(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型コンタクト層を含む１又は多層のｐ型窒化物半導体層と１又は多層のｎ型窒化物半導体層との間に活性層を備えた窒化物半導体素子において、
上記ｐ型コンタクト層は、Ｉｎを含むＩｎｘＧａ1-xＮからなる第１の窒化物半導体層とＡｌyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる第２の窒化物半導体層とを含む層が順次積層された超格子構造を有することを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項２】
上記第１の窒化物半導体層と上記第２の窒化物半導体層との間に、上記第１の窒化物半導体層の組成から上記第２の窒化物半導体層の組成へと組成が連続的に変化する組成傾斜層を形成した請求項１記載の窒化物半導体素子。
【請求項３】
上記第１の窒化物半導体層と上記第２の窒化物半導体層のうちのいずれか一方にはｐ型不純物がドープされ、他方には、ｐ型不純物がドープされていない請求項１又は２記載の窒化物半導体素子。
【請求項４】
上記第１の窒化物半導体層と上記第２の窒化物半導体層のうちのいずれか一方には１×１０19／ｃｍ3〜５×１０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純物がドープされ、他方には５×１０18／ｃｍ3〜５×１０19／ｃｍ3の範囲であってかつ上記一方の窒化物半導体層より少ない量のｐ型不純物がドープされている請求項１又は２記載の窒化物半導体素子。
【請求項５】
上記第１の窒化物半導体層が最表面に形成され、かつｐ側電極が上記最表面に形成された第１の窒化物半導体層に接するように形成された請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項６】
上記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度は、上記第２の窒化物半導体層より大きい請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項７】
上記活性層と上記ｐ型コンタクト層との間にＡｌを含む窒化物半導体からなるｐ型クラッド層を備えた請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項８】
上記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる層とが交互に積層された超格子構造を有する請求項７に記載の窒化物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード素子、レーザダイオード素子等の発光素子、太陽電池、光センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイス等に用いられる窒化物半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化ガリウム系化合物半導体にＭｇ等の型不純物を添加して熱処理をすることにより、ｐ型の導電性を有する窒化物半導体層の作製が可能となり、窒化物半導体を用いた発光素子が実用化された。この発光素子によって、青色の光を発光が可能となり、該発光素子は、フルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号灯、イメージスキャナ等の各種光源としてその市場を拡大しつつある。
【０００３】
従来、この窒化物半導体を用いた発光素子において、ｐ側電極が形成されるｐ型コンタクト層は、ＧａＮが用いられていたが、最近では、特開平８−９７４６８号公報に開示されているように、ｐ型コンタクト層としてバンドキャップエネルギーが、ＧａＮに比較して小さい、ＩｎＧａＮを用いることが検討されている。これによって、バンドキャップエネルギーが小さいＩｎＧａＮを用いることにより、ｐ型コンタクト層とｐ側電極との間の障壁を低くして良好なオーミック接触を得ようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩｎＧａＮは、欠陥の少ない結晶性の良い膜を成長させることが難しく、期待通りの十分低い接触抵抗を有するオーミック接触を得ることは困難であった。また、成長されたＩｎＧａＮ層の結晶性がバラツクために接触抵抗が安定しないという問題点があった。そのために、ＩｎＧａＮからなるｐ型コンタクト層を備えた従来の窒化物半導体素子は、十分低くかつ安定した動作電圧と高い出力を得ることが困難であった。このために、例えば、ＩｎＧａＮからなるコンタクト層を用いてＬＥＤ素子を構成した場合、２０ｍＡにおける順方向電圧（Ｖｆ）は、３．４Ｖ〜３．８Ｖと十分低くできず、かつそのバラツキが大きいという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ｐ側電極とｐ型コンタクト層との接触抵抗を小さくでき、安定した低い動作電圧で高い出力が得られる窒化物半導体素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｉｎを含むｐ型コンタクト層を超格子構造とすることにより、欠陥の少ない結晶性のよいｐ型コンタクト層を形成することができることを見出して完成したものである。
すなわち、本発明に係る窒化物半導体素子は、ｐ型コンタクト層を含む１又は多層のｐ型窒化物半導体層と１又は多層のｎ型窒化物半導体層との間に活性層を備えた窒化物半導体素子において、
上記ｐ型コンタクト層は、互いに組成の異なる第１と第２の窒化物半導体層が交互に積層された超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも第１の窒化物半導体層はＩｎを含んでいることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の窒化物半導体素子では、上記第１の窒化物半導体層と上記第２の窒化物半導体層との間に、上記第１の窒化物半導体層の組成から上記第２の窒化物半導体層の組成へと組成が連続的に変化する組成傾斜層を形成することが好ましく、これにより、さらにｐ型コンタクト層の結晶性を良好にできる。
【０００８】
上記第１の窒化物半導体層のＩｎの含有量を上記第２の窒化物半導体層のＩｎの含有量に比較して大きくすることが好ましくい。このようにすると、ｐ型コンタクト層の抵抗をより低くできる。
【０００９】
また、本発明の窒化物半導体素子において、上記２つの窒化物半導体層のうちの一方をＩｎを含む層とする場合、一方の上記第１の窒化物半導体層はＩｎxＧａ1-xＮからなる層とし、他方の第２の窒化物半導体層はＡｌyＧａ1-yＮからなる層とすることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の窒化物半導体素子において、上記第１の窒化物半導体層及び上記第２の窒化物半導体層のうちのいずれか一方にｐ型不純物をドープし、他方にはｐ型不純物をドープしないようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の窒化物半導体素子において、上記第１及び第２の窒化物半導体層にそれぞれｐ型不純物をドープする場合、一方の窒化物半導体層には１×１０19／ｃｍ3〜５×１０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純物をドープし、他方の窒化物半導体層は５×１０18／ｃｍ3〜５×１０19／ｃｍ3の範囲であってかつ上記一方の窒化物半導体層より少ない量のｐ型不純物がドープされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の窒化物半導体素子において、上記第１の窒化物半導体層が最表面に形成され、かつｐ側電極が上記際表面に形成された該窒化物半導体層に接するように形成されていることが好ましい。また、この場合、上記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、上記第２の窒化物半導体層より大きくなるようにすることが好ましい。
【００１３】
本発明の窒化物半導体素子においてさらに、上記活性層と上記ｐ型コンタクト層との間にＡｌを含む窒化物半導体からなるｐ型クラッド層を備えていてもよい。
【００１４】
本発明の窒化物半導体素子においては、上記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる層とが交互に積層された超格子構造を有することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、図１に示すように、例えばサファイアからなる基板１上に、バッファ層２を介して、第１ｎ側窒化物半導体層３、第２ｎ側窒化物半導体層４、第３ｎ側窒化物半導体層５、活性層６、ｐ側クラッド層７及びｐ側コンタクト層８が順次形成されて構成される。尚、本実施の形態１において、ｐ側コンタクト層８の上面のほぼ前面には、透光性のｐ電極９が形成され、ｐ電極上の一部にボンディング用のｐパット電極１０が形成される。また、発光素子の片側において、第２ｎ側窒化物半導体層４の表面が露出され、その露出部分には、ｎ電極１１が形成されている。
【００１６】
ここで、特に本実施の形態１では、ｐ側コンタクト層８が、互いに組成の異なる第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂが交互に積層された超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも第１の窒化物半導体層８ａはＩｎを含んでいることを特徴とする。このように、ｐ側コンタクト層８を構成する上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも一方の第１の窒化物半導体層８ａがＩｎを含んでいて、かつ第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂとが交互に積層された超格子構造とすることにより、極めて欠陥の少ない結晶性の良好なｐ型コンタクト層８を形成することができる。これによって、超格子構造でない単層のＩｎＧａＮからなる従来例に比較して、それ自身の抵抗値が低くかつｐ電極９と良好なオーミック接触させることができるｐ側コンタクト層８を形成することができる。
【００１７】
さらに，詳細に説明すると、本実施の形態１において、ｐ型コンタクト層８は例えば、以下の表１に示す第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとを組み合わせることにより構成することができる。
【００１８】
【表１】
0003680558.tif 000002
【００１９】
ここで、本実施の形態１において、結晶欠陥の少ない第１の窒化物半導体層８ａを形成するために、表１のＩｎxＧａ1-xＮは、好ましくはｘ＜０．５に設定され、より好ましくはｘ＜０．４、さらに好ましくはｘ＜０．３に設定される。  また、本発明において、ｐ型コンタクト層の膜厚は、厚さが厚いほど厚さ方向の抵抗値が高くなるので、好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは５００Å以下、さらに好ましくは２００Å以下に設定する。また、ｐ型コンタクト層を構成する第１と第２の窒化物半導体層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは５０Å以下に設定する。尚、最も好ましくは、１０〜４０Åの範囲に設定する。
【００２０】
ｐ型コンタクト層を構成する第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂの膜厚を１００Å以下に設定するのは、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂの膜厚が、１００Åより厚いと各窒化物半導体層が弾性歪限界以上の膜厚となり、膜中に微小のクラック、あるいは結晶欠陥が入りやすくなり、超格子構造とする効果が効果的に発揮できないからである。また、本発明において、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂは、少なくとも１原子層以上であればよいが、好ましくは上述のように１０Å以上に設定する。
【００２１】
また、本発明では、第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂの少なくともいずれか一方にＭｇ等のｐ型不純物が添加され、ｐ型コンタクト層全体としてｐ型導電性を示すようにすればよい。また、第１の窒化物半導体層８ａ及び第２の窒化物半導体層８ｂの双方にｐ型不純物をドープする場合、一方の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度を他方の窒化物半導体層の不純物濃度に比較して高くする（以下、変調ドープという。）ことが好ましい。
【００２２】
このように、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂのうち、一方の不純物濃度を他方に比較して高く設定することにより、不純物濃度が高い一方の窒化物半導体層においてキャリア多く発生させることができ、不純物濃度の低い他方の窒化物半導体層における移動度を一方の窒化物半導体層に比較して高くできる。これによって、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂとが積層された超格子層全体としてのキャリア濃度と移動度とをともに高くできるので、ｐ型コンタクト層８の抵抗値を低くできる。従って、本実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、ｐ型コンタクト層８においてさらに、上述のような変調ドープをすることにより、所定の電流値における順方向電圧を低くできる。
【００２３】
また、上述のように変調ドープする場合、一方の窒化物半導体層には１×１０19／ｃｍ3〜５×１０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純物をドープし、他方の窒化物半導体層は５×１０18／ｃｍ3〜５×１０19／ｃｍ3の範囲であってかつ一方の窒化物半導体層より少ない量のｐ型不純物がドープされていることが好ましい。窒化物半導体層に対して５×１０21／ｃｍ3より多い量のｐ型不純物を添加すると、結晶性が悪化して抵抗値が高くなりかつ良好なオーミック接触を得ることが難しくなるからであり、５×１０18／ｃｍ3より少ないと十分なキャリア濃度が得られず出力が低下するからである。
【００２４】
また、本発明において、ｐ型コンタクト層８において、第１の窒化物半導体層８ａ又は第２の窒化物半導体層８ｂのいずれの層を最上層にしてもよく、いずれの層でｐ側クラッド層７と接するようにしても良い。しかしながら、本発明では、Ｉｎを含む第１の窒化物半導体層８ａを最上層にし、その第１の窒化物半導体層８ａの上にｐ電極を形成するように構成することが好ましい。このようにすることで、ｐ型コンタクト層８とｐ電極とのオーミック接触抵抗を小さくできる。すなわち、第１の窒化物半導体層８ａは、Ｉｎを含んでいる分又はＩｎを多く含んでいる分、第２の窒化物半導体層８ｂに比較してバンドギャップを小さくすることができ、ｐ電極を構成する金属の伝導帯の下端のエネルギー準位と、第１の窒化物半導体層８ａの価電子帯の上端のエネルギー準位との差を小さくできるので、オーミック接触抵抗を小さくできる。
【００２５】
また、実施の形態１の窒化物半導体発光素子においては、上記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる層とが交互に積層された超格子構造を有することが好ましい。このｐ型クラッド層を構成する各層の膜厚は、好ましくは弾性歪限界の１００Å以下に設定し、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは５０Å以下に設定する。尚、最も好ましくは、１０〜４０Åの範囲に設定する。このようにｐ型クラッド層を超格子構造とすることにより、ｐ型クラッド層の抵抗値を低くすることができる。尚、ｐ型クラッド層７の全体としての膜厚は、好ましくは１００Å以上で２μｍ以下、さらに好ましくは５００Å以上で１μｍ以下に設定される。このような膜厚に設定することにより、良好なキャリア閉じ込め層として動作させ、かつｐ型クラッド層７の全体としての抵抗値を比較的低くできる。
【００２６】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の窒化物半導体素子は、図２に示すように、ｐ型コンタクト層８においてさらに、第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとの間に組成傾斜層８ｃを形成した点で、実施の形態１と異なる他は、実施の形態１と同様に構成される。ここで、組成傾斜層８ｃとは、第１の窒化物半導体層８ａの組成から第２の窒化物半導体層８ｂの組成へと、除除に変化するように厚さ方向に組成を連続的に変化させた層をいう。例えば、第１の窒化物半導体層８ａをＩｎxＧａ1-xＮとし第２の窒化物半導体層８ｂをＧａＮとした場合、組成傾斜層８ｃは、図２（ｂ）に示すように、第１の窒化物半導体層８ａに接する面から第２の窒化物半導体層８ｂに接する面に向かって厚さ方向に、Ｉｎの組成比（ｘ）が徐徐に減少する層とする。尚、本実施の形態２において、組成傾斜層８ｃは、その組成比が除徐に減少する層であればよく、必ずしも図２（ｂ）に示すように、厚さに対して組成が直線的に変化する必要はない。
【００２７】
以上のように構成された実施の形態２の窒化物半導体素子は、第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとの境界で組成が不連続に変化していないので、層の成長時に第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂの境界において特定の元素の偏析を防止できる。このように、特定の元素の偏析を防止できる結果、結晶欠陥のより少ない第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとを成長させることができる。
上述の第１の窒化物半導体層８ａをＩｎxＧａ1-xＮとし第２の窒化物半導体層８ｂをＧａＮとした例では、第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとの間におけるＩｎの偏析を防止することができ、結晶性を良好にできる。
【００２８】
【実施例】
以下、図１を参照しながら、本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法について実施例を用いて説明する。
【００２９】
実施例１．
サファイア（表面がＣ面となるようにカットされたもの）よりなる基板１を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。基板１にはサファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピネル（ＭｇＡＩＺ０４）のような絶縁性の基板の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ０、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
【００３０】
（バッファ層２）
続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１上にＧａＮよりなるバッファ層２を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００３１】
（第１ｎ側窒化物半導体層３）
バッファ層２成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮよりなる第１ｎ側窒化物半導体層３を５μｍの膜厚で成長させる。第１ｎ側窒化物半導体層３はバッファ層２よりも高温、例えば９００℃〜１１００℃で成長させることが好ましく、ＧａＮ以外でも、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成することもできるが、好ましくはＧａＮ又、Ｘ値が０．２以下のＡｌxＧａ1-xＮを用いるとより結晶欠陥の少ない窒化物半導体層が得られやすい。また、バッファ層よりも厚膜で成長させることが好ましく、通常０．１μｍ以上の膜厚で成長させる。この層は通常アンドーブ層とするためその性質は真性半導体に近く、抵抗率は０．２Ω・ｃｍよりも大きいが、Ｓｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を第２ｎ側窒化物半導体層よりも少ない量でドープして抵抗率を低下させた層としても良い。
【００３２】
（第２ｎ側窒化物半導体層４）
続いて１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いてシランガスを追加しＳｉを１×１０19／ｃｍ3ドープしたＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、そしてＳｉを止めてアンドープＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長させる。このようにして、２０オングストロームのアンドープＧａＮ層からなるＡ層と、ＳｉドープＧａＮ層を２０オングストロームからなるＢ層とからなるペアを成長させる。そしてそのペアを積層して、変調ドープＧａＮよりなる１μｍ厚の第２ｎ側窒化物半導体層４を成長させる。
【００３３】
（第３ｎ側窒化物半導体層５）
次にシランガスのみを止め、１０５０℃で同様にしてアンドープＧａＮよりなる第３ｎ側窒化物半導体層５を１００オングストロームの膜厚で成長させる。この第３ｎ側窒化物半導体層５もＧａＮ以外にＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成でき、その組成は特に問うものではないが、好ましくはＧａＮ又はｘ値が０．２以下のＡｌxＧａ1-xＮ、あるいはｙ値が０．１以下のＩｎyＧａ1+yＮとするとより結晶欠陥の少ない窒化物半導体層が得られる。ＩｎＧａＮを成長させると、その上にＡｌを含む窒化物半導体を成長させる場合に、Ａｌを含む窒化物半導体層にクラックが入るのを防止することができる。
【００３４】
（活性層６）
次に、温度を８００℃にして、キャリアガスを窒素に切り替え、ＴＭＧ、ＴＭ１（トリメチルインジウム）、アンモニアを用いアンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ層を３０オングストロームの膜厚で成長させて単一量子井戸構造を有する活性層６を成長させる。なおこの層はＩｎＧａＮよりなる井戸層を有する多重量子井戸構造としても良い。
【００３５】
（ｐ側クラッド層７）
次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエチルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる層を２０Åの厚さに成長させた後、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０19／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる層を２０Åの厚さに成長させる。以下同様の工程を交互に繰り返すことにより、総膜厚０．８μｍの超格子層からなるｐ側クラッド層を形成する。
【００３６】
（ｐ側コンタクト層８）
次に、８００℃において、アンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる第１の窒化物半導体層を３０Å、続いて、ＴＭＩを止めＭｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を３０Å成長させる。そして交互に積層し、総膜厚６００Åのｐ側コンタクト層８を成長させる。
【００３７】
反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００℃でアニーリングを行い、ｐ側の各層をさらに低抵抗化する。
【００３８】
アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コンタクト層８の表面に所定の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置でｐ側コンタクト層側からエッチングを行い、図１に示すように第２の窒化物半導体層４の表面を露出させる。
【００３９】
エッチング後、最上層にあるｐ側コンタクト層のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮｉとＡｕを含む透光性のｐ電極９と、そのｐ電極９の上にポンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極１０を０．５μｍの膜厚で形成する。一方エッチングにより露出させた第２ｎ側窒化物半導体層４の表面にはＷとＡＩを含むｎ電極１１を形成する。最後にｐ電極９の表面を保護するためにＳｉＯ2よりなる絶縁膜１２を図１に示すように形成した後、ウェーハをスクライブにより分離して３５０μｍ角のＬＥＤ素子とする。
【００４０】
このＬＥＤ素子は２０ｍＡにおいて順方向電圧３．２Ｖ、５２０ｎｍの緑色発光を示し、２０ｍＡにおけるＶｆを０．２〜０．３Ｖ低下させることができ、出力を１０％以上向上させることができた。また、実施例で示したＬＥＤ素子を１００個作製して、２０ｍＡにおける順方向電圧Ｖｆを測定した結果、それらのＶｆｆは、３．２Ｖ〜３．３Ｖの範囲に分布しており、極めてバラツキを少なくできた。
【００４１】
実施例２．
実施例１において、ｐ側コンタクト層を成長させる際、アンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層と、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＧａＮとの積層順序を逆にした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。
【００４２】
実施例３．
実施例１において、ｐ側コンタクト層を成長させる際、第２の窒化物半導体の組成をＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層とする以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。
【００４３】
実施例４．
実施例１において、ｐ側コンタクト層を成長させる際、第２の窒化物半導体層をＭｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層とした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。
【００４４】
実施例５．
実施例１において、ｐ側コンタクト層を成長させる際、第２の窒化物半導体層をＭｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層とした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。
【００４５】
実施例６．
実施例１において、ｐ側コンタクト層を成長させる際、第１の窒化物半導体層にＭｇを１×１０19／ｃｍ3ドープした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製した。
【００４６】
以上の実施例２〜６のＬＥＤ素子も、実施例１と同様、従来例に比較して良好な発光特性が得られた。
【００４７】
また、従来のＩｎＧａＮからなるｐ側コンタクト層では、ＩｎＧａＮが比較的波長の短い領域で光の吸収が大きいために、該ｐ側コンタクト層が黄色に着色し、活性層で発生した光の波長が、長波長側にシフトするという問題があった。しかしながら、本発明のｐ側コンタクト層は、超格子構造としているので、単層で構成した従来のＩｎＧａＮからなるｐ側コンタクト層に比較して、波長の短い光の吸収率を小さくできる。従って、本発明におけるｐ側コンタクト層は、光の長波長側へのシフトを防止でき、光の透過率も向上させることができる。
【００４８】
図３は、ＧａＮとＩｎＧａＮからなる本発明の超格子構造の多層膜の、波長に対する光の透過率を示すグラフである。該多層膜は、ＧａＮ（２０Å）とＩｎＧａＮ（２０Å）とを交互に３０周期積層されてなり、Ｍｇがドープされ４×１０18／ｃｍ3のキャリア濃度を有するｐ型の層である。また、図３には、比較のために単層のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（膜厚０．１２μｍ）からなる従来例の光透過率も示している。図３に示すように、本発明の超格子構造の多層膜と従来例の単層膜とは波長が４００ｎｍ付近の光に対する吸収率が顕著に相違し、本発明の超格子構造の多層膜は、波長が４００ｎｍ付近の光に対する透過率が優れていることがわかる。尚、図３に示す本発明の超格子構造の多層膜と従来例の単層膜の各低効率ρは、いずれも０．５Ω・ｃｍであった。また、図３における透過率は、サファイア基板の光の透過率を１００％とした相対値で示した。
【００４９】
以上の実施の形態及び実施例において、ＬＥＤ素子である窒化物半導体発光素子を用いて説明したが、本発明はＬＥＤ素子に限定されるわけではなく、レーザダイオード素子等の他の発光素子に適用することができる。
また、本発明は発光素子に限定されるものではなく、窒化物半導体を用いて構成される、太陽電池、光センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイス等にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る窒化物半導体素子は、互いに組成の異なる第１と第２の窒化物半導体層が交互に積層された超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも第１の窒化物半導体層はＩｎを含んでいるｐ型コンタクト層を備えている。これによって、本発明の窒化物半導体素子においては、欠陥の少ない結晶性のよいｐ型コンタクト層を形成することができ、ｐ型コンタクト層自身の抵抗値を低くできかつｐ側電極とｐ型コンタクト層との接触抵抗を小さくできるので、安定した低い動作電圧で高い出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】  本発明に係る実施の形態２の窒化物半導体発光素子におけるｐ側コンタクト層の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】  本発明における多層膜（ｐ側コンタクト層）の波長に対する光吸収率を示すグラフである。
【符号の説明】
１…基板１、
２…バッファ層、
３…第１ｎ側窒化物半導体層、
４…第２ｎ側窒化物半導体層、
５…第３ｎ側窒化物半導体層、
６…活性層、
７…ｐ側クラッド層、
８…ｐ側コンタクト層、
８ａ…第１の窒化物半導体層、
８ｂ…第２の窒化物半導体層、
８ｃ…組成傾斜層、
９…ｐ電極、
１０…ｐパット電極、
１１…ｎ電極。
【図１】
0003680558.tif 000003
【図２】
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【図３】
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