JP6691090B2

JP6691090B2 - 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法

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Publication number: JP6691090B2
Application number: JP2017227854A
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Inventors: 勇介松倉
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Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2020-04-28
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Description

本発明は、窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。

近年、紫外光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の窒化物半導体発光素子が提供されており、発光強度を向上させた窒化物半導体発光素子の開発が進められている（特許文献１参照。）。

特許第４６８１６８４号公報

特許文献１に記載の窒化物半導体発光素子は、基板と、該基板上に形成されたＡｌＮからなるＡｌＮ歪緩衝層と、該ＡｌＮ歪緩衝層上に形成された超格子歪緩衝層と、該超格子歪緩衝層上に形成された窒化物半導体層とを備え、前記超格子歪緩衝層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．２５）よりなり、且つ、Ｍｇを含む第１の層と、ＡｌＮよりなり、意図的にＭｇを含んでいない第２の層とを交互に積層して超格子構造を形成したものであることを特徴とする。

ＡｌＧａＮ窒化物半導体発光素子では、ＡｌＮモル分率組成比の高いＡｌＧａＮ領域とＡｌＮモル分率の低いＡｌＧａＮ領域とが存在することにより、発光波長の分布が広がり発光スペクトルの幅が広くなる虞がある。

上記課題を鑑み、本発明は、発光波長分布の広がりを抑制して発光スペクトルの幅を狭くすることができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、基板と、前記基板上に設けられ、ＡｌＧａＮにより形成された超格子層と、前記超格子層上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮにより形成されたｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層上に設けられた活性層と、を備える窒化物半導体発光素子であって、前記超格子層は、前記基板側に位置して、第１のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層と、前記第１のＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第１のＡｌ組成比よりも小さい第２のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層と、前記第２のＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第２のＡｌ組成比よりも小さい第３のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第３のＡｌＧａＮ層と、を含む、窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、発光波長分布の広がりを抑制して発光スペクトルの幅を狭くすることができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。図２は、基板の表面の状態を模式的に示す図である。図３は、図１に示す発光素子の超格子層のＡｌ組成比の一例を模式的に示すグラフである。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例の発光素子の超格子層の構成と実施例の測定結果とを示す図である。図５は、比較例及び実施例の発光素子の発光出力及びスペクトルの半値幅を示すグラフである。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。図７は、図６に示す発光素子の超格子層のＡｌ組成比の一例を模式的に示すグラフである。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例の発光素子の超格子層の構成と実施例の測定結果とを示す図である。図９は、比較例及び実施例の発光素子の発光出力及びスペクトルの半値幅を示すグラフである。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の窒化物半導体発光素子の寸法比と一致するものではない。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。窒化物半導体発光素子１（以下、単に「発光素子１」ともいう。）は、紫外領域の波長の光を発する発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）である。本実施の形態では、特に、中心波長が２８０ｎｍ〜３６０ｎｍの深紫外光を発する発光素子１を例に挙げて説明する。

図１に示すように、発光素子１は、基板１０と、バッファ層２０と、超格子層３０と、ｎ型クラッド層４０と、多重量子井戸層を含む活性層５０と、電子ブロック層６０と、ｐ型クラッド層７０と、ｐ型コンタクト層８０と、ｎ側電極９０と、ｐ側電極９２とを含んで構成されている。

発光素子１を構成する半導体には、例えば、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）にて表される２元系、３元系若しくは４元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。また、これらのIII族元素の一部は、ホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置き換えても良く、また、Ｎの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えても良い。

基板１０は、発光素子１が発する深紫外光に対して透光性を有している。基板１０は、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むサファイア基板である。

図２は、基板１０の表面の状態を模式的に示す図である。図２に示すように、基板１０の上面１０ａは、基板１０の底面に対して所定の大きさのオフ角θで傾斜するテラス幅Ｗの複数のテラス面Ｔを有して構成されている。一テラス面Ｔと隣接するテラス面Ｔとの間には、段差Ｓが存形成されている。換言すれば、基板１０の上面１０ａの断面は、段差Ｓを有する鋸歯状の形状を有している。オフ角θは、テラス面Ｔと、段差Ｓの上端又は下端を結ぶ線分とのなす角として定義される。オフ角θは、好ましくは、０．６°から３°である。

バッファ層２０は、基板１０上に形成されている。バッファ層２０は、ＡｌＮ層を含んで構成されている。基板１０及びバッファ層２０は、下地構造部２を構成する。基板１０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、バッファ層２０は必ずしも設けなくてもよい。

超格子層３０は、バッファ層２０上に形成されている。換言すれば、超格子層３０は、バッファ層２０とｎ型クラッド層４０との間に形成されている。

超格子層３０は、少なくとも２種類のＡｌ組成比の異なるＡｌＧａＮにより形成された層を交互に積層して形成される。具体的には、超格子層３０は、互いに異なるＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層３２と第２のＡｌＧａＮ層３４とを交互に積層して形成される。換言すれば、第１のＡｌＧａＮ層３２及び第２のＡｌＧａＮ層３４は、それぞれＡｌＧａＮを含む超格子構成層である。超格子層を形成する各層の厚さは、概ね０．１ｎｍから１０ｎｍ程度である。

次に、図３を参照して、超格子層３０の詳細について説明する。図３は、図１に示す発光素子１の超格子層３０のＡｌ組成比の一例を模式的に示すグラフである。なお、Ａｌ組成比には、別の表現として、「ＡｌＮモル分率」（％）を用いてもよい。図２の縦軸は、超格子層３０のＡｌ組成比（％）を示し、横軸は、超格子層３０を構成する第１のＡｌＧａＮ層３２及び第２のＡｌＧａＮ層３４の位置を模式的に示している。図３内の符号「ｔ_１」及び「ｔ_２」は、それぞれ、第１のＡｌＧａＮ層３２、第２のＡｌＧａＮ層３４の厚さを示している。

第１のＡｌＧａＮ層３２は、バッファ層２０上に形成されている。図３に示すように、第１のＡｌＧａＮ層３２は、第１のＡｌ組成比ｐを有するＡｌ_ｐＧａ_１−ｐＮ（０＜ｐ≦１）に形成された層である。好ましくは、第１のＡｌＧａＮ層３２の第１のＡｌ組成比ｐは、バッファ層２０のＡｌ組成比（約１００％）と略等しい値を有している。すなわち、ｐは、好ましくは、９９％以上であり、より好ましくは、１００％である。また、第１のＡｌＧａＮ層３２は、好ましくは、３０ｎｍ（ナノメートル）以下の厚さｔ_１を有している。

第２のＡｌＧａＮ層３４は、第１のＡｌ組成比ｐよりも小さい第２のＡｌ組成比ｑを有するＡｌ_ｑＧａ_１−ｑＮ（０＜ｑ＜ｐ）に形成された層である。また、第２のＡｌＧａＮ層３４は、第１のＡｌＧａＮ層３２の厚さｔ_１以上の厚さｔ_２を有している。また、第２のＡｌＧａＮ層３４の厚さｔ_２は、好ましくは、５０ｎｍ（ナノメートル）以下である。

超格子層３０は、複数の第１のＡｌＧａＮ層３２と、複数の第２のＡｌＧａＮ層３４とを、バッファ層２０側からｎ型クラッド層４０側に向かってこの順に交互にＬ（Ｌは自然数）層ずつ積層している。また、好ましくは、超格子層３０の厚さ（（ｔ_１＋ｔ_２）ｘＬ）は、２０００ｎｍ（すなわち、２μｍ（マイクロメートル））以下である。

ｎ型クラッド層４０は、超格子層３０上に形成されている。ｎ型クラッド層４０は、ｎ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｎ型ＡｌＧａＮ」ともいう。）により形成された層であり、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＡｌＧａＮを含む層である。なお、ｎ型の不純物としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、炭素（Ｃ）等を用いてもよい。なお、ｎ型クラッド層４０と超格子層３０との間にアンドープのｕ−Ａｌ_ｐＧａ_１−ｐＮ層（０≦ｐ≦１）が設けられていてもよい。ｕ−Ａｌ_ｐＧａ_１−ｐＮ層２４は、１．０μｍ以下の膜厚ｔ_ｕ（０≦ｔ_ｕ≦１．０）を有している。

多重量子井戸層を含む活性層５０は、ｎ型クラッド層４０上に形成されている。活性層５０は、Ａｌ_ｒＧａ_１−ｒＮを含んで構成される多重量子井戸層のｎ型クラッド層４０側の障壁層５２ａ、及び後述する電子ブロック層６０側の障壁層５２ｃを含む３層の障壁層５２ａ，５２ｂ，５２ｃとＡｌ_ｓＧａ_１−ｓＮを含んで構成される３層の井戸層５４ａ，５４ｂ，５４ｃ（０≦ｒ≦１、０≦ｓ≦１、ｒ＞ｓ）とを交互に積層した多重量子井戸層を含む層である。活性層５０は、波長３６０ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成されている。なお、本実施の形態では、活性層５０に障壁層５２ａ，５２ｂ，５２ｃ及び井戸層５４ａ，５４ｂ，５４ｃを各３層ずつ設けたが、必ずしも３層に限定されるものではなく、２層以下でもよく、４層以上でもよい。

電子ブロック層６０は、活性層５０上に形成されている。電子ブロック層６０は、ｐ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｐ型ＡｌＧａＮ」ともいう。）により形成されている。電子ブロック層６０は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有している。なお、電子ブロック層６０は、ＡｌＮにより形成された層を含んでもよい。また、電子ブロック層６０は、必ずしもｐ型の半導体層に限られず、アンドープの半導体層でもよい。

ｐ型クラッド層７０は、電子ブロック層６０上に形成されている。ｐ型クラッド層７０は、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成される層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＡｌ_ｔＧａ_1-ｔＮクラッド層（０≦ｔ≦１）である。なお、ｐ型の不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いてもよい。ｐ型クラッド層７０は、３００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の厚さを有する。

ｐ型コンタクト層８０は、ｐ型クラッド層７０上に形成されている。ｐ型コンタクト層８０は、例えば、Ｍｇ等の不純物が高濃度にドープされたｐ型のＧａＮ層である。

ｎ側電極９０は、ｎ型クラッド層４０の一部の領域上に形成されている。ｎ側電極９０は、例えば、ｎ型クラッド層４０の上に順にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／Ｔｉ／金（Ａｕ）が順に積層された多層膜で形成される。

ｐ側電極９２は、ｐ型コンタクト層８０の上に形成されている。ｐ側電極９２は、例えば、ｐ型コンタクト層８０の上に順に積層されるニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜で形成される。

（製造方法）
次に、発光素子１の製造方法について説明する。基板１０上にバッファ層２０、超格子層３０、ｎ型クラッド層４０、活性層５０、電子ブロック層６０、ｐ型クラッド層７０を、この順に、例えば、温度を段階的に下げながら連続的に高温成長させて形成する。これら層の成長には、有機金属化学気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ法（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）、ハライド気相エピタキシ法（Halide Vapor Phase Epitaxy：ＮＶＰＥ）等の周知のエピタキシャル成長法を用いて形成することができる。

次に、ｐ型クラッド層７０の上にマスクを形成し、マスクが形成されていない露出領域の活性層５０、電子ブロック層６０、及びｐ型クラッド層７０を除去する。活性層５０、電子ブロック層６０、及びｐ型クラッド層７０の除去は、例えば、プラズマエッチングにより行うことができる。ｎ型クラッド層４０の露出面４０ａ（図１参照）上にｎ側電極９０を形成し、マスクを除去したｐ型コンタクト層８０上にｐ側電極９２を形成する。ｎ側電極９０及びｐ側電極９２は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。

（実施例）
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る実施例について説明する。図４は、比較例及び実施例に係る発光素子の超格子層３０のデータと、測定結果とを示す図である。図５は、比較例及び実施例に係る発光素子の半値幅を示すグラフである。なお、図４の「ループ数」は、第１のＡｌＧａＮ層３２又は第２のＡｌＧａＮ層３４の層の数Ｌ（「積層数Ｌ」ともいう）を示す。

図４に示すように、実施例１の発光素子１は、第１のＡｌＧａＮ層３２及び第２のＡｌＧａＮ層３４を交互に複数積層させた超格子層３０を有しているのに対し、比較例の発光素子は、かかる超格子層３０を有していない点で両者は相違している。

具体的に、図４に示すように、実施例１に係る発光素子１は、第１のＡｌ組成比ｐとしてＡｌ組成比１００％を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層３２と、第２のＡｌ組成比ｑとしてＡｌ組成比３７．７％を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層３４とを備えている。

また、実施例１に係る発光素子１は、第１のＡｌＧａＮ層３２及び第２のＡｌＧａＮ層３４を交互に３０層ずつ積層している。また、第１のＡｌＧａＮ層３２の厚さｔ_１は、１０ｎｍであり、第２のＡｌＧａＮ層３４の厚さｔ_２は、３０ｎｍである。超格子層３０の厚さは、約１２００ｎｍ（（１０＋３０）ｘ３０）、すなわち、約１．２μｍである。

発光素子の半値幅に関する結果を、図４及び図５を参照して説明する。半値幅（ｎｍ）とは、発光出力（任意単位、当社比）の極大値の１／２の発光出力に対応する２点間の波長の間隔をいう。なお、発光出力は、種々の公知の方法で測定することが可能であるが、本実施例では、一例として、上述したｎ側電極９０及びｐ側電極９２の間に電流を流し、発光素子１の下側に設置した光検出器により測定した。

図４及び図５に示すように、比較例の発光素子では、中心波長（発光出力の極大値に対応する波長、単位はｎｍ）３０８．８ｎｍで、半値幅が２２．２６ｎｍであったのに対し、実施例１の発光素子１では、中心波長３１６．８ｎｍで、半値幅が１９．０６ｎｍであった。このように、実施例１の発光素子１の半値幅は、比較例の発光素子の半値幅よりも約１４％低減した。

以上のように、本発明により、発光素子１の発光波長分布の広がりが抑制され、半値幅、すなわち、発光スペクトルの幅を狭くできることが明らかになった。

また、上述した所定の大きさのオフ角θの表面を有する基板１０上で結晶成長させることにより、結晶性の高い発光素子１が得られる。本発明によると、このような結晶性が高く発光出力に優れた発光素子１において、さらに発光素子１の発光波長分布の広がりを抑制することが可能となる。

なお、図４に示すように、比較例では、０．４９の発光出力が得られたのに対し、実施例１では、０．５７の発光出力が得られた。このように、実施例１では、比較例の１．１６倍以上の発光出力が得られた。ここで、上記の発光出力の値は、発光素子に２０ｍＡの電流を印加したときに得られる出力値である。以上のように、本発明により、発光素子１の発光出力も上昇することが明らかになった。

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。図７は、図６に示す発光素子の超格子層のＡｌ組成比の一例を模式的に示すグラフである。第２の実施の形態に係る発光素子１は、後述する第３のＡｌＧａＮ層３６を備える点で、第１の実施の形態に係る発光素子１と相違する。以下、第１の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略するとともに、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

図６に示すように、発光素子１の超格子層３０は、第２のＡｌＧａＮ層上に形成された第３のＡｌＧａＮ層３６をさらに備える。また、図７に示すように、第３のＡｌＧａＮ層３６は、第２のＡｌ組成比ｑよりも小さい第３のＡｌ組成比ｚを有するＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０＜ｚ＜ｑ）により形成されている。また、第３のＡｌＧａＮ層３６は、５０ｎｍ（ナノメートル）以下の厚さｔ_３を有している。

第１のＡｌＧａＮ層３２と、第２のＡｌＧａＮ層３４と、第３のＡｌＧａＮ層３６とは、この順にＬ層ずつ繰り返されて積層されている。すなわち、超格子層３０は、複数の第１のＡｌＧａＮ層３２と、複数の第２のＡｌＧａＮ層３４と、複数の第３のＡｌＧａＮ層３６とを、バッファ層２０側からｎ型クラッド層４０側に向かってこの順にＬ層ずつ繰り返して積層している。なお、第３のＡｌＧａＮ層３６は、ＡｌＧａＮを含む超格子構成層である。

（実施例）
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る実施例を説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例の発光素子の超格子層の構成と実施例の測定結果とを示す図である。図９は、比較例及び実施例の発光素子の発光出力及びスペクトルの半値幅を示すグラフである。なお、比較例として用いた発光素子は、第１の実施の形態で用いた発光素子と同様の構成を有するため、ここでの説明は省略する。

実施例２に係る発光素子１は、第１のＡｌ組成比ｐとしてＡｌ組成比１００％を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層３２と、第２のＡｌ組成比ｑとしてＡｌ組成比４８．１％を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層３４と、第３のＡｌ組成比ｚとしてＡｌ組成比３７．７％を有するＡｌＧａＮにより形成された第３のＡｌＧａＮ層３６とを備えている。また、実施例２に係る発光素子１は、第１のＡｌＧａＮ層３２、第２のＡｌＧａＮ層３４及び第３のＡｌＧａＮ層３６をこの順に４１層ずつ繰り返して積層している。また、第１のＡｌＧａＮ層３２の厚さｔ_１は、１０ｎｍであり、第２のＡｌＧａＮ層３４の厚さｔ_２は、２０ｎｍであり、第３のＡｌＧａＮ層３６の厚さｔ_３は、１０ｎｍである。超格子層３０の厚さは、約１６４０ｎｍ（（１０＋２０＋１０）ｘ４１）、すなわち、約１．６４μｍである。

実施例３に係る発光素子１は、実施例２に係る発光素子１と同様のＡｌ組成比及び厚さを有する第１のＡｌＧａＮ層３２と、第２のＡｌＧａＮ層３４と、第３のＡｌＧａＮ層３６とを備えている。また、実施例３に係る発光素子１は、第１のＡｌＧａＮ層３２、第２のＡｌＧａＮ層３４及び第３のＡｌＧａＮ層３６をこの順に３０層ずつ繰り返して積層している。超格子層３０の厚さは、約１２００ｎｍ（（１０＋２０＋１０）ｘ３０）、すなわち、約１．２μｍである。

図８及び図９に示すように、実施例２の発光素子１では、中心波長３１０．４ｎｍで、半値幅が１８．２８ｎｍであった。また、実施例３の発光素子１では、中心波長３１８．４ｎｍで、半値幅が２１．４４ｎｍであった。このように、実施例２の発光素子１の半値幅は、比較例の発光素子の半値幅よりも約１８％低減した。また、実施例３の発光素子１の半値幅は、比較例の発光素子の半値幅よりも約４％低減した。

以上のようにしても、発光素子１の発光波長分布の広がりが抑制され、半値幅、すなわち、発光スペクトルの幅を狭くできることが明らかになった。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る発光素子１は、バッファ層２０上に位置して、例えば、少なくとも２種類のＡｌ組成比の異なるＡｌＧａＮにより形成された層を含む超格子層３０を有している。これにより、発光素子１の発光波長分布の広がりが抑制され、発光スペクトルの幅を狭くすることが可能となる。

（実施形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］基板（１０）と、前記基板（１０）上に設けられ、ＡｌＧａＮにより形成された超格子層（３０）と、前記超格子層（３０）上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮにより形成されたｎ型クラッド層（４０）と、前記ｎ型クラッド層（４０）上に設けられた活性層（５０）と、を備える窒化物半導体発光素子（１）であって、前記超格子層（３０）は、前記基板（１０）側に位置して、第１のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層（３２）と、前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）上に形成され、前記第１のＡｌ組成比よりも小さい第２のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層（３４）と、前記第２のＡｌＧａＮ層（３４）上に形成され、前記第２のＡｌ組成比よりも小さい第３のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第３のＡｌＧａＮ層（３６）と、を含む、窒化物半導体発光素子（１）。
［２］前記基板（１０）と前記超格子層（３０）との間に位置してＡｌＮにより形成されたバッファ層（２０）をさらに備え、、前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）のＡｌ組成比は、前記基板（１０）と前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）との間に設けられたバッファ層（２０）を形成するＡｌＮのＡｌ組成比と略等しい値である、前記［１］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［３］前記第２のＡｌＧａＮ層（３４）は、前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）の厚さ以上の厚さを有する、前記［２］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［４］前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）は、３０ナノメートル以下の厚さを有する、前記［２］又は［３］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［５］前記第２のＡｌＧａＮ層（３４）は、５０ナノメートル以下の厚さを有する、前記［２］から［４］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［６］前記超格子層（３０）は、複数の前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）と、複数の前記第２のＡｌＧａＮ層（３４）と、複数の前記第３のＡｌＧａＮ層（３６）とを、前記基板（１０）側から前記ｎ型クラッド層（４０）側に向かってこの順にL層ずつ繰り返して積層している、前記［２］から［５］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［７］前記第３のＡｌＧａＮ層（３６）は、５０ナノメートル以下の厚さを有する、前記［２］から［６］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［８］前記超格子層（３０）は、２マイクロメートル以下の厚さを有する、前記［１］から［７］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［９］前記基板（１０）は、所定のオフ角で傾斜するテラス面を有して構成されている、前記［１］から［８］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１０］前記テラス面（Ｔ）と該テラス面（Ｔ）に隣接するテラス面（Ｔ）との間に段差（Ｓ）が形成されている、前記［９］に記載の窒化物半導体発光素子。
［１１］前記オフ角は、０．６°以上３°以下の角度である、前記［９］又は［１０］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１２］基板（１０）上にＡｌＧａＮにより形成された超格子層と、ｎ型クラッド層（４０）と、活性層（５０）と、をこの順に形成する工程を備える窒化物半導体発光素子（１）の製造方法であって、前記工程は、前記基板（１０）側に位置して、第１のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層（３２）と、前記第１のＡｌＧａＮ層（３２）上に形成され、前記第１のＡｌ組成比よりも小さい第２のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層（３４）と、前記第２のＡｌＧａＮ層（３４）上に形成され、前記第２のＡｌ組成比よりも小さい第３のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第３のＡｌＧａＮ層（３６）と、をこの順に形成する、窒化物半導体発光素子（１）の製造方法。

１…窒化物半導体発光素子（発光素子）
２…下地構造部
１０…基板
１０ａ…上面
２０…バッファ層
３０…超格子層
３２…第１のＡｌＧａＮ層
３４…第２のＡｌＧａＮ層
３６…第３のＡｌＧａＮ層
４０…ｎ型クラッド層
４０ａ…露出面
５０…活性層
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…障壁層
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…井戸層
６０…電子ブロック層
７０…型クラッド層
８０…ｐ型コンタクト層
９０…ｎ側電極
９２…ｐ側電極
Ｌ…積層数
ｐ…第１のＡｌ組成比
ｑ…第２のＡｌ組成比
ｚ…第３のＡｌ組成比
Ｓ…段差
Ｔ…テラス面
Ｗ…テラス幅
θ…オフ角

Claims

基板と、
前記基板上に設けられ、ＡｌＧａＮにより形成された超格子層と、
前記超格子層上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮにより形成されたｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上に設けられた活性層と、
を備える窒化物半導体発光素子であって、
前記超格子層は、
前記基板側に位置して、第１のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層と、
前記第１のＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第１のＡｌ組成比よりも小さい第２のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層と、
前記第２のＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第２のＡｌ組成比よりも小さい第３のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第３のＡｌＧａＮ層と、を含む、
窒化物半導体発光素子。
前記基板と前記超格子層との間に位置してＡｌＮにより形成されたバッファ層をさらに備え、
前記第１のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、前記基板と前記第１のＡｌＧａＮ層との間に設けられたバッファ層を形成するＡｌＮのＡｌ組成比と略等しい値である、
請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
前記第２のＡｌＧａＮ層は、前記第１のＡｌＧａＮ層の厚さ以上の厚さを有する、
請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
前記第１のＡｌＧａＮ層は、３０ナノメートル以下の厚さを有する、
請求項２又は３に記載の窒化物半導体発光素子。
前記第２のＡｌＧａＮ層は、５０ナノメートル以下の厚さを有する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
前記超格子層は、複数の前記第１のＡｌＧａＮ層と、複数の前記第２のＡｌＧａＮ層と、複数の前記第３のＡｌＧａＮ層とを、前記バッファ層側から前記ｎ型クラッド層側に向かってこの順にＬ層ずつ繰り返して積層している、
請求項２から５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
前記第３のＡｌＧａＮ層は、５０ナノメートル以下の厚さを有する、
請求項２から６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
前記超格子層は、２マイクロメートル以下の厚さを有する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
前記基板は、所定のオフ角で傾斜するテラス面を有して構成されている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
前記テラス面と該テラス面に隣接するテラス面との間に段差が形成されている、
請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
前記オフ角は、０．６°以上３°以下の角度である、
請求項９又は１０に記載の窒化物半導体発光素子。
基板上にＡｌＧａＮにより形成された超格子層と、ｎ型クラッド層と、活性層と、をこの順に形成する工程を備える窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記工程は、前記基板側に位置して、第１のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第１のＡｌＧａＮ層と、前記第１のＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第１のＡｌ組成比よりも小さい第２のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第２のＡｌＧａＮ層と、前記第２のＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第２のＡｌ組成比よりも小さい第３のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮにより形成された第３のＡｌＧａＮ層と、をこの順に形成する、
窒化物半導体発光素子の製造方法。