【事件の表示】
　特許第２９１７７４２号「窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とその製造方法」の請求項１ないし請求項１４に係る発明の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９１７７４２号の請求項１ないし１３に係る発明の特許を維持する。
【理　由】
（１）手続きの経緯
  本件特許第２９１７７４２号に係る出願は、特許法第４１条に基づく優先権主張を伴う平成５年５月１７日（優先日、平成４年７月７日、平成４年１０月６日）の出願であって、平成１１年４月２３日にその設定登録がなされ、その後、中島康博より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年６月２０日に訂正請求がなされたものである。
　
（２）訂正請求の適否についての判断
ｉ）訂正請求の内容
　訂正請求の内容は、特許請求の範囲の請求項１、
「ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。」
を、
「ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。」
と訂正し、請求項５を削除し、請求項６〜１４に付した番号をそれぞれ１づつ繰り上げ、請求項の訂正に整合するように発明の詳細な説明【０００７】及び【００１１】を訂正するものである。
　
ii）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正のうち請求項の訂正は、請求項１に係る発明のｎ型不純物を、「ＳｉまたはＧｅ」と限定し、さらに、請求項５を削除するものであるから、特許請求の範囲の減縮に該当し、新規事項の追加や、実質的に特許請求の範囲を拡張・変更するものには該当しない。
　また、発明の詳細な説明の訂正は、明りょうでない記載の釈明に該当し、新規事項の追加や、実質的に特許請求の範囲を拡張・変更するものには該当しない。
　
iii）むすび
　以上のとおりであるから、本件訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
（３）特許異議申立について
（本件発明）
　本件特許第２９１７７４２号の請求項１ないし請求項１３に係る発明は、訂正された特許明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１ないし請求項１３に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。　
【請求項２】前記第２の半導体層は、ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる井戸層を少なくとも１層有していることを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項３】前記第２の半導体層は、ＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる第２層とが積層されてなる量子井戸構造の多層膜を有することを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項４】前記第１の半導体層が、ｎ型Ｇａ１−ａＡｌａＮ（ここで、０≦ａ＜１）からなり、前記第３の半導体層が、ｐ型Ｇａ１−ｂＡｌｂＮ（ここで、０≦ｂ＜１）からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項５】前記第１の半導体層は、基板上に成長されたＧａＹＡｌ１−ＹＮ（ここで、０≦Ｙ≦１）よりなるバッファ層の上に成長されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項６】前記第３の半導体層が、０．０５μｍ〜１．５μｍの膜厚を有することを待徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項７】有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含する第１の原料ガスを用いて、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含し、かつｎ型不純物源を含む第２の原料ガスを用いて、該第１の半導体層上に、該ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程、および、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層上に、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層を気相成長させる工程を包含することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】前記第１の原料ガスが、ｎ型不純物源をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の製造方法。
【請求項９】前記第１の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項７または８記載の製造方法。
【請求項１０】前記第３の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含する第１の原料ガスを用いて、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含する第２の原料ガスを用いて、前記第１の半導体層上に、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１?ＹＮからなる第２層とを交互に積層することにより、第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程、および、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層上に、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層を気相成長させる工程を包含することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】前記第１の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】前記第３の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の製造方法。」
　
（特許異議申立人の主張の概要）
  特許異議申立人中島康博は、甲第１号証としてH.C.Caser、Jr.、M.B.Panish著「Heterostructure Lasers」、甲第２号証として特開平２−２２９４７５号公報、甲第３号証として特開昭６４−１７４８４号公報、甲第４号証として米津宏雄著「光通信素子工学」工学図書株式会社、昭和５９年１２月１５日第２版発行、第１０３頁〜第１０５頁、甲第５号証としてIEEE J.of Quantum Electronics、Vol.QE-14、No.3、p150（1978）、甲第６号証として日本産業技術振興協会編「化合物半導体デバイス」発行所：株式会社　工業調査会、甲第７号証としてApplied Physics Letters、Vol.30、NO.5、1March1977、p247−p249を提示して、訂正前の請求項１ないし請求項１４に係る発明は、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものである旨、主張しているが、具体的に甲各号証との構成要件の相違点について検討しているのは、請求項１に係る発明のみであり、訂正前の請求項８ないし請求項１４に係る発明については、その請求項の内容も記載されていない。
　
（甲各号証の記載内容）
　特許異議申立人の提示した甲第１号証には、
「第４．３章第２３０頁のＦｉｇ．４．３−１７に、ＧａＡｓ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７ＡＳ　Ｎ−ｎ−Ｐダブルヘテロ構造のレーザ素子が示されており、このレーザ素子において、Ｎ層とＰ層の間に位置するｎ型ＧａＡｓからなる活性層のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ‐３であることが示されている。
　また、第５章第３頁のＦｉｇ．５．１−２に、III−Ｖヘテロ構造レーザに関し、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系の格子定数と禁制帯幅の関係を示すグラフが示されている。
　さらに、第７章第１７０頁のＦｉｇ．７．３−７（ｂ）に、ＧａＡｓにおけるキャリア濃度の関数としての少数キャリアの拡散長を示すグラフが示されており、第７章第１７９頁のＦｉｇ．７．４−５に、ＧａＡｓ−ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓダブルヘテロ構造レーザ素子における、活性層厚さに対する閾値電流密度の変化が示されており、このＦｉｇ．７．４−５に示されたグラフによると、その閾値電流密度は、活性層の膜厚を薄くしていくと低下するが、薄くしすぎると上昇することが示されている。
　同じく甲第２号証には、
　半導体発光素子に関する発明が記載されており、
「ここに示した全てのＩｎＧａＮ及びＩｎＧａＡｌＮ層は、基板に格子整合してエピタキシャル成長した半導体結晶層である。また、クラッド層と活性層とのバンドギャップエネルギー差が０．３ｅＶとなるようにＩｎＧａＡｌＮクラッド層の組成を第１３図から選んだ。」（公報第５頁右下欄第１行〜第５行）と記載されており、第１３図には、III族元素（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）窒化物の（００１）面上の格子定数とバンドギャップエネルギとの関係が示されており、第８図及び第９図には、ＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層１２（１８）、ノンドープＩｎＧａＮ発光層１３（１９）、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層１４（１９）が積層されてなる半導体レーザ素子が示されている。
　同じく甲第３号証には、
「ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）発光層と、これに格子整合条件で接し、発光層よりバンドギャップの大きいＡｌＸ’ＧａＹ’ＩｎＺ’Ｎ（Ｘ’＋Ｙ’＋Ｚ’＝１　Ｘ’＞Ｘ　Ｚ’＞０）からなる電流注入層とを有することを特徴とする半導体発光素子。」（特許請求の範囲第１項）、
「ＺｎＯ基板１の上に２μｍＡｌ０．３３Ｇａ０．３９Ｉｎ０．２８Ｎ第１の電流注入層（第１のクラッド層）２と、０．３μｍのＧａ０．７６Ｉｎ０．２４Ｎ発光層３、さらに０．１μｍのＡｌ０．３３Ｇａ０．３９Ｉｎ０．２８Ｎ第２の電流注入層（第２のクラッド層）２ａと両電流注入層２および２ａに対する電極４、５を有している。」（公報第３頁左上欄第１５行〜第２０行）と記載されている。
　同じく甲第４号証には、
「一定注入電流密度に対してΔｎ≪ｐ０なる条件を確保するためにΔｎを下げるには、活性層の厚さを厚くすることが有効であるが、これには限度がある。すなわち、注入キャリア（電子）の拡散長以上の厚さにすれば、ダブルヘテロ接合による活性層へのキャリア閉じ込め効果が意味を持たなくなり、」（第１０３頁下から第３行〜第１０４頁第１行）、
「一方、活性層を薄くし過ぎると、・・・クラッド層へのオーバーフローが増えて発光に寄与しなくなる。また、活性層厚が薄いほどへテロ接合界面での非発光再結合の割合が増え、△ｎが大きくなることによりオージェ効果等も顕著になる。このようなわけで、活性層の厚さは最適の厚さ（１〜２μｍ）が存在する。」（第１０４頁第１１行〜第１０５頁２行）と記載されている。
　同じく甲第５号証には、
「これら図を比較すると、以下のことが言える。
１）表面再結合は、特に、非常に薄い活性領域を有するデバイスに対して、効率およびトータルな再結合寿命をかなり低下させる。ｓ≫１０５ｃｍ／ｓに対して、界面再結合が支配する。その結果、キャリア閉じ込めは、狭いへテロ構造によって実現することができない。効果的な閉じ込めは、ｓ≪１０４ｃｍ／ｓの場合にのみ、狭いへテロ構造で実現することができる。
２）ｓ≪１０３ｃｍ／ｓに対して、特に軽度ドープ活性領域で、自己吸収が重要になる。この場合、活性領域は、電子拡散長に比べて、薄く（≦１μｍ）作られるべきである。しかし、非常に薄い活性層に対しては、閉じ込め層と活性層との間のバンドギャップ差は、キャリア漏洩を防止するために十分大きくなければならない（セクションIVでさらに説明する）。
３）ｓ＝１０４ｃｍ／ｓに対して、最適な活性領域厚さは、２〜２．５μｍの範囲にあり、ドーピング濃度にあまり依存しない。ｓ≫１０５ｃｍ／ｓに対しては、活性領域がｗ＝３Ｌまでは、効率は増大し、ｗ＝３Ｌを越えると効率は低下する。
４）活性領域のｐサイドから光が取り出されるならば、大きな厚さによる増大した吸収の故に、効率は大きなｗ／Ｌで減少する。ｓ≫１０４ｃｍ／ｓならば、ｗ≒Ｌで効率は最大になる。ｓ≪１０３ｃｍ／ｓならば、活性領域の厚さが減少するにつれて、効率は増大し、ｐサイドからの光取り出しとｎサイドからの光取り出しとの間で、効率の顕著な差はない。」（第１５２頁右欄下から第９行〜第１５３頁右欄第８行）と記載されており、
　Ｆｉｇ．３には、ＤＨ　ＬＥＤの注入面のサイドから光が取り出されるときの、正規化された活性層幅の関数としての、内部量子効率の減少係数が示されており、パラメータｓは、界面再結合速度、αは吸収係数、Ｌは少数キャリアの拡散長であることが示されている。
Ｆｉｇ．４には、ＤＨ　ＬＥＤの注入面の反対サイドから光が取り出されるときの、正規化された活性層幅の関数としての、内部量子効率の減少係数が示されており、パラメータｓは、界面再結合速度、αは吸収係数、Ｌは少数キャリアの拡散長であることが示されている。
　同じく甲第６号証には、
「図６．２５（ｂ）のスペクトルはＳｉによるアクセプタ準位が深いためにそれへの伝導帯からの遷移によるピークは長波長によっている。」（第２１６頁右欄第９行〜第１１行）、
「ＧａＡｓ結晶の不純物濃度と発光効率の関係は図６，２８に示した。発光再結合の確率は多数キャリア濃度とともに増大するが、高不純物濃度では結晶に他の欠陥が生じ、あるいは後で述べるＡｕｇｅｒ機構による非発光再結合の確率が大きくなるために、発光効率には最適ドープ濃度が生じる。」（第２１７頁左欄第２行〜第７行）、
「ＳｉドープＧａＡｓダイオードが外部効率が高いことは前に述べたが、混晶系でＳｉドープの試みがある。図６．３３は（Ｇａ、Ａｌ）Ａｓでこの結果を示したもので、直接−間接の変化はこの場合のＳｉの準位が深いために長波長から現われ、可視部での発光にはよい結果はえられていない。」（第２１８頁左欄第２行〜第７行）、
「以上では発光ダイオードとして有効な不純物の効果を述べたが、深い準位を持つ不純物は吸収端付近の目的とする発光の効率を下げる有害な物質である。」（第２１８頁右欄第２行〜第４行）と記載されている。
　同じく甲第７号証には、
Ｆｉｇ．１に、Ｓｎドープｎ型ＩｎＰ及びＳｎドープｎ型ＧａＡｓにおける、電子濃度に対するフォトルミネッセンス相対強度を示すグラフが示されており、電子濃度と共にフォトルミネッセンス相対強度が増大する傾向が示されている。
　
ａ）本件の請求項１に係る発明について
（対比・判断）
　本件の請求項１に係る発明と、甲各号証に記載された発明とを対比すると、甲各号証には、本件の請求項１に係る発明の構成要件である、
「ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層」
に関して記載されていないし、示唆されてもいない。
　
　これに関して特許異議申立人は、
（２．活性層へのｎ型ドープについて）
　甲第１号証には、第２の半導体にｎ型不純物がドープされていることが開示されており、甲第６号証には、第２半導体層にｎ型不純物を導入した場合、ドーピングしない場合よりも発光効率が増大することが開示されており、また、甲第７号証には、Ｓｎドープされたｎ型のＩｎＰ又はＧａＡｓにおいて、フォトルミネッセンス強度が増大する傾向が開示されているから、活性層（第２の半導体）にｎ型不純物をドープすることは、当業者であれば容易に想到しうる事項である、
（３．第２の半導体（ＩｎＧａＮ活性層）の層厚について）
　甲第４号証には、ダブルヘテロ構造を有する発光素子の活性層には最適な厚さの範囲が存在することが開示されており、甲第５号証には、一般的にダブルヘテロ構造を有するＬＥＤにおいて、活性層の層厚は、発光効率を高めるための最適な範囲が存在すること、界面再結合速度ｓが小さい場合は最適な活性層厚はＷ／Ｌが１より小さい値に落ち着くことが開示されており、さらに、甲第１号証には、レーザの閾値を下げるためには自ずと適当な層厚になることが示されており、膜厚が薄すぎれば閾値上昇があることが示されているから、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の場合、適正な活性層厚Ｗとして０．５μｍ以下に規定することに何ら困難性はない、
旨主張している。
　
　しかしながら、
　２．について、甲第１号証、甲第６号証及び甲第７号証に示されているのは、いずれもｎ型ＧａＡｓ又はＩｎＰという２元の化合物からなる活性層における例であって、３元混晶のIII−Ｖ族化合物半導体におけるｎ型不純物ドープの影響を開示したものではない。また、ＩｎＧａＮ活性層にＳｉ又はＧｅをドープすることにより、ダブルヘテロ構造の窒化ガリウム系発光素子のバンド間発光を強くできるとの知見についての記載も示唆もない。よって、甲第１号証、甲第６号証及び甲第７号証の記載に基づいて、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＧａＮ活性層を想到することは、当業者といえども容易ではない。
　３．について、甲第４号証には、活性層の最適の厚さは１〜２μｍであることが記載されており、甲第５号証には、活性層の厚さをキャリアの拡散長で規格化したグラフが示されているが、ＩｎＧａＮにおける拡散長を明示した証拠は示されていないから、これによって、ＩｎＧａＮ活性層の最適厚さを規定することは不可能であり、甲第１号証には、活性層厚さに対する閾値電流密度が開示されているが、本件の請求項１に係る発明における活性層の膜厚の範囲は、ＩｎＧａＮを用いたダブルヘテロ構造の窒化ガリウム系発光素子において、十分な発光強度を得るために必要な膜厚の範囲を特定したものであり、閾値電流密度との関連で特定したものではない。よって、甲第１号証、甲第４号証及び甲第５号証の記載に基づいて、ＩｎＧａＮ活性層の膜厚を１０Å以上０．５μｍ以下と特定することは、当業者といえども容易ではない。
　
　そして、本件の請求項１に係る発明は、上記構成要件を具備することにより、特許明細書に記載の、「従来達成し得なかったダブルヘテロ構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を実現する」という作用効果を奏するものである。
　
（結論）
  よって、本件の請求項１に係る発明は、甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
ｂ）本件の請求項２ないし請求項６に係る発明について
　本件の請求項２ないし請求項６に係る発明は、本件の請求項１に係る発明の構成要件をすべて含み、さらに構成要件を付加したものであるから、本件の請求項１に係る発明と同様に、甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
ｃ）本件の請求項７に係る発明について
　本件の請求項７に係る発明について、特許異議申立人は、その特許を取り消すべき理由について、具体的に何ら主張していない。
　そして、甲各号証には、本件の請求項７に係る発明の構成要件である「第１の半導体層上に、該ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程」については記載されていないし、示唆されてもいないから、本件の請求項７に係る発明は、甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
ｄ）本件の請求項８ないし請求項１０に係る発明について
　本件の請求項８ないし請求項１０に係る発明は、本件の請求項７に係る発明の構成要件をすべて含み、さらに構成要件を付加したものであるから、本件の請求項７に係る発明と同様に、甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
ｅ）本件の請求項１１に係る発明について
　本件の請求項１１に係る発明について、特許異議申立人は、その特許を取り消すべき理由について、具体的に何ら主張していない。
　そして、甲各号証には、本件の請求項７に係る発明の構成要件である「第１の半導体層上に、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１?ＹＮからなる第２層とを交互に積層することにより、第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程」については記載されていないし、示唆されてもいないから、本件の請求項１１に係る発明は、甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
ｆ）本件の請求項１２及び請求項１３に係る発明について
　本件の請求項１２及び請求項１３に係る発明は、本件の請求項１１に係る発明の構成要件をすべて含み、さらに構成要件を付加したものであるから、本件の請求項１１に係る発明と同様に、甲各号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（むすび）
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件の請求項１ないし請求項１３に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項１ないし請求項１３に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年９月１３日（２０００．９．１３）
【訂正の要旨】
１．訂正事項１
　特許請求の範囲の請求項１、
「ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。」
を、
「ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。」
と訂正する。
２．訂正事項２
　請求項５を削除し、請求項６〜１４に付した番号をそれぞれ１づつ繰り上げる。
３．訂正事項３
　発明の詳細な説明【０００７】、
「すなわち、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Ａ以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有することを特徴とする。」
を、
「すなわち、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有することを特徴とする。」
と訂正する。
４．訂正事項４
　発明の詳細な説明【００１１】を削除する
（５４）【発明の名称】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とその製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　　【請求項１】　ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
　　【請求項２】　前記第２の半導体層は、ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる井戸層を少なくとも１層有していることを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
　　【請求項３】　前記第２の半導体層は、ＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる第２層とが積層されてなる量子井戸構造の多層膜を有することを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
　　【請求項４】　前記第１の半導体層が、ｎ型Ｇａ１−ａＡｌａＮ（ここで、０≦ａ〈１）からなり、前記第３の半導体層が、ｐ型Ｇａ１−ｂＡｌｂＮ（ここで、０≦ｂ＜１）からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
　　【請求項５】　前記第１の半導体層は、基板上に成長されたＧａＹＡｌ１−ＹＮ（ここで、０≦Ｙ≦１）よりなるバッファ層の上に成長されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
　　【請求項６】　前記第３の半導体層が、０．０５μｍ〜１．５μｍの膜厚を有することを待徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
　　【請求項７】　有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含する第１の原料ガスを用いて、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含し、かつｎ型不純物源を含む第２の原料ガスを用いて、該第１の半導体層上に、該ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程、および、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層上に、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層を気相成長させる工程を包含することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
　　【請求項８】　前記第１の原料ガスが、ｎ型不純物源をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の製造方法。
　　【請求項９】　前記第１の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項７または８記載の製造方法。
　　【請求項１０】　前記第３の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の製造方法。
　　【請求項１１】　有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含する第１の原料ガスを用いて、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含する第２の原料ガスを用いて、前記第１の半導体層上に、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０，５）からなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる第２層とを交互に積層することにより、第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程、および、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層上に、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層を気相成長させる工程を包含することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
　　【請求項１２】　前記第１の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
　　【請求項１３】　前記第３の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　　　【０００１】
　　【発明の属する技術分野】
　本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその製造方法に関する。
　　　【０００２】
　　【従来の技術】
　発光ダイオード、レーザーダイオード等の半導体発光デバイスに使用される実用的な半導体材料として窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）等の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。
　　　【０００３】
　従来提案されている窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子として、図３に示す構造のものがよく知られている。この発光素子は、基板１上に、ＡｌＮよりなるバッファ層２と、ｎ型ＧａＮ層３と、Ｐ型ＧａＮ層５とが順に積層された構造を有している。通常、基板１にはサファイアが用いられている。基板１上に設けられたＡｌＮからなるバッファ層２は、特開昭６３−１８８９８３号公報に記載されているように、その上に積層される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させる。ｎ型ＧａＮ層３は、ｎ型不純物としてＳｉまたはＧｅがドープされてｎ型となっている。Ｐ型ＧａＮ層５は、Ｐ型不純物としてＭｇまたはＺｎがドープされることが多いが、結晶性が悪いためＰ型とはならず高抵抗なｉ型となっている。ｉ型を低抵抗なｐ型に変換する手段として、特開平２−４２７７０号公報には、表面に電子線照射を行う技術が開示されている。
　　　【０００４】
　一般に、図３に示すホモ接合の発光素子は発光出力が低く、実用的ではない。発光出力を増大させ、実用的な発光素子とするためには、窒化ガリウム系化合物半導体積層構造を、好ましくはシングルヘテロ、さらに好ましくはダブルヘテロ構造とする必要があることがわかった。しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導体においては、未だｐ型層を用いたダブルヘテロ構造の実用的な発光素子は報告されていない。
　　　【０００５】
　　【発明が解決しようとする課題】
　本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高出力な半導体発光素子を実現できる、窒化ガリウム系化合物半導体を利用した半導体発光素子と、その製造方法を提供するものである。
　　　【０００６】
　　【課題を解決するための手段】
　本発明者らは、ｎ型不純物をドープしたＩｎＧａＮ層を発光層として用いることにより、従来は達成し得なかったダブルヘテロ構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を実現することに成功した。
　　　【０００７】
　すなわち、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層上に設けられ、ＳｉまたはＧｅであるｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）を有し、膜厚が１０Å以上０．５μｍ以下の第２の半導体層と、該第２の半導体層上に設けられ、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層とを有することを特徴とする。
　　　【０００８】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子では、前記第２の半導体層は、ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる井戸層を少なくとも１層有していることが好ましい。
　　　【０００９】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、前記第２の半導体層は、ＩｎＸＧａ１−ＸＮからなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる第２層とが積層されてなる量子井戸構造の多層膜を有することが好ましい。
　　　【００１０】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、前記第１の半導体層は、ｎ型Ｇａ１−ａＡｌａＮ（ここで、０≦ａ＜１）で形成することができ、前記第３の半導体層は、ｐ型Ｇａ１−ｂＡｌｂＮ（ここで、０≦ｂ＜１）で形成することができる。
　　　【００１１】
　さらに、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、前記第１の半導体層は、基板上に成長されたＧａＹＡｌ１−ＹＮ（ここで、０≦Ｙ≦１）よりなるバッファ層の上に成長されていることが好ましい。これによって、前記第１の半導体層を結晶性良く形成することができる。
　　　【００１２】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、前記第３の半導体層は、０．０５μｍ〜１．５μｍの膜厚を有することが好ましい。
　　　【００１３】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第１の製造方法は有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含する第１の原料ガスを用いて、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含し、かつｎ型不純物源を含む第２の原料ガスを用いて、該第１の半導体層上に、該ｎ型不純物がドープされたＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第２の半導体を、１０Ａ以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程、および、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層上に、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層を気相成長させる工程を包含することを特徴とする。
　　　【００１４】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第１の製造方法では、前記第１の原料ガスが、ｎ型不純物源をさらに含むことが好ましい。
　　　【００１５】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第１の製造方法では、前記第１の原料ガスは、有機アルミニウム化合物をさらに含むことができる。
　　　【００１６】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第１の製造方法では、前記第３の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことができる。
　　　【００１７】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第２の製造方法は、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含する第１の原料ガスを用いて、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含する第２の原料ガスを用いて、前記第１の半導体層上に、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜０．５）からなる第１層と該第１層に比較してＧａに対するＩｎの含有量の少ないＩｎＹＧａ１−ＹＮからなる第２層とを交互に積層することにより、第２の半導体を、１０Å以上で０．５μｍ以下の厚さに気相成長させる工程、および、有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層上に、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層を気相成長させる工程を包含することを特徴とする。
　　　【００１８】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第２の製造方法では、前記第１の原料ガスは、有機アルミニウム化合物をさらに含むことができる。
　　　【００１９】
　また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の第２の製造方法では、前記第３の原料ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことができる。
　　　【００２０】
　図１は、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一構造を示すものである。この発光素子は、基板１１上に、バッファ層１２を介して、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層１３と、ｎ型不純物がドープされたインジウムとガリウムと窒素とを含む窒化物半導体ＩｎＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）からなる第２の半導体層１４と、Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体層１５とが順に積層されてなるダブルヘテロ構造の半導体積層構造を有する。この構造の発光素子において、発光層はＩｎＸＧａ１−ＸＮ層１４であり、第１の半導体層１３と、第３の半導体層１５はクラッド層となっている。
　　　【００２１】
　基板１１はサファイア、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の材料が使用できるが、通常はサファイアが用いられる。
　　　【００２２】
　バッファ層１２はＧａＹＡｌ１−ＹＮ（０≦Ｙ≦１）で形成することができ、通常０．００２μｍ〜０．５μｍの厚さに形成される。ＧａＮは、ＡｌＮよりもその上に結晶性のよい窒化ガリウム系化合物半導体を積層することができるので、ＧａＮで形成することが好ましい。このＧａＮバッファ層の効果については本出願人が先に出願した特願平３−８９８４０号において述べており、サファイア基板を用いた場合、従来のＡｌＮバッファ層よりもＧａＮよりなるバッファ層の方が結晶性に優れた窒化ガリウム系化合物半導体が得られ、さらに好ましくは成長させようとする窒化ガリウム系化合物半導体と同一組成を有するバッファ層を、まずサファイア基板上に低温で成長させることにより、当該バッファ層に積層される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させることができる。
　　　【００２３】
　第１の半導体層１３は、ｎ型ＧａＮにより、あるいはそのＧａの一部をＡｌで置換したＧａＡｌＮにより形成することができる。すなわち第１の半導体層１３は、Ｇａ１−ａＡｌａＮ（０≦ａ＜１）で形成することができる。窒化ガリウム系化合物半導体はノンドープでもｎ型となる性質があるが、例えばＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物をドープして好ましいｎ型としてもよい。
　　　【００２４】
　第３の半導体層１５は、ｐ型ＧａＮにより、あるいはそのＧａの一部をＡｌで置換したＧａＡｌＮにより形成することができる。すなわち第３の半導体層１５は、Ｇａ１−ｂＡｌｂＮ（０≦ｂ＜１）で形成することができる。この第３の半導体層１５は、本発明の素子の構造においては、クラッド層として作用するものであり、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物をドープしながらＧａ１−ｂＡｌｂＮ層を成長させた後、例えば本出願人が先に出願した特願平３−３５７０４６号に記載したように、４００℃以上、好ましくは６００℃以上の温度でアニーリングを行うことにより低抵抗なｐ型とすることができる。また第３の半導体層１５は、０．０５μｍ〜１．５μｍの厚さに形成することが好ましい。その厚さが０．０５μｍよりも薄いとクラッド層として作用しにくく、またその厚さが１．５μｍよりも厚いと前記方法でｐ型層に転化されにくい傾向にある。
　　　【００２５】
　ｎ型不純物をドープした第２の半導体層１４は、例えば、有機金属気相成長法により、６００℃より高い温度で、Ｇａ源、Ｉｎ源、Ｎ源からなる原料ガスに、ｎ型不純物源のガスを添加したものを、キャリアガスとして窒素を用いて、第１の半導体層１３の上に成長させることができる。その場合、原料ガス中のガリウムに対するインジウムのモル比を１より多くすることが望ましい。
　　　【００２６】　
　第２の半導体層中１４にドープするｎ型不純物としてはＳｉ、またはＧｅを挙げることができる。また第２の半導体層１４にはｎ型不純物を１０１６／ｃｍ３〜１０２２／ｃｍ３、好ましくは１０１８〜１０２０／ｃｍ３の量でドープすることによ、発光素子の発光出力を増大させることができる。
　　　【００２７】
　さらに、第２の半導体層１４を形成するＩｎＸＧａ１−ＸＮ層４のＩｎの比率、すなわち、Ｘ値を０＜Ｘ＜０．５の範囲、好ましくは０．０１＜Ｘ＜０，５の範囲に調整する。この場合、０より多くすることにより、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ層４が発光層として作用し、０．５以上になるとその発光色が黄色となる。
　　　【００２８】
　図２は本発明の半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。この図が図１と異なる点は、第２の半導体層１４を、組成の異なる窒化ガリウム系化合物半導体よりなる多層膜としているところである。具体的に述べると、インジウムとガリウム、および窒素を含み、かつｎ型不純物がドープされた窒化ガリウム系化合物半導体Ａと、インジウムとガリウムとの組成比が前記半導体Ａと異なる組成で含まれ、かつｎ型不純物がドープされた窒化ガリウム系化合物半導体Ｂよりなる多層膜で形成されている。多層膜で形成することにより第２の半導体層１４が多重量子井戸構造となるため、発光素子の発光出力を向上させることができる。また、レーザダイオードにした場合ではしきい値電流を低下させることができる。
　　　【００２９】
　第２の半導体層１４を多層膜とする場合、Ｘ値が０＜Ｘ＜０．５の範囲で、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ層４をＸ値の異なる多層膜とすることが好ましい。
　　　【００３０】
　第２の半導体層１４は１０オングストロームないし０．５μｍ、さらに好ましくは０．０１μｍ〜０．１μｍの厚さで形成することが望ましい。また、多層膜とした場合においても、その総膜厚を前記範囲内に調整する方が望ましい。その厚さが、１０オングストロームより薄いか、または０．５μｍよりも厚いと十分な発光出力が得られない傾向にある。これは、窒化ガリウム系化合物半導体にしか見られない傾向である。図４は、図１に示す構造の発光素子の発光層である第２の半導体層１４をｎ型不純物をドープしたＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎにより形成した場合、その第２の半導体層１４の膜厚と、得られる発光素子の相対発光強度との関係を示すグラフ図である。図４に示されているように、本発明の発光素子において、発光層である第２の半導体層１４の膜厚を変化させることにより、発光強度が変化する。特にその膜厚が０．５μｍを超えると急激に低下する傾向にある。従って、第２の半導体層１４の膜厚は、得られる発光素子が９０％以上の相対発光強度を有するように、１０オングストロームないし０．５μｍの範囲とすることが好ましい。なお、第２の半導体層１４を多層膜とした場合においても、同様の結果が得られた。
　　　【００３１】
　本発明の発光素子では、ｎ型不純物をドープしたＩｎＸＧａ１−ＸＮ層を発光層としたダブルヘテロ構造の半導体積層構造を有するため、従来のホモ接合構造のＧａＮ系発光素子に比べて、発光出力が格段に向上する。しかも、従来のホモ接合構造のＧａＮ系発光素子では、ｐ型ＧａＮ層が発光層であったが、本発明ではｎ型の第１の半導体層と、ｐ型の第３の半導体層はクラッド層として作用し、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ層が発光層として作用する。しかも、発光層にｎ型不純物がドープされているので、発光出力の高い発光素子が実現される。
　　　【００３２】
　　【実施例】
　以下、本発明をそのより具体的な例により説明するｂこれら例においては、有機金属気相成長法により各半導体層が形成されている。使用した反応装置は、反応容器内のサセプター上に載置された基板を加熱しながら、その基板に向かってキャリアガスと共に原料ガスを供給して窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる機構を有するものを用いた。
　　　【００３３】
例１
　まず、よく洗浄したサファイア基板を反応容器内のサセプターにセットし、反応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、２０分間保持しサファイア基板のクリーニングを行う。
　　　【００３４】
　続いて、温度を５１０℃まで下げ、反応ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）４リットル／分と、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）を２７×１０−６モル／分、キャリアガスとして水素を２リットル／分の割合で、基板表面に流しながら、１分間保持して、サファイア基板上にＧａＮバッファー層を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
　　　【００３５】
　バッファ層成長後、ＴＭＧのみの供給を停止し、温度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃に達した後、同じく水素をキャリアガスとして用い、ＴＭＧを５４×１０−６モル／分、シランガスを２×１０−９モル／分、およびアンモニアを４リットル／分で流して３０分間成長させ、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層を２μｍ成長させる。
　　　【００３６】
　ｎ型ＧａＮ層成長後、全原料ガスの供給を止め、温度を８００℃にして、キャリアガスを窒素に切り替え、その窒素を２リットル／分の割合で、かつ原料ガスとしてＴＭＧを２×１０−６モル／分、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）を１×１０−５モル／分、シランガスを２×１０−９モル／分、およびアンモニアを４リットル／分で１０分間流して、ＳｉドープＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層を２００オングストロームの厚さに成長させる。
　　　【００３７】
　ＳｉドープＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層成長後、全原料ガスを止め、再び温度を１０２０℃まで上昇させ、ＴＭＧを５４×１０−６モル／分、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタジェニルマグネシウム）を３．６×１０−６モル／分、およびアンモニアを４リットル／分の割合で流しながら、Ｐ型ＧａＮ層を０．８μｍの厚さに成長させる。
　　　【００３８】
　ｐ型ＧａＮ層成長後、基板を反応容器から取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、７００℃で２０分間アニーリングを行い、最上層のｐ型ＧａＮ層をさらに低抵抗化する。
　　　【００３９】
　以上のようにして得られたウエハーのｐ型ＧａＮ層、およびＳｉドープＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎの一部をエッチングにより取り除き、ｎ型ＧａＮ層を露出させ、Ｐ型ＧａＮ層、およびｎ型ＧａＮ層にオーミック電極を設け、５００μｍ角のチップにカットした後、常法に従い、発光ダイオードとしたところ、その発光出力は２０ｍＡにおいて１２０μＷであり、ピーク波長は４００ｎｍであった。
　　　【００４０】
例２
　例１において、Ｓｉドープｎ型Ｉｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層を成長させた後、続いてＴＭＩの流量を２×１０−５モル／分に変えて、その上にＳｉドープＩｎ０．２５Ｇａ０．７５Ｎ層を５０オングストローム成長させた。続いて、ＴＭＩの流量を１×１０−５モル／分に変えて、ＳｉドープＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層を２００オングストローム成長させた。後は、実施例１と同様にして発光ダイオードとした。つまり、例１の発光層を、順にＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層２００オングストローム、Ｉｎ０．２５ＧａＱ０．７５Ｎ層５０オングストローム、Ｉｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層２００オングストロームの多層膜構造とした。この発光ダイオードの発光出力は２０ｍＡにおいて２４０μＷであり、ピーク波長は４２０ｎｍであった。
　　　【００４１】
例３
　例１のバッファ層を成長させる工程において、ＴＭＧの代わりにＴＭＡガスを同量で流し、６００℃の温度で、サファイア基板上に、ＡｌＮよりなるバッファ層を５００オングストロームの膜厚で成長させる他は、実施例１と同様にして発光ダイオードを得た。この発光ダイオードの出力は２０ｍＡで８０μＷあり、ＧａＮよりなるバッファ層に比べてやや出力は低下したが、従来のホモ接合発光ダイオードの出力に比べると約１．６倍もあった。
　　　【００４２】
例４
　例２において、バッファ層を例３のごとくＡｌＮとする他は実施例２と同様にしてＩｎＧａＮの多層膜を有する発光ダイオードとした。この発光ダイオードも発光出力は２０ｍＡにおいて２００μＷであり、ピーク波長４２０ｎｍであった。
　　　【００４３】
例５
例１のＳｉドープｎ型ＧａＮ層を成長させる工程において、１０３０℃で、同じく水素をキャリアガスとして、ＴＭＧを５４×１０−６モル／分と、ＴＭＡを６×１０−６モル／分と、シランガスを２×１０−９モル／分、アンモニアを４リットル／分で流して３０分間成長させ、Ｓｉドープｎ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層を２μｍ成長させる。
　　　【００４４】
　次にこのＳｉドープｎ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層の上に、例１と同様にしてＳｉドープＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層を２００オングストローム成長させた後、原料ガスを止め、再び温度を１０２０℃まで上昇させ、ＴＭＧを５４×１０−６モル／分と、ＴＭＡを６×１０−６モル／分とＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジェニルマグネシウム）を３．６×１０−６モル／分、アンモニアを４リットル／分で流しながら、Ｍｇドープｐ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層を０．８μｍ成長させる。
　　　【００４５】
　以上のようにして、基板の上に、ＧａＮバッファ層と、Ｓｉドープｎ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層と、ＳｉドープＩｎ０．１４、Ｇａ０．８６Ｎ層と、Ｍｇドープｐ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層とを順に積層したウエハーを、実施例１と同様にしてアニーリングした後、発光ダイオードとしたところ、発光出力は２０ｍＡにおいて１２０μＷであり、ピーク波長は４００ｎｍと例１と同一であった。
　　　【００４６】
例６
　実施例１のバッファ層を成長する際、５１０℃において、反応ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）４リットル／分と、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）を２７×１０−６モル／分と、ＴＭＡを３×１０−６モル／分とを流し、サファイア基板上にＧａ０．９Ａｌ０．１Ｎバッファー層を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
　　　【００４７】
　次にそのバッファ層の上に例５と同様にしてバッファ層と同一組成を有するＳｉドープｎ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層を２μｍ成長させる。
　　　【００４８】
　次にＳｉドープｎ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層の上に、例２と同様にして、ＳｉドープＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層２００オングストロームと、ＳｉドープＩｎ０．２５Ｇａ０．７５Ｎ層５０オングストロームと、ＳｉドープＩｎ０．１４、Ｇａ０．８６Ｎ層２００オングストロームを順に積層し多層膜とする。
　　　【００４９】
　さらにその多層膜の上に実施例５と同様にしてｐ型Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ｎ層を１μｍの膜厚で成長させる他は、同様にして発光ダイオードとしたところ、この発光ダイオードの発光出力は２０ｍＡにおいて２１０μＷ、ピーク波長は４２０ｎｍであった。
　　　【００５０】
比較例
　例１のＩｎ０．１４Ｇａ０．８６Ｎ層を成長させない他は実施例１と同様にして、ホモ接合ＧａＮ発光ダイオードを得た。この発光ダイオードの発光出力は、２０ｍＡで５０μＷしかなく、ピーク波長は４３０ｎｍであった。
　　　【００５１】
　　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明の青色発光素子は、その構造を窒化ガリウム系化合物半導体を利用したダブルヘテロ構造としているため、発光効率が高い半導体発光デバイスを得ることができる。また、従来のホモ接合の発光素子は、ｐ型ＧａＮ層のＺｎ、Ｍｇ等によって作られる深い発光センターを介して発光するため、発光ピークの半値幅がおよそ６０ｎｍぐらいあり、非常に広い。一方、本発明のダブルヘテロ構造の発光素子は、ｎ型不純物をドープしたＩｎＧａＮ層のバンド間発光を利用するので半値幅が狭く、およそ２５ｎｍであり、ホモ接合の発光素子の半分以下である。このため非常に色純度がよい。
　　　【００５２】
　さらに、従来のｐ型ＧａＮを用いたホモ接合構造の発光素子は、その発光色がＰ型ＧａＮにドープされた不純物の種類、量等によって変化するため、安定性に乏しいが、本発明の発光素子は発光層であるＩｎＸＧａ１−ＸＮのＩｎのモル比を変えることにより、発光色をそれに応じて変えることができるため、安定して信頼性に優れた半導体発光デバイスが得られる。
　　　【００５３】
　なお、以上の説明は主として発光ダイオードに関するものであるが、本発明はレーザダイオードにも適用でき、その産業上の利用価値は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
　【図１】　本発明の半導体発光素子の一構造を示す模式断面図。
　【図２】　本発明の半導体発光素子の他の構造を示す模式断面図。
　【図３】　従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一構造を示す模式断面図。
　【図４】　本発明の半導体発光素子に係る発光層の膜厚、発光素子の相対発光強度との関係を示す図。
　【符号の説明】
１１・・・・・基板
１２・・・・・ＧａＮバッファ層
１３・・・・・第１の半導体層
１４・・・・・第２の半導体層
１５・・・・・第３の半導体層