JP2010263189A - 窒化物半導体発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】多重量子井戸構造および単一量子井戸構造の両者のデメリットを鑑みて、発光効率の高いＬＥＤを提供すること。
【解決手段】少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる発光ダイオードにおいて、前記活性層は、発光ダイオード中、最もＩｎ混晶比の大きい１層の第１の窒化物半導体層からなり、前記活性層と前記ｎ型窒化物半導体層の間に存在するＩｎＧａＮ層を含む第２の窒化物半導体層、および前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間に存在するＩｎＧａＮ層を含む第３の窒化物半導体層の少なくともいずれかを有し、
前記第２の窒化物半導体層に含まれるＩｎＧａＮ層および前記第３の窒化物半導体層に含まれるＩｎＧａＮ層の少なくともいずれかのＩｎ混晶比は、前記活性層を構成する第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比より小さい、窒化物半導体発光ダイオードに関する。
【選択図】図１

Description

本発明は窒化物半導体発光ダイオードに関する。

特許文献１によれば、活性層としてＩｎ混晶比の異なるＩｎＧａＮ層の多層膜からなる構造が提案されている。

特許文献２によれば、活性層は量子井戸層、バリア層からなる超格子構造が提案されている。

特許文献３によれば、ｎ型不純物のドーピング濃度が高いＩＩＩ族窒化物半導体の層である高濃度ドープ層とｎ型不純物のドーピング濃度がこれよりも低いＩＩＩ族窒化物半導体の層である低濃度ドープ層を交互に積層された構成を含むＩＩＩ族窒化物半導体積層体が提案されている。

このように従来の発光ダイオードの活性層の構造は多重量子井戸構造が一般的な技術として報告されている。

発光ダイオードにおける発光効率の低下の要因として、活性層の自己吸収による光取り出し効率の低下が挙げられる。活性層は多重量子井戸構造、単一量子井戸構造があげられるが、多重量子井戸構造は上述のとおり活性層の各井戸層の混晶比揺らぎなどにより自己吸収の影響を受けやすい。単一量子井戸構造は層厚にもよるが自己吸収の影響は小さいが多重量子井戸構造に比べ高い発光効率を実現するのが難しい。

特許第２９３２４６７号公報 特許第３３０４７８２号公報 特開２００６−６０１９７号公報

本発明は多重量子井戸構造および単一量子井戸構造の両者のデメリットを鑑みて、発光効率の高いＬＥＤを提供することを目的とする。

本発明は、少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる発光ダイオードにおいて、前記活性層と前記ｎ型窒化物半導体層の間に存在するＩｎＧａＮ層を含む第２の窒化物半導体層、および前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間に存在するＩｎＧａＮ層を含む第３の窒化物半導体層の少なくともいずれかを有し、前記第２の窒化物半導体層に含まれるＩｎＧａＮ層および前記第３の窒化物半導体層に含まれるＩｎＧａＮ層の少なくともいずれかのＩｎ混晶比は、前記活性層を構成する第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比より小さい、窒化物半導体発光ダイオードである。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層の少なくともいずれかにおいて、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、前記２以上の窒化物半導体層のそれぞれのＩｎ混晶比は、活性層を構成する第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比より小さいことが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層は、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層を含むことが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層において、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、前記２以上の窒化物半導体層のそれぞれは、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比小さいＩｎＧａＮ層を有することが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比は５％以上であることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層において、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、前記周期構造を構成する２以上の窒化物半導体層は、ＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層であることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層、および第３の窒化物半導体層に含まれる、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層は、いずれもアンドープであることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層に含まれる、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層は、ＳｉおよびＧｅがドーピングされていることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記周期構造を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層は、いずれもアンドープであることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第２の窒化物半導体層の周期構造を構成するＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層は、ＳｉおよびＧｅの少なくともいずれかがドーピングされていることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記第３の窒化物半導体層の周期構造を構成するＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層はアンドープであることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記活性層に接する第２の窒化物半導体層中の層は、ＧａＮ層であることが好ましい。

本発明に係る窒化物半導体発光ダイオードは、前記ｐ型窒化物半導体層に接する第３の窒化物半導体層中の層は、ＧａＮ層であることが好ましい。

本発明によれば、窒化物半導体発光ダイオード素子などの発光効率を向上させることができる。

本発明の窒化物半導体発光素子の一例である窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図である。 本発明の実施の形態における窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１に、本発明の窒化物半導体発光ダイオードの一例である窒化物半導体層構成の好ましい一例の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体発光ダイオードは、基板１上にｎ型窒化物半導体層２、第２の窒化物半導体層３、活性層４、第３の窒化物半導体層５、ｐ型窒化物半導体層６を少なくとも形成させる。

＜基板＞
基板１はサファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ基板など選択できる。

＜ｎ型窒化物半導体層＞
ｎ型窒化物半導体層２はＡｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から形成され、低温バッファ層、アンドープ層を形成してもよく、ドーパントはＳｉ、Ｇｅなどが選択される。

＜第２の窒化物半導体層＞
ｎ型窒化物半導体層２上にＩｎＧａＮ層を含む第２の窒化物半導体層３を積層させ、その次に活性層４を形成する。

活性層４の内部量子効率を保障するためには、前記第２の窒化物半導体層３において、活性層４に接する第２の窒化物半導体層中の層はＧａＮ層であることがより好ましい。

第２の窒化物半導体層３中に形成されるＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比は、活性層を構成するＩｎを含む第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比よりも小さいことが光取り出し効率確保の点で必須である。ただし例外として第２の窒化物半導体層３中に形成されるＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比が活性層を構成する第１の窒化物半導体層より大きい場合でも、層厚が活性層に比べて小さく、伝導帯及び価電子帯の基底準位間のバンドギャップが活性層よりも大きければよい。なお、本明細書においてＩｎ混晶比とは他の１３族元素の総モル原子数に対するＩｎのモル原子数の比を意味する。

さらに第２の窒化物半導体層３は、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、前記２以上の窒化物半導体層は、それぞれ活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比が小さく、異なるＩｎ混晶比を有することが好ましい。なお、前記２以上の窒化物半導体層は、それぞれの窒化物半導体層のＩｎ混晶比が、段階的に異なるものであってもよい。具体的にはＧａＮ層とＩｎＧａＮ層の周期構造であることが活性層４の内部量子効率確保の点で好ましい。このときもＩｎＧａＮ層は、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりもＩｎ混晶比が小さいことが光取り出し効率確保の点で必須である。ただし例外として第２の窒化物半導体層３中に形成されるＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比が活性層を構成する第１の窒化物半導体層より大きい場合でも、層厚が活性層に比べて小さく、伝導帯及び価電子帯の基底準位間のバンドギャップが活性層よりも大きければよい。

第２の窒化物半導体層３はアンドープであってもｎ型ドープであってもよい。このときｎ型ドーパントはＳｉ、Ｇｅなどが考えられる。

第２の窒化物半導体層３のＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比は５％以上であることが活性層４の内部量子効率確保の点で好ましく、さらに５〜１５％であることが好ましい。なお、前記Ｉｎ混晶比が１５％を超えると、ＩｎＧａＮ層の結晶性が悪化するため好ましくない。

ｎ型ドーパントは第２の窒化物半導体層３と活性層４のそれぞれのＩｎ混晶比によるが、第２の窒化物半導体層３をｎ型ドーピングすることにより、より活性層４の１層で光らせることができ、キャリアのリークを防げる点、光取り出し効率向上の点で好ましい。

＜活性層＞
活性層４は第１の窒化物半導体層から構成される。具体的にはＩｎＧａＮ層より形成されることが好ましく、Ｉｎ混晶比、層厚を変化させることにより所望の波長に設計することができる。

第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比は任意の波長を得るために設計される。内部量子効率を保障するためには、第１の窒化物半導体層を構成するＩｎＧａＮ層はアンドープであることが好ましい。

＜第３の窒化物半導体層＞
第３の窒化物半導体層５はＩｎＧａＮ層を含む。さらに第３の窒化物半導体層５はＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層より形成されることがｐ型窒化物半導体層６成長時の活性層への熱ダメージを軽減する上で好ましい。

ｐ型窒化物半導体層に接する第３の窒化物半導体層中の層は、ＧａＮ層より形成されることが活性層への注入効率の保障のため好ましい。

第３の窒化物半導体層５は２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、前記２以上の窒化物半導体層は、それぞれ活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比が小さく、異なるＩｎ混晶比を有する窒化物半導体層であってもよい。なお、前記２以上の窒化物半導体層は、それぞれの窒化物半導体層のＩｎ混晶比が、段階的に異なるものであってもよい。また第３の窒化物半導体層５はアンドープであることが、キャリアの注入効率確保の点、活性層への不純物の拡散を防ぐ点で好ましい。

第３の窒化物半導体層３のＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比は５％以上であることが活性層４の内部量子効率確保の点で好ましく、さらに５〜１５％であることが好ましい。なお、前記Ｉｎ混晶比が１５％を超えると、ＩｎＧａＮ層の結晶性が悪化するため好ましくない。

＜ｐ型窒化物半導体層＞
次にｐ型窒化物半導体層６はｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎが選択される。ｐ型窒化物半導体層６はＡｌＧａＩｎＮ層を含む。

＜電極＞
正負の電極形成は、例えばサファイヤのような絶縁基板の場合は、ｐ型窒化物半導体層６側からｎ型窒化物半導体層２までエッチングすることで、ｐ型窒化物半導体６上に例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＩＧＯ（インジウム・ガリウム酸化物）、ＳｎＯ₂などの透明電流拡散層を挟んで正電極、露出したｎ型窒化物半導体層２上に負電極をそれぞれ形成できる。

一方、ＧａＮ、ＳｉＣのような導電性基板の場合は、ｐ型窒化物半導体６上に例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＯ、ＳｎＯ₂などの電流拡散層を挟んで正電極、基板１裏面に負電極を形成できる。

以下、本発明の好ましい実施の形態１〜６について、図２を用いて説明する。なお、実施の形態１〜６の構成は表１の通りである。

＜実施の形態１＞
実施の形態１においては、図２に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を
作製した。まず、サファイアからなる基板１１を用意し、その基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応炉内にセットした。そして、その反応炉内に水素を流しながら基板１１の温度を１０５０℃まで上昇させて、基板１１の表面（Ｃ面）のクリーニングを行なう。

（ｎ型窒化物半導体層の形成）
次に、基板１１の温度を５１０℃まで低下させ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ（トリメチルガリウム）を反応炉内に流して、基板１１の表面（Ｃ面）上にＧａＮからなるバッファ層をＭＯＣＶＤ法により約２０ｎｍの厚さで積層する。

次いで、基板１１の温度を１０５０℃まで上昇させて、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体下地層（キャリア濃度：１×１０¹⁸／ｃｍ³）をＭＯＣＶＤ法によりバッファ層上に６μｍの厚さで積層する。

続いて、キャリア濃度が５×１０¹⁸／ｃｍ³となるようにＳｉをドーピングしたこと以外はｎ型窒化物半導体下地層と同様にして、ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体コンタクト層をＭＯＣＶＤ法によりｎ型窒化物半導体下地層上に０．５μｍの厚さで積層する。

以上、バッファ層、ｎ型窒化物半導体下地層、ｎ型窒化物半導体コンタクト層をｎ型窒化物半導体層１２とする。

（第２の窒化物半導体層の形成）
次に、基板１１の温度を７３０℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる第２の窒化物半導体第１層１３ａ、続いてＴＭＩの供給を止めることでことで７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第２の窒化物半導体第２層１３ｂを形成し、これを１周期とし、３周期成長し、第２の窒化物半導体層１３とする。

（活性層の形成）
続いて、基板１１の温度を７００℃に下げ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩを反応炉内に流して、前記第２の窒化物半導体第２層１３ｂ上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.20Ｇａ_0.80Ｎからなる活性層１４を成長する。

（蒸発防止層の形成）
続いて、基板１１の温度を７００℃のままで、ＴＭＩの供給を止めることにより厚さ２ｎｍのＧａＮからなる蒸発防止層１５を活性層１４上に成長する。

（第３の窒化物半導体層の形成）
続いて、基板１１の温度を７３０℃に上げ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧを反応炉内に流して、７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第３の窒化物半導体第２層１６ｂを成長させ、その後加えてＴＭＩを供給することにより２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる第３の窒化物半導体第１層１６ａを成長させ、これを１周期とし、２周期、蒸発防止層１５上に成長し、さらにその上に７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第３の窒化物半導体第２層１６ｂを成長させ、第３の窒化物半導体層１６とする。

（ｐ型窒化物半導体層の形成）
次いで、基板１１の温度を９５０℃に上昇させ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、不純物ガスとしてＣＰ２Ｍｇを反応炉内に流して、Ｍｇが１×１０²⁰／ｃｍ³の濃度でドーピングされたＡｌ_0.20Ｇａ_0.85Ｎからなるｐ型窒化物半導体クラッド層をＭＯＣＶＤ法により第３の窒化物半導体層１６上に約２０ｎｍの厚さで積層する。

次に、基板１１の温度を９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてＣＰ２Ｍｇを反応炉内に流して、Ｍｇが１×１０²⁰／ｃｍ³の濃度でドーピングされたＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体クラッド層上に８０ｎｍの任意の厚さで積層する。

以上、ｐ型窒化物半導体層１７はｐ型窒化物半導体クラッド層、ｐ型窒化物半導体コンタクト層からなる。

次に、基板１の温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素を反応炉内に流して、アニーリングを行なう。

（電極の形成）
次に、ウェハーを反応炉から取り出し、最上層のｐ型窒化物半導体層１７の表面にＥＢ蒸着によりＩＴＯからなる透光性電極１８を１００ｎｍの厚さで形成する。透光性電極１８上に所定の形状にパターニングされたマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置で透光性電極１８側からエッチングを行い、ｎ型窒化物半導体コンタクト層の表面を露出させる。透光性電極１８上及び露出したｎ型窒化物半導体コンタクト層上の所定の位置にＴｉとＡｌを含むパット電極１９、２０をそれぞれ形成する。以上によりＬＥＤ素子とする。

（性能）
このＬＥＤ素子特性は、ＥＬ発光において活性層１４から主要に発光し、その他のＩｎＧａＮ層はいずれも活性層１４よりもＩｎ混晶比が小さくバンドギャップが広いことから、同一組成でＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ：多重量子井戸）を形成した場合よりも、自己吸収が少なく、光取り出し効率をあげることができ、発光効率を向上させることができる。また活性層１４よりもｎ型窒化物半導体層側の第２の窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層側の第３の窒化物半導体層中にＩｎＧａＮ層を設けることによりＳＱＷ（ｓｉｎｇｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ：単一量子井戸）よりも発光効率の高いＬＥＤ素子とすることができる。ｐ型窒化物半導体層側の第３の窒化物半導体層の周期構造が１周期、２周期いずれのときも、活性層１４から主要に発光し、上述の理由で高い発光効率を実現することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２は、実施の形態１と比べて、第２の窒化物半導体層１３を変更し、第３の窒化物半導体層１６を形成しない点以外は同様とする。

ｎ型窒化物半導体層１２を成長後、基板１１の温度を７７０℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなる第２の窒化物半導体第１層１３ａ、続いてＴＭＩの供給を止めることでことで７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第２の窒化物半導体第２層１３ｂを形成し、これを１周期とし、３周期成長し、第２の窒化物半導体層１３とする。

続いて、基板１１の温度を７００℃に下げ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩを反応炉内に流して、前記第２の窒化物半導体層第２層
１３ｂ上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.20Ｇａ_0.80Ｎからなる活性層１４を成長する。

続いて、基板１１の温度を７００℃のままで、ＴＭＩの供給を止めることにより厚さ１０ｎｍのＧａＮからなる蒸発防止層１５を活性層１４上に成長する。その後、ｐ型窒化物半導体層１７を形成する。

このＬＥＤ素子は、活性層１４から主要な発光が得られ、実施の形態１同様高い光取り出し効率を実現することができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態３は、実施の形態１に比べて、第２の窒化物半導体層１３を形成しないこと以外は同様とした。

このＬＥＤ素子において、活性層１４から主要な発光が得られる。実施の形態１と同様に高い光取り出し効率を実現することができる。

＜実施の形態４＞
実施の形態４は、実施の形態１に比べて、第２の窒化物半導体層１３中の第２の窒化物半導体第２層１３ｂをドーピングする点以外は同様とした。

ｎ型窒化物半導体層１２を成長後、基板１１の温度を７３０℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる第２の窒化物半導体第１層１３ａ、続いてＴＭＩの供給を止め、加えてＳｉＨ₄（シラン）をＳｉドーピング濃度が５×１０¹⁸／ｃｍ³となるように供給することで７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第２の窒化物半導体第２層１３ｂを形成し、これを１周期とし、３周期成長し、第２の窒化物半導体層１３とする。その後、活性層１４、蒸発防止層１５、第３の窒化物半導体層１６、ｐ型窒化物半導体層１７を形成する。

このＬＥＤ素子において、活性層１４から主要な発光が得られる。実施の形態１と同様に高い光取り出し効率を実現することができる。

＜実施の形態５＞
実施の形態５は、実施の形態１と比べて、第２の窒化物半導体層１３の周期構造を１周期に変更する以外は同様とした。

ｎ型窒化物半導体層１２を成長後、基板１１の温度を７３０℃に低下し、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる第２の窒化物半導体第１層１３ａ、続いてＴＭＩの供給を止め、で７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第２の窒化物半導体第２層１３ｂを形成する。その後、活性層１４、蒸発防止層１５、第３の窒化物半導体層１６、ｐ型窒化物半導体層１７を形成する。

このＬＥＤ素子において、活性層１４から主要な発光が得られる。実施の形態１と同様に高い光取り出し効率を実現することができる。

＜実施の形態６＞
実施の形態５に対し、第３の窒化物半導体層１６の周期構造の周期を変更する以外は同様とした。

ｎ型窒化物半導体層１２、第２の窒化物半導体層１３、活性層１４および蒸発防止層１５を成長後、基板１１の温度を７３０℃に上げ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧを反応炉内に流して、７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第３の窒化物半導体第２層１６ｂを成長させ、その後加えてＴＭＩを供給することにより２．５ｎｍの厚さのＩｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる第３の窒化物半導体第１層１６ａを成長させ、さらにその上に７ｎｍの厚さのＧａＮからなる第３の窒化物半導体第２層１６ｂを成長させ、第３の窒化物半導体層１６とする。その後、ｐ型窒化物半導体層１７を形成する。

このＬＥＤ素子において、活性層１４から主要な発光が得られる。実施の形態１と同様に高い光取り出し効率を実現することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１１ 基板、２，１２ ｎ型窒化物半導体層、３，１３ 第２の窒化物半導体層、４，１４ 活性層、５，１６ 第３の窒化物半導体層、６ ｐ型窒化物半導体層、１３ａ
第２の窒化物半導体第１層、１３ｂ 第２の窒化物半導体第２層、１５ 蒸発防止層、１６ａ 第３の窒化物半導体第１層、１６ｂ 第３の窒化物半導体第２層、１７ ｐ型窒化物半導体層、１８ 透光性電極、１９，２０ パット電極。

Claims (13)

1. 少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層からなる発光ダイオードにおいて、
   前記活性層は、発光ダイオード中、最もＩｎ混晶比の大きい１層の第１の窒化物半導体層からなり、
   前記活性層と前記ｎ型窒化物半導体層の間に存在するＩｎＧａＮ層を含む第２の窒化物半導体層、および前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層の間に存在するＩｎＧａＮ層を含む第３の窒化物半導体層の少なくともいずれかを有し、
   前記第２の窒化物半導体層に含まれるＩｎＧａＮ層および前記第３の窒化物半導体層に含まれるＩｎＧａＮ層の少なくともいずれかのＩｎ混晶比は、前記活性層を構成する第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比より小さい、
   窒化物半導体発光ダイオード。
2. 前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層の少なくともいずれかにおいて、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、
   前記２以上の窒化物半導体層のそれぞれのＩｎ混晶比は、活性層を構成する第１の窒化物半導体層のＩｎ混晶比より小さい、
   請求項１記載の窒化物半導体発光ダイオード。
3. 前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層は、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層を含む、請求項１または２いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
4. 前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層において、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、
   前記２以上の窒化物半導体層のそれぞれは、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比小さいＩｎＧａＮ層を有する、
   請求項２記載の窒化物半導体発光ダイオード。
5. 前記活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層のＩｎ混晶比は５％以上である、請求項１〜４いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
6. 前記第２の窒化物半導体層および前記第３の窒化物半導体層において、２以上の窒化物半導体層が周期構造を構成し、
   前記周期構造を構成する２以上の窒化物半導体層は、ＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層である、請求項２〜５いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
7. 前記第２の窒化物半導体層、および第３の窒化物半導体層に含まれる、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層は、いずれもアンドープである、請求項１〜６いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
8. 前記第２の窒化物半導体層に含まれる、活性層を構成する第１の窒化物半導体層よりＩｎ混晶比の小さいＩｎＧａＮ層は、ＳｉおよびＧｅがドーピングされている、請求項１〜６いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
9. 前記周期構造を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層は、いずれもアンドープである、請求項６記載の窒化物半導体発光ダイオード。
10. 前記第２の窒化物半導体層の周期構造を構成するＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層は、ＳｉおよびＧｅの少なくともいずれかがドーピングされている、請求項６記載の窒化物半導体発光ダイオード。
11. 前記第３の窒化物半導体層の周期構造を構成するＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層はアンドープである、請求項６記載の窒化物半導体発光ダイオード。
12. 前記活性層に接する第２の窒化物半導体層中の層は、ＧａＮ層である請求項１〜１１いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。
13. 前記ｐ型窒化物半導体層に接する第３の窒化物半導体層中の層は、ＧａＮ層である請求項１〜１２いずれか記載の窒化物半導体発光ダイオード。

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