JPH11186601A

JPH11186601A - 化合物半導体発光素子

Info

Publication number: JPH11186601A
Application number: JP35171497A
Authority: JP
Inventors: Takashi Udagawa; 隆宇田川
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-09
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JP3461112B2

Abstract

(57)【要約】【課題】不純物をドーピングしてもｐ形層の結晶性を
損なうことなくｐ形層の抵抗率を低く抑えることができ
て電気的損失も低減することができ、したがって、発光
素子として構成したときの発光効率を向上させることが
できるようにする。【解決手段】この発明は、ｐ形電極を敷設するｐ形半
導体層３を有する化合物半導体発光素子１０において、
ｐ形半導体層３を、少なくとも準位の深い不純物と浅い
不純物との２種類を含む複数の不純物をドーピングして
形成した、ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ｐ形電極を敷設
するｐ形半導体層を有する化合物半導体発光素子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】発光波長を青色帯域から緑色帯域とす
る、高輝度短波長の発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ
ダイオード（ＬＤ）等の発光素子は、最近ではIII 族窒
化物半導体から構成されている。III 族窒化物半導体の
代表的な例に、窒化アルミニウム・ガリウム・インジウ
ム混晶（Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ；０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１）がある。この混晶は発光層やクラッド
層、コンタクト層の構成材料として頻繁に利用されてい
る（特開平２−２２９４７５号公報明細書参照）。

【０００３】図１２は従来のＬＥＤの発光部を模式的に
示す断面図である。図において、従来のＬＥＤ６０の発
光部は、基板２００上に、緩衝層２００ａを介して積層
してあり、発光層２０２と、その発光層２０２に接合す
るｎ形クラッド層２０１及びｐ形クラッド層２０３との
ダブルヘテロ（ＤＨ）接合から構成されている。

【０００４】特に、窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇ
ａ_yＩｎ_zＮ；０≦ｙ，ｚ≦１、ｙ＋ｚ＝１）は、発光層
２０２を構成する材料として好ましく利用されている
（特公昭５５−３８３４号公報明細書参照）。それは、
高い発光効率を得るに都合の良い直接遷移型の半導体で
あり、また、インジウム組成の調整により、約４００ｎ
ｍから約５５０ｎｍの波長範囲の緑色、青緑色、青色或
いは紫色等の短波長発光が放射できるからである。窒化
ガリウム・インジウム混晶は、量子井戸構造の発光層に
あって井戸層としても利用されている（特開平９−３６
４３０号公報明細書参照）。

【０００５】従来から、発光層２０２とする窒化ガリウ
ム・インジウム混晶には、組成的に単一且つ均質である
ことが要求されてきた（特開平９−３６４３０号公報明
細書参照）。一方では、単一で均質なインジウム組成の
窒化ガリウム・インジウム混晶を安定的に且つ良好な再
現性をもって得るのは困難が伴うことも示唆されている
（１９９６（平成８年）秋季第５７回応用物理学会学術
講演会講演予稿集Ｎｏ．１、講演番号８ｐ−ＺＦ−１
４、２０９頁参照）。窒化ガリウム・インジウムが被熱
により相分離を起こすからである（ＳｏｌｉｄＳｔ
ａｔｅＣｏｍｕｎｎ．、１１（１９７２）、６１７〜
６２１頁、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４６（８）
（１９７５）、３４３２〜３４３７頁参照）。特に最近
では、窒化ガリウム・インジウムは被熱により、母相
（主体相）と、その母相とはインジウム濃度（組成）を
異にする従属相とに分離する現象が明瞭に認めらている
（特願平８−２６１０４４号参照）。

【０００６】発光層２０２を狭持して発光部６０を構成
するクラッド層２０１，２０３は、一般にｎ形若しくは
ｐ形の窒化アルミニウム・ガリウム混晶（Ａｌ_xＧａ
_yＮ；０≦ｘ，ｙ≦１、ｘ＋ｙ＝１）から構成される。
インジウム組成比を約２０％とする窒化ガリウム・イン
ジウム混晶から成る発光層２０２に対し、ｎ形クラッド
層２０１は窒化ガリウム（ＧａＮ）から構成する例が多
い。また、ｐ形クラッド層２０３は、アルミニウム組成
比を約１５％とするｐ形窒化アルミニウム・ガリウム混
晶から構成する場合が多い。このようなｐ形のIII 族窒
化物半導体から成るｐ形クラッド層２０３は、一般には
気相成長時にマグネシウム（Ｍｇ）を単一のｐ形不純物
としてドーピングして得られている。このＭｇがｐ形不
純物として一般的に用いられるのは、第II族のｐ形不純
物の中で、”浅い”準位を形成し、正孔をより放出しや
すいからである。

【０００７】従来のＬＥＤ６０の発光部を構成するＤＨ
構造体の禁止帯幅（バンドギャップ）を省みる。短波長
可視光を発光するための代表的な発光層構成材料である
Ｇａ _0.8Ｉｎ_0.2Ｎの室温での禁止帯幅は、約２．９エレ
クトロンボルト（ｅＶ）である（特開昭４９−１９７８
３号公報明細書参照）。一方、ｐ形クラッド層２０３の
代表的な構成材料であるＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎの禁止帯幅は
約３．９ｅＶである。また、ｎ形クラッド層２０１の構
成材料であるＧａＮの禁止帯幅は３．４ｅＶである。
（赤崎勇編著、「III −Ｖ族化合物半導体」（１９９
４年５月２０日、（株）培風館発行）、１５０頁参
照）。したがって、これらの材料で構成するヘテロ接合
における禁止帯幅（バンド）の差異は、発光層２０２と
ｐ形クラッド層２０３との間で約１．０ｅＶであり、発
光層２０２とｎ形クラッド層２０１との間で約０．５ｅ
Ｖである。この禁止帯幅の差異により、両クラッド層２
０１，２０３は、発光層２０２の全般の領域に平均的に
キャリアを「閉じ込める」障壁層として充分に作用して
いる。従来のＬＥＤ６０の発光部は、これらのクラッド
層２０１，２０３と発光層２０２との直接接合から構成
されている。

【０００８】ｐ形クラッド層２０３上には、図１２に示
すように、同じくｐ形のコンタクト層２０４が重層され
る（特開平６−２６８２５９号公報明細書参照）。すな
わち、発光層２０２上には、次の（ａ），（ｂ）の２層
から成るｐ形層２０５を積層するのが、常である。（ａ）発光層２０２内にキャリアを「閉じ込める」ｐ形
クラッド層２０３（ｂ）低接触抵抗のオーミック性（Ｏｈｍｉｃ）ｐ形電
極を形成するためのｐ形のコンタクト層２０４

【０００９】そして、このコンタクト層２０４にも、上
記のｐ形クラッド層２０３と同様に、一般にＭｇが単一
のｐ形不純物としてドーピングされている。コンタクト
層２０４は、その表面上にオーミック特性に優れる透光
性薄膜電極２０６を含むｐ形電極を形成するために特別
に設けられる電極形成層であり、このコンタクト層２０
４上には透光性薄膜電極２０６とｐ形パッド電極２０７
とが形成される。

【００１０】コンタクト層２０４は、禁止帯幅が約３．
４ｅＶのＧａＮから構成されるのが従来からの通例であ
る。このＧａＮは一種のワイドバンドギャップ半導体で
ある上に正孔移動度が低いため、このＧａＮで形成した
コンタクト層２０４の一部領域にｐ形パッド電極２０７
を設けたのみでは、発光面の全面に素子動作電流を充分
に拡散できない。透光性薄膜電極２０６は、この不具合
を解消するものであり、素子動作電流を発光面（ｐｎ接
合面）の略全面に広範に拡散するために設けられてい
る。

【００１１】透光性薄膜電極２０６は発光面からの発光
を外部に取り出す必要性から、導電性を有し且つ透光性
である金属の薄膜を重層させて構成されている。ｐ形の
コンタクト層２０４に接地する側をＡｕ薄膜２０６ａと
し、その上層をニッケル薄膜２０６ｂとするのが代表的
な構成例である（特開平７−９４７８３号公報明細書参
照）。ｐ形の透光性薄膜電極２０６をパラジウム（Ｐ
ｄ）及びその合金から構成する例もある（特開平９−１
２９９３２号公報明細書参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うに、ｐ形クラッド層２０３は窒化アルミニウム・ガリ
ウム混晶から、またｐ形のコンタクト層２０４は窒化ガ
リウムからそれぞれ構成されており、このように、従来
の青色から緑色帯域のＬＥＤ用途でのｐ形層２０５（ｐ
形クラッド層２０３とコンタクト層２０４）は、第III
族窒化物半導体から構成される場合が多いが、この第II
I 族窒化物半導体は、窒素空孔を多量に含有するため、
元来アンドープでｎ形を呈するとされている（特開昭５
４−７１５８９号公報明細書参照）。しかも、窒素空孔
の濃度は約１０¹⁸〜１０¹⁹ｃｍ^-3と高濃度である（特開
昭４９−２９７７０号公報明細書参照）。したがって、
高濃度の窒素空孔によるｎ形キャリアを電気的に補償
し、尚且つｐ形層２０５とするには、多量のＭｇをドー
ピングする必要がある。しかし、必要に応じてＭｇを過
度にドーピングすれば、ドーピング層（ｐ形層２０５）
の結晶性が損なわれ、結晶性の悪化は、Ｍｇをアクセプ
タとして活性化するのを阻害してしまう。

【００１３】このように、従来のＬＥＤ６０の発光部で
は、ｐ形層２０５に残留するｎ形キャリアを電気的に補
償するために、Ｍｇを過度にドーピングしなければなら
ず、このため、ｐ形層２０５は、結晶性が損なわれてＭ
ｇのアクセプタとしての活性化が阻害され、この故に抵
抗率が高くなり、発光素子として構成したときの素子動
作電流の抵抗となって電気的損失を増大させるという問
題点を有していた。

【００１４】また、ｐ形層２０５の成膜は、一般に１０
００℃を越える高温度で行われ、しかも時間を要するも
のであり、このような高温での長時間に亘る処理は、発
光層２０２を成すインジウム含有III 族窒化物半導体層
を熱変成させ、発光層２０２の品質を悪化させて発光出
力を低下させてしまうという問題点も有していた。

【００１５】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
不純物をドーピングしてもｐ形層の結晶性を損なうこと
なくｐ形層の抵抗率を低く抑えることができて電気的損
失も低減することができ、したがって、発光素子として
構成したときの発光効率を向上させることができる化合
物半導体発光素子を提供することを第１の目的としてい
る。

【００１６】また、この発明の第２の目的は、ｐ形層の
形成工程に発生する発光層の熱的変質を抑えて発光層の
品質を良好に保つことで、発光出力を向上させることが
できる化合物半導体発光素子を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ｐ形電極を敷設するｐ形
半導体層を有する化合物半導体発光素子において、上記
ｐ形半導体層を、少なくとも準位の深い不純物と浅い不
純物との２種類を含む複数の不純物をドーピングして形
成した、ことを特徴としている。

【００１８】また、請求項２に記載の発明は、上記ｐ形
半導体層を、層厚の増加方向に禁止帯幅が小となるよう
に組成に勾配を付して形成した組成勾配層を含む構成と
した、ことを特徴としている。

【００１９】さらに、請求項７に記載の発明では、請求
項４から６のいずれかに記載の発明の構成に加えて、上
記ｐ形半導体層を、発光層との接合界面からの距離にし
て少なくとも２ｎｍ以上で１００ｎｍ以下の領域を不純
物を故意に添加しないアンドープ領域とした窒化アルミ
ニウム・ガリウム・インジウム系混晶から構成する、こ
とを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る化合
物半導体発光素子の発光部を概略的に示す図であり、図
１（ａ）はその積層構造を示し、図１（ｂ）はｐ形層を
概念的に示す図である。

【００２１】図において、本発明に係る化合物半導体発
光素子は、例えばIII 族窒化物半導体発光素子であり、
その発光部１０は、ダブルへテロ（ＤＨ）接合型を有
し、発光層２を、ｎ形層１とｐ形層３とで挟持して構成
されている。そして、ｐ形層３は、少なくとも準位の深
い不純物と浅い不純物との２種類を含む複数の不純物を
ドーピングして形成してある。

【００２２】発光層２は、例えばインジウムを含有する
III 族窒化物半導体から構成する。より具体的には、一
般式Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ_aＭ_1-a（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１、０≦ｘ，ｙ＜１、ｚ≠０、０＜ａ≦１、Ｍ：窒素以
外の第Ｖ族元素）で表記される窒化アルミニウム・ガリ
ウム・インジウム混晶系材料から構成する。Ａｌ組成比
であるｘは禁止帯幅（発光波長）の関係から大きくとも
０．１０以下とするのが好ましい。ｘ＝０であるのが最
も好ましい。Ｇａ組成比であるｙは大凡０．５以上であ
るのが望ましい。特にｘ＝０でｙ＞０．５の窒化ガリウ
ム・インジウムを発光層とするのが望ましい。成膜の容
易性を考慮すれば、ｙ＞０．６で、Ｉｎ組成比であるｚ
を０．４以下とする窒化ガリウム・インジウムが好まし
い。ｙ＞０．７でｚ≦０．３の窒化ガリウム・インジウ
ムは発光層として特に好ましい。窒素以外の第Ｖ族元素
の組成比であるａは、概ね０≦ａ＜０．１とするのが望
ましい。ａ＝０は許容される。

【００２３】本発明では、詳細は後述するように、キャ
リア、特に電子をｐ形層３との接合界面４近傍の領域に
局在させるのを意図している関係上、発光層２は順方向
への電流注入時に電子がマジョリティ（ｍａｊｏｒｉｔ
ｙ）キャリアとなる層とする。すなわち、元来ｎ形の伝
導層かｎ形の高抵抗である層とする。発光層２をｐ形と
するのは好ましくない。発光層２は、不純物を添加（ド
ーピング）した層であっても、不純物を故意に添加して
いないアンドープの層であってもよいし、アンドープ層
と不純物ドープ層とを重層させて一発光層とすることも
できる。その場合は、上記の電子を局在させる接合界面
領域に、アンドープ層を配置するのが好ましい。発光層
２の層厚は数ｎｍ〜数十ｎｍ程度とするのが望ましい。
好ましい厚さは概ね、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であ
る。

【００２４】ｐ形層３は、例えば一般式Ａｌ_xＧａ_yＮ_a
Ｍ_1-a（但し、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ，ｙ≦１、０＜ａ≦
１、Ｍ：窒素以外の第Ｖ族元素）で表記される窒化アル
ミニウム・ガリウム混晶系材料から構成し、発光層２と
の接合界面４で発光層２より禁止帯幅を従来通り約０．
３ｅＶ以上大とする。障壁を形成することで、電子を発
光層２の内部に閉じ込めるためであり、また発光層２の
ｐ形層３側の表層部に選択的に電子を蓄積するためであ
る。

【００２５】本発明では、ｐ形層３として複数の異なる
不純物をドーピングした（故意に添加した）領域を含む
ｐ形層を用いる。ドーピングする不純物の内、少なくと
も２種類は、形成する準位を相違するものとする。一方
は”深い”不純物準位を形成する不純物であり、他方は
より”浅い”アクセプタ準位を形成する不純物である。
このように、準位の異なる２種類の不純物をドーピング
したときの作用を図２を用いて説明する。

【００２６】図２はｐ形層での電子分布を模式的に示す
図であり、図２（ａ）はアンドープ状態のｐ形層での電
荷分布を、図２（ｂ）は深い準位の不純物のみをドーピ
ングした場合の電荷の分布を、図２（ｃ）は深い準位と
浅い準位の２種類の不純物を同時にドーピングした場合
の電荷の分布をそれぞれ示している。なお、上記の図１
（ｂ）と図２（ｃ）は同じ図であるため、図１（ｂ）の
説明は、この図２（ｃ）を用いて以下に行うこととす
る。

【００２７】図中、○印は電子を、●印は正孔を、◎印
は深い準位に捕獲された電子を、それぞれ示す。

【００２８】ｐ形層３を形成する窒化ガリウム等のIII
族窒化物半導体は、アンドープ状態では、通常、ｎ形の
伝導を呈する。したがって、アンドープのｐ形層３で
は、図２（ａ）に示す如く、電子（○）が正孔（●）よ
りも多く存在している。結晶層（ｐ形層）内に存在する
何らかのトラップ（ｔｒａｐ：捕獲中心）により、捕ら
えられた状況にある電子（◎）も存在する。

【００２９】このような量的関係にある電荷分布状況に
おいて、深い準位の不純物のみをドーピングすると、図
２（ｂ）に示す如く、不純物により正孔が発生し、層内
の正孔濃度は増すものの、電子−正孔との結合により、
或いはまた、深い準位に捕獲された電子が増えることに
より、相対的に電荷を運ぶキャリア（電子）は減少す
る。すなわち、ｐ形不純物をドーピングしたとは云え、
結晶層は伝導性が低くなるか或いは高抵抗となり、低抵
抗のｐ形層とはなり難い。

【００３０】次に、深い準位と浅い準位の２種類の不純
物を同時にドーピングすると、図２（ｃ）に示す如く、
より深い準位を形成する不純物によって、結晶層内に残
留する電子を優先的に捕獲する作用がもたらされ、しか
も、深い準位に捕獲されるため、その捕獲は確実で強力
なものとなる。一方、同時にドーピングした、より浅い
準位を形成するｐ形不純物からも正孔が提供されるが、
これらの正孔は、より深い準位を形成するｐ形不純物の
電子捕獲作用によって、電子濃度が低減された結晶層内
に放出されることになるため、すなわち、結合する電子
が少ない環境内に正孔が放出される状態となるため、結
晶層内には、浅い準位の不純物に起因する正孔が、数多
く生き残り、結晶層はｐ形の伝導を呈するようになる。
また、その不純物によって浅い準位に捕獲される電子も
あるが、その不純物と電子との結合はゆるやかなため、
容易に捕獲から解放されて自由に動き回るようになる。
その結果、結晶層には、多くの正孔と電子が混在するこ
ととなり、これにより、ｐ形層３を抵抗率の低い層とす
ることができる。

【００３１】このように、深い不純物準位を形成する不
純物は、アクセプタ（正孔）として電気的に活性化する
確率は小ではあるが、残留ドナー（電子）を補償するこ
とができ、ドナーを補償した状況下では、浅い準位の不
純物に起因してアクセプタの濃度は大となり、ｐ形で低
抵抗の層を得るに優位となる。また、ドナー不純物（電
子）が補償されているため、結晶層の表面モフォロジに
悪化を来すＭｇ等のｐ形不純物を、従来の如く原子濃度
にして約１×１０²⁰ｃｍ^-3を越えて過剰に添加せずと
も、安定してｐ形層３を得ることができる。

【００３２】結晶層をＧａＮから形成する場合、ＧａＮ
についてのＭｇの準位は約２５０ミリエレクトロンボル
ト（ｍｅＶ）と推定されている。一方、亜鉛（Ｚｎ）の
準位は３４０ｍｅＶとＭｇに比較すれば深いとされる
（ＪＡＭＥＳＨ．ＥＤＧＡＲＥｄｉ．，「ＰＲＯＰＥ
ＲＴＩＥＳＯＦＧｒｏｕｐ III Ｎｉｔｒｉｄｅ
ｓ」、ＩＮＳＥＣ（Ｌｏｎｄｏｎ）（１９９４）、２７
３頁参照）。ちなみに、酸素（Ｏ）も深い不純物準位を
形成する。したがって、本発明のｐ形層３は、ともにII
族元素であるＭｇとＺｎとを成膜時に共にドーピングし
た気相成長層から構成できる。例えば、ＭｇとＺｎを添
加した、Ａｌ組成比ｘを約０．１〜０．３とするＡｌ_x
Ｇａ_yＮ（ｘ＋ｙ＝１）混晶系から好ましく構成でき
る。Ｚｎは一般には、原子濃度にして約１×１０¹⁸ｃｍ
^-3から多くとも約１×１０¹⁹ｃｍ^-3程度ドーピングすれ
ばドナー不純物を補償するに充分である。別のｐ形ドー
パントの組合せ例には、ベリリウム（Ｂｅ）とＺｎとの
組み合わせがある。或いは浅い準位を形成するアクセプ
タ不純物を複数としたＭｇとＢｅと、Ｚｎとの組合せが
ある。

【００３３】これらの複数の不純物は、イオン注入法に
よって結晶層内に存在させることができる。不純物を注
入する順序は特に関係ない。順序に関係なく注入したア
クセプタ不純物にアニールを施すことで、不純物を活性
化すれば、ｐ形層が形成され得る。イオン注入時の加速
電圧は、所望するｐ形層の層厚と注入イオン種の投影飛
程との関連から適宣、決定すれば良い。注入量（ドーズ
量）は、所望するｐ形キャリア濃度と被注入体の残留ド
ナー濃度に鑑みて選択する。

【００３４】次に、ｐ形層に組成勾配を付ける本発明に
係る構成について、図３を用いて説明する。

【００３５】図３は本発明の第２の実施形態を示す図
で、図３（ａ）は本発明に係る発光部の積層構造を示
し、図３（ｂ）及び図３（ｃ）はｐ形層の組成勾配層の
説明図である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）における横軸
は、ｐ形層３ａの表面からの深さを、縦軸は組成比Ｄを
それぞれ表している。図中、第１の実施形態と同じ構成
要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３６】ここでは、発光部１０ａのｐ形層３ａは、
Ａｌ_xＧａ_yＮ_aＭ_1-a（但し、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ，ｙ≦
１、０＜ａ≦１、Ｍ：窒素以外のＶ族元素）混晶系から
構成されているものとする。組成の勾配を付す対象とす
る構成元素は、Ａｌ_xＧａ_yＮ _aＭ_1-aの各構成元素の何れ
でも良い。複数の構成元素の組成を同時に変化させても
構わない。

【００３７】この実施形態では、ｐ形層３ａを組成勾配
層３１と禁止帯幅小領域３２とから構成する。図３
（ｂ）では、Ａｌに勾配を付すことで組成勾配層３１を
形成してある。例えば、Ｇａ_0.8Ｉｎ_0.2Ｎから成る発光
層２との接合界面４においてＡｌ組成比を一挙に０．２
とすることで、発光層２との０．３ｅＶ以上の禁止帯幅
を確保し、表面に向けてＡｌ組成比を漸次減少させるこ
とで組成が連続的に変化する組成勾配層３１を形成して
ある。表面側は、Ａｌ組成比が「０」となって、禁止帯
幅が約３．４ｅＶのＧａＮから成る禁止帯幅小領域３２
が形成されている。

【００３８】図３（ｃ）では、Ａｌ_xＧａ_yＮ_aＭ_1-aの窒
素以外のＶ族元素Ｍに砒素（Ａｓ）やリン（Ｐ）を用い
て、そのＡｓやＰの組成に勾配を付すことで、組成勾配
層３１を形成してある。この場合の組成勾配層３１は、
発光層２との接合界面４から組成比Ｄを増加させること
で形成する。ｐ形層３ａの表面側に形成した禁止帯幅小
領域３２は、例えばＮとＡｌの各組成比を０として、砒
化ガリウム（ＧａＡｓ）或いはリン化ガリウム（Ｇａ
Ｐ）とする。ＧａＡｓ及びＧａＰの室温での禁止帯幅は
各々、１．４３ｅＶ及び２．２６ｅＶである。何れもＧ
ａＮの３．３９ｅＶより小さく、したがって低抵抗のｐ
形層を得るのに都合が良い。また、ＧａＡｓ及びＧａＰ
の正孔移動度も大きい。ｐ形ＧａＮの正孔のＨａｌｌ移
動度が概して数十ｃｍ²／Ｖ・ｓであるのに対し、Ｇａ
Ａｓ及びＧａＰの正孔移動度は１２０〜４２０ｃｍ²／
Ｖ・ｓとされる（上記の「III −Ｖ族化合物半導体」、
１５０頁参照）。よって、ｐ形層３ａの表層部を、素子
動作電流を広範に拡散させるに優位となる、低抵抗の層
とすることができる。また、透光性薄膜電極を構成する
従来のＡｕ等の金属膜に比較すれば、光の透過率は高
い。すなわち、表層部をＧａＡｓ或いはＧａＰかそれら
に近い組成の低禁止帯幅の半導体層とすれば、従来の金
属薄膜から成る透光性薄膜電極に比し、発光を外部へ取
り出す際の取り出し効率を向上させることができ、ま
た、素子動作電流を発光面の広範に効率よく拡散でき
る。

【００３９】なお、組成勾配層３１は、上記した複数の
不純物をドーピングすることと併用して形成してもよい
し、単一の不純物をドーピングすることと併用して形成
してもよいし、さらにはアンドープで単独で形成するよ
うにしてもよい。

【００４０】上記したように、この実施形態では、ｐ形
層３ａに組成勾配層３１を設けている。その組成勾配
は、発光層２との接合界面４で禁止帯幅が最も高く、ｐ
形層３ａの表面に向けて禁止帯幅が小となるように付与
している。そして、発光層２との接合界面４では、電子
に対する障壁を形成して電子を発光層の内部に閉じこめ
るために、また電子を発光層２との接合領域に選択的に
局在させるために、発光層２より禁止帯幅を０．３ｅＶ
程度高くするものである。

【００４１】一方、ｐ形層３ａの表面側の禁止帯幅は、
ｐ形のオーミック電極（ｐ形パッド電極）が容易に形成
できる程度に小さくしている。ｐ形層３ａの表面側に向
けて組成勾配を付し、表面側の禁止帯幅が３．０ｅＶ以
下となる禁止帯幅小領域３２を設けるようにしたｐ形層
３ａは特に有意義である。この禁止帯幅小領域３２は、
良好なオーミック特性を与えるコンタクト層として利用
できると同時に、電流拡散層としても利用できるからで
ある。すなわち、従来の如くの電流拡散のための透光性
薄膜電極が不要ともできる。ところで、表面での禁止帯
幅を発光層２からの発光波長に相当する禁止帯幅以下と
すると、発光が吸収される。したがって、ｐ形層の表面
での禁止帯幅を発光波長に相当する禁止帯幅以下とする
場合にあっては、その禁止帯幅を有する領域の層厚は数
十ｎｍ程度として発光の吸収の度合を低減するようにす
るのが望ましい。

【００４２】このように、ｐ形層３ａに組成勾配を付し
たので、ｐ形層３ａは、従来のｐ形クラッド層と、ｐ形
コンタクト層と、さらに電流拡散機能を発揮する透光性
薄膜電極とを併せ持った多機能層となる。すなわち、ｐ
形層３ａ一層をもって、従来のｐ形クラッド層とｐ形コ
ンタクト層との双方の機能が果たせると同時に、透光性
薄膜電極の機能も果たせるようになり、したがって積層
構造を大幅に簡略化することができる。

【００４３】組成勾配層３１の全体としての層厚は概
ね、２０ｎｍ〜５００ｎｍとするのが望ましい。約２０
ｎｍ未満の薄い層は透光性の観点からすれば有利である
が、組成勾配を安定的に付す制御性に欠ける。約５００
ｎｍを越える厚膜では、組成の勾配を制御するには都合
が良いが、層内の転位密度に増加を来す場合がある。従
来例のように、格子定数を異にする材料からクラッド層
とコンタクト層を構成する場合に接合界面で発生するミ
スフィット転位の密度程ではないが、組成勾配を付して
格子定数の変化を緩やかとした場合でも、組成勾配層３
１を厚くすると転位密度は増加する。転位を多く内在す
る層には、良好なオーミック特性の電極を形成するのは
難しい。好ましい組成勾配層３１の層厚は大凡、５０ｎ
ｍから２５０ｎｍである。

【００４４】上記の説明では、組成勾配層３１での組成
は、連続的に増加または減少させるようにしたが、その
組成を段階的にステップ状に変化させるように構成して
もよい。その場合、組成変化に応じて禁止帯幅も段階的
に変化することとなる。

【００４５】また、発光層２との接合界面４から直接的
に組成勾配層３１を設けるようにしたが、接合界面４か
らｐ形層３ａの表面に向けて所定幅の組成一定領域層を
設け、その組成一定領域層の終端から組成勾配層を形成
するようにしてもよい。

【００４６】また、組成勾配層３１に連続させて所定幅
の禁止帯幅小領域３２を形成するようにしたが、この禁
止帯幅小領域３２の幅をごく狭い幅に止めるように構成
してもよいし、或いは組成勾配層３１をそのまま終端と
するように構成してもよい。その場合でも、ｐ形層３ａ
の表面側の禁止帯幅は十分に小さいので、ｐ形層３ａを
良好なオーミック特性を与えるコンタクト層として利用
できると同時に、電流拡散層としても利用することがで
きる。

【００４７】さらに、多機能を有する組成勾配層は、単
層発光層に接合して配置できるに加え、量子井戸構造の
発光層の終端を成す井戸層或いは障壁層に接合させて配
置することができる。例えば、終端をＧａＮ障壁層と
し、ＧａＩｎＮ薄層を井戸層とする単一或いは多重量子
井戸構造から成る発光層にあって、本発明の組成勾配層
を終端のＧａＮ障壁層に接合させて配置するようにして
もよい。

【００４８】次に、ｐ形層の発光層との接合界面側をア
ンドープ層とする本発明に係る構成について、図４を用
いて説明する。

【００４９】図４は本発明の第３の実施形態における発
光部の積層構造を概略的に示す図である。図中、第１の
実施形態と同じ構成要素には、同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００５０】この第３の実施形態では、発光部１０ｂに
おいて、ｐ形層３ｂの発光層２との接合界面４近傍をア
ンドープ層３３とし、そのアンドープ層３３に、上記の
第１の実施形態と同様の複数の不純物をドーピングした
ｐ形層（不純物ドープ層）３４を形成し、このアンドー
プ層３３と不純物ドープ層３４とからｐ形層３ｂを構成
してある。このように、発光層２との接合界面４近傍の
領域をアンドープ層３３としたのは、接合界面面４近傍
のｎ形発光層２の内部領域に創生される低次元（２次
元）の電子の局在を促す量子準位を安定して形成するた
めである。また、その領域に局在した電子を散乱させな
いためである。アンドープ層３３とする領域は発光層２
との接合界面４から２ｎｍ以上１００ｎｍ以内とする。
２ｎｍ未満では、接合界面面４近傍の発光層２の内部領
域に蓄積した電子の散乱を防止するに効果が得られなく
なるし、１００ｎｍを越える領域をアンドープとする
と、通流抵抗が増し、順方向電圧或いは閾値電圧が不要
に増加するからである。発光層２との接合界面４から約
５ｎｍ〜約２０ｎｍの深さの領域を高純度のアンドープ
層３３とし、そのアンドープ層３３上の不純物ドープ層
３４をＭｇとＺｎを共にドーピングした領域とするｐ形
層３ｂが、好ましい構成の一例である。

【００５１】なお、上記の説明では、アンドープ層３３
上に複数の不純物をドーピングして成るｐ形層を形成す
るようにしたが、アンドープ層３３上に組成勾配層を備
えたｐ形層を形成するように構成してもよい。また、そ
の双方、すなわち複数の不純物をドーピングして成りか
つ組成勾配層を備えたｐ形層を形成するようにしてもよ
い。

【００５２】次に、上記各実施形態における発光層２の
結晶相の構造について説明する。発光層２は、Ｉｎ組成
（濃度）を異にする複数の相の集合体である多相構造か
ら構成するのが好ましい。所謂、Ｉｎの凝縮等によるＩ
ｎ組成の”揺らぎ”を内包する構造から構成する。代表
的な多相構造例には、ＧａＮ或いはＩｎ濃度を比較的希
薄とするＧａＩｎＮ混晶から成る主体相（母相）と、主
体相とはＩｎ濃度を異にするＧａＩｎＮ混晶から成る従
属相とから成る多相構造が挙げられる。Ｇａ_0. ₈₀Ｉｎ
_0.20Ｎの場合、主体相の平均的なＩｎ組成比が約０．１
８であるのに対し、従属相のＩｎ組成比は０．２を越え
０．４程度となることがある。従属相は、通常は直径或
いは横幅にして数ｎｍから数十ｎｍの球状或いは島状の
微結晶体の体を成す。或いは数μｍから数十μｍの幅の
Ｉｎが凝集した析出体として存在する。析出体は発光層
（母相）と他層との接合界面近傍に多く存在する場合が
ある。

【００５３】主体相とは、主たる発光スペクトルを与え
る相であって、従属相よりも発光層２内での占有領域は
大である。従属相とは、主たる発光の中心波長以外の波
長領域に副次的な発光をもたらす相である。一般には、
主体相からの主たる発光の波長と従属相に起因する副次
的な発光波長とは、数十ｎｍ程度の隔たりがある。一例
を挙げれば、Ｉｎの平均的な組成比を約７％とするＧａ
_0.93Ｉｎ_0.07Ｎにあって、約４００ｎｍの主たる発光の
波長に対し、波長が約３８０ｎｍの、主たる発光と同程
度の強度の副次的な発光が出現する場合がある。副次的
な発光スペクトルの強度は、従属相の密度を規制すれば
抑制できる。微結晶体従属相の密度を大凡、２×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下とした多相構造発光層２が単色性に優れる発
光層２として適する。発光層２をより薄層とする場合、
従属相の密度はより少量に規制する必要がある。層厚が
５ｎｍ程度の発光層２では、許容される微結晶体従属相
の最大密度は２．５×１０¹⁷ｃｍ^-3である。一方、発光
層２の表面近傍に多く存在する析出体にあっては、発光
層２の全表面積に占有する比率は３５％未満とするのが
好ましい。析出体が占有る表面積が層の全表面積の３５
％を越えると、単色性に優れる発光は望めない。

【００５４】多相構造の発光層２を意識的に安定して得
る一手法には、ａｓ−ｇｒｏｗｎの発光層２への加熱処
理法が提示できる。この加熱処理法は、（イ）発光層２
内に従属相の核を発生させるための発光層２の成長温度
（６５０℃以上９５０℃未満）から加熱処理温度への昇
温過程、（ロ）母相内に発生させた核の周囲に従属相を
発達、熟成するための９５０℃以上１２００℃以下の高
温での加熱保持過程、及び（ハ）形成した従属相の形状
を定着させるに適する冷却速度での冷却過程から成る。
従属相の密度は、特に昇温過程での昇温速度の選択をも
って調整できる。成長設備や成長条件等により微妙な差
異は認められるものの、昇温速度は、概ね３０℃／分以
上とするのが望ましい。毎分２００℃を越える程度の極
端に大きな昇温速度では、発光層２に多量の歪が導入さ
れ、発光層２の結晶性が損なわれる。昇温速度として好
ましいのは約３０℃／分から約５０℃／分の範囲であ
る。

【００５５】微結晶体から成る従属相の密度或いは形状
は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を利用した一観察法であ
る断面ＴＥＭ技法で計測、観察できる。入射電子線を透
過するに都合良く薄層化した発光層２の断面のＴＥＭ像
には、従属相は略円形或いは台形状の黒色コントラスト
をもって撮像される。断面ＴＥＭ像の撮像範囲（面積）
内の従属相の数量から従属相の密度を知ることができ
る。また、ＥＰＭＡ等の元素分析機能を備えたＴＥＭを
利用すれば、主体相と従属相間のＩｎ組成の相違も調査
できる。析出体は形状が微結晶体より遙かに大であるた
め、光学顕微鏡で視認できる。視野内の析出体の数量か
ら密度を知ることができる。また、光学顕微鏡写真を基
に層表面での析出体の占有面積が求められる。紫外線を
励起光源とする蛍光顕微鏡を利用すれば主体相と従属相
との発光色の違いが認知できる。発光波長からは、対応
する禁止帯幅が計算でき、禁止帯幅とＩｎ組成の既知の
相関から（特公照５５−３８３４号公報明細書参照）、
主体相と従属相とのＩｎ組成の差異を知ることができ
る。

【００５６】以上述べたように、この実施形態では、ｐ
形層３を、少なくとも準位の深い不純物と浅い不純物と
の２種類を含む複数の不純物をドーピングして形成した
ので、深い準位を形成する不純物は、アクセプタ（正
孔）として電気的に活性化する確率は小ではあるもの
の、残留ドナー（電子）を電気的に補償することがで
き、ドナーを補償した状況下では、浅い準位の不純物は
効果的にアクセプタとして機能でき、多数のアクセプタ
を層内に存在させることができる。したがって、抵抗率
の低いｐ形の伝導層を効果的に得ることができる。ま
た、結晶層の表面モフォロジに悪化を来すＭｇ等のｐ形
不純物を過剰に添加せずともよく、このため、不純物を
ドーピングしてもｐ形層３の結晶性を良好に保つことが
できる。したがって、発光素子として構成したときのｐ
形層３での電気的損失を低減でき、発光効率を向上させ
ることができる。

【００５７】また、ｐ形層３ａを、層厚の増加方向に禁
止帯幅が小となるように組成に勾配を付して形成した組
成勾配層３１を含む構成としたので、ｐ形層３ａは、発
光層２との接合界面４では、発光層２の電子に対する障
壁として機能する一方、ｐ形層３ａの表面側では、禁止
帯幅が小さくなってその表面側を低抵抗とする。したが
って、クラッド層として、また良好なオーミック特性を
与えるコンタクト層として利用できると同時に、電流拡
散層としても利用することができる。すなわち、ｐ形層
３ａの一層をもって、従来のｐ形クラッド層とｐ形コン
タクト層との双方の機能が果たせると同時に、透光性薄
膜電極の機能も果たせるようになり、したがって積層構
造を大幅に簡略化することができる。また、この構造の
簡略化により、ｐ形層３ａの形成時に要する時間も短縮
できるので、従来ｐ形層の形成工程に発生していた発光
層の熱的変質を抑えることが可能となり、発光層の品質
を良好に保つことができる。したがって、発光出力を向
上させることができる。

【００５８】さらに、ｐ形層３ｂを、発光層２との接合
界面４からの距離にして少なくとも２ｎｍ以上で１００
ｎｍ以下の領域を不純物を故意に添加しないアンドープ
層３としたので、接合界面４近傍のｎ形発光層２の内部
領域に創生される低次元（２次元）の電子の局在を促す
量子準位を、安定して形成することができ、また、その
領域に局在した電子を散乱させないようにすることがで
きる。このため、低次元のキャリア（電子）を、拡散長
の小さな正孔が存在するｐ形層領域に近接させて、選択
的に安定して蓄積できることとなり、したがって、電子
と正孔との結合を速やかに行わせることができ、発光の
高速応答性を向上させることができる。また、電子と正
孔との結合が円滑に行われるので、高い発光強度と優れ
た単色性を得ることができる。

【００５９】次に、この発明の化合物半導体発光素子
を、より具体的な実施例を以て説明する。

【００６０】

【実施例】（第１実施例）本発明を発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）に適用した場合について説明する。ＬＥＤ用途の
積層構造体を構成する各構成層は一般的な常圧（大気
圧）方式のＭＯＣＶＤ成長装置を利用して、基板上に次
の手順により順次形成した。

【００６１】図５は本発明の第１実施例に係るＬＥＤを
示す図であり、図６のＡ−Ａ断面を示している。図６は
ＬＥＤの平面図である。これらの図において、ＬＥＤ５
１用途の基礎となる積層構造体１１は、基板１００上に
積層して構成されている。基板１００として、直径２イ
ンチ（直径５０ｍｍ）で厚さが約９０μｍの両面研磨し
た（０００１）（ｃ面）−サファイア（α−Ａｌ₂Ｏ₃
単結晶）を使用した。基板１００上に、トリメチルアル
ミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）／アンモニア（ＮＨ₃）
/ 水素反応系により、４５０℃で層厚を２０ｎｍとする
アンドープの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る緩衝
層１００ａを成長させた。基板１００の温度を１１００
℃に上昇させた後、トリメチルガリウム（（ＣＨ₃）₃Ｇ
ａ）／アンモニア（ＮＨ₃）/ 水素反応系により、緩衝
層１００ａ上に珪素(Ｓｉ）をドーピングしたｎ形窒化
ガリウム（ＧａＮ）から成る下クラッド層１０１を積層
した。下クラッド層１０１の層厚は約３μｍとし、キャ
リア濃度は層厚方向に略一様の約１×１０¹⁸ｃｍ^-3とし
た。

【００６２】下クラッド層１０１を成長させた後、基板
温度を１１００℃から８７０℃に降温した。その後、ト
リメチルガリウム／トリメチルインジウム（（ＣＨ₃）₃
Ｉｎ）／アンモニア／アルゴン（Ａｒ）反応系を利用し
て、平均的なインジウムの組成比を０．２０とするアン
ドープのｎ形窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ_0.80Ｉｎ
_0.20Ｎ）層を発光層１０２として積層した。発光層１０
２の成長速度は約２ｎｍ／分に設定し、層厚は５ｎｍと
した。

【００６３】発光層１０２の成長終了後、アルゴン気流
中で基板１００の温度を８７０℃から１０５０℃に昇温
した。昇温過程で不必要に多量の従属相の核の発生を防
止するため、昇温は１．５分間で実施した。１０５０℃
に到達後、直ちにトリメチルガリウム／トリメチルアル
ミニウム／アンモニア反応系によりアルミニウム組成比
が０．１の、マグネシウム（Ｍｇ）と亜鉛（Ｚｎ）を共
にドーピングしたｐ形窒化アルミニウム・ガリウム混晶
（Ａｌ_0.90Ｇａ_0.10Ｎ）から成る上クラッド層（不純物
ドープ層）１０３を積層した。Ｍｇのドーピング源に
は、ビス−メチルシクロペンタジエニルマグネシウム
（ｂｉｓ−（ＣＨ₃Ｃ₅Ｈ₄）₂Ｍｇ）を使用した。Ｍｇの
成長系への供給量は毎分０．２マイクロモル（μｍｏ
ｌ）とした。Ｚｎはジエチル亜鉛（（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｚｎ）
を体積濃度にして１００ｐｐｍ含む水素ガスを使用して
ドーピングした。ジエチルＺｎの供給量は毎分０．０４
マイクロモルに設定した。５分間に亘り成膜を継続し
た。厚さは０．２μｍとした。

【００６４】上クラッド層１０３の成膜後、基板１００
の温度を１０５０℃に維持したままで、トリメチルガリ
ウム／アンモニア／水素／アルゴン反応系により、Ｍｇ
及びＺｎを共にドーピングした窒化ガリウムから成るｐ
形コンタクト層１０４を堆積した。Ｍｇのドーピング源
には、上記のＭｇ化合物を使用した。Ｍｇの反応系への
供給量は、毎分０．２μｍｏｌとした。Ｚｎは上記のド
ーピング源を使用した。Ｚｎの供給量は毎分０．０４μ
ｍｏｌとした。上記の各層を成長させた際の流量条件を
図７に纏める。ｐ形コンタクト層１０４の層厚は０．１
μｍとした。

【００６５】コンタクト層１０４の成膜後、１０５０℃
から９５０℃に毎分５０℃の速度で降温した。９５０℃
から７５０℃には１０℃／分の速度で降温した。７５０
℃に降下した後は、ＭＯＣＶＤ反応炉内に毎分約１５リ
ットルの水素ガスを通流させ、室温近傍の温度に半ば強
制的に冷却した。７５０℃から室温近傍の温度に低下す
るに約３０分を要した。これで、積層構造体１１の製作
を完了した。

【００６６】断面ＴＥＭ観察により、発光層１０２は微
結晶粒を内包する多相構造であるのが確認された。母相
の平均的なＩｎ組成比は約０．１５であった。微結晶粒
の平均的な大きさは直径にして約２ｎｍであった。微結
晶粒の密度は約２×１０¹⁶ｃｍ^-3と算出された。発光層
１０２と上クラッド層１０３との接合界面近傍の領域に
は、特にＩｎの凝集に起因する黒色の島状のコントラス
ト（凝集体）が散見された。凝集体の横幅は数十μｍ程
度であった。凝集体のＩｎ組成比は最大で約０．２５で
あった。最小のＩｎ組成比は約０．０５であった。

【００６７】ｐ形コンタクト層１０４及びｐ形上クラッ
ド層１０３をプラズマエッチングにより除去し、発光層
１０２の表面を露出させた。紫外光を励起光源とする蛍
光顕微鏡で発光層１０２の表面を観察した。表面には、
円形或いは多角形状の島状の凝集体の散在するのが確認
された。凝集体の大きさは横幅或いは直径にして総じて
約１０〜約５０μｍ程度であった。平均的な大きさは直
径にして約３０μｍであった。母相からの発光波長は約
４３０〜約４４０ｎｍであった。凝集体からの主な発光
の波長は約４１５ｎｍ及び約４７５ｎｍであった。発光
波長の分布状況から母相の占有する面積は、発光層１０
２の表面の面積に対し約８５％と計測された。

【００６８】上クラッド層１０３及びコンタクト層１０
４内のＭｇの原子濃度は約５×１０ ¹⁸ｃｍ^-3であった。
同じくＳＩＭＳ分析によるＺｎの原子濃度は約２×１０
¹⁸ｃｍ^-3であた。上クラッド層１０３内のＳｉ原子のバ
ックグランド濃度は約３×１０¹⁷ｃｍ^-3であり、コンタ
クト層１０４内のそれは約１×１０¹⁷ｃｍ^-3であった。
また、上クラッド層１０３と発光層１０２との接合界面
でのＡｌ組成比は約０．０９と定量された。Ａｌ_0.09Ｇ
ａ_0.91Ｎから成るクラッド層１０３とＧａ_0.80Ｉｎ_0.20
Ｎから成る発光層１０２との禁止帯幅の差異は約０．８
ｅＶである。コンタクト層１０４のキャリア濃度はホー
ル効果測定法で約２×１０¹⁷ｃｍ^-3で、比抵抗は約３．
１Ω・ｃｍであった。このように、ＭｇとＺｎの２種類
を同時にドーピングしたことで、単一の不純物としてＭ
ｇをドーピングしていたものに比べ確実に低い比抵抗値
が得られた。上クラッド層１０４のキャリア濃度は約７
×１０¹⁶ｃｍ^-3であった。

【００６９】上記の積層構造体１１にプラズマエッチン
グ加工を施し、図５に示すようなメサに成型した。ｐ形
パッド電極１０７は、窒化ガリウムから成るコンタクト
層１０４に接触する金（９０重量％）・ベリリウム（１
０重量％）合金膜１０７ａと、その上のＡｕ膜１０７ｂ
との重層膜から構成した。ｐ形パッド電極１０７には、
層厚を約２０ｎｍとするＡｕ薄膜から成る透光性薄膜電
極１０６を配置した。透光性薄膜電極１０６の表面は酸
化ニッケル膜１０６ａで被覆した。ｎ形パッド電極１０
９はＡｌから構成した。このようにして、ＬＥＤ５１を
構成した。

【００７０】上記構成のＬＥＤ５１において、ｐ形パッ
ド電極１０７と、ｎ形パッド電極１１０との間に通電し
て発光させたときの、主たる発光スペクトルの中心波長
は約４４０ｎｍであり、半値幅は１０ｎｍであった。発
光出力は１．５ｍＷであった。副次的なスペクトルは波
長約４２０ｎｍ及び４８０ｎｍに出現した。主たる発光
の強度は、波長を４２０ｎｍとする副次的な発光の約４
０倍であり、波長を４８０ｎｍとする副次的な発光の約
６０倍となった。２０ｍＡ当たりの順方向電圧は３．７
ボルト（Ｖ）であった。

【００７１】（第２実施例）図８は本発明の第２実施例
に係るＬＥＤを示す図である。この第２実施例でのＬＥ
Ｄ５２において、上記第１実施例のＬＥＤ５１と同一の
構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略す
る。図において、ｎ形下クラッド層１０１上に、８２０
℃でＩｎの平均組成比を０．２５とするｎ形のアンドー
プ窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ_0.75Ｉｎ_0.25Ｎ）か
ら成る発光層１２２を堆積した。４０秒間に亘り成膜を
継続して６ｎｍの層厚の発光層を得た。成膜後、１１０
０℃へ昇温した。昇温過程での従属相の核の過剰な発生
を防止するために、昇温速度は９０℃／分とした。

【００７２】温度が１１００℃に安定する迄、５分間待
機した。その後、Ａｌ組成比を０．２０とするアンドー
プで高抵抗のｎ形窒化アルミニウム・ガリウム混晶（Ａ
ｌ_0. ₂₀ａ_0.80Ｎ）から成る高純度のアンドープ層１２３
ａを堆積した。層厚は２ｎｍとした。成膜時間は２０秒
間であった。続けて、ＭｇとＺｎをドーピングしたｐ形
のＡｌ_0.20Ｇａ_0.80Ｎ混晶から成る不純物ドープｐ形層
１２３ｂを堆積した。Ｍｇ及びＺｎのドーピング源とそ
れらの成膜系内への供給量は第１実施例と同一とした。
成膜時間は５分間とし、０．１２μｍの不純物ドープ層
１２３ｂを得た。上記のアンドープ層１２３ａ及び不純
物ドープ層１２３ｂからｐ形上クラッド層１２３を形成
した。

【００７３】ｐ形上クラッド層１２３上には、ＭｇとＺ
ｎを共にドーピングしたｐ形ＧａＮから成るｐ形コンタ
クト層１２４を堆積した。ｐ形コンタクト層１２４の層
厚は０．１μｍとした。成膜には、５分を要した。成膜
終了後、ＡｒとＮＨ₃の混合気流中で９５０℃に５０℃
／分の速度で冷却した。したがって、発光層１２２を９
５０℃以上の温度に曝した時間は１８分間であった。９
５０℃から８００℃へは毎分１５℃の速度で降温した。
８００℃で１０分間保持した後、６５０℃に毎分１５℃
の速度で降温した。６５０℃に降温した時点でＭＯＣＶ
Ｄ反応炉内へのアンモニアガスの供給を停止した。その
後、反応炉の外壁に冷風を送気し室温迄、強制的に冷却
した。これで、積層構造体１２の製作を完了した。

【００７４】断面ＴＥＭ観察により、発光層１２２は微
結晶粒を内包する多相構造であるのが確認された。母相
の平均的なＩｎ組成比は約０．２２であった。微結晶粒
の平均的な大きさは直径にして約３ｎｍであった。微結
晶粒の密度は約３×１０¹⁶ｃｍ^-3と算出された。発光層
１２２と上クラッド層１２３との接合界面近傍の領域に
は、特にＩｎの凝集に起因する黒色の島状のコントラス
ト（凝集体）が散見された。凝集体の横幅は数十μｍ程
度であった。凝集体のＩｎ組成比は最大で約０．１５で
あった。最小のＩｎ組成比は約０．０８であった。

【００７５】実施例１と同様にして発光層１２２の表面
を蛍光顕微鏡で観察した。発光層１２２の表面には、円
形或いは多角形状の断面の凝集体の散在が周囲との蛍光
色の差異から確認された。発光層１２２表面での平均的
な凝集体の大きさは横幅或いは直径にして約８０μｍで
あった。母相からの平均的な発光波長は約４５５ｎｍで
あった。凝集体からの発光は主に約４１０〜４４０ｎｍ
の帯域に出現した。発光波長の分布状況から母相の占有
する面積は、発光層１２２の表面の面積に対し７４％と
計測された。

【００７６】ｐ形不純物ドープ層１２３ｂ及びｐ形コン
タクト層１２４内のＭｇの原子濃度は約３×１０¹⁸ｃｍ
^-3であった。同じくＳＩＭＳ分析によるＺｎの原子濃度
は約１×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。上クラッド層１２３内
のＳｉ原子のバックグランド濃度は約１×１０¹⁷ｃｍ^-3
であり、コンタクト層１２４内のそれは約８×１０¹⁶ｃ
ｍ^-3であった。また、ｐ形上クラッド層１２３と発光層
１２２との接合界面でのＡｌ組成比は約０．２０と定量
された。Ａｌ_0.20Ｇａ_0.80Ｎから成るアンドープ層１２
３ａと、Ｇａ_0.25Ｉｎ_0.75Ｎから成る発光層１２２との
禁止帯幅の差異は約１．２ｅＶである。ｐ形コンタクト
層１２４のキャリア濃度はホール効果測定法で約１×１
０¹⁷ｃｍ^-3で、比抵抗は約４．１Ωｃｍであった。この
ように、ＭｇとＺｎの２種類を同時にドーピングしたこ
とで、単一の不純物としてＭｇをドーピングしていたも
のに比べ確実に低い比抵抗値が得られた。上クラッド層
１２３のキャリア濃度は約６×１０¹⁶ｃｍ^-3であった。

【００７７】実施例１と同様の手法で、積層構造体１２
にプラズマエッチング加工を施し、ＬＥＤ５２を作製し
た。電極間に通電し発光させたときの主たる発光スペク
トルの中心波長は約４６０ｎｍであり、半値幅は１２ｎ
ｍであった。発光出力は１．４ｍＷであった。副次的な
スペクトルは４３５ｎｍ近傍の位置に出現したが、主た
る発光の強度に比較して約１／１００未満の微弱なもの
であった。２０ｍＡ当たりの順方向電圧は３．５ボルト
（Ｖ）であった。

【００７８】（第３実施例）図９は本発明の第３実施例
に係るＬＥＤを示す図である。図１０はそのｐ形クラッ
ド層内部での元素の濃度分布状況を示すＳＩＭＳ分析結
果であり、層表面からの深さ方向でのＡｌ、Ｇａ、Ｍｇ
及びＺｎの濃度分布を示している。この第３実施例での
ＬＥＤ５３において、上記第１実施例のＬＥＤ５１と同
一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略
する。

【００７９】これらの図において、ｎ形下クラッド層１
０１上に、８５０℃でＩｎの平均組成比を０．１５とす
るｎ形のアンドープ窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ
_0.85Ｉｎ_0.15Ｎ）から成る発光層１３２を堆積した。６
０秒間に亘り成膜を継続して５ｎｍの層厚の発光層１３
２を得た。成膜後、１０２０℃へ昇温した。昇温過程で
の従属相の核の過剰な発生を防止するために、昇温速度
は６０℃／分とした。温度が１０２０℃に安定する迄、
３分間待機した。

【００８０】その後、発光層１３２上に次の順序でｐ形
の上クラッド層１３３を堆積した。先ず、発光層１３２
との接合界面から１５ｎｍの領域はアンドープで高抵抗
のｎ形窒化アルミニウム・ガリウム混晶（Ａｌ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎ）から成るアンドープ層１３３ａを堆積した。続
けて、ＭｇとＺｎを共にドーピングするとともに表面に
向けてＡｌ組成比を漸次減少させた窒化アルミニウム・
ガリウム混晶層から成る組成勾配層１３３ｂを堆積し
た。Ａｌ組成比は、図１０に示すように、アンドープ層
１３３ａとの接合界面で０．１５とし、その後層厚の増
加方向に直線的に減じた。表面側にはＡｌ組成比を０と
し、ＭｇとＺｎとのドーピング量を層厚方向に略一定に
保持して成るｐ形ＧａＮ層を禁止帯幅小領域１３３ｃと
して形成した（図１０）。この組成勾配層１３３ｂと禁
止帯幅小領域１３３ｃとの合計の層厚は０．１５μｍと
した。これにより、アンドープ層１３３ａ、組成勾配層
１３３ｂ及び禁止帯幅小領域１３３ｃから成るｐ形の上
クラッド層１３３が形成された。成膜には６分間を要し
た。

【００８１】成膜終了後、ＡｒとＮＨ₃の混合気流中で
９５０℃に３５℃／分の速度で降温した。したがって、
発光層を９５０℃以上の温度に曝した時間は合計で１１
分間であった。この時間は従来に比べ大幅な時間短縮で
あり、このように大幅な時間短縮となったのは、組成勾
配層１３３ｂ及び禁止帯幅小領域１３３ｃでもってコン
タクト層の機能を発揮させ、コンタクト層を設ける工程
を省略できたためである。９５０℃から８００℃へは毎
分１０℃の速度で降温した。８００℃で１５分間保持し
た後、６５０℃に毎分１５℃の速度で降温した。６５０
℃に降温した時点でＭＯＣＶＤ反応炉内へのアンモニア
ガスの供給を停止した。その後は自然放冷に任せて室温
に冷却した。これで、積層構造体１３の製作を完了し
た。

【００８２】断面ＴＥＭ観察により、発光層１３２は微
結晶粒を内包する多相構造であるのが確認された。母相
の平均的なＩｎ組成比は約０．１２であった。微結晶粒
の平均的な大きさは直径にして約２ｎｍであった。微結
晶粒の密度は約１×１０¹⁶ｃｍ^-3と算出された。上クラ
ッド層１３３との接合界面近傍の領域には、特にＩｎの
凝集に起因する黒色コントラストを生ずる凝集体が散見
された。凝集体の横幅は数十μｍ程度であった。凝集体
のＩｎ組成比は最大で約０．３０であった。最小のＩｎ
組成比は約０．０８であった。

【００８３】実施例１と同様にして発光層１３２の表面
を蛍光顕微鏡で観察した。発光層１３２の表面には、円
形或いは多角形状の断面の凝集体の散在が周囲との蛍光
色の差異から確認された。発光層１３２表面での平均的
な凝集体の大きさは横幅或いは直径にして約７０μｍで
あった。母相からの平均的な発光波長は約４２０ｎｍで
あった。凝集体からの発光は主に約４１０ｎｍと約４７
０ｎｍの波長に出現した。発光波長の分布状況から母相
の占有する面積は、発光層１３２の表面の面積に対し８
８％と計測された。

【００８４】上クラッド層１３３内のＭｇの原子濃度は
約４×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。同じくＳＩＭＳ分析によ
るＺｎの原子濃度は約３×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。クラ
ッド層内のＳｉ原子のバックグランド濃度は約１×１０
¹⁷ｃｍ^-3であった。また、ｐ形クラッド層と発光層の界
面でのＡｌ組成比は０．１５と定量された。Ａｌ_0.15Ｇ
ａ_0.85Ｎから成るアンドープ層１３３ａとＧ_0.85Ｉｎ
_0.15Ｎから成る発光層１３２との禁止帯幅の差異は約
０．８ｅＶである。ｐ形組成勾配層の表層部（禁止帯幅
小領域１３３ｃ）の平均的なキャリア濃度はホール効果
測定法で約２×１０ ¹⁷ｃｍ^-3で、比抵抗は約２．０Ω・
ｃｍと計測された。このように、ＭｇとＺｎの２種類を
同時にドーピングしたこと、及び組成に勾配を付したこ
ととで、さらに一層低い比抵抗値を得ることができた。
したがって、透光性薄膜電極の形成も必要でなくなっ
た。

【００８５】実施例１と同様の手法で、積層構造体１３
にプラズマエッチング加工を施し、ＬＥＤ５３を作製し
た。電極間に通電し発光させたときの主たる発光スペク
トルの中心波長は約４２５ｎｍであり、半値幅は１３ｎ
ｍであった。発光出力は１．３ｍＷであった。副次的な
スペクトルは４１０ｎｍ近傍と約４７５ｎｍの位置に出
現したが、主たる発光の強度に比較して何れも約１／８
０未満の微弱なものであった。２０ｍＡ当たりの順方向
電圧は３．６ボルト（Ｖ）であった。

【００８６】（第４実施例）図１１は本発明の第４実施
例に係るＬＥＤを示す図である。この第４実施例でのＬ
ＥＤ５４において、上記第１実施例のＬＥＤ５１と同一
の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略す
る。図において、発光層１４２は、上記第３実施例の発
光層１４２と同じ構成とし、その発光層１４２上に、次
の順序でｐ形の上クラッド層１４３を堆積した。先ず、
発光層１４２との接合界面から１５ｎｍの領域は、上記
第３実施例のアンドープ層１４３ａと同じ構成とし、高
抵抗のアンドープｎ形でＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ混晶から成
るアンドープ層１４３ａを１０２０℃で成長させた。そ
の後、基板温度を９８０℃に低下させ、そのアンドープ
層１４３ａ上に、ＭｇとＺｎを共にドーピングするとと
もに、ＡｌとＡｓの各組成に組成勾配を付したｐ形Ａｌ
_xＧａ_1-xＮ_1-aＡｓ_a混晶から成る組成勾配層１４３ｂを
堆積した。

【００８７】Ａｌ組成比ｘは、アンドープ層１４３ａと
の接合界面で０．１５とし、その後層厚の増加方向に直
線的に減じた。また、層厚の増加方向でのＡｌ組成比の
減少に対応させて、砒素Ａｓの組成比を０より０．１０
に漸次直線的に増加させた。表面側にはＡｌ組成比を０
とし、Ａｓ組成比及びＭｇ，Ｚｎドーピング量をそれぞ
れ層厚方向に略一定に保持して成るｐ形ＧａＮ_0.90Ａｓ
_0.10層を禁止帯幅小領域１４３ｃとして形成した。この
組成勾配層１４３ｂと禁止帯幅小領域１４３ｃとの合計
の層厚は０．１５μｍとした。これにより、アンドープ
層１４３ａ、組成勾配層１４３ｂ及び禁止帯幅小領域１
４３ｃから成るｐ形の上クラッド層１４３が形成され
た。成膜には８分間を要した。なお、ＧａＮ_0.90Ａｓ
_0.10から成る禁止帯幅小領域１４３ｃの禁止帯幅は約
１．０ｅＶである。

【００８８】成長後、９５０℃に約２０秒間で降下させ
た。９５０℃から８００℃には毎分１５℃で冷却した。
したがって、発光層を９５０℃以上の温度に曝した時間
は合計で７分間であった。この時間は、上記第３実施例
の場合と同様に、従来に比べて大幅な時間短縮であり、
このように大幅な時間短縮となったのは、組成勾配層１
４３ｂ及び禁止帯幅小領域１４３ｃでもってコンタクト
層の機能を発揮させ、コンタクト層を設ける工程を省略
できたためである。その後、８００℃で５分間保持した
後、ＭＯＣＶＤ炉内へのＡｓ源としたアルシン（ＡｓＨ
₃）（１０体積％）−水素（９０体積％）混合ガスの供
給を停止した。８００℃からはＡｒ雰囲気で室温迄冷却
した。これで、積層構造体１４の製作を完了した。

【００８９】断面ＴＥＭ観察により、発光層１４２は微
結晶粒を内包する多相構造であるのが確認された。母相
の平均的なＩｎ組成比は約０．１２であった。微結晶粒
の平均的な大きさは直径にして約２ｎｍであった。微結
晶粒の密度は約１×１０¹⁶ｃｍ^-3と算出された。上クラ
ッド層１４３との接合界面近傍の領域には、特にＩｎの
凝集に起因する黒色コントラストを生ずる凝集体が散見
された。凝集体の横幅は数十μｍ程度であった。凝集体
のＩｎ組成比は最大で約０．２８であった。最小のＩｎ
組成比は約０．０６であった。

【００９０】実施例１と同様にして発光層１４２の表面
を蛍光顕微鏡で観察した。発光層１４２の表面には、円
形或いは多角形状の断面の凝集体の散在が周囲との蛍光
色の差異から確認された。発光層表面での平均的な凝集
体の大きさは横幅或いは直径にして約７０μｍであっ
た。母相からの平均的な発光波長は約４２０ｎｍであっ
た。凝集体からの発光は主に約４０５ｎｍと約４７０ｎ
ｍに出現した。発光波長の分布状況から母相の占有する
面積は、発光層１４２の表面の面積に対し８５％と計測
された。

【００９１】組成勾配層１４３ｂ内のＭｇの原子濃度は
約６×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。同じくＳＩＭ分析によ
るＺｎの原子濃度は約５×１０¹⁸ｃｍ^-3であった。組成
勾配層１４３ｂ内のＳｉ原子のバックグランド濃度は約
１×１０¹⁷ｃｍ^-3であった。また、上クラッド層１４３
と発光層１４２の接合界面でのＡｌ組成比は約０．１５
と定量された。Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎから成るアンドープ
層１４３ａとＧ_0.80Ｉｎ_0.20Ｎから成る発光層１４２と
の禁止帯幅の差異は約０．９ｅＶである。ｐ形組成勾配
層の表層部（禁止帯幅小領域１４３ｃ）のキャリア濃度
はホール測定法で約５×１０¹⁷ｃｍ^-3で、比抵抗は約
０．９Ω・ｃｍと計測された。このように、上記第３実
施例の場合と同様に、ＭｇとＺｎの２種類を同時にドー
ピングしたこと、及び組成に勾配を付したことにより、
さらには表層側をＧａＮ_0.90Ａｓ_0. ₁₀で形成し禁止帯幅
を大幅に小としたにより、さらに一層低い比抵抗値を得
ることができた。

【００９２】積層構造体１４にプラズマエッチング加工
等を施すことで、ＬＥＤ５４を作製した。組成勾配層１
４３ｂを備えることで、ｐ形クラッド層とｐ形コンタク
ト層と電流拡散層の機能を兼用する上クラッド層１４３
上にはｐ形パッド電極１０７を形成した。ｐ形パッド電
極１０７を形成する上クラッド層１４３の表面は禁止帯
幅を１．０ｅＶとする窒化物半導体（ＧａＮ_0.90Ａｓ
_0.10）で構成したため、透光性薄膜電極は敷設しなかっ
た。他の構成は実施例１と同様とした。電極間に通電し
発光させたときの主たる発光スペクトルの中心波長は約
４２５ｎｍであり、半値幅は１３ｎｍであった。発光出
力は１．３ｍＷであった。副次的なスペクトルは４０５
ｎｍ近傍と約４７５ｎｍの位置に出現したが、主たる発
光の強度に比較して何れも約１／８０未満の微弱なもの
であった。２０ｍＡ当たりの順方向電圧は３．６ボルト
（Ｖ）であった。

【００９３】上記の説明では、本発明をIII 族窒化物半
導体に適用して説明したが、他の半導体、例えば炭化珪
素（ＳｉＣ）などのIV−IV族半導体や、リン化ホウ素
（ＢＰ）などのIII - Ｖ族半導体にも同様に適用するこ
とができる。

【００９４】また、本発明を発光ダイオード（ＬＥＤ）
に適用した場合について説明したが、本発明は、他の発
光素子、例えばレーザダイオード（ＬＤ）にも同様に適
用することができる。

【００９５】

【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。請求
項１に記載の発明では、ｐ形半導体層を、少なくとも準
位の深い不純物と浅い不純物との２種類を含む複数の不
純物をドーピングして形成したので、深い準位を形成す
る不純物は、アクセプタ（正孔）として電気的に活性化
する確率は小ではあるものの、残留ドナー（電子）を電
気的に補償することができ、ドナーを補償した状況下で
は、浅い準位の不純物は効果的にアクセプタとして機能
でき、多数のアクセプタを層内に存在させることができ
る。したがって、抵抗率の低いｐ形の伝導層を効果的に
得ることができる。また、結晶層の表面モフォロジに悪
化を来すＭｇ等のｐ形不純物を過剰に添加せずともよ
く、このため、不純物をドーピングしてもｐ形半導体層
の結晶性を良好に保つことができる。したがって、発光
素子として構成したときのｐ形半導体層での電気的損失
を低減でき、発光効率を向上させることができる。

【００９６】また、請求項２に記載の発明では、ｐ形半
導体層を、層厚の増加方向に禁止帯幅が小となるように
組成に勾配を付して形成した組成勾配層を含む構成とし
たので、ｐ形半導体層は、発光層との接合界面では、発
光層の電子に対する障壁として機能する一方、ｐ形半導
体層の表面側では、禁止帯幅が小さくなってその表面側
を低抵抗とする。したがって、クラッド層として、また
良好なオーミック特性を与えるコンタクト層として利用
できると同時に、電流拡散層としても利用することがで
きる。すなわち、ｐ形半導体層の一層をもって、従来の
ｐ形クラッド層とｐ形コンタクト層との双方の機能が果
たせると同時に、透光性薄膜電極の機能も果たせるよう
になり、したがって積層構造を大幅に簡略化することが
できる。

【００９７】また、この構造の簡略化により、ｐ形半導
体層の形成時に要する時間も短縮できるので、従来ｐ形
半導体層の形成工程に発生していた発光層の熱的変質を
抑えることが可能となり、発光層の品質を良好に保つこ
とができる。したがって、発光出力を向上させることが
できる。

【００９８】さらに、請求項７に記載の発明では、ｐ形
半導体層を、発光層との接合界面からの距離にして少な
くとも２ｎｍ以上で１００ｎｍ以下の領域を不純物を故
意に添加しないアンドープ層としたので、接合界面近傍
の発光層の内部領域に創生される低次元（２次元）の電
子の局在を促す量子準位を、安定して形成することがで
き、また、その領域に局在した電子を散乱させないよう
にすることができる。このため、低次元のキャリア（電
子）を、拡散長の小さな正孔が存在するｐ形層領域に近
接させて、選択的に安定して蓄積できることとなり、し
たがって、電子と正孔との結合を速やかに行わせること
ができ、発光の高速応答性を向上させることができる。
また、電子と正孔との結合が円滑に行われるので、高い
発光強度と優れた単色性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る化合物半導体発光素子の発光部を
概略的に示す図であり、図１（ａ）はその積層構造を示
し、図１（ｂ）はｐ形層の概念図である。

【図２】ｐ形層での電子分布を模式的に示す図であり、
図２（ａ）はアンドープ状態のｐ形層での電荷分布を、
図２（ｂ）は深い準位の不純物のみをドーピングした場
合の電荷の分布を、図２（ｃ）は深い準位と浅い準位の
２種類の不純物を同時にドーピングした場合の電荷の分
布をそれぞれ示している。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す図で、図３
（ａ）は本発明に係る発光部の積層構造を示し、図３
（ｂ）及び図３（ｃ）はｐ形層の組成勾配層の説明図で
ある。

【図４】本発明の第３の実施形態における発光部の積層
構造を概略的に示す図である。

【図５】本発明の第１実施例に係るＬＥＤを示す図であ
り、図６のＡ−Ａ断面を示している。

【図６】第１実施例に係るＬＥＤの平面図である。

【図７】第１実施例の積層構造体各層を成長させる際の
成分供給量を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例に係るＬＥＤを示す図であ
る。

【図９】本発明の第３実施例に係るＬＥＤを示す図であ
る。

【図１０】第３実施例に係るＬＥＤのｐ形クラッド層内
部での元素の濃度分布状況を示すＳＩＭＳ分析結果であ
り、層表面からの深さ方向でのＡｌ、Ｇａ、Ｍｇ及びＺ
ｎの濃度分布を示している。

【図１１】本発明の第４実施例に係るＬＥＤを示す図で
ある。

【図１２】従来のＬＥＤの発光部を模式的に示す断面図
である。

【符号の説明】

１ｎ形層２発光層３，３ａ，３ｂｐ形層４発光層とｐ形層との接合界面１０，１０ａ，１０ｂ発光部１１，１２，１３，１４積層構造体３１組成勾配層３２禁止帯幅小領域３３アンドープ層３４不純物ドープ層５１，５２，５３，５４ＬＥＤ１００基板１００ａ緩衝層１０１下クラッド層１０２発光層１０３上クラッド層（不純物ドープ層）１０４コンタクト層（不純物ドープ層）１０６透光性薄膜電極１０６ａ金属酸化物保護膜１０７ｐ形パッド電極１０７ａＡｕ・Ｂｅ合金膜１０７ｂＡｕ膜１０９ｎ形パッド電極１２３，１３３，１４３上クラッド層１２３ａアンドープ層１２３ｂ組成勾配層１２４コンタクト層１３３ａアンドープ層１３３ｂ組成勾配層１３３ｃ禁止帯幅小領域１４３ａアンドープ層１４３ｂ組成勾配層１４３ｃ禁止帯幅小領域 ○ 電子 ● 正孔 ◎ 深い準位に捕獲された電子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ形電極を敷設するｐ形半導体層を有す
る化合物半導体発光素子において、上記ｐ形半導体層を、少なくとも準位の深い不純物と浅
い不純物との２種類を含む複数の不純物をドーピングし
て形成した、ことを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項２】上記ｐ形半導体層を、層厚の増加方向に
禁止帯幅が小となるように組成に勾配を付して形成した
組成勾配層を含む構成とした、ことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素
子。
【請求項３】上記組成勾配層における組成の勾配は、
連続的或いは段階的な勾配である、ことを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体発光素
子。
【請求項４】上記ｐ形半導体層はｐ形III 族窒化物半
導体層であり、上記化合物半導体発光素子はIII 族窒化
物半導体発光素子である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の化
合物半導体発光素子。
【請求項５】上記複数の不純物は第II族原子である、ことを特徴とする請求項４に記載の化合物半導体発光素
子。
【請求項６】上記組成勾配層の、禁止帯幅が小となる
終端での禁止帯幅を３．０ｅＶ以下とする、ことを特徴とする請求項４または５に記載の化合物半導
体発光素子。
【請求項７】上記ｐ形半導体層を、発光層との接合界
面からの距離にして少なくとも２ｎｍ以上で１００ｎｍ
以下の領域を不純物を故意に添加しないアンドープ領域
とした窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム系混晶
から構成する、ことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の化
合物半導体素子。
【請求項８】ｐ形電極を敷設するｐ形半導体層を有す
る化合物半導体発光素子において、上記ｐ形半導体層を、層厚の増加方向に禁止帯幅が小と
なるように組成に勾配を付して形成した組成勾配層を含
む構成とした、ことを特徴とする化合物半導体発光素子。