(57)【要約】【課題】高い密度の電流を注入したときの発光効率を向上させることができる窒化物半導体発光ダイオード及びその窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を提供する。【解決手段】少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる発光ダイオードにおいて、活性層中の発光層は複数の層からなり、異なるＩｎ混晶比を持つ層が少なくとも２以上ともに接して形成される、窒化物半導体発光ダイオードに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる発光ダイオードにおいて、
活性層中の発光層は複数の層からなり、異なるＩｎ混晶比を持つ層が少なくとも２以上ともに接して形成される、窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項２】
前記複数の層からなる発光層は、ｎ型窒化物半導体層側に形成された発光層のＩｎ混晶比がより大きいものである、請求項１記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項３】
前記複数の層からなる発光層のうち、少なくとも２層のＩｎ混晶比は、それぞれ１０％以上である、請求項１または２記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項４】
前記複数の層からなる発光層のうち、最もＩｎ混晶比の大きい層を除く少なくとも１層の層厚は２ｎｍ以上である、請求項１〜３いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項５】
前記複数の層からなる発光層において、Ｉｎ混晶比の小さい層の層厚が、Ｉｎ混晶比のより大きい層の層厚に比べ大きいものである、請求項１〜４いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項６】
前記活性層は障壁層と井戸層の周期構造であり、井戸層のうち少なくとも一層は、前記複数の層からなる発光層である、請求項１〜５いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項７】
前記障壁層はＧａＮ層からなる、請求項６記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項８】
前記障壁層の層厚は５ｎｍ以上である、請求項６または７記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項９】
前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間にＧａＮ層が形成された、請求項１〜８いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項１０】
前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間に形成されたＧａＮ層の層厚は５ｎｍ以上である、請求項９記載の窒化物半導体発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法において、
前記複数の層からなる発光層は、各層ごと有機金属気相成長法によりトリメチルガリウムに対するトリメチルインジウムの供給量を変化させることにより形成される、窒化物半導体発光ダイオードの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法において、
前記複数の層からなる発光層は、各層ごと有機金属気相成長法により成長温度が一定で形成される、請求項１１記載の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法において、
前記活性層とｐ型窒化物半導体層の間に形成されたＧａＮ層は、前記複数の層からなる発光層と同じ成長温度で形成される、請求項１１または１２記載の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光ダイオード素子に関し、特に、電流密度の大きい領域で高い発光効率を有する窒化物半導体発光ダイオード素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１によれば、活性層が井戸層、障壁層からなり、井戸層と障壁層の間に両者のバンドギャップの間をとるようなバッファ層を形成する技術があげられている。この構造によれば、量子井戸にトラップされるキャリア数を充分確保できる電位障壁を実現しつつ、格子定数の変化をなだらかにすることで界面に生ずる格子欠陥を抑制することができると報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３０４７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化物半導体発光ダイオードでは、電流密度が数Ａ／ｃｍ２を超える領域では電流密度が上がるに従い効率が低下するという課題が挙げられる。この課題を解決する手段の一つとして発光層の体積を大きくすることがあげられる。それを実現する案として量子井戸数を増やすこと、井戸層厚をあげることが挙げられるが、前者はキャリアの偏りにより発光層の体積を増やすことができない。後者はピエゾ電界によるキャリアの空間的な分離により、発光効率が低下し、課題解決には至らない。高い電流密度で効率の高い発光ダイオードは単位面積あたりの光量を増やすことができるため、チップを小型化できること、チップ単価を下げることができる。従ってこの課題を解決することができる窒化物半導体発光ダイオード素子およびその窒化物半導体発光ダイオードの製造方法が要望されている。
【０００５】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高い密度の電流を注入したときの発光効率を向上させることができる窒化物半導体発光ダイオード及びその窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる発光ダイオードにおいて、活性層中の発光層は複数の層からなり、異なるＩｎ混晶比を持つ層が少なくとも２以上ともに接して形成される、窒化物半導体発光ダイオードである。
【０００７】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記複数の層からなる発光層は、ｎ型窒化物半導体層側に形成された発光層のＩｎ混晶比がより大きいものであることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記複数の層からなる発光層のうち、少なくとも２層のＩｎ混晶比は、それぞれ１０％以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記複数の層からなる発光層のうち、最もＩｎ混晶比の大きい層を除く少なくとも１層の層厚は２ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記複数の層からなる発光層において、Ｉｎ混晶比の小さい層の層厚が、Ｉｎ混晶比のより大きい層の層厚に比べ大きいものであることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記活性層は障壁層と井戸層の周期構造であり、井戸層のうち少なくとも一層は、前記複数の層からなる発光層であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記障壁層はＧａＮ層からなることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記障壁層の層厚は５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間にＧａＮ層が形成されたことが好ましい。
【００１５】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間に形成されたＧａＮ層の層厚は５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明は、前記の窒化物半導体発光ダイオードの製造方法において、前記複数の層からなる発光層は、各層ごと有機金属気相成長法によりトリメチルガリウムに対するトリメチルインジウムの供給量を変化させることにより形成される、窒化物半導体発光ダイオードの製造方法である。
【００１７】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法は、前記複数の層からなる発光層は、各層ごと有機金属気相成長法により成長温度が一定で形成されることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードの製造方法は、前記活性層とｐ型窒化物半導体層の間に形成されたＧａＮ層は、前記複数の層からなる発光層と同じ成長温度で形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高い密度の電流を注入したときの発光効率を向上させることができる窒化物半導体発光ダイオードおよびその窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の窒化物半導体発光ダイオードの一例である窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図である。
【図２】本発明の窒化物半導体発光ダイオードの一例である窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施例、及び比較例における窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２２】
図１に、本発明の窒化物半導体発光ダイオードの一例である窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体発光ダイオードは、基板１上にｎ型窒化物半導体２、活性層３、ｐ型窒化物半導体層４を少なくとも形成させる。
【００２３】
＜基板＞
本発明において、基板１はサファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ基板など選択できる。
【００２４】
＜ｎ型窒化物半導体層＞
本発明において、ｎ型窒化物半導体層２はＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から形成され、低温バッファ層、アンドープ層を形成してもよく、ドーパントはＳｉ、Ｇｅなどが選択される。
【００２５】
＜ｐ型窒化物半導体層＞
本発明において、ｐ型窒化物半導体層４は後述する活性層３上に、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から形成され、ドーパントはＭｇ、Ｚｎなどが選択される。
【００２６】
＜活性層＞
本発明において、活性層３はｎ型窒化物半導体層２上に形成された井戸層とすることもできる。
【００２７】
この井戸層は発光層として機能し、異なるＩｎ混晶比を持つ層が少なくとも２以上ともに接して形成される。発光層の組成はＩｎxＧａ1-xＮ（ｘ＞０．１）であることが発光効率の観点から好ましい。さらに、本発明においてＩｎ混晶比とは、全１３族元素のモル原子数に対するＩｎのモル原子数の比を意味する。
【００２８】
このような構造とすることでより厚い発光層を得ることができ、高い電流密度での効率をあげることができる。さらに同一組成で厚い発光層を形成するときと比べて、ピエゾ電界によるキャリアの空間的な分離を小さくすることができ、効率の高い発光層を得ることができる。
【００２９】
この構造と類似する従来構造は井戸層と障壁層の間にバッファ層が形成されている。しかし、該バッファ層は層厚、発光層に対する組成から発光しないと考えられ、本発明の構造とは本質的に異なるものである。
【００３０】
この発光層に形成された複数の層において、Ｉｎ混晶比の小さい層はそれよりも大きい層に対し、ｐ層側に形成されることが、Ｉｎ混晶比の小さい層で発光を有効に得るうえで好ましい。また、発光層に形成された複数の層において、隣り合う層のＩｎ混晶比の差は２〜１０％であることが好ましい。
【００３１】
さらに発光層うち少なくとも２層のＩｎ混晶比はそれぞれ１０％以上であることが量子井戸のキャリアのトラップの効果を得、高い発光効率を実現するうえで好ましく、全層のＩｎ混晶比が１０％であることがさらに好ましい。
【００３２】
さらに発光層の層厚は最もＩｎ混晶比の大きい層を除く少なくとも１層が２ｎｍ以上であることが、Ｉｎ混晶比の異なるそれぞれの層で発光を得て、高い電流密度での発光効率向上のうえで好ましく、全層が２ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３３】
さらに発光層中に形成されたＩｎ混晶比の異なる各層において、Ｉｎ混晶比の小さい層がそれよりも大きい層に比べ大きい層厚のとき、Ｉｎ混晶比の小さい層と大きい層でキャリアを分配し、複数の波長をもつ発光を得て、結果として高い電流密度での発光効率を高める点で好ましい。
【００３４】
また、Ｉｎ混晶比が小さくなればなるほど、最適な結晶品質の層厚が大きくなるため好ましい。
【００３５】
また活性層３は図２のように井戸層３ａ、障壁層３ｂの周期構造とすることもできる。
その場合少なくとも複数形成された井戸層３ａのうち、主要に発光に寄与する少なくとも井戸層３ａの１層は上記異なるＩｎ混晶比からなる複数の層からなる発光層であることが好ましい。複数の井戸層３ａを形成することにより、発光層の発光効率を高めることができる。
【００３６】
本発明において、障壁層３ｂは、ＧａＮ層であることが、結晶品質を向上させ、結果として発光層の発光効率を高めることができる点で好ましい。さらに障壁層３ｂの層厚は５ｎｍ以上であることが発光層の発光効率向上の点で好ましく、一方で動作電圧低減の観点からは層厚が薄いことが好ましいことから、両方を鑑みて６ｎｍ程度が最も好ましい。
【００３７】
前記発光層は有機金属気相成長法により形成され、Ｉｎ混晶比の異なる層それぞれは、トリメチルガリウムに対するトリメチルインジウムのモル流量を調整することにより形成されることが好ましく、さらに成長温度一定で形成することがＩｎ蒸発を防ぐ点で好ましい。
【００３８】
活性層３とｐ型窒化物半導体層４の間にＧａＮ層を形成することが発光層のＩｎの蒸発を防ぐ点、発光層へのｐ型ドーパントの拡散を防ぐ点で好ましく、この効果を得る上で層厚は５ｎｍ以上が好ましい。
【００３９】
このＧａＮ層は有機金属気相成長法により形成され、発光層と同じ温度で形成されることが発光層のＩｎの蒸発を防ぐ点で好ましい。
【００４０】
＜電極＞
正負の電極形成は、例えばサファイヤのような絶縁基板の場合は、ｐ型窒化物半導体層４側からｎ型窒化物半導体層２までエッチングすることで、ｐ型窒化物半導体４上に電流拡散層を挟んで正電極、露出したｎ型窒化物半導体層２上に負電極をそれぞれ形成できる。
【００４１】
一方、ＧａＮ、ＳｉＣのような導電性基板の場合は、ｐ型窒化物半導体４上に電流拡散層を挟んで正電極、基板１裏面に負電極を形成できる。
【実施例】
【００４２】
＜実施例１＞
実施例１においては、図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。まず、サファイアからなる基板１１を用意し、その基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応炉内にセットした。そして、その反応炉内に水素を流しながら基板１１の温度を１０５０℃まで上昇させて、基板１１の表面（Ｃ面）のクリーニングを行なう。
【００４３】
（ｎ型窒化物半導体層の形成）
次に、基板１１の温度を５１０℃まで低下させ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ（トリメチルガリウム）を反応炉内に流して、基板１１の表面（Ｃ面）上にＧａＮからなるバッファ層をＭＯＣＶＤ法により約２０ｎｍの厚さで積層する。
次いで、基板１１の温度を１０５０℃まで上昇させて、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体下地層（キャリア濃度：１×１０18／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法によりバッファ層上に６μｍの厚さで積層する。
【００４４】
続いて、キャリア濃度が５×１０18／ｃｍ3となるようにＳｉをドーピングしたこと以外はｎ型窒化物半導体下地層と同様にして、ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体コンタクト層をＭＯＣＶＤ法によりｎ型窒化物半導体下地層上に０．５μｍの厚さで積層する。
【００４５】
以上、バッファ層、ｎ型窒化物下地層、ｎ型窒化物コンタクト層をｎ型窒化物半導体層１２とする。
【００４６】
（活性層の形成）
次に、基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に第１井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を変更することで第２井戸層として３ｎｍの厚さのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を形成し、活性層１３とする。
【００４７】
（蒸発防止層の形成）
続いて、基板１１の温度を７００℃のまま維持し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧを反応炉内に流して、活性層１３上に蒸発防止層１４としてＧａＮ層を１５ｎｍ形成した。
【００４８】
（ｐ型窒化物半導体層の形成）
次いで、基板１１の温度を９５０℃に上昇させ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、不純物ガスとしてＣＰ２Ｍｇを反応炉内に流して、Ｍｇが１×１０20／ｃｍ3の濃度でドーピングされたＡｌ0.20Ｇａ0.85Ｎからなるｐ型窒化物半導体クラッド層をＭＯＣＶＤ法により蒸発防止層１４上に約２０ｎｍの厚さで積層する。
【００４９】
次に、基板１１の温度を９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてＣＰ２Ｍｇを反応炉内に流して、Ｍｇが１×１０20／ｃｍ3の濃度でドーピングされたＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体クラッド層上に８０ｎｍの任意の厚さで積層する。
【００５０】
以上、ｐ型窒化物半導体層１５はｐ型窒化物半導体クラッド層、ｐ型窒化物半導体コンタクト層からなる。
【００５１】
次に、基板１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素を反応炉内に流して、アニーリングを行なう。
【００５２】
（透光性電極の形成）
次に、ウェハーを反応炉から取り出し、最上層のｐ型窒化物半導体層１５の表面にＥＢ蒸着によりＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）からなる透光性電極１６を１００ｎｍの厚さで形成する。
【００５３】
（パット電極の形成）
透光性電極１６上に所定の形状にパターニングされたマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置で透光性電極１６側からエッチングを行い、ｎ型窒化物半導体コンタクト層の表面を露出させる。透光性電極１６上及び露出したｎ型窒化物半導体コンタクト層上の所定の位置にＴｉとＡｌを含むパット電極１７、１８をそれぞれ形成する。以上によりＬＥＤ素子とする。
【００５４】
このＬＥＤ素子において、第１井戸層からは４５０ｎｍ、第２井戸層からは４３０ｎｍの発光を得ることができ、それらが合成されてブロードで４４０ｎｍ程度にピークをもつ発光を得ることができる。また比較例１に対し発光効率の高いＬＥＤを得ることができる。また発光層厚が大きいため、５０Ａ／ｃｍ2以上の高い電流密度において発光効率の高いＬＥＤを得ることができる。
【００５５】
＜実施例２＞
実施例１に対し、活性層１３の条件を変更させる以外は同様とする。
【００５６】
（活性層の形成）
基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に第１井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を変更することで第２井戸層として３ｎｍの厚さのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層、その上に第３井戸層として３．５ｎｍのＩｎ0.10Ｇａ0.90Ｎ層を形成し、活性層１３とした。
【００５７】
このＬＥＤ素子において、第１井戸層からは４５０ｎｍ、第２井戸層からは４３０ｎｍ、第３井戸層からは４１０ｎｍの発光を得ることができ、それらが合成されてブロードな４３０ｎｍ程度にピークをもつ発光を得ることができる。発光効率は実施例１に比べ劣るものの、５０Ａ／ｃｍ2以上の高い電流密度において、それよりも小さい電流密度に比べて発光効率の低下の小さいＬＥＤを得ることができる。
【００５８】
＜実施例３＞
実施例１に対し、活性層１３の条件を変更させる以外は同様とする。
【００５９】
（活性層の形成）
基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に第１井戸層として３ｎｍの厚さのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を変更することで第２井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層を形成し、活性層１３とした。
【００６０】
このＬＥＤ素子において、第１井戸層からは４３０ｎｍ、第２井戸層からは４５０ｎｍの発光を得ることができ、それらが合成されてブロードで４４０ｎｍ程度にピークをもつ発光を得ることができる。発光効率は実施例１に及ばないものの、比較例１に対し発光効率の高いＬＥＤを得ることができる。
【００６１】
＜実施例４＞
実施例１に対し、活性層１３の条件を変更させる以外は同様とする。
【００６２】
（活性層の形成）
基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に第１井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を変更し、成長時間を任意に変更することで第２井戸層として１〜４ｎｍの厚さのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を形成し、活性層１３とする。
【００６３】
第２井戸層の厚さが２ｎｍ以下ではこの層からの発光が第１井戸層に比べて小さくなり、ほぼ第１井戸層の４５０ｎｍのピークを持つ発光がメインとなり、高い電流密度での発光効率向上の効果は小さくなる。層厚３ｎｍ以上では逆に第２井戸層の結晶品質が低下し発光効率低下を招くので、この組成の組み合わせでは層厚３ｎｍのとき、つまり実施例１のときが一番好ましい。
【００６４】
＜実施例５＞
実施例１に対し、活性層１３の条件を変更させる以外は同様とする。
【００６５】
（活性層の形成）
基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に第１井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を任意に変更し、第２井戸層３ｎｍの厚さのＩｎxＧａ1-xＮ層（ｘ＝０．０５〜０．２０）を形成し、活性層１３とする。
【００６６】
第２井戸層のＩｎ混晶比が１０％以下のときこの層からの発光が第１井戸層に比べて小さくなり、ほぼ第１井戸層の４５０ｎｍのピークを持つ発光がメインとなり、高い電流密度での発光効率向上の効果は小さくなる。ピエゾ電界によるキャリアの空間的分離を、層を第１井戸層、第２井戸層に分けることにより、小さくする効果を得る上でＩｎ混晶比１５％のとき、つまり実施例１のときが最も好ましい。
【００６７】
＜実施例６＞
実施例１に対し、活性層１３の条件を変更させる以外は同様とする。
【００６８】
（活性層の形成）
基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に第１井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を変更することで第２井戸層として３ｎｍの厚さのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を形成し、続いてＴＭＧを反応炉内に流して厚さ６ｎｍのＧａＮからなる障壁層を形成し、これを１周期とする５周期の多重量子井戸構造を形成する。その後第１井戸層として２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ層、続いてＴＭＧに対するＴＭＩ流量を変更することで第２井戸層として３ｎｍの厚さのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を形成し、活性層１３とする。
【００６９】
このＬＥＤ素子において、第１井戸層からは４５０ｎｍ、第２井戸層からは４３０ｎｍの発光を得ることができ、それらが合成されてブロードで４４０ｎｍ程度にピークをもつ発光を得ることができる。また比較例１、実施例１に対しさらに発光効率の高いＬＥＤを得ることができ、好ましい。また発光層厚が大きいため、５０Ａ／ｃｍ2以上の高い電流密度において発光効率の高いＬＥＤを得ることができる。
【００７０】
＜比較例１＞
実施例１に対し、活性層１３の条件を変更させる以外は同様とする。
【００７１】
（活性層の形成）
基板１１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に５．５ｎｍの厚さのＩｎ0.17Ｇａ0.80Ｎからなる井戸層を形成し、活性層１３とした。
【００７２】
このＬＥＤ素子において、４４０ｎｍの発光を得ることができる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によれば、高い電流密度の電流を注入したときの発光効率を向上させることができる窒化物半導体発光ダイオードおよびその窒化物半導体発光ダイオードの製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１１  基板、２，１２  ｎ型窒化物半導体層、３，１３  活性層、３ａ  井戸層、３ｂ  障壁層、４，１５  ｐ型窒化物半導体層、１４  蒸発防止層、１６  透光性電極  １７，１８  パット電極。
【図１】
2010232290.tif 000003
【図２】
2010232290.tif 000004
【図３】
2010232290.tif 000005