(57)【要約】【課題】良好な色純度を得ることができるとともに、発光強度を高めることができるIII族窒化物半導体発光素子を提供する。【解決手段】III族窒化物半導体を用いたＭＱＷ１４を備えたIII族窒化物半導体発光素子１において、ＭＱＷ１４を構成する第１井戸層２１〜第４井戸層２４は、各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されている。これにより、ＭＱＷ１４を構成する第１井戸層２１〜第４井戸層２４の各発光波長が互いに合致することになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体を用いた多重量子井戸構造をもつ発光層を備えたIII族窒化物半導体発光素子において、
前記発光層を構成する複数の井戸層は、各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記発光層は、前記井戸層のｐ−半導体層側に障壁層を積層してなる複数のペア層によって形成されている請求項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記複数の井戸層は、各層構成成分の組成比が互いに異なる比率に設定されたＩｎＧａＮ層からなる請求項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ＩｎＧａＮ層のＩｎ組成比は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる請求項３に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記複数の井戸層は、不純物として添加されるＳｉの添加量が互いに異なる分量に設定されたＩｎＧａＮ層からなる請求項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記Ｓｉの添加量は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次大きくなる請求項５に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記複数の井戸層は、各層厚が互いに異なる寸法に設定されたＩｎＧａＮ層からなる請求項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記複数の井戸層における層厚は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる請求項７に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記複数の井戸層は、禁制帯幅が互いに異なる寸法に設定されたＩｎＧａＮ層からなる請求項１に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記複数の井戸層における禁制帯幅は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次大きくなる請求項１又は９に記載のIII族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、例えばＩｎＧａＮ層からなる井戸層を有する多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well）構造を発光層に用いたIII族窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）やレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等の半導体素子（発光素子）を用いた発光装置は、白熱電球と比べて小型で、電力効率が良好であるとともに、長寿命である等の利点をもつことから、各種の光源として広く利用されている。
【０００３】
このような発光装置の半導体素子においては、例えばＩｎxＧａ1−xＮ多重量子井戸構造を活性層（発光層）に用いた青色・緑色発光ダイオード及び紫色半導体レーザが既に製品化されている。
【０００４】
従来、この種のIII族窒化物半導体発光素子には、発光層を構成する複数の井戸層がその層構成成分の組成比を異なる比率に設定することにより形成されたものが知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−０２２５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１によると、ピエゾ効果の度合いやキャリア濃度の相異によってスクリーニング効果が各井戸層で異なるため、各井戸層で互いに異なる発光波長をもつようになり、色純度が悪くなるばかりか、発光強度が低下するという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、各井戸層の発光波長を合致させることができ、もって良好な色純度を得ることができるとともに、発光強度を高めることができるIII族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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、III族窒化物半導体を用いた多重量子井戸構造をもつ発光層を備えたIII族窒化物半導体発光素子において、前記発光層を構成する複数の井戸層は、各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、各井戸層の発光波長を合致させることができ、良好な色純度を得ることができるとともに、発光強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子を説明するために示す断面図である。図１（ａ）は素子全体を、図１（ｂ）は発光層をそれぞれ示す。
【００１０】
図１（ａ）において、III族窒化物半導体発光素子１は、ｐ側電極１８及びｎ側電極１９を有し、サファイア基板１０上に対して低温成長条件で成長させたＡｌＮバッファ層１１と、Ｓｉドープのｎ＋−ＧａＮ層１２と、Ｓｉドープのｎ−ＡｌＧａＮ層１３と、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸構造をもつＭＱＷ１４と、Ｍｇドープのｐ−ＡｌＧａＮ層１５と、Ｍｇドープのｐ＋−ＧａＮ層１６と、導電膜としての電流拡散層１７とを順次積層して形成されている。そして、発光波長を例えば４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発する青色ＬＥＤ素子として機能するように構成されている。
【００１１】
ＡｌＮバッファ層１１の形成は、３５０℃〜５５０℃（好ましくは４００℃〜５５０℃）の温度条件下でキャリアガスとしてＨ２を使用し、サファイア基板１０が配置されたリアクタ内にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給することにより行われる。
【００１２】
ｎ＋−ＧａＮ層１２及びｐ＋−ＧａＮ層１６の形成は、１１００℃の成長温度条件下でキャリアガスとしてＨ２を使用し、リアクタ内にＮＨ３とＴＭＧを供給することにより行われる。ｎ＋−ＧａＮ層１２に対しｎ型の導電性を付与するためのドーパントとしてはモノシラン（ＳｉＨ４）をＳｉ原料として、ｐ＋−ＧａＮ層１６に対しｐ型の導電性を付与するためのドーパントとしてはシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）をＭｇ原料としてそれぞれ使用する。
【００１３】
ｎ−ＡｌＧａＮ層１３及びｐ−ＡｌＧａＮ層１５の形成は、１１００℃の成長温度条件下でリアクタ内にＮＨ３及びＴＭＧ・ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を供給することにより行われる。ｎ−ＡｌＧａＮ層１３に対しｎ型の導電性を付与するためのドーパントとしてはＳｉＨ４をＳｉ原料として、ｐ−ＡｌＧａＮ層１５に対しｐ型の導電性を付与するためのドーパントとしてはＣｐ２ＭｇをＭｇ原料としてそれぞれ使用する。
【００１４】
ＭＱＷ１４は、図１（ｂ）に示すように、III族窒化物半導体を用いた第１ペア層２１〜第４ペア層２４を有する発光層によって形成されている。ＭＱＷ１４を構成する第１井戸層〜第４井戸層（後述）は、各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されている。第１井戸層〜第４井戸層には不純物としてＳｉが添加されている。Ｓｉの添加量は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次大きくなる添加量に設定されている。第１井戸層〜第４井戸層の層厚は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる寸法に設定されている。ここで、III族窒化物半導体とは、少なくともＩｎｘＧａ1−xＮ（但し、０≦ｘ≦１）の組成比で表されるIII−V族窒化物半導体をいう。Ｉｎx（Ｘ組成比）は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる組成比に設定されている。ＭＱＷ１４の形成は、７００〜９００℃の成長温度条件でキャリアガスとしてＮ２を使用し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＴＭＧをリアクタ内に供給することにより行われる。
【００１５】
第１ペア層２１は、第１井戸層２１Ａ及び第１障壁層２１Ｂからなり、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３上に積層されている。第１井戸層２１Ａは、第１障壁層２１Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３８ÅとするＩｎ0.26Ｇａ0.74Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第１障壁層２１Ｂは、第１井戸層２１Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００１６】
第２ペア層２２は、第２井戸層２２Ａ及び第２障壁層２２Ｂからなり、第１ペア層２１上に積層されている。第２井戸層２２Ａは、第２障壁層２２Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３４ÅとするＩｎ0.23Ｇａ0.77Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第２井戸層２２Ａには、不純物として添加量を約２×１０−7ｃｍ−3とするシリコン（Ｓｉ）が添加されている。第２障壁層２２Ｂは、第２井戸層２２Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００１７】
第３ペア層２３は、第３井戸層２３Ａ及び第３障壁層２３Ｂからなり、第２ペア層２２上に積層されている。第３井戸層２３Ａは、第３障壁層２３Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３０ÅとするＩｎ0.２０Ｇａ0.８０Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第３井戸層２３Ａには、不純物として添加量を約４×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第３障壁層２３Ｂは、第３井戸層２３Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００１８】
第４ペア層２４は、第４井戸層２４Ａ及び第４障壁層２４Ｂからなり、第３ペア層２３上に積層されている。第４井戸層２４Ａは、第４障壁層２４Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約２６ÅとするＩｎ0.１７Ｇａ0.８３Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第４井戸層２４Ａには、不純物として添加量を約６×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第４障壁層２４Ｂは、第４井戸層２４Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００１９】
なお、第１井戸層２１Ａ〜第４井戸層２４Ａにおける層構成成分の組成比（Ｉｎ組成比）及び層厚・Ｓｉの添加量については表１に示す通りである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
電流拡散層１７は、ｐ＋−ＧａＮ層１６上に配置され、酸化インジウム・酸化錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）からなる透明電極によって形成されている。
【００２２】
ｐ側電極１８は電流拡散層１７の上面に、またｎ側電極１９はエッチング処理によって露出させたｎ＋−ＧａＮ層１２の上面にそれぞれ形成されている。
【００２３】
このように構成されたIII族窒化物半導体発光素子１に電源から電圧を印加し、そのＭＱＷ１４において発光する出射光を観察したところ、鋭い発光波長ピーク（発光波長：４６０ｎｍ〜４６３ｎｍ）をもつ発光スペクトルが確認された。このことは、図２（ａ）（縦軸は発光光強度を、また横軸は波長をそれぞれ示す。）に示す通りである。図２（ａ）において、発光スペクトルの線幅は、半値幅（ＦＷＨＭ：Full-Width of Half-Maximum）で２０ｎｍが測定された。
【００２４】
これに対して、従来のＭＱＷにおいて発光する出射光の発光スペクトルは、図２（ｂ）に示すように、波長４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの発光波長ピーク及び２７ｎｍの線幅（半値幅）をもつことが観測された。
【００２５】
また、発光強度についても、図２（ａ）及び（ｂ）より、本実施の形態の場合には、従来の場合を「１」とすると、「１．３」となり、向上することが確認された。
【００２６】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００２７】
第１井戸層２１〜第４井戸層２４が各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されているため、第１井戸層２１〜第４井戸層２４の発光波長を合致させることができ、良好な色純度を得ることができるとともに、発光強度を高めることができる。
【００２８】
[第２の実施の形態]
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子の発光層を説明するために示す断面図である。
【００２９】
図３に示すように、第２の実施の形態に示すIII族窒化物半導体発光素子のＭＱＷ３０は、III族窒化物半導体を用いた第１ペア層３１〜第６ペア層３６を有する発光層によって形成されている。ＭＱＷ３０を構成する第１井戸層〜第６井戸層（後述）は、各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されている。第１井戸層〜第６井戸層には不純物としてＳｉが添加されている。Ｓｉの添加量は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次大きくなる添加量に設定されている。第１井戸層〜第６井戸層の層厚は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる寸法に設定されている。ここで、III族窒化物半導体とは、少なくともＩｎｘＧａ1−xＮ（但し、０≦ｘ≦１）の組成比で表されるIII−V族窒化物半導体をいう。Ｉｎx（Ｘ組成比）は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる組成比に設定されている。ＭＱＷ３０の形成は、ＭＱＷ１４を形成する場合と同様にＴＭＩとＴＭＧをリアクタ内に供給することにより行われる。
【００３０】
第１ペア層３１は、第１井戸層３１Ａ及び第１障壁層３１Ｂからなり、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３（図１（ａ）に示す）上に積層されている。第１井戸層３１Ａは、第１障壁層３１Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３９ÅとするＩｎ0.2６Ｇａ0.7４Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第１障壁層３１Ｂは、第１井戸層３１Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００３１】
第２ペア層３２は、第２井戸層３２Ａ及び第２障壁層３２Ｂからなり、第１ペア層３１上に積層されている。第２井戸層３２Ａは、第２障壁層３２Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３６ÅとするＩｎ0.2４Ｇａ0.7６Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第２井戸層３２Ａには、不純物として添加量を約１×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第２障壁層３２Ｂは、第２井戸層３２Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００３２】
第３ペア層３３は、第３井戸層３３Ａ及び第３障壁層３３Ｂからなり、第２ペア層３２上に積層されている。第３井戸層３３Ａは、第３障壁層３３Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３３ÅとするＩｎ0.２２Ｇａ0.７８Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第３井戸層３３Ａには、不純物として添加量を約２×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第３障壁層３３Ｂは、第３井戸層３３Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００３３】
第４ペア層３４は、第４井戸層３４Ａ及び第４障壁層３４Ｂからなり、第３ペア層３３上に積層されている。第４井戸層３４Ａは、第４障壁層３４Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３０ÅとするＩｎ0.２０Ｇａ0.８０Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第４井戸層３４Ａには、不純物として添加量を約３×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第４障壁層３４Ｂは、第４井戸層３４Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００３４】
第５ペア層３５は、第５井戸層３５Ａ及び第５障壁層３５Ｂからなり、第４ペア層３４上に積層されている。第５井戸層３５Ａは、第５障壁層３５Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約２７ÅとするＩｎ0.１８Ｇａ0.８２Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第５井戸層３５Ａには、不純物として添加量を約４×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第５障壁層３５Ｂは、第５井戸層３５Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００３５】
第６ペア層３６は、第６井戸層３６Ａ及び第６障壁層３６Ｂからなり、第５ペア層３５上に積層されている。第６井戸層３６Ａは、第６障壁層３６Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約２４ÅとするＩｎ0.１６Ｇａ0.８４Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第６井戸層３６Ａには、不純物として添加量を約５×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第６障壁層３６Ｂは、第６井戸層３６Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００３６】
なお、第１井戸層３１Ａ〜第６井戸層３６Ａにおける層構成成分の組成比（Ｉｎの分量）及び層厚・Ｓｉの添加量については表２に示す通りである。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果と同様の効果が得られる。
【００３９】
[第３の実施の形態]
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子の発光層を説明するために示す断面図である。
【００４０】
図４に示すように、第３の実施の形態に示すIII族窒化物半導体発光素子のＭＱＷ４０は、III族窒化物半導体を用いた第１ペア層４１〜第８ペア層４８を有する発光層によって形成されている。ＭＱＷ４０を構成する第１井戸層〜第８井戸層（後述）は、各発光波長を互いに合致させるような成長条件をもってそれぞれ形成されている。第１井戸層〜第８井戸層には不純物としてＳｉが添加されている。Ｓｉの添加量は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次大きくなる添加量に設定されている。第１井戸層〜第８井戸層の層厚は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる寸法に設定されている。ここで、III族窒化物半導体とは、少なくともＩｎｘＧａ1−xＮ（但し、０≦ｘ≦１）の組成比で表されるIII−V族窒化物半導体をいう。Ｉｎx（Ｘ組成比）は、ｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次小さくなる組成比に設定されている。ＭＱＷ４０の形成は、ＭＱＷ１４，３０を形成する場合と同様にＴＭＩとＴＭＧをリアクタ内に供給することにより行われる。
【００４１】
第１ペア層４１は、第１井戸層４１Ａ及び第１障壁層４１Ｂからなり、ｎ−ＡｌＧａＮ層１３（図１（ａ）に示す）上に積層されている。第１井戸層４１Ａは、第１障壁層４１Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約４２ÅとするＩｎ0.2９Ｇａ0.7１Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第１障壁層４１Ｂは、第１井戸層４１Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４２】
第２ペア層４２は、第２井戸層４２Ａ及び第２障壁層４２Ｂからなり、第１ペア層４１上に積層されている。第２井戸層４２Ａは、第２障壁層４２Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３９ÅとするＩｎ0.2６Ｇａ0.7４Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第２井戸層４２Ａには、不純物として添加量を約１×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第２障壁層４２Ｂは、第２井戸層４２Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４３】
第３ペア層４３は、第３井戸層４３Ａ及び第３障壁層４３Ｂからなり、第２ペア層４２上に積層されている。第３井戸層４３Ａは、第３障壁層４３Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３６ÅとするＩｎ0.２４Ｇａ0.７６Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第３井戸層４３Ａには、不純物として添加量を約２×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第３障壁層４３Ｂは、第３井戸層４３Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４４】
第４ペア層４４は、第４井戸層４４Ａ及び第４障壁層４４Ｂからなり、第３ペア層４３上に積層されている。第４井戸層４４Ａは、第４障壁層４４Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３３ÅとするＩｎ0.２２Ｇａ0.７８Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第４井戸層４４Ａには、不純物として添加量を約３×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第４障壁層４４Ｂは、第４井戸層４４Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４５】
第５ペア層４５は、第５井戸層４５Ａ及び第５障壁層４５Ｂからなり、第４ペア層４４上に積層されている。第５井戸層４５Ａは、第５障壁層４５Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約３０ÅとするＩｎ0.２０Ｇａ0.８０Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第５井戸層４５Ａには、不純物として添加量を約４×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第５障壁層４５Ｂは、第５井戸層４５Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４６】
第６ペア層４６は、第６井戸層４６Ａ及び第６障壁層４６Ｂからなり、第５ペア層４５上に積層されている。第６井戸層４６Ａは、第６障壁層４６Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約２７ÅとするＩｎ0.１８Ｇａ0.８２Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第６井戸層４６Ａには、不純物として添加量を約５×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第６障壁層４６Ｂは、第６井戸層４６Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４７】
第７ペア層４７は、第７井戸層４７Ａ及び第７障壁層４７Ｂからなり、第６ペア層４６上に積層されている。第７井戸層４７Ａは、第７障壁層４７Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約２４ÅとするＩｎ0.１６Ｇａ0.８４Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第７井戸層４７Ａには、不純物として添加量を約６×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第７障壁層４７Ｂは、第７井戸層４７Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４８】
第８ペア層４８は、第８井戸層４８Ａ及び第８障壁層４８Ｂからなり、第７ペア層４７上に積層されている。第８井戸層４８Ａは、第８障壁層４８Ｂのｎ−半導体層側に配置され、層厚を約２１ÅとするＩｎ0.１４Ｇａ0.８６Ｎ層によって形成されている。そして、発光波長を４６０ｎｍ〜４６３ｎｍとする青色光を発するように構成されている。第８井戸層４８Ａには、不純物として添加量を約７×１０−7ｃｍ−3とするＳｉが添加されている。第８障壁層４８Ｂは、第８井戸層４８Ａのｐ−半導体層側に配置され、層厚を約５ｎｍとするＧａＮ層によって形成されている。
【００４９】
なお、第１井戸層４１Ａ〜第８井戸層４８Ａにおける層構成成分の組成比（Ｉｎの分量）及び層厚・Ｓｉの添加量については表３に示す通りである。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果と同様の効果が得られる。
【００５２】
以上、本発明のIII族窒化物半導体発光素子を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００５３】
（１）各実施の形態では、各発光波長を互いに合致させるために、複数の井戸層を各層構成成分の組成比が互いに異なる比率に設定されたＩｎＧａＮ層とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、禁制帯幅が互いに異なる寸法に設定されたＩｎＧａＮ層としてもよい。この場合、複数の井戸層における禁制帯幅をｎ−半導体層側からｐ−半導体層側に向かって漸次大きくすることが望ましい。
【００５４】
（２）各実施の形態では、発光層（ＭＱＷ層）のペア層数が４，６，８ペア層数である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、井戸層のｐ−半導体層側に障壁層を積層してなる複数のペア層であれば、そのペア層数を適宜変更することができる。
【００５５】
（３）各実施の形態では、各ペア層の障壁層がＧａＮ層からなる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば少なくともＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、０≦ｘ≦１）の組成比で表されるＧａＮ系半導体層であってもよい。
【００５６】
（４）各実施の形態では、ＬＥＤ素子である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＬＤ素子であっても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子の素子全体と発光層を説明するために示す断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子と従来のIII族窒化物半導体素子から出射される出力光を比較するために示す発光スペクトル図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子の発光層を説明するために示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るIII族窒化物半導体発光素子の発光層を説明するために示す断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１…III族窒化物半導体発光素子、１０…サファイア基板、１１…ＡｌＮバッファ層、１２…ｎ＋−ＧａＮ層、１３…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１４，３０，４０…ＭＱＷ、１５…ｐ−ＡｌＧａＮ層、１６…ｐ＋−ＧａＮ層、１７…電流拡散層、１８…ｐ側電極、１９…ｎ側電極、２１，３１，４１…第１ペア層、２１Ａ，３１Ａ，４１Ａ…第１井戸層、２１Ｂ，３１Ｂ，４１Ｂ…第１障壁層、２２，３２，４２…第２ペア層、２２Ａ，３２Ａ，４２Ａ…第２井戸層、２２Ｂ，３２Ｂ，４２Ｂ…第２障壁層、２３，３３，４３…第３ペア層、２３Ａ，３３Ａ，４３Ａ…第３井戸層、２３Ｂ，３３Ｂ，４３Ｂ…第３障壁層、２４，３４，４４…第４ペア層、２４Ａ，３４Ａ，４４Ａ…第４井戸層、２４Ｂ，３４Ｂ，４４Ｂ…第４障壁層、３５，４５…第５ペア層、３５Ａ，４５Ａ…第５井戸層、３５Ｂ，４５Ｂ…第５障壁層、３６，４６…第６ペア層、３６Ａ，４６Ａ…第６井戸層、３６Ｂ，４６Ｂ…第６障壁層、４７…第７ペア層、４７Ａ…第７井戸層、４７Ｂ…第７障壁層、４８…第８ペア層、４８Ａ…第８井戸層、４８Ｂ…第８障壁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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