(57)【要約】【課題】深紫外光の取出し効率を向上させ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】キャリアを結合させて光を発生させる複数の井戸層４４を含む多重量子井戸層と、多重量子井戸層の上方に位置して、多重量子井戸層から発生した光のうち上方に進む第１の光を反射する金属電極部９２０と、多重量子井戸層と金属電極部９２０との間に位置して、ｐ型の半導体により形成されている複数のｐ型半導体層を含む多重半導体層５０であって、第１の光が金属電極部９２０と多重半導体層５０との界面で反射して多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層５０とを備え、多重半導体層５０は、多重半導体層５０の内部を往復した第１の光と、第２の光とを同位相で合流させて多重量子井戸層の下方側から出射する膜厚を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアを結合させて光を発生させる複数の井戸層を含む多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上方に位置して、前記多重量子井戸層から発生した前記光のうち上方に進む第１の光を反射する金属電極部と、
前記多重量子井戸層と前記金属電極部との間に位置して、ｐ型の半導体により形成されている複数のｐ型半導体層を含む多重半導体層であって、前記第１の光が前記金属電極部と前記多重半導体層との界面で反射して前記多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層と
を備え、
前記多重半導体層は、前記多重半導体層の内部を往復した前記第１の光と、前記第２の光とを同位相で合流させて前記多重量子井戸層の下方側から出射する膜厚を有する、
窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記多重半導体層の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、
請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記多重半導体層の膜厚方向と前記第１の光とのなす角をθ°とした場合に、
前記多重半導体層の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、
請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記多重半導体層の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５倍から０．８倍の範囲にある、
請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記多重半導体層は、６０ｎｍから１００ｎｍの範囲の膜厚を有する、
請求項１から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】
前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層のいずれかの上面から、前記多重半導体層と前記金属電極部との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、
請求項１から５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層のいずれかの上面から、前記多重半導体層と前記金属電極部との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、
請求項６に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記多重半導体層は、前記多重量子井戸層側に位置する電子ブロック層と、前記電子ブロック層上に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されているｐ型クラッド層とを含んで構成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記多重半導体層は、前記ｐ型クラッド層上に位置して、ｐ型ＧａＮにより形成されているｐ型コンタクト層をさらに備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ｐ型クラッド層は、前記電子ブロック層側に位置して、第１の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された第１のｐ型クラッド層と、前記ｐ型コンタクト層側に位置して、前記第１の組成比よりも小さい第２の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された第２のｐ型クラッド層とを備える、
請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記多重半導体層は、前記ｐ型クラッド層上に位置するトンネルジャンクションをさらに備えている、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記トンネルジャンクションは、ｐ型の半導体により形成されたｐ型層と、ｎ型の半導体により形成されたｎ型層とを備える、
請求項１１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記金属電極部は、Ａｌにより形成されている、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記金属電極部と前記トンネルジャンクションとの間に設けられ、前記トンネルジャンクション側に位置して、酸化インジウムスズを含んで構成されているＩＴＯコンタクト電極部と、前記金属電極部及び前記ＩＴＯコンタクト電極部の間に位置するＴｉ、Ｎｉ又はＰｄを含む電極部とをさらに備える、
請求項１１から１３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、窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紫外光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の窒化物半導体発光素子が提供されており、発光強度を向上させた窒化物半導体発光素子の開発が進められている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０３２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１の半導体層と、前記第１の半導体層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２の導電型を有する第２の半導体層と、前記第２の半導体層上に形成され、前記第２の半導体層よりも低い光屈折率を有する透光性の導電体層と、前記導電体層上に形成された金属層とを含み、前記第２の半導体層の層厚は、前記発光層からの直接放出光及び前記導電体層からの導電体層反射光の位相が、前記発光層から前記第１の半導体層の方向に向かって進む際に整合するように定められ、前記導電体層の層厚は、前記導電体層反射光及び前記金属層からの金属層反射光の位相が、前記発光層から前記第１の半導体層の方向に向かって進む際に整合するように定められている構成を有する。
【０００５】
このように、特許文献１に記載の半導体発光素子では、直接放出光及び導電体層反射光の位相と、導電体層反射光及び金属層反射光の位相とがそれぞれ整合するように、第２の半導体層の層厚及び導電体層の層厚をそれぞれ個別に定めることにより、光の取出し効率を向上させている。
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の半導体発光素子では、第２の半導体層にｐ型ＧａＮ層が用いられている。しかしながら、ｐ型ＧａＮ層は、深紫外光を吸収する性質を有する。そのため、深紫外線を発光する深紫外線発光素子では、第２の半導体層の層厚及び導電体層の層厚をそれぞれ個別に定める対策を施してもなお、光の取出し効率が十分に得られない場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、深紫外光の取出し効率を向上させることができる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】
本発明は、キャリアを結合させて光を発生させる複数の井戸層を含む多重量子井戸層と、前記多重量子井戸層の上方に位置して、前記多重量子井戸層から発生した前記光のうち上方に進む第１の光を反射する金属電極部と、前記多重量子井戸層と前記金属電極部との間に位置して、ｐ型の半導体により形成されている複数のｐ型半導体層を含む多重半導体層であって、前記第１の光が前記金属電極部と前記多重半導体層との界面で反射して前記多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層とを備え、前記多重半導体層は、前記多重半導体層の内部を往復した前記第１の光と、前記第２の光とが同位相で合流させて前記多重量子井戸層の下方側から出射する膜厚を有する、窒化物半導体発光素子を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、深紫外光の取出し効率を向上させ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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、発光素子内を伝播する直接出射光及び反射光を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図１に示す発光素子の多重半導体層を構成する各層の膜厚、屈折率及び光学膜厚の一例を示す図である。
【図４】図４は、自由端反射の実験に用いた各サンプルの多重半導体層を構成する各層の膜厚及び発光出力を示す図である。
【図５】図５は、自由端反射における総光学膜厚と発光強度との関係を示す実験結果の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、固定端反射の実験に用いた各サンプルの多重半導体層を構成する各層の膜厚及び発光出力を示す図である。
【図７】図７は、固定端反射における総光学膜厚と発光強度との関係の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、金属電極部に対して斜め方向に反射する反射光を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す発光素子の多重半導体層を構成する各層の膜厚、屈折率及び光学膜厚の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の窒化物半導体発光素子の寸法比と一致するものではない。なお、以下、本発明を説明するにあたり、「上方」とは、後述する基板１０（図１参照）側からｐ側電極９２（図１参照）側に向かう方向をいい、「下方」とは、ｐ側電極９２（図１参照）側から基板１０（図１参照）側に向かう方向をいう。また、「上方」又は「下方」は、一つの対象物と他の対象物との相対的な位置関係を示すものであり、当該一つの対象物が当該他の対象物に直接的に上側又は下側に配置されているもののみならず、当該一つの対象物が別の第三対象物を介して当該他の対象物に間接的に上側又は下側に配置されているものも含む。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。窒化物半導体発光素子１（以下、単に「発光素子１」ともいう。）は、紫外領域の波長の光を発する発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）である。本実施の形態では、特に、中心波長が２５０ｎｍ〜３５０ｎｍの深紫外光を発する発光素子１を例に挙げて説明する。
【００１３】
図１に示すように、発光素子１は、基板１０と、バッファ層２０と、ｎ型クラッド層３０と、多重量子井戸層を含む活性層４０と、多重半導体層５０と、ｎ側電極９０と、ｐ側電極９２とを含んで構成されている。
【００１４】
発光素子１を構成する半導体には、例えば、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）にて表される２元系、３元系若しくは４元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。また、これらのIII族元素の一部は、ホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置き換えても良く、また、Ｎの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えても良い。
【００１５】
基板１０は、発光素子１が発する深紫外光に対して透光性を有している。基板１０は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）を含むサファイア基板である。基板１０には、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板の他に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板や、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板を用いてもよい。
【００１６】
バッファ層２０は、基板１０上に形成されている。バッファ層２０は、ＡｌＮ層２２と、ＡｌＮ層２２上に形成されるアンドープのｕ−ＡｌｐＧａ１−ｐＮ層２４（０≦ｐ≦１）を含んで構成されている。また、基板１０及びバッファ層２０は、下地構造部２を構成する。なお、基板１０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、バッファ層２０は必ずしも設けなくてもよい。
【００１７】
ｎ型クラッド層３０は、下地構造部２上に形成されている。ｎ型クラッド層３０は、ｎ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｎ型ＡｌＧａＮ」ともいう。）により形成された層であり、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＡｌｑＧａ１−ｑＮ層（０≦ｑ≦１）である。なお、ｎ型の不純物としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、炭素（Ｃ）等を用いてもよい。ｎ型クラッド層３０は、１μｍ〜３μｍ程度の膜厚を有し、例えば、２μｍ程度の膜厚を有している。ｎ型クラッド層３０は、単層でもよく、多層構造でもよい。
【００１８】
多重量子井戸層を含む活性層４０は、ｎ型クラッド層３０上に形成されている。活性層４０は、ＡｌｒＧａ１−ｒＮを含んで構成される多重量子井戸層のｎ型クラッド層３０側の障壁層４２ａ、及び後述する電子ブロック層５２側の障壁層４２ｃを含む３層の障壁層４２ａ，４２ｂ，４２ｃとＡｌｓＧａ１−ｓＮを含んで構成される３層の井戸層４４ａ，４４ｂ，４４ｃ（０≦ｒ≦１、０≦ｓ≦１、ｒ＞ｓ）とを交互に積層した多重量子井戸層を含む層である。
【００１９】
活性層４０は、多重量子井戸層内で電子及びホール（以下、「キャリア」ともいう。）を結合させて、多重量子井戸層の上方及び下方の双方向に進む所定の波長の光を発生させる。活性層４０は、波長３５０ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成されている。なお、本実施の形態では、活性層４０に障壁層４２及び井戸層４４を各３層ずつ設けたが、必ずしも３層に限定されるものではなく、２層以下でもよく、４層以上でもよい。また、以下では、３つの井戸層４４ａ，４４ｂ，４４ｃのうちのいずれかの井戸層を他の井戸層と区別して特定する必要がある場合は、ｎ型クラッド層３０側の井戸層を第１の井戸層４４ａとし、多重半導体層５０側の井戸層を第３の井戸層４４ｃとし、第１の井戸層４４ａ及び第３の井戸層４４ｃの間に位置する井戸層を第２の井戸層４４ｂとして説明する。
【００２０】
多重半導体層５０は、活性層４０上に形成されている。多重半導体層５０は、ｐ型の半導体により形成されている複数のｐ型半導体層を含む多重構造の層である。具体的には、多重半導体層５０は、例えば、電子ブロック層５２と、ｐ型クラッド層５４と、ｐ型コンタクト層５６とを含む多重構造の層である。各層については、後述する。
【００２１】
図２は、発光素子内を伝播する直接出射光及び反射光を概略的に示す図である。図２の実線の矢印は、多重量子井戸層から発せられる光のうち下方に向かって進む光（以下、「直接出射光」ともいう。）を模式的に示したものである。また、図２の破線の矢印は、多重量子井戸層から発せられる光のうち上方に向かって進み、金属電極部９２０（後述）で反射して再び下方に向って進む光（以下、「反射光」ともいう。）を模式的に示したものである。図２に示すように、多重半導体層５０は、反射光が通過する経路となるとともに、反射光が多重量子井戸層の位置に戻るまでの間、すなわち、直接出射光と合流するまでの間に内部を往復する層である。なお、反射光は、第１の光の一例である。直接出射光は、第２の光の一例である。また、以下では、説明の便宜上、金属電極部９２０で実際に反射した光のみならず、反射する前の上方に向かって進む光も「反射光」に含めて説明する。
【００２２】
電子ブロック層５２は、活性層４０側に形成されている。電子ブロック層５２は、ＡｌＮにより形成されている。電子ブロック層５２は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の膜厚を有している。なお、電子ブロック層５２は、ｐ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｐ型ＡｌＧａＮ」ともいう。）により形成された層を含んでもよい。また、電子ブロック層５２は、必ずしもｐ型の半導体層に限られず、アンドープの半導体層でもよい。電子ブロック層５２は、ｐ型半導体層の一例である。
【００２３】
ｐ型クラッド層５４は、電子ブロック層５２上に形成されている。ｐ型クラッド層５４は、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成される層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＡｌｔＧａ1-ｔＮ層（０≦ｔ≦１）である。なお、ｐ型の不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いてもよい。ｐ型クラッド層５４は、ｐ型半導体層の一例である。
【００２４】
好ましくは、ｐ型クラッド層５４は、ＡｌＮモル分率（以下、「Ａｌ組成比」ともいう。）の異なる２種類のｐ型ＡｌＧａＮによりそれぞれ形成された２つのｐ型クラッド層を備える。具体的には、ｐ型クラッド層５４は、電子ブロック層５２側に位置して、第１のＡｌ組成比ｕを有するｐ型ＡｌｕＧａ１−ｕＮ（０＜ｕ≦１）により形成されている第１のｐ型クラッド層５４２と、ｐ型コンタクト層５６側に位置して、第２のＡｌ組成比ｖを有するｐ型ＡｌｖＧａ１−ｖＮ（０＜ｖ≦１）により形成されている第２のｐ型クラッド層５４４とを含んで構成されている。
【００２５】
好ましくは、第２のＡｌ組成比ｖは、第１のＡｌ組成比ｕよりも小さい。すなわち、ｖ＜ｕの関係を有する。より好ましくは、第１のＡｌ組成比ｕは、例えば、約０．８０（すなわち、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ｎ）、第２のＡｌ組成比ｖは、例えば、約０．５０（すなわち、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ｎ）である。また、第２のＡｌ組成比ｖは、第１のＡｌ組成比ｕを有するｐ型ＡｌｕＧａ１−ｕＮ層側からｐ型コンタクト層５６側に向かって徐々に小さくなる組成傾斜層でもよい。なお、ｐ型クラッド層５４は、多層構造に限られるものではなく、単層でもよい。
【００２６】
ｐ型コンタクト層５６は、ｐ型クラッド層５４上に形成されている。ｐ型コンタクト層５６は、例えば、Ｍｇ等の不純物が高濃度にドープされたｐ型のＧａＮ（以下、「ｐ−ＧａＮ」ともいう。）層である。ｐ型コンタクト層５６は、ｐ型半導体層の一例である。
【００２７】
ｎ側電極９０は、ｎ型クラッド層３０の一部の領域上に形成されている。ｎ側電極９０は、例えば、ｎ型クラッド層３０の上に順にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／Ｔｉ／金（Ａｕ）が順に積層された多層膜で形成される。
【００２８】
ｐ側電極９２は、ｐ型コンタクト層５６の上に形成されている。ｐ側電極９２は、ｐ型コンタクト層５６側に位置して、金属により形成された金属電極部９２０と、金属電極部９２０上に形成されたパッド電極部９２６とを含んで構成されている。金属電極部９２０を形成する金属材料には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。好ましくは、金属電極部９２０は、アルミニウム（Ａｌ）により形成される。金属電極部９２０の材料にＡｌを用いることにより、深紫外光に対する反射率を向上させることができるからである。なお、深紫外線に対するＡｌの反射率は、約９０％程度である。また、金属電極部９２０がＡｌである場合には、ｐ型コンタクト層とＡｌ電極の間に厚さが５ｎｍ程度以下のＴｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）等の金属層を挿入してもよく、この金属層の挿入により、深紫外線に対する反射率をほとんど下げることなく、ｐ型コンタクト層と金属電極の密着性を高めることができる。
【００２９】
図３は、図１に示す発光素子１の多重半導体層５０を構成する各層の膜厚、屈折率及び光学膜厚の一例を示す図である。光学膜厚は、膜厚の光学的距離の一例である。なお、光学膜厚（ｎｍ）は、膜厚（ｎｍ）に屈折率を乗じて算出した値である。また、屈折率は、一例として、２８０ｎｍの波長を有する光に対する値を示した。以下の説明において、「光学膜厚」と区別して、実際の膜厚（ｎｍ）を示すときは、単に「膜厚」と記載する。
【００３０】
図３に示すように、一例として、２８０ｎｍに対する電子ブロック層５２、第１のｐ型クラッド層５４２、第２のｐ型クラッド層５４４及びｐ型コンタクト層５６の光学膜厚がそれぞれ４．６ｎｍ、４７．６ｎｍ、６１．８ｎｍ及び２６．０ｎｍになるように、各層の膜厚を適宜調整することができる。この場合、多重半導体層５０の膜厚（以下、「総光学膜厚」ともいう。）は、１４０．０ｎｍ（２６．０ｎｍ＋６１．８ｎｍ＋４７．６ｎｍ＋４．６ｎｍ）である。この値は、波長２８０ｎｍの０．５倍に相当している。
【００３１】
（自由端反射における総光学膜厚と発光強度との関係を調べる実験）
次に、図４及び図５を参照して、総光学膜厚と発光強度との関係を説明する。以下では、フリップ型のサンプル、すなわち、基板１０側から光を取り出すタイプのサンプルを例に挙げて説明する。本発明者らは、直接出射光と、反射光との位相差、及びこれら直接出射光と反射光との強め合いの関係を評価することを目的として、総光学膜厚、すなわち、多重半導体層５０の光学膜厚と発光強度との関係を調べる実験を行った。
【００３２】
具体的には、発明者らは、総光学膜厚の異なる７個のサンプル（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．７）を作製し、各サンプルの発光強度（任意単位、当社比）を測定する実験を行った。
【００３３】
なお、実験の便宜上、上述した７個のサンプルには、ｐ側電極９２が形成されていない発光素子を用いた。このため、このようなサンプルでは、反射光は、金属電極部９２０とｐ型コンタクト層５６との界面ではなく、空気とｐ型コンタクト層５６との界面で反射する。この反射は、屈折率が相対的に高い層（約２．６０、図３参照）から屈折率が相対的に低い層（約１．０）に当たって行われる反射であるため、反射光の位相が反射によって変化しない自由端反射である。発光出力を計測する発光波長（ｎｍ）には、２８０ｎｍの波長を有する紫外線を用いた。
【００３４】
図４は、実験に用いたサンプルにおける電子ブロック層、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層の膜厚及び各サンプルの発光出力を示す図である。図４に示すように、７種類の総光学膜厚を有するサンプルを用意し、各サンプルの発光出力を測定した。なお、図４に示す総光学膜厚は、図３に示した各層の屈折率を用いて算出した。すなわち、総光学膜厚（ｎｍ）は、電子ブロック層５２の膜厚（ｎｍ）ｘ２．３０＋第１のｐ型クラッド層５４２の膜厚（ｎｍ）ｘ２．３８＋第２のｐ型クラッド層５４４の膜厚（ｎｍ）ｘ２．５０＋ｐ型コンタクト層５６の膜厚（ｎｍ）ｘ２．６０に基づいて算出した。また、図４の「総光学膜厚（ｘλ）」の欄には、各サンプルにおける測定波長（２８０ｎｍ）に対する総光学膜厚（ｎｍ）の比率を示した。
【００３５】
以下、発光は、３つの井戸層４４のうち電子ブロック層５２側の第３の井戸層４４ｃで行われるものとして説明する。多重半導体層５０は、直接出射光は通らず、反射光のみが通る経路である（図２参照）。したがって、反射光が多重半導体層５０の内部を膜厚方向に往復する距離、すなわち、総光学膜厚の２倍の長さは、反射光と直接出射光との経路の差（すなわち、光路差）に相当する。
【００３６】
図５は、自由端反射における総光学膜厚と発光強度合との関係を示す実験結果の一例を示すグラフである。図５の横軸は、総光学膜厚（ｘλ）を示し、縦軸は、発光出力（任意単位）を示している。図５の各点は、図４に示した総光学膜厚（ｘλ）及び発光出力（任意単位）の関係をプロットしたものである。図５の破線は、総光学膜厚（ｘλ）に対する発光出力（任意単位）の変化の傾向を概略的に示す線である。
【００３７】
図５に示すように、発光出力は、総光学膜厚に対して所定の間隔で極大値と極小値とを繰り返すように変動している。具体的には、発光出力は、総光学膜厚に対して約０．２５（ｘλ）の間隔で極大値と極小値とを繰り返すように変動している。より具体的には、発光出力は、総光学膜厚が約０．５０（ｘλ）及び約１．０（ｘλ）付近で極大値をとり、総光学膜厚が約０．２５（ｘλ）及び約０．７５（ｘλ）付近で極小値をとるように変動している。
【００３８】
このように、発光出力は、総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍のときに極大値をとるように周期的に変動している。総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍の値をとる場合、反射光は、ｐ型コンタクト層５６の上面で反射して第３の井戸層４４ｃに戻るまでの間、すなわち、直接出射光と合流するまでの間に、多重半導体層５０の内部を往復し直接出射光よりも波長λ（０．５λｘ２）の整数倍長い距離を進む。そのため、直接出射光と反射光とが同位相で合流して互いに強め合って多重量子井戸層の下方側から出射したと考えられる。
【００３９】
一方で、発光出力は、総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ）のときに極小値をとるように周期的に変動している。総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ）の値をとる場合、反射光は、直接出射光と合流するまでの間に直接出射光よりも波長λの整数倍＋０．５（ｘλ）長い距離を進む。そのため、直接出射光と反射光とが逆位相で合流して互いに弱め合って多重量子井戸層の下方側から出射したと考えられる。
【００４０】
以上のように、反射光のみが通る多重半導体層５０の光学膜厚が波長の整倍数に相当するときに、直接出射光と反射光とが強め合い光の取出し効率を向上させることができることが明らかになった。
【００４１】
（固定端反射における総光学膜厚と発光強度との関係）
次に、図６及び図７を参照して、他のサンプルにおける総光学膜厚と発光出力との関係を説明する。本発明者らは、上述の自由端反射の実験に加えて、固定端反射における直接出射光と、反射光との位相差、及びこれら直接出射光と反射光との強め合いの関係を評価することを目的として、総光学膜厚の異なる７個のサンプル（サンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．１４）を作製し、各サンプルの発光強度（任意単位、当社比）を測定する実験を行った。以下、自由端反射の実験と同様に、フリップ型のサンプルを例に挙げて説明する。また、上述したように、総光学膜厚の２倍の長さは、反射光と直接出射光との経路の差（すなわち、光路差）に相当する。
【００４２】
なお、実験の便宜上、上述した７個のサンプル（サンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．１４）には、上述した本発明の第１の実施の形態に係る発光素子１において、金属電極部９２０とｐ型コンタクト層５６との間にＩＴＯ電極がさらに形成されている発光素子を用いた。このようなサンプルでは、反射光は、金属電極部９２０とｐ型コンタクト層５６との界面で反射する。金属電極部９２０の屈折率は、ｐ型コンタクト層５６の屈折率よりも大きい。このため、金属電極部９２０での反射は、位相がπ（１８０°、０．５波長に相当）変化する固定端反射である。
【００４３】
図６は、実験に用いたサンプルにおける電子ブロック層、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層の膜厚及び各サンプルの発光出力を示す図である。図６に示すように、７種類の総光学膜厚を有するサンプルを用意し、各サンプルの発光出力を測定した。なお、図６に示す総光学膜厚は、図３に示した各層の屈折率を用いて算出した。
【００４４】
図７は、固定端反射における総光学膜厚と発光強度との関係の一例を示すグラフである。図７の各点は、図６に示した総光学膜厚（ｘλ）及び発光出力（任意単位）の関係をプロットしたものである。図７に示すように、発光出力は、総光学膜厚に対して所定の間隔で極大値と極小値とを繰り返すように変動している。具体的には、発光出力は、総光学膜厚に対して約０．２５（ｘλ）の間隔で極大値と極小値とを繰り返すように変動している。実際には図７では、極大値および極小値は、０．２５（ｘλ）の整数倍よりわずかに小さい側に存在しているが、これは金属電極部９２０に対して斜め方向に進む光の影響であり、それについては後述する。
【００４５】
このように、発光出力は、金属電極部９２０に対して斜め方向に進む光の影響を除けば、総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ）のときに極大値をとるように周期的に変動している。総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ）の値をとる場合、反射光は、直接出射光と合流するまでの間に直接出射光よりも波長λの整数倍＋０．５（ｘλ）長い距離を進む。また、上述のように、反射光は反射の際に位相が０．５波長分変化する。そのため、直接出射光と反射光とが同位相で合流して互いに強め合って多重量子井戸層の下方側から出射したと考えられる。
【００４６】
一方で、発光出力は、総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍のときに極小値をとるように周期的に変動している。総光学膜厚が約０．５（ｘλ）の整数倍の値をとる場合、反射光は、直接出射光と合流するまでの間に直接出射光よりも波長λ（０．５λｘ２）の整数倍長い距離を進む。また、上述のように、反射光は反射の際に位相が０．５波長分変化する。そのため、直接出射光と反射光とが逆位相で合流して互いに弱め合って多重量子井戸層の下方側から出射したと考えられる。
【００４７】
以上のように、反射光のみが通る多重半導体層５０の光学膜厚が波長の整倍数＋所定の値に相当するときに、直接出射光と反射光とが強め合い光の取出し効率を向上させることができることが明らかになった。
【００４８】
図８は、金属電極部９２０に対して斜め方向に反射する反射光を模式的に示す図である。図８では、図１に示した発光素子１の構成のうち第３の井戸層４４ｃから金属電極部９２０までを抜き出して示している。上述の例では、説明の便宜上、金属電極部９２０に対して直行する方向（図８の図示上下方向）に当たって反射する反射光を例に挙げて説明したが、以下では、金属電極部９２０に対して斜め方向に当たって反射する反射光について説明する。図８の一点鎖線は、金属電極部９２０に対して直行する方向を示す補助線であり、図８の２つの斜めの破線は、反射光の進む方向をそれぞれ示している。図８内の矢印は、反射光が多重半導体層５０の内部を進む様子を模式的に示すものである。
【００４９】
金属電極部９２０に対して斜め方向に反射する反射光は、多重半導体層５０内を、各層の厚み方向に対して斜め方向に進むため、当該反射光の光路長は、各層の厚み方向に進むときの光路長よりも長くなる。そのため、発光出力は、総光学膜厚が上述した約０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ）よりも短いときに極大値となる。
【００５０】
具体的には、図８に示すように、反射光の方向と金属電極部９２０に対して直行する方向とのなす角をθ°とすると、発光出力は、総光学膜厚がＣｏｓθ°ｘ（０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ））のときに極大値となる。例えば、θが２０°の場合、発光出力は、総光学膜厚が０．９４ｘ（０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ））のときに極大値となる。
【００５１】
好ましくは、総光学膜厚は、０．６５（ｘλ）±０．１５（ｘλ）、すなわち、０．５０（ｘλ）から０．８０（ｘλ）である。換言すれば、多重半導体層５０の膜厚は、６０ｎｍから１００ｎｍである。総光学膜厚が０．８０（ｘλ）よりも大きい場合、発光出力が極大値をとり得る条件にあたるとしても、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成される層の膜厚が大きくなることによって電気抵抗が大きくなり、発光出力が低下する可能性があると考えられるからである。また、総光学膜厚が０．５０（ｘλ）よりも小さい場合、電子ブロック層５２からｐ型コンタクト層５６までに亘る多重半導体層５０の形成が容易でなくなる可能性があると考えられるからである。
【００５２】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子１では、反射光が、例えば、電子ブロック層５２、ｐ型クラッド層５４及びｐ型コンタクト層５６を含む多重半導体層５０の内部を往復する間に、直接出射光と同位相で合流して多重量子井戸層の下方側から出射するように多重半導体層５０の膜厚が定められている。これにより、直接出射光と反射光とが互いに強め合い、発光素子１の深紫外光の取出し効率を向上させることが可能となる。
【００５３】
＜変形例＞
上述の例では、第３の井戸層４４ｃから発せられた光を例に挙げて説明したが、第１の井戸層４４ａや第２の井戸層４４ｂから発生された光であってもよい。この場合、発光する井戸層のうちのいずれかの井戸層４４ａ，４４ｂ，４４ｃと隣接する層との界面、すなわち、当該いずれかの井戸層４４ａ，４４ｂ，４４ｃの上面から金属電極部９２０までの光学的距離が、Ｃｏｓθ°ｘ（０．５（ｘλ）の整数倍＋０．２５（ｘλ））になるように各層の膜厚を定めてもよい。
【００５４】
［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子１の構成を概略的に示す縦断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る発光素子１は、トンネルジャンクションを備えている点で、第１の実施の形態に係る発光素子１と相違する。以下、第１の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略するとともに、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
図９に示すように、発光素子１は、ｐ型クラッド層５４上に、ｐ型コンタクト層５６に代えて、ｎ型の半導体を含む層とｐ型の半導体を含む層とをトンネルジャンクション接合するトンネルジャンクション５８を備えている。トンネルジャンクション５８は、例えば、ｐ−ＧａＮ等のｐ型の半導体により形成されたｐ型層５８２と、例えば、ｎ型のＧａＮ（以下、「ｎ−ＧａＮ」ともいう。）等のｎ型の半導体により形成されたｎ型層５８４とを含む。
【００５６】
ｐ側電極９２は、金属電極部９２０に加えて、金属電極部９２０とトンネルジャンクション５８との間に設けられ、トンネルジャンクション５８側に位置して、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）を含んで構成され、オーミック特性に優れているＩＴＯコンタクト電極部９２２と、金属電極部９２０及びＩＴＯコンタクト電極部９２２の間に位置するＴｉ電極部９２４とをさらに備えている。なお、Ｔｉ電極部９２４は、金属電極部９２０及びＩＴＯコンタクト電極部９２２との密着性を向上し、金属電極部９２０及びＩＴＯコンタクト電極部９２２の間で生じる可能性のある腐食や剥離を抑制する。また、Ｔｉ電極部９２４は、好ましくは、５ｎｍ程度以下の膜厚を有する。Ｔｉ電極部９２４の膜厚を厚くすることによって、金属電極部９２０による反射率が低下してしまうことを抑制するためである。なお、Ｔｉ電極部９２４に代えて、Ｎｉ又はＰｄを含む電極部を用いてもよい。
【００５７】
図１０は、図９に示す発光素子１の多重半導体層５０を構成する各層の膜厚、屈折率及び光学膜厚の一例を示す図である。図１０に示すように、一例として、２８０ｎｍに対する電子ブロック層５２、第１のｐ型クラッド層５４２、第２のｐ型クラッド層５４４、ｐ型層５８２、ｎ型層５８４及びＩＴＯコンタクト電極部９２２の光学膜厚がそれぞれ４．６ｎｍ、４７．６ｎｍ、７５．８ｎｍ、２６．０ｎｍ、２６．０ｎｍ及び３０．０ｎｍになるように、各層の膜厚を適宜調整することができる。この場合、多重量子井戸層及び金属電極部９２０の間の層の総光学膜厚は、２１０．０ｎｍ（３０．０ｎｍ＋２６．０ｎｍ＋２６．０ｎｍ＋７５．８ｎｍ＋４７．６ｎｍ＋４．６ｎｍ）である。この値は、波長２８０ｎｍの０．７５倍に相当している。
【００５８】
（第２の実施の形態の作用及び効果）
本発明の第２の実施の形態に係る発光素子１においても、総光学膜厚を所定の値に調整することにより、直接出射光と反射光とが互いに強め合い、発光素子１の深紫外光の取出し効率を向上させることが可能となる。
【００５９】
（実施形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【００６０】
［１］キャリアを結合させて光を発生させる複数の井戸層（４４）を含む多重量子井戸層と、前記多重量子井戸層の上方に位置して、前記多重量子井戸層から発生した前記光のうち上方に進む第１の光を反射する金属電極部（９２０）と、前記多重量子井戸層と前記金属電極部（９２０）との間に位置して、ｐ型の半導体により形成されている複数のｐ型半導体層を含む多重半導体層（５０）であって、前記第１の光が前記金属電極部（９２０）と前記多重半導体層（５０）との界面で反射して前記多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層（５０）とを備え、前記多重半導体層（５０）は、前記多重半導体層（５０）の内部を往復した前記第１の光と、前記第２の光とが同位相で合流させて前記多重量子井戸層の下方側で出射する膜厚を有する、窒化物半導体発光素子（１）。
［２］前記多重半導体層（５０）の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、前記［１］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［３］前記多重半導体層（５０）の膜厚方向と前記第１の光とのなす角をθ°とした場合に、前記多重半導体層（５０）の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、前記［２］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［４］前記多重半導体層（５０）の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５倍から０．８倍の範囲にある、前記［３］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［５］前記多重半導体層（５０）は、６０ｎｍから１００ｎｍの範囲の膜厚を有する、前記［１］から［４］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［６］前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層（４４）のいずれかの上面から、前記多重半導体層（５０）と前記金属電極部（９２０）との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、前記［１］から［５］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［７］前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層（４４）のいずれかの上面から、前記多重半導体層（５０）と前記金属電極部（９２０）との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、前記［６］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［８］前記多重半導体層（５０）は、前記多重量子井戸層側に位置する電子ブロック層（５２）と、前記電子ブロック層（５２）上に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されているｐ型クラッド層（５４）とを含んで構成されている、前記［１］から［７］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［９］前記多重半導体層（５０）は、前記ｐ型クラッド層（５４）上に位置して、ｐ型ＧａＮにより形成されているｐ型コンタクト層（５６）をさらに備える、前記［１］から［８］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１０］前記ｐ型クラッド層（５４）は、前記電子ブロック層（５２）側に位置して、第１の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された第１のｐ型クラッド層（５４２）と、前記ｐ型コンタクト層（５６）側に位置して、前記第１の組成比よりも小さい第２の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された第２のｐ型クラッド層（５４４）とを備える、前記［９］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１１］前記多重半導体層（５０）は、前記ｐ型クラッド層（５４）上に位置するトンネルジャンクション（５８）をさらに備えている、前記［１］から［１０］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１２］前記トンネルジャンクション（５８）は、ｐ型の半導体により形成されたｐ型層（５８２）と、ｎ型の半導体により形成されたｎ型層（５８４）とを備える、前記［１１］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１３］前記金属電極部（９２０）は、Ａｌにより形成されている、前記［１］から［１２］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１４］前記金属電極部（９２０）と前記トンネルジャンクション（５８）との間に設けられ、前記トンネルジャンクション（５８）側に位置して、酸化インジウムスズを含んで構成されているＩＴＯコンタクト電極部（９２２）と、前記金属電極部（９２０）及び前記ＩＴＯコンタクト電極部（９２２）の間に位置するＴｉ、Ｎｉ又はＰｄを含む電極部とをさらに備える、前記［１１］から［１３］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
【符号の説明】
【００６１】
１…窒化物半導体発光素子（発光素子）
２…下地構造部
１０…基板
２０…バッファ層
２２…ＡｌＮ層
２４…ｕ−ＡｌｐＧａ１−ｐＮ層
３０…ｎ型クラッド層
３０ａ…露出面
４０…活性層
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…障壁層
４４…井戸層
４４ａ…第１の井戸層
４４ｂ…第２の井戸層
４４ｃ…第３の井戸層
５０…多重半導体層
５２…電子ブロック層
５４…ｐ型クラッド層
５４２…第１のｐ型クラッド層
５４４…第１のｐ型クラッド層
５６…ｐ型コンタクト層
５８…トンネルジャンクション
５８２…ｐ型層
５８４…ｎ型層
９０…ｎ側電極
９２…ｐ側電極
９２０…金属電極部
９２２…ＩＴＯコンタクト電極部
９２４…Ｎｉ電極部
９２６…パット電極部
【図１】
2019121654.tif 000003
【図２】
2019121654.tif 000004
【図３】
2019121654.tif 000005
【図４】
2019121654.tif 000006
【図５】
2019121654.tif 000007
【図６】
2019121654.tif 000008
【図７】
2019121654.tif 000009
【図８】
2019121654.tif 000010
【図９】
2019121654.tif 000011
【図１０】
2019121654.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月10日(2019.4.10)
【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】
キャリアを結合させて、２５０ｎｍから３５０ｎｍの波長を有する深紫外光を発生させる複数の井戸層を含む、ＡｌＧａＮにより形成された多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上方に位置して、前記多重量子井戸層から発生した前記光のうち上方に進む第１の光を反射する、Ａｌにより形成された金属電極部と、
前記多重量子井戸層と前記金属電極部との間に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されている複数のｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に位置するトンネルジャンクションと、を含む多重半導体層であって、前記第１の光が前記金属電極部と前記多重半導体層との界面で反射して前記多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層と、
を備え、
前記多重半導体層は、前記多重半導体層の内部を往復した前記第１の光と、前記第２の光とを同位相で合流させて前記多重量子井戸層の下方側から出射する膜厚を有する、
窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記多重半導体層の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長
の０．２５倍を加えた値に略等しい、
請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記多重半導体層の膜厚方向と前記第１の光とのなす角をθ°とした場合に、
前記多重半導体層の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長
の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、
請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記多重半導体層の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５倍から０．８倍
の範囲にある、
請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記多重半導体層は、６０ｎｍから１００ｎｍの範囲の膜厚を有する、
請求項１から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】
前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層のいずれかの上面から、前記多重半導体層
と前記金属電極部との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に
波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、
請求項１から５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層のいずれかの上面から、前記多重半導体層
と前記金属電極部との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に
波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、
請求項６に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記多重半導体層は、前記多重量子井戸層側に位置する電子ブロック層と、前記電子ブ
ロック層上に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されているｐ型クラッド層とを含んで
構成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記多重半導体層は、前記ｐ型クラッド層上に位置して、ｐ型ＧａＮにより形成されて
いるｐ型コンタクト層をさらに備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ｐ型クラッド層は、前記電子ブロック層側に位置して、第１の組成比を有するｐ型
ＡｌＧａＮにより形成された第１のｐ型クラッド層と、前記ｐ型コンタクト層側に位置し
て、前記第１の組成比よりも小さい第２の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成され
た第２のｐ型クラッド層とを備える、
請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記トンネルジャンクションは、ｐ型の半導体により形成されたｐ型層と、ｎ型の半導
体により形成されたｎ型層とを備える、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記金属電極部と前記トンネルジャンクションとの間に設けられ、前記トンネルジャン
クション側に位置して、酸化インジウムスズを含んで構成されているＩＴＯコンタクト電
極部と、前記金属電極部及び前記ＩＴＯコンタクト電極部の間に位置するＴｉ、Ｎｉ又は
Ｐｄを含む電極部とをさらに備える、
請求項１１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】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために創案されたものであり、キャリアを結合させて、２５０ｎｍから３５０ｎｍの波長を有する深紫外光を発生させる複数の井戸層を含む、ＡｌＧａＮにより形成された多重量子井戸層と、前記多重量子井戸層の上方に位置して、前記多重量子井戸層から発生した前記光のうち上方に進む第１の光を反射する、Ａｌにより形成された金属電極部と、前記多重量子井戸層と前記金属電極部との間に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されている複数のｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に位置するトンネルジャンクションと、を含む多重半導体層であって、前記第１の光が前記金属電極部と前記多重半導体層との界面で反射して前記多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層と、を備え、前記多重半導体層は、前記多重半導体層の内部を往復した前記第１の光と、前記第２の光とを同位相で合流させて前記多重量子井戸層の下方側から出射する膜厚を有する、窒化物半導体発光素子を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
［１］キャリアを結合させて光を発生させ、２５０ｎｍから３５０ｎｍの波長を有する深紫外光を発生させる複数の井戸層（４４）を含む、ＡｌＧａＮにより形成された多重量子井戸層と、前記多重量子井戸層の上方に位置して、前記多重量子井戸層から発生した前記光のうち上方に進む第１の光を反射する、Ａｌにより形成された金属電極部（９２０）と、前記多重量子井戸層と前記金属電極部（９２０）との間に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されている複数のｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に位置するトンネルジャンクションと、を含む多重半導体層（５０）であって、前記第１の光が前記金属電極部（９２０）と前記多重半導体層（５０）との界面で反射して前記多重井戸層から発せられた光のうち下方に向かって進む第２の光と合流するまでの間に内部を往復する多重半導体層（５０）と、を備え、前記多重半導体層（５０）は、前記多重半導体層（５０）の内部を往復した前記第１の光と、前記第２の光とが同位相で合流させて前記多重量子井戸層の下方側で出射する膜厚を有する、窒化物半導体発光素子（１）。
［２］前記多重半導体層（５０）の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、前記［１］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［３］前記多重半導体層（５０）の膜厚方向と前記第１の光とのなす角をθ°とした場合に、前記多重半導体層（５０）の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、前記［２］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［４］前記多重半導体層（５０）の膜厚の光学的距離は、前記第１の光の波長の０．５倍から０．８倍の範囲にある、前記［３］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［５］前記多重半導体層（５０）は、６０ｎｍから１００ｎｍの範囲の膜厚を有する、前記［１］から［４］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［６］前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層（４４）のいずれかの上面から、前記多重半導体層（５０）と前記金属電極部（９２０）との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値に略等しい、前記［１］から［５］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［７］前記多重量子井戸層を構成する複数の井戸層（４４）のいずれかの上面から、前記多重半導体層（５０）と前記金属電極部（９２０）との界面までの光学的距離が、前記第１の光の波長の０．５の整数倍に波長の０．２５倍を加えた値にＣｏｓθ°をかけた値に略等しい、前記［６］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［８］前記多重半導体層（５０）は、前記多重量子井戸層側に位置する電子ブロック層（５２）と、前記電子ブロック層（５２）上に位置して、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成されているｐ型クラッド層（５４）とを含んで構成されている、前記［１］から［７］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［９］前記多重半導体層（５０）は、前記ｐ型クラッド層（５４）上に位置して、ｐ型ＧａＮにより形成されているｐ型コンタクト層（５６）をさらに備える、前記［１］から［８］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１０］前記ｐ型クラッド層（５４）は、前記電子ブロック層（５２）側に位置して、第１の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された第１のｐ型クラッド層（５４２）と、前記ｐ型コンタクト層（５６）側に位置して、前記第１の組成比よりも小さい第２の組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された第２のｐ型クラッド層（５４４）とを備える、前記［９］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１１］前記トンネルジャンクション（５８）は、ｐ型の半導体により形成されたｐ型層（５８２）と、ｎ型の半導体により形成されたｎ型層（５８４）とを備える、前記［１１］に記載の窒化物半導体発光素子（１）。
［１２］前記金属電極部（９２０）と前記トンネルジャンクション（５８）との間に設けられ、前記トンネルジャンクション（５８）側に位置して、酸化インジウムスズを含んで構成されているＩＴＯコンタクト電極部（９２２）と、前記金属電極部（９２０）及び前記ＩＴＯコンタクト電極部（９２２）の間に位置するＴｉ、Ｎｉ又はＰｄを含む電極部とをさらに備える、前記［１１］から［１３］のいずれか１つに記載の窒化物半導体発光素子（１）。