窒化物半導体発光素子
【課題】
大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることの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。
【解決手段】
ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、
前記第１超格子構造の第１層の膜厚と第２超格子構造の第１層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層の膜厚は前記第２超格子構造の第２層の膜厚よりも小さい窒化物半導体発光素子。
大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることの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。
【解決手段】
ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、
前記第１超格子構造の第１層の膜厚と第２超格子構造の第１層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層の膜厚は前記第２超格子構造の第２層の膜厚よりも小さい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、半導体層に超格子構造を有する窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子では、静電耐圧を向上させるために発光層の負電極側にｎ側多重層を形成している（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-51170号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化物半導体発光素子では、大電流（８０ｍＡ程度以上）を流す場合には、順方向電圧の増大により、窒化物半導体発光素子の温度が上昇し、出力が低下してしまう。そこで本願では、大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることの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】
【０００５】
一実施形態の窒化物半導体発光素子は、ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、前記第１超格子構造の第１層の膜厚と第２超格子構造の第１層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層の膜厚は前記第２超格子構造の第２層の膜厚よりも小さい。
別の実施形態の窒化物半導体発光素子は、ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、前記第１超格子構造の第２層の膜厚と第２超格子構造の第２層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第１層の膜厚は前記第２超格子構造の第１層の膜厚よりも大きい。
【発明の効果】
【０００６】
本願の窒化物半導体発光素子によれば、大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の構造を説明するための概略断面図である。
【図２】別の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の構造を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の一例を示す断面図である。基板１０上に、ｎ側半導体層２０、活性層３０及びｐ側半導体層４０が形成されている。ｎ側半導体層２０上にはｎ側電極６０が形成され、ｐ側半導体層４０上にはｐ側電極４１が形成されている。
【０００９】
ｎ側半導体層２０と活性層３０の間には、ｎ側半導体層側から順に第1超格子構造２１と第２超格子構造２２を有する。第1超格子構造２１は、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層２１ａと、Ｉｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層２１ｂとを含んでいる。第2超格子構造２２は、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（0＜Ｘ２≦１、Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層２２ａと、Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（0≦Ｙ２＜１、Ｘ２＞Ｙ２、Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層２２ｂとを含んでいる。
つまり、第１層（２１ａ及び２２ａ）はＩｎを含み、第２層（２１ｂ及び２２ｂ）は第１層よりもＩｎが少ない。また、第１超格子構造の第１層２１ａと第２超格子構造の第１層２２ａの組成は同じであり、第１超格子構造の第２層２１ｂと第２超格子構造の第２層２２ｂの組成は同じである。
ここで、本実施形態の窒化物半導体発光素子では、第１超格子構造の第１層２１ａの膜厚と第２超格子構造の第１層２２ａの膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層２１ｂの膜厚は、第２超格子構造の第２層２２ｂの膜厚よりも小さく形成されている。
なお、本明細書において、「超格子構造」は、第１層及び第２層を交互に複数積層したものであり、単一の第１層と単一の第２層を１ペアと数える。
【００１０】
このような構造によって、大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることができる。以下に詳細を説明する。
基板上に複数の窒化物半導体層を形成すると、各々の層の組成、成長レート、成長温度等の違いに起因して上に成長される層に歪みが生じる。特に活性層に生じた歪みは、発光効率及び出力を低下させる原因となる。そこで、活性層よりもｎ側半導体層側にＩｎＧａＮ層とＧａＮ層の超格子構造を設けることで活性層への歪みを緩和することができる。
しかし、活性層における歪みを緩和するために、超格子構造のＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶を大きくしたり、膜厚を厚くしたり、超格子構造のペア数を増やすなどしてn側半導体層側でのＩｎの量が増加すると、順方向電圧を低下させることができるものの転位や結晶欠陥が増大し、発光出力も低下してしまう。そこで、超格子構造のＧａＮ層の膜厚を厚くすることによって転位や結晶欠陥を埋めて活性層の結晶性を良好にすることができ出力を上げることができる。しかし、ＧａＮ層を厚くすると抵抗が高くなり、順方向電圧が高くなってしまう。つまり、超格子構造において、ＩｎＧａＮの割合が多くなりすぎると発光出力が低下し、ＧａＮの割合が多くなりすぎると順方向電圧が高くなってしまい、発光出力と順方向電圧の両方を良好にすることが難しい。
そこで、本実施形態では、第１超格子構造２１及び第２超格子構造２２のうち、ｎ側半導体層側に設けられる第1超格子構造の第２層（Ｉｎの少ない層）２１ｂの膜厚を、活性層側に設けられる第２超格子構造の第２層２２ｂと比較して薄くすることでＩｎＧａＮの割合を大きくし、ｎ側半導体層側で抵抗が高くならないような構造として電流を流れやすくすることができ、順方向電圧を低く抑えることができる。また、第２超格子構造２２により、ＧａＮの割合を大きくしてＩｎ量の増加により発生する転位や結晶欠陥を埋めることで結晶性を回復させて出力の低下を防ぐことができる。このようにして、ｎ側半導体層側ではＩｎＧａＮの割合を大きくすることで順方向電圧を低下させ、活性層側ではＧａＮの割合の多い超格子構造により出力の低下を抑制することができる。その結果、大電流投入時に周囲温度が上昇しても、窒化物半導体発光素子の温度上昇が少なく、発光出力を維持することができる。
【００１１】
以下、実施形態の各構成について説明する。
（第１超格子構造２１）
第１超格子構造２１は、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層２１ａと、Ｉｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層２１ｂとを有する。第１層２１ａは、InGaNであることが好ましい。そのIn混晶比としては１％以上５％以下程度が挙げられる。第２層２１ｂの組成としては、第１層よりも少ないIn混晶比であればよく、ＧａＮ又はＩｎＧａＮで形成される。なかでもGaNで形成されることが好ましい。このような組成で超格子構造が設けられることによって、活性層への歪みを緩和することができる。
第１層２１ａ及び第２層２１ｂは、不純物がドープされていてもよいしアンドープでもよい。本明細書における「アンドープ」は、１×１０１７ｃｍ３以下とする。
【００１２】
第１層２１ａの単層の膜厚は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下程度であることが好ましい。第１層２１ａをこのような膜厚で設けることで、抵抗が高くならずに順方向電圧を低く抑えることができる。また、第２層２１ｂの単層の膜厚は、第２超格子構造の第２層２２ｂの単層の膜厚よりも薄く、１ｎｍ以上４ｎｍ以下程度であることが好ましい。また、第１超格子構造の第２層の膜厚は、第２超格子構造の第２層の膜厚の０．５倍以上０．８倍以下であることが好ましい。また、第２層は、第１層の成長により発生した転位や結晶欠陥を埋めるために第１層の１．０５倍以上１．５倍以下程度の膜厚で設けられることが好ましい。
第１超格子構造２１の総膜厚としては、１０．５ｎｍ以上７６ｎｍ以下程度が挙げられる。第１超格子構造２１のペア数としては、５ペア以上１５ペア以下程度が挙げられる。このような超格子構造とすることで、活性層に歪みが発生するのを抑制しつつも、活性層へ好適に電流を流すことができ、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができる。
また、第１超格子構造２１は、第１層２１ａと第２層２１ｂいずれの層から始まってもよいし、いずれの層で終わってもよい。
【００１３】
（第２超格子構造２２）
第２超格子構造２２では、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（0＜Ｘ２≦１、Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層２２ａと、Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（0≦Ｙ２＜１、Ｘ２＞Ｙ２、Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層２２ｂとを含んでいる。第１層２２ａの組成としては、第１超格子構造の第１層と同様に、InGaNであることが好ましい。そのIn混晶比としては１％以上５％以下程度が挙げられる。第２層２２ｂの組成としては、第１超格子構造の第２層と同様に、第１層よりも少ないIn混晶比であればよい。そのなかでもGaNで形成されることが好ましい。第１層２２ａ及び第２層２２ｂは、不純物がドープされていてもよいしアンドープでもよい。
【００１４】
第１層２２ａの単層の膜厚は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下程度であることが好ましい。また、第２層２２ｂの単層の膜厚は、第１超格子構造の第２層２１ｂの単層の膜厚よりも厚く、１．０５ｎｍ以上６ｎｍ以下程度であることが好ましい。あるいは、第２層は、第１層の成長により発生した転位や結晶欠陥を埋めるために第１層の１．０５倍以上１．５倍以下程度の膜厚で設けられることが好ましい。このような膜厚で設けることで、Ｉｎを含む超格子構造により発生した転位や結晶欠陥を埋めることができる。
第２超格子構造２２の総膜厚としては、１１ｎｍ以上１０５ｎｍ以下程度が挙げられる。第２超格子構造２２のペア数としては、５ペア以上１５ペア以下程度が挙げられる。このような第２超格子構造２２とすることで、Ｉｎを含む超格子構造により発生した転位や結晶欠陥を埋めることができ、活性層への応力を緩和することができ、出力の低下を抑制することができる。
また、第２超格子構造２２は、第１層２２ａと第２層２２ｂいずれの層から始まってもよいし、いずれの層で終わってもよい。
【００１５】
第１超格子構造２１及び第２超格子構造２２の総膜厚としては、２１．５ｎｍ以上１８１ｎｍ以下程度が好ましい。また、第1超格子構造２１は、第２超格子構造２２よりも薄いことが好ましい。これにより、ｎ側半導体層側での電流を流れやすくさせ、順方向電圧を低下させることができる。
【００１６】
また、第１超格子構造２１のペア数は、第２超格子構造２２のペア数よりも少ないことが好ましい。具体的には、０．３倍以上０．８倍以下程度が挙げられる。これによって、ｎ側半導体層側では電流を流れやすくし、活層側においては転位や結晶欠陥を埋めることができるので出力の低下を抑制することができる。
【００１７】
また、第１超格子構造２１、第２超格子構造２２及び活性層は、各々が接して設けられてもよいし、本実施形態の効果に影響がない範囲であれば間に別の層が介在していてもよい。これらが接して設けられることによって、より効果的に大電流投入時の順方向電圧の上昇及び発光出力の低下の抑制することができる。
【００１８】
以下、その他の構成について説明する。
基板１０は、窒化物半導体を成長させることができる基板であればよく、具体的には、スピネル、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等が挙げられる。Ｃ面、Ｍ面、Ａ面及びＲ面のいずれかを主面とするサファイアもしくは窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）を用いることが好ましい。また、基板は、その表面に０°以上１０°以下程度のオフ角を有していてもよい。その表面に任意の形状の凹凸を形成してもよい。また、窒化物半導体層を成長させる前にバッファ層や下地層等を形成してもよい。また、研磨等により薄くしたり、最終的に除去してもよい。
【００１９】
ｎ側半導体層２０、活性層３０及びｐ側半導体層４０を含む窒化物半導体層としては、ＩｎａＡｌｂＧａ1-ａ-ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）を含むものを用いることができる。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。ｎ側半導体層２０は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等のいずれか１つ以上を含有していてもよい。また、ｐ側半導体層４０は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有していてもよい。不純物は、例えば、５×１０16／ｃｍ3以上１×１０21／ｃｍ3以下程度の濃度範囲で含有させることができる。
窒化物半導体層の成長方法としては、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として知られている方法を用いることができる。
ｎ側半導体層２０としては、例えば、電極を設けるためのｎ側コンタクト層を設けることができる。具体的には、ｎ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮとすることができる。一般的には、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型層をｎ側コンタクト層として用いることが多い。
また、クラッド層など種々の機能の層を適宜に設けることが可能である。
【００２０】
活性層３０は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。しかし、少なくとも井戸層が、第１超格子構造及び第２超格子構造の第１層に含まれるＩｎの混晶比よりもＩｎ混晶比が大きいもので形成される。その他の組成や膜厚については特に限定されない。また、井戸層又は障壁層のいずれの層から始まり、いずれの層で終わってもよい。
【００２１】
ｐ側半導体層４０としては、例えば、電極を設けるためのｐ側コンタクト層を設けることができる。具体的には、ｐ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮとすることができる。一般的には、ＭｇドープＧａＮからなるｐ型層をｐ側コンタクト層として用いることが多い。
また、クラッド層など種々の機能の層を適宜に設けることが可能である。
【００２２】
ｎ側電極６０は、ｎ側コンタクト層もしくは基板に設けられる。その材料としては、例えば、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕが挙げられる。
【００２３】
ｐ側電極５０は、ｐ側コンタクト層に設けられる。その材料としては、例えば、ＩＴＯからなる透光性電極と、透光性電極上の一部に設けられたＴｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕからなるパッド電極の構成が挙げられる。
【００２４】
続いて、図２に示した別の実施形態について説明する。
本実施形態では、第１超格子構造の第１層の膜厚を第２超格子構造の第１層の膜厚よりも厚く形成するものである。この実施形態でも第１の実施形態と同様の作用によって、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができ、出力の低下を抑制することができる。
本実施形態においては、第１超格子構造の第１層２１ａの膜厚を第２超格子構造の第１層２２aの膜厚よりも厚く形成する。具体的には、第１超格子構造の第１層の膜厚を２ｎｍ以上６ｎｍ以下程度で形成し、第２超格子構造の第１層２２aの膜厚を０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下程度で形成することが好ましい。第１層２１ａ及び２２ａをこのような膜厚で設けることで、結果的に、第１超格子構造におけるＧａＮ層の割合を第２超格子構造と比較して減らすことができるので、抵抗が高くなるのを抑制でき、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができる。
【００２５】
以下に、実施例の窒化物半導体発光素子について説明する。なお、本願は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示したような窒化物半導体発光素子は、以下のようにして製造することができる。
成長面に凹凸の形成されたサファイア基板１０をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、以下のように窒化物半導体層を順に成長させる。
バッファ層：アンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ 膜厚２５０Å
下地層：アンドープＧａＮ 膜厚６．５μｍ
第１のｎ側半導体層：ＳｉドープＧａＮ 膜厚２μｍ
第２のｎ側半導体層：アンドープＡｌＮ 膜厚３０Å
第３のｎ側半導体層（ｎ側コンタクト層）：ＳｉドープＧａＮ 膜厚２μｍ
第４のｎ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚１５０ｎｍ
第５のｎ側半導体層：ＳｉドープＧａＮ 膜厚１０ｎｍ
第６のｎ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚１５０ｎｍ
第７のｎ側半導体層：ＳｉドープＧａＮ 膜厚３０ｎｍ
第８のｎ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚５ｎｍ
第１超格子構造２１：アンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ １ｎｍの第１層２１ａ及びアンドープＧａＮ １．６ｎｍの第２層２１ｂを１ペアとしてこれを５回繰り返した
第２超格子構造２２：アンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ １ｎｍの第１層２２ａ及びアンドープＧａＮ ２．１ｎｍの第２層２２ｂを１ペアとしてこれを１５回繰り返した
活性層３０：ＳｉドープＧａＮからなる膜厚５ｎｍの障壁層で始まり、Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎよりなる膜厚３ｎｍの井戸層とアンドープＧａＮからなる膜厚５ｎｍの障壁層を１ペアとしてこれを９回繰り返した
第１のｐ側半導体層：ＭｇドープＡｌＧａＮ 膜厚１５ｎｍ
第２のｐ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚１５０ｎｍ
第３のｐ側半導体層：ＭｇドープＧａＮ（Ｍｇ低濃度） 膜厚１５０ｎｍ
第４のｐ側半導体層（ｐ側コンタクト層）：ＭｇドープＧａＮ（Ｍｇ高濃度） 膜厚１５ｎｍ
【００２６】
以上のようにして窒化物半導体層を成長させたウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側半導体層の表面に、窒化物半導体発光素子の形状を規定するための所定形状のマスクパターンを形成してＲＩＥにてエッチングを行い、ｎ側半導体層の表面を露出させる。
ｐ側電極５０及びｎ側電極６０を形成し、ウエハを所定形状に分割して窒化物半導体発光素子を得る。
【００２７】
得られた窒化物半導体発光素子の２０ｍＡにおける順方向電圧は、２．９２Ｖ、８０ｍＡにおける順方向電圧は、３．４５Ｖであった。
【００２８】
また、比較のため、第１超格子構造の第２層を第２超格子構造の第２層と同じ膜厚で形成する以外は同様の窒化物半導体発光素子を作成した。それらについて同様に順方向電圧を測定した結果、２０ｍＡにおける順方向電圧は、２．９３Ｖと本実施例の窒化物半導体発光素子と同等であるのに対し、８０ｍＡにおける順方向電圧は、３．５４Ｖと本実施例の窒化物半導体発光素子よりも高い結果が得られた。なお、本実施例と比較例の窒化物半導体の出力は同等であった。
このように、この実施例の窒化物半導体発光素子は、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができる。
【００２９】
（実施例２）
本実施例は、図２に示したような窒化物半導体発光素子であり、その製造方法としては、第1超格子構造及び第2超格子構造の膜厚を変更した以外は実施例１と実質的に同様である。
具体的には、以下のように形成する。
第1超格子構造の第1層２１ａ １．５ｎｍ
第1超格子構造の第２層２１ｂ ２ｎｍ
第２超格子構造の第1層２２ａ １ｎｍ
第２超格子構造の第２層２２ｂ ２ｎｍ
本実施例では、実施例１と同等の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の窒化物半導体発光素子は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、種々のデバイスに利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：基板
２０：ｎ側半導体層
２１：第１超格子構造
２１ａ：第1層
２１ｂ：第２層
２２：第２超格子構造
２２ａ：第１層
２２ｂ：第２層
３０：活性層
４０：ｐ側半導体層
５０：ｐ側電極
６０：ｎ側電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体層に超格子構造を有する窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子では、静電耐圧を向上させるために発光層の負電極側にｎ側多重層を形成している（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-51170号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化物半導体発光素子では、大電流（８０ｍＡ程度以上）を流す場合には、順方向電圧の増大により、窒化物半導体発光素子の温度が上昇し、出力が低下してしまう。そこで本願では、大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることの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】
【０００５】
一実施形態の窒化物半導体発光素子は、ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、前記第１超格子構造の第１層の膜厚と第２超格子構造の第１層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層の膜厚は前記第２超格子構造の第２層の膜厚よりも小さい。
別の実施形態の窒化物半導体発光素子は、ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、前記第１超格子構造の第２層の膜厚と第２超格子構造の第２層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第１層の膜厚は前記第２超格子構造の第１層の膜厚よりも大きい。
【発明の効果】
【０００６】
本願の窒化物半導体発光素子によれば、大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の構造を説明するための概略断面図である。
【図２】別の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の構造を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の一例を示す断面図である。基板１０上に、ｎ側半導体層２０、活性層３０及びｐ側半導体層４０が形成されている。ｎ側半導体層２０上にはｎ側電極６０が形成され、ｐ側半導体層４０上にはｐ側電極４１が形成されている。
【０００９】
ｎ側半導体層２０と活性層３０の間には、ｎ側半導体層側から順に第1超格子構造２１と第２超格子構造２２を有する。第1超格子構造２１は、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層２１ａと、Ｉｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層２１ｂとを含んでいる。第2超格子構造２２は、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（0＜Ｘ２≦１、Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層２２ａと、Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（0≦Ｙ２＜１、Ｘ２＞Ｙ２、Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層２２ｂとを含んでいる。
つまり、第１層（２１ａ及び２２ａ）はＩｎを含み、第２層（２１ｂ及び２２ｂ）は第１層よりもＩｎが少ない。また、第１超格子構造の第１層２１ａと第２超格子構造の第１層２２ａの組成は同じであり、第１超格子構造の第２層２１ｂと第２超格子構造の第２層２２ｂの組成は同じである。
ここで、本実施形態の窒化物半導体発光素子では、第１超格子構造の第１層２１ａの膜厚と第２超格子構造の第１層２２ａの膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層２１ｂの膜厚は、第２超格子構造の第２層２２ｂの膜厚よりも小さく形成されている。
なお、本明細書において、「超格子構造」は、第１層及び第２層を交互に複数積層したものであり、単一の第１層と単一の第２層を１ペアと数える。
【００１０】
このような構造によって、大電流を流す場合に順方向電圧を低く抑えることができる。以下に詳細を説明する。
基板上に複数の窒化物半導体層を形成すると、各々の層の組成、成長レート、成長温度等の違いに起因して上に成長される層に歪みが生じる。特に活性層に生じた歪みは、発光効率及び出力を低下させる原因となる。そこで、活性層よりもｎ側半導体層側にＩｎＧａＮ層とＧａＮ層の超格子構造を設けることで活性層への歪みを緩和することができる。
しかし、活性層における歪みを緩和するために、超格子構造のＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶を大きくしたり、膜厚を厚くしたり、超格子構造のペア数を増やすなどしてn側半導体層側でのＩｎの量が増加すると、順方向電圧を低下させることができるものの転位や結晶欠陥が増大し、発光出力も低下してしまう。そこで、超格子構造のＧａＮ層の膜厚を厚くすることによって転位や結晶欠陥を埋めて活性層の結晶性を良好にすることができ出力を上げることができる。しかし、ＧａＮ層を厚くすると抵抗が高くなり、順方向電圧が高くなってしまう。つまり、超格子構造において、ＩｎＧａＮの割合が多くなりすぎると発光出力が低下し、ＧａＮの割合が多くなりすぎると順方向電圧が高くなってしまい、発光出力と順方向電圧の両方を良好にすることが難しい。
そこで、本実施形態では、第１超格子構造２１及び第２超格子構造２２のうち、ｎ側半導体層側に設けられる第1超格子構造の第２層（Ｉｎの少ない層）２１ｂの膜厚を、活性層側に設けられる第２超格子構造の第２層２２ｂと比較して薄くすることでＩｎＧａＮの割合を大きくし、ｎ側半導体層側で抵抗が高くならないような構造として電流を流れやすくすることができ、順方向電圧を低く抑えることができる。また、第２超格子構造２２により、ＧａＮの割合を大きくしてＩｎ量の増加により発生する転位や結晶欠陥を埋めることで結晶性を回復させて出力の低下を防ぐことができる。このようにして、ｎ側半導体層側ではＩｎＧａＮの割合を大きくすることで順方向電圧を低下させ、活性層側ではＧａＮの割合の多い超格子構造により出力の低下を抑制することができる。その結果、大電流投入時に周囲温度が上昇しても、窒化物半導体発光素子の温度上昇が少なく、発光出力を維持することができる。
【００１１】
以下、実施形態の各構成について説明する。
（第１超格子構造２１）
第１超格子構造２１は、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層２１ａと、Ｉｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層２１ｂとを有する。第１層２１ａは、InGaNであることが好ましい。そのIn混晶比としては１％以上５％以下程度が挙げられる。第２層２１ｂの組成としては、第１層よりも少ないIn混晶比であればよく、ＧａＮ又はＩｎＧａＮで形成される。なかでもGaNで形成されることが好ましい。このような組成で超格子構造が設けられることによって、活性層への歪みを緩和することができる。
第１層２１ａ及び第２層２１ｂは、不純物がドープされていてもよいしアンドープでもよい。本明細書における「アンドープ」は、１×１０１７ｃｍ３以下とする。
【００１２】
第１層２１ａの単層の膜厚は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下程度であることが好ましい。第１層２１ａをこのような膜厚で設けることで、抵抗が高くならずに順方向電圧を低く抑えることができる。また、第２層２１ｂの単層の膜厚は、第２超格子構造の第２層２２ｂの単層の膜厚よりも薄く、１ｎｍ以上４ｎｍ以下程度であることが好ましい。また、第１超格子構造の第２層の膜厚は、第２超格子構造の第２層の膜厚の０．５倍以上０．８倍以下であることが好ましい。また、第２層は、第１層の成長により発生した転位や結晶欠陥を埋めるために第１層の１．０５倍以上１．５倍以下程度の膜厚で設けられることが好ましい。
第１超格子構造２１の総膜厚としては、１０．５ｎｍ以上７６ｎｍ以下程度が挙げられる。第１超格子構造２１のペア数としては、５ペア以上１５ペア以下程度が挙げられる。このような超格子構造とすることで、活性層に歪みが発生するのを抑制しつつも、活性層へ好適に電流を流すことができ、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができる。
また、第１超格子構造２１は、第１層２１ａと第２層２１ｂいずれの層から始まってもよいし、いずれの層で終わってもよい。
【００１３】
（第２超格子構造２２）
第２超格子構造２２では、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（0＜Ｘ２≦１、Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層２２ａと、Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（0≦Ｙ２＜１、Ｘ２＞Ｙ２、Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層２２ｂとを含んでいる。第１層２２ａの組成としては、第１超格子構造の第１層と同様に、InGaNであることが好ましい。そのIn混晶比としては１％以上５％以下程度が挙げられる。第２層２２ｂの組成としては、第１超格子構造の第２層と同様に、第１層よりも少ないIn混晶比であればよい。そのなかでもGaNで形成されることが好ましい。第１層２２ａ及び第２層２２ｂは、不純物がドープされていてもよいしアンドープでもよい。
【００１４】
第１層２２ａの単層の膜厚は、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下程度であることが好ましい。また、第２層２２ｂの単層の膜厚は、第１超格子構造の第２層２１ｂの単層の膜厚よりも厚く、１．０５ｎｍ以上６ｎｍ以下程度であることが好ましい。あるいは、第２層は、第１層の成長により発生した転位や結晶欠陥を埋めるために第１層の１．０５倍以上１．５倍以下程度の膜厚で設けられることが好ましい。このような膜厚で設けることで、Ｉｎを含む超格子構造により発生した転位や結晶欠陥を埋めることができる。
第２超格子構造２２の総膜厚としては、１１ｎｍ以上１０５ｎｍ以下程度が挙げられる。第２超格子構造２２のペア数としては、５ペア以上１５ペア以下程度が挙げられる。このような第２超格子構造２２とすることで、Ｉｎを含む超格子構造により発生した転位や結晶欠陥を埋めることができ、活性層への応力を緩和することができ、出力の低下を抑制することができる。
また、第２超格子構造２２は、第１層２２ａと第２層２２ｂいずれの層から始まってもよいし、いずれの層で終わってもよい。
【００１５】
第１超格子構造２１及び第２超格子構造２２の総膜厚としては、２１．５ｎｍ以上１８１ｎｍ以下程度が好ましい。また、第1超格子構造２１は、第２超格子構造２２よりも薄いことが好ましい。これにより、ｎ側半導体層側での電流を流れやすくさせ、順方向電圧を低下させることができる。
【００１６】
また、第１超格子構造２１のペア数は、第２超格子構造２２のペア数よりも少ないことが好ましい。具体的には、０．３倍以上０．８倍以下程度が挙げられる。これによって、ｎ側半導体層側では電流を流れやすくし、活層側においては転位や結晶欠陥を埋めることができるので出力の低下を抑制することができる。
【００１７】
また、第１超格子構造２１、第２超格子構造２２及び活性層は、各々が接して設けられてもよいし、本実施形態の効果に影響がない範囲であれば間に別の層が介在していてもよい。これらが接して設けられることによって、より効果的に大電流投入時の順方向電圧の上昇及び発光出力の低下の抑制することができる。
【００１８】
以下、その他の構成について説明する。
基板１０は、窒化物半導体を成長させることができる基板であればよく、具体的には、スピネル、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等が挙げられる。Ｃ面、Ｍ面、Ａ面及びＲ面のいずれかを主面とするサファイアもしくは窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）を用いることが好ましい。また、基板は、その表面に０°以上１０°以下程度のオフ角を有していてもよい。その表面に任意の形状の凹凸を形成してもよい。また、窒化物半導体層を成長させる前にバッファ層や下地層等を形成してもよい。また、研磨等により薄くしたり、最終的に除去してもよい。
【００１９】
ｎ側半導体層２０、活性層３０及びｐ側半導体層４０を含む窒化物半導体層としては、ＩｎａＡｌｂＧａ1-ａ-ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）を含むものを用いることができる。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。ｎ側半導体層２０は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等のいずれか１つ以上を含有していてもよい。また、ｐ側半導体層４０は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有していてもよい。不純物は、例えば、５×１０16／ｃｍ3以上１×１０21／ｃｍ3以下程度の濃度範囲で含有させることができる。
窒化物半導体層の成長方法としては、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として知られている方法を用いることができる。
ｎ側半導体層２０としては、例えば、電極を設けるためのｎ側コンタクト層を設けることができる。具体的には、ｎ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮとすることができる。一般的には、ＳｉドープＧａＮからなるｎ型層をｎ側コンタクト層として用いることが多い。
また、クラッド層など種々の機能の層を適宜に設けることが可能である。
【００２０】
活性層３０は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。しかし、少なくとも井戸層が、第１超格子構造及び第２超格子構造の第１層に含まれるＩｎの混晶比よりもＩｎ混晶比が大きいもので形成される。その他の組成や膜厚については特に限定されない。また、井戸層又は障壁層のいずれの層から始まり、いずれの層で終わってもよい。
【００２１】
ｐ側半導体層４０としては、例えば、電極を設けるためのｐ側コンタクト層を設けることができる。具体的には、ｐ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮとすることができる。一般的には、ＭｇドープＧａＮからなるｐ型層をｐ側コンタクト層として用いることが多い。
また、クラッド層など種々の機能の層を適宜に設けることが可能である。
【００２２】
ｎ側電極６０は、ｎ側コンタクト層もしくは基板に設けられる。その材料としては、例えば、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕが挙げられる。
【００２３】
ｐ側電極５０は、ｐ側コンタクト層に設けられる。その材料としては、例えば、ＩＴＯからなる透光性電極と、透光性電極上の一部に設けられたＴｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕからなるパッド電極の構成が挙げられる。
【００２４】
続いて、図２に示した別の実施形態について説明する。
本実施形態では、第１超格子構造の第１層の膜厚を第２超格子構造の第１層の膜厚よりも厚く形成するものである。この実施形態でも第１の実施形態と同様の作用によって、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができ、出力の低下を抑制することができる。
本実施形態においては、第１超格子構造の第１層２１ａの膜厚を第２超格子構造の第１層２２aの膜厚よりも厚く形成する。具体的には、第１超格子構造の第１層の膜厚を２ｎｍ以上６ｎｍ以下程度で形成し、第２超格子構造の第１層２２aの膜厚を０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下程度で形成することが好ましい。第１層２１ａ及び２２ａをこのような膜厚で設けることで、結果的に、第１超格子構造におけるＧａＮ層の割合を第２超格子構造と比較して減らすことができるので、抵抗が高くなるのを抑制でき、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができる。
【００２５】
以下に、実施例の窒化物半導体発光素子について説明する。なお、本願は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示したような窒化物半導体発光素子は、以下のようにして製造することができる。
成長面に凹凸の形成されたサファイア基板１０をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、以下のように窒化物半導体層を順に成長させる。
バッファ層：アンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ 膜厚２５０Å
下地層：アンドープＧａＮ 膜厚６．５μｍ
第１のｎ側半導体層：ＳｉドープＧａＮ 膜厚２μｍ
第２のｎ側半導体層：アンドープＡｌＮ 膜厚３０Å
第３のｎ側半導体層（ｎ側コンタクト層）：ＳｉドープＧａＮ 膜厚２μｍ
第４のｎ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚１５０ｎｍ
第５のｎ側半導体層：ＳｉドープＧａＮ 膜厚１０ｎｍ
第６のｎ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚１５０ｎｍ
第７のｎ側半導体層：ＳｉドープＧａＮ 膜厚３０ｎｍ
第８のｎ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚５ｎｍ
第１超格子構造２１：アンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ １ｎｍの第１層２１ａ及びアンドープＧａＮ １．６ｎｍの第２層２１ｂを１ペアとしてこれを５回繰り返した
第２超格子構造２２：アンドープＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎ １ｎｍの第１層２２ａ及びアンドープＧａＮ ２．１ｎｍの第２層２２ｂを１ペアとしてこれを１５回繰り返した
活性層３０：ＳｉドープＧａＮからなる膜厚５ｎｍの障壁層で始まり、Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎよりなる膜厚３ｎｍの井戸層とアンドープＧａＮからなる膜厚５ｎｍの障壁層を１ペアとしてこれを９回繰り返した
第１のｐ側半導体層：ＭｇドープＡｌＧａＮ 膜厚１５ｎｍ
第２のｐ側半導体層：アンドープＧａＮ 膜厚１５０ｎｍ
第３のｐ側半導体層：ＭｇドープＧａＮ（Ｍｇ低濃度） 膜厚１５０ｎｍ
第４のｐ側半導体層（ｐ側コンタクト層）：ＭｇドープＧａＮ（Ｍｇ高濃度） 膜厚１５ｎｍ
【００２６】
以上のようにして窒化物半導体層を成長させたウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側半導体層の表面に、窒化物半導体発光素子の形状を規定するための所定形状のマスクパターンを形成してＲＩＥにてエッチングを行い、ｎ側半導体層の表面を露出させる。
ｐ側電極５０及びｎ側電極６０を形成し、ウエハを所定形状に分割して窒化物半導体発光素子を得る。
【００２７】
得られた窒化物半導体発光素子の２０ｍＡにおける順方向電圧は、２．９２Ｖ、８０ｍＡにおける順方向電圧は、３．４５Ｖであった。
【００２８】
また、比較のため、第１超格子構造の第２層を第２超格子構造の第２層と同じ膜厚で形成する以外は同様の窒化物半導体発光素子を作成した。それらについて同様に順方向電圧を測定した結果、２０ｍＡにおける順方向電圧は、２．９３Ｖと本実施例の窒化物半導体発光素子と同等であるのに対し、８０ｍＡにおける順方向電圧は、３．５４Ｖと本実施例の窒化物半導体発光素子よりも高い結果が得られた。なお、本実施例と比較例の窒化物半導体の出力は同等であった。
このように、この実施例の窒化物半導体発光素子は、大電流投入時の順方向電圧を低く抑えることができる。
【００２９】
（実施例２）
本実施例は、図２に示したような窒化物半導体発光素子であり、その製造方法としては、第1超格子構造及び第2超格子構造の膜厚を変更した以外は実施例１と実質的に同様である。
具体的には、以下のように形成する。
第1超格子構造の第1層２１ａ １．５ｎｍ
第1超格子構造の第２層２１ｂ ２ｎｍ
第２超格子構造の第1層２２ａ １ｎｍ
第２超格子構造の第２層２２ｂ ２ｎｍ
本実施例では、実施例１と同等の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の窒化物半導体発光素子は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、種々のデバイスに利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：基板
２０：ｎ側半導体層
２１：第１超格子構造
２１ａ：第1層
２１ｂ：第２層
２２：第２超格子構造
２２ａ：第１層
２２ｂ：第２層
３０：活性層
４０：ｐ側半導体層
５０：ｐ側電極
６０：ｎ側電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、
前記第１超格子構造の第１層の膜厚と第２超格子構造の第１層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層の膜厚は前記第２超格子構造の第２層の膜厚よりも小さい窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、
前記第１超格子構造の第２層の膜厚と第２超格子構造の第２層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第１層の膜厚は前記第２超格子構造の第１層の膜厚よりも大きい窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１超格子構造は前記第２超格子構造よりも膜厚が薄い請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１層と前記第２層とを1ペアとする前記第１超格子構造のペア数は、前記第２超格子構造のペア数よりも少ない請求項１乃至３のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１超格子構造の第２層の膜厚は、前記第２超格子構造の第２層の膜厚の０．５倍以上０．８倍以下である請求項１、３、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】
前記第２層はＧａＮである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１】
ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、
前記第１超格子構造の第１層の膜厚と第２超格子構造の第１層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第２層の膜厚は前記第２超格子構造の第２層の膜厚よりも小さい窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を順に有する窒化物半導体発光素子において、
前記ｎ側半導体層と前記活性層の間にｎ側半導体層側から順に、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（0＜Ｘ１≦１）からなる第１層とＩｎｙ1Ｇａ1−ｙ1Ｎ（0≦Ｙ１＜１、Ｘ1＞Ｙ１）からなる第２層とを含む第1超格子構造と、Ｉｎｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（Ｘ１＝Ｘ２）からなる第１層とＩｎｙ２Ｇａ１−ｙ２Ｎ（Ｙ１＝Ｙ２）からなる第２層とを含む第２超格子構造とを有し、
前記第１超格子構造の第２層の膜厚と第２超格子構造の第２層の膜厚は同じであり、第１超格子構造の第１層の膜厚は前記第２超格子構造の第１層の膜厚よりも大きい窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１超格子構造は前記第２超格子構造よりも膜厚が薄い請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１層と前記第２層とを1ペアとする前記第１超格子構造のペア数は、前記第２超格子構造のペア数よりも少ない請求項１乃至３のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１超格子構造の第２層の膜厚は、前記第２超格子構造の第２層の膜厚の０．５倍以上０．８倍以下である請求項１、３、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】
前記第２層はＧａＮである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−４３９８２（Ｐ２０１２−４３９８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３９６５（Ｐ２０１０−１８３９６５）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
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