(57)【要約】【課題】良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】ｎ型窒化物半導体層上に、窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層および活性層が順に積層されている窒化物半導体発光素子である。また、ｎ型窒化物半導体層上に、少なくとも一部に極性面を有する窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層および活性層が順に積層されている窒化物半導体発光素子である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層上に、窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層および活性層が順に積層されていることを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
ｎ型窒化物半導体層上に、少なくとも一部に極性面を有する窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層および活性層が順に積層されていることを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記窒化物半導体層はアルミニウムを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記窒化物半導体層はＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）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窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記活性層上に第２のｎ型窒化物半導体層が積層されており、
前記ｎ型窒化物半導体層に接する第１の電極はアノード電極であり、
前記第２のｎ型窒化物半導体層に接する第２の電極はカソード電極であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記窒化物半導体層の厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記活性層はＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、
前記井戸層中におけるＩｎ組成比が０．１５以上０．４以下であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記活性層はＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、
前記井戸層中におけるＩｎ組成比が０．２以上０．４以下であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子に関し、特に、良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば非特許文献１等には、窒化物半導体を用いた窒化物半導体発光素子の一例としてトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子が開示されている。
【０００３】
図１１に、非特許文献１に記載されている従来のトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子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素子においては、サファイア基板１１０１上に、ＧａＮバッファ層１１０２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１１０３（層厚：３μｍ）、ＩｎＧａＮ層（層厚：２ｎｍ）とＧａＮ層（層厚：８ｎｍ）とが交互に６周期積層されてなる積層体からなるＭＱＷを有する活性層１１０４、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層１１０５（層厚：５０ｎｍ）、Ｍｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６（層厚：１０ｎｍ）、Ｓｉハイドープｎ+型ＧａＮ層１１０７（層厚：１０ｎｍ）およびＳｉドープｎ型ＧａＮ層１１０８（層厚：２００ｎｍ）が順次積層された構造を有しており、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１１０３上に第１のｎ電極１１０９が形成されており、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１１０８上に第２のｎ電極１１１０が形成されている。そして、Ｍｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６とＳｉハイドープｎ+型ＧａＮ層１１０７とのｐｎ接合によりトンネル接合が形成されている。
【０００４】
このようなトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子においては、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１１０８において電流を面内に広げ、Ｍｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６とＳｉハイドープｎ+型ＧａＮ層１１０７とのトンネル接合を用いてＭｇドープｐ型ＧａＮ層１１０５とＳｉドープｎ型ＧａＮ層１１０８との間に電流を流すものである。
【非特許文献１】Seong-Ran Jeon et al., “GaN-Based Light-Emitting Diodes Using Tunnel Junctions”, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.8, NO.4, JULY/AUGUST 2002, pp.739-743
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１に示す構成の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１１０８については３×１０19ｃｍ-3程度のキャリア密度までｎ型不純物をドーピングできるため比較的容易に作製することができる。
【０００６】
しかしながら、トンネル接合を形成するＭｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６については高いＭｇドーピング濃度を実現することが難しく、Ｍｇドーピング量が増大するにつれてＭｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６の結晶性が悪化して表面荒れを起こしたり、逆に高抵抗化するなどの問題があった。
【０００７】
したがって、図１１に示す従来の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、結晶性の良好なＭｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６を形成することができないため、Ｍｇハイドープｐ+型ＧａＮ層１１０６とＳｉハイドープｎ+型ＧａＮ層１１０７との界面において空乏層が４０ｎｍ弱程度に広がり、良好にトンネル電流が流れず、高抵抗化するという問題があった。
【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ｎ型窒化物半導体層上に、窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層および活性層が順に積層されている窒化物半導体発光素子である。
【００１０】
また、本発明は、ｎ型窒化物半導体層上に、少なくとも一部に極性面を有する窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層および活性層が順に積層されている窒化物半導体発光素子である。
【００１１】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層はアルミニウムを含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層はＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、活性層上に第２のｎ型窒化物半導体層が積層されており、ｎ型窒化物半導体層に接する第１の電極はアノード電極であり、第２のｎ型窒化物半導体層に接する第２の電極はカソード電極であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層の厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、活性層はＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、井戸層中におけるＩｎ組成比が０．１５以上０．４以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、活性層はＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、井戸層中におけるＩｎ組成比が０．２以上０．４以下であることが好ましい。
【００１７】
なお、本発明において、Ｉｎ組成比は、ＩＩＩ族窒化物半導体を構成するＩＩＩ族元素の原子数の総数に対するＩｎ原子数の比（（Ｉｎ原子数）／（ＩＩＩ族元素の原子数の総数））を意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。また、結晶面および方向を表わす場合に、本来であれば所要の数字の上にバーを付した表現をするべきであるが、表現手段に制約があるため、本明細書においては、所要の数字の上にバーを付す表現の代わりに、所要の数字の前に「−」を付して表現している。
【００２０】
図１に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図１に示す構成の窒化物半導体発光素子は、基板１０１と、基板１０１上に形成された第１のｎ型窒化物半導体層１０２と、第１のｎ型窒化物半導体層１０２上に形成されたＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３と、窒化物半導体層１０３上に形成されたｐ型窒化物半導体層１０４と、ｐ型窒化物半導体層１０４上に形成された活性層１０５とを含んでいる。
【００２１】
また、第１のｎ型窒化物半導体層１０２の表面上には第１のｎ電極１０７が形成されている。また、活性層１０５上には第２のｎ型窒化物半導体層１０６が形成されており、第２のｎ型窒化物半導体層１０６上には第２のｎ電極１０８が形成されている。
【００２２】
ここで、第１のｎ電極１０７はアノード電極であって正のバイアス電圧が外部から印加される。さらに、第２の電極１０８はカソード電極であって負のバイアス電圧が外部から印加される。このように窒化物半導体発光素子にバイアス電圧を印加することによって活性層１０５の両側のｐ型窒化物半導体層１０４と第２のｎ型窒化物半導体層１０６とを含むｐｎ接合には順バイアス電圧が印加されて発光する。しかしながら、この際に、第１のｎ型窒化物半導体層１０２とｐ型窒化物半導体層１０４とを直接接合してｐｎ接合を形成している場合にはこのｐｎ接合に逆バイアス電圧が印加されるために電流が流れにくくなるが、第１のｎ型窒化物半導体層１０２とｐ型窒化物半導体層１０４との間に下記に詳述される窒化物半導体層１０３を設置することによって効率良くこのｐｎ接合に電流を流すことができる。
【００２３】
ここで、基板１０１として、たとえばサファイア基板、窒化物半導体基板または炭化ケイ素基板などの六方晶の結晶基板を用いて、たとえばその基板１０１のＣ面（｛０００１｝面）上に第１のｎ型窒化物半導体層１０２、窒化物半導体層１０３およびｐ型窒化物半導体層１０４をたとえばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法等により順次エピタキシャル成長させた場合には、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３の表面はＣ面になる。
【００２４】
そして、このようなＣ面を有するＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合には、窒化物半導体層１０３にピエゾ電界による自発分極が発生し、その自発分極方向がＣ軸方向に沿うため、窒化物半導体層１０３のＣ面が＋Ｃ軸側と−Ｃ軸側とで異なる性質を示すことから、窒化物半導体層１０３は他の層との界面にそれぞれ極性面を有することになる。なお、図１に示す構成において、他の層との界面とは、第１のｎ型窒化物半導体層１０２と窒化物半導体層１０３との界面、および窒化物半導体層１０３とｐ型窒化物半導体層１０４との界面である。
【００２５】
このように窒化物半導体層１０３が極性面を有する場合には、窒化物半導体層１０３のエネルギバンドが曲がり、第１のｎ型窒化物半導体層１０２とｐ型窒化物半導体層１０４との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなり、図１１に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００２６】
また、基板１０１として、たとえば六方晶の結晶基板を用い、たとえばその基板１０１のＲ面（｛１−１０２｝面）または｛１１−２２｝面などの半極性面上に第１のｎ型窒化物半導体層１０２、窒化物半導体層１０３およびｐ型窒化物半導体層１０４をたとえばＭＯＣＶＤ法等により順次エピタキシャル成長させることもできる。この場合には、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３の表面はＲ面（｛１−１０２｝面）または｛１１−２２｝面などの半極性面になる。
【００２７】
このようにＲ面（｛１−１０２｝面）または｛１１−２２｝面などの半極性面を表面に有するＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合にも、窒化物半導体層１０３にピエゾ電界による自発分極が発生し、窒化物半導体層１０３の両側の表面の半極性面がそれぞれ異なる性質を示すことから、この場合にも窒化物半導体層１０３は極性面を有することになる。
【００２８】
したがって、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３の表面が半極性面である場合にも、窒化物半導体層１０３のエネルギバンドの曲がりが生じ、第１のｎ型窒化物半導体層１０２とｐ型窒化物半導体層１０４との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなり、図１１に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００２９】
また、窒化物半導体層１０３は、Ｃ面から所定のオフ角度を有する極性面またはＲ面から所定のオフ角度を有する極性面を有していてもよい。なお、上記のＣ面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、Ｃ面に対して０°以上４５°未満の傾きを有する表面が挙げられる。また、上記のＲ面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、Ｒ面に対して０°以上４５°未満の傾きを有する表面が挙げられる。
【００３０】
また、窒化物半導体層１０３は、無極性面であるｍ面から所定のオフ角度を有する極性面または無極性面であるＡ面から所定のオフ角度を有する極性面を有していてもよい。なお、上記のｍ面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、ｍ面に対して０°よりも大きく４５°未満の傾きを有する表面が挙げられる。また、上記のＡ面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、Ａ面に対して０°よりも大きく４５°未満の傾きを有する表面が挙げられる。
【００３１】
図２に、本発明の窒化物半導体発光素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図２に示す構成の窒化物半導体発光素子は、導電性の六方晶のｎ型窒化物半導体基板２０１を用い、ｎ型窒化物半導体基板２０１の裏面に第１のｎ電極１０７を形成することによって、上下電極構造の窒化物半導体発光素子とされている点に特徴がある。
【００３２】
すなわち、図２に示す構成の窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体基板２０１と、ｎ型窒化物半導体基板２０１上に形成されたＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３と、窒化物半導体層１０３上に形成されたｐ型窒化物半導体層１０４と、ｐ型窒化物半導体層１０４上に形成された活性層１０５と、活性層１０５上に形成された第２のｎ型窒化物半導体層１０６とを有しており、ｎ型窒化物半導体基板２０１の裏面には第１のｎ電極１０７が形成され、第２のｎ型窒化物半導体層１０６上には第２のｎ電極１０８が形成されている。
【００３３】
図２に示す構成の窒化物半導体発光素子においても、たとえばｎ型窒化物半導体基板２０１のＣ面（｛０００１｝面）上に窒化物半導体層１０３およびｐ型窒化物半導体層１０４をたとえばＭＯＣＶＤ法等により順次エピタキシャル成長させて形成した場合には、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３の表面はＣ面になる。
【００３４】
したがって、このようなＣ面を有するＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合には、上記と同様の理由により、窒化物半導体層１０３は極性面を有することになる。
【００３５】
そして、極性面を有する窒化物半導体層１０３においては、エネルギバンドが曲がり、ｎ型窒化物半導体基板２０１とｐ型窒化物半導体層１０４との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなる。したがって、図２に示す構成の窒化物半導体発光素子においても、図１１に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００３６】
また、ｎ型窒化物半導体基板２０１のＲ面（｛１−１０２｝面）または｛１１−２２｝面などの半極性面上に、窒化物半導体層１０３およびｐ型窒化物半導体層１０４をたとえばＭＯＣＶＤ法等により順次エピタキシャル成長させることもでき、この場合には、上記と同様に、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３の表面はＲ面（｛１−１０２｝面）または｛１１−２２｝面などの半極性面になる。
【００３７】
このように半極性面を表面に有するＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層１０３にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合には、窒化物半導体層１０３にピエゾ電界による自発分極が発生することから、窒化物半導体層１０３の両側の表面の半極性面がそれぞれ異なる性質を示し、窒化物半導体層１０３は極性面を有する。そして、窒化物半導体層１０３が極性面を有する場合には、窒化物半導体層１０３にエネルギバンドの曲がりが生じ、ｎ型窒化物半導体基板２０１とｐ型窒化物半導体層１０４との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなる。したがって、この場合も、図１１に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
【００３８】
なお、本発明において、基板１０１としては、上述したように、たとえばサファイア基板、窒化物半導体基板、炭化ケイ素基板などの六方晶の半導体結晶からなる基板を用いることができる。なかでも、基板１０１として窒化物半導体基板を用いた場合には、基板１０１上に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなるため、良好な結晶性の窒化物半導体層が得られるためである。なお、窒化物半導体基板としては、たとえば、Ａｌx0Ｇａy0Ｉｎz0Ｎ（０≦ｘ０≦１、０≦ｙ０≦１、０≦ｚ０≦１、ｘ０＋ｙ０＋ｚ０＝１）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体結晶からなる基板を用いることができる。
【００３９】
また、本発明において、ｎ型窒化物半導体基板２０１としては、たとえば、上記のＡｌx0Ｉｎy0Ｇａz0Ｎ（０≦ｘ０≦１、０≦ｙ０≦１、０≦ｚ０≦１、ｘ０＋ｙ０＋ｚ０＝１）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体結晶にｎ型不純物をドーピングして形成された基板などを用いることができる。
【００４０】
なお、上記の式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、ｘ０はＡｌ組成比を示し、ｙ０はＩｎ組成比を示し、ｚ０はＧａ組成比を示す。また、ｎ型不純物としては、たとえばシリコンおよび／またはゲルマニウムなどを用いることができる。
【００４１】
また、上記の窒化物半導体基板からなる基板１０１およびｎ型窒化物半導体基板２０１にはそれぞれ六方晶が維持される範囲内で窒素原子の約１０原子％以下がＡｓ（砒素）、Ｐ（リン）またはＳｂ（アンチモン）などの原子で置換されていてもよい。
【００４２】
また、第１のｎ型窒化物半導体層１０２としては、たとえば従来から公知のｎ型窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体結晶にｎ型不純物をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、ｘ１はＡｌ組成比を示し、ｙ１はＩｎ組成比を示し、ｚ１はＧａ組成比を示す。また、ｎ型不純物としては、たとえばシリコンおよび／またはゲルマニウムなどを用いることができる。なお、窒化物半導体層１０３に極性面を付与する観点からは、第１のｎ型窒化物半導体層１０２としては、窒化物半導体層１０３とは異なる材料を用いることが好ましい。
【００４３】
また、第１のｎ型窒化物半導体層１０２と基板１０１との間および第１のｎ型窒化物半導体層１０２とｎ型窒化物半導体基板２０１との間には、それぞれバッファ層や薄いアンドープ層（たとえば０．５μｍ以下の厚さのアンドープ層）などの他の層が１層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【００４４】
また、窒化物半導体層１０３としては、上述したように、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）の式で表わされ、極性面を有するＩＩＩ族窒化物半導体結晶が用いられる。ここで、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、ｘはＡｌ組成比を示し、（１−ｘ）はＧａ組成比を示す。なお、窒化物半導体層１０３は、ｎ型、ｐ型またはアンドープのいずれであってもよい。
【００４５】
また、窒化物半導体層１０３の厚さｔは０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。窒化物半導体層１０３の厚さｔが０．５ｎｍ以上である場合には窒化物半導体層１０３が面内で均一な厚さの層にすることができる傾向が大きくなり、３０ｎｍ以下である場合には窒化物半導体層１０３に格子歪に起因するクラックの発生等による窒化物半導体層１０３の結晶性が悪化しない傾向が大きくなる。
【００４６】
また、窒化物半導体層１０３と第１のｎ型窒化物半導体層１０２との間には、他の層が１層以上含まれていてもよいが、空乏層の幅を狭める観点からは、窒化物半導体層１０３と第１のｎ型窒化物半導体層１０２とは接触していることが好ましい。
【００４７】
また、ｐ型窒化物半導体層１０４としては、たとえば従来から公知のｐ型窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａz2Ｎ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体結晶にｐ型不純物をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、ｘ２はＡｌ組成比を示し、ｙ２はＩｎ組成比を示し、ｚ２はＧａ組成比を示す。また、ｐ型不純物としては、たとえばマグネシウムおよび／または亜鉛などを用いることができる。なお、窒化物半導体層１０３に極性面を付与する観点からは、ｐ型窒化物半導体層１０４としては、窒化物半導体層１０３とは異なる材料を用いることが好ましい。
【００４８】
また、ｐ型窒化物半導体層１０４と窒化物半導体層１０３との間には、他の層が１層以上含まれていてもよいが、空乏層の幅を狭める観点からは、ｐ型窒化物半導体層１０４と窒化物半導体層１０３とは接触していることが好ましい。
【００４９】
また、活性層１０５としては、たとえば従来から公知の窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Ａｌx3Ｉｎy3Ｇａz3Ｎ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１、０≦ｚ３≦１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１）の式で表わされるアンドープのＩＩＩ族窒化物半導体結晶またはこの式で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体結晶にｐ型不純物およびｎ型不純物の少なくとも一方をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、ｘ３はＡｌ組成比を示し、ｙ３はＩｎ組成比を示し、ｚ３はＧａ組成比を示す。また、活性層１０５は、従来から公知の単一量子井戸（ＳＱＷ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する構成であってもよい。
【００５０】
また、活性層１０５とｐ型窒化物半導体層１０４との間には、他の層が１層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【００５１】
また、第２のｎ型窒化物半導体層１０６としては、たとえば従来から公知のｎ型窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Ａｌx4Ｉｎy4Ｇａz4Ｎ（０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１、０≦ｚ４≦１、ｘ４＋ｙ４＋ｚ４＝１）の式で表わされるＩＩＩ族窒化物半導体結晶にｎ型不純物をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、ｘ４はＡｌ組成比を示し、ｙ４はＩｎ組成比を示し、ｚ４はＧａ組成比を示す。また、ｎ型不純物としては、たとえばシリコンおよび／またはゲルマニウムなどを用いることができる。
【００５２】
また、第２のｎ型窒化物半導体層１０６と活性層１０５との間には、他の層が１層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【００５３】
また、第１のｎ電極１０７としては、たとえば、第１のｎ型窒化物半導体層１０２とオーミック接触をとることが可能な従来から公知の金属などを用いることができる。また、第２のｎ電極１０８としては、たとえば、第２のｎ型窒化物半導体層１０６とオーミック接触をとることが可能な従来から公知の金属などを用いることができる。なお、第１のｎ電極１０７と第２のｎ電極１０８とはそれぞれ同一の金属から構成されていてもよく、異なる金属から構成されていてもよい。
【００５４】
図１および図２に示す構成の窒化物半導体発光素子においては、活性層１０５を形成した後に第２のｎ型窒化物半導体層１０６を形成することになるが、低温で第２のｎ型窒化物半導体層１０６を形成した場合でも、第２のｎ型窒化物半導体層１０６はｎ型窒化物半導体層であるため、第２のｎ型窒化物半導体層１０６の高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。また、低温で第２のｎ型窒化物半導体層１０６を形成することができるため、活性層１０５が受ける熱ダメージも低減することができる。
【００５５】
なお、Ｉｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体結晶は、Ｉｎを含まないＩＩＩ族窒化物半導体結晶に比べて分解温度がかなり低いことが知られている。たとえば、ＧａＮ、ＡｌＮおよびその混晶のようなＩｎを含まない窒化物半導体結晶は１０００℃程度の高温において比較的安定である一方で、ＩｎＮは６００〜７００℃程度の低温でも分解する。そのため、たとえばＩｎyＧａ1-yＮの式で表わされるＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体結晶はＩｎ組成比ｙにもよるが、一般的に１０００℃を超える温度では結晶性が悪化してしまう。また、緑色光や赤色光といった長波長域の光を発光させる場合には、ＩｎyＧａ1-yＮの式で表わされるＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体結晶のＩｎ組成比ｙを０．１５〜０．４程度の高い組成とする必要があるが、このような場合には、Ｉｎを含む窒化物半導体結晶の温度に対する結晶性の悪化の傾向がさらに大きくなる。
【００５６】
図１１に示す構成の従来の窒化物半導体発光素子においては、ＩｎＧａＮを含む活性層１１０４をたとえば６００℃〜８００℃程度の低温で形成した後に、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層１１０５等のｐ型窒化物半導体層を１０００℃を超える高温で形成する必要がある。
【００５７】
図１１に示す構成の従来の窒化物半導体発光素子においては、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層１１０５等のｐ型窒化物半導体層を高温で形成する際の昇温時および形成時の温度による熱ダメージを活性層１１０４が受けてしまうため、活性層１１０４の結晶性が著しく悪化する。一方、活性層１１０４を構成するＩｎＧａＮのＩｎ組成比を０．１５以上、特に０．２以上とする場合には、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層１１０５等のｐ型窒化物半導体層を低温で形成する必要があるが、ｐ型窒化物半導体層の高抵抗化および結晶性の悪化を引き起こし、駆動電圧が上昇する。
【００５８】
しかしながら、図１および図２に示す構成の窒化物半導体発光素子においては、活性層１０５を形成した後に第２のｎ型窒化物半導体層１０６が形成され、ｐ型窒化物半導体層を形成する必要がないため、たとえば、活性層１０５がＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体層を有する場合に、Ｉｎ組成比を０．１５以上とした構成、特にＩｎ組成比を０．２以上とする構成において、図１および図２に示すような、活性層１０５を形成した後に第２のｎ型窒化物半導体層１０６を形成し、ｐ型窒化物半導体層を形成しない構成が有効であると考えられる。なお、本発明において、活性層１０５のＩｎ組成比の上限については特に限定されないが、活性層１０５のＩｎ組成比が０．４を超えると発光効率が低下することがあるため、活性層１０５のＩｎ組成比は０．４以下であることが好ましい。
【００５９】
また、上記においては、本発明の窒化物半導体発光素子として、窒化物半導体発光ダイオード素子の構成について主に説明したが、上記の構成を窒化物半導体レーザ素子などにも適用できることは言うまでもない。
【実施例】
【００６０】
＜実施例１＞
図３に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例である実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図を示す。ここで、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子は、厚さ４００μｍのサファイア基板３０１上に、厚さ５μｍの第１のｎ型ＧａＮ層３０２、厚さ２．５ｎｍのＡｌＮ中間層３０３、厚さ０．３μｍのｐ型ＧａＮ層３０４、厚さ１０ｎｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層３０９、厚さ０．１６８μｍの多重量子井戸活性層３０５および厚さ０．３μｍの第２のｎ型ＧａＮ層３０６の順に積層された構成を有しており、第１のｎ型ＧａＮ層３０２上には第１のｎ電極３０７が形成され、第２のｎ型ＧａＮ層３０６上には第２のｎ電極３０８が形成されている。
【００６１】
ここで、多重量子井戸活性層３０５は、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層３０９側から、厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層、厚さ８ｎｍのノンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎバリア層と厚さ４ｎｍのノンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層とが交互に４周期積層された積層体および厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層がこの順に積層された構成を有している。
【００６２】
また、第１のｎ電極３０７は、第１のｎ型ＧａＮ層３０２に接するようにして形成されており、第１のｎ型ＧａＮ層３０２側から、ハフニウム膜（厚さ３０ｎｍ）、アルミニウム膜（厚さ２００ｎｍ）、モリブデン膜（厚さ３０ｎｍ）、白金膜（厚さ５０ｎｍ）および金膜（厚さ２００ｎｍ）がこの順に積層された構成となっている。
【００６３】
また、第２のｎ電極３０８は、第１のｎ電極３０７と同じ構造となっている。
上記の構成を有する実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子は以下のようにして製造される。
【００６４】
まず、直径が２インチの表面を有する厚さ４００μｍのサファイア基板３０１のＣ面である（０００１）面上に、ＭＯＣＶＤ成膜装置を用いて、第１のｎ型ＧａＮ層３０２、ＡｌＮ中間層３０３、ｐ型ＧａＮ層３０４、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層３０９、多重量子井戸活性層３０５および第２のｎ型ＧａＮ層３０６をこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。ここで、窒素源としてはアンモニアを用い、ガリウム源としてはＴＭＧ（トリメチルガリウム）を用い、インジウム源としてはＴＭＩ（トリメチルインジウム）を用い、アルミニウム源としてはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を用い、ｐ型不純物のマグネシウム源としてはＣｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｎ型不純物のシリコン源としてシランを用いている。
【００６５】
なお、第１のｎ型ＧａＮ層３０２および第２のｎ型ＧａＮ層３０６のキャリア密度はそれぞれ１×１０18ｃｍ-3程度である。また、ｐ型ＧａＮ層３０４のキャリア密度は４×１０17ｃｍ-3程度である。ＡｌＮ中間層３０３については、ｐ型不純物およびｎ型不純物のドーピングを意図的に行なっていない。
【００６６】
また、第１のｎ型ＧａＮ層３０２はサファイア基板３０１の温度を１１２５℃として形成され、ＡｌＮ中間層３０３、ｐ型ＧａＮ層３０４およびｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層３０９も引き続いてサファイア基板３０１の温度を１１２５℃として形成される。
【００６７】
そして、サファイア基板３０１の温度を７５０℃まで低下させて多重量子井戸活性層３０５を形成し、サファイア基板３０１の温度を８５０℃まで上昇させて第２のｎ型ＧａＮ層３０６を形成する。その後、サファイア基板３０１の温度を室温まで降温する。
【００６８】
このように、多重量子井戸活性層３０５を形成した後に、サファイア基板３０１の温度を８５０℃程度の低温として第２のｎ型ＧａＮ層３０６を形成した場合でも、第２のｎ型ＧａＮ層３０６はｎ型窒化物半導体層であるため、第２のｎ型ＧａＮ層３０６の高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。また、多重量子井戸活性層３０５上にｐ型窒化物半導体層を形成する図１１に示すような従来の構成と比べて低温で第２のｎ型ＧａＮ層３０６を形成することができるため、多重量子井戸活性層３０５が受ける熱ダメージを低減することができる。
【００６９】
その後、第２のｎ型ＧａＮ層３０６上に第２のｎ電極３０８をＥＢ（Electron Beam）蒸着法により形成する。ここで、第２のｎ電極３０８のパターンニングは、以下のようにして行なわれる。まず、第２のｎ型ＧａＮ層３０６の表面全面にフォトレジストを形成した後に、一般的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてそのフォトレジストに第２のｎ電極３０８の形状に開口部を設ける。そして、フォトレジストの全面を覆うようにして第２のｎ電極３０８をＥＢ蒸着法により形成し、その後リフトオフによりフォトレジストを除去することによって、所定の形状にパターンニングされた第２のｎ電極３０８が第２のｎ型ＧａＮ層３０６上に形成される。
【００７０】
次に、第２のｎ型ＧａＮ層３０６上に気相エッチング用のマスクを形成し、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）エッチング法を用いて、第１のｎ型ＧａＮ層３０２の厚さ方向の途中までエッチングを行なう。
【００７１】
次に、ＥＢ蒸着法およびスパッタ法を用いて、第１のｎ型ＧａＮ層３０２の露出した表面上に第１のｎ電極３０７を形成する。ここで、第１のｎ電極３０７のパターンニングは、第２のｎ電極３０８のパターンニングと同様にして行なわれる。
【００７２】
次に、上記の第１のｎ電極３０７の形成後のサファイア基板３０１の厚さを一般的な研削および研磨により１００μｍ程度に薄くした後に、ダイヤモンド針でスクライブすることにより一辺が３５０μｍの正方形状の表面を有するチップ状に分割して実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子を得る。
【００７３】
なお、マグネシウムがドープされたｐ型窒化物半導体層は１０００℃以上の高温で形成しないとｐ型の電気伝導を示さないが、シリコンがドープされたｎ型窒化物半導体層は１０００℃未満の低温であってもｎ型の電気伝導を示す。したがって、８００℃程度の低温であっても、形成条件を最適化することにより、第２のｎ型ＧａＮ層３０６を形成することができる。
【００７４】
また、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、第１のｎ電極３０７に正電圧を印加し、第２のｎ電極３０８に負電圧を印加するため、第１のｎ電極３０７が正電極（アノード電極）となり、第２のｎ電極３０８が負電極（カソード電極）となる。このように、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子に電圧を印加することにより、多重量子井戸活性層３０５から光が発光する。
【００７５】
一方、比較例として、図７の模式的断面図に示す構成の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製する。ここで、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子は、ＡｌＮ中間層３０３の代わりに、図９の模式的断面図に示すように、第１のｎ型ＧａＮ層３０２の上部を１０ｎｍの厚さでキャリア密度を３．４×１０19ｃｍ-3としたシリコン高ドープ層７０１とし、ｐ型ＧａＮ層３０４の下部を１０ｎｍの厚さでキャリア密度を３×１０18ｃｍ-3としたマグネシウム高ドープ層７０２として、これらが接合したトンネル接合を有するトンネル接合層７０３を形成したこと以外は実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と同様の構成となっている。
【００７６】
実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、２０ｍＡの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は４．６Ｖである。一方、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子に２０ｍＡの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は７．５Ｖ程度である。したがって、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子は、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子と比べて、２０ｍＡの電流を注入して駆動させたときの駆動電圧を３Ｖ程度低減することができる。
【００７７】
また、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の発光パターンを光学顕微鏡にて観察したところ、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、図８に示すように、発光強度が大きい領域８０１と発光強度が小さい領域８０２とが混在しており、発光強度ムラが大きく、電流の注入が不均一であることがわかる。
【００７８】
一方、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子のような発光強度ムラはほとんど見られない。
【００７９】
また、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、発光強度が大きい領域８０１と発光強度が小さい領域８０２との発光強度は８倍程度違っていたが、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、発光強度が大きい領域と小さい領域とで発光強度は３倍程度に抑えられている。
【００８０】
また、図４に実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子のＡｌＮ中間層３０３近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果を示し、図１０に比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子のトンネル接合層７０３近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果を示す。
【００８１】
図４および図１０において、横軸が厚さ方向における位置（ｎｍ）を示しており、縦軸がバンドエネルギ（ｅＶ）およびキャリア密度（ｃｍ-3）を示している。なお、図４の横軸の５０（ｎｍ）の位置は、ＡｌＮ中間層３０３とｐ型ＧａＮ層３０４との界面の位置を示しており、図４の横軸の数値が大きくなるほど第１のｎ型ＧａＮ層３０２側に進行し、図４の横軸の数値が小さくなるほどｐ型ＧａＮ層３０４側に進行する。また、図１０の横軸の５０（ｎｍ）の位置は、第１のｎ型ＧａＮ層３０２とシリコン高ドープ層７０１との界面の位置を示しており、図１０の横軸の数値が大きくなるほど第１のｎ型ＧａＮ層３０２側に進行し、図１０の横軸の数値が小さくなるほどｐ型ＧａＮ層３０４側に進行する。
【００８２】
図４および図１０において、伝導帯のバンドエネルギ４０１と価電子帯のバンドエネルギ４０５とは互いのフェルミエネルギ４０２が一致するように接合されており、ｐ型不純物のキャリア密度４０３が示されている領域とｎ型不純物のキャリア密度４０４が示されている領域との間のキャリア密度が示されていない領域がキャリアの存在しない空乏層となり、空乏層の幅がｚで示されている。この空乏層の幅ｚが小さい方がトンネル電流が流れやすくなる。
【００８３】
図４と図１０の空乏層の幅ｚを比較すればわかるように、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては空乏層の幅ｚが２．５ｎｍ程度であるのに対して、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子では空乏層の幅ｚが３０ｎｍ程度となっている。したがって、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子の空乏層の幅は、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の１／１０程度となっており、これにより実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては良好なトンネル電流が流れ、駆動電圧の低減につながっているものと考えられる。
【００８４】
すなわち、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ＡｌＮ中間層３０３を構成するＡｌＮの格子定数が、第１のｎ型ＧａＮ層３０２およびｐ型ＧａＮ層３０４を構成するＧａＮの格子定数よりも小さくなっている。したがって、ＡｌＮ中間層３０３には、この格子定数差に起因して格子不整合による格子歪が生じ、ピエゾ電界による自発分極がＣ軸方向に沿って発生して、ＡｌＮ中間層３０３のＣ面が＋Ｃ軸側と−Ｃ軸側とで異なる性質を示すことから、ＡｌＮ中間層３０３は極性面を有する。そして、極性面を有するＡｌＮ中間層３０３においては、バンドの曲がりが生じるために、空乏層の幅を狭くすることができたものと考えられる。
【００８５】
また、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子において発光強度ムラがほとんど見られなかったのは、ＡｌＮ中間層３０３の挿入により、第１のｎ型ＧａＮ層３０２とｐ型ＧａＮ層３０４との間の電圧が低減して、これらの層間の抵抗が小さくなったため、均一に電流が注入できたことによるものと考えられる。
【００８６】
図５に、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子のＡｌＮ中間層３０３の厚さを４ｎｍに変更したときのＡｌＮ中間層３０３近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果を示す。この場合には、空乏層の幅ｚが４ｎｍ程度となり、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の空乏層の幅の１／７程度となっている。したがって、ＡｌＮ中間層３０３の厚さを４ｎｍに変更した場合にも、良好なトンネル電流が流れ、駆動電圧が低減するという本発明の効果が得られることがわかる。図５におけるその他の説明は、図４における説明と同様である。
【００８７】
なお、本実施例と同様の効果は、中間層３０３がＡｌＮからなる場合に限られず、中間層３０３がＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなる場合にも得られる。
【００８８】
また、サファイア基板３０１の温度を５００℃程度にして、サファイア基板３０１のＣ面である（０００１）面上にＧａＮバッファ層を形成してから第１のｎ型ＧａＮ層３０２を形成しても本実施例と同様の効果が得られる。
【００８９】
また、サファイア基板３０１の代わりにｎ型窒化物半導体基板を用い、ｎ型窒化物半導体基板の極性面または半極性面上に中間層３０３を直接形成し、その中間層３０３上にｐ型ＧａＮ層３０４を形成して図２に示すような上下電極構造の構成に変更した場合にも、本実施例と同様の効果が得られる。
【００９０】
また、多重量子井戸活性層３０５にＡｌを含む混晶を用いた場合でも上記と同様の効果が得られ、さらには多重量子井戸活性層３０５を構成する井戸層のＩｎ組成比を適宜変更して発光波長を変更した場合でも本実施例と同様の効果が得られる。
【００９１】
本発明においては、従来の一般的な構造とは異なり、活性層はｐ型窒化物半導体層上に形成される。多重量子井戸活性層３０５は、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層３０９側から、厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層、厚さ８ｎｍのノンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎバリア層と厚さ４ｎｍのノンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層の順に形成されている。ｐ型窒化物半導体層上に活性層の井戸層を直接形成した場合には、ｐ型ドーパントであるＭｇの活性層への拡散により発光強度が低下することがあることから、ｐ型窒化物半導体層と活性層の井戸層との間には５ｎｍ以上の間隔をあけることが好ましい。なお、当該間隔には、本実施例のように、ノンドープの窒化物半導体層を形成することが好ましい。
【００９２】
＜実施例２＞
実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子の中間層３０３の組成をＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎに変更するとともに、中間層３０３の厚さを２０ｎｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして窒化物半導体発光ダイオード素子を作製する。
【００９３】
このようにして作製した実施例２の窒化物半導体発光ダイオード素子も、上記の実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と同様に、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子と比較して、発光強度ムラを抑制することができるとともに、動作電圧も低減することができる。
【００９４】
＜実施例３＞
図６に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例である実施例３の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。ここで、実施例３の窒化物半導体レーザ素子は、厚さ４００μｍのｎ型ＧａＮ基板６０１上に、厚さ２．５μｍの第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０２ａ、厚さ０．１μｍの第１のｎ型ＧａＮガイド層６０２ｂ、厚さ２．５ｎｍのＡｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ中間層６０３、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮガイド層６０４、厚さ０．０１μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層６０９、厚さ０．１４４μｍの多重量子井戸活性層６０５、厚さ０．２μｍの第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび厚さ０．６μｍの第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａの順に積層された構成を有している。
【００９５】
また、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａの一部および第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂの一部がそれぞれ除去されることによって、共振器長方向に伸びるリッジストライプ部（リッジストライプ部のストライプ幅：１．２〜２．４μｍ）が形成されており、そのリッジストライプ部の側面および第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａの表面が絶縁膜６１１で覆われている。
【００９６】
また、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面には第１のｎ電極６０７が形成され、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａ上には第２のｎ電極６０８が形成されている。
【００９７】
ここで、多重量子井戸活性層６０５は、実施例３の窒化物半導体レーザ素子から発振するレーザ光の波長が５００ｎｍになるように混晶比を調節して形成されており、具体的には、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層６０９側から、厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層、厚さ８ｎｍのノンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎバリア層と厚さ４ｎｍのノンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層とが交互に２周期積層された積層体および厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層がこの順に積層された構成を有している。
【００９８】
また、第１のｎ電極６０７は、ｎ型ＧａＮ基板６０１に接するようにして形成されており、ｎ型ＧａＮ基板６０１側から、ハフニウム膜（厚さ３０ｎｍ）、アルミニウム膜（厚さ２００ｎｍ）、モリブデン膜（厚さ３０ｎｍ）、白金膜（厚さ５０ｎｍ）および金膜（厚さ２００ｎｍ）がこの順に積層された構成となっている。
【００９９】
また、第２のｎ電極６０８は、第１のｎ電極６０７と同じ構造となっている。また、絶縁膜６１１は、厚さ２００ｎｍの酸化シリコン層および厚さ５０ｎｍの酸化チタン層がこの順序で積層された構成となっている。
【０１００】
また、第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０２ａ、第１のｎ型ＧａＮガイド層６０２ｂ、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａおよび第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂのキャリア密度はそれぞれ１×１０18ｃｍ-3程度である。また、ｐ型ＧａＮガイド層６０４のキャリア密度は４×１０17ｃｍ-3程度である。Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ中間層６０３については、ｐ型不純物およびｎ型不純物のドーピングを意図的に行なっていない。
【０１０１】
上記の構成を有する実施例３の窒化物半導体レーザ素子は以下のようにして製造される。
【０１０２】
まず、直径が２インチの表面を有する厚さ４００μｍのｎ型ＧａＮ基板６０１のＣ面である（０００１）面上に、ＭＯＣＶＤ成膜装置を用いて、第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０２ａ、第１のｎ型ＧａＮガイド層６０２ｂ、Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ中間層６０３、ｐ型ＧａＮガイド層６０４、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層６０９、多重量子井戸活性層６０５、第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａをこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。ここで、窒素源としてはアンモニアを用い、ガリウム源としてはＴＭＧを用い、インジウム源としてはＴＭＩを用い、アルミニウム源としてはＴＭＡを用い、ｐ型不純物のマグネシウム源としてはＣｐ２Ｍｇを用い、ｎ型不純物のシリコン源としてシランを用いている。
【０１０３】
ここで、第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０２ａから多重量子井戸活性層６０５のｎ型ＧａＮ基板６０１に近い側のノンドープＧａＮ層まではｎ型ＧａＮ基板６０１の温度を１１２５℃として形成され、その後、ｎ型ＧａＮ基板６０１の温度を７５０℃まで低下させて多重量子井戸活性層６０５の残りの部分を形成する。そして、ｎ型ＧａＮ基板６０１の温度を８５０℃まで上昇させて第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａを形成する。その後、ｎ型ＧａＮ基板６０１の温度を室温まで降温する。
【０１０４】
このように、多重量子井戸活性層６０５を形成した後に、ｎ型ＧａＮ基板６０１の温度を８５０℃程度の低温として第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａを形成した場合でも、第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａはそれぞれｎ型窒化物半導体層であるため、第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａの高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。また、多重量子井戸活性層６０５上にｐ型窒化物半導体層を形成する図１１に示すような従来の構成と比べて低温で第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａを形成することができるため、多重量子井戸活性層６０５が受ける熱ダメージを低減することができる。
【０１０５】
その後、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａ上に第２のｎ電極６０８をＥＢ（Electron Beam）蒸着法により形成する。そして、第２のｎ電極６０８の表面全面にフォトレジストを形成した後に、一般的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてそのフォトレジストのリッジストライプ部を形成しない領域に開口部を設ける。その後、ＩＣＰエッチング法を用いて、第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂの厚さ方向の途中までエッチングを行なう。そして、フォトレジストの表面全面に、ＥＢ蒸着法およびスパッタ法を用いて、酸化シリコン層および酸化チタン層をこの順序に積層して、絶縁膜６１１を形成する。その後リフトオフによりフォトレジストを除去することによって、第２のｎ電極６０８が第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａ上に形成されるとともに、所定の形状にパターンニングされた絶縁膜６１１が形成される。
【０１０６】
次に、ＥＢ蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板６０１の裏面上に第１のｎ電極６０７を形成する。
【０１０７】
次に、上記の第１のｎ電極６０７の形成後のｎ型ＧａＮ基板６０１の厚さを一般的な研削および研磨により１００μｍ程度に薄くした後に、ダイヤモンド針でスクライブし、バー状に劈開する。そして、この劈開により露出した共振器端面にＡｌＯaＮ1-a（０≦ａ）の式で表わされる誘電体膜からなる端面コート膜を３０ｎｍ程度の厚さに形成する。ここで、光出射側の共振器端面における反射率は１０％とされ、光反射側の共振器端面における反射率は９０％に設定される。これにより、実施例３の窒化物半導体レーザ素子を得る。
【０１０８】
また、比較例として、Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ中間層６０３の代わりに、第１のｎ型ＧａＮガイド層６０２ｂの上部を５０ｎｍの厚さでキャリア密度を３．４×１０19ｃｍ-3としたシリコン高ドープ層とし、ｐ型ＧａＮガイド層６０４の下部を５０ｎｍの厚さでキャリア密度を３×１０18ｃｍ-3としたマグネシウム高ドープ層として、これらが接合したトンネル接合を有するトンネル接合層を形成したこと以外は実施例３の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成とした比較例の窒化物半導体レーザ素子を作製する。
【０１０９】
実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、２０ｍＡの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は６．２Ｖである。一方、比較例の窒化物半導体レーザ素子に２０ｍＡの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は９．０Ｖ程度である。したがって、実施例３の窒化物半導体レーザ素子は、比較例の窒化物半導体レーザ素子と比べて、２０ｍＡの電流を注入して駆動させたときの駆動電圧を３Ｖ程度低減することができる。
【０１１０】
実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、多重量子井戸活性層６０５を形成した後に第２のｎ型ＧａＮガイド層６０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６０６ａといったｎ型窒化物半導体層しか形成されず、ｐ型窒化物半導体層については形成されないため、実施例３の窒化物半導体レーザ素子の構成は、多重量子井戸活性層６０５中の井戸層のＩｎ組成比を０．１５以上、特に０．２以上とするときに優れた構成であると言える。
【０１１１】
また、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、リッジストライプ部が抵抗の大きいｐ型窒化物半導体層により形成されていたため、駆動電圧が高くなる。しかしながら、実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、ｐ型窒化物半導体層に比べて抵抗の小さいｎ型窒化物半導体層によりリッジストライプ部が形成されるため、従来の窒化物半導体レーザ素子と比較して駆動電圧を低く抑えることができる点で好ましい。
【０１１２】
さらに、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、ｐ型窒化物半導体層に接触するｐ電極とｎ型窒化物半導体層に接触するｎ電極をそれぞれ形成する必要がある。しかしながら、実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、ｎ電極のみを用いることができるため、従来の窒化物半導体レーザ素子と比べて、電極と窒化物半導体間の接触抵抗を低減することができる。
【０１１３】
また、実施例３の窒化物半導体レーザ素子において、第１のｎ電極６０７および第２のｎ電極６０８は同一のものを用いてもよく、異なるものを用いてもよいが、同一のものを用いた場合には、形成条件の変更等が不要となることから生産性が向上し、同一の材料を用いることができることから製造コストの低減を図ることができる。なお、第１のｎ電極６０７および第２のｎ電極６０８としては、チタン層とアルミニウム層との積層体等の構成も用いることができる。
【０１１４】
なお、実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、ＡｌＯaＮ1-a（０≦ａ）の式で表わされる誘電体膜からなる端面コート膜上に、酸化物膜（たとえば、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化タンタル膜、酸化チタン膜および酸化ニオブ膜等の少なくとも１種）、窒化物膜（たとえば、窒化シリコン膜および窒化アルミニウム膜等の少なくとも１種）、酸窒化物膜（たとえば、酸窒化シリコン膜および酸窒化アルミニウム膜等の少なくとも１種）などを形成してもよい。
【０１１５】
また、実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、多重量子井戸活性層６０５の構成を適宜変更することによって、たとえば波長３８０ｎｍ〜５５０ｎｍのレーザ光を発振する構成としてもよい。
【０１１６】
また、実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、ｎ型ＧａＮ基板６０１に代えて、ｎ型ＡｌＧａＮ基板、ｎ型ＡｌＮ基板またはｎ型ＩｎＧａＮ基板などを用いてもよい。
【０１１７】
また、実施例３の窒化物半導体レーザ素子においては、リッジストライプ部の幅をたとえば２μｍ〜１００μｍ程度の幅として、照明用途などで使用されるブロードエリア型の窒化物半導体レーザ素子としてもよい。
【０１１８】
＜実施例４＞
図１２に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例である実施例４の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。ここで、実施例４の窒化物半導体レーザ素子は、無極性面を有する基板を用いて極性面を有する中間層を形成して窒化物半導体レーザ素子を作製している点で実施例３の窒化物半導体レーザ素子とは異なっている。
【０１１９】
実施例４の窒化物半導体レーザ素子は、厚さ４００μｍのｎ型ＧａＮ基板１２０１のｍ面上に、厚さ２．５μｍの第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０２ａ、厚さ０．１μｍの第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂ、厚さ２．５ｎｍのＡｌＮ中間層１２０３、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮガイド層１２０４、厚さ０．０１μｍのｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層１２０９、厚さ０．１４４μｍの多重量子井戸活性層１２０５、厚さ０．２μｍの第２のｎ型ＧａＮガイド層１２０６ｂおよび厚さ０．６μｍの第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０６ａの順に積層された構成を有している。
【０１２０】
また、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０６ａの一部および第２のｎ型ＧａＮガイド層１２０６ｂの一部がそれぞれ除去されることによって、共振器長方向に伸びるリッジストライプ部（リッジストライプ部のストライプ幅：１．２〜２．４μｍ）が形成されており、そのリッジストライプ部の側面および第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０６ａの表面が絶縁膜１２１１で覆われている。
【０１２１】
また、ｎ型ＧａＮ基板１２０１の裏面には第１のｎ電極１２０７が形成され、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０６ａ上には第２のｎ電極１２０８が形成されている。ここで、第１のｎ電極１２０７はアノード電極で正のバイアス電圧が印加され、第２のｎ電極１２０８はカソード電極で負のバイアス電圧が印加される。
【０１２２】
ここで、多重量子井戸活性層１２０５は、実施例３の窒化物半導体レーザ素子から発振するレーザ光の波長が５２０ｎｍになるように混晶比を調節して形成されており、具体的には、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層１２０９側から、厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層、厚さ８ｎｍのノンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎバリア層と厚さ４ｎｍのノンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層とが交互に２周期積層された積層体および厚さ６０ｎｍのノンドープＧａＮ層がこの順に積層された構成を有している。
【０１２３】
また、第１のｎ電極１２０７は、ｎ型ＧａＮ基板１２０１に接するようにして形成されており、ｎ型ＧａＮ基板１２０１側から、ハフニウム膜（厚さ３０ｎｍ）、アルミニウム膜（厚さ２００ｎｍ）、モリブデン膜（厚さ３０ｎｍ）、白金膜（厚さ５０ｎｍ）および金膜（厚さ２００ｎｍ）がこの順に積層された構成となっている。
【０１２４】
また、第２のｎ電極１２０８は、第１のｎ電極１２０７と同じ構造となっている。また、絶縁膜１２１１は、厚さ２００ｎｍの酸化シリコン層および厚さ５０ｎｍの酸化チタン層がこの順序で積層された構成となっている。
【０１２５】
また、第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０２ａ、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂ、第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０６ａおよび第２のｎ型ＧａＮガイド層１２０６ｂのキャリア密度はそれぞれ１×１０18ｃｍ-3程度である。また、ｐ型ＧａＮガイド層１２０４のキャリア密度は４×１０17ｃｍ-3程度である。Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ中間層１２０３については、ｐ型不純物およびｎ型不純物のドーピングを意図的に行なっていない。
【０１２６】
上記の構成を有する実施例４の窒化物半導体レーザ素子は以下のようにして製造される。
【０１２７】
まず、直径が２インチの表面を有する厚さ４００μｍのｎ型ＧａＮ基板１２０１の無極性のｍ面である（１−１００）面上に、ＭＯＣＶＤ成膜装置を用いて、第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０２ａおよび第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂを成長させる。
【０１２８】
次に、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの成長後のｎ型ＧａＮ基板１２０１をＭＯＣＶＤ成膜装置から一度取り出して、一般的なフォトリソグラフィ工程により、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの表面上に、たとえば、図１３（ａ）の模式的平面図に示すような円形状の開口部１３０２を有するレジストパターン１３０１または図１３（ｂ）の模式的平面図に示すような矩形状の開口部１３０３を有するレジストパターン１３０１を形成する。その後、図１３（ａ）に示すレジストパターン１３０１の開口部１３０２または図１３（ｂ）に示すレジストパターン１３０１の開口部１３０３の形状に第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの表面に対して垂直方向に第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの一部を除去することによって、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの表面に凹凸を形成する。なお、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの除去部分の形状は、上記の円形状および矩形状に限定されず、三角形状等の他の形状であってもよい。また、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの除去部分の深さは、たとえば０．０１μｍ〜０．３μｍ程度として第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０２ａの一部まで除去してもよい。また、除去部分の表面の大きさは、たとえば０．１μｍ〜５μｍ程度とすることができる。なお、除去部分の表面の大きさとは、円形の場合には直径であり、矩形等の多角形の場合には最も大きい辺の長さのことを意味する。
【０１２９】
上記の凹凸の形成後のｎ型ＧａＮ基板１２０１をＭＯＣＶＤ成膜装置に再度戻して、ＡｌＮ中間層１２０３、ｐ型ＧａＮガイド層１２０４、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層１２０９、多重量子井戸活性層１２０５、第２のｎ型ＧａＮガイド層１２０６ｂおよび第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層１２０６ａをこの順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる。その後は、実施例３と同様の工程を経ることにより、実施例４の窒化物半導体レーザ素子を得る。
【０１３０】
実施例４の窒化物半導体レーザ素子においては、２０ｍＡの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は６．８Ｖである。一方、上記の比較例の窒化物半導体レーザ素子に２０ｍＡの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は９．０Ｖ程度である。したがって、実施例４の窒化物半導体レーザ素子は、比較例の窒化物半導体レーザ素子と比べて、２０ｍＡの電流を注入して駆動させたときの駆動電圧を２Ｖ以上低減することができる。
【０１３１】
たとえば、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すレジストパターン１３０１を用いて図１２に示す構成の窒化物半導体レーザ素子を作製した場合には、第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂの側面Ｘには、ｍ面以外の極性面が形成されることになる。このように、ＡｌＮ中間層１２０３が第１のｎ型ＧａＮガイド層１２０２ｂとの界面およびｐ型ＧａＮガイド層１２０４との界面にそれぞれ極性面を有している場合には、図１２の矢印に示すように、極性面（側面）を利用してトンネル電流が効果的に流れることになる。
【０１３２】
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】
【０１３３】
本発明の窒化物半導体発光素子は、たとえば照明用途やディスプレイ用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の窒化物半導体発光素子の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素子の他の一例の模式的な断面図である。
【図３】実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図である。
【図４】実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子のＡｌＮ中間層近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果である。
【図５】実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子のＡｌＮ中間層の厚さを変更したときのＡｌＮ中間層近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果である。
【図６】実施例３の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【図７】比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図である。
【図８】比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子を上方から見たときの模式的な平面図である。
【図９】比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子のトンネル接合層近傍の模式的な断面図である。
【図１０】比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子のトンネル接合層近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果である。
【図１１】従来のトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図である。
【図１２】実施例４の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施例４の窒化物半導体レーザ素子の作製に用いられるレジストパターンの一例の模式的な平面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０１  基板、１０２  第１のｎ型窒化物半導体層、１０３  中間層、１０４  ｐ型窒化物半導体層、１０５  活性層、１０６  第２のｎ型窒化物半導体層、１０７  第１のｎ電極、１０８  第２のｎ電極、２０１  ｎ型窒化物半導体基板、３０１  サファイア基板、３０２  第１のｎ型ＧａＮ層、３０３  ＡｌＮ中間層、３０４  ｐ型ＧａＮ層、３０５  多重量子井戸活性層、３０６  第２のｎ型ＧａＮ層、３０７  第１のｎ電極、３０８  第２のｎ電極、３０９  ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層、４０１  伝導帯のバンドエネルギ、４０２  フェルミエネルギ、４０３  ｐ型不純物のキャリア密度、４０４  ｎ型不純物のキャリア密度、４０５  価電子帯のバンドエネルギ、６０１  ｎ型ＧａＮ基板、６０２ａ  第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、６０２ｂ  第１のｎ型ＧａＮガイド層、６０３  Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ中間層、６０４  ｐ型ＧａＮガイド層、６０５  多重量子井戸活性層、６０６ａ  第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、６０６ｂ  第２のｎ型ＧａＮガイド層、６０７  第１のｎ電極、６０８  第２のｎ電極、６０９  ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層、６１１  絶縁膜、７０１  シリコン高ドープ層、７０２  マグネシウム高ドープ層、７０３  トンネル接合層、８０１  発光強度が大きい領域、８０２  発光強度が小さい領域、１１０１  サファイア基板、１１０２  ＧａＮバッファ層、１１０３  Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層、１１０４  活性層、１１０５  Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層、１１０６  Ｍｇハイドープｐ+型ＧａＮ層、１１０７  Ｓｉハイドープｎ+型ＧａＮ層、１１０８  Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層、１１０９  第１のｎ電極、１１１０  第２のｎ電極、１２０１  ｎ型ＧａＮ基板、１２０２ａ  第１のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、１２０２ｂ  第１のｎ型ＧａＮガイド層、１２０３  ＡｌＮ中間層、１２０４  ｐ型ＧａＮガイド層、１２０５  多重量子井戸活性層、１２０６ａ  第２のｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、１２０６ｂ  第２のｎ型ＧａＮガイド層、１２０７  第１のｎ電極、１２０８  第２のｎ電極、１２０９  ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎキャリアブロック層、１２１１  絶縁膜、１３０１  レジストパターン、１３０２，１３０３  開口部。
【図１】
2010062460.tif 000003
【図２】
2010062460.tif 000004
【図３】
2010062460.tif 000005
【図４】
2010062460.tif 000006
【図５】
2010062460.tif 000007
【図６】
2010062460.tif 000008
【図７】
2010062460.tif 000009
【図８】
2010062460.tif 000010
【図９】
2010062460.tif 000011
【図１０】
2010062460.tif 000012
【図１１】
2010062460.tif 000013
【図１２】
2010062460.tif 000014
【図１３】
2010062460.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月8日(2010.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層上に、少なくとも一部に極性面を有する窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層、活性層および第２のｎ型窒化物半導体層が順に積層されており、
前記窒化物半導体層はＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）であり、
前記ｎ型窒化物半導体層に接する第１の電極はアノード電極であり、
前記第２のｎ型窒化物半導体層に接する第２の電極はカソード電極であって、
前記活性層はＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、
前記井戸層中におけるＩｎ組成比が０．１５以上０．４以下である、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記窒化物半導体層の厚さが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ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。
【請求項３】
前記井戸層中におけるＩｎ組成比が０．２以上０．４以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、ｎ型窒化物半導体層上に、少なくとも一部に極性面を有する窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層、活性層および第２のｎ型窒化物半導体層が順に積層されており、窒化物半導体層はＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）であり、ｎ型窒化物半導体層に接する第１の電極はアノード電極であり、第２のｎ型窒化物半導体層に接する第２の電極はカソード電極であって、活性層はＩｎを含むＩＩＩ族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、井戸層中におけるＩｎ組成比が０．１５以上０．４以下である窒化物半導体発光素子である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、井戸層中におけるＩｎ組成比が０．２以上０．４以下であることが好ましい。