(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体素子において、
前記活性層は、Ｉｎを有する窒化物半導体を含んでなる井戸層と窒化物半導体を含んでなる障壁層とを有する多重量子井戸構造からなり、
前記障壁層は、活性層において最もｐ型窒化物半導体層側に形成されるラストバリア層と、該ラストバリア層よりもｎ型窒化物半導体層側に形成される変調ドープ障壁層とを有し、
前記ラストバリア層は、意図的に不純物をドープしていない層であり、
前記変調ドープ障壁層には、ｎ型不純物がドープされたｎ型不純物高濃度層と、該ｎ型不純物高濃度層に隣接して形成されｎ型不純物高濃度層よりもｎ型不純物濃度の低いｎ型不純物低濃度層とを有し、
前記ラストバリア層上には、超格子構造のｐ型多層膜層を有することを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項２】
前記ｎ型不純物低濃度層は、意図的に不純物をドープしていないことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体素子。
【請求項３】
前記ｐ側窒化物半導体層は、ｐ型コンタクト層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体素子。
【請求項４】
前記変調ドープ障壁層は、意図的に不純物をドープしていない窒化物半導体からなる下層、ｎ型不純物がドープされている窒化物半導体からなる中間層、及び意図的に不純物をドープしていない窒化物半導体からなる上層の少なくとも３層が順に積層されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項５】
前記ｎ型不純物はＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項６】
前記障壁層は、前記ラストバリア層とは別の意図的に不純物をドープしていないアンドープの障壁層を有し、ｎ型窒化物半導体層側から順に、前記変調ドープ障壁層と、アンドープの障壁層と、前記ラストバリア層とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項７】
前記変調ドープ障壁層のｎ型不純物高濃度層とｎ型不純物低濃度層との不純物濃度差は１桁以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項８】
前記ｎ型不純物高濃度層の膜厚は、１０〜６０Åであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、太陽電池、光センサー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導体（例えば、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号灯、イメージスキャナー光源等の各種光源で実用化されている。これらのＬＥＤ素子は基本的に、サファイヤ基板状にＧａＮよりなるバッファ層、ＳｉドープのＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ＩｎＧａＮ系単一量子井戸構造（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）あるいはＩｎＧａＮ系多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）の活性層と、ＭｇドープＡｌＧａＮよりなるｐ型クラッド層と、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが順に積層された構造を有している。
【０００３】
２０ｍＡにおいて、波長４５０ｎｍの青色ＬＥＤは、単一量子井戸構造では発光出力２．５ｍＷ、外部量子効率５％、多重量子井戸構造では発光出力５ｍＷ、外部量子効果９．１％であり、また、波長５２０ｎｍの緑色ＬＥＤは、単一量子井戸構造構造では発光出力２．２ｍＷ、外部量子効率４．３％、多重量子井戸構造では発光出力３ｍＷ、外部量子効果６．３％と非常に優れた特性を示す。
【０００４】
このように、上記出願人が開示したＬＥＤ素子は、高出力であり実用に十分適用でき信号などの種々の製品に適用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の省エネなどに応じて、発光出力の低下を伴わずに消費電力を低減させることが可能なＬＥＤ素子が望まれている現在において、上記のＬＥＤ素子は十分ではない。上記ＬＥＤ素子は２０ｍＡにおいて順方向電圧（Ｖf）は３．６Ｖ近くあり、さらなる低下が望まれている。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、素子特性に優れた窒化物半導体素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の窒化物半導体素子は、下記（１）〜（８）の構成によって達成することができる。
（１）基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体素子において、前記活性層は、Ｉｎを有する窒化物半導体を含んでなる井戸層と窒化物半導体を含んでなる障壁層とを有する多重量子井戸構造からなり、前記障壁層は、活性層において最もｐ型窒化物半導体層側に形成されるラストバリア層と、該ラストバリア層よりもｎ型窒化物半導体層側に形成される変調ドープ障壁層とを有し、前記ラストバリア層は、意図的に不純物をドープしていない層であり、前記変調ドープ障壁層には、ｎ型不純物がドープされたｎ型不純物高濃度層と、該ｎ型不純物高濃度層に隣接して形成されｎ型不純物高濃度層よりもｎ型不純物濃度の低いｎ型不純物低濃度層とを有し、前記ラストバリア層上には、超格子構造のｐ型多層膜層を有することを特徴とする。これにより、素子特性が悪化することなく順方向電圧を低減することが可能な窒化物半導体素子を提供することができる。
さらに具体的な本発明の窒化物半導体素子としては、
（２）前記前記ｎ型不純物低濃度層は意図的に不純物をドープしていない、
（３）前記ｐ側窒化物半導体層には、ｐ型コンタクト層を含む、
【０００８】
（４）前記変調ドープ障壁層は、意図的に不純物をドープしていない窒化物半導体からなる下層、ｎ型不純物がドープされている窒化物半導体からなる中間層、及び意図的に不純物をドープしていない窒化物半導体からなる上層の少なくとも３層が順に積層されている。これにより障壁層に接している井戸層への不純物の拡散を最小限に防ぎ、井戸層の結晶性が悪化することを抑制できる。
【０００９】
（５）前記ｎ型不純物はＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎの少なくとも１種である、
（６）前記障壁層は、前記ラストバリア層とは別の意図的に不純物をドープしていないアンドープの障壁層を有し、ｎ型窒化物半導体層側から順に、前記変調ドープ障壁層と、アンドープの障壁層と、前記ラストバリア層とを有する、
（７）前記変調ドープ障壁層のｎ型不純物高濃度層とｎ型不純物低濃度層との不純物濃度差は１桁以上である、
（８）前記ｎ型不純物高濃度層の膜厚は、１０〜６０Åである、
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、アンドープの窒化物半導体層とは意図的に不純物をドープしない窒化物半導体層を示し、例えば原料に含まれる不純物、反応装置内のコンタミネーション、意図的に不純物をドープした他の層からの意図しない拡張により不純物が混入した層及び微量なドーピングにより実質的にアンドープと見なせる層（例えば抵抗率３×１０-1Ω・ｃｍ以上）も本発明ではアンドープと定義する。
【００１１】
本発明において、ｎ型不純物が窒化物半導体層に含有されていることを、添加、又はドープなどと示す場合がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願発明者は種々の実験の結果、発光出力低下を最小限に押さえつつ順方向電圧を低減できる窒化物半導体を見出し本発明を成すに至った。
【００１３】
多重量子井戸構造は膜厚が大きくなるため、不純物を有していないアンドープの活性層では抵抗が高くなってしまう。活性層にｎ型もしくはｐ型の不純物を加えれば抵抗を低下することができる。
【００１４】
しかし、不純物の濃度が高すぎるとその層もしくはその層に接している層の結晶性が悪くなり、発光出力が低下する傾向がある。
【００１５】
そこで今回、活性層中の井戸層もしくは障壁層の単一層中にｎ型不純物をドープする際、変調にドープすることで、活性層を悪化させることなく順方向電圧の低減を可能とする、素子特性に優れた窒化物半導体素子を形成する。
【００１６】
図１に本発明の形態である、窒化物半導体素子の素子構造の模式的断面図を示す。以下、本実施の形態の窒化物半導体素子について詳述する。
【００１７】
図１は、基板１上、バッファ層２、アンドープＧａＮ層３、ｎ型不純物を含むｎ型コンタクト層４、アンドープの下層、ｎ型不純物ドープの中間層及びアンドープの上層の３層からなるｎ型第１多層膜層５、第３及び第４の窒化物半導体層よりなるｎ型第２多層膜層６、多重量子井戸構造の活性層７、ｐ型不純物を含むｐ型多層膜層８、ｐ型不純物ドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層が順に積層された構造を有する。更にｎ型コンタクト層４上にｎ電極１１、ｐ型コンタクト層９上にｐ電極１０がそれぞれ形成される。
【００１８】
（活性層７）
本発明において、活性層７は、井戸層７ｂにＩｎを有する窒化物半導体を含んでなる量子井戸構造であり、井戸層７ｂと障壁層７ａとを順次積層した多層膜構造の多重量子井戸構造である。井戸層７ｂと障壁層７ａとの積層順は、特に問わず、井戸層７ｂから積層して井戸層７ｂで終わる、井戸層７ｂから積層して障壁層７ａで終わる、障壁層７ａから積層して障壁層７ａで終わる、また障壁層７ａから積層して井戸層７ｂで終わっても良い。活性層７の膜厚は特に限定されず、ＬＥＤ素子などの希望の波長等を考慮して、井戸層７ｂ及び障壁層７ａの各積層数や積層順を調整し活性層の総膜厚を調整する。具体的には２００〜８０００オングストロームであり、好ましくは５００〜６０００オングストロームである。活性層７の総膜厚が上記範囲であると発光出力及び活性層７の結晶成長に要する時間の点で好ましい。
【００１９】
（井戸層）
井戸層はＩｎを有する窒化物半導体を含有している。井戸層の単一膜厚としては１００オングストローム以下、好ましくは７０オングストローム以下、さらに好ましくは５０オングストローム以下に調整する。井戸層の膜厚の下限は特に限定されていないが、１原子層以上、好ましくは１０オングストローム以上である。井戸層の単一膜厚が上記範囲であると、発光出力の向上及び発光スペクトル半値幅の減少の点で好ましい。
【００２０】
（障壁層７ａ）
一方、障壁層７ａの単一膜厚は３０〜５００オングストロームであり、好ましくは５０〜３００オングストロームに調整する。障壁層７ａが上記範囲であると光電変換効率が向上し、低Ｖf及び低リーク電流となり好ましい。また、障壁層７ａは井戸層７ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きい窒化物半導体を選択し、好ましくはＩｎYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜１、Ｘ＞Ｙ）又はＡｌZＧａ1-ZＮ（０＜Ｚ＜０．５）とする。ただし、井戸層７ｂ及び障壁層７ａをＩｎＡｌＮとすることも可能である。
【００２１】
（ｎ型不純物）
本発明で活性層７にドープするｎ型不純物にはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用いることができる。好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、さらに好ましくはＳｉを用いる。
【００２２】
（変調ドープ）
活性層７にｎ型不純物をドープする際、井戸層７ｂもしくは障壁層７ａの単一層中において変調ドープする。変調ドープとは、一方の層の不純物濃度を小さく、好ましくは不純物をドープしない状態のアンドープとし、その隣り合うもう一方を高濃度にドープする方法で、闘値電圧、順方向電圧等を低減させることができる。これは不純物濃度の低い層を多層膜層中に存在させることより、その層の移動度が大きくなり、また不純物濃度が高濃度の層も同時に存在することにより、キャリア濃度が高いままで多層膜層が形成できることによる。つまり、不純物濃度が低い移動度の高い層と、不純物濃度が高いキャリア濃度が大きい層とが同時に存在することにより、キャリア濃度が大きく、移動度も大きい層がクラッド層となるために、闘値電圧、順方向電圧が低下すると推察される。なお、変調ドープする場合には、不純物濃度差は１桁以上とすることが好ましい。
【００２３】
本発明で、井戸層７ｂにｎ型不純物をドープする場合、単一層中にｎ型不純物ドープ層とアンドープ層の２層構造にすることが好ましい。ｎ型不純物のドープ量（濃度）は、１×１０17／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3、好ましくは６×１０17／ｃｍ3〜７×１０18／ｃｍ3、より好ましくは９×１０17／ｃｍ3〜５×１０18／ｃｍ3である。またドープ層の膜厚は、１０オングストローム〜５０オングストローム、好ましくは１０オングストローム〜３０オングストローム、より好ましくは１０オングストローム〜２０オングストロームである。
【００２４】
一方、本発明で障壁層７ａにｎ型不純物をドープする場合、単一層中にアンドープの窒化物半導体からなる下層７ａ−（１）、ｎ型不純物がドープされている窒化物半導体からなる中間層７ａ−（２）、及びアンドープの窒化物半導体からなる上層７ａ−（３）の少なくとも３層が順に積層された３層構造にすることが好ましい。ｎ型不純物のドープ量（濃度）は、１×１０17／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3、好ましくは６×１０17／ｃｍ3〜７×１０18／ｃｍ3、より好ましくは９×１０17／ｃｍ3〜５×１０18／ｃｍ3である。またドープ層の膜厚は、１０オングストローム〜１００オングストローム、好ましくは１０オングストローム〜６０オングストローム、より好ましくは１０オングストローム〜３０オングストロームである。この範囲であると良好な結晶性と低い抵抗率を得る点で好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
［実施例１］
図１を元に、本発明の素子の実施例１の製造方法について述べる。
【００２７】
（基板１）
サファイア（Ｃ面）よりなる基板１をＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、容器内を水素で十分に置換した後、水素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。基板１はサファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア基板、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような絶縁性の基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
【００２８】
（バッファ層２）
続いて温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板上にＧａＮよりなるバッファ層２を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。なお、このバッファ層２は基板の種類、成長方法によっては省略できる。また、このバッファ層２はＡｌの割合の小さいＡｌＧａＮを用いることもできる。
【００２９】
（アンドープＧａＮ層３）
バッファ層２成長後、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層３を１．５μｍの膜厚で成長させる。
【００３０】
（ｎ型コンタクト層４）
続いて１０５０℃で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層４を２．１６５μｍの膜厚で成長させる。
【００３１】
（ｎ型第１多層膜層５）
次に、シランガスのみを止め、１０５０℃でＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮよりなる下層を３０００オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを４×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層を３００オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層を５０オングストロームの膜厚で成長させ、３層からなる層膜厚３３５０オングストロームのｎ型第１多層膜層５を成長させる。
【００３２】
（ｎ型第２多層膜層６）
次に、同様の温度で、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体層を４０オングストローム成長させ、次に温度を８００℃にしてＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる窒化物半導体層を２０オングストローム成長させる。これらの操作を繰り返し、交互に１０層ずつ積層した超格子構造の多層膜よりなるｎ型第２多層膜層６を６００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００３３】
（活性層７）
次にＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１２０オングストロームの膜厚で成長させる。続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１０オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１２０オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層からなる総膜厚２５０オングストロームの障壁層７ａを成長させる。
【００３４】
次に、同様の温度で、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる井戸層７ｂを３０オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し、Ｓｉをドープした３層構造の障壁層７ａとアンドープの井戸層７ｂを交互に６層ずつ積層させる。最後にアンドープの障壁層７ａ′を膜厚２５０オングストロームで積層させ、総数１３層、総膜厚１９３０オングストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層を成長させる。これにより、障壁層は７層中下方から６層目までがＳｉドープの３層構造となる。
【００３５】
（ｐ型多層膜層８）
次に、温度１０５０℃でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタンジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０19／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる窒化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇを５×１０19／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎよりなる窒化物半導体層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し、ｐ型ＡＩＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層を交互に５層ずつ積層して、総数１０層、総膜厚３２５オングストロームの超格子構造の多層膜よりなるｐ型多層膜層８を成長させる。
【００３６】
（ｐ型コンタクト層９）
続いて１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層９を１２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００３７】
反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において７００℃でアニーリングを行い、ｐ型層を更に低抵抗化する。
【００３８】
アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層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）装置でｐ型コンタクト層９側からエッチングを行い、図１に示すようにｎ型コンタクト層４の表面を露出させる。
【００３９】
エッチングによりｐｎ各半導体表面を露出させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形成させる。
【００４０】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４６３ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．３６Ｖ、発光出力は６．５ｍＷであった。
【００４１】
［実施例２］
活性層７を形成する際、Ｓｉをドープした３層構造の障壁層７ａを、７層のうち全て７層をＳｉドープの３層構造とする他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００４２】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４６８ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４Ｖ、発光出力は６．５ｍＷであった。
【００４３】
［実施例３］
活性層７を形成する際、Ｓｉをドープした３層構造の障壁層７ａを、７層のうち下方から３層目までがＳｉドープの３層構造とし、上部４層をアンドープの障壁層７ａ′とする他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００４４】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４７１ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４５Ｖ、発光出力は６．６９ｍＷであった。
【００４５】
［実施例４］
活性層７の障壁層７ａを形成する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１１６．６オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜厚で、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１１６．６オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層からなる総膜厚２５０オングストロームの障壁層７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００４６】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．２７Ｖ、発光出力は６．０３ｍＷであった。
【００４７】
［実施例５］
活性層７の障壁層７ａを形成する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層からなる総膜厚３００オングストロームの障壁層７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００４８】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４０Ｖ、発光出力は５．９３ｍＷであった。
【００４９】
［実施例６］
活性層７の障壁層７ａを形成する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１６６．６オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１６６．６オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層からなる総膜厚３５０オングストロームの障壁層７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００５０】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４５７ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４５Ｖ、発光出力は６．４１ｍＷであった。
【００５１】
［実施例７］
活性層７の障壁層７ａを形成する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１９１．６オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１９１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層からなる総膜厚４００オングストロームの障壁層７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００５２】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．５０Ｖ、発光出力は６．２１ｍＷであった。
【００５３】
［実施例８］
活性層７の障壁層７ａを形成する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を２４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を２４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層からなる総膜厚５００オングストロームの障壁層を成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００５４】
こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡにおいて４６２ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．５５Ｖ、発光出力は６．３１ｍＷであった。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、基板上に少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体素子において、前記活性層が井戸層にＩｎを有する窒化物半導体を含んでなる多重量子井戸構造からなり、前記井戸層もしくは障壁層の単一層中にｎ型不純物を変調ドープすることで、素子特性の悪化を引き起こすことなく順方向電圧を低減することができる。バリア層のうち、最終に積層されるラストバリア層へのドープの有無による違いは特に見られなかったが、ラストバリア層がｐ型多層膜層、ｐ型コンタクト層の下地となることを考慮すると、ラストバリア層はアンドープが望ましいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＬＥＤ素子の構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＬＥＤ素子の活性層の構造を示す模式的断面図である。
１・・・サファイア基板
２・・・バッファ層
３・・・アンドープＧａＮ層
４・・・ｎ型コンタクト層
５・・・ｎ型第１多層膜層
６・・・ｎ型第２多層膜層
７・・・活性層
７ａ・・・ｎ型ドープ障壁層
７ａ−（１）・・・アンドープ下部障壁層
７ａ−（２）・・・ｎ型ドープ中間部障壁層
７ａ−（３）・・・アンドープ上部障壁層
７ａ′・・・アンドープ障壁層
７ｂ・・・アンドープ井戸層
８・・・ｐ型多層膜層
９・・・ｐ型コンタクト層
１０・・・ｐ電極
１１・・・ｎ電極
【図１】
0004085782.tif 000002
【図２】
0004085782.tif 000003