層または第２窒化物半導体層の厚さは活性層に近いほど大きくなったり小さくなることが出来る。また、上記第１窒化物半導体層のうち一部は厚さが相互同一で、他の一部は厚さが相互異なることが出来る。

好ましくは、上記第１窒化物半導体層及び第２窒化物半導体層の厚さは各々５ｎｍ以下である。このように第１及び第２窒化物半導体層の厚さを各々５ｎｍ以下にすると、上記電流拡散層は結晶性が良い超格子構造の多層薄膜を成すことが出来る。

本発明の実施形態によると、上記第１窒化物半導体層の組成と厚さは相互異なることが出来る。また、上記第１窒化物半導体層のうち一部は組成と厚さが同一で、他の一部は組成と厚さが相互異なることが出来る。

本発明の実施形態によると、上記基板と上記ｎ側コンタクト層との間に窒化物半導体層/ＳｉＣ層の多層構造からなるバッファ層をさらに含むことが出来る。この場合、上記バッファ層は上記基板上に形成されたＳｉＣ層と、上記ＳｉＣ層上に形成されたＩｎＧａＮ層を含むことが出来る。また、上記基板と上記バッファ層との間に形成されたアンドープＧａＮ層をさらに含むことが出来る。

本発明によると、上記ｎ側コンタクト層と上記電流拡散層との間に形成された炭素（Ｃ）変調ドーピング層をさらに含むことが出来る。上記Ｃ変調ドーピング層は厚さ方向の距離に応じて変調される炭素ドーピング濃度を有する。このようなＣ変調ドーピング層を具備することにより、さらに向上されたＥＳＤ耐圧を得ることが出来る。

本発明によると、電流拡散層により電流が均一に印加されるため、発光が均一になり発光効率が向上される。また、効果的な電流注入により動作電圧の過度な増加を抑えることが出来る。さらに、均一な電流注入によりＥＳＤ耐性特性が改善される効果を得ることが出来る。

以下、添付の図面を参照に本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明される実施形態で限定されるのではない。本発明の実施形態は、当業界において平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のため誇張されることができ、図面上の同一の符号で表示される要素は同一の要素である。

図２は本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の断面図である。図２を参照すると、窒化物半導体発光素子１００は、サファイアからなる基板１０１上に順次形成されたアンドープＧａＮ層１０２、ｎ側コンタクト層１０３、電流拡散層１０５、活性層１０６、ｐ型クラッド層１０７及びｐ側コンタクト層１０８を含む。本実施形態では基板１０１としてサファイア基板を使用するが、他の方案として、例えばＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板などの半導体基板を使用したり、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）のような絶縁性基板を使用することも出来る。

上記ｎ側コンタクト層１０３としてはＡｌ_ｚＧａＮ（０＜ｚ＜０．３）を使用することが好ましく、０．５ないし５μｍの厚さを有することが好ましい。また、ｎ側コンタクト層１０３のｎ型ドーパント濃度(ドーピング濃度)は３×１０^１８乃至５×１０^２１Ｃｍ^−３が好ましい。ｎ側コンタクト層１０３のドーピング濃度が増加されるほど結晶性が低下されない範囲内で動作電圧（Ｖ_ｆ）が減少される効果が得られる。しかし、ｎ側コンタクト層１０３のドーピング濃度が過度になると結晶性が低下されるため、ｎ側コンタクト層１０３のドーピング濃度は５×１０^２１Ｃｍ^−３を超えないことが好ましい。

上記アンドープＧａＮ層１０２、ｎ側コンタクト層１０３及び電流拡散層１０５は上記発光素子１００のｎ側領域１５０を成し、上記電流拡散層１０５の一部及び上記ｎ側コンタクト層１０３は、ｎ型ドーパントがドーピングされたｎ型窒化物半導体からなっている。ｎ型ドーパントには例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等を使用することができ、このうちＳｉが好ましい。

一方、上記ｐ型クラッド層１０７、ｐ側コンタクト層１０８はｐ側領域１４０を成し、ｐ型ドーパントがドーピングされたｐ型窒化物半導体からなっている。ｐ型ドーパントには例えば、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅなどを使用することができ、このうちＭｇが好ましい。ｎ側領域１５０とｐ側領域１４０との間に介在された活性層１０６は例えば、ＩｎＧａＮ/ＧａＮの多重量子井戸構造を有することが出来る。

電流拡散層１０５はｎ側コンタクト層１０３と活性層１０６との間に介在されている。この電流拡散層１０５は、インジウム（Ｉｎ）が含まれたＩｎ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる第１窒化物半導体層１０５ａとＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｙ）}Ｎ（０≦ｙ＜１、ｙ＜ｘ）からなる第２窒化物半導体層１０５ｂが相互交代で積層されて成る。また、電流拡散層１０５は全体３層以上の多層薄膜層からなっている。好ましくは、第１及び第２窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂが２層以上積層され計４層以上積層される。

また、電流拡散層１０５のうち連続して積層された一部窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂはｎ型ドーパントにドーピングされており、電流拡散層１０５のうち他の一部はドーピングされていないアンドープ窒化物半導体からなっている。実施形態によっては、一部連続して積層された窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂはｎ型ドーパントにドーピングされ、他の一部連続して積層された窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂはドーピングされないアンドープ窒化物半導体からなることが出来る。

仮に、電流拡散層１０５を構成する上記多層薄膜を全てアンドープ窒化物半導体に形成すると、発光が全体面積にわたって均一に成されＥＳＤ耐性が大きく向上されるが、発光素子の動作電圧（Ｖ_ｆ）が増加される。仮に、上記多層薄膜を全てｎ型にドーピングすると、動作電圧は減少されるが発光均一性とＥＳＤ耐性が低下される。

しかし、本発明のようにドーピングされた部分（連続して積層されたｎ型窒化物半導体層）とドーピングされない部分を適切に組み合わせて電流拡散層１０５を構成すると、動作電圧の増加無く均一な発光と高いＥＳＤ耐性を得ることが出来る。即ち、電流拡散層内の一部連続積層されたｎドーピング層により動作電圧の過度な増加を抑えるだけでなく、電流拡散層内の一部アンドープ層により電流を均一に印加して均一な発光と高いＥＳＤ耐性特性を得ることが出来る。

電流拡散層１０５において、ｎ型ドーパントにドーピングされた窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂはドーピング濃度が全て同一であり得る。他の方案として、電流拡散層１０５においてｎ型ドーパントにドーピングされた窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの一部はドーピング濃度が同一で、他の一部はドーピング濃度が相互異なることが出来る。

好ましくは、上記第１窒化物半導体層１０５ａ及び第２窒化物半導体層１０５ｂの厚さは各々５ｎｍ以下である。このように第１及び第２窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの厚さを各々５ｎｍ以下にすると、上記電流拡散層は結晶性が良い超格子構造の多層薄膜を得ることが出来る。

図２では、第１窒化物半導体層１０５ａから始めて第１窒化物半導体層１０５ａで終わる積層順番を示しているが、これとは異なる積層順番を有することも出来る。例えば、第１窒化物半導体層１０５ａから始めて第２窒化物半導体層１０５ｂで終わる積層順番を取るか、第２窒化物半導体層１０５ｂから始めて第１または第２窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂで終わる積層順番を取ることも出来る。

図３は一実施形態による電流拡散層１０５を示す部分断面図である。図３を参照すると、Ｉｎ含量が相対的に多い第１窒化物半導体層１０５ａとＩｎ含量が少ない第２窒化物半導体層１０５ｂが一対で５組積層され計１０個層を成している。例えば、第１窒化物半導体層１０５ａはＩｎＧａＮ層からなり、第２窒化物半導体層１０５ｂはＧａＮ層からなることが出来る。この場合、第１窒化物半導体層１０５ａはＩｎ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０．０５＜ｘ＜３）からなることが好ましい。

ＩｎＧａＮはＧａＮに比べバンドギャップが小さいため、伝導帯域エッジ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ）で電流拡散層１０５内のＩｎＧａＮ層（第１窒化物半導体層）は量子井戸を形成し、ＧａＮ層（第２窒化物半導体層）は量子障壁を形成する。

図３を参照に説明した電流拡散層１０５のドーピング領域構成及び各窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの組成は一実施例に過ぎず、本発明の範囲内で様々な変形が可能である。

図４乃至図７は本発明の様々な実施形態による電流拡散層の組成を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ）を示す図面である。第１窒化物半導体層１０５ａの組成は全て同一であり得る。他の方案として、第１窒化物半導体層１０５ａの組成は厚さ方向の距離によって変わることが出来る。

図４を参照すると、第１窒化物半導体層１０５ａの組成が全て同一である。例えば、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ多層薄膜で電流拡散層１０５を形成する場合、ＩｎＧａＮ層（第１窒化物半導体層１０５ａ）の組成を全て同一にすることが出来る。従って、電流拡散層内の量子井戸の深さがほぼ同じように表れる。

図５を参照すると、第１窒化物半導体層１０５ａの組成が厚さ方向の距離によって変わる。特に、量子井戸を成す第１窒化物半導体層１０５ａのＩｎ組成は活性層側に行くほど大きくなっている。このようにＩｎ組成を変化させることにより、電流拡散層の内部において厚さ方向に応じて屈折率を変化させることが出来る。このような屈折率の変化を通じ上記電流拡散層１０５で光導波管を形成してＬＤ素子のレーザー光のモードを調整することが出来る。特に、活性層に近いほどＩｎ組成を大きくすると（屈折率を大きくすると）、良質の光導波管を形成することができ、レーザー光のモードを容易に効果的に調整することが出来る。従って、光出力と発光効率を向上させることが出来る。また、第１窒化物半導体層１０５ａのＩｎ組成が変わることにより静電容量が変わる。

図６を参照すると、図５とは逆に第１窒化物層１０５ａのＩｎ組成は活性層側に行くほど小さくなっている。このようにＩｎ組成を変化させることにより、電流拡散層の内部において厚さ方向に応じて屈折率を変化させることができ、これによって上記電流拡散層１０５で光導波管を形成してＬＤ素子のレーザー光のモードを調整することができる。また、第１窒化物半導体層１０５ａのＩｎ調整が変わることにより静電容量が変わる。

他にも、第１窒化物半導体層１０５ａのうち一部は組成が相互同一で、他の一部は相互異なることが出来る。このような例が図７に図示されている。図７を参照すると、ｎ側コンタクト層に隣接している２個の第１窒化物半導体層１０５ａは、相互同一のＩｎ組成を有しており（Ａ領域参照）、活性層に隣接した３個の第１窒化物半導体層１０５ａは、相互同一のＩｎ組成を有している（Ｂ領域参照）。しかし、Ａ領域の第１窒化物半導体層１０５ａのＩｎ組成とＢ領域のＩｎ組成は相互異なる。また、Ａ領域とＢ領域との間にある第１窒化物半導体層１０５ａの組成は、上記Ａ領域とＢ領域の第１窒化物半導体層１０５ａのＩｎ組成と異なる。以上、図４乃至図７を参照に説明した様々な電流拡散層の組成は実施例に過ぎず、本発明の範囲内で多様な変形が可能である。

図８及び図９は本発明の実施形態による電流拡散層を成す窒化物半導体膜の厚さ変化を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジを示す図面である。電流拡散層１０５において、窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの厚さは全て同一であることが出来る。他の方案として、窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの厚さは異なることが出来る。また、窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂのうち一部は厚さが相互同一で、他の一部は厚さが相互異なることが出来る。

図８を参照すると、第１窒化物半導体層１０５ａの厚さは活性層に近いほど大きくなる。このように厚さを調節することにより、活性層側に行くほどＩｎ組成が大きくなる効果が得られる。これによって、活性層側に行くほど屈折率が大きくなる。このような厚さ調節は前述の通りレーザー光モードを調節することに利用され得る。

図９を参照すると、図８とは逆に第１窒化物半導体層１０５ａの厚さは活性層に近いほど小さくなる。。このように厚さを調節することにより、活性層側に行くほどＩｎ組成が小さくなる効果が得られ、このような厚さ調節は屈折率調整とレーザー光モードの調節に利用され得る。

他にも、第１窒化物半導体層１０５ａのうち一部は厚さが相互同一で、他の一部は厚さが相互異なることが出来る。また、第２窒化物半導体層１０５ｂの厚さまたは第１及び第２窒化物半導体層１０５ａ、１０５ｂの厚さを全て調節することも出来る。さらに、第１窒化物半導体層１０５ａの組成と厚さを同時に調節して相互異なるようにすることができ、第１窒化物半導体層１０５ａのうち一部は組成と厚さが同一で、他の一部は組成と厚さが相互異なることも出来る。

図１０は本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の一部を示す断面図である。この実施形態における半導体発光素子２００は、アンドープＧａＮ層１０２とｎ側コンタクト層１０３との間に窒化物半導体層/ＳｉＣ層の多層構造からなるバッファ層１１０、１１２をさらに含むことを除いては、前述の実施形態の半導体発光素子１００（図２参照）と同一である。従って、活性層１０６の上部分は図示を省略した。上記バッファ層１１０、１１２はアンドープＧａＮ層１０２上に形成されたＳｉＣ層１１０と、上記ＳｉＣ層１１０上に形成されたＩｎＧａＮ層１１２を含む。

上記ＳｉＣ層１１０は５００乃至１５００℃から成長されるが好ましく、上記ＩｎＧａＮ層１１２は５００乃至６００℃の低温範囲から成長されることが好ましい。このようなバッファ層１１０、１１２によってバッファ層上にさらに良質の窒化物半導体の結晶を得ることが可能と成る。これによって、発光素子の発光効率とＥＳＤ耐性の向上を期待することが出来る。

図１１は、本発明のまた異なる実施形態による窒化物半導体発光素子の断面図である。この実施形態の窒化物半導体発光素子３００は、ｎ側コンタクト層１０３と電流拡散層１０５との間に形成された炭素（Ｃ）変調ドーピング層１０４をさらに含むことを除いては、前述の実施形態の発光素子１００（図２参照）と同一である。上記Ｃ変調ドーピング層１０４は厚さ方向の距離によって変調される炭素ドーピング濃度を有する。

図１２にはＣ変調ドーピング層１０４の炭素濃度プロファイルが概略的に図示されている。

図１２に図示された通り、Ｃ変調ドーピング層１０４は厚さ方向の距離によって炭素ドーピング濃度が増加してから減少する濃度変化を繰り返す。図１２においてＣ_ｈは最高濃度を示しＣ_ｌは最低濃度を示す。このようなＣ変調ドーピング層１０４を具備することにより、さらに向上されたＥＳＤ耐圧を得ることが出来る。

本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲によって限定しようとする。請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは、当技術分野の通常の知識を有している者には自明である。

従来の窒化物半導体発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態による電流拡散層を示す部分断面図である。 本発明の様々な実施形態による電流拡散層の組成を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ）を示す図面である。 本発明の様々な実施形態による電流拡散層の組成を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジを示す図面である。 本発明の様々な実施形態による電流拡散層の組成を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジを示す図面である。 本発明の様々な実施形態による電流拡散層の組成を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジを示す図面である。 本発明の実施形態による電流拡散層を成す窒化物半導体膜の厚さ変化を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジを示す図面である。 本発明の実施形態による電流拡散層を成す窒化物半導体膜の厚さ変化を概略的に説明するための図面として、電流拡散層の伝導帯域エッジを示す図面である。 本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子の断面図である。 本発明のまた異なる実施形態による窒化物半導体発光素子の一部を示す断面図である。 炭素変調ドーピング層の炭素ドーピング濃度プロファイルを概略的に示すグラフである。

符号の説明

１０１ 基板、１０２ アンドープＧａＮ層、１０３ ｎ側コンタクト層、
１０５ 電流拡散層、１０６ 活性層、１０７ｐ 型クラッド層、
１０８ ｐ側コンタクト層、１５０ ｎ側領域、１４０ ｐ側領域、
１００ 窒化物半導体発光素子

Claims (22)

1. 基板上に形成されたｎ側コンタクト層と、
   上記ｎ側コンタクト層上に形成された電流拡散層と、
   上記電流拡散層上に形成された活性層と、
   上記活性層上に形成されたｐ型クラッド層を含み、
   上記電流拡散層は、Ｉｎ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる第１窒化物半導体層とＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｙ）}Ｎ（０≦ｙ＜１、ｙ＜ｘ）から構成され上記第１窒化物半導体より大きいバンドギャップエネルギーを有する第２窒化物半導体層が相互交代で積層され形成された全体３層以上の多層薄膜層からなり、
   上記電流拡散層は、上記多層薄膜層のうち一部連続して積層される複数の上記第１及び第２窒化物半導体層からなり、ｎ型ドーパントでドーピングされるドーピング領域と、上記多層薄膜層のうち一部連続して積層される複数の第１及び第２窒化物半導体層からなり、ドーピングされていないアンドープ領域とを含み、
   上記ドーピング領域とアンドープ領域とは、交互に３回以上繰り返し積層されることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
2. 上記多層薄膜層において、ｎ型ドーパントにドーピングされた窒化物半導体層はドーピング濃度が全て同一であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
3. 上記多層薄膜層において、ｎ型ドーパントにドーピングされた窒化物半導体層の一部はドーピング濃度が同一で、他の一部はドーピング濃度が相互異なることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
4. 上記第１窒化物半導体層はＩｎＧａＮからなり、上記第２窒化物半導体層はＧａＮからなることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
5. 上記第１窒化物半導体層はＩｎ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０．０５＜ｘ＜１）からなり、上記第２窒化物半導体層はＧａＮからなることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体発光素子。
6. 上記第１窒化物半導体層の組成は全て同一であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
7. 上記第１窒化物半導体層の組成は厚さ方向の距離によって変わることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
8. 第１窒化物半導体層のＩｎ組成は活性層に近いほど大きくなることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
9. 第１窒化物半導体層のＩｎ組成は活性層に近いほど小さくなることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
10. 上記第１窒化物半導体層のうち一部は組成が相互同一で、他の一部は組成が相互異なることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
11. 上記多層薄膜層において、上記窒化物半導体層の厚さは全て同一であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
12. 上記多層薄膜層において、上記窒化物半導体層の厚さは異なることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
13. 第１窒化物層または第２窒化物半導体層の厚さは活性層に近いほど大きくなることを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体発光素子。
14. 第１窒化物層または第２窒化物半導体層の厚さは活性層に近いほど小さくなることを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体発光素子。
15. 上記第１窒化物半導体層のうち一部は厚さが相互同一で、他の一部は厚さが相互異なることを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体発光素子。
16. 上記第１窒化物半導体層及び第２窒化物半導体層の厚さは各々５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
17. 上記第１窒化物半導体層の組成と厚さは相互異なることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
18. 上記第１窒化物半導体層のうち一部は組成と厚さが同一で、他の一部は組成と厚さが相互異なることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
19. 上記基板と上記ｎ側コンタクト層との間に窒化物半導体層/ＳｉＣ層の多層構造からなるバッファ層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
20. 上記バッファ層は上記基板上に形成されたＳｉＣ層と、上記ＳｉＣ層上に形成されたＩｎＧａＮ層を含むことを特徴とする請求項１９に記載の窒化物半導体発光素子。
21. 上記基板と上記バッファ層との間に形成されたアンドープＧａＮ層をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の窒化物半導体発光素子。
22. 上記ｎ側コンタクト層と上記電流拡散層との間に形成された炭素変調ドーピング層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。

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