(57)【要約】【課題】  静電耐圧特性が向上し、かつＶｆの増加が抑制された窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】  ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層が順に積層された構造を有する窒化物半導体発光素子であって、前記ｐ型窒化物半導体層が、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタクト層と、該ｐ型クラッド層と該ｐ型コンタクト層との間に配置されるｐ側ノンドープ層とを含み、該ｐ側ノンドープ層が超格子構造を有することを特徴とする、窒化物半導体発光素子。【選択図】図１
2014011187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層が順に積層された構造を有する窒化物半導体発光素子であって、前記ｐ型窒化物半導体層が、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタクト層と、該ｐ型クラッド層と該ｐ型コンタクト層との間に配置されるｐ側ノンドープ層とを含み、該ｐ側ノンドープ層が超格子構造を有することを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｐ側ノンドープ層が、組成式ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁層とが交互に積層された超格子構造を有す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】
前記活性層が、組成式ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有し、前記ｘと前記ｙとが、ｘ＜ｙの関係を満たすことを特徴とする、請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｐ側ノンドープ層における井戸層および障壁層の積層数が各々、３以上２０以下であることを特徴とする、請求項２または３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｐ側ノンドープ層における超格子構造の総厚さが５００Å〜２０００Åである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記ｐ側ノンドープ層において、井戸層の厚さが障壁層の厚さより薄いことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項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、窒化物半導体を積層した半導体層を用いて形成した窒化物半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの貫通転位を有する窒化物半導体発光素子の静電耐圧特性を向上させることを目的として、ツェナーダイオード（保護素子）を装着したり、あるいは、ある程度の厚みを有する抵抗の異なる層を窒化物半導体層に挿入したりすることが知られている（特許文献１〜３を参照のこと）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３２２３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１２０７６４号公報
【特許文献３】国際公開第９８／３１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、保護素子の使用はコストアップにつながり、また、小さい製品では保護素子を搭載できるスペースがない等の問題により、その使用は制限される。
【０００５】
また、発光素子の窒化物半導体層の各層は通常、順方向電圧Ｖｆを下げるために低抵抗化されているので、窒化物半導体層に抵抗の異なる層を挿入する方法を実施する場合、高抵抗の層を挿入して電流拡散を行う必要がある。この高抵抗の層は厚いほど電流拡散が促進されて静電耐圧特性が向上するが、高抵抗のためＶｆも上昇してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、静電耐圧特性を向上させつつも、コストアップや特性の悪化につながらないことが求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、窒化物半導体層における電流拡散が促進されることにより静電耐圧特性が向上し、かつＶｆの増加が抑制された窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層が順に積層された構造を有し、前記ｐ型窒化物半導体層が、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタクト層と、該ｐ型クラッド層と該ｐ型コンタクト層との間に配置されるｐ側ノンドープ層とを含み、該ｐ側ノンドープ層が超格子構造を有することを特徴とする。
【０００９】
前記ｐ側ノンドープ層は、組成式ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁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。
【００１０】
前記活性層が、組成式ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する場合、前記ｘと前記ｙとは、ｘ＜ｙの関係を満たすことが好ましい。
【００１１】
前記ｐ側ノンドープ層における井戸層および障壁層の積層数は各々、３以上２０以下であることが好ましい。
【００１２】
前記ｐ側ノンドープ層における超格子構造の総厚さは、５００Å〜２０００Åであることが好ましい。
【００１３】
前記ｐ側ノンドープ層において、井戸層の厚さは、障壁層の厚さより薄いことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の窒化物半導体発光素子は、上記特徴を有することにより、優れた静電耐圧特性を有し、かつＶｆの増加が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態における窒化物半導体発光素子の概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子に３００Ｖの電圧を印加した際の破壊率を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子に２００Ｖまたは３００Ｖの電圧を印加した際の破壊率を示すグラフであり、図３（ｂ）は、本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子の破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子に２００Ｖまたは３００Ｖの電圧を印加した際の破壊率を示すグラフであり、図４（ｂ）は、本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子の破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は本発明の実施例の窒化物半導体発光素子に２００Ｖの電圧を印加した際の破壊率を示すグラフであり、図５（ｂ）は、本発明の実施例の窒化物半導体発光素子の破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子に２００Ｖまたは３００Ｖの電圧を印加した際の破壊率を示すグラフであり、図６（ｂ）は、本発明の実施例および比較例の窒化物半導体発光素子の破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は本発明の実施例の窒化物半導体発光素子に２００Ｖまたは３００Ｖの電圧を印加した際の破壊率を示すグラフであり、図７（ｂ）は、本発明の実施例の窒化物半導体発光素子の破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。特に、以下に説明する構成部品の寸法、材質、形状、相対的配置等は、特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。更に、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１７】
図１は、本発明の一の実施形態における窒化物半導体発光素子の概略断面図である。図１に示す窒化物半導体発光素子は、基板１の上に、Ｓｉ等のｎ型不純物を含むｎ型窒化物半導体層２、活性層３、Ｍｇ等のｐ型不純物を含むｐ型窒化物半導体層４が順に積層されてなるものである。ｐ型窒化物半導体層４は、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層７と、ｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層７との間に配置されるｐ側ノンドープ層６とを含む。ｐ型窒化物半導体層４の上にｐ側電極８が形成されており、ｐ型窒化物半導体層４より窒化物半導体層の一部をエッチング除去して露出されたｎ型窒化物半導体層２の表面にｎ側電極９が形成されている。
【００１８】
ｐ側ノンドープ層６は超格子構造を有する。超格子構造は、異なる種類の半導体層が積層されたものである。積層された異なる種類の半導体層の間の界面において、その格子定数の差に起因して、ピエゾ電界が発生する。ピエゾ電界が発生することにより、不純物によるキャリアの散乱（不純物散乱）が抑制され（スクリーニング効果）、その結果、キャリア移動度が向上する。以下、このようにピエゾ電界の発生によりキャリア移動度が向上することを「ピエゾ効果」とも呼ぶ。このようなピエゾ効果により、異なる種類の半導体の間の界面において横方向のキャリア移動度が向上し、それにより電流の拡散性が向上する。その結果、比較的結晶性の脆い活性層における局所的な電流の集中が緩和されて静電耐圧特性が向上する。
【００１９】
なお、本明細書において、窒化物半導体層が「ノンドープ」であるとは、その層が不純物を導入することなく形成された層であることを意味する。具体的には、不純物濃度が約１．０×１０１７／ｃｍ３以下である層を意味する。
【００２０】
以下に、本発明に係る窒化物半導体発光素子の一例について、その各構成を詳細に説明するが、以下に説明する全ての構成物が必須ではなく、それらのいくつかを省略または変更することができる。
本発明の窒化物半導体発光素子は、基板１上に、ｎ型窒化物半導体層２、活性層３、ｐ型窒化物半導体層４が順に積層されてなるものであり、ｐ型窒化物半導体層４の上にｐ側電極８が形成され、ｐ型窒化物半導体層４より窒化物半導体層の一部をエッチング除去して露出されたｎ型窒化物半導体層２の表面にｎ側電極９が形成されている。
【００２１】
［基板１］
基板１として、サファイアのＣ面、Ｒ面、Ａ面の他、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の絶縁性基板、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
【００２２】
［ｎ型窒化物半導体層２］
本実施形態におけるｎ型窒化物半導体層２は、基板１側から順に、バッファ層、ｎ型コンタクト層およびｎ型多層膜層を少なくとも含む。
【００２３】
（バッファ層）
バッファ層は、基板１上に形成されており、基板１と窒化物半導体との格子定数の不一致を緩和して、結晶性の高い窒化物半導体層をその上に形成するための低温成長層である。バッファ層は、最終的に除去することもできるし、それ自体省略することもできる。このようなバッファ層は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ等を、温度５００℃〜８００℃で１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに成長させて形成することが好ましい。
【００２４】
更に、このバッファ層の上に第２のバッファ層を更に形成してもよい。第２バッファ層は、後述のｎ型コンタクト層よりｎ型不純物のドープ量が少ない、またはｎ型不純物をドープしない窒化物半導体、例えばＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ等を、上述の第１のバッファ層より高い温度、例えば８００℃〜１３００℃で、０．５μｍ〜３．０μｍの厚さに成長させて形成する。第２のバッファ層は、不純物ドープ量が少ない（またはゼロである）ので高い結晶性を有する。そのため、結晶性の高いｎ型コンタクト層をその上に形成することができる。
【００２５】
（ｎ型コンタクト層）
ｎ型コンタクト層は、その組成が特に限定されるものではなく、例えば、Ａｌ比率が０．２以下のＡｌＧａＮまたはＧａＮであることが好ましい。このような組成にすると、結晶欠陥の少ない窒化物半導体層を得ることが容易である。また、ｎ型コンタクト層がこのような組成を有することにより、電極材料と良好なオーミックコンタクトを得ることができる。ｎ型コンタクト層はＳｉ等のｎ型不純物を含有しており、その濃度は、窒化物半導体の結晶性が悪化しない程度に高いことが好ましい。ｎ型不純物の濃度は、例えば、１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０２１／ｃｍ３以下であることが好ましい。ｎ型コンタクト層は、バッファ層上に９００℃〜１３００℃の温度で成長させて形成される。ｎ型コンタクト層の厚さは、好ましくは４．０μｍ〜８．０μｍである。
【００２６】
（ｎ型多層膜層）
ｎ型多層膜層は、素子の順方向電圧Ｖｆを低下させる等のために設けられる。ｎ型多層膜層は、例えば、ＡｌｐＧａ１−ｐＮ（０≦ｐ＜１）で表される第１の層と、ＩｎｑＧａ１−ｑＮ（０＜ｑ＜１）で表される第２の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。第１の層において、ｐが小さいほど、つまりアルミニウム含有量が小さいほど結晶性が良好になるので、ｐ＝０、即ちＧａＮであることが好ましい。第２の層において、ｑは０．５以下であることが好ましく、ｑが０．２以下であることがより好ましい。特に、ｎ型多層膜層において、第１層がＧａＮであり、第２層がＩｎｑＧａ１−ｑＮであり、ｑが０．２以下であることが好ましい。ｎ型多層膜層を構成する第１の層および第２の層の厚さは特に限定されないが、少なくとも何れかの層の厚さを１０ｎｍ以下とすることが適しており、７ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましい。より具体的には、ｎ型コンタクト層の上に、ＧａＮからなる厚さ１〜５ｎｍの第１の層を成長させ、その上に、ＩｎＧａＮからなる厚さ０．５〜３ｎｍの第２の層を成長させ、これを５〜３０回繰り返した後に、更にＧａＮを１〜５ｎｍの厚さに成長させて、全体の厚さが３１〜１６５ｎｍのｎ型多層膜層を形成する。このように単一層の厚さを薄くすることにより、ｎ型多層膜層が超格子構造となると共に、弾性臨界厚さ以下となり、ｎ型多層膜層における各単一層の結晶性が良好となる。よって、積層が進むにつれて、より結晶性を向上させることができ、光出力の向上を実現させることができる。
【００２７】
［活性層３］
活性層３として、少なくともＩｎを含む窒化物半導体、好ましくは組成式ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）で表される井戸層と、障壁層とを有する多重量子井戸構造または単一量子井戸構造を用いることができる。活性層３は、例えば、組成式ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有することができる。
井戸層および障壁層の厚さは、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下とすることが望ましい。特に井戸層は薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下、更に好ましくは１〜５ｎｍとすることが望ましい。これによって量子効率に優れた活性層３が得られる。活性層３が多重量子井戸構造を有する場合、出力の向上、発振閾値の低下などを図ることが可能となる。井戸層と障壁層が交互に積層されていれば、最初と最後の層は井戸層でも障壁層でもよい。また、多重量子井戸構造において、井戸層に挟まれた障壁層は、特に１層であること（井戸層／障壁層／井戸層）に限るものではなく、２層若しくはそれ以上の層の障壁層を、「井戸層／障壁層（１）／障壁層（２）／・・・／井戸層」というように、組成、不純物量等の異なる障壁層を複数設けてもよい。このような障壁層としては、特に限定されないが、井戸層よりＩｎ含有率の低い窒化物半導体、ＧａＮ、Ａｌを含む窒化物半導体などを用いることができる。より好ましくは、ＩｎＧａＮ、ＧａＮまたはＡｌＧａＮを含むことが望ましい。障壁層の厚さや組成は、量子井戸構造中で全て同じにする必要はない。
【００２８】
［ｐ型窒化物半導体層４］
本実施形態におけるｐ型窒化物半導体層４は、活性層３側から順に、ｐ型クラッド層５、ｐ側アンドープ層６およびｐ型コンタクト層７を少なくとも含む。
【００２９】
（ｐ型クラッド層５）
ｐ型クラッド層５としては、例えば、ｐ型不純物を含有する組成式ＩｎｒＡｌｓＧａ１−ｒ−ｓＮ（０≦ｒ≦１、０≦ｓ≦１、０≦ｒ＋ｓ≦１）で表される単一層またはバンドギャップエネルギーの異なる少なくとも２層の積層構造が挙げられる。なかでも、組成式ＡｌｒＧａ１−ｒＮ（０≦ｒ≦１）で表される単一層またはバンドギャップエネルギーの異なる少なくとも２層の積層構造が好ましい。ｐ型クラッド層５の厚さは特に限定されるものではないが、１０ｎｍ〜１５ｎｍであることが好ましい。ｐ型クラッド層５を積層構造とする場合、各層の厚さを１０ｎｍ程度以下としてもよく、更には７ｎｍ程度以下、５ｎｍ程度以下とすることができる。このような薄膜に形成することにより、ｐ型クラッド層５が超格子構造となるため、結晶性を向上させることができる。その結果、ｐ型不純物を添加した場合にキャリア濃度が大きく抵抗率の小さい層が得られ、発光素子のＶｆおよび閾値電圧等が低下しやすい傾向にある。
ｐ型クラッド層５は、ｐ型不純物濃度が、例えば、１×１０２２／ｃｍ３程度以下であることが好ましく、５×１０２０／ｃｍ３程度以下であることがより好ましい。ｐ型不純物濃度の下限は特に限定されないが、５×１０１６／ｃｍ３程度以上が適している。ただし、ｐ型クラッド層５を積層構造とする場合、全ての層にｐ型不純物が含有されていなくてもよい。
【００３０】
（ｐ側ノンドープ層６）
前述のｐ型クラッド層５と、後述のｐ型コンタクト層７との間に、超格子構造を有するｐ側ノンドープ層６を設けることにより、発光素子の静電耐圧特性を向上させることができる。超格子構造は、異なる種類の半導体層が積層されたものである。積層された異なる種類の半導体層の間の界面において、その格子定数の差に起因して、ピエゾ電界が発生する。ピエゾ電界が発生することにより、不純物によるキャリアの散乱（不純物散乱）が抑制され（スクリーニング効果）、その結果、キャリア移動度が向上する（ピエゾ効果）。このようなピエゾ効果により、異なる種類の半導体の間の界面において、横方向のキャリア移動度が向上し、それにより電流の拡散性が向上する。その結果、比較的結晶性の脆い活性層における局所的な電流の集中が緩和されて静電耐圧特性が向上する。ｐ側ノンドープ層６は、ｐ型クラッド層５とｐ型コンタクト層７との間に配置される構成であれば静電耐圧特性向上の効果を得ることができる。ｐ側ノンドープ層６は、ｐ型クラッド層５および／またはｐ型コンタクト層７と接していてよく、または接していなくてもよい。
【００３１】
ｐ側ノンドープ層６は、組成式ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁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。
ｐ側ノンドープ層６がＩｎｘＧａ１−ｘＮ層（以下、単にＩｎＧａＮ層とも呼ぶ）を１層のみ含む場合、ＩｎＧａＮ層が厚くなるほどＧａＮ／ＩｎＧａＮ界面における応力が大きくなり、それによりピエゾ効果が大きくなるので、ピエゾ効果を十分に得るためにはＩｎＧａＮ層を厚くする必要がある。しかし、ＩｎＧａＮ層を厚くすると結晶欠陥が増加し、かえって静電耐圧特性を悪化させる要因になり得る。
ＩｎＧａＮ層（井戸層）とＧａＮ層（障壁層）とを交互に積層することにより、各々の層を薄くして結晶欠陥の発生を抑制しつつ、十分なピエゾ効果を得ることができる。
【００３２】
ｐ側ノンドープ層６の井戸層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）において、ｘの値が小さいほど、ＩｎＧａＮ層における転位（結晶欠陥）の発生が抑制され、その結果、静電耐圧特性が向上する。しかし、ｘの値が小さすぎると、ｐ側ノンドープ層６の特性が、超格子構造でないＧａＮ単膜の特性に近づく傾向にあるので、静電耐圧特性向上の効果が小さくなってしまう。この傾向は特に、ｐ側ノンドープ層６における井戸層および障壁層の積層数が小さい場合に顕著である。従って、ｘの値は、ＩｎＧａＮ層における転位の発生が抑制される程度に小さく、かつＧａＮ単膜の特性に近付くことがない程度に大きくなるように、適宜調節することが好ましい。
本発明におけるｐ側ノンドープ層６の井戸層のより好ましい組成は、他の条件、例えば、ｐ側ノンドープ層６の厚さ、井戸層および障壁層の積層数、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合等に応じて適宜調節することができる。
【００３３】
また、活性層３が、上述のように組成式ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０＜ｙ≦１）で表される井戸層と、組成式ＧａＮで表される障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する場合、ｘとｙとが、ｘ＜ｙの関係を満たすことが好ましい。ｘ＜ｙであると、ｘの値を、ＩｎＧａＮ層における結晶欠陥の発生が抑制される程度に十分小さい値にすることができる。
【００３４】
ｐ側ノンドープ層６における井戸層および障壁層の積層数は各々、３以上２０以下であることが好ましい。積層数が上記範囲内であると、Ｖｆの増加を抑制しつつ静電耐圧特性を向上させることができる。
井戸層および障壁層のより好ましい積層数は、他の条件、例えば、ｐ側ノンドープ層６の厚さ、井戸層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）の組成、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合等に応じて適宜調節することができる。例えば、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合が比較的小さい場合、積層数が多いほど静電耐圧特性が向上する傾向にある。これに対し、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合が比較的大きい場合、積層数が少ないほど静電耐圧特性が向上する傾向にあるが、積層数が少なすぎると静電耐圧特性向上の効果が小さくなってしまうことがある。
【００３５】
ｐ側ノンドープ層６における超格子構造の総厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。超格子構造の総厚さが上記範囲内であると、Ｖｆの増加を抑制しつつ静電耐圧特性を向上させることができる。
【００３６】
ｐ側ノンドープ層６において、井戸層の厚さをｗ、障壁層の厚さをｂとすると、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合はｗ／ｂで表される。
ｐ側ノンドープ層６において、井戸層（ＩｎＧａＮ層）が障壁層（ＧａＮ層）より薄い場合、即ちｗ／ｂ＜１である場合、ＩｎＧａＮ層における結晶欠陥の発生が抑制される傾向にあり、従って静電耐圧特性が向上する傾向にあるので好ましい。
ｗ／ｂのより好ましい値は、他の条件、例えば、ｐ側ノンドープ層６の厚さ、井戸層ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）の組成、井戸層および障壁層の積層数等に応じて適宜調節することができる。例えば、井戸層および障壁層の積層数が比較的多い場合、ｗ／ｂの値が小さいほど静電耐圧特性が向上する傾向にある。これに対し、井戸層および障壁層の積層数が比較的少ない場合、ｗ／ｂの値が大きいほど静電耐圧特性が向上する傾向にある。
【００３７】
井戸層および障壁層の厚さは、上述のｐ型ノンドープ層６の総厚さ、井戸層および障壁層の積層数ならびにｗ／ｂの好ましい数値範囲に基づいて適宜調節することができる。井戸層の厚さは、好ましくは１ｎｍ〜１２ｎｍ、より好ましくは２ｎｍ〜９ｎｍである。障壁層の厚さは、好ましくは２ｎｍ〜２０ｎｍ、より好ましくは３．５ｎｍ〜１５ｎｍである。
【００３８】
（ｐ型コンタクト層７）
ｐ型コンタクト層７としては、組成式ＩｎｔＡｌｕＧａ１−ｔ−ｕＮ（０≦ｔ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｔ＋ｕ≦１）で表される窒化物半導体層が挙げられ、なかでも、ＧａＮ、Ａｌ比率０．２以下のＡｌＧａＮ、Ｉｎ比率０．２以下のＩｎＧａＮからなる層が好ましく、ＧａＮからなる層がより好ましい。ｐ型コンタクト層７がこのような組成を有することにより、電極材料と良好なオーミックコンタクトを得ることができる。
ｐ型コンタクト層７の厚さは特に限定されるものではなく、例えば、５０ｎｍ程度以上であることが好ましく、６０ｎｍ程度以上であることがより好ましい。
不純物濃度は、例えば、１×１０１８／ｃｍ３以上、５×１０２１／ｃｍ３以下とすることができる。
【００３９】
［ｐ側電極８およびｎ側電極９］
ｐ側電極８およびｎ側電極９は、特に限定されず、当該分野で公知のもののいずれをも採用することができる。
例えば本実施形態に係るｐ側電極８は、ｐ型コンタクト層７の上に、ｐ側透光性電極およびｐ側パッド電極を順に形成して構成される。ｐ側透光性電極は、光の取り出し効率を考慮して、活性層３から出射される光を吸収しない材料によって形成されることが好ましく、例えば、導電性酸化物（ＩＴＯやＺｎＯ等）等が挙げられる。
また、ｎ側電極９は、ｐ型窒化物半導体層４より窒化物半導体層の一部をエッチング除去してｎ型コンタクト層を露出させ、露出されたｎ型コンタクト層の表面に形成される。
【００４０】
このようにして得られる窒化物半導体発光素子は、ｐ側ノンドープ層６において電流拡散が促進されることにより、優れた静電耐圧特性を有し、かつＶｆの増加が抑制される。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明に係る実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
以下の手順に従って、実施例１の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００４３】
（基板）
サファイア（Ｃ面）よりなる基板をＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）の反応容器内にセットし、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った。
【００４４】
（バッファ層）
続いて、温度を６００℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアガス、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を用いて、基板上にＡｌＧａＮを約２００Åの厚さに成長させて、第１バッファ層を形成した。
【００４５】
（第２バッファ層）
第１バッファ層を形成した後、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇させた。１０５０℃に達した後、原料ガスにアンモニアガスおよびＴＭＧを用いてノンドープＧａＮを約２μｍの厚さに成長させて、第２バッファ層を形成した。
【００４６】
（ｎ型コンタクト層）
続いて、１０５０℃にて、原料ガスにアンモニアガスおよびＴＭＧ、不純物ガスにシランガスを用いて、Ｓｉを１．０×１０１９／ｃｍ３ドープしたＧａＮを３μｍの厚さに成長させて、ｎ型コンタクト層を形成した。
【００４７】
（ｎ型多層膜層）
次に、同様の温度で、原料ガスにアンモニアガスおよびＴＭＧを用いて、アンドープＧａＮからなる第１の層を約１．５ｎｍ成長させ、次に温度を８００℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩおよびアンモニアガスを用いて、アンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる第２の層を約１ｎｍ成長させた。そしてこれらの操作を繰り返して交互に２０層ずつ積層させ、最後にＧａＮからなる第１の窒化物半導体層を約１．５ｎｍ成長させて、超格子構造の多層膜からなる総厚さ約５１．５ｎｍのｎ型多層膜層を形成した。
【００４８】
（活性層３）
約９００℃〜１３００℃の温度にて、原料ガスにアンモニアガスおよびＴＭＧ、不純物ガスにシランガスを用いて、Ｓｉを１．０×１０１９／ｃｍ３ドープしたＧａＮを約３．５ｎｍ成長させた後、シランガスのみを止め、ＧａＮを約１．５ｎｍ成長させて、厚さ約５ｎｍの障壁層を形成した。
次に、約６００℃〜１０００℃の温度にて、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩおよびアンモニアガスを用いて、アンドープＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる井戸層を約３ｎｍの厚さに成長させ、続いて、ＴＭＧおよびアンモニアガスを用いてアンドープＧａＮからなる障壁層を約５ｎｍの厚さに成長させた。そして、井戸＋障壁＋井戸＋障壁＋・・・・＋障壁の順で井戸層を９層、障壁層を９層、交互に積層して、総厚さ約８０ｎｍの多重量子井戸構造を有する活性層３を形成した。
【００４９】
（ｐ型クラッド層５）
次に、約９００〜１０００℃の温度にて、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＡおよびアンモニアガス、不純物ガスにＣｐ２Ｍｇ（ビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム）を用いて、Ｍｇを１．０×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型Ａｌ０．１７Ｇａ０．８３Ｎを１０ｎｍの厚さで成長させて、ｐ型クラッド層５を形成した。
【００５０】
（ｐ側ノンドープ層６）
次に、温度を９００℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩおよびアンモニアガスを用いて、ノンドープＩｎ０．０２５Ｇａ０．９７５Ｎからなる井戸層を１．７ｎｍの厚さに成長させ、続いて、ＴＭＩのみを止めて、ノンドープＧａＮからなる障壁層を３．３ｎｍの厚さに成長させた。そしてこれらの操作を繰り返し、井戸層、障壁層の順で交互に１０層ずつ積層して、超格子構造を有する総厚さ５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した。ｐ側ノンドープ層６における障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合をｗ／ｂとすると、ｗ／ｂの値は１／２であった。
【００５１】
（ｐ型コンタクト層７）
続いて、９００℃で、原料ガスとしてＴＭＧおよびアンモニアガス、不純物ガスとしてＣｐ２Ｍｇを用いて、Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３以下ドープしたｐ型ＧａＮを７０ｎｍの厚さに成長させ、次いで、Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３以上ドープしたｐ型ＧａＮを１５ｎｍの厚さで成長させて、ｐ型コンタクト層７を形成した。
【００５２】
反応終了後、ウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層７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）装置を用いてｐ型コンタクト層７側からエッチングを行って、ｎ型コンタクト層の表面を露出させた。ｐ型コンタクト層７上のほぼ全面にＩＴＯからなるｐ側透光性電極を形成し、次いで、形成したｐ側透光性電極上およびエッチングにより露出させたｎ型コンタクト層上のそれぞれに、ｐ側パッド電極およびｎ側電極をそれぞれ形成した。最後に、ウェハを各チップに切断して実施例１の窒化物半導体発光素子を得た。
【００５３】
［実施例２］
厚さ３．３ｎｍの井戸層と、厚さ６．７ｎｍの障壁層とを交互に５層ずつ積層してｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例２の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／２であった。
【００５４】
［実施例３］
厚さ５．６ｎｍの井戸層と、厚さ１１．１ｎｍの障壁層とを交互に３層ずつ積層してｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例３の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／２であった。
【００５５】
［実施例４］
厚さ１ｎｍの井戸層と、厚さ４ｎｍの障壁層とを交互に１０層ずつ積層してｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例４の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／４であった。
【００５６】
［実施例５］
厚さ１．４ｎｍの井戸層と、厚さ５．７ｎｍの障壁層とを交互に７層ずつ積層してｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例５の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／４であった。
【００５７】
［実施例６］
厚さ３．３ｎｍの井戸層と、厚さ１３．３ｎｍの障壁層とを交互に３層ずつ積層してｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例６の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／４であった。
【００５８】
［比較例１］
超格子構造を有するｐ側ノンドープ層６の代わりに、温度９００℃にて、原料ガスにＴＭＧアンモニアガスを用いて、ノンドープＧａＮを５０ｎｍの厚さに成長させて超格子構造を有しないｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、比較例１の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００５９】
［実施例７］
厚さ１．７ｎｍのノンドープＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる井戸層と、厚さ３．３ｎｍのノンドープＧａＮからなる障壁層とを交互に１０層ずつ積層してｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例７の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／２であった。
【００６０】
［実施例８］
ｐ側ノンドープ層６における井戸層の組成をＩｎ０．１０Ｇａ０．９０Ｎとした以外は実施例７と同様の手順で、実施例８の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００６１】
［実施例９］
ｐ側ノンドープ層６における井戸層の組成をＩｎ０．１２Ｇａ０．８８Ｎとした以外は実施例７と同様の手順で、実施例９の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００６２】
［実施例１０］
ｐ側ノンドープ層６における井戸層の組成をＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎとした以外は実施例７と同様の手順で、実施例１０の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００６３】
［比較例２］
超格子構造を有するｐ側ノンドープ層６の代わりに、温度９００℃にて、原料ガスにＴＭＧアンモニアガスを用いて、ノンドープＧａＮを５０ｎｍの厚さに成長させて超格子構造を有しないｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例７と同様の手順で、比較例２の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００６４】
実施例１〜１０ならびに比較例１および２の発光素子について、３００Ｖの電圧を印加した場合の破壊率を測定し、静電耐圧特性の評価を行った。各々の発光素子に関する破壊率測定結果を図２（ａ）〜（ｃ）に示す。また、実施例１〜１０ならびに比較例１および２に係る窒化物半導体発光素子のｐ側ノンドープ層６における井戸層の組成、井戸層および障壁層の積層数、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合ｗ／ｂならびにｐ側ノンドープ層６の総厚さを表１に示す。図２（ａ）〜（ｃ）より、ｐ側ノンドープ層６の総厚さが同じである場合、実施例１〜１０の発光素子は、比較例１および２の発光素子と比較して３００Ｖにおける破壊率が低下していることがわかる。
【００６５】
【表１】
2014011187.tif 000003
【００６６】
図２（ａ）は、ｗ／ｂの値を１／２に固定して、井戸層および障壁層の積層数を変化させた場合の破壊率の変化を示している。図２（ａ）より、ｗ／ｂの値が１／２である場合、井戸層および障壁層の積層数が少ないほど破壊率は低下するが、積層数が少なすぎると、破壊率低減の効果が小さくなる傾向にあることがわかる。
ｗ／ｂ＝１／２の場合において、積層数が少ないほど破壊率が低下する理由としては、以下のことが考えられる。ｐ側ノンドープ層６の総厚さが固定されているので、積層数が少なくなると、１層あたりのＩｎＧａＮ層の厚さが厚くなり、それによってＧａＮ層とＩｎＧａＮ層との界面における応力が大きくなる。その結果、得られるピエゾ効果が大きくなり、破壊率が低下したと考えられる。
ｗ／ｂ＝１／２の場合において、積層数が少なすぎると破壊率低減の効果が小さくなる理由としては、以下のことが考えられる。積層数が少なすぎると、ＩｎＧａＮ層の１層あたりの厚さが厚くなり、それにより結晶欠陥が増加し、その結果、静電耐圧特性向上の効果が小さくなり、破壊率低減の効果が小さくなったと考えられる。
【００６７】
図２（ｂ）は、ｗ／ｂの値を１／４に固定して、井戸層および障壁層の積層数を変化させた場合の破壊率の変化を示している。図２（ｂ）より、ｗ／ｂの値が１／４である場合、井戸層および障壁層の積層数が多いほど破壊率は低下する傾向にあることがわかる。
【００６８】
図２（ａ）および（ｂ）より、ｗ／ｂの値が比較的大きい、即ち井戸層の厚さが比較的厚い場合と、ｗ／ｂの値が比較的小さい、即ち井戸層の厚さが比較的薄い場合とでは、好ましい積層数の傾向が異なることがわかる。
【００６９】
更に、図２（ａ）および（ｂ）において、井戸層および障壁層の積層数が共に１０である実施例１および実施例４を比較すると、ｗ／ｂの値が１／４である実施例４の発光素子の方が、ｗ／ｂの値が１／２である実施例１の発光素子よりも低い破壊率を有した。これに対し、積層数が共に３である実施例３および６を比較すると、ｗ／ｂの値が１／２である実施例３の発光素子の方が、ｗ／ｂの値が１／４である実施例６の発光素子よりも低い破壊率を有した。従って、積層数が比較的多い場合には、ｗ／ｂの値は小さいことが好ましく、積層数が比較的少ない場合には、ｗ／ｂの値は大きいことが好ましいと考えられる。
【００７０】
図２（ｃ）は、井戸層および障壁層の積層数を１０、ｗ／ｂの値を１／２に固定して、井戸層の組成ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を変化させた場合の破壊率の変化を示している。ｘ＝０．０２５である実施例１の発光素子の破壊率が最も高く、ｘ＝ｙ＝０．１５である実施例１０の発光素子の破壊率が２番目に高かった。図２（ｃ）より、ｘの値は小さいほど破壊率が低下する傾向にあるが、ｘが小さすぎると破壊率低減の効果が小さくなる傾向にあることがわかる。ｘの値が小さいほど破壊率が低下するのは、ｘの値が小さいほど結晶欠陥の発生が抑制されるからであると考えられる。ｘが小さすぎると破壊率低減の効果が小さくなる理由は、ｐ側ノンドープ層６の特性が、超格子構造でないＧａＮ単膜の特性に近づき、その結果、得られるピエゾ効果が小さくなるからであると考えられる。
【００７１】
ｐ側ノンドープ層６における井戸層および障壁層の積層数、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合ｗ／ｂおよび井戸層の組成ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）について更に詳細に検討するために、以下の実施例１１〜１９および比較例３の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００７２】
［実施例１１］
厚さ１．８ｎｍのノンドープＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなる井戸層と、厚さ５．４ｎｍのノンドープＧａＮからなる障壁層とを交互に７層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１と同様の手順で、実施例１１の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／３であった。
【００７３】
［実施例１２］
厚さ４．２ｎｍの井戸層と、厚さ１２．５ｎｍの障壁層とを交互に３層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１２の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／３であった。
【００７４】
［実施例１３］
厚さ５ｎｍの井戸層と、厚さ５ｎｍの障壁層とを交互に５層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１３の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１であった。
【００７５】
［実施例１４］
厚さ１．３ｎｍの井戸層と、厚さ８．８ｎｍの障壁層とを交互に５層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１４の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／７であった。
【００７６】
［実施例１５］
厚さ２．５ｎｍのノンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなる井戸層と、厚さ７．５ｎｍのノンドープＧａＮからなる障壁層とを交互に５層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１５の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／３であった。
【００７７】
［実施例１６］
ｐ側ノンドープ層６における井戸層の組成をＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎとした以外は実施例１５と同様の手順で、実施例１６の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００７８】
［実施例１７］
厚さ８．３ｎｍの井戸層と、厚さ８．３ｎｍの障壁層とを交互に３層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１７の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１であった。
【００７９】
［実施例１８］
厚さ２ｎｍの井戸層と、厚さ１４．６ｎｍの障壁層とを交互に３層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１８の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／７であった。
【００８０】
［実施例１９］
厚さ４．２ｎｍのノンドープＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる井戸層と、厚さ１２．５ｎｍのノンドープＧａＮからなる障壁層とを交互に３層ずつ積層して、総厚さが５０ｎｍのｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、実施例１９の窒化物半導体発光素子を作製した。ｗ／ｂの値は１／３であった。
【００８１】
［比較例３］
超格子構造を有するｐ側ノンドープ層６の代わりに、温度９００℃にて、原料ガスにＴＭＧアンモニアガスを用いて、ノンドープＧａＮを５０ｎｍの厚さに成長させて超格子構造を有しないｐ側ノンドープ層６を形成した以外は実施例１１と同様の手順で、比較例３の窒化物半導体発光素子を作製した。
【００８２】
実施例１１〜１９および比較例３の発光素子について、２００Ｖおよび３００Ｖの電圧を印加した場合の破壊率、破壊電圧ならびに１５００Ｖの電圧を印加した場合の非破壊率をそれぞれ測定して、静電耐圧特性の評価を行った。また、各々の発光素子について、順方向電圧Ｖｆの測定を行った。各々の発光素子に関する測定結果を図３〜７に示す。また、実施例１１〜１９および比較例３に係る窒化物半導体発光素子のｐ側ノンドープ層６における井戸層の組成、井戸層および障壁層の積層数、障壁層の厚さに対する井戸層の厚さの割合ｗ／ｂ、ｐ側ノンドープ層６の総厚さ並びに順方向電圧Ｖｆの測定結果を表２に示す。図３〜７より、ｐ側ノンドープ層６の厚さが同じである場合、実施例１１〜１９の発光素子は、比較例３の発光素子と比較して、２００Ｖおよび３００Ｖにおける破壊率が低下し、かつ破壊電圧が増加したことがわかる。また、破壊電圧が高いほど１５００Ｖにおける非破壊率が高くなる傾向を示した。表２より、ｐ側ノンドープ層６の厚さが同じである場合、実施例１１〜１９の発光素子は、比較例３と同等の順方向電圧Ｖｆを有していることがわかる。
【００８３】
【表２】
2014011187.tif 000004
【００８４】
図３（ａ）は、井戸層の組成をＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ、ｗ／ｂの値を１／３に固定して、井戸層および障壁層の積層数を変化させた場合の破壊率の変化を示しており、図３（ｂ）は破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率の変化を示している。図３（ａ）および（ｂ）より、この条件の下では、積層数が３である実施例１２の発光素子は、積層数が７である実施例１１の発光素子と比較して、２００Ｖおよび３００Ｖにおける破壊率が低く、破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率が高いことがわかる。
【００８５】
図４（ａ）は、井戸層の組成をＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ、井戸層および障壁層の積層数を５に固定して、ｗ／ｂの値を変化させた場合の破壊率の変化を示しており、図４（ｂ）は破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率の変化を示している。図４（ａ）および（ｂ）より、この実施例の条件の下では、ｗ／ｂの値が１である実施例１３の発光素子と、ｗ／ｂの値が１／７である実施例１４の発光素子とにおいて、２００Ｖおよび３００Ｖにおける破壊率、破壊電圧ならびに１５００Ｖ非破壊率の値がほぼ同等であることがわかる。以上より、この実施例の条件の下では、井戸層の厚さと障壁層の厚さとが等しく、従って井戸層が比較的厚いことによる結晶欠陥の増加は、発光素子の静電耐圧特性に悪影響を及ぼすほど顕著なものではないと考えられる。
【００８６】
図５（ａ）は、井戸層および障壁層の積層数を５、ｗ／ｂの値を１／３に固定して、井戸層の組成を変化させた場合の破壊率の変化を示しており、図５（ｂ）は破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率の変化を示している。図５（ａ）および（ｂ）より、この条件の下では、井戸層の組成がＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎである実施例１５の発光素子は、井戸層の組成がＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎである実施例１６の発光素子と比較して、２００Ｖにおける破壊率が低く、破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率が高いことがわかる。
【００８７】
図６（ａ）は、井戸層の組成をＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ、井戸層および障壁層の積層数を３に固定して、ｗ／ｂの値を変化させた場合の破壊率の変化を示しており、図６（ｂ）は破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率の変化を示している。図６（ａ）より、この実施例の条件の下では、２００Ｖおよび３００Ｖにおける破壊率は、ｗ／ｂの値が１の場合に最も低くなったことがわかる。また、図６（ｂ）からわかるように、破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率はｗ／ｂの値によらずほぼ同等であった。以上より、この実施例の条件の下では、井戸層の厚さと障壁層の厚さとが等しく、従って井戸層が比較的厚いことによる結晶欠陥の増加は、発光素子の静電耐圧特性に悪影響を及ぼすほど顕著なものではなく、むしろ、井戸層が比較的厚いことによりＧａＮ／ＩｎＧａＮ界面における応力が増大し、それによりピエゾ効果が増大することが、静電耐圧特性の向上に寄与していると考えられる。
【００８８】
図６（ａ）に示す実施例１２、１７および１８の結果は、図４（ａ）に示す実施例１３および１４の結果と異なる傾向を示した。これは、実施例１２、１７および１８における井戸層および障壁層の積層数が、実施例１３および１４における積層数と比較して小さいからであると考えられる。
【００８９】
図７（ａ）は、井戸層および障壁層の積層数を３、ｗ／ｂの値を１／３に固定して、井戸層の組成を変化させた場合の破壊率の変化を示しており、図７（ｂ）は破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率の変化を示している。図７（ａ）および（ｂ）より、この条件の下では、井戸層の組成がＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎである実施例１９の発光素子は、井戸層の組成がＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎである実施例１２の発光素子と比較して、破壊電圧および１５００Ｖ非破壊率は同等であるが、２００Ｖおよび３００Ｖにおける破壊率が低いことがわかる。この結果は、図５（ａ）および（ｂ）に示す実施例１５および１６の結果と異なる傾向を示している。これは、実施例１２および１９の発光素子において、ｐ側ノンドープ層６の井戸層および障壁層の積層数が、実施例１５および１６の発光素子と比較して小さいことに起因すると考えられる。積層数が小さい場合、井戸層の組成ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）におけるｘの値を小さくすると、ｐ側ノンドープ層６の特性が、超格子構造でないＧａＮ単膜の特性に近づく傾向にある。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の窒化物半導体発光素子は、優れた静電耐圧特性を有する。
【符号の説明】
【００９１】
１  基板
２  ｎ型窒化物半導体層
３  活性層
４  ｐ型窒化物半導体層
５  ｐ型クラッド層
６  ｐ側ノンドープ層
７  ｐ型コンタクト層
８  ｐ側電極
９  ｎ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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