(57)【要約】【課題】寄生抵抗が低減されたダイオード構造が形成できるようにする。【解決手段】ｎ型とされた窒化物半導体から構成されて主表面がＣ面方向とされている第１半導体層１０１と、第１半導体層１０１とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて第１半導体層１０１の上に形成された臨界膜厚以下の第２半導体層１０２と、第２半導体層１０２とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成されて第１半導体層１０１より低濃度のｐ型とされたバッファ層（第３半導体層）１０３とを備える。各半導体層は主表面がＩＩＩ族極性とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型とされた窒化物半導体から構成されて主表面がＣ面方向とされている第１半導体層と、
前記第１半導体層とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて前記第１半導体層の上に形成された第２半導体層と、
前記第２半導体層とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、前記第１半導体層より低濃度のｐ型とされて前記第２半導体層の上に形成された第３半導体層と
を少なくとも備え、
前記第２半導体層は、臨界膜厚より薄く形成され、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との格子定数の大小関係と、前記第３半導体層と前記第２半導体層との格子定数の大小関係とは同じとされている
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体素子において、
前記第２半導体層の格子定数は、前記第１半導体層の格子定数と前記第２半導体層との格子定数の差により前記第２半導体層に発生するピエゾ分極効果が、前記第２半導体層の自発分極効果と釣り合う状態より小さくされている
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項３】
請求項２記載の半導体素子において、
前記第２半導体層の格子定数は、前記第１半導体層の格子定数より小さくされていることを特徴とする半導体素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体素子において、
前記第２半導体層とは格子定数が異なるｎ型の窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて前記第３半導体層の上に形成された第４半導体層を備え、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との格子定数の大小関係と、前記第４半導体層と前記第２半導体層との格子定数の大小関係とは同じとされ、
前記第３半導体層と前記第２半導体層との格子定数の大小関係と、前記第４半導体層と前記第２半導体層との格子定数の大小関係とは同じとされている
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体素子において、
前記第３半導体層は、前記第１半導体層より一桁低濃度のｐ型とされていることを特徴とする半導体素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子において、
前記第１半導体層は、ＧａＮから構成され、
前記第２半導体層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１）から構成されている
ことを特徴とする半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池などに用いることができる窒化物半導体を用いた半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体におけるダイオード構造の素子は、信号機などに用いられている青色発光ダイオード（ＬＥＤ）、照明やディスプレーのバックライト，あるいは自動車のヘッドランプなどに用いられる高輝度白色ＬＥＤ、更にはブルーレイ（登録商標）ディスク等に用いられる青色レーザーダイオード（ＬＤ）などの形で広く実用に供されている。また、医療分野への応用を目指した深紫外ＬＥＤの研究開発、および循環型社会実現に欠かせない太陽電池への応用に向けた研究開発も盛んに行われている。
【０００３】
これらのダイオード構造を作製するには、ｐ−ｎ構造もしくはｐ−ｉ−ｎ構造を取るのが一般的である。窒化物半導体のｎ型ドーピングには、ｎ型不純物としてＳｉが用いられることが多い。これは、窒化物半導体にＳｉをドーピングするのは容易で、高濃度キャリア濃度が比較的簡単に得やすいためである。
【０００４】
一方、ｐ型ドーピングにはｐ型不純物としてＭｇが用いられている。これは、非特許文献１に示されているように、窒化物半導体におけるＭｇのアクセプタ準位が他のアクセプタ不純物に比べて相対的に浅いためである。しかしながら、Ｍｇのアクセプタ準位は、他のＩＩＩ−Ｖ族半導体におけるアクセプタ準位に比べると非常に大きく、このため、窒化物半導体にドーピングされたＭｇのうち１％程度しか活性なアクセプタとして働いていない。結果的に、典型的には１７乗台のキャリア濃度しか得ることができないために低抵抗なｐコンタクトを形成できず、大きな寄生抵抗になってしまうという問題があった。
【０００５】
このような大きな寄生抵抗は、高輝度ＬＥＤやＬＤのようなハイパワーデバイスにおいては発光効率の低下の要因になる以外に、発熱による素子特性の劣化という問題になり、パッケージ等の実装においてどのようにスムーズに放熱させるかという問題を発生させる。また、太陽電池のようなエネルギー発生デバイスにおいては、エネルギーの損失という問題になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S.Fischer et al. , "On p-type doping in GaN.acceptor binding energies", Applied Physics Letters, vol.67, no.9, pp. 1298-1300, 1995.
【非特許文献２】J.J.Wierer, Jr. et al. , "The impact of piezoelectric polarization and nonradiative recombination on the performance of (0001) face GaN/InGaN photovoltaic devices", Applied Physics Letters, vol. 96, art. no. 051107, 2010.
【非特許文献３】F. Bernardini et al. , "Spontaneous polarization and piezoelectric constants of III-V nitrides", Physical Review B, vol.56, no.16, pp. R10024-R10027, 1997.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上に示したように、窒化物半導体でｐ−ｎダイオード構造もしくはｐ−ｉ−ｎダイオード構造を構成する場合、ｐ型とするためのＭｇドーピングによる高濃度キャリア濃度実現が難しく、良好なｐコンタクトを形成できず、結果としてダイオード構造の寄生抵抗を低減できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、寄生抵抗が低減されたダイオード構造が形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体素子は、ｎ型とされた窒化物半導体から構成されて主表面がＣ面方向とされている第１半導体層と、第１半導体層とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて第１半導体層の上に形成された第２半導体層と、第２半導体層とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、第１半導体層より低濃度のｐ型とされて第２半導体層の上に形成された第３半導体層とを少なくとも備え、第２半導体層は、臨界膜厚より薄く形成され、第１半導体層と第２半導体層との格子定数の大小関係と、第３半導体層と第２半導体層との格子定数の大小関係とは同じとされている。
【００１０】
上記半導体素子において、第２半導体層の格子定数は、第１半導体層の格子定数と第２半導体層との格子定数の差により第２半導体層に発生するピエゾ分極効果が、第２半導体層の自発分極効果と釣り合う状態より小さくされていればよい。また、第２半導体層の格子定数は、第１半導体層の格子定数より小さくされていればよい。
【００１１】
上記半導体素子において、第２半導体層とは格子定数が異なるｎ型の窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて第３半導体層の上に形成された第４半導体層を備えるとよい。第１半導体層と第２半導体層との格子定数の大小関係と、第４半導体層と第２半導体層との格子定数の大小関係とは同じとされ、第３半導体層と第２半導体層との格子定数の大小関係と、第４半導体層と第２半導体層との格子定数の大小関係とは同じとされていればよい。
【００１２】
上記半導体素子において、第３半導体層は、第１半導体層より一桁低濃度のｐ型とされていればよい。なお、第１半導体層は、ＧａＮから構成され、第２半導体層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１）から構成されていればよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したことにより、本発明によれば、寄生抵抗が低減されたダイオード構造が形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における半導体素子の構成例を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における半導体素子のバンド構造を示すバンド図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における半導体素子の電圧・電流特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における半導体素子の構成例を示す構成図である。図１では、半導体素子の断面を模式的に示している。
【００１６】
この半導体素子は、第１半導体層１０１と、第２半導体層１０２と、バッファ層（第３半導体層）１０３との積層構造から構成されている。第１半導体層１０１は、ｎ型とされた窒化物半導体から構成されて主表面がＣ面方向とされている。第２半導体層１０２は、第１半導体層１０１とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて第１半導体層１０１の上に形成されている。バッファ層１０３は、第２半導体層１０２とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、第１半導体層１０１より低濃度のｐ型とされて第２半導体層１０２の上に形成されている。
【００１７】
また、バッファ層１０３の上には、組成遷移層１０４が形成され、組成遷移層１０４の上には、光吸収層１０５が形成されている。光吸収層１０５は、第１半導体層１０１より低濃度のｎ型もしくはノンドープとされ、第２半導体層１０２とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成されていればよい。
【００１８】
加えて、光吸収層１０５の上には、第２半導体層１０２とは格子定数が異なるｎ型の窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされた第４半導体層１０６を備えている。
【００１９】
なお、第２半導体層１０２は、臨界膜厚より薄く形成されている。また、各半導体層は主表面がＩＩＩ族極性とされている。また、第２半導体層１０２は、第１半導体層１０１より小さい格子定数とされている。第２半導体層１０２の格子定数は、第１半導体層１０１の格子定数と第２半導体層１０２との格子定数の差により第２半導体層１０２に発生するピエゾ分極効果が、第２半導体層１０２の自発分極効果と釣り合う状態より小さくされていればよい。この構成とすることで、後述するように、これらの界面に２次元電子ガスが生成されるようになる。
【００２０】
また、第２半導体層１０２は、第４半導体層１０６より小さい格子定数とされている。また、第２半導体層１０２に積層されるバッファ層１０３は、第２半導体層１０２より大きな格子定数とされている。これらの構成とすることで、後述するように、これらの界面に２次元正孔ガスが生成されるようになる。光吸収層１０５も、第２半導体層１０２より大きな格子定数とされている。
【００２１】
例えば、上述した各層は、主表面をＣ面としたサファイア（コランダム）からなる基板１１１の上に形成すればよい。ここで、サファイア基板の上にＧａＮなどの窒化物半導体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりエピタキシャル成長させると、通常は、（０００１）方向にＩＩＩ族極性で結晶成長が進行する。
【００２２】
各層について例示すると、まず、第１半導体層１０１は、ｎ型の不純物を高濃度（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）に添加したＧａＮ（ｎ+−ＧａＮ）から構成すればよく、層厚は、１，０００ｎｍ程度とすればよい。第２半導体層１０２は、アンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎから構成すればよく、層厚は、１５ｎｍ程度とすればよい。バッファ層１０３は、ｐ型の不純物を低濃度（キャリア濃度１×１０17ｃｍ-3）に添加したＧａＮから構成すればよく、層厚は４００ｎｍ程度とすればよい。組成遷移層１０４は、アンドープのＩｎxＧａ1-xＮ（ｘ＝０〜０．３０）から構成し、層厚は１００ｎｍ程度とすればよい。組成遷移層１０４は、バッファ層１０３より離れるにしたがいＩｎの組成が増加する。
【００２３】
また、光吸収層１０５は、アンドープのＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎから構成すればよく、層厚は、４００ｎｍ程度とすればよい。第４半導体層１０６は、ｎ型の不純物を高濃度（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）に添加したＧａＮ（ｎ+−ＧａＮ）から構成すればよく、層厚は、１００ｎｍ程度とすればよい。
【００２４】
上述したように、ＩＩＩ族極性で各層を形成した半導体素子によれば、第１半導体層１０１の上に第２半導体層１０２を形成（堆積）すると、第２半導体層１０２に引っ張り応力が加わり、これによって自発分極効果を強める方向にピエゾ分極効果が現れ、第１半導体層１０１との界面近傍の第１半導体層１０１には、２次元電子ガスが発生する。この結果、第２半導体層１０２の界面付近の伝導電子帯は、フェルミ準位近傍にピニングされ、バッファ層１０３の価電子帯が、フェルミ準位に引き寄せられるバンド構造となる。この結果、図２に示すように、バッファ層１０３の上に形成されている光吸収層１０５に内部電界が生じ、擬似的にダイオードのようなバンド構造となる。
【００２５】
上述した本実施の形態における半導体素子に太陽光を照射すると、光吸収層１０５などで光エネルギーが吸収され、電子正孔対が生成する。生成した電子正孔対は、光吸収層１０５の内部電界により、電子は第４半導体層１０６の方向、正孔は第１半導体層１０１方向へと空間分離する。第４半導体層１０６の方向に移動した電子は、そのまま第４半導体層１０６を介して外部へ取り出される。
【００２６】
一方、正孔は、第２半導体層１０２におけるエネルギー障壁にぶつかり、この状態のままでは外部に取り出されない。しかしながら、本実施の形態では、第２半導体層１０２が臨界膜厚より薄く形成され、かつ、バッファ層１０３と第２半導体層１０２との界面に２次元正孔ガス、第２半導体層１０２と第１半導体層１０１との界面には２次元電子ガスが形成されている。このため、空間分離して到達した正孔は、上述した部分（第２半導体層１０２）をトンネルして第１半導体層１０１の電子と再結合することで外部へ電力として取り出される。
【００２７】
なお、上述では、バッファ層１０３および組成遷移層１０４を用いているが、これらはなくてもよい。これらを用いない場合、上述した説明における第２半導体層１０２とバッファ層１０３との関係の説明において、バッファ層１０３を、光吸収層１０５に置き換えて考えればよい。このように、バッファ層および組成遷移層を用いない場合、光吸収層１０５が、第１半導体層１０１より低濃度のｐ型とされた第３半導体層となる。本発明の特徴は、第２半導体層１０２の上に接して配置される半導体層（第３半導体層）が、第２半導体層１０２とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成されて第１半導体層１０１より低濃度のｐ型とされ、前述したような格子定数の関係とされているところに特徴がある。
【００２８】
ここで、一般に用いられている太陽電池では、第１半導体層１０１および第２半導体層１０２を、ｐ−ＧａＮの層に置き換えた構造となるが、この場合、ｐ−ＧａＮ層のキャリア濃度の低さに起因して直列抵抗が増大し、取り出せる電力が小さくなるという問題があった。また、上記構造を例えばＭＯＣＶＤ法で作製した場合、ｐ−ＧａＮ層中のｐ型不純物であるＭｇが水素によって不活性化しており、これを活性化処理（通常は高温での熱処理）することになるが、この活性化処理によって光吸収層にダメージを与えるという問題もあった。
【００２９】
活性化処理によるダメージをできるだけ少なくするには、ｐ−ＧａＮ層を表面側に堆積するという手段もある。しかしながら、基板側からｎ+−ＧａＮ層、アンドープＩｎＧａＮ層、ｐ−ＧａＮ層と堆積した場合に、IｎＧａＮからなる光吸収層に生じる内部電界は、非特許文献２の「Fig.2(a)」にあるように、太陽光を吸収して生成した電子正孔対を空間分離させて電力として取り出す方向とは逆向きの電界となる。このため、太陽電池としては不利になる。
【００３０】
本実施の形態における半導体素子によれば、高濃度のｐ型の層を用いていないので、上述したような問題が発生せず、良好な太陽電池特性が得られるようになる。加えて、本実施の形態によれば、バッファ層１０３を、第１半導体層１０１より低濃度のｐ型としているので、以下に詳述するように、上述した状態が安定して得られるようになる。
【００３１】
まず、上述した本実施の形態の半導体素子における特性について、より普遍的に説明する。本発明における半導体素子の基本的な構成は、次の３つの積層構造にある。
・ｎ型とされた窒化物半導体から構成されて主表面がＣ面方向とされている第１半導体層。
・第１半導体層とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、主表面がＣ面方向とされて第１半導体層の上に接して形成された第２半導体層。
・第２半導体層とは格子定数が異なる窒化物半導体から構成され、第１半導体層より低濃度のｐ型とされて第２半導体層の上に接して形成された第３半導体層。
【００３２】
第１半導体層は、例えば電極を接続するために低抵抗にすることを目的とし、高濃度にｎ型のドーピングをする。また、第２半導体層は、第１半導体層の上に積層することで、これらの界面に２次元電子ガスが形成されるように、アンドープの層とする。また、第３半導体層は、第２半導体層の上に積層することで、２次元正孔ガスを形成するものとする。
【００３３】
例えば、第１半導体層が、ｎ型のＧａＮから構成されている場合を例に説明する。ＧａＮ上に他のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体を積層した場合、各々の層の自発分極差と、２つの層の格子不整合に起因したピエゾ分極とに起因し、バンドベンディングが生じる。このバンドベンディングの度合いが大きい場合には、上記２つの層の界面に２次元電子ガスが発生する。非特許文献３によると、代表的なＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体であるＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮで比較すると、ＧａＮの自発分極が最も小さいため、ＧａＮ上にＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１，０＜ｘ＋ｙ≦１）を堆積した場合の自発分極効果は、必ず２次元電子ガスを発生させる方向に作用する（非特許文献３参照）。
【００３４】
一方、ピエゾ分極効果は、堆積させた窒化物半導体の格子定数と堆積した層厚によって効果の度合いが変わる。ピエゾ分極は、応力によって生じるため、窒化物半導体層が臨界膜厚を超えて堆積されると応力が開放されピエゾ分極効果は発生しない。臨界膜厚以下の層厚で堆積させた場合、堆積したＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの格子定数がＧａＮよりも小さい場合には、引っ張り応力を受けてピエゾ分極は自発分極効果を増幅する方向に作用し、２次元電子ガスが発生することになる。
【００３５】
これに対し、格子定数がＧａＮよりも大きいＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮを堆積した場合には、ピエゾ分極は自発分極を打ち消す方向に作用する。これらの層の組み合わせでは、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの格子定数を大きくするにつれて２次元電子ガス濃度が徐々に低下し、あるところで２次元電子ガスが発生しなくなる。更に格子定数が大きくなると逆に界面付近が持ち上がる。ここでは、ｎ−ＧａＮ層の上にＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮを堆積しているので、界面のＧａＮ側に空乏層が形成されることになる。
【００３６】
電子のみの振る舞いで素子特性が決まる場合や、電流が流れないことを前提とした素子では、このような空乏層の形成は特に問題ないが、正孔の振る舞いも素子特性に影響するような場合には、この界面には２次元電子ガスが形成されていることが望ましい。前述した実施の形態の半導体素子が、正孔の振る舞いも素子特性に影響する場合となる。
【００３７】
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの上に別の組成を有するＩｎx'Ａｌy'Ｇａ1-x'-y'Ｎ（０≦ｘ’≦１，０≦ｙ’≦１，０≦ｘ’＋ｙ’≦１）を堆積した場合の考え方も、上述したＧａＮ上のＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮと同じであるが、逆向きの作用を用いるのが、本発明における１つの要点である。この場合も作用を強めるような組み合わせを取ることで、界面には２次元正孔ガスが発生する。電子のみの振る舞いで素子特性が決まる場合、また、電流が流れないことを前提とした素子では、２次元正孔ガスの生成の有無は基本的に問わないが、上述した実施の形態のように、正孔の振る舞いも素子特性に影響するような場合には、この界面には２次元正孔ガスが形成されていることが望ましい。
【００３８】
以上に説明したことからわかるように、３層の組み合わせによりｎ+−ＧａＮ層−アンドープＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ−Ｉｎx'Ａｌy'Ｇａ1-x'-y'Ｎの組み合わせによる積層構造で、あたかも高濃度ｐ+−ＧａＮ層を形成したかのごとく作用を持たせることが可能となる。
【００３９】
ところが、上述した構造の素子を作製するに当たり、発明者らが鋭意検討を行った結果、層厚など同様の状態に形成されていても、所望の特性が得られていない素子が出現することを見出した。所望の特性とは、図３の（ａ）に示すような、ダイオードとしての電流電圧特性を測定した場合、通常のｐ−ｎ型ダイオードで得られるような特性（整流特性）である。作製した素子の中に、図３の（ｂ）の丸印に示すように、ある電圧領域で電圧を増すと電流が減少する、いわゆる負性抵抗特性を示すものが出現した。
【００４０】
これは、ｎ+−ＧａＮ層（第１半導体層）−アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ（第２半導体層）−アンドープＧａＮ（第３半導体層に相当）の積層構造が、オーミック接合として作用しているのではなく、トンネルダイオードの順バイアス領域のような作用をしてしまっていることを示す結果である。例えば、この現象は、アンドープＧａＮの層に分極効果によって発生することを期待していた正孔が、積層条件に依存した品質の劣化などにより、十分な濃度では発生していない状況になっていることから引き起こされるものと推測される。
【００４１】
このような問題を回避するために、第２半導体層の上に積層する第３半導体層に、ｐ型の導電性を持たせるようにしたところに、本発明の１つの特徴がある。上述した所望の特性が得られていない素子が出現する状態が見いだされた中で、第３半導体層に、問題とならない濃度範囲でｐ型を導入すれば、２次元正孔ガスの濃度が補償できるのではないかという考察により、本発明に至った。前述したように、高濃度のｐ型の層を用いると様々な問題が発生する。しかしながら、本発明では、第３半導体層は、第１半導体層より低濃度としているので、高濃度にすることによる問題は発生しない。第３半導体層に導入するｐ型の濃度は、第１半導体層のｎ型の濃度に比較して、一桁小さい値であれば十分である。
【００４２】
本発明においては、例えば、ｎ+−ＧａＮ層−アンドープＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ−Ｉｎx'Ａｌy'Ｇａ1-x'-y'Ｎという３層の組み合わせにより，アンドープＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮの上にあたかも高濃度ｐ+−ＧａＮ層を形成したかのごとく作用を持たせているところに基本的な特徴がある。これは、Ｃ面方向に積層した窒化物半導体の持つ分極効果を利用することにより、上記３層の積層構造のバンドプロファイルが極端に空乏層の薄いｐ−ｉ−ｎ構造と同じ形状を示すことを利用したものである。これにより、寄生抵抗が低減されたダイオード構造が実現できる。
【００４３】
この積層構造は、電流が流れるデバイスにおいては、ｉ層をキャリアがトンネルすることによりｐ−ｉ−ｎ接合がオーミック接合のような特性を示すことを利用している。従って、Ｉｎx'Ａｌy'Ｇａ1-x'-y'Ｎの層（第３半導体層）を、ｐ型としても、上記同様の効果が得られる。このように、第３半導体層を第１半導体層より低濃度のｐ型の状態として構成した結果、安定した状態で、図３の（ａ）に示す、通常のダイオードで得られるような所望の電流・電圧特性を得ることが可能となった。第３半導体層をｐ型とすることで、２次元正孔ガスの濃度低下が補償でき、製造時の条件のゆらぎによって発生しているものと考えられる負性抵抗特性を示す素子の出現が抑制され、歩留まりの低下を抑制することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、第１半導体層をＧａＮから構成し、第２半導体層をＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎから構成したが、これに限るものではない。例えば、第１半導体層Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎから構成し、第２半導体層をＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎから構成してもよい。また、Ｃ面サファイア基板を用いるようにしたが、これに限るものではなく、いかなる基板であっても、窒化物半導体をＩＩＩ族極性およびＶ族極性で成長できるものであれば同じ効果が得られる。
【００４５】
なお、最小限の構成として第１半導体層，第２半導体層，および第３半導体層から素子を構成した場合、第３半導体層の上に直接電極を形成することが容易ではない。このため、実際の素子を構成する場合、第２半導体層とは格子定数が異なるｎ型の窒化物半導体から構成されて主表面がＣ面方向とされた第４半導体層を第３半導体層の上に形成し、第４半導体層に電極を形成した方がよい。ただし、第３半導体層の上に直接電極が形成できる場合、第４半導体層はなくてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…第１半導体層、１０２…第２半導体層、１０３…バッファ層（第３半導体層）、１０４…組成遷移層、１０５…光吸収層、１０６…第４半導体層。
【図１】
2013172125.tif 000003
【図２】
2013172125.tif 000004
【図３】
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