JPH10335757A - 窒化物半導体素子 - Google Patents
窒化物半導体素子Info
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- JPH10335757A JPH10335757A JP36401297A JP36401297A JPH10335757A JP H10335757 A JPH10335757 A JP H10335757A JP 36401297 A JP36401297 A JP 36401297A JP 36401297 A JP36401297 A JP 36401297A JP H10335757 A JPH10335757 A JP H10335757A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力効率のよい窒化物半導体素子を提供す
る。 【解決手段】 １又は多層のｎ型窒化物半導体層と１又
は多層のｐ型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒
化物半導体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層及び
前記ｎ型窒化物半導体層の内の少なくとも一つは超格子
層であって、前記超格子層は、１００オングストローム
以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１の層と、
該第１の層と組成が異なりかつ１００オングストローム
以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２の層とが
積層されている。
る。 【解決手段】 １又は多層のｎ型窒化物半導体層と１又
は多層のｐ型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒
化物半導体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層及び
前記ｎ型窒化物半導体層の内の少なくとも一つは超格子
層であって、前記超格子層は、１００オングストローム
以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１の層と、
該第１の層と組成が異なりかつ１００オングストローム
以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２の層とが
積層されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＬＥＤ（発光ダイオ
ード）、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、太陽
電池、光センサー等の受光素子、又はトランジスタ等の
電子デバイスに使用される窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧ
ａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）よりなる素
子に関する。なお、本明細書において使用する一般式Ｉ
ｎXＧａ1-XＮ、ＡｌYＧａ1-YＮ等は単に窒化物半導体層
の組成式を示すものであって、異なる層が例えば同一の
一般式で示されていても、それらの層のＸ値、Ｙ値が一
致していることまで示すものではない。
ード）、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、太陽
電池、光センサー等の受光素子、又はトランジスタ等の
電子デバイスに使用される窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧ
ａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）よりなる素
子に関する。なお、本明細書において使用する一般式Ｉ
ｎXＧａ1-XＮ、ＡｌYＧａ1-YＮ等は単に窒化物半導体層
の組成式を示すものであって、異なる層が例えば同一の
一般式で示されていても、それらの層のＸ値、Ｙ値が一
致していることまで示すものではない。
【０００２】
【従来の技術】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、交通信号等で最近実用化されたばかりである。これ
らの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物半
導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構
造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａＮより
なる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有している。
青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成比を
増減することで決定されている。
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号等で最近実用化されたばかりである。これ
らの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物半
導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構
造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａＮより
なる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有している。
青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成比を
増減することで決定されている。
【０００３】また、本出願人は、最近この材料を用いて
パルス電流下、室温での４１０ｎｍのレーザ発振を世界
で初めて発表した（例えば、Jpn.J.Appl.Phys. Vol35
(1996) pp.L74-76）。このレーザ素子はパルス幅２μ
ｓ、パルス周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、
閾値電流密度８．７ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示
す。さらにまた、閾値電流が低い改良したレーザ素子
を、Appl.Phys.Lett.，Vol.69，No.10，2 Sep. 1996，
p.1477-1479において発表した。このレーザ素子は、ｐ
型窒化物半導体層の一部にリッジストライプが形成され
た構造を有しており、パルス幅１μｓ、パルス周期１ｍ
ｓ、デューティー比０．１％で、閾値電流１８７ｍＡ、
閾値電流密度３ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示す。
パルス電流下、室温での４１０ｎｍのレーザ発振を世界
で初めて発表した（例えば、Jpn.J.Appl.Phys. Vol35
(1996) pp.L74-76）。このレーザ素子はパルス幅２μ
ｓ、パルス周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、
閾値電流密度８．７ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示
す。さらにまた、閾値電流が低い改良したレーザ素子
を、Appl.Phys.Lett.，Vol.69，No.10，2 Sep. 1996，
p.1477-1479において発表した。このレーザ素子は、ｐ
型窒化物半導体層の一部にリッジストライプが形成され
た構造を有しており、パルス幅１μｓ、パルス周期１ｍ
ｓ、デューティー比０．１％で、閾値電流１８７ｍＡ、
閾値電流密度３ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】窒化物半導体よりなる
青色、緑色ＬＥＤは順方向電流（Ｉｆ）２０ｍＡで、順
方向電圧（Ｖｆ）が３．４Ｖ〜３．６Ｖあり、ＧａＡｌ
Ａｓ系の半導体よりなる赤色ＬＥＤに比べて２Ｖ以上高
いため、さらなるＶｆの低下が望まれている。また、Ｌ
Ｄでは閾値での電流、電圧が未だ高く、室温で連続発振
させるためには、この閾値電流、電圧が下がるような、
さらに電力効率の高い素子を実現する必要がある。
青色、緑色ＬＥＤは順方向電流（Ｉｆ）２０ｍＡで、順
方向電圧（Ｖｆ）が３．４Ｖ〜３．６Ｖあり、ＧａＡｌ
Ａｓ系の半導体よりなる赤色ＬＥＤに比べて２Ｖ以上高
いため、さらなるＶｆの低下が望まれている。また、Ｌ
Ｄでは閾値での電流、電圧が未だ高く、室温で連続発振
させるためには、この閾値電流、電圧が下がるような、
さらに電力効率の高い素子を実現する必要がある。
【０００５】従って本発明の目的とするところは、主と
して窒化物半導体よりなるＬＤ素子の閾値での電流、電
圧を低下させることにより連続発振を実現し、またＬＥ
Ｄ素子ではＶｆを低下させ、信頼性が高く、電力効率に
優れた窒化物半導体素子を実現することにある。
して窒化物半導体よりなるＬＤ素子の閾値での電流、電
圧を低下させることにより連続発振を実現し、またＬＥ
Ｄ素子ではＶｆを低下させ、信頼性が高く、電力効率に
優れた窒化物半導体素子を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化物半
導体素子について、活性層を挟んだｐ型層、及び／又は
ｎ型層を改良すべく鋭意検討した結果、活性層を除くｐ
型層、及び／又はｎ型層に超格子層を用いることによ
り、超格子層を用いた層の結晶性を良好にでき、前記問
題を解決できることを新たに見いだし本発明を成すに至
った。すなわち、本発明に係る第１の窒化物半導体素子
は、１又は多層のｐ型窒化物半導体層と、該ｐ型窒化物
半導体層を介してキャリアが注入されて所定の動作をす
る窒化物半導体からなる活性層とを備えた窒化物半導体
素子において、前記ｐ型窒化物半導体層の少なくとも一
つは超格子層であることを特徴とする。これによって、
前記超格子層からなるｐ型窒化物半導体層の抵抗値を極
めて低くできるので、窒化物半導体素子の電力効率を高
くすることができる。
導体素子について、活性層を挟んだｐ型層、及び／又は
ｎ型層を改良すべく鋭意検討した結果、活性層を除くｐ
型層、及び／又はｎ型層に超格子層を用いることによ
り、超格子層を用いた層の結晶性を良好にでき、前記問
題を解決できることを新たに見いだし本発明を成すに至
った。すなわち、本発明に係る第１の窒化物半導体素子
は、１又は多層のｐ型窒化物半導体層と、該ｐ型窒化物
半導体層を介してキャリアが注入されて所定の動作をす
る窒化物半導体からなる活性層とを備えた窒化物半導体
素子において、前記ｐ型窒化物半導体層の少なくとも一
つは超格子層であることを特徴とする。これによって、
前記超格子層からなるｐ型窒化物半導体層の抵抗値を極
めて低くできるので、窒化物半導体素子の電力効率を高
くすることができる。
【０００７】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子は、１又は多層のｎ型窒化物半導体層と１又は多層の
ｐ型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒化物半導
体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層及び前記ｎ型
窒化物半導体層の内の少なくとも一つは、超格子層であ
ることを特徴とする。
子は、１又は多層のｎ型窒化物半導体層と１又は多層の
ｐ型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒化物半導
体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層及び前記ｎ型
窒化物半導体層の内の少なくとも一つは、超格子層であ
ることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の第１と第２の窒化物半導体
素子においては、前記超格子層の結晶性をさらに良くす
るために、前記超格子層は、１００オングストローム以
下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１の層と、該
第１の層と組成が異なりかつ１００オングストローム以
下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２の層とが積
層されることが好ましい。
素子においては、前記超格子層の結晶性をさらに良くす
るために、前記超格子層は、１００オングストローム以
下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１の層と、該
第１の層と組成が異なりかつ１００オングストローム以
下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２の層とが積
層されることが好ましい。
【０００９】さらに、本発明の第１又は第２の窒化物半
導体素子においては、活性層にキャリヤを閉じ込めるた
めに、前記第１の層、及び第２の層の内の少なくとも一
方が、比較的、エネルギーバンドギャップの大きい、少
なくともＡｌを含む窒化物半導体からなることが好まし
く、さらに好ましくはＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）を
用いる。
導体素子においては、活性層にキャリヤを閉じ込めるた
めに、前記第１の層、及び第２の層の内の少なくとも一
方が、比較的、エネルギーバンドギャップの大きい、少
なくともＡｌを含む窒化物半導体からなることが好まし
く、さらに好ましくはＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）を
用いる。
【００１０】また、本発明の第１又は第２の窒化物半導
体素子において、超格子層はＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦
１）からなる第１の層と、ＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦
１、Ｘ＝Ｙ≠０）からなる第２の層とが積層されてなる
ことが好ましい。ただし、第１の層がＡｌYＧａ1-YＮ、
第２の層がＩｎXＧａ1-XＮでも同じであることはいうま
でもない。この一般式ＡｌYＧａ1-YＮ、及びＩｎXＧａ
1-XＮで表される窒化物半導体は結晶性の良い半導体層
が得られ、結晶欠陥の少ない層を形成できるため、窒化
物半導体全体の結晶性が良くなり、該素子の出力を向上
（電力効率の向上）、該素子がＬＥＤ素子又はＬＤ素子
である場合には、Ｖｆ、閾値電流、電圧等を低くするこ
とができる。尚、本発明の第１又は第２の窒化物半導体
素子では、さらに結晶欠陥の少ない層を形成するため
に、前記超格子層において、前記第１の層が式ＩｎXＧ
ａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）で表される窒化物半導体からな
り、かつ前記第２の層が式ＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜
１）で表される窒化物半導体からなることがさらに好ま
しい。
体素子において、超格子層はＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦
１）からなる第１の層と、ＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦
１、Ｘ＝Ｙ≠０）からなる第２の層とが積層されてなる
ことが好ましい。ただし、第１の層がＡｌYＧａ1-YＮ、
第２の層がＩｎXＧａ1-XＮでも同じであることはいうま
でもない。この一般式ＡｌYＧａ1-YＮ、及びＩｎXＧａ
1-XＮで表される窒化物半導体は結晶性の良い半導体層
が得られ、結晶欠陥の少ない層を形成できるため、窒化
物半導体全体の結晶性が良くなり、該素子の出力を向上
（電力効率の向上）、該素子がＬＥＤ素子又はＬＤ素子
である場合には、Ｖｆ、閾値電流、電圧等を低くするこ
とができる。尚、本発明の第１又は第２の窒化物半導体
素子では、さらに結晶欠陥の少ない層を形成するため
に、前記超格子層において、前記第１の層が式ＩｎXＧ
ａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）で表される窒化物半導体からな
り、かつ前記第２の層が式ＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ＜
１）で表される窒化物半導体からなることがさらに好ま
しい。
【００１１】また、本発明の第１又は第２の窒化物半導
体素子において、前記第１の層、及び第２の層の膜厚
は、７０オングストローム以下であることが好ましく、
さらに好ましくは４０オングストローム以下に設定す
る。また、前記第１の層、及び第２の層の膜厚は、５オ
ングストローム以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは１０オングストローム以上に設定する。この範囲
内に設定することにより、従来では成長させにくかった
ＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）等の窒化物半導体層が結
晶性良く形成することができる。特に、ｐ電極と活性層
との間にあるｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一
層、及び／又はｎ電極が形成される電流注入層としての
ｎ側コンタクト層と活性層との間にあるｎ型窒化物半導
体層の内の少なくとも一層を超格子層とする場合に、そ
の超格子層を構成する第１の層、及び第２の層を前記膜
厚に設定することによる効果が大きい。
体素子において、前記第１の層、及び第２の層の膜厚
は、７０オングストローム以下であることが好ましく、
さらに好ましくは４０オングストローム以下に設定す
る。また、前記第１の層、及び第２の層の膜厚は、５オ
ングストローム以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは１０オングストローム以上に設定する。この範囲
内に設定することにより、従来では成長させにくかった
ＡｌYＧａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）等の窒化物半導体層が結
晶性良く形成することができる。特に、ｐ電極と活性層
との間にあるｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一
層、及び／又はｎ電極が形成される電流注入層としての
ｎ側コンタクト層と活性層との間にあるｎ型窒化物半導
体層の内の少なくとも一層を超格子層とする場合に、そ
の超格子層を構成する第１の層、及び第２の層を前記膜
厚に設定することによる効果が大きい。
【００１２】また、本発明の第１又は第２の窒化物半導
体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層として、ｐ電
極を形成するためのｐ側コンタクト層を備え、該ｐ側コ
ンタクト層の膜厚を５００オングストローム以下に設定
することが好ましい。このように、薄く形成することに
より、該ｐ側コンタクト層の厚さ方向の抵抗値を下げる
ことができる。従って、本発明ではさらに、３００オン
グストローム以下に設定することが好ましい。また、該
ｐ側コンタクト層の膜厚の下限は、該ｐ型コンタクト層
の下の半導体層を露出させないように、１０オングスト
ローム以上に設定することが好ましい。
体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層として、ｐ電
極を形成するためのｐ側コンタクト層を備え、該ｐ側コ
ンタクト層の膜厚を５００オングストローム以下に設定
することが好ましい。このように、薄く形成することに
より、該ｐ側コンタクト層の厚さ方向の抵抗値を下げる
ことができる。従って、本発明ではさらに、３００オン
グストローム以下に設定することが好ましい。また、該
ｐ側コンタクト層の膜厚の下限は、該ｐ型コンタクト層
の下の半導体層を露出させないように、１０オングスト
ローム以上に設定することが好ましい。
【００１３】本発明の第２の窒化物半導体素子が、前記
ｐ型窒化物半導体層として、ｐ電極を形成するためのｐ
側コンタクト層を備えている場合には、前記超格子層
が、前記活性層と前記ｐ側コンタクト層との間に形成さ
れることが好ましい。
ｐ型窒化物半導体層として、ｐ電極を形成するためのｐ
側コンタクト層を備えている場合には、前記超格子層
が、前記活性層と前記ｐ側コンタクト層との間に形成さ
れることが好ましい。
【００１４】また、本発明の第２の窒化物半導体素子が
さらに、基板上に第１のバッファ層を介して形成され
た、膜厚０．１μｍ以上の窒化物半導体からなる第２の
バッファ層と、該第２のバッファ層上に形成された、ｎ
型不純物がドープされた窒化物半導体からなるｎ側コン
タクト層を有し、該ｎ側コンタクト層にｎ電極が形成さ
れることが好ましい。これによって、キャリア濃度が大
きく結晶性のよいｎ側コンタクト層を形成することがで
きる。さらに結晶性のよい、前期第２バッファ層を形成
するために、前記第２のバッファ層の不純物濃度が、前
記ｎ側コンタクト層に比較して低濃度であることが好ま
しい。
さらに、基板上に第１のバッファ層を介して形成され
た、膜厚０．１μｍ以上の窒化物半導体からなる第２の
バッファ層と、該第２のバッファ層上に形成された、ｎ
型不純物がドープされた窒化物半導体からなるｎ側コン
タクト層を有し、該ｎ側コンタクト層にｎ電極が形成さ
れることが好ましい。これによって、キャリア濃度が大
きく結晶性のよいｎ側コンタクト層を形成することがで
きる。さらに結晶性のよい、前期第２バッファ層を形成
するために、前記第２のバッファ層の不純物濃度が、前
記ｎ側コンタクト層に比較して低濃度であることが好ま
しい。
【００１５】また、上記窒化物半導体素子において、前
記第１のバッフア層、及び前記第２のバッファ層の内の
少なくとも一方は、膜厚１００オングストローム以下の
互いに組成が異なる窒化物半導体層が積層された超格子
層よりなることが好ましい。
記第１のバッフア層、及び前記第２のバッファ層の内の
少なくとも一方は、膜厚１００オングストローム以下の
互いに組成が異なる窒化物半導体層が積層された超格子
層よりなることが好ましい。
【００１６】また、本発明の第２の窒化物半導体素子
が、前記ｎ型窒化物半導体層として、ｎ電極を形成する
ためのｎ側コンタクト層を備えている場合には、前記超
格子層が、前記活性層と前記ｎ側コンタクト層との間に
形成されることが好ましい。前記活性層と前記ｐ側コン
タクト層との間、又は前記活性層と前記ｎ側コンタクト
層との間に形成される層は、例えば、ＬＤ素子では、キ
ャリア閉じ込め層、光ガイド層として作用するクラッド
層であり、これらの層に適用することにより、閾値電
流、電圧を顕著に低下させることができる。特に、活性
層と前記ｐ型コンタクト層との間にある例えば、ｐ型の
クラッド層に適用することによる閾値電流、電圧を低げ
る効果は大きい。
が、前記ｎ型窒化物半導体層として、ｎ電極を形成する
ためのｎ側コンタクト層を備えている場合には、前記超
格子層が、前記活性層と前記ｎ側コンタクト層との間に
形成されることが好ましい。前記活性層と前記ｐ側コン
タクト層との間、又は前記活性層と前記ｎ側コンタクト
層との間に形成される層は、例えば、ＬＤ素子では、キ
ャリア閉じ込め層、光ガイド層として作用するクラッド
層であり、これらの層に適用することにより、閾値電
流、電圧を顕著に低下させることができる。特に、活性
層と前記ｐ型コンタクト層との間にある例えば、ｐ型の
クラッド層に適用することによる閾値電流、電圧を低げ
る効果は大きい。
【００１７】また、本発明の第２の窒化物半導体素子に
おいては、前記第１の層及び第２の層の内の少なくとも
一方には、導電型を決定する不純物がドープされている
ことが好ましく、さらに、超格子層内において第１の層
と第２の層で不純物濃度が異なることが好ましい。な
お、導電型を決定する不純物とは、窒化物半導体にドー
プされる周期律表第４Ａ族、４Ｂ族、第６Ａ族、第６Ｂ
族に属するｎ型不純物、及び１Ａ、１Ｂ族、２Ａ族、２
Ｂ族に属するｐ型不純物を指す（以下、本明細書におい
て、適宜ｎ型不純物、ｐ型不純物と記する。）。さら
に、第１の層と第２の層とでバンドギャップエネルギー
が異なる場合には、バンドギャップエネルギーの大きい
方の層の不純物濃度を大きくすることが望ましい。これ
によって、ｐ型窒化物半導体層側に超格子層を形成した
場合の変調ドープによる高出力化が期待できる。
おいては、前記第１の層及び第２の層の内の少なくとも
一方には、導電型を決定する不純物がドープされている
ことが好ましく、さらに、超格子層内において第１の層
と第２の層で不純物濃度が異なることが好ましい。な
お、導電型を決定する不純物とは、窒化物半導体にドー
プされる周期律表第４Ａ族、４Ｂ族、第６Ａ族、第６Ｂ
族に属するｎ型不純物、及び１Ａ、１Ｂ族、２Ａ族、２
Ｂ族に属するｐ型不純物を指す（以下、本明細書におい
て、適宜ｎ型不純物、ｐ型不純物と記する。）。さら
に、第１の層と第２の層とでバンドギャップエネルギー
が異なる場合には、バンドギャップエネルギーの大きい
方の層の不純物濃度を大きくすることが望ましい。これ
によって、ｐ型窒化物半導体層側に超格子層を形成した
場合の変調ドープによる高出力化が期待できる。
【００１８】本発明の第２の窒化物半導体素子におい
て、前記超格子層は、ｎ電極が接するｎ側コンタクト層
として形成することができ、この場合特に、超格子層を
構成する第１の層と第２の層とでバンドギャップエネル
ギーが互いに異なり、バンドギャップエネルギーの大き
い方の層の不純物濃度を大きくすることにより、後述す
るＨＥＭＴに類似したような効果により電力効率を向上
させることができる。例えば、レーザ素子では、さらに
閾値電圧、閾値電流が低下する傾向にある。
て、前記超格子層は、ｎ電極が接するｎ側コンタクト層
として形成することができ、この場合特に、超格子層を
構成する第１の層と第２の層とでバンドギャップエネル
ギーが互いに異なり、バンドギャップエネルギーの大き
い方の層の不純物濃度を大きくすることにより、後述す
るＨＥＭＴに類似したような効果により電力効率を向上
させることができる。例えば、レーザ素子では、さらに
閾値電圧、閾値電流が低下する傾向にある。
【００１９】本発明に係る１つの態様の窒化物半導体素
子は、ｎ側クラッド層を含むｎ型窒化物半導体層と、ｐ
側クラッド層を含むｐ型窒化物半導体層との間に活性層
を備え、該活性層においてレーザ発振する窒化物半導体
素子であって、前記ｎ側クラッド層が、１００オングス
トローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１
の層と、該第１の層と組成が異なりかつ１００オングス
トローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２
の層とが積層された超格子層であり、かつ前記ｐ側クラ
ッド層が、１００オングストローム以下の膜厚を有する
窒化物半導体からなる第３の層と、該第３の層と組成が
異なりかつ１００オングストローム以下の膜厚を有する
窒化物半導体からなる第４の層とが積層された超格子層
であることを特徴とする。これによって、該窒化物半導
体素子は、レーザ発振時の閾値電流及び閾値電圧を低く
することができる。また、本発明に係るレーザ発振させ
る窒化物半導体素子では、前記ｐ側クラッド層及び該ｐ
側クラッド層より上に形成されている層において、共振
方向に峰状のリッジ部が形成されることが好ましい。
子は、ｎ側クラッド層を含むｎ型窒化物半導体層と、ｐ
側クラッド層を含むｐ型窒化物半導体層との間に活性層
を備え、該活性層においてレーザ発振する窒化物半導体
素子であって、前記ｎ側クラッド層が、１００オングス
トローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１
の層と、該第１の層と組成が異なりかつ１００オングス
トローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２
の層とが積層された超格子層であり、かつ前記ｐ側クラ
ッド層が、１００オングストローム以下の膜厚を有する
窒化物半導体からなる第３の層と、該第３の層と組成が
異なりかつ１００オングストローム以下の膜厚を有する
窒化物半導体からなる第４の層とが積層された超格子層
であることを特徴とする。これによって、該窒化物半導
体素子は、レーザ発振時の閾値電流及び閾値電圧を低く
することができる。また、本発明に係るレーザ発振させ
る窒化物半導体素子では、前記ｐ側クラッド層及び該ｐ
側クラッド層より上に形成されている層において、共振
方向に峰状のリッジ部が形成されることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態の窒化物半導体素子について説明する。 実施形態１．図１は、本発明に係る実施形態１の窒化物
半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、該窒化
物半導体素子は、基本的な構造として、サファイアより
なる基板１の上に、ＧａＮよりなるバッファ層２、Ｓｉ
ドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層３、単一量
子井戸構造のＩｎＧａＮよりなる活性層４、互いに組成
の異なる第１の層と第２の層とが積層された超格子層よ
りなるｐ側クラッド層５、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ
側コンタクト層６とが順に積層されているＬＥＤ素子で
ある。なお、実施形態１の窒化物半導体素子において、
ｐ側コンタクト層６表面のほぼ全面には、透光性の全面
電極７が形成され、全面電極７の表面にはボンディング
用のｐ電極８が設けられており、さらにｐ側コンタクト
層６より窒化物半導体層の一部をエッチング除去して露
出されたｎ側コンタクト層２の表面にはｎ電極９が設け
られている。
る実施の形態の窒化物半導体素子について説明する。 実施形態１．図１は、本発明に係る実施形態１の窒化物
半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、該窒化
物半導体素子は、基本的な構造として、サファイアより
なる基板１の上に、ＧａＮよりなるバッファ層２、Ｓｉ
ドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層３、単一量
子井戸構造のＩｎＧａＮよりなる活性層４、互いに組成
の異なる第１の層と第２の層とが積層された超格子層よ
りなるｐ側クラッド層５、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ
側コンタクト層６とが順に積層されているＬＥＤ素子で
ある。なお、実施形態１の窒化物半導体素子において、
ｐ側コンタクト層６表面のほぼ全面には、透光性の全面
電極７が形成され、全面電極７の表面にはボンディング
用のｐ電極８が設けられており、さらにｐ側コンタクト
層６より窒化物半導体層の一部をエッチング除去して露
出されたｎ側コンタクト層２の表面にはｎ電極９が設け
られている。
【００２１】ここで、実施形態１の窒化物半導体素子
は、例えばｐ型不純物としてＭｇをドープしたＩｎXＧ
ａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）よりなる膜厚３０オングストロ
ームの第１の層と、同じくｐ型不純物としてＭｇを第１
の層と同量でドープしたｐ型ＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦
１）よりなる膜厚３０オングストロームの第２の層とが
積層された超格子層で構成された低い抵抗値を有するｐ
側クラッド層５を備えているので、Ｖｆを低くできる。
このように超格子層をｐ層側に形成する場合は、Ｍｇ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ等のｐ型不純物を第１の層、及び／又
は第２の層にドープしてｐ型の導電型を有する超格子層
とする。積層順としては、第１＋第２＋第１・・・、若
しくは第２＋第１＋第２・・・の順でも良く、少なくと
も合計２層以上積層する。
は、例えばｐ型不純物としてＭｇをドープしたＩｎXＧ
ａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）よりなる膜厚３０オングストロ
ームの第１の層と、同じくｐ型不純物としてＭｇを第１
の層と同量でドープしたｐ型ＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦
１）よりなる膜厚３０オングストロームの第２の層とが
積層された超格子層で構成された低い抵抗値を有するｐ
側クラッド層５を備えているので、Ｖｆを低くできる。
このように超格子層をｐ層側に形成する場合は、Ｍｇ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ等のｐ型不純物を第１の層、及び／又
は第２の層にドープしてｐ型の導電型を有する超格子層
とする。積層順としては、第１＋第２＋第１・・・、若
しくは第２＋第１＋第２・・・の順でも良く、少なくと
も合計２層以上積層する。
【００２２】尚、超格子層を構成する窒化物半導体より
なる第１の層及び第２の層は、ＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ
≦１）よりなる層及びＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦１）よ
りなる層に限定されるわけではなく、互いに組成が異な
る窒化物半導体で構成されていれば良い。また、第１の
層と第２の層とのバンドギャップエネルギーが異なって
いても、同一でもかまわない。例えば、第１の層をＩｎ
XＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）で構成し、第２の層をＡｌY
Ｇａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）で構成すると、第２の層のバ
ンドギャップエネルギーが必ず第１の層よりも大きくな
るが、第１の層をＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）で構成
し、第２の層をＩｎZＡｌ1-ZＮ（０＜Ｚ≦１）で構成す
れば、第１の層と第２の層とは組成が異なるがバンドギ
ャップエネルギーが同一の場合もあり得る。また第１の
層をＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦１）で構成し、第２の層
をＩｎZＡｌ1-ZＮ（０＜Ｚ≦１）で構成すれば、同様に
第１の層と第２の層とは組成が異なるがバンドギャップ
エネルギーが同一の場合もあり得る。すなわち、本発明
は、後述する作用を有する超格子層であれば、第１の層
と第２の層のバンドギャップエネルギーが同じであって
も、異なっていても良い。以上のように、ここで言う超
格子層とは、組成の異なる極めて薄い層が積層されたも
のであって、各層の厚さが十分薄いために、格子不整に
伴う欠陥が発生することなく積層された層のことをい
い、量子井戸構造を含む広い概念である。また、この超
格子層は、内部に欠陥は有しないが、通常、格子不整に
伴う歪みを有するので歪み超格子とも呼ばれる。本発明
において、第１の層、第２の層のＮ（窒素）を一部Ａ
ｓ、Ｐ等のV族元素で置換してもＮが存在している限り
窒化物半導体に含まれる。
なる第１の層及び第２の層は、ＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ
≦１）よりなる層及びＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦１）よ
りなる層に限定されるわけではなく、互いに組成が異な
る窒化物半導体で構成されていれば良い。また、第１の
層と第２の層とのバンドギャップエネルギーが異なって
いても、同一でもかまわない。例えば、第１の層をＩｎ
XＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）で構成し、第２の層をＡｌY
Ｇａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）で構成すると、第２の層のバ
ンドギャップエネルギーが必ず第１の層よりも大きくな
るが、第１の層をＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）で構成
し、第２の層をＩｎZＡｌ1-ZＮ（０＜Ｚ≦１）で構成す
れば、第１の層と第２の層とは組成が異なるがバンドギ
ャップエネルギーが同一の場合もあり得る。また第１の
層をＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦１）で構成し、第２の層
をＩｎZＡｌ1-ZＮ（０＜Ｚ≦１）で構成すれば、同様に
第１の層と第２の層とは組成が異なるがバンドギャップ
エネルギーが同一の場合もあり得る。すなわち、本発明
は、後述する作用を有する超格子層であれば、第１の層
と第２の層のバンドギャップエネルギーが同じであって
も、異なっていても良い。以上のように、ここで言う超
格子層とは、組成の異なる極めて薄い層が積層されたも
のであって、各層の厚さが十分薄いために、格子不整に
伴う欠陥が発生することなく積層された層のことをい
い、量子井戸構造を含む広い概念である。また、この超
格子層は、内部に欠陥は有しないが、通常、格子不整に
伴う歪みを有するので歪み超格子とも呼ばれる。本発明
において、第１の層、第２の層のＮ（窒素）を一部Ａ
ｓ、Ｐ等のV族元素で置換してもＮが存在している限り
窒化物半導体に含まれる。
【００２３】本発明において、超格子層を構成する第１
の層、第２の層の膜厚は、１００オングストロームより
も厚いと、第１の層及び第２の層が弾性歪み限界以上の
膜厚となり、該膜中に微少なクラック、あるいは結晶欠
陥が入りやすくなるので、１００オングストローム以下
の膜厚に設定することが好ましい。また、第１の層、第
２の層の膜厚の下限は特に限定されず１原子層以上であ
ればよい。しかしながら、本発明では、第１の層、第２
の層の膜厚は、１００オングストロームであると窒化物
半導体の臨界（弾性歪み）限界膜厚に十分に達しておら
ず、弾性歪み限界膜厚以下にして窒化物半導体の結晶欠
陥をより少なくするため７０オングストローム以下に設
定することが好ましく、さらに好ましくはより薄く設定
し、４０オングストローム〜１０オングストロームに設
定することが最も好ましい。また、本発明では、１０オ
ングストローム以下（１原子層又は２原子層）に設定し
てもよいが、１０オングストローム以下に設定すると、
例えば、５００オングストローム以上の膜厚のクラッド
層を超格子層で形成する場合、積層数が多くなるり、製
造工程上、形成時間及び手間がかかるので、第１の層、
第２の層の膜厚は、１０オングストロームより厚く設定
することが好ましい。
の層、第２の層の膜厚は、１００オングストロームより
も厚いと、第１の層及び第２の層が弾性歪み限界以上の
膜厚となり、該膜中に微少なクラック、あるいは結晶欠
陥が入りやすくなるので、１００オングストローム以下
の膜厚に設定することが好ましい。また、第１の層、第
２の層の膜厚の下限は特に限定されず１原子層以上であ
ればよい。しかしながら、本発明では、第１の層、第２
の層の膜厚は、１００オングストロームであると窒化物
半導体の臨界（弾性歪み）限界膜厚に十分に達しておら
ず、弾性歪み限界膜厚以下にして窒化物半導体の結晶欠
陥をより少なくするため７０オングストローム以下に設
定することが好ましく、さらに好ましくはより薄く設定
し、４０オングストローム〜１０オングストロームに設
定することが最も好ましい。また、本発明では、１０オ
ングストローム以下（１原子層又は２原子層）に設定し
てもよいが、１０オングストローム以下に設定すると、
例えば、５００オングストローム以上の膜厚のクラッド
層を超格子層で形成する場合、積層数が多くなるり、製
造工程上、形成時間及び手間がかかるので、第１の層、
第２の層の膜厚は、１０オングストロームより厚く設定
することが好ましい。
【００２４】図１に示す本実施形態１の窒化物半導体素
子の場合、超格子層よりなるｐ型クラッド層５は、活性
層４と電流注入層であるｐ側コンタクト層６との間に形
成されて、キャリア閉じ込め層として作用している。こ
のように、特に超格子層をキャリア閉じ込め層とする場
合には、超格子層の平均バンドギャップエネルギーを活
性層よりも大きくする必要がある。窒化物半導体では、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ等のＡｌを含む窒化物
半導体が、比較的大きなバンドギャップエネルギーを有
するので、キャリア閉じ込め層としてこれらの層が用い
られる。しかし、従来のようにＡｌＧａＮ単一で厚膜を
成長させると結晶成長中にクラックが入りやすい性質を
有している。
子の場合、超格子層よりなるｐ型クラッド層５は、活性
層４と電流注入層であるｐ側コンタクト層６との間に形
成されて、キャリア閉じ込め層として作用している。こ
のように、特に超格子層をキャリア閉じ込め層とする場
合には、超格子層の平均バンドギャップエネルギーを活
性層よりも大きくする必要がある。窒化物半導体では、
ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ等のＡｌを含む窒化物
半導体が、比較的大きなバンドギャップエネルギーを有
するので、キャリア閉じ込め層としてこれらの層が用い
られる。しかし、従来のようにＡｌＧａＮ単一で厚膜を
成長させると結晶成長中にクラックが入りやすい性質を
有している。
【００２５】そこで、本発明では、超格子層の第１の
層、及び第２の層の内の少なくとも一方を少なくともＡ
ｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌYＧａ1-YＮ（０
＜Ｙ≦１）を弾性歪み限界以下の膜厚で形成して超格子
層を構成することにより、クラックの少ない非常に結晶
性の良い超格子層を成長形成させ、しかもバンドギャッ
プエネルギーが大きな層を形成している。この場合さら
に好ましくは、第１の層にＡｌを含まない窒化物半導体
層を１００オングストローム以下の膜厚で成長させる
と、Ａｌを含む窒化物半導体よりなる第２の層を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、第２の層にクラッ
クを入りにくくする。そのため第１の層と第２の層とを
積層してもクラックのない結晶性のよい超格子層を形成
できる。従って、本実施形態１では、超格子層をＩｎX
Ｇａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる第１の層（第２の
層）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦１、Ｘ≠Ｙ＝０）から
なる第２の層（第１の層）とすることが好ましい。
層、及び第２の層の内の少なくとも一方を少なくともＡ
ｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌYＧａ1-YＮ（０
＜Ｙ≦１）を弾性歪み限界以下の膜厚で形成して超格子
層を構成することにより、クラックの少ない非常に結晶
性の良い超格子層を成長形成させ、しかもバンドギャッ
プエネルギーが大きな層を形成している。この場合さら
に好ましくは、第１の層にＡｌを含まない窒化物半導体
層を１００オングストローム以下の膜厚で成長させる
と、Ａｌを含む窒化物半導体よりなる第２の層を成長さ
せる際のバッファ層としても作用し、第２の層にクラッ
クを入りにくくする。そのため第１の層と第２の層とを
積層してもクラックのない結晶性のよい超格子層を形成
できる。従って、本実施形態１では、超格子層をＩｎX
Ｇａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる第１の層（第２の
層）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ≦１、Ｘ≠Ｙ＝０）から
なる第２の層（第１の層）とすることが好ましい。
【００２６】また、本実施形態１の窒化物半導体素子に
おいて、超格子層であるｐ側クラッド層５を構成する第
１の層及び第２の層の内の少なくとも一方の層には、キ
ャリア濃度を調整するために、該層の導電型をｐ型に設
定するｐ型の不純物がドープされることが好ましい。ま
た、第１の層と第２の層とにｐ型の不純物をドープする
場合、第１の層と第２の層とで異なる濃度でドープても
よく、さらに、第１の層と第２の層とのバンドギャップ
エネルギーが異なる場合には、バンドギャップエネルギ
ーが大きな層の方を高濃度とすることが望ましい。なぜ
なら、第１の層、第２の層にそれぞれ異なる濃度で不純
物をドープすると、変調ドーピングによる量子効果によ
って、一方の層のキャリア濃度が実質的に高くなり超格
子層全体の抵抗値を低下させることができるからであ
る。このように、本発明では、第１の層と、第２の層の
両方に不純物を異なる濃度でそれぞれドープしても良い
し、第１の層、第２の層のいずれか一方に不純物をドー
プしても良い。
おいて、超格子層であるｐ側クラッド層５を構成する第
１の層及び第２の層の内の少なくとも一方の層には、キ
ャリア濃度を調整するために、該層の導電型をｐ型に設
定するｐ型の不純物がドープされることが好ましい。ま
た、第１の層と第２の層とにｐ型の不純物をドープする
場合、第１の層と第２の層とで異なる濃度でドープても
よく、さらに、第１の層と第２の層とのバンドギャップ
エネルギーが異なる場合には、バンドギャップエネルギ
ーが大きな層の方を高濃度とすることが望ましい。なぜ
なら、第１の層、第２の層にそれぞれ異なる濃度で不純
物をドープすると、変調ドーピングによる量子効果によ
って、一方の層のキャリア濃度が実質的に高くなり超格
子層全体の抵抗値を低下させることができるからであ
る。このように、本発明では、第１の層と、第２の層の
両方に不純物を異なる濃度でそれぞれドープしても良い
し、第１の層、第２の層のいずれか一方に不純物をドー
プしても良い。
【００２７】なお、第１の層及び第２の層にドープされ
る不純物濃度は、特に本発明はこれに限定されないが、
ｐ型不純物で通常、１×１０16／ｃｍ3〜１×１０22／
ｃｍ3、さらに好ましくは１×１０17／ｃｍ3〜１×１０
21／ｃｍ3、最も好ましくは１×１０18／ｃｍ3〜２×１
０20／ｃｍ3の範囲に調整することが望ましい。１×１
０16／ｃｍ3よりも少ないとＶｆ、閾値電圧を低下させ
る効果が得られにくく、１×１０22／ｃｍ3よりも多い
と超格子層の結晶性が悪くなる傾向にあるからである。
またｎ型不純物も同様の範囲に調整することが望まし
い。理由は同じである。
る不純物濃度は、特に本発明はこれに限定されないが、
ｐ型不純物で通常、１×１０16／ｃｍ3〜１×１０22／
ｃｍ3、さらに好ましくは１×１０17／ｃｍ3〜１×１０
21／ｃｍ3、最も好ましくは１×１０18／ｃｍ3〜２×１
０20／ｃｍ3の範囲に調整することが望ましい。１×１
０16／ｃｍ3よりも少ないとＶｆ、閾値電圧を低下させ
る効果が得られにくく、１×１０22／ｃｍ3よりも多い
と超格子層の結晶性が悪くなる傾向にあるからである。
またｎ型不純物も同様の範囲に調整することが望まし
い。理由は同じである。
【００２８】しかしながら、本発明では、超格子層に
は、第１の層及び第２の層に導電型を決定する不純物が
ドープされていなくてもよい。この不純物がドープされ
ない超格子層は、ｎ型窒化物半導体層領域であれば活性
層と基板との間におけるいずれの層であってもよく、一
方、ｐ型窒化物半導体層領域であれば、キャリア閉じ込
め層（光閉じ込め層）と、活性層との間におけるいずれ
の層であってもよい。
は、第１の層及び第２の層に導電型を決定する不純物が
ドープされていなくてもよい。この不純物がドープされ
ない超格子層は、ｎ型窒化物半導体層領域であれば活性
層と基板との間におけるいずれの層であってもよく、一
方、ｐ型窒化物半導体層領域であれば、キャリア閉じ込
め層（光閉じ込め層）と、活性層との間におけるいずれ
の層であってもよい。
【００２９】以上のように構成された超格子層は、第１
の層、及び第２の層を弾性歪み限界以下の膜厚にして積
層して形成しているので、結晶の格子欠陥を低下させる
ことができ、かつ微少なクラックを減少させることがで
き、結晶性を飛躍的に良くすることができる。この結
果、結晶性をあまり損なうことなく、不純物のドープ量
を多くでき、これによって、ｎ型窒化物半導体層、ｐ型
窒化物半導体層のキャリア濃度を増加させることがで
き、かつ該キャリアが結晶欠陥によって散乱されること
なく移動できるので、超格子構造を有しないｐ型又はｎ
型の窒化物半導体に比較して抵抗率を１桁以上低くする
ことができる。
の層、及び第２の層を弾性歪み限界以下の膜厚にして積
層して形成しているので、結晶の格子欠陥を低下させる
ことができ、かつ微少なクラックを減少させることがで
き、結晶性を飛躍的に良くすることができる。この結
果、結晶性をあまり損なうことなく、不純物のドープ量
を多くでき、これによって、ｎ型窒化物半導体層、ｐ型
窒化物半導体層のキャリア濃度を増加させることがで
き、かつ該キャリアが結晶欠陥によって散乱されること
なく移動できるので、超格子構造を有しないｐ型又はｎ
型の窒化物半導体に比較して抵抗率を１桁以上低くする
ことができる。
【００３０】従って、本実施形態１の窒化物半導体素子
（ＬＥＤ素子）では、従来、低抵抗な窒化物半導体層を
得ることが困難であったｐ層側（ｐ型半導体層領域（ｐ
型クラッド層５とｐ型コンタクト層６とからなる領
域））のｐ型クラッド層５を超格子層を用いて形成し
て、該ｐ型クラッド層５の抵抗値を低くすることによ
り、Ｖｆを低くすることができる。つまり、ｐ型窒化物
半導体は、ｐ型結晶が非常に得られにくい半導体であ
り、得られたとしても、ｎ型窒化物半導体に比べて、通
常抵抗率が２桁以上高い。そのためｐ型の超格子層をｐ
層側に形成することにより、超格子層で構成されたｐ型
層を極めて低抵抗にすることができ、Ｖｆの低下が顕著
に現れる。従来、ｐ型結晶を得るため技術として、ｐ型
不純物をドープした窒化物半導体層をアニーリングし
て、水素を除去することによりｐ型の窒化物半導体を作
製する技術が知られている（特許第２５４０７９１
号）。しかし、ｐ型の窒化物半導体が得られたといって
もその抵抗率は、数Ω・ｃｍ以上もある。そこで、この
ｐ型層をｐ型の超格子層とすることにより結晶性が良く
なり、我々の検討によると、該ｐ層の抵抗率を従来に比
較して、１桁以上低くすることができ、Ｖｆの低下させ
る効果が顕著に現れる。
（ＬＥＤ素子）では、従来、低抵抗な窒化物半導体層を
得ることが困難であったｐ層側（ｐ型半導体層領域（ｐ
型クラッド層５とｐ型コンタクト層６とからなる領
域））のｐ型クラッド層５を超格子層を用いて形成し
て、該ｐ型クラッド層５の抵抗値を低くすることによ
り、Ｖｆを低くすることができる。つまり、ｐ型窒化物
半導体は、ｐ型結晶が非常に得られにくい半導体であ
り、得られたとしても、ｎ型窒化物半導体に比べて、通
常抵抗率が２桁以上高い。そのためｐ型の超格子層をｐ
層側に形成することにより、超格子層で構成されたｐ型
層を極めて低抵抗にすることができ、Ｖｆの低下が顕著
に現れる。従来、ｐ型結晶を得るため技術として、ｐ型
不純物をドープした窒化物半導体層をアニーリングし
て、水素を除去することによりｐ型の窒化物半導体を作
製する技術が知られている（特許第２５４０７９１
号）。しかし、ｐ型の窒化物半導体が得られたといって
もその抵抗率は、数Ω・ｃｍ以上もある。そこで、この
ｐ型層をｐ型の超格子層とすることにより結晶性が良く
なり、我々の検討によると、該ｐ層の抵抗率を従来に比
較して、１桁以上低くすることができ、Ｖｆの低下させ
る効果が顕著に現れる。
【００３１】また、本実施形態１では、前記のように好
ましくは第１の層（第２の層）をＩｎXＧａ1-XＮ（０≦
Ｘ≦１）とし、第２の層（第１の層）をＡｌYＧａ1-YＮ
（０≦Ｙ≦１、Ｘ≠Ｙ＝０）で構成することにより、結
晶性のよいクラックのない超格子層を形成することがで
きるので、素子寿命を向上させることができる。
ましくは第１の層（第２の層）をＩｎXＧａ1-XＮ（０≦
Ｘ≦１）とし、第２の層（第１の層）をＡｌYＧａ1-YＮ
（０≦Ｙ≦１、Ｘ≠Ｙ＝０）で構成することにより、結
晶性のよいクラックのない超格子層を形成することがで
きるので、素子寿命を向上させることができる。
【００３２】次に、我々が以前に出願した特許公報を含
む公知文献に開示された従来例と本発明とを比較して説
明する。まず、本発明に類似した技術として、我々は先
に特開平８−２２８０４８号を提案した。この技術は活
性層を挟むｎ型クラッド層の外側、及び／又はｐ型クラ
ッド層の外側（つまり活性層からより離れた側）にレー
ザ光の光反射膜としてＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ
等よりなる多層膜を形成する技術である。この技術は光
反射膜として多層膜を形成するので、その各層の膜厚が
λ／４ｎ（ｎ:窒化物半導体の屈折率、λ：波長）で設
計されるため非常に厚い。従って多層膜の各膜厚が弾性
歪み限界以下の膜厚ではない。また、ＵＳＰ ５，１４
６，４６５号には活性層をＡｌXＧａ1-XＮ／ＡｌYＧａ
1-YＮよりなるミラーで挟んだ構造のレーザ素子が記載
されている。この技術も前技術と同様にＡｌＧａＮ／Ａ
ｌＧａＮをミラーとして作用させるために、各層の膜厚
を厚くしなければならない。さらにＡｌＧａＮのような
硬い半導体をクラックなしに何層も積層することは非常
に難しい。
む公知文献に開示された従来例と本発明とを比較して説
明する。まず、本発明に類似した技術として、我々は先
に特開平８−２２８０４８号を提案した。この技術は活
性層を挟むｎ型クラッド層の外側、及び／又はｐ型クラ
ッド層の外側（つまり活性層からより離れた側）にレー
ザ光の光反射膜としてＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ
等よりなる多層膜を形成する技術である。この技術は光
反射膜として多層膜を形成するので、その各層の膜厚が
λ／４ｎ（ｎ:窒化物半導体の屈折率、λ：波長）で設
計されるため非常に厚い。従って多層膜の各膜厚が弾性
歪み限界以下の膜厚ではない。また、ＵＳＰ ５，１４
６，４６５号には活性層をＡｌXＧａ1-XＮ／ＡｌYＧａ
1-YＮよりなるミラーで挟んだ構造のレーザ素子が記載
されている。この技術も前技術と同様にＡｌＧａＮ／Ａ
ｌＧａＮをミラーとして作用させるために、各層の膜厚
を厚くしなければならない。さらにＡｌＧａＮのような
硬い半導体をクラックなしに何層も積層することは非常
に難しい。
【００３３】一方、本実施形態では超格子層を構成する
ように第１と第２の層の各膜厚を、設定（好ましくは、
両方とも１００オングストローム以下と臨界膜厚以下に
設定する。）しており、前記技術とは異なる。本発明で
は超格子層を構成する窒化物半導体の歪み超格子による
効果を利用し、結晶性を向上させて、Ｖｆを低下させて
いる。
ように第１と第２の層の各膜厚を、設定（好ましくは、
両方とも１００オングストローム以下と臨界膜厚以下に
設定する。）しており、前記技術とは異なる。本発明で
は超格子層を構成する窒化物半導体の歪み超格子による
効果を利用し、結晶性を向上させて、Ｖｆを低下させて
いる。
【００３４】さらに、特開平５−１１０１３８、特開平
５−１１０１３９号公報には薄膜のＡｌＮとＧａＮとを
積層してＡｌYＧａ1-YＮの結晶を得る方法が記載されて
いる。この技術は、所定の混晶比のＡｌYＧａ1-YＮの混
晶を得るために、数十オングストロームの膜厚のＡｌ
Ｎ、ＧａＮを積層する技術であって本発明の技術とは異
なる。しかもＩｎＧａＮよりなる活性層を有していない
ので、超格子層にクラックが入りやすい。また、特開平
６−２１５１１号、６−２６８２５７号公報ではＧａＮ
とＩｎＧａＮ、若しくはＩｎＧａＮとＩｎＧａＮとを積
層した多重量子井戸構造の活性層を有するダブルへテロ
構造の発光素子が記載されている。本発明では活性層以
外の層を多重量子井戸構造とする技術であり、この技術
とも異なる。
５−１１０１３９号公報には薄膜のＡｌＮとＧａＮとを
積層してＡｌYＧａ1-YＮの結晶を得る方法が記載されて
いる。この技術は、所定の混晶比のＡｌYＧａ1-YＮの混
晶を得るために、数十オングストロームの膜厚のＡｌ
Ｎ、ＧａＮを積層する技術であって本発明の技術とは異
なる。しかもＩｎＧａＮよりなる活性層を有していない
ので、超格子層にクラックが入りやすい。また、特開平
６−２１５１１号、６−２６８２５７号公報ではＧａＮ
とＩｎＧａＮ、若しくはＩｎＧａＮとＩｎＧａＮとを積
層した多重量子井戸構造の活性層を有するダブルへテロ
構造の発光素子が記載されている。本発明では活性層以
外の層を多重量子井戸構造とする技術であり、この技術
とも異なる。
【００３５】さらに本発明の素子ではＩｎＧａＮのよう
な、少なくともインジウムを含む窒化物半導体を活性層
に備える場合に、超格子の効果が顕著に現れる。ＩｎＧ
ａＮ活性層はバンドギャップエネルギーが小さく窒化物
半導体素子の活性層としては最も適している。そのため
ＩｎXＧａ1-XＮと、ＡｌYＧａ1-YＮよりなる超格子層
を、活性層を挟設する層として形成すると、活性層とバ
ンドギャップエネルギー差、屈折率差を大きくできるた
め、該超格子層がレーザ素子を実現する際に非常に優れ
た光閉じ込め層として動作する（実施形態２の窒化物半
導体素子に適用）。さらにＩｎＧａＮは結晶の性質が他
のＡｌＧａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体に比べて
柔らかいので、ＩｎＧａＮを活性層とすると、積層した
各窒化物半導体層全体にクラックが入りにくくなる。逆
にＡｌＧａＮのような窒化物半導体を活性層とすると、
その結晶の性質が硬いために結晶全体にクラックが入り
やすくなる傾向にある。
な、少なくともインジウムを含む窒化物半導体を活性層
に備える場合に、超格子の効果が顕著に現れる。ＩｎＧ
ａＮ活性層はバンドギャップエネルギーが小さく窒化物
半導体素子の活性層としては最も適している。そのため
ＩｎXＧａ1-XＮと、ＡｌYＧａ1-YＮよりなる超格子層
を、活性層を挟設する層として形成すると、活性層とバ
ンドギャップエネルギー差、屈折率差を大きくできるた
め、該超格子層がレーザ素子を実現する際に非常に優れ
た光閉じ込め層として動作する（実施形態２の窒化物半
導体素子に適用）。さらにＩｎＧａＮは結晶の性質が他
のＡｌＧａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体に比べて
柔らかいので、ＩｎＧａＮを活性層とすると、積層した
各窒化物半導体層全体にクラックが入りにくくなる。逆
にＡｌＧａＮのような窒化物半導体を活性層とすると、
その結晶の性質が硬いために結晶全体にクラックが入り
やすくなる傾向にある。
【００３６】さらにｐ側コンタクト層の膜厚を５００オ
ングストローム以下、さらに好ましくは３００オングス
トローム以下、最も好ましくは２００オングストローム
以下に調整することが望ましい。なぜなら、上述したよ
うに抵抗率が数Ω・cm以上もあるｐ型窒化物半導体層の
膜厚を５００オングストローム以下に調整することによ
り、さらに抵抗率を低げることができるため、閾値での
電流、電圧が低下する。またｐ型層から除去される水素
の量を多くすることができ、さらに抵抗率を低下させる
ことができる。
ングストローム以下、さらに好ましくは３００オングス
トローム以下、最も好ましくは２００オングストローム
以下に調整することが望ましい。なぜなら、上述したよ
うに抵抗率が数Ω・cm以上もあるｐ型窒化物半導体層の
膜厚を５００オングストローム以下に調整することによ
り、さらに抵抗率を低げることができるため、閾値での
電流、電圧が低下する。またｐ型層から除去される水素
の量を多くすることができ、さらに抵抗率を低下させる
ことができる。
【００３７】以上、詳述したように、本実施の形態１の
窒化物半導体素子では、ｐ型クラッド層５を第１の層と
第２の層とが積層された超格子層で構成しているので、
該ｐ型クラッド層５を極めて低抵抗にでき、該素子のＶ
ｆを低くできる。
窒化物半導体素子では、ｐ型クラッド層５を第１の層と
第２の層とが積層された超格子層で構成しているので、
該ｐ型クラッド層５を極めて低抵抗にでき、該素子のＶ
ｆを低くできる。
【００３８】以上の実施形態１では、ｐ側クラッド層５
に超格子層を用いたが、本発明はこれに限らず、ｐ側コ
ンタクト層６にｐ型の超格子層を用いてもよい。すなわ
ち、電流（正孔）が注入されるｐ側コンタクト層６も例
えばＩｎXＧａ1-XＮよりなる第１の層と、ＡｌYＧａ1-Y
Ｎよりなる第２の層とが積層されたｐ型の超格子層とす
ることもできる。ｐ型コンタクト層６を超格子層とし
て、第１の層のバンドギャップエネルギーが第２の層よ
りも小さい場合、バンドギャップエネルギーが小さいＩ
ｎXＧａ1-XＮよりなる第１の層を最表面にしてｐ電極と
接触する層とすることが好ましく、これによって、ｐ電
極との接触抵抗が小さくなり好ましいオーミックが得ら
れる。これはバンドギャップエネルギーが小さい第１の
層の方が、第２の層よりもキャリア濃度の高い窒化物半
導体層が得られやすい傾向にあるからである。また、本
発明では、ｐ型窒化物半導体層領域に、上述のｐ側クラ
ッド層及びｐ側コンタクト層以外のｐ型窒化物半導体層
をさらに形成する場合は、該ｐ型窒化物半導体層を超格
子層で構成してもよい。
に超格子層を用いたが、本発明はこれに限らず、ｐ側コ
ンタクト層６にｐ型の超格子層を用いてもよい。すなわ
ち、電流（正孔）が注入されるｐ側コンタクト層６も例
えばＩｎXＧａ1-XＮよりなる第１の層と、ＡｌYＧａ1-Y
Ｎよりなる第２の層とが積層されたｐ型の超格子層とす
ることもできる。ｐ型コンタクト層６を超格子層とし
て、第１の層のバンドギャップエネルギーが第２の層よ
りも小さい場合、バンドギャップエネルギーが小さいＩ
ｎXＧａ1-XＮよりなる第１の層を最表面にしてｐ電極と
接触する層とすることが好ましく、これによって、ｐ電
極との接触抵抗が小さくなり好ましいオーミックが得ら
れる。これはバンドギャップエネルギーが小さい第１の
層の方が、第２の層よりもキャリア濃度の高い窒化物半
導体層が得られやすい傾向にあるからである。また、本
発明では、ｐ型窒化物半導体層領域に、上述のｐ側クラ
ッド層及びｐ側コンタクト層以外のｐ型窒化物半導体層
をさらに形成する場合は、該ｐ型窒化物半導体層を超格
子層で構成してもよい。
【００３９】以上の実施形態１では、ｐ側クラッド層５
に超格子層を用いたが、本発明はｐ型窒化物半導体層領
域に限らず、ｎ型窒化物半導体領域のｎ側コンタクト層
３にｎ型の超格子層を用いてもよい。このように、ｎ側
コンタクト層３を超格子層とする場合は、例えば、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を第１の層及び／又は第２の層
にドープして、ｎ型の導電型を有する超格子層を基板１
と活性層４との間にｎ型コンタクト層３として形成する
ことができる。この場合、特にｎ型コンタクト層３を不
純物濃度が異なる超格子層とすると横方向の抵抗値が低
下して、ＬＤでは閾値電圧、電流が低下する傾向にある
ことが確認された。
に超格子層を用いたが、本発明はｐ型窒化物半導体層領
域に限らず、ｎ型窒化物半導体領域のｎ側コンタクト層
３にｎ型の超格子層を用いてもよい。このように、ｎ側
コンタクト層３を超格子層とする場合は、例えば、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を第１の層及び／又は第２の層
にドープして、ｎ型の導電型を有する超格子層を基板１
と活性層４との間にｎ型コンタクト層３として形成する
ことができる。この場合、特にｎ型コンタクト層３を不
純物濃度が異なる超格子層とすると横方向の抵抗値が低
下して、ＬＤでは閾値電圧、電流が低下する傾向にある
ことが確認された。
【００４０】これは、バンドギャップエネルギーの大き
な層の方に、多くｎ型不純物をドープした超格子層をｎ
層側のコンタクト層として形成した場合について、以下
のようなＨＥＭＴ（High-Electron-Mobility-Transisto
r）に類似した作用が出現した効果が推察される。ｎ型
不純物がドープされたバンドギャップの大きい第１の層
（第２の層）と、バンドギャップが小さいアンドープ
｛（ｕｎｄｏｐｅ）；以下、不純物がドープされていな
い状態をアンドープという｝の第２の層（第１の層）と
を積層した超格子層では、ｎ型不純物を添加した層と、
アンドープの層とのヘテロ接合界面で、バンドギャップ
エネルギーの大きな層側が空乏化し、バンドギャップエ
ネルギーの小さな層側の厚さ（１００オングストロー
ム）前後の界面に電子（二次元電子ガス）が蓄積する。
この二次元電子ガスがバンドギャップエネルギーの小さ
な層側にできるので、電子が走行するときに不純物によ
る散乱を受けないため、超格子層の電子の移動度が高く
なり、抵抗率が低下すると推察される。
な層の方に、多くｎ型不純物をドープした超格子層をｎ
層側のコンタクト層として形成した場合について、以下
のようなＨＥＭＴ（High-Electron-Mobility-Transisto
r）に類似した作用が出現した効果が推察される。ｎ型
不純物がドープされたバンドギャップの大きい第１の層
（第２の層）と、バンドギャップが小さいアンドープ
｛（ｕｎｄｏｐｅ）；以下、不純物がドープされていな
い状態をアンドープという｝の第２の層（第１の層）と
を積層した超格子層では、ｎ型不純物を添加した層と、
アンドープの層とのヘテロ接合界面で、バンドギャップ
エネルギーの大きな層側が空乏化し、バンドギャップエ
ネルギーの小さな層側の厚さ（１００オングストロー
ム）前後の界面に電子（二次元電子ガス）が蓄積する。
この二次元電子ガスがバンドギャップエネルギーの小さ
な層側にできるので、電子が走行するときに不純物によ
る散乱を受けないため、超格子層の電子の移動度が高く
なり、抵抗率が低下すると推察される。
【００４１】また、本発明において、ｎ型窒化物半導体
層領域にｎ側のクラッド層を設ける場合は、該ｎ側のク
ラッド層を超格子層としてもよい。ｎ型窒化物半導体層
領域にｎ側コンタクト層及びｎ側クラッド層以外のｎ型
窒化物半導体層を形成する場合は、該ｎ型窒化物半導体
層を超格子層としてもよい。しかし、ｎ型窒化物半導体
層領域に超格子層からなる窒化物半導体層を設ける場
合、キャリア閉じ込め層としてのｎ側クラッド層、若し
くは電流（電子）が注入されるｎ側コンタクト層３を超
格子構造とすることが望ましいことはいうまでもない。
層領域にｎ側のクラッド層を設ける場合は、該ｎ側のク
ラッド層を超格子層としてもよい。ｎ型窒化物半導体層
領域にｎ側コンタクト層及びｎ側クラッド層以外のｎ型
窒化物半導体層を形成する場合は、該ｎ型窒化物半導体
層を超格子層としてもよい。しかし、ｎ型窒化物半導体
層領域に超格子層からなる窒化物半導体層を設ける場
合、キャリア閉じ込め層としてのｎ側クラッド層、若し
くは電流（電子）が注入されるｎ側コンタクト層３を超
格子構造とすることが望ましいことはいうまでもない。
【００４２】このように、超格子層を活性層４と基板１
との間のｎ型窒化物半導体層領域にに設ける場合、超格
子層を構成する第１の層、第２の層には不純物をドープ
しなくても良い。なぜなら窒化物半導体はアンドープで
もｎ型になる性質があるからである。但し、ｎ層側に形
成する場合においても上述のように、第１の層、第２の
層にＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物をドープして、不純物濃
度の差を設ける方が望ましい。
との間のｎ型窒化物半導体層領域にに設ける場合、超格
子層を構成する第１の層、第２の層には不純物をドープ
しなくても良い。なぜなら窒化物半導体はアンドープで
もｎ型になる性質があるからである。但し、ｎ層側に形
成する場合においても上述のように、第１の層、第２の
層にＳｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物をドープして、不純物濃
度の差を設ける方が望ましい。
【００４３】以上のように、超格子層をｎ型窒化物半導
体層領域に形成した場合の効果は、超格子層をｐ型窒化
物半導体層領域に設けた場合と同様に、結晶性の向上が
挙げられる。詳細に説明すると、ヘテロ接合を有する窒
化物半導体素子の場合、通常ｎ型、ｐ型のキャリア閉じ
込め層は、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大
きいＡｌＧａＮで構成される。ＡｌＧａＮは結晶成長が
非常に難しく、例えば単一組成で０．５μｍ以上の膜厚
で成長させようとすると、結晶中にクラックが入りやす
くなる性質がある。しかしながら、本発明のように第１
の層と、第２の層とを弾性歪み限界以下の膜厚で積層し
て超格子層とすると、単一の第１の層、第２の層のみで
結晶性の良いものが得られるため、全体を膜厚の厚い超
格子層としても結晶性が良いままでクラッド層が成長で
きる。そのため全体の窒化物半導体の結晶性が良くなっ
てｎ型領域の移動度が大きくなるので、その超格子層を
クラッド層とした素子でＶｆが低下する。さらに、超格
子層にＳｉ、Ｇｅの不純物をドープして、超格子層をコ
ンタクト層とした場合には前記したＨＥＭＴに類似した
効果が顕著に現れてくるようになると思われ、閾値電
圧、Ｖｆをさらに低下させることができる。
体層領域に形成した場合の効果は、超格子層をｐ型窒化
物半導体層領域に設けた場合と同様に、結晶性の向上が
挙げられる。詳細に説明すると、ヘテロ接合を有する窒
化物半導体素子の場合、通常ｎ型、ｐ型のキャリア閉じ
込め層は、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大
きいＡｌＧａＮで構成される。ＡｌＧａＮは結晶成長が
非常に難しく、例えば単一組成で０．５μｍ以上の膜厚
で成長させようとすると、結晶中にクラックが入りやす
くなる性質がある。しかしながら、本発明のように第１
の層と、第２の層とを弾性歪み限界以下の膜厚で積層し
て超格子層とすると、単一の第１の層、第２の層のみで
結晶性の良いものが得られるため、全体を膜厚の厚い超
格子層としても結晶性が良いままでクラッド層が成長で
きる。そのため全体の窒化物半導体の結晶性が良くなっ
てｎ型領域の移動度が大きくなるので、その超格子層を
クラッド層とした素子でＶｆが低下する。さらに、超格
子層にＳｉ、Ｇｅの不純物をドープして、超格子層をコ
ンタクト層とした場合には前記したＨＥＭＴに類似した
効果が顕著に現れてくるようになると思われ、閾値電
圧、Ｖｆをさらに低下させることができる。
【００４４】このように、本発明において、超格子層
は、活性層を挟設するｎ型領域又はｐ型領域に形成され
るキャリア閉じ込め層としてのクラッド層、活性層の光
ガイド層、若しくは電極が接して形成される電流注入層
として用いられるため、超格子層を構成する窒化物半導
体の平均バンドギャップエネルギーが活性層よりも大き
くなるように調整することが望ましい。
は、活性層を挟設するｎ型領域又はｐ型領域に形成され
るキャリア閉じ込め層としてのクラッド層、活性層の光
ガイド層、若しくは電極が接して形成される電流注入層
として用いられるため、超格子層を構成する窒化物半導
体の平均バンドギャップエネルギーが活性層よりも大き
くなるように調整することが望ましい。
【００４５】実施形態２．次に、本発明に係る実施形態
２について説明する。図２は、本発明に係る実施形態２
の窒化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図（レー
ザ光の共振方向に垂直な断面）であり、該窒化物半導体
素子は、例えば、Ｃ面を主面とするサファイヤ等の基板
１０上に、ｎ型窒化物半導体層領域（ｎ側コンタクト層
１２、クラック防止層１３、ｎ側クラッド層１４及びｎ
側光ガイド層１５からなる。）とｐ型窒化物半導体領域
（キャップ層１７、ｐ側光ガイド層１８、ｐ側クラッド
層１９及びｐ側コンタクト層２０からなる。）とによっ
て挟設された窒化物半導体からなる活性層１６を備えた
窒化物半導体レーザダイオード素子である。
２について説明する。図２は、本発明に係る実施形態２
の窒化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図（レー
ザ光の共振方向に垂直な断面）であり、該窒化物半導体
素子は、例えば、Ｃ面を主面とするサファイヤ等の基板
１０上に、ｎ型窒化物半導体層領域（ｎ側コンタクト層
１２、クラック防止層１３、ｎ側クラッド層１４及びｎ
側光ガイド層１５からなる。）とｐ型窒化物半導体領域
（キャップ層１７、ｐ側光ガイド層１８、ｐ側クラッド
層１９及びｐ側コンタクト層２０からなる。）とによっ
て挟設された窒化物半導体からなる活性層１６を備えた
窒化物半導体レーザダイオード素子である。
【００４６】ここで、本実施形態２の窒化物半導体素子
は、ｎ型窒化物半導体層領域におけるｎ側クラッド層１
４を超格子層で形成し、かつｐ型窒化物半導体領域にお
けるｐ側クラッド層１９を超格子層で形成することによ
り、ＬＤ素子である窒化物半導体素子の閾値電圧を低く
設定している。以下この図２を参照して本発明に係る実
施形態２の窒化物半導体素子について詳細に説明する。
は、ｎ型窒化物半導体層領域におけるｎ側クラッド層１
４を超格子層で形成し、かつｐ型窒化物半導体領域にお
けるｐ側クラッド層１９を超格子層で形成することによ
り、ＬＤ素子である窒化物半導体素子の閾値電圧を低く
設定している。以下この図２を参照して本発明に係る実
施形態２の窒化物半導体素子について詳細に説明する。
【００４７】この実施形態２の窒化物半導体素子におい
ては、まず、基板１０上にバッファ層１１と第２のバッ
ファ層１１２を介してｎ側コンタクト層１２が形成さ
れ、さらにｎ側コンタクト層１２上に、クラック防止層
１３、ｎ側クラッド層１４及びｎ側光ガイド層１５が積
層されて、ｎ型窒化物半導体層領域が形成される。尚、
クラック防止層１３の両側に露出されたｎ側コンタクト
層１２の表面にはそれぞれ、ｎ側コンタクト層１２とオ
ーミック接触するｎ側電極２３が形成され、該ｎ側電極
２３上には、例えば、ワイヤーボンディング用のｎ側パ
ッド電極が形成される。そして、ｎ側光ガイド層１５上
に窒化物半導体からなる活性層１６が形成され、さらに
該活性層１６上に、キャップ層１７、ｐ側光ガイド層１
８、ｐ側クラッド層１９及びｐ側コンタクト層２０が積
層されてｐ型窒化物半導体層領域が形成される。さら
に、ｐ側コンタクト層２０上に該ｐ側コンタクト層２０
とオーミック接触するｐ側電極２１が形成され、該ｐ側
電極２１上には、例えば、ワイヤーボンディング用のｐ
側パッド電極が形成される。なお、ｐ側コンタクト層２
０とｐ側クラッド層１９の上部とによって、共振方向に
長く伸びた峰状のリッジ部が構成され、該リッジ部を形
成することによって、活性層１６において、光りを幅方
向（共振方向に直交する方向）に閉じ込め、リッジ部
（ストライプ状の電極）に垂直な方向で劈開された劈開
面を用いて、リッジ部の長手方向に共振する共振器を作
製してレーザ発振させる。
ては、まず、基板１０上にバッファ層１１と第２のバッ
ファ層１１２を介してｎ側コンタクト層１２が形成さ
れ、さらにｎ側コンタクト層１２上に、クラック防止層
１３、ｎ側クラッド層１４及びｎ側光ガイド層１５が積
層されて、ｎ型窒化物半導体層領域が形成される。尚、
クラック防止層１３の両側に露出されたｎ側コンタクト
層１２の表面にはそれぞれ、ｎ側コンタクト層１２とオ
ーミック接触するｎ側電極２３が形成され、該ｎ側電極
２３上には、例えば、ワイヤーボンディング用のｎ側パ
ッド電極が形成される。そして、ｎ側光ガイド層１５上
に窒化物半導体からなる活性層１６が形成され、さらに
該活性層１６上に、キャップ層１７、ｐ側光ガイド層１
８、ｐ側クラッド層１９及びｐ側コンタクト層２０が積
層されてｐ型窒化物半導体層領域が形成される。さら
に、ｐ側コンタクト層２０上に該ｐ側コンタクト層２０
とオーミック接触するｐ側電極２１が形成され、該ｐ側
電極２１上には、例えば、ワイヤーボンディング用のｐ
側パッド電極が形成される。なお、ｐ側コンタクト層２
０とｐ側クラッド層１９の上部とによって、共振方向に
長く伸びた峰状のリッジ部が構成され、該リッジ部を形
成することによって、活性層１６において、光りを幅方
向（共振方向に直交する方向）に閉じ込め、リッジ部
（ストライプ状の電極）に垂直な方向で劈開された劈開
面を用いて、リッジ部の長手方向に共振する共振器を作
製してレーザ発振させる。
【００４８】次に、実施形態２の窒化物半導体素子の各
構成要素について説明する。 （基板１０）基板１０にはＣ面を主面とするサファイア
の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、ス
ピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の基板の他、Ｓ
ｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
構成要素について説明する。 （基板１０）基板１０にはＣ面を主面とするサファイア
の他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、ス
ピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の基板の他、Ｓ
ｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
【００４９】（バッファ層１１）バッファ層１１は、例
えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９０
０℃以下の温度で成長させて、膜厚数十オングストロー
ム〜数百オングストロームに形成する。このバッファ層
１１は、基板と窒化物半導体との格子定数不正を緩和す
るために形成するが、窒化物半導体の成長方法、基板の
種類等によっては省略することも可能である。
えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９０
０℃以下の温度で成長させて、膜厚数十オングストロー
ム〜数百オングストロームに形成する。このバッファ層
１１は、基板と窒化物半導体との格子定数不正を緩和す
るために形成するが、窒化物半導体の成長方法、基板の
種類等によっては省略することも可能である。
【００５０】（第２のバッファ層１１２）第２のバッフ
ァ層１１２は、前記バッファ層１１の上に、前記バッフ
ァ層よりも高温で成長させた単結晶の窒化物半導体より
なる層であり、バッファ層１１よりも厚膜を有する。こ
の第２のバッファ層１１２は次に成長させるｎ側コンタ
クト層１２よりもｎ型不純物濃度が少ない層とするか、
若しくはｎ型不純物をドープしない窒化物半導体層、好
ましくはＧａＮ層とすると、第２のバッファ層１１２の
結晶性が良くなる。最も好ましくはｎ型不純物をアンド
ープのＧａＮとすると最も結晶性が良い窒化物半導体が
得られる。従来のように負電極を形成するｎ側コンタク
ト層を数μｍ以上の膜厚で、高キャリア濃度の単一の窒
化物半導体層で構成しようとすると、ｎ型不純物濃度の
大きい層を成長させる必要がある。不純物濃度の大きい
厚膜の層は結晶性が悪くなる傾向にある。このため結晶
性の悪い層の上に、活性層等の他の窒化物半導体を成長
させても、結晶欠陥を他の層が引き継ぐことになって結
晶性の向上が望めない。そこで、ｎ側コンタクト層１２
層を成長させる前に、不純物濃度が小さい、結晶性の良
い第２のバッファ層１１２を成長させることにより、キ
ャリア濃度が大きく結晶性の良いｎ側コンタクト層１２
を成長させることができる。この第２のバッファ層１１
２の膜厚は、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．５
μｍ以上、最も好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下に
調整することが望ましい。第２のバッファ層１１２が
０．１μｍよりも薄いと、不純物濃度の大きいｎ型コン
タクト層１２を厚く成長させなければならず、ｎ側コン
タクト層１２の結晶性の向上があまり望めない傾向にあ
る。また２０μｍよりも厚いと、第２のバッファ層１１
２自体に結晶欠陥が多くなりやすい傾向にある。また第
２のバッファ層１１２を厚く成長させる利点として、放
熱性の向上が挙げられる。つまりレーザ素子を作製した
場合に、第２のバッファ層１１２で熱が広がりやすくレ
ーザ素子の寿命が向上する。さらにレーザ光の漏れ光が
第２のバッファ層１１２内で広がって、楕円形に近いレ
ーザ光が得やすくなる。なお、第２のバッファ層１１２
は、基板にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電性基板を使
用した場合には省略してもよい。
ァ層１１２は、前記バッファ層１１の上に、前記バッフ
ァ層よりも高温で成長させた単結晶の窒化物半導体より
なる層であり、バッファ層１１よりも厚膜を有する。こ
の第２のバッファ層１１２は次に成長させるｎ側コンタ
クト層１２よりもｎ型不純物濃度が少ない層とするか、
若しくはｎ型不純物をドープしない窒化物半導体層、好
ましくはＧａＮ層とすると、第２のバッファ層１１２の
結晶性が良くなる。最も好ましくはｎ型不純物をアンド
ープのＧａＮとすると最も結晶性が良い窒化物半導体が
得られる。従来のように負電極を形成するｎ側コンタク
ト層を数μｍ以上の膜厚で、高キャリア濃度の単一の窒
化物半導体層で構成しようとすると、ｎ型不純物濃度の
大きい層を成長させる必要がある。不純物濃度の大きい
厚膜の層は結晶性が悪くなる傾向にある。このため結晶
性の悪い層の上に、活性層等の他の窒化物半導体を成長
させても、結晶欠陥を他の層が引き継ぐことになって結
晶性の向上が望めない。そこで、ｎ側コンタクト層１２
層を成長させる前に、不純物濃度が小さい、結晶性の良
い第２のバッファ層１１２を成長させることにより、キ
ャリア濃度が大きく結晶性の良いｎ側コンタクト層１２
を成長させることができる。この第２のバッファ層１１
２の膜厚は、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．５
μｍ以上、最も好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下に
調整することが望ましい。第２のバッファ層１１２が
０．１μｍよりも薄いと、不純物濃度の大きいｎ型コン
タクト層１２を厚く成長させなければならず、ｎ側コン
タクト層１２の結晶性の向上があまり望めない傾向にあ
る。また２０μｍよりも厚いと、第２のバッファ層１１
２自体に結晶欠陥が多くなりやすい傾向にある。また第
２のバッファ層１１２を厚く成長させる利点として、放
熱性の向上が挙げられる。つまりレーザ素子を作製した
場合に、第２のバッファ層１１２で熱が広がりやすくレ
ーザ素子の寿命が向上する。さらにレーザ光の漏れ光が
第２のバッファ層１１２内で広がって、楕円形に近いレ
ーザ光が得やすくなる。なお、第２のバッファ層１１２
は、基板にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電性基板を使
用した場合には省略してもよい。
【００５１】（ｎ側コンタクト層１２）ｎ側コンタクト
層１２は負電極を形成するコンタクト層として作用する
層であり、０．２μｍ以上、４μｍ以下に調整すること
が望ましい。０．２よりも薄いと、後で負電極を形成す
る際に、この層を露出させるようにエッチングレートを
制御するのが難しく、一方、４μｍ以上にすると不純物
の影響で結晶性が悪くなる傾向にある。このｎ側コンタ
クト層１２の窒化物半導体にドープするｎ型不純物の範
囲は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の範囲、さ
らに好ましくは、１×１０18／ｃｍ3〜１×１０19／ｃ
ｍ3に調整することが望ましい。１×１０17／ｃｍ3より
も小さいとｎ電極の材料と好ましいオーミックが得られ
にくくなるので、レーザ素子では閾値電流、電圧の低下
が望めず、１×１０21／ｃｍ3よりも大きいと、素子自
体のリーク電流が多くなったり、また結晶性も悪くなる
ため、素子の寿命が短くなる傾向にある。なおｎ側コン
タクト層１２においては、ｎ電極２３とのオーミック接
触抵抗を小さくするために、該ｎ側コンタクト層１２の
キャリア濃度を上げる不純物の濃度を、ｎクラッド層１
４よりも大きくすることが望ましい。なお、ｎ側コンタ
クト層１２は基板にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電性
基板を使用し基板裏面側に負電極を設ける場合にはコン
タクト層としてではなくバッファ層として作用する。
層１２は負電極を形成するコンタクト層として作用する
層であり、０．２μｍ以上、４μｍ以下に調整すること
が望ましい。０．２よりも薄いと、後で負電極を形成す
る際に、この層を露出させるようにエッチングレートを
制御するのが難しく、一方、４μｍ以上にすると不純物
の影響で結晶性が悪くなる傾向にある。このｎ側コンタ
クト層１２の窒化物半導体にドープするｎ型不純物の範
囲は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の範囲、さ
らに好ましくは、１×１０18／ｃｍ3〜１×１０19／ｃ
ｍ3に調整することが望ましい。１×１０17／ｃｍ3より
も小さいとｎ電極の材料と好ましいオーミックが得られ
にくくなるので、レーザ素子では閾値電流、電圧の低下
が望めず、１×１０21／ｃｍ3よりも大きいと、素子自
体のリーク電流が多くなったり、また結晶性も悪くなる
ため、素子の寿命が短くなる傾向にある。なおｎ側コン
タクト層１２においては、ｎ電極２３とのオーミック接
触抵抗を小さくするために、該ｎ側コンタクト層１２の
キャリア濃度を上げる不純物の濃度を、ｎクラッド層１
４よりも大きくすることが望ましい。なお、ｎ側コンタ
クト層１２は基板にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電性
基板を使用し基板裏面側に負電極を設ける場合にはコン
タクト層としてではなくバッファ層として作用する。
【００５２】また、第２のバッファ層１１、及びｎ側コ
ンタクト層１２の内の少なくとも一方の層を、超格子層
とすることもできる。超格子層とすると、この層の結晶
性が飛躍的に良くなり、閾値電流が低下する。好ましく
は第２のバッファ層１１よりも膜厚が薄いｎ側コンタク
ト層１２の方を超格子層とする。ｎ側コンタクト層１２
を互いにバンドギャップエネルギーが異なる第１の層と
第２の層とが積層されてなる超格子構造とした場合にお
いては、好ましくはバンドギャップエネルギーの小さな
層を露出させてｎ電極２３を形成することにより、ｎ電
極２３との接触抵抗が低くでき閾値を低下させることが
できる。なおｎ型窒化物半導体と好ましいオーミックが
得られるｎ電極２３の材料としてはＡｌ，Ｔｉ，Ｗ，Ｓ
ｉ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎ等の金属若しくは合金が挙げられ
る。
ンタクト層１２の内の少なくとも一方の層を、超格子層
とすることもできる。超格子層とすると、この層の結晶
性が飛躍的に良くなり、閾値電流が低下する。好ましく
は第２のバッファ層１１よりも膜厚が薄いｎ側コンタク
ト層１２の方を超格子層とする。ｎ側コンタクト層１２
を互いにバンドギャップエネルギーが異なる第１の層と
第２の層とが積層されてなる超格子構造とした場合にお
いては、好ましくはバンドギャップエネルギーの小さな
層を露出させてｎ電極２３を形成することにより、ｎ電
極２３との接触抵抗が低くでき閾値を低下させることが
できる。なおｎ型窒化物半導体と好ましいオーミックが
得られるｎ電極２３の材料としてはＡｌ，Ｔｉ，Ｗ，Ｓ
ｉ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｉｎ等の金属若しくは合金が挙げられ
る。
【００５３】また、ｎ型コンタクト層１２を不純物濃度
が異なる超格子層とすることにより、実施形態１におい
て説明したＨＥＭＴに類似した効果により横方向の抵抗
値を低くでき、ＬＤ素子の閾値電圧、電流を低くするこ
とができる。
が異なる超格子層とすることにより、実施形態１におい
て説明したＨＥＭＴに類似した効果により横方向の抵抗
値を低くでき、ＬＤ素子の閾値電圧、電流を低くするこ
とができる。
【００５４】（クラック防止層１３）クラック防止層１
３は、例えば、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＩ
ｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなり、例えば、５００オングストロ
ームの膜厚を有する。このクラック防止層１３はＩｎを
含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮを成長
させて形成することにより、その上に形成されるＡｌを
含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを防止するこ
とができる。なお、このクラック防止層１３は１００オ
ングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させ
ることが好ましい。１００オングストロームよりも薄い
と前記のようにクラック防止として作用しにくく、０．
５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。
なお、このクラック防止層１３は、本実施形態１のよう
にｎ側コンタクト層１２を超格子とする場合、または次
に成長させるｎ側クラッド層１４を超格子層とする場合
には省略してもよい。
３は、例えば、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＩ
ｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなり、例えば、５００オングストロ
ームの膜厚を有する。このクラック防止層１３はＩｎを
含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮを成長
させて形成することにより、その上に形成されるＡｌを
含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを防止するこ
とができる。なお、このクラック防止層１３は１００オ
ングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させ
ることが好ましい。１００オングストロームよりも薄い
と前記のようにクラック防止として作用しにくく、０．
５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。
なお、このクラック防止層１３は、本実施形態１のよう
にｎ側コンタクト層１２を超格子とする場合、または次
に成長させるｎ側クラッド層１４を超格子層とする場合
には省略してもよい。
【００５５】（ｎ型超格子からなるｎ側クラッド層１
４）ｎ側クラッド層は、例えばＳｉを５×１０18／ｃｍ
3ドープしたｎ型Ａ１０．２Ｇａ０．８Ｎからなり、２
０オングストロームの膜厚を有する第１の層、及びアン
ドープのＧａＮよりなり、２０オングストロームの膜厚
を有する第２の層とが交互に積層された超格子層よりな
り、全体で例えば０．５μｍの膜厚を有する。このｎ型
クラッド層１４はキャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め
層として作用し、超格子層とした場合にはいずれか一方
の層をＡｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮ
を成長させることが望ましく、１００オングストローム
以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングスト
ローム以上、１μｍ以下で成長させることにより良好な
キャリア閉じ込め層が成長できる。このｎ型クラッド層
１４は単一の窒化物半導体で成長させることもできる
が、超格子層とすることがクラックのない結晶性のよい
キャリア閉じ込め層が形成できる。
４）ｎ側クラッド層は、例えばＳｉを５×１０18／ｃｍ
3ドープしたｎ型Ａ１０．２Ｇａ０．８Ｎからなり、２
０オングストロームの膜厚を有する第１の層、及びアン
ドープのＧａＮよりなり、２０オングストロームの膜厚
を有する第２の層とが交互に積層された超格子層よりな
り、全体で例えば０．５μｍの膜厚を有する。このｎ型
クラッド層１４はキャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め
層として作用し、超格子層とした場合にはいずれか一方
の層をＡｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮ
を成長させることが望ましく、１００オングストローム
以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングスト
ローム以上、１μｍ以下で成長させることにより良好な
キャリア閉じ込め層が成長できる。このｎ型クラッド層
１４は単一の窒化物半導体で成長させることもできる
が、超格子層とすることがクラックのない結晶性のよい
キャリア閉じ込め層が形成できる。
【００５６】（ｎ側光ガイド層１５）ｎ側光ガイド層１
５は、例えば、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ
型ＧａＮからなり、０．１μｍの膜厚を有する。このｎ
側光ガイド層６は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させて形成することが望まし
く、通常１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長さ
せることが望ましい。なお、この光ガイド層１５も超格
子層にすることができる。ｎ側光ガイド層１５、ｎ側ク
ラッド層１４を超格子層にする場合、超格子層を構成す
る窒化物半導体層の平均的なバンドギャップエネルギー
は活性層よりも大きくする。超格子層とする場合には、
第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純物を
ドープしてもよいし、またアンドープでも良い。また、
この光ガイド層１５は、アンドープの窒化物半導体単独
若しくはアンドープの窒化物半導体が積層された超格子
でもよい。
５は、例えば、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ
型ＧａＮからなり、０．１μｍの膜厚を有する。このｎ
側光ガイド層６は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させて形成することが望まし
く、通常１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長さ
せることが望ましい。なお、この光ガイド層１５も超格
子層にすることができる。ｎ側光ガイド層１５、ｎ側ク
ラッド層１４を超格子層にする場合、超格子層を構成す
る窒化物半導体層の平均的なバンドギャップエネルギー
は活性層よりも大きくする。超格子層とする場合には、
第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純物を
ドープしてもよいし、またアンドープでも良い。また、
この光ガイド層１５は、アンドープの窒化物半導体単独
若しくはアンドープの窒化物半導体が積層された超格子
でもよい。
【００５７】（活性層１６）活性層１６は、例えば、Ｓ
ｉを８×１０18／ｃｍ3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ
よりなり、２５オングストロームの膜厚を有する井戸層
と、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.05１Ｇ
ａ0.95Ｎよりなり、５０オングストロームの膜厚を有す
る障壁層とを交互に積層することにより、所定の膜厚を
有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）で構成する。活性層
１６においては、井戸層、障壁層両方に不純物をドープ
しても良く、いずれか一方にドープしてもよい。なおｎ
型不純物をドープすると閾値が低下する傾向にある。ま
た、このように活性層１６を多重量子井戸構造とする場
合には必ずバンドギャップエネルギーの小さい井戸層
と、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが小さい障
壁層とを積層するため、超格子層とは区別される。井戸
層の厚さは、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、最も好ましくは、５０オン
グストローム以下にする。障壁層の厚さは１５０オング
ストローム以下、好ましくは１００オングストローム以
下、最も好ましくは７０オングストローム以下にする。
ｉを８×１０18／ｃｍ3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ
よりなり、２５オングストロームの膜厚を有する井戸層
と、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.05１Ｇ
ａ0.95Ｎよりなり、５０オングストロームの膜厚を有す
る障壁層とを交互に積層することにより、所定の膜厚を
有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）で構成する。活性層
１６においては、井戸層、障壁層両方に不純物をドープ
しても良く、いずれか一方にドープしてもよい。なおｎ
型不純物をドープすると閾値が低下する傾向にある。ま
た、このように活性層１６を多重量子井戸構造とする場
合には必ずバンドギャップエネルギーの小さい井戸層
と、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが小さい障
壁層とを積層するため、超格子層とは区別される。井戸
層の厚さは、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、最も好ましくは、５０オン
グストローム以下にする。障壁層の厚さは１５０オング
ストローム以下、好ましくは１００オングストローム以
下、最も好ましくは７０オングストローム以下にする。
【００５８】（ｐ側キャップ層１７）ｐ側キャップ層１
７は、活性層１６よりもバンドギャップエネルギーが大
きい、例えば、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ
型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなり、例えば、２００オングス
トロームの膜厚を有する。本実施形態２では、このよう
に、キャップ層１７を用いることが好ましいが、このキ
ャップ層は、薄い膜厚に形成されるので、本発明では、
ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ型とし
ても良い。ｐ側キャップ層１７の膜厚は０．１μｍ以
下、さらに好ましくは５００オングストローム以下、最
も好ましくは３００オングストローム以下に調整する。
０．１μｍより厚い膜厚で成長させると、ｐ側キャップ
層１７中にクラックが入りやすくなり、結晶性の良い窒
化物半導体層が成長しにくいからである。また、ｐ側キ
ャップ層１７の膜厚が、０．１μｍ以上であると、キャ
リアがこのエネルギーバリアとなるｐ型キャップ層１７
をトンネル効果により通過できなくなるからであり、該
トンネル効果によるキャリアの通過を考慮すると、上述
したように５００オングストローム以下、さらには３０
０オングストローム以下に設定することが好ましい。
７は、活性層１６よりもバンドギャップエネルギーが大
きい、例えば、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ
型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなり、例えば、２００オングス
トロームの膜厚を有する。本実施形態２では、このよう
に、キャップ層１７を用いることが好ましいが、このキ
ャップ層は、薄い膜厚に形成されるので、本発明では、
ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償されたｉ型とし
ても良い。ｐ側キャップ層１７の膜厚は０．１μｍ以
下、さらに好ましくは５００オングストローム以下、最
も好ましくは３００オングストローム以下に調整する。
０．１μｍより厚い膜厚で成長させると、ｐ側キャップ
層１７中にクラックが入りやすくなり、結晶性の良い窒
化物半導体層が成長しにくいからである。また、ｐ側キ
ャップ層１７の膜厚が、０．１μｍ以上であると、キャ
リアがこのエネルギーバリアとなるｐ型キャップ層１７
をトンネル効果により通過できなくなるからであり、該
トンネル効果によるキャリアの通過を考慮すると、上述
したように５００オングストローム以下、さらには３０
０オングストローム以下に設定することが好ましい。
【００５９】また、ｐ側キャップ層１７には、ＬＤ素子
を発振しやすくするために、Ａｌの組成比が大きいＡｌ
ＧａＮを用いて形成することが好ましく、該ＡｌＧａＮ
を薄く形成する程、ＬＤ素子は発振しやすくなる。例え
ば、Ｙ値が０．２以上のＡｌ YＧａ1-YＮであれば５００
オングストローム以下に調整することが望ましい。ｐ側
キャップ層１７の膜厚の下限は特に限定しないが、１０
オングストローム以上の膜厚で形成することが望まし
い。
を発振しやすくするために、Ａｌの組成比が大きいＡｌ
ＧａＮを用いて形成することが好ましく、該ＡｌＧａＮ
を薄く形成する程、ＬＤ素子は発振しやすくなる。例え
ば、Ｙ値が０．２以上のＡｌ YＧａ1-YＮであれば５００
オングストローム以下に調整することが望ましい。ｐ側
キャップ層１７の膜厚の下限は特に限定しないが、１０
オングストローム以上の膜厚で形成することが望まし
い。
【００６０】（ｐ側光ガイド層１８）ｐ側光ガイド層１
８は、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層１７
よりも小さい、例えば、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなり、０．１μｍの膜厚を有す
る。このｐ側光ガイド層１８は、活性層１６の光ガイド
層として作用し、ｎ側光ガイド層１５と同じくＧａＮ、
ＩｎＧａＮで成長させて形成することが望ましい。ま
た、この層はｐ側クラッド層１９を成長させる際のバッ
ファ層としても作用し、１００オングストローム〜５μ
ｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍ
の膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド層と
して作用する。このｐ側光ガイド層は通常はＭｇ等のｐ
型不純物をドープしてｐ型の導電型とするが、特に不純
物をドープしなくても良い。なお、このｐ側光ガイド層
を超格子層とすることもできる。超格子層とする場合に
は第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｐ型不純物
をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。
８は、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層１７
よりも小さい、例えば、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなり、０．１μｍの膜厚を有す
る。このｐ側光ガイド層１８は、活性層１６の光ガイド
層として作用し、ｎ側光ガイド層１５と同じくＧａＮ、
ＩｎＧａＮで成長させて形成することが望ましい。ま
た、この層はｐ側クラッド層１９を成長させる際のバッ
ファ層としても作用し、１００オングストローム〜５μ
ｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍ
の膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド層と
して作用する。このｐ側光ガイド層は通常はＭｇ等のｐ
型不純物をドープしてｐ型の導電型とするが、特に不純
物をドープしなくても良い。なお、このｐ側光ガイド層
を超格子層とすることもできる。超格子層とする場合に
は第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｐ型不純物
をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。
【００６１】（ｐ側クラッド層１９＝超格子層）ｐ側ク
ラッド層１９は、例えば、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなり、例えば、２０
オングストロームの膜厚を有する第１の層と、例えばＭ
ｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりな
り、２０オングストロームの膜厚を有する第２の層とが
交互に積層された超格子層からなる。このｐ側クラッド
層１９は、ｎ側クラッド層１４と同じくキャリア閉じ込
め層として作用し、特にｐ型層の抵抗率を低下させるた
めの層として作用する。このｐ側クラッド層１９の膜厚
も特に限定しないが、１００オングストローム以上、２
μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストローム以
上、１μｍ以下で形成することが望ましい。
ラッド層１９は、例えば、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなり、例えば、２０
オングストロームの膜厚を有する第１の層と、例えばＭ
ｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりな
り、２０オングストロームの膜厚を有する第２の層とが
交互に積層された超格子層からなる。このｐ側クラッド
層１９は、ｎ側クラッド層１４と同じくキャリア閉じ込
め層として作用し、特にｐ型層の抵抗率を低下させるた
めの層として作用する。このｐ側クラッド層１９の膜厚
も特に限定しないが、１００オングストローム以上、２
μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストローム以
上、１μｍ以下で形成することが望ましい。
【００６２】（ｐ側コンタクト層２０）ｐ側コンタクト
層２０は、ｐ側クラッド層１９の上に、例えば、Ｍｇを
２×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなり、例
えば、１５０オングストロームの膜厚を有する。このｐ
側コンタクト層２０はｐ型のＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で構成することがで
き、好ましくは、上述のようにＭｇをドープしたＧａＮ
とすれば、ｐ電極２１と最も好ましいオーミック接触が
得られる。さらにｐ側コンタクト層の膜厚を５００オン
グストローム以下、さらに好ましくは３００オングスト
ローム以下、最も好ましくは２００オングストローム以
下に調整することが望ましい。なぜなら、上述したよう
に抵抗率が数Ω・ｃｍ以上もあるｐ型窒化物半導体層の
膜厚を５００オングストローム以下に調整することによ
り、さらに抵抗率を低げることができるため、閾値での
電流、電圧が低下する。またｐ型層から除去される水素
の量を多くすることができ、さらに抵抗率を低下させる
ことができる。
層２０は、ｐ側クラッド層１９の上に、例えば、Ｍｇを
２×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなり、例
えば、１５０オングストロームの膜厚を有する。このｐ
側コンタクト層２０はｐ型のＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で構成することがで
き、好ましくは、上述のようにＭｇをドープしたＧａＮ
とすれば、ｐ電極２１と最も好ましいオーミック接触が
得られる。さらにｐ側コンタクト層の膜厚を５００オン
グストローム以下、さらに好ましくは３００オングスト
ローム以下、最も好ましくは２００オングストローム以
下に調整することが望ましい。なぜなら、上述したよう
に抵抗率が数Ω・ｃｍ以上もあるｐ型窒化物半導体層の
膜厚を５００オングストローム以下に調整することによ
り、さらに抵抗率を低げることができるため、閾値での
電流、電圧が低下する。またｐ型層から除去される水素
の量を多くすることができ、さらに抵抗率を低下させる
ことができる。
【００６３】なお、本発明では、ｐ側コンタクト層２０
も超格子層とすることもできる。超格子層とする場合に
は、特にバンドギャップエネルギーが異なる第１の層と
第２の層とを積層し、第１＋第２＋第１＋第２＋・・・
というように積層していき、最後にバンドギャップエネ
ルギーが小さい方の層が露出するようにすると、ｐ電極
２１と好ましいオーミック接触が得られる。ｐ電極２１
の材料としては、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕ等を挙
げることができる。
も超格子層とすることもできる。超格子層とする場合に
は、特にバンドギャップエネルギーが異なる第１の層と
第２の層とを積層し、第１＋第２＋第１＋第２＋・・・
というように積層していき、最後にバンドギャップエネ
ルギーが小さい方の層が露出するようにすると、ｐ電極
２１と好ましいオーミック接触が得られる。ｐ電極２１
の材料としては、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕ等を挙
げることができる。
【００６４】また、本実施形態２では、図２に示すよう
にｐ電極２１と、ｎ電極２３との間に露出した窒化物半
導体層の表面にＳｉＯ2よりなる絶縁膜２５が形成さ
れ、この絶縁膜２５に形成された開口部を介してｐ電極
２１と電気的に接続されたｐパッド電極２２、及びｎ電
極２３と接続されたｎパッド電極２４が形成される。こ
のｐパッド電極２２は実質的なｐ電極２１の表面積を広
げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング、ダイボンディ
ングできるようにし、一方ｎパッド電極２４はｎ電極２
３の剥がれを防止する。
にｐ電極２１と、ｎ電極２３との間に露出した窒化物半
導体層の表面にＳｉＯ2よりなる絶縁膜２５が形成さ
れ、この絶縁膜２５に形成された開口部を介してｐ電極
２１と電気的に接続されたｐパッド電極２２、及びｎ電
極２３と接続されたｎパッド電極２４が形成される。こ
のｐパッド電極２２は実質的なｐ電極２１の表面積を広
げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング、ダイボンディ
ングできるようにし、一方ｎパッド電極２４はｎ電極２
３の剥がれを防止する。
【００６５】以上の実施形態２の窒化物半導体素子は、
第１の層、及び第２の層を弾性歪み限界以下の膜厚にし
て積層された超格子層である、結晶性のよいｐ型クラッ
ド層１９を備えている。これによって、本実施形態２の
窒化物半導体素子は、ｐ側クラッド層１９の抵抗値を、
超格子構造を有しないｐ側クラッド層に比較して１桁以
上低くすることができるので、閾値電圧、電流を低くす
ることができる。
第１の層、及び第２の層を弾性歪み限界以下の膜厚にし
て積層された超格子層である、結晶性のよいｐ型クラッ
ド層１９を備えている。これによって、本実施形態２の
窒化物半導体素子は、ｐ側クラッド層１９の抵抗値を、
超格子構造を有しないｐ側クラッド層に比較して１桁以
上低くすることができるので、閾値電圧、電流を低くす
ることができる。
【００６６】また、本実施形態２の窒化物半導体素子で
はｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含むｐ側クラッド層１９に接し
て、バンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導体を
ｐ側コンタクト層２０として、その膜厚を５００オング
ストローム以下と薄く形成することにより、実質的にｐ
側コンタクト層２０のキャリア濃度が高くなりｐ電極と
好ましいオーミックが得られて、素子の閾値電流、電圧
を低くすることができる。さらに、ｎ側コンタクト層を
成長させる前に、第２のバッファ層１１２を備えている
ので、第２のバッファ層１１２の上に成長させる窒化物
半導体層の結晶性が良くなり、長寿命の素子を実現でき
る。好ましくは、第２のバッファ層１１２の上に成長さ
せるｎ側コンタクト層を超格子とすると、横方向の抵抗
値が低くなり、閾値電圧・閾値電流の低い素子が実現で
きる。
はｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含むｐ側クラッド層１９に接し
て、バンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導体を
ｐ側コンタクト層２０として、その膜厚を５００オング
ストローム以下と薄く形成することにより、実質的にｐ
側コンタクト層２０のキャリア濃度が高くなりｐ電極と
好ましいオーミックが得られて、素子の閾値電流、電圧
を低くすることができる。さらに、ｎ側コンタクト層を
成長させる前に、第２のバッファ層１１２を備えている
ので、第２のバッファ層１１２の上に成長させる窒化物
半導体層の結晶性が良くなり、長寿命の素子を実現でき
る。好ましくは、第２のバッファ層１１２の上に成長さ
せるｎ側コンタクト層を超格子とすると、横方向の抵抗
値が低くなり、閾値電圧・閾値電流の低い素子が実現で
きる。
【００６７】なお、本実施形態２のＬＤ素子ではＩｎＧ
ａＮのような、少なくともインジウムを含む窒化物半導
体を活性層１６に備える場合には、ＩｎXＧａ1-XＮと、
ＡｌYＧａ1-YＮとが交互に積層された超格子層を、活性
層１６を挟設する層（ｎ側クラッド層１４及びｐ側クラ
ッド層１９）として用いることが好ましい。これによっ
て、活性層１６と該超格子層とのバンドギャップエネル
ギー差、屈折率差を大きくできるため、該超格子層をレ
ーザ素子を実現する際に非常に優れた光閉じ込め層とし
て動作させることができる。さらにＩｎＧａＮは結晶の
性質が他のＡｌＧａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体
に比べて柔らかいので、ＩｎＧａＮを活性層とすると、
積層した各窒化物半導体層全体にクラックが入りにくく
なる。これによって、ＬＤ素子の寿命を長くすることが
できる。
ａＮのような、少なくともインジウムを含む窒化物半導
体を活性層１６に備える場合には、ＩｎXＧａ1-XＮと、
ＡｌYＧａ1-YＮとが交互に積層された超格子層を、活性
層１６を挟設する層（ｎ側クラッド層１４及びｐ側クラ
ッド層１９）として用いることが好ましい。これによっ
て、活性層１６と該超格子層とのバンドギャップエネル
ギー差、屈折率差を大きくできるため、該超格子層をレ
ーザ素子を実現する際に非常に優れた光閉じ込め層とし
て動作させることができる。さらにＩｎＧａＮは結晶の
性質が他のＡｌＧａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体
に比べて柔らかいので、ＩｎＧａＮを活性層とすると、
積層した各窒化物半導体層全体にクラックが入りにくく
なる。これによって、ＬＤ素子の寿命を長くすることが
できる。
【００６８】本実施形態２のように量子井戸構造を有す
る活性層１６を有するダブルヘテロ構造の半導体素子の
場合、その活性層１６に接して、活性層１６よりもバン
ドギャップエネルギーが大きい膜厚０．１μｍ以下の窒
化物半導体よりなるｐ側キャップ層１７、好ましくはＡ
ｌを含む窒化物半導体よりなるｐ側キャップ層１７を設
け、そのｐ側キャップ層１７よりも活性層から離れた位
置に、ｐ側キャップ層１７よりもバンドギャップエネル
ギーが小さいｐ側光ガイド層１８を設け、そのｐ側光ガ
イド層１８よりも活性層から離れた位置に、ｐ側光ガイ
ド層１８よりもバンドギャップが大きい窒化物半導体、
好ましくはＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を
有するｐ側クラッド層１９を設けることは非常に好まし
い。しかもｐ側キャップ層１７のバンドギャップエネル
ギーを大きくしてあるため、ｎ層から注入された電子
が、このｐ側キャップ層１７で阻止されて閉じ込めら
れ、電子が活性層をオーバーフローしないために、素子
のリーク電流が少なくなる。
る活性層１６を有するダブルヘテロ構造の半導体素子の
場合、その活性層１６に接して、活性層１６よりもバン
ドギャップエネルギーが大きい膜厚０．１μｍ以下の窒
化物半導体よりなるｐ側キャップ層１７、好ましくはＡ
ｌを含む窒化物半導体よりなるｐ側キャップ層１７を設
け、そのｐ側キャップ層１７よりも活性層から離れた位
置に、ｐ側キャップ層１７よりもバンドギャップエネル
ギーが小さいｐ側光ガイド層１８を設け、そのｐ側光ガ
イド層１８よりも活性層から離れた位置に、ｐ側光ガイ
ド層１８よりもバンドギャップが大きい窒化物半導体、
好ましくはＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子構造を
有するｐ側クラッド層１９を設けることは非常に好まし
い。しかもｐ側キャップ層１７のバンドギャップエネル
ギーを大きくしてあるため、ｎ層から注入された電子
が、このｐ側キャップ層１７で阻止されて閉じ込めら
れ、電子が活性層をオーバーフローしないために、素子
のリーク電流が少なくなる。
【００６９】以上の実施形態２の窒化物半導体素子で
は、レーザ素子の構造として好ましい構造を示したが、
本発明ではｎ型の超格子層は活性層１６から下のｎ型窒
化物半導体層領域（ｎ型層側）に少なくとも１層有して
いれば良く、またｐ型の超格子層も活性層１６から上の
ｐ型窒化物半導体層領域（ｐ型層側）に少なくとも１層
有していれば良く、素子構成は特に規定するものではな
い。但し、前記超格子層はｐ層側に形成する場合はキャ
リア閉じ込め層としてのｐ側クラッド層１９に形成し、
ｎ層側に形成する場合はｎ電極２３が接した電流注入層
としてのｎコンタクト層１２、またはキャリア閉じ込め
としてのｎクラッド層１４として形成することが素子の
Ｖｆ、閾値を低下させる上で最も好ましい傾向にある。
また、実施形態２の素子と同様の構成を、ＬＥＤ素子に
適用できることはいうまでもない（ただし、ＬＥＤ素子
では、リッジ部は必要ない）。
は、レーザ素子の構造として好ましい構造を示したが、
本発明ではｎ型の超格子層は活性層１６から下のｎ型窒
化物半導体層領域（ｎ型層側）に少なくとも１層有して
いれば良く、またｐ型の超格子層も活性層１６から上の
ｐ型窒化物半導体層領域（ｐ型層側）に少なくとも１層
有していれば良く、素子構成は特に規定するものではな
い。但し、前記超格子層はｐ層側に形成する場合はキャ
リア閉じ込め層としてのｐ側クラッド層１９に形成し、
ｎ層側に形成する場合はｎ電極２３が接した電流注入層
としてのｎコンタクト層１２、またはキャリア閉じ込め
としてのｎクラッド層１４として形成することが素子の
Ｖｆ、閾値を低下させる上で最も好ましい傾向にある。
また、実施形態２の素子と同様の構成を、ＬＥＤ素子に
適用できることはいうまでもない（ただし、ＬＥＤ素子
では、リッジ部は必要ない）。
【００７０】以上のように構成された実施形態２の窒化
物半導体素子では、各層が形成された後、Ｈを含まない
雰囲気、例えば、窒素雰囲気中で、４００℃以上、例え
ば７００℃でアニーリングを行うことが好ましく、これ
によって、ｐ型窒化物半導体層領域の各層をさらに低抵
抗化することができるので、これによって、さらに閾値
電圧を低くすることができる。
物半導体素子では、各層が形成された後、Ｈを含まない
雰囲気、例えば、窒素雰囲気中で、４００℃以上、例え
ば７００℃でアニーリングを行うことが好ましく、これ
によって、ｐ型窒化物半導体層領域の各層をさらに低抵
抗化することができるので、これによって、さらに閾値
電圧を低くすることができる。
【００７１】また、実施形態２の窒化物半導体素子で
は、ｐ側コンタクト層１２の表面にＮｉとＡｕよりなる
ｐ電極２１がストライプ状に形成され、このｐ電極２１
に対して左右対称にｎ側コンタクト層を露出させて、そ
のｎ側コンタクト層表面のほぼ全面にｎ電極２３を設け
ている。このように、絶縁性基板を用いた場合ｐ電極２
１の両側に左右対称にｎ電極２３を設ける構造は、閾値
電圧を低くする上で非常に有利である。
は、ｐ側コンタクト層１２の表面にＮｉとＡｕよりなる
ｐ電極２１がストライプ状に形成され、このｐ電極２１
に対して左右対称にｎ側コンタクト層を露出させて、そ
のｎ側コンタクト層表面のほぼ全面にｎ電極２３を設け
ている。このように、絶縁性基板を用いた場合ｐ電極２
１の両側に左右対称にｎ電極２３を設ける構造は、閾値
電圧を低くする上で非常に有利である。
【００７２】なお、本実施形態２では、リッジ部（スト
ライプ状の電極）に垂直な方向で劈開した劈開面（共振
器面）にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成
してもよい。
ライプ状の電極）に垂直な方向で劈開した劈開面（共振
器面）にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成
してもよい。
【００７３】このように、本発明において、超格子層
は、活性層を挟設するｎ型領域又はｐ型領域に形成され
るキャリア閉じ込め層としてのクラッド層、活性層の光
ガイド層、若しくは電極が接して形成される電流注入層
として用いられるため、超格子層を構成する窒化物半導
体の平均バンドギャップエネルギーが活性層よりも大き
くなるように調整することが望ましい。
は、活性層を挟設するｎ型領域又はｐ型領域に形成され
るキャリア閉じ込め層としてのクラッド層、活性層の光
ガイド層、若しくは電極が接して形成される電流注入層
として用いられるため、超格子層を構成する窒化物半導
体の平均バンドギャップエネルギーが活性層よりも大き
くなるように調整することが望ましい。
【００７４】
【実施例】以下、実施例において本発明を詳説する。 ［実施例１］本発明に係る実施例１は図２に示す窒化物
半導体素子（ＬＤ素子）の作成例であり、以下の手順で
作製される。まず、サファイア（Ｃ面）よりなる基板１
０を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換し
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。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（ＮＨ3）とＴＭＧ（トリメチルガリウム）と
を用い、基板１０上にＧａＮよりなる第１のバッファ層
１１を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
半導体素子（ＬＤ素子）の作成例であり、以下の手順で
作製される。まず、サファイア（Ｃ面）よりなる基板１
０を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換し
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。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（ＮＨ3）とＴＭＧ（トリメチルガリウム）と
を用い、基板１０上にＧａＮよりなる第１のバッファ層
１１を約２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００７５】バッファ層１１成長後、ＴＭＧのみ止め
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、キャリア濃度１×１０18／cm3のアンドープＧａＮ
よりなる第２のバッファ層１１２を５μｍの膜厚で成長
させる。第２のバッファ層はＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成でき、その組成は特
に問うものではないが、好ましくはアンドープでＡｌ
（Ｙ値）が０．１以下のＡｌYＧａ1-YＮ、最も好ましく
はアンドープのＧａＮとする。続いて、１０５０℃でＴ
ＭＧ、アンモニア、不純物ガスにシランガス（Ｓｉ
Ｈ4）を用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ｇ
ａＮよりなるｎ側コンタクト層１２を１μｍの膜厚で成
長させる。このｎ側コンタクト層１２は超格子で形成す
るとさらに好ましい。
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、キャリア濃度１×１０18／cm3のアンドープＧａＮ
よりなる第２のバッファ層１１２を５μｍの膜厚で成長
させる。第２のバッファ層はＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ
（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成でき、その組成は特
に問うものではないが、好ましくはアンドープでＡｌ
（Ｙ値）が０．１以下のＡｌYＧａ1-YＮ、最も好ましく
はアンドープのＧａＮとする。続いて、１０５０℃でＴ
ＭＧ、アンモニア、不純物ガスにシランガス（Ｓｉ
Ｈ4）を用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ｇ
ａＮよりなるｎ側コンタクト層１２を１μｍの膜厚で成
長させる。このｎ側コンタクト層１２は超格子で形成す
るとさらに好ましい。
【００７６】次に、温度を８００℃にして、原料ガスに
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18
／cm3ドープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防
止層１３を５００オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして温度を１０５０℃にして、ＴＭＡ、ＴＭＧ、
アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／cm
3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を
２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭ
Ａ、シランを止め、アンドープＧａＮよりなる第２の層
を２０オングストロームの膜厚で成長させる。そして、
この操作をそれぞれ１００回繰り返し、総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｎ側クラッド層１４を成長させ
る。
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニ
ア、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18
／cm3ドープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防
止層１３を５００オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして温度を１０５０℃にして、ＴＭＡ、ＴＭＧ、
アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／cm
3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を
２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭ
Ａ、シランを止め、アンドープＧａＮよりなる第２の層
を２０オングストロームの膜厚で成長させる。そして、
この操作をそれぞれ１００回繰り返し、総膜厚０．４μ
ｍの超格子層よりなるｎ側クラッド層１４を成長させ
る。
【００７７】続いて、１０５０℃でＳｉを５×１０18／
cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層１５
を０．１μｍの膜厚で成長させる。次に、ＴＭＧ、ＴＭ
Ｉ、アンモニア、シランを用いて活性層１６を成長させ
る。活性層１６は温度を８００℃に保持して、まずＳｉ
を８×１０18／cm3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、Ｓｉを８×１０18／cm3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ
0.99Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚で
成長させる。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を
積層した総膜厚１７５オングストロームの多重量子井戸
構造（ＭＱＷ）の活性層１６を成長させる。
cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層１５
を０．１μｍの膜厚で成長させる。次に、ＴＭＧ、ＴＭ
Ｉ、アンモニア、シランを用いて活性層１６を成長させ
る。活性層１６は温度を８００℃に保持して、まずＳｉ
を８×１０18／cm3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、Ｓｉを８×１０18／cm3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ
0.99Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚で
成長させる。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を
積層した総膜厚１７５オングストロームの多重量子井戸
構造（ＭＱＷ）の活性層１６を成長させる。
【００７８】次に、温度を１０５０℃に上げ、原料ガス
にＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、不純物ガスにＣｐ2Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、活性
層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、Ｍｇを１
×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりな
るｐ側キャップ層１７を３００オングストロームの膜厚
で成長させる。続いて、１０５０℃で、バンドギャップ
エネルギーがｐ側キャップ層１７よりも小さい、Ｍｇを
１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側光
ガイド層１８を０．１μｍの膜厚で成長させる。
にＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、不純物ガスにＣｐ2Ｍ
ｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、活性
層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、Ｍｇを１
×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりな
るｐ側キャップ層１７を３００オングストロームの膜厚
で成長させる。続いて、１０５０℃で、バンドギャップ
エネルギーがｐ側キャップ層１７よりも小さい、Ｍｇを
１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側光
ガイド層１８を０．１μｍの膜厚で成長させる。
【００７９】続いて、ＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃ
ｐ2Ｍｇを用い、１０５０℃でＭｇを１×１０20／cm3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を２０
オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡのみ
を止め、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ
よりなる第２の層を２０オングストロームの膜厚で成長
させる。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返し、
総膜厚０．４μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層１
９を形成する。最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層
１９の上に、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型Ｇ
ａＮよりなるｐ側コンタクト層２０を１５０オングスト
ロームの膜厚で成長させる。
ｐ2Ｍｇを用い、１０５０℃でＭｇを１×１０20／cm3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を２０
オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡのみ
を止め、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ
よりなる第２の層を２０オングストロームの膜厚で成長
させる。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返し、
総膜厚０．４μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層１
９を形成する。最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層
１９の上に、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型Ｇ
ａＮよりなるｐ側コンタクト層２０を１５０オングスト
ロームの膜厚で成長させる。
【００８０】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型層をさらに低抵抗化す
る。アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出
し、図２に示すように、ＲＩＥ装置により最上層のｐ側
コンタクト層２０と、ｐ側クラッド層１９とをエッチン
グして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。
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型層をさらに低抵抗化す
る。アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出
し、図２に示すように、ＲＩＥ装置により最上層のｐ側
コンタクト層２０と、ｐ側クラッド層１９とをエッチン
グして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。
【００８１】次にリッジ表面にマスクを形成し、図２に
示すように、ストライプ状のリッジに対して左右対称に
して、ｎ側コンタクト層１２の表面を露出させる。次に
ｐ側コンタクト層２０のストライプリッジ最表面のほぼ
全面にＮｉとＡｕよりなるｐ電極２１を形成する。一
方、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極２３をストライプ状のｎ
側コンタクト層３のほぼ全面に形成する。
示すように、ストライプ状のリッジに対して左右対称に
して、ｎ側コンタクト層１２の表面を露出させる。次に
ｐ側コンタクト層２０のストライプリッジ最表面のほぼ
全面にＮｉとＡｕよりなるｐ電極２１を形成する。一
方、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極２３をストライプ状のｎ
側コンタクト層３のほぼ全面に形成する。
【００８２】次に、図２に示すようにｐ電極２１と、ｎ
電極２３との間に露出した窒化物半導体層の表面にＳｉ
Ｏ2よりなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁膜２５を介
してｐ電極２１と電気的に接続したｐパッド電極２２、
及びｎパッド電極２４を形成する。以上のようにして、
ｎ電極とｐ電極とを形成したウェーハを研磨装置に移送
し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成
していない側のサファイア基板１をラッピングし、基板
の厚さを５０μｍとする。ラッピング後、さらに細かい
研磨剤で１μｍポリシングして基板表面を鏡面状とす
る。
電極２３との間に露出した窒化物半導体層の表面にＳｉ
Ｏ2よりなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁膜２５を介
してｐ電極２１と電気的に接続したｐパッド電極２２、
及びｎパッド電極２４を形成する。以上のようにして、
ｎ電極とｐ電極とを形成したウェーハを研磨装置に移送
し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成
していない側のサファイア基板１をラッピングし、基板
の厚さを５０μｍとする。ラッピング後、さらに細かい
研磨剤で１μｍポリシングして基板表面を鏡面状とす
る。
【００８３】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2
よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
プをフェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した
状態）でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、室温において、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm2、閾
値電圧４．４Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確
認され、５０時間以上の寿命を示した。
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。共振器面にＳｉＯ2とＴｉＯ2
よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な
方向で、バーを切断してレーザチップとした。次にチッ
プをフェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した
状態）でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、室温において、閾値電流密度２．９ｋＡ／cm2、閾
値電圧４．４Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確
認され、５０時間以上の寿命を示した。
【００８４】（比較例１）一方、第２のバッファ層１１
２を成長させず、さらにｎ側コンタクト層１２をＳｉを
１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ単一で５μｍ成
長させ、ｎ側クラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3
ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長
させ、ｐ側クラッド層１９をＭｇを１×１０20／m3ドー
プしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長さ
せ、さらにｐ側コンタクト層２０をＭｇを２×１０20／
cm3ドープした単一のｐ型ＧａＮを０．２μｍ成長させ
る他は実施例１と同様にしてレーザ素子を得た。つまり
基本構成として、表１に示すように構成する。
２を成長させず、さらにｎ側コンタクト層１２をＳｉを
１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ単一で５μｍ成
長させ、ｎ側クラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3
ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長
させ、ｐ側クラッド層１９をＭｇを１×１０20／m3ドー
プしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長さ
せ、さらにｐ側コンタクト層２０をＭｇを２×１０20／
cm3ドープした単一のｐ型ＧａＮを０．２μｍ成長させ
る他は実施例１と同様にしてレーザ素子を得た。つまり
基本構成として、表１に示すように構成する。
【００８５】
【表１】
【００８６】このように構成した比較例のレーザ素子
は、閾値電流密度７ｋＡ／cm2で連続発振が確認された
が、閾値電圧は８．０Ｖ以上あり、数分で切れてしまっ
た。
は、閾値電流密度７ｋＡ／cm2で連続発振が確認された
が、閾値電圧は８．０Ｖ以上あり、数分で切れてしまっ
た。
【００８７】［実施例２］実施例１において、ｎ側コン
タクト層１２を、Ｓｉを２×１０19／cm3ドープしたｎ
型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる第１の層を３０オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて、アンドープのＧａ
Ｎよりなる第２の層を３０オングストロームの膜厚で成
長させて、これを繰り返し、総膜厚１．２μｍの超格子
構造とする。それ以外の構造は実施例１と同様の構造を
有するレーザ素子としたところ、閾値電流密度２．７ｋ
Ａ／cm2、閾値電圧４．２Ｖで、寿命も６０時間以上を
示した。
タクト層１２を、Ｓｉを２×１０19／cm3ドープしたｎ
型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる第１の層を３０オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて、アンドープのＧａ
Ｎよりなる第２の層を３０オングストロームの膜厚で成
長させて、これを繰り返し、総膜厚１．２μｍの超格子
構造とする。それ以外の構造は実施例１と同様の構造を
有するレーザ素子としたところ、閾値電流密度２．７ｋ
Ａ／cm2、閾値電圧４．２Ｖで、寿命も６０時間以上を
示した。
【００８８】［実施例３］実施例２において、ｎ側コン
タクト層１２を構成する超格子において、第２の層をＳ
ｉを１×１０18／cm3ドープしたＧａＮとする他は、実
施例２と同様の構造を有するレーザ素子を作製したとこ
ろ、実施例２とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得
られた。
タクト層１２を構成する超格子において、第２の層をＳ
ｉを１×１０18／cm3ドープしたＧａＮとする他は、実
施例２と同様の構造を有するレーザ素子を作製したとこ
ろ、実施例２とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得
られた。
【００８９】［実施例４］実施例１において、第２のバ
ッファ層１１２を、Ｓｉを１×１０17／cm3ドープした
ＧａＮとして、４μｍ成長させる他は、実施例１と同様
の構造を有するレーザ素子を作製したところ、閾値電流
密度２．９ｋＡ／cm2、閾値電圧４．５Ｖに上昇した
が、寿命は５０時間以上を示した。
ッファ層１１２を、Ｓｉを１×１０17／cm3ドープした
ＧａＮとして、４μｍ成長させる他は、実施例１と同様
の構造を有するレーザ素子を作製したところ、閾値電流
密度２．９ｋＡ／cm2、閾値電圧４．５Ｖに上昇した
が、寿命は５０時間以上を示した。
【００９０】［実施例５］実施例１において、ｎ側コン
タクト層１２を、Ｓｉを２×１０19／cm3ドープしたｎ
型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を６０オングスト
ロームの膜厚で成長させ、続いて、Ｓｉを１×１０19／
cm3ドープしたＧａＮよりなる第２の層を４０オングス
トロームの膜厚で成長させて、順次これを繰り返し、総
膜厚２μｍの超格子構造とする。そして、ｎ側クラッド
層１４をＳｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長させる。それ以外の構
造は実施例１と同様の構造を有するレーザ素子としたと
ころ、閾値電流密度３．２ｋＡ／cm2、閾値電圧４．８
Ｖで、寿命も３０時間以上を示した。
タクト層１２を、Ｓｉを２×１０19／cm3ドープしたｎ
型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を６０オングスト
ロームの膜厚で成長させ、続いて、Ｓｉを１×１０19／
cm3ドープしたＧａＮよりなる第２の層を４０オングス
トロームの膜厚で成長させて、順次これを繰り返し、総
膜厚２μｍの超格子構造とする。そして、ｎ側クラッド
層１４をＳｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長させる。それ以外の構
造は実施例１と同様の構造を有するレーザ素子としたと
ころ、閾値電流密度３．２ｋＡ／cm2、閾値電圧４．８
Ｖで、寿命も３０時間以上を示した。
【００９１】［実施例６］実施例６は、実施例１と比較
して、以下の（１）、（２）が異なる他は、実施例１と
同様に構成される。 （１）バッファ層１１成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度
を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、
原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シランを用
い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎよりなる第１の層を６０オングストロームの膜厚
で成長させ、続いて、シラン、ＴＭＡを止めアンドープ
のＧａＮよりなる第２の層を４０オングストロームの膜
厚で成長させる。そして第１層＋第２層＋第１層＋第２
層＋・・・というように超格子層を構成し、それぞれ第
１の層を５００層、第２の層を５００層交互に積層し、
総膜厚５μｍの超格子よりなるｎ側コンタクト層１２を
形成する。 （２）次に、実施例１と同様にして、Ｓｉを５×１０18
／cm3ドープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防
止層１３を５００オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして、温度を１０５０℃にして、ＴＭＡ、ＴＭ
Ｇ、アンモニア、シランを用い、Ｓｉを５×１０18／cm
3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ側クラッ
ド層１４を０．５μｍの膜厚で成長させる。後の、ｎ側
クラッド層１４から上は、実施例１のレーザ素子と同様
の構造を有するレーザ素子とする。つまり表１の基本構
造において、ｎ側コンタクト層１２、及びｐ側クラッド
層１９を超格子とし、ｐ側コンタクト層２０の膜厚を実
施例１のように１５０オングストロームとするレーザ素
子を作製する。このレーザ素子は閾値電流密度３．２ｋ
Ａ／cm2、閾値電圧４．８Ｖで、４０５ｎｍの連続発振
が確認され、寿命も３０時間以上を示した。
して、以下の（１）、（２）が異なる他は、実施例１と
同様に構成される。 （１）バッファ層１１成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度
を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、
原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シランを用
い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎよりなる第１の層を６０オングストロームの膜厚
で成長させ、続いて、シラン、ＴＭＡを止めアンドープ
のＧａＮよりなる第２の層を４０オングストロームの膜
厚で成長させる。そして第１層＋第２層＋第１層＋第２
層＋・・・というように超格子層を構成し、それぞれ第
１の層を５００層、第２の層を５００層交互に積層し、
総膜厚５μｍの超格子よりなるｎ側コンタクト層１２を
形成する。 （２）次に、実施例１と同様にして、Ｓｉを５×１０18
／cm3ドープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防
止層１３を５００オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして、温度を１０５０℃にして、ＴＭＡ、ＴＭ
Ｇ、アンモニア、シランを用い、Ｓｉを５×１０18／cm
3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ側クラッ
ド層１４を０．５μｍの膜厚で成長させる。後の、ｎ側
クラッド層１４から上は、実施例１のレーザ素子と同様
の構造を有するレーザ素子とする。つまり表１の基本構
造において、ｎ側コンタクト層１２、及びｐ側クラッド
層１９を超格子とし、ｐ側コンタクト層２０の膜厚を実
施例１のように１５０オングストロームとするレーザ素
子を作製する。このレーザ素子は閾値電流密度３．２ｋ
Ａ／cm2、閾値電圧４．８Ｖで、４０５ｎｍの連続発振
が確認され、寿命も３０時間以上を示した。
【００９２】さらに、実施例６の構造のＬＤ素子のｐ側
コンタクト層の膜厚を順次変更した際、そのｐ側コンタ
クト層の膜厚と、ＬＤ素子の閾値電圧との関係を図３に
示す。これはｐ側コンタクト層が、左から順にＡ（１０
オングストローム以下）、Ｂ（１０オングストロー
ム）、Ｃ（３０オングストローム）、Ｄ（１５０オング
ストローム、本実施例）、Ｅ（５００オングストロー
ム）、Ｆ（０．２μｍ）、Ｇ（０．５μｍ）、Ｈ（０．
８μｍ）の場合の閾値電圧を示している。この図に示す
ように、ｐ側コンタクト層の膜厚が５００オングストロ
ームを超えると閾値電圧が次第に上昇する傾向にある。
ｐ側コンタクト層２０の膜厚は５００オングストローム
以下、さらに好ましくは３００オングストローム以下で
あることが望ましい。なお１０オングストローム以下
（およそ１原子層、２原子層近く）になると、下部のｐ
側クラッド層１９の表面が露出してくるため、ｐ電極の
コンタクト抵抗が悪くなり、閾値電圧は上昇する傾向に
ある。しかしながら、本発明のＬＤ素子では超格子層を
有しているために、閾値電圧が比較例のものに比べて大
幅に低下している。
コンタクト層の膜厚を順次変更した際、そのｐ側コンタ
クト層の膜厚と、ＬＤ素子の閾値電圧との関係を図３に
示す。これはｐ側コンタクト層が、左から順にＡ（１０
オングストローム以下）、Ｂ（１０オングストロー
ム）、Ｃ（３０オングストローム）、Ｄ（１５０オング
ストローム、本実施例）、Ｅ（５００オングストロー
ム）、Ｆ（０．２μｍ）、Ｇ（０．５μｍ）、Ｈ（０．
８μｍ）の場合の閾値電圧を示している。この図に示す
ように、ｐ側コンタクト層の膜厚が５００オングストロ
ームを超えると閾値電圧が次第に上昇する傾向にある。
ｐ側コンタクト層２０の膜厚は５００オングストローム
以下、さらに好ましくは３００オングストローム以下で
あることが望ましい。なお１０オングストローム以下
（およそ１原子層、２原子層近く）になると、下部のｐ
側クラッド層１９の表面が露出してくるため、ｐ電極の
コンタクト抵抗が悪くなり、閾値電圧は上昇する傾向に
ある。しかしながら、本発明のＬＤ素子では超格子層を
有しているために、閾値電圧が比較例のものに比べて大
幅に低下している。
【００９３】（比較例２）表１の構成のレーザ素子にお
いて、ｎ側クラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3ド
ープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を１８
０オングストロームの膜厚で成長させ、続いてアンドー
プのＧａＮよりなる第２の層を１２０オングストローム
の膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの多層膜とする。
つまり第１の層と第２の層の膜厚を厚くした構造で構成
してレーザ素子を作製したところ、閾値電流密度６．５
ｋＡ／cm2で連続発振が確認され、閾値電圧が７．５Ｖ
であった。なおこのレーザ素子は数分で切れてしまっ
た。
いて、ｎ側クラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3ド
ープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を１８
０オングストロームの膜厚で成長させ、続いてアンドー
プのＧａＮよりなる第２の層を１２０オングストローム
の膜厚で成長させ、総膜厚０．６μｍの多層膜とする。
つまり第１の層と第２の層の膜厚を厚くした構造で構成
してレーザ素子を作製したところ、閾値電流密度６．５
ｋＡ／cm2で連続発振が確認され、閾値電圧が７．５Ｖ
であった。なおこのレーザ素子は数分で切れてしまっ
た。
【００９４】［実施例７］実施例６において、ｐ側クラ
ッド層１９をＭｇを１×１０20／cm3ドープしたＡｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎ、６０オングストロームよりなる第１の層
と、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ、４
０オングストロームよりなる第２の層とを積層した総膜
厚０．５μｍの超格子構造とする他は実施例６と同様の
レーザ素子を作製する。つまり、実施例６のｐ側クラッ
ド層１９を構成する超格子層の膜厚を変える他は同様に
してレーザ素子を作製したところ、閾値電圧が実施例６
のレーザ素子に比較して若干上昇する傾向にあったが、
２０時間以上の寿命を示した。
ッド層１９をＭｇを１×１０20／cm3ドープしたＡｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎ、６０オングストロームよりなる第１の層
と、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ、４
０オングストロームよりなる第２の層とを積層した総膜
厚０．５μｍの超格子構造とする他は実施例６と同様の
レーザ素子を作製する。つまり、実施例６のｐ側クラッ
ド層１９を構成する超格子層の膜厚を変える他は同様に
してレーザ素子を作製したところ、閾値電圧が実施例６
のレーザ素子に比較して若干上昇する傾向にあったが、
２０時間以上の寿命を示した。
【００９５】［実施例８］実施例７において、さらにｎ
側クラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3ドープした
ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ、６０オングストロームよりなる
第１の層と、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ｇ
ａＮ、４０オングストロームよりなる第２の層とを積層
した総膜厚０．５μｍの超格子構造とする他は実施例７
と同様のレーザ素子を作製する。つまり、実施例６のｎ
側コンタクト層１２、ｐ側クラッド層１９に加えてｎ側
クラッド層を超格子としたレーザ素子は、実施例６とほ
ぼ同等の特性を有していた。
側クラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3ドープした
ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ、６０オングストロームよりなる
第１の層と、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ｇ
ａＮ、４０オングストロームよりなる第２の層とを積層
した総膜厚０．５μｍの超格子構造とする他は実施例７
と同様のレーザ素子を作製する。つまり、実施例６のｎ
側コンタクト層１２、ｐ側クラッド層１９に加えてｎ側
クラッド層を超格子としたレーザ素子は、実施例６とほ
ぼ同等の特性を有していた。
【００９６】［実施例９］実施例１において、第２のバ
ッファ層１１２を成長させずに、表１に示すように、第
１のバッファ層１１の上に、直接ｎ側コンタクト層１２
としてＳｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層
を５μｍ成長させる。その他は、実施例１と同様の構造
を有するレーザ素子とする。つまり、表１の基本構造に
おいて、ｎ側クラッド層１４を２０オングストロームの
Ｓｉ（１×１０19／cm3）ドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ
よりなる第１の層と、２０オングストロームのアンドー
プＧａＮよりなる第２の層とを積層してなる総膜厚０．
４μｍの超格子構造とする。さらにｐ側クラッド層１９
を２０オングストロームのＭｇ（１×１０20／cm3）ド
ープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層と、２０オ
ングストロームのＭｇ（１×１０20／cm3）ドープｐ型
ＧａＮよりなる第２の層とを積層してなる総膜厚０．４
μｍの超格子構造とする。さらにまたｐ側コンタクト層
２０を実施例１のように１５０オングストロームのＭｇ
（２×１０20／cm3）ドープｐ型ＧａＮとしたところ、
閾値電流密度３．３ｋＡ／cm2で、４０５ｎｍの連続発
振が確認され、閾値電圧は５．０Ｖ、寿命も３０時間以
上を示した。
ッファ層１１２を成長させずに、表１に示すように、第
１のバッファ層１１の上に、直接ｎ側コンタクト層１２
としてＳｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層
を５μｍ成長させる。その他は、実施例１と同様の構造
を有するレーザ素子とする。つまり、表１の基本構造に
おいて、ｎ側クラッド層１４を２０オングストロームの
Ｓｉ（１×１０19／cm3）ドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ
よりなる第１の層と、２０オングストロームのアンドー
プＧａＮよりなる第２の層とを積層してなる総膜厚０．
４μｍの超格子構造とする。さらにｐ側クラッド層１９
を２０オングストロームのＭｇ（１×１０20／cm3）ド
ープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層と、２０オ
ングストロームのＭｇ（１×１０20／cm3）ドープｐ型
ＧａＮよりなる第２の層とを積層してなる総膜厚０．４
μｍの超格子構造とする。さらにまたｐ側コンタクト層
２０を実施例１のように１５０オングストロームのＭｇ
（２×１０20／cm3）ドープｐ型ＧａＮとしたところ、
閾値電流密度３．３ｋＡ／cm2で、４０５ｎｍの連続発
振が確認され、閾値電圧は５．０Ｖ、寿命も３０時間以
上を示した。
【００９７】［実施例１０］実施例９において、ｎ側ク
ラッド層１４の超格子を構成する第２の層を、Ｓｉを１
×１０17／cm3ドープしたＧａＮとする他は、実施例９
と同様のレーザ素子を作製する。つまりバンドギャップ
エネルギーの大きい方の層に、Ｓｉを多くドープする他
は、実施例９と同様にして作製したレーザ素子は、実施
例９とほぼ同等の特性を示した。
ラッド層１４の超格子を構成する第２の層を、Ｓｉを１
×１０17／cm3ドープしたＧａＮとする他は、実施例９
と同様のレーザ素子を作製する。つまりバンドギャップ
エネルギーの大きい方の層に、Ｓｉを多くドープする他
は、実施例９と同様にして作製したレーザ素子は、実施
例９とほぼ同等の特性を示した。
【００９８】［実施例１１］実施例９において、ｎ側ク
ラッド層１４を構成する第２の層を、Ｓｉを１×１０19
／cm3ドープしたｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ｎとする他は同
様にしてレーザ素子を作製する。つまりｎ側クラッド層
１４の超格子を構成する第２の層の組成をＩｎＧａＮと
し、第１の層と第２の層との不純物濃度を同じにする他
は、実施例９と同様にして作製したレーザ素子は、実施
例９とほぼ同等の特性を示した。
ラッド層１４を構成する第２の層を、Ｓｉを１×１０19
／cm3ドープしたｎ型Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ｎとする他は同
様にしてレーザ素子を作製する。つまりｎ側クラッド層
１４の超格子を構成する第２の層の組成をＩｎＧａＮと
し、第１の層と第２の層との不純物濃度を同じにする他
は、実施例９と同様にして作製したレーザ素子は、実施
例９とほぼ同等の特性を示した。
【００９９】［実施例１２］実施例９において、ｎ側ク
ラッド層１４を構成する第１の層（Ｓｉ：１×１０19／
cm3ドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）の膜厚を６０オングスト
ロームとし、第２の層をＳｉを１×１０19／cm3ドープ
した４０オングストロームのＧａＮとし、総膜厚０．５
μｍの超格子構造とする。さらにｐ側クラッド層１９を
構成する第１の層（Ｍｇ：１×１０20／cm3ドープＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ）の膜厚を６０オングストロームとし、第
２の層（Ｍｇ：１×１０20／cm3ドープ：ＧａＮ）の膜
厚を４０オングストロームとし、総膜厚０．５μｍの超
格子構造とする。つまりｎ側クラッド層１４を構成する
第１の層と第２の層のドープ量を同じにして、膜厚を変
化させ、ｐ側クラッド層１９を構成する第１の層と第２
の層との膜厚を変化させる他は、実施例９と同様にして
レーザ素子を作製したところ、閾値電流密度３．４ｋＡ
／cm2で、４０５ｎｍの連続発振が確認され、閾値電圧
は５．２Ｖ、寿命も２０時間以上を示した。
ラッド層１４を構成する第１の層（Ｓｉ：１×１０19／
cm3ドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）の膜厚を６０オングスト
ロームとし、第２の層をＳｉを１×１０19／cm3ドープ
した４０オングストロームのＧａＮとし、総膜厚０．５
μｍの超格子構造とする。さらにｐ側クラッド層１９を
構成する第１の層（Ｍｇ：１×１０20／cm3ドープＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ）の膜厚を６０オングストロームとし、第
２の層（Ｍｇ：１×１０20／cm3ドープ：ＧａＮ）の膜
厚を４０オングストロームとし、総膜厚０．５μｍの超
格子構造とする。つまりｎ側クラッド層１４を構成する
第１の層と第２の層のドープ量を同じにして、膜厚を変
化させ、ｐ側クラッド層１９を構成する第１の層と第２
の層との膜厚を変化させる他は、実施例９と同様にして
レーザ素子を作製したところ、閾値電流密度３．４ｋＡ
／cm2で、４０５ｎｍの連続発振が確認され、閾値電圧
は５．２Ｖ、寿命も２０時間以上を示した。
【０１００】［実施例１３］実施例１１において、ｎ側
クラッド層１４を構成する第２の層（ＧａＮ）のＳｉ濃
度を１×１０17／cm3とする他は実施例１１と同様の構
造を有するレーザ素子を作製したところ、実施例１１と
ほぼ同等の特性を有するレーザ素子が作製できた。
クラッド層１４を構成する第２の層（ＧａＮ）のＳｉ濃
度を１×１０17／cm3とする他は実施例１１と同様の構
造を有するレーザ素子を作製したところ、実施例１１と
ほぼ同等の特性を有するレーザ素子が作製できた。
【０１０１】［実施例１４］実施例１１において、ｎ側
クラッド層１４を構成する第２の層（ＧａＮ）をアンド
ープとする他は実施例１１と同様の構造を有するレーザ
素子を作製したところ、実施例１１とほぼ同等の特性を
有するレーザ素子が作製できた。
クラッド層１４を構成する第２の層（ＧａＮ）をアンド
ープとする他は実施例１１と同様の構造を有するレーザ
素子を作製したところ、実施例１１とほぼ同等の特性を
有するレーザ素子が作製できた。
【０１０２】［実施例１５］実施例９において、ｎ側ク
ラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長させる他は同様
にしてレーザ素子を作製する。つまり、表１の基本構造
において、ｐ側クラッド層１９のみを実施例１のように
Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを
１×１０19／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の
層２０オングストロームとからなる総膜厚０．４μｍの
超格子構造とし、さらに、ｐ側コンタクト層２０を実施
例１のように１５０オングストロームのＭｇ（２×１０
20／cm3）ドープｐ型ＧａＮとしたところ、同じく閾値
電流密度３．４ｋＡ／cm2で、４０５ｎｍの連続発振が
確認され、閾値電圧は５．１Ｖ、寿命は２０時間以上を
示した。
ラッド層１４をＳｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長させる他は同様
にしてレーザ素子を作製する。つまり、表１の基本構造
において、ｐ側クラッド層１９のみを実施例１のように
Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを
１×１０19／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の
層２０オングストロームとからなる総膜厚０．４μｍの
超格子構造とし、さらに、ｐ側コンタクト層２０を実施
例１のように１５０オングストロームのＭｇ（２×１０
20／cm3）ドープｐ型ＧａＮとしたところ、同じく閾値
電流密度３．４ｋＡ／cm2で、４０５ｎｍの連続発振が
確認され、閾値電圧は５．１Ｖ、寿命は２０時間以上を
示した。
【０１０３】［実施例１６］実施例１５において、ｐ側
クラッド層１９を構成する超格子層の膜厚を第１の層
（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）を６０オングストロームとし、第
２の層（ＧａＮ）を４０オングストロームとして積層
し、総膜厚０．５μｍとする他は実施例１４と同様のレ
ーザ素子を得たところ、閾値電圧は若干上昇する傾向に
あったが、寿命は２０時間以上あった。
クラッド層１９を構成する超格子層の膜厚を第１の層
（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）を６０オングストロームとし、第
２の層（ＧａＮ）を４０オングストロームとして積層
し、総膜厚０．５μｍとする他は実施例１４と同様のレ
ーザ素子を得たところ、閾値電圧は若干上昇する傾向に
あったが、寿命は２０時間以上あった。
【０１０４】［実施例１７］実施例９において、ｐ側ク
ラッド層１９をＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長させる他は同様
にしてレーザ素子を作製する。つまり、表１の基本構造
において、ｎ側クラッド層１４のみを実施例１のように
Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、アンド
ープのＧａＮよりなる第２の層２０オングストロームと
からなる総膜厚０．４μｍの超格子構造とし、さらに、
ｐ側コンタクト層２０を実施例１のように１５０オング
ストロームのＭｇ（２×１０20／cm3）ドープｐ型Ｇａ
Ｎとしたところ、同じく閾値電流密度３．５ｋＡ／cm2
で、４０５ｎｍの連続発振が確認され、閾値電圧は５．
４Ｖ、寿命は１０時間以上を示した。
ラッド層１９をＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型
Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ単一で０．４μｍ成長させる他は同様
にしてレーザ素子を作製する。つまり、表１の基本構造
において、ｎ側クラッド層１４のみを実施例１のように
Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、アンド
ープのＧａＮよりなる第２の層２０オングストロームと
からなる総膜厚０．４μｍの超格子構造とし、さらに、
ｐ側コンタクト層２０を実施例１のように１５０オング
ストロームのＭｇ（２×１０20／cm3）ドープｐ型Ｇａ
Ｎとしたところ、同じく閾値電流密度３．５ｋＡ／cm2
で、４０５ｎｍの連続発振が確認され、閾値電圧は５．
４Ｖ、寿命は１０時間以上を示した。
【０１０５】［実施例１８］実施例１７において、ｎ側
クラッド層１４を構成する超格子層の膜厚を第１の層
（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）を７０オングストロームとし、第
２の層をＳｉを１×１０19／cm3ドープしたＩｎ0.01Ｇ
ａ0.99Ｎ、７０オングストロームとして積層し、総膜厚
０．４９μｍとする他は実施例１７と同様のレーザ素子
を得たところ、実施例１６に比べて閾値電圧が若干上昇
する傾向にあったが、同じく１０時間以上の寿命を有す
るレーザ素子が得られた。
クラッド層１４を構成する超格子層の膜厚を第１の層
（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）を７０オングストロームとし、第
２の層をＳｉを１×１０19／cm3ドープしたＩｎ0.01Ｇ
ａ0.99Ｎ、７０オングストロームとして積層し、総膜厚
０．４９μｍとする他は実施例１７と同様のレーザ素子
を得たところ、実施例１６に比べて閾値電圧が若干上昇
する傾向にあったが、同じく１０時間以上の寿命を有す
るレーザ素子が得られた。
【０１０６】［実施例１９］実施例１７において、ｎ側
クラッド層１４を構成する超格子層の膜厚を第１の層
（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）を６０オングストロームとし、第
２の層（アンドープＧａＮ）を４０オングストロームと
して積層し、総膜厚０．５μｍとする他は実施例１６と
同様のレーザ素子を得たところ、実施例１７に比べて閾
値電圧が若干上昇する傾向にあったが、同じく１０時間
以上の寿命を有するレーザ素子が得られた。
クラッド層１４を構成する超格子層の膜厚を第１の層
（Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ）を６０オングストロームとし、第
２の層（アンドープＧａＮ）を４０オングストロームと
して積層し、総膜厚０．５μｍとする他は実施例１６と
同様のレーザ素子を得たところ、実施例１７に比べて閾
値電圧が若干上昇する傾向にあったが、同じく１０時間
以上の寿命を有するレーザ素子が得られた。
【０１０７】［実施例２０］実施例９において、さらに
ｎ側光ガイド層１５をアンドープのＧａＮよりなる第１
の層、２０オングストロームと、アンドープのＩｎ0.1
Ｇａ0.9Ｎよりなる第２の層、２０とを積層してなる総
膜厚８００オングストロームの超格子層とする。それに
加えて、ｐ側光ガイド層１８もアンドープのＧａＮより
なる第１の層、２０オングストロームと、アンドープの
Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる第２の層、２０オングストロ
ームとを積層してなる総膜厚８００オングストロームの
超格子構造とする。つまり、表１の基本構造において、
ｎ側クラッド層１４、ｎ側光ガイド層１５、ｐ側光ガイ
ド層１８、及びｐ側クラッド層１９とを超格子構造と
し、さらにまたｐ側コンタクト層２０を実施例１のよう
に１５０オングストロームのＭｇ（２×１０20／cm3）
ドープｐ型ＧａＮとしたところ、閾値電流密度２．９ｋ
Ａ／cm2で、４０５ｎｍの連続発振が確認され、閾値電
圧は４．４Ｖ、寿命も６０時間以上を示した。
ｎ側光ガイド層１５をアンドープのＧａＮよりなる第１
の層、２０オングストロームと、アンドープのＩｎ0.1
Ｇａ0.9Ｎよりなる第２の層、２０とを積層してなる総
膜厚８００オングストロームの超格子層とする。それに
加えて、ｐ側光ガイド層１８もアンドープのＧａＮより
なる第１の層、２０オングストロームと、アンドープの
Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる第２の層、２０オングストロ
ームとを積層してなる総膜厚８００オングストロームの
超格子構造とする。つまり、表１の基本構造において、
ｎ側クラッド層１４、ｎ側光ガイド層１５、ｐ側光ガイ
ド層１８、及びｐ側クラッド層１９とを超格子構造と
し、さらにまたｐ側コンタクト層２０を実施例１のよう
に１５０オングストロームのＭｇ（２×１０20／cm3）
ドープｐ型ＧａＮとしたところ、閾値電流密度２．９ｋ
Ａ／cm2で、４０５ｎｍの連続発振が確認され、閾値電
圧は４．４Ｖ、寿命も６０時間以上を示した。
【０１０８】［実施例２１］本実施例は図１のＬＥＤ素
子を元に説明する。実施例１と同様にしてサファイアよ
りなる基板１の上にＧａＮよりなるバッファ層２を２０
０オングストロームの膜厚で成長させ、次いでＳｉを１
×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるコンタク
ト層を５μｍの膜厚で成長させ、次にＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ
よりなる膜厚３０オングストロームの単一量子井戸構造
よりなる活性層４を成長させる。
子を元に説明する。実施例１と同様にしてサファイアよ
りなる基板１の上にＧａＮよりなるバッファ層２を２０
０オングストロームの膜厚で成長させ、次いでＳｉを１
×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるコンタク
ト層を５μｍの膜厚で成長させ、次にＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ
よりなる膜厚３０オングストロームの単一量子井戸構造
よりなる活性層４を成長させる。
【０１０９】（ｐ側超格子層）次に、実施例１と同様に
して、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎよりなる第１の層を２０オングストロームの膜
厚で成長させ、続いてＭｇを１×１０19／cm3ドープし
たｐ型ＧａＮよりなる第２の層を２０オングストローム
の膜厚で成長させ、総膜厚０．４μｍの超格子よりなる
ｐ側クラッド層５を成長させる。このｐ側クラッド層４
の膜厚も特に限定しないが、１００オングストローム以
上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストロ
ーム以上、１μｍ以下で成長させることが望ましい。
して、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎよりなる第１の層を２０オングストロームの膜
厚で成長させ、続いてＭｇを１×１０19／cm3ドープし
たｐ型ＧａＮよりなる第２の層を２０オングストローム
の膜厚で成長させ、総膜厚０．４μｍの超格子よりなる
ｐ側クラッド層５を成長させる。このｐ側クラッド層４
の膜厚も特に限定しないが、１００オングストローム以
上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストロ
ーム以上、１μｍ以下で成長させることが望ましい。
【０１１０】次にこのｐ側クラッド層５の上にＭｇを１
×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ層を０．５μｍの
膜厚で成長させる。成長後、ウェーハを反応容器から取
り出し実施例１と同様にして、アニーリングを行った
後、ｐ側コンタクト層６側からエッチングを行いｎ電極
９を形成すべきｎ側コンタクト層３の表面を露出させ
る。最上層のｐ側コンタクト層６のほぼ全面に膜厚２０
０オングストロームのＮｉ−Ａｕよりなる透光性のｐ電
極７を形成し、その全面電極７の上にＡｕよりなるｐパ
ッド電極８を形成する。露出したｎ側コンタクト層の表
面にもＴｉ−Ａｌよりなるｎ電極９を形成する。
×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ層を０．５μｍの
膜厚で成長させる。成長後、ウェーハを反応容器から取
り出し実施例１と同様にして、アニーリングを行った
後、ｐ側コンタクト層６側からエッチングを行いｎ電極
９を形成すべきｎ側コンタクト層３の表面を露出させ
る。最上層のｐ側コンタクト層６のほぼ全面に膜厚２０
０オングストロームのＮｉ−Ａｕよりなる透光性のｐ電
極７を形成し、その全面電極７の上にＡｕよりなるｐパ
ッド電極８を形成する。露出したｎ側コンタクト層の表
面にもＴｉ−Ａｌよりなるｎ電極９を形成する。
【０１１１】以上のようにして電極を形成したウェーハ
を３５０μｍ角のチップに分離してＬＥＤ素子としたと
ころ、Ｉｆ２０ｍＡにおいて５２０ｎｍの緑色発光を示
し、Ｖｆは３．２Ｖであった。これに対し、ｐ側クラッ
ド層５を単一のＭｇドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎで構成した
ＬＥＤ素子のＶｆは３．４Ｖであった。さらに静電耐圧
は本実施例の方が２倍以上の静電耐圧を有していた。
を３５０μｍ角のチップに分離してＬＥＤ素子としたと
ころ、Ｉｆ２０ｍＡにおいて５２０ｎｍの緑色発光を示
し、Ｖｆは３．２Ｖであった。これに対し、ｐ側クラッ
ド層５を単一のＭｇドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎで構成した
ＬＥＤ素子のＶｆは３．４Ｖであった。さらに静電耐圧
は本実施例の方が２倍以上の静電耐圧を有していた。
【０１１２】［実施例２２］実施例２１において、ｐ側
クラッド層５を構成する超格子層を、第１の層の膜厚を
５０オングストロームとし、第２の層をＭｇを１×１０
20／cm3ドープしたＧａＮ、５０オングストロームとし
て、それぞれ２５層積層し、総膜厚０．２５μｍの超格
子とする他は同様にしてＬＥＤ素子を作成したところ、
実施例２１とほぼ同等の特性を有するＬＥＤ素子が得ら
れた。
クラッド層５を構成する超格子層を、第１の層の膜厚を
５０オングストロームとし、第２の層をＭｇを１×１０
20／cm3ドープしたＧａＮ、５０オングストロームとし
て、それぞれ２５層積層し、総膜厚０．２５μｍの超格
子とする他は同様にしてＬＥＤ素子を作成したところ、
実施例２１とほぼ同等の特性を有するＬＥＤ素子が得ら
れた。
【０１１３】［実施例２３］実施例２１において、ｐ側
クラッド層５を構成する超格子層の厚さを、第１の層１
００オングストローム、第２の層を７０オングストロー
ムの膜厚として、総膜厚０．２５μｍの超格子とする他
は同様にしてＬＥＤ素子を作成したところ、Ｖｆは３．
４Ｖであったが、静電耐圧は従来のものよりも２０％以
上優れていた。
クラッド層５を構成する超格子層の厚さを、第１の層１
００オングストローム、第２の層を７０オングストロー
ムの膜厚として、総膜厚０．２５μｍの超格子とする他
は同様にしてＬＥＤ素子を作成したところ、Ｖｆは３．
４Ｖであったが、静電耐圧は従来のものよりも２０％以
上優れていた。
【０１１４】［実施例２４］実施例２１において、ｎ側
コンタクト層３を成長させる際、Ｓｉを２×１０19／cm
3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を
６０オングストローム、アンドープのＧａＮよりなる第
２の層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、それ
ぞれ第１の層を５００層、第２の層を５００層交互に積
層し、総膜厚５μｍの超格子とする。その他は実施例１
２と同様にしてＬＥＤ素子を作製したところ、同じくＩ
ｆ２０ｍＡにおいて、Ｖｆは３．１Ｖに低下し、静電耐
圧は従来に比較比較して２．５倍以上に向上した。
コンタクト層３を成長させる際、Ｓｉを２×１０19／cm
3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を
６０オングストローム、アンドープのＧａＮよりなる第
２の層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、それ
ぞれ第１の層を５００層、第２の層を５００層交互に積
層し、総膜厚５μｍの超格子とする。その他は実施例１
２と同様にしてＬＥＤ素子を作製したところ、同じくＩ
ｆ２０ｍＡにおいて、Ｖｆは３．１Ｖに低下し、静電耐
圧は従来に比較比較して２．５倍以上に向上した。
【０１１５】［実施例２５］実施例２３において、ｐ側
クラッド層５を構成する超格子の第１の層（Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎ）の膜厚を６０オングストロームとし、第２の
層の膜厚を４０オングストロームとして、それぞれ２５
層交互に積層して、総膜厚０．３μｍとする他は同様の
構造を有するＬＥＤ素子を作製したところ、Ｖｆは３．
２Ｖで、静電耐圧は従来の２倍以上であった。
クラッド層５を構成する超格子の第１の層（Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎ）の膜厚を６０オングストロームとし、第２の
層の膜厚を４０オングストロームとして、それぞれ２５
層交互に積層して、総膜厚０．３μｍとする他は同様の
構造を有するＬＥＤ素子を作製したところ、Ｖｆは３．
２Ｖで、静電耐圧は従来の２倍以上であった。
【０１１６】［実施例２６］本実施例は図４に示すレー
ザ素子を基に説明する。図４も、図２と同様にレーザ光
の共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の断面図で
あるが、図２と異なるところは、基板１０にＧａＮより
なる基板１０１を用いているところと、第２のバッファ
層１１２を成長させずに、ｎ型不純物をドープした第３
のバッファ層１１３を成長させているところにある。こ
の図４に示すレーザ素子は以下の方法によって得られ
る。
ザ素子を基に説明する。図４も、図２と同様にレーザ光
の共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の断面図で
あるが、図２と異なるところは、基板１０にＧａＮより
なる基板１０１を用いているところと、第２のバッファ
層１１２を成長させずに、ｎ型不純物をドープした第３
のバッファ層１１３を成長させているところにある。こ
の図４に示すレーザ素子は以下の方法によって得られ
る。
【０１１７】まずサファイア基板上にＭＯＶＰＥ法、若
しくはＨＶＰＥ法を用いて、Ｓｉを５×１０18／cm3ド
ープしたＧａＮ層を厚さ３００μｍで成長させた後、サ
ファイア基板を除去して厚さ３００μｍのＳｉドープＧ
ａＮ基板１０１を作製する。ＧａＮ基板１０１は、この
ように窒化物半導体と異なる基板の上に、例えば１００
μｍ以上の膜厚で成長させた後、その異種基板を除去す
ることによって得られる。ＧａＮ基板１０１はアンドー
プでも良いし、またｎ型不純物をドープして作製しても
良い。ｎ型不純物をドープする場合には通常１×１０17
／cm3〜１×１０19／cm3の範囲で不純物をドープすると
結晶性の良いＧａＮ基板が得られる。
しくはＨＶＰＥ法を用いて、Ｓｉを５×１０18／cm3ド
ープしたＧａＮ層を厚さ３００μｍで成長させた後、サ
ファイア基板を除去して厚さ３００μｍのＳｉドープＧ
ａＮ基板１０１を作製する。ＧａＮ基板１０１は、この
ように窒化物半導体と異なる基板の上に、例えば１００
μｍ以上の膜厚で成長させた後、その異種基板を除去す
ることによって得られる。ＧａＮ基板１０１はアンドー
プでも良いし、またｎ型不純物をドープして作製しても
良い。ｎ型不純物をドープする場合には通常１×１０17
／cm3〜１×１０19／cm3の範囲で不純物をドープすると
結晶性の良いＧａＮ基板が得られる。
【０１１８】ＧａＮ基板１０１作製後、温度を１０５０
℃にして、Ｓｉを３×１０18／cm3ドープしたｎ型Ｇａ
Ｎよりなる第３のバッファ層１１３を３μｍの膜厚で成
長させる。なお第３のバッファ層１１３は図１、図２に
おいてｎ側コンタクト層１４に相当する層であるが、電
極を形成する層ではないので、ここではコンタクト層と
は言わず、第３のバッファ層１１３という。なおＧａＮ
基板１０１と第３のバッファ層１１３との間に、実施例
１と同様にして低温で成長させる第１のバッファ層を成
長させても良いが、第１のバッファ層を成長させる場合
には、３００オングストローム以下にすることが望まし
い。
℃にして、Ｓｉを３×１０18／cm3ドープしたｎ型Ｇａ
Ｎよりなる第３のバッファ層１１３を３μｍの膜厚で成
長させる。なお第３のバッファ層１１３は図１、図２に
おいてｎ側コンタクト層１４に相当する層であるが、電
極を形成する層ではないので、ここではコンタクト層と
は言わず、第３のバッファ層１１３という。なおＧａＮ
基板１０１と第３のバッファ層１１３との間に、実施例
１と同様にして低温で成長させる第１のバッファ層を成
長させても良いが、第１のバッファ層を成長させる場合
には、３００オングストローム以下にすることが望まし
い。
【０１１９】次に第３のバッファ層１１３の上に、実施
例１と同様にＳｉを５×１０18／cm3ドープしたＩｎ0.1
Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層１３を５００オング
ストロームの膜厚で成長させる。次に、Ｓｉを５×１０
18／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１
の層、２０オングストロームと、Ｓｉを５×１０18／cm
3ドープしたＧａＮよりなる第２の層２０オングストロ
ームとを１００回交互に積層した、総膜厚０．４μｍの
超格子層よりなるｎ側クラッド層１４を成長させる。次
に実施例１と同様に、Ｓｉを５×１０18／cm3ドープし
たｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層１５を０．１μｍ
の膜厚で成長させる。
例１と同様にＳｉを５×１０18／cm3ドープしたＩｎ0.1
Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層１３を５００オング
ストロームの膜厚で成長させる。次に、Ｓｉを５×１０
18／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１
の層、２０オングストロームと、Ｓｉを５×１０18／cm
3ドープしたＧａＮよりなる第２の層２０オングストロ
ームとを１００回交互に積層した、総膜厚０．４μｍの
超格子層よりなるｎ側クラッド層１４を成長させる。次
に実施例１と同様に、Ｓｉを５×１０18／cm3ドープし
たｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層１５を０．１μｍ
の膜厚で成長させる。
【０１２０】次に、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりな
る井戸層、２５オングストロームと、アンドープＧａＮ
よりなる障壁層５０オングストロームとを成長させ、交
互に２回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚１７
５オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活
性層１６を成長させる。
る井戸層、２５オングストロームと、アンドープＧａＮ
よりなる障壁層５０オングストロームとを成長させ、交
互に２回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚１７
５オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活
性層１６を成長させる。
【０１２１】次に、実施例１と同様に、Ｍｇを１×１０
20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側
キャップ層１７を３００オングストロームの膜厚で成長
させ、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよ
りなるｐ側光ガイド層１８を０．１μｍの膜厚で成長さ
せる。
20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側
キャップ層１７を３００オングストロームの膜厚で成長
させ、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよ
りなるｐ側光ガイド層１８を０．１μｍの膜厚で成長さ
せる。
【０１２２】次に実施例１と同様にして、Ｍｇを１×１
０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第
１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０20／
cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オン
グストロームよりなる、総膜厚０．４μｍの超格子層よ
りなるｐ側クラッド層１９を形成し、最後に、ｐ側クラ
ッド層１９の上に、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープした
ｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層２０を１５０オン
グストロームの膜厚で成長させる。
０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第
１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０20／
cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オン
グストロームよりなる、総膜厚０．４μｍの超格子層よ
りなるｐ側クラッド層１９を形成し、最後に、ｐ側クラ
ッド層１９の上に、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープした
ｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層２０を１５０オン
グストロームの膜厚で成長させる。
【０１２３】反応終了後、７００℃でアニーリングした
後、実施例１と同様に、ＲＩＥ装置により最上層のｐ側
コンタクト層２０と、ｐ側クラッド層１９とをエッチン
グして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。
後、実施例１と同様に、ＲＩＥ装置により最上層のｐ側
コンタクト層２０と、ｐ側クラッド層１９とをエッチン
グして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状とす
る。
【０１２４】次に、実施例１と同じくｐ側コンタクト層
２０のストライプリッジ最表面のほぼ全面にＮｉとＡｕ
よりなるｐ電極２１を形成し、ＧａＮ基板１０１の裏面
のほぼ全面に、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極２３を形成す
る。
２０のストライプリッジ最表面のほぼ全面にＮｉとＡｕ
よりなるｐ電極２１を形成し、ＧａＮ基板１０１の裏面
のほぼ全面に、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極２３を形成す
る。
【０１２５】次に、図４に示すようにｐ電極２１の面積
を除く、ｐ側クラッド層１９のＳｉＯ2よりなる絶縁膜
２５を形成し、この絶縁膜２５を介して、ｐ電極２１と
電気的に接続したｐパッド電極２２を形成する。
を除く、ｐ側クラッド層１９のＳｉＯ2よりなる絶縁膜
２５を形成し、この絶縁膜２５を介して、ｐ電極２１と
電気的に接続したｐパッド電極２２を形成する。
【０１２６】電極形成後、ｐ電極２１に垂直な方向でＧ
ａＮ基板１０１をバー状に劈開し、劈開面に共振器を作
製する。なおＧａＮ基板の劈開面はＭ面とする。劈開面
にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最
後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図４に示す
レーザチップとした。次にチップをフェースアップ（基
板とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに
設置し、ｐパッド電極２２をワイヤーボンディングし
て、室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、
閾値電流密度２．５ｋＡ／cm2、閾値電圧４．０Ｖで、
発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、５００時間
以上の寿命を示した。これは基板にＧａＮを使用したこ
とにより、結晶欠陥の広がりが少なくなったことによ
る。
ａＮ基板１０１をバー状に劈開し、劈開面に共振器を作
製する。なおＧａＮ基板の劈開面はＭ面とする。劈開面
にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最
後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断して図４に示す
レーザチップとした。次にチップをフェースアップ（基
板とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに
設置し、ｐパッド電極２２をワイヤーボンディングし
て、室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、
閾値電流密度２．５ｋＡ／cm2、閾値電圧４．０Ｖで、
発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、５００時間
以上の寿命を示した。これは基板にＧａＮを使用したこ
とにより、結晶欠陥の広がりが少なくなったことによ
る。
【０１２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る窒化
物半導体素子は、活性層以外のｐ型窒化物半導体領域又
はｎ型窒化物半導体領域において、超格子層を用いて構
成しているので、電力効率を極めて良くすることができ
る。すなわち、従来の窒化物半導体素子では、活性層を
多重量子井戸構造とすることは提案されていたが、活性
層を挟む、例えばクラッド層等は単一の窒化物半導体層
で構成されているのが通常であった。しかし、本発明の
窒化物半導体素子では量子効果が出現するような層を有
する超格子層をクラッド層、若しくは電流を注入するコ
ンタクト層として設けているため、クラッド層側の抵抗
率を低くすることができる。これによって、例えばＬＤ
素子の閾値電流、閾値電圧を低くでき、該素子を長寿命
とすることができる。さらに従来のＬＥＤは静電気に弱
かったが、本発明では静電耐圧に強い素子を実現でき
る。このようにＶｆ、閾値電圧が低くできるので、発熱
量も少なくなり、該素子の信頼性も向上させることがで
きる。本発明の窒化物半導体素子によれば、ＬＥＤ、Ｌ
Ｄ等の発光素子はもちろんのこと、窒化物半導体を用い
た太陽電池、光センサー、トランジスタ等に利用すると
非常の効率の高いデバイスを実現することが可能となり
その産業上の利用価値は非常に大きい。
物半導体素子は、活性層以外のｐ型窒化物半導体領域又
はｎ型窒化物半導体領域において、超格子層を用いて構
成しているので、電力効率を極めて良くすることができ
る。すなわち、従来の窒化物半導体素子では、活性層を
多重量子井戸構造とすることは提案されていたが、活性
層を挟む、例えばクラッド層等は単一の窒化物半導体層
で構成されているのが通常であった。しかし、本発明の
窒化物半導体素子では量子効果が出現するような層を有
する超格子層をクラッド層、若しくは電流を注入するコ
ンタクト層として設けているため、クラッド層側の抵抗
率を低くすることができる。これによって、例えばＬＤ
素子の閾値電流、閾値電圧を低くでき、該素子を長寿命
とすることができる。さらに従来のＬＥＤは静電気に弱
かったが、本発明では静電耐圧に強い素子を実現でき
る。このようにＶｆ、閾値電圧が低くできるので、発熱
量も少なくなり、該素子の信頼性も向上させることがで
きる。本発明の窒化物半導体素子によれば、ＬＥＤ、Ｌ
Ｄ等の発光素子はもちろんのこと、窒化物半導体を用い
た太陽電池、光センサー、トランジスタ等に利用すると
非常の効率の高いデバイスを実現することが可能となり
その産業上の利用価値は非常に大きい。
【図１】 本発明に係る実施形態１の窒化物半導体素子
（ＬＥＤ素子）の構成を示す模式断面図である。
（ＬＥＤ素子）の構成を示す模式断面図である。
【図２】 本発明に係る実施形態２の窒化物半導体素子
（ＬＤ素子）の構成を示す模式断面図である。
（ＬＤ素子）の構成を示す模式断面図である。
【図３】 本発明に係る実施例１のＬＤ素子におけるｐ
側コンタクト層の膜厚と、閾値電圧との関係を示すグラ
フである。
側コンタクト層の膜厚と、閾値電圧との関係を示すグラ
フである。
【図４】 本発明に係る実施例２６のＬＤ素子の模式断
面図である。
面図である。
１、１０・・・・基板、 ２、１１・・・・バッファ層、 ３、１２・・・・ｎ側コンタクト層、 １３・・・・クラック防止層、 １４・・・・ｎ側クラッド層（超格子層）、 １５・・・・ｎ側光ガイド層、 ４、１６・・・・活性層、 １７・・・・キャップ層、 １８・・・・ｐ側光ガイド層、 ５、１９・・・・ｐ側クラッド層（超格子層）、 ６、２０・・・・ｐ側コンタクト層、 ７、２１・・・・ｐ電極、 ８、２２・・・・ｐパッド電極、 ９、２３・・・・ｎ電極、 ２４・・・・ｎパッド電極、 ２５・・・・絶縁膜、 １０１・・・・ＧａＮ基板、 １１２・・・・第２のバッファ層、 １１３・・・・第３のバッファ層。
Claims (22)
- 【請求項１】 １又は多層のｐ型窒化物半導体層と、該
ｐ型窒化物半導体層を介してキャリアが注入されて所定
の動作をする窒化物半導体からなる活性層とを備えた窒
化物半導体素子において、 前記ｐ型窒化物半導体層の少なくとも一つは超格子層で
あることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 １又は多層のｎ型窒化物半導体層と１又
は多層のｐ型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒
化物半導体素子において、 前記ｐ型窒化物半導体層及び前記ｎ型窒化物半導体層の
うちの少なくとも一つは、超格子層であることを特徴と
する窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 前記超格子層は、１００オングストロー
ム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第１の層
と、該第１の層と組成が異なりかつ１００オングストロ
ーム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第２の層
とが積層された請求項１又は２に記載の窒化物半導体素
子。 - 【請求項４】 前記第１の層、及び第２の層の内の少な
くとも一方が、Ａｌを含む窒化物半導体からなる請求項
３に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 前記Ａｌを含む窒化物半導体が、式Ａｌ
YＧａ1-YＮ（ただし、０＜Ｙ≦１）であらわされる窒化
物半導体である請求項４に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項６】 前記超格子層において、前記第１の層が
式ＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）で表される窒化物半導
体からなり、かつ前記第２の層が式ＡｌYＧａ1-YＮ（０
≦Ｙ≦１、Ｘ＝Ｙ≠０）で表される窒化物半導体からな
る請求項５に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 前記超格子層において、前記第１の層が
式ＩｎXＧａ1-XＮ（０≦Ｘ＜１）で表される窒化物半導
体からなり、かつ前記第２の層が式ＡｌYＧａ1-YＮ（０
＜Ｙ＜１）で表される窒化物半導体からなる請求項６に
記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項８】 前記第１の層及び前記第２の層がそれぞ
れ、７０オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半
導体からなる請求項３乃至７のうちのいずれか１項に記
載の窒化物半導体素子。 - 【請求項９】 前記第１の層、及び第２の層の膜厚は、
それぞれ１０オングストローム〜７０オングストローム
の範囲内にある請求項３乃至７のうちのいずれか１項に
記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１０】 前記窒化物半導体素子がさらに、前記
ｐ型窒化物半導体層として、ｐ電極を形成するためのｐ
側コンタクト層を備え、該ｐ側コンタクト層の膜厚が５
００オングストローム以下である請求項１乃至９のうち
のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１１】 前記該ｐ側コンタクト層の膜厚がさら
に、３００オングストローム以下、１０オングストロー
ム以上である請求項１０に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１２】 前記窒化物半導体素子がさらに、前記
ｐ型窒化物半導体層として、ｐ電極を形成するためのｐ
側コンタクト層とを含んでなり、 前記超格子層が、前記活性層と前記ｐ側コンタクト層と
の間に形成された請求項１乃至１２の内のいずれか１項
に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１３】 前記窒化物半導体素子がさらに、基板
上に第１のバッファ層を介して形成された、膜厚０．１
μｍ以上の窒化物半導体からなる第２のバッファ層と、
該第２のバッファ層上に形成された、ｎ型不純物がドー
プされた窒化物半導体からなるｎ側コンタクト層を有
し、該ｎ側コンタクト層にｎ電極が形成されてなる請求
項１乃至１３のうちのいずれか１項に記載の窒化物半導
体素子。 - 【請求項１４】 前記第２のバッファ層の不純物濃度
が、前記ｎ側コンタクト層に比較して低濃度である請求
項１３に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１５】 前記第１のバッフア層、及び前記第２
のバッファ層の内の少なくとも一方は、膜厚１００オン
グストローム以下の互いに組成が異なる窒化物半導体層
が積層された超格子層よりなることを特徴とする請求項
１３または１４に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１６】 前記窒化物半導体素子がさらに、前記
ｎ型窒化物半導体層として、ｎ電極を形成するためのｎ
側コンタクト層を含み、 前記超格子層が、前記活性層と前記ｎ側コンタクト層と
の間に形成された請求項２乃至１２の内のいずれか１項
に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１７】 前記第１の層及び前記第２の層の内の
少なくとも一方に、該層の導電型をｎ型又はｐ型に設定
する不純物がドープされた請求項３乃至１６の内のいず
れか１項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１８】 前記第１の層及び前記第２の層にドー
プされた、該層の導電型をｎ型又はｐ型に設定する不純
物の濃度が互いに異なる請求項３乃至１６の内のいずれ
か１項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項１９】 前記窒化物半導体素子において、前記
第１の層と前記第２の層とのバンドギャップエネルギー
が互いに異なり、かつバンドギャップエネルギーが大き
い層の不純物濃度を大きくした請求項１８記載の窒化物
半導体素子。 - 【請求項２０】 前記超格子層は、ｎ電極が形成される
ｎ側コンタクト層として形成されたことを特徴とする請
求項３乃至１９の内のいずれか１項に記載の窒化物半導
体素子。 - 【請求項２１】 ｎ側クラッド層を含むｎ型窒化物半導
体層と、ｐ側クラッド層を含むｐ型窒化物半導体層との
間に活性層を備え、該活性層においてレーザ発振する窒
化物半導体素子において、 前記ｎ側クラッド層が、１００オングストローム以下の
膜厚を有する窒化物半導体からなる第１の層と、該第１
の層と組成が異なりかつ１００オングストローム以下の
膜厚を有する窒化物半導体からなる第２の層とが積層さ
れた超格子層であり、かつ前記ｐ側クラッド層が、１０
０オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体か
らなる第３の層と、該第３の層と組成が異なりかつ１０
０オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体か
らなる第４の層とが積層された超格子層であることを特
徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２２】 前記ｐ側クラッド層及び該ｐ側クラッ
ド層より上に形成されている層において、共振方向に峰
状のリッジ部が形成された請求項２１記載の窒化物半導
体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36401297A JP3374737B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-12-16 | 窒化物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (7)
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|---|---|---|---|
| JP9-1937 | 1997-01-09 | ||
| JP193797 | 1997-01-09 | ||
| JP9-12707 | 1997-01-27 | ||
| JP1270797 | 1997-01-27 | ||
| JP10279397 | 1997-04-03 | ||
| JP9-102793 | 1997-04-03 | ||
| JP36401297A JP3374737B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-12-16 | 窒化物半導体素子 |
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| JP2002128255A Division JP4378070B2 (ja) | 1997-01-09 | 2002-04-30 | 窒化物半導体素子 |
| JP2002268261A Division JP3835384B2 (ja) | 1997-01-09 | 2002-09-13 | 窒化物半導体素子 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH10335757A true JPH10335757A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3374737B2 JP3374737B2 (ja) | 2003-02-10 |
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