JP4306037B2

JP4306037B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子

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Publication number: JP4306037B2
Application number: JP22703699A
Authority: JP
Inventors: 隆宇田川
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001053337A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ｐ形の伝導性を呈する酸化物結晶層からなる障壁層を含む、ｐｎ接合型ヘテロ接合構造のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の青色帯或いは緑色帯の発光を呈する発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬＤ）は、有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、サファイア（α−Ａｌ₂Ｏ₃単結晶）基板上にエピタキシャル成長されたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層から主に構成されている（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３４、Ｐａｒｔ２、Ｎｏ．１０Ｂ（１９９５）、Ｌ１３３２〜Ｌ１３３５頁参照）。また、サファイアに代替して、炭化珪素（ＳｉＣ）を基板とした窒化ガリウム（ＧａＮ）系エピタキシャル構造体からＬＤを構成する方法や（「応用物理」、第６８巻第７号（１９９９）、７９７〜８００頁参照）、珪素（Ｓｉ）単結晶を基板とし、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法で成膜した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む積層構造体から青色ＬＥＤを構成する例も知られている（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．２３（１９９７）、１９８６〜１９８７頁参照）。此処で云うＩＩＩ族窒化物半導体とは、窒素（Ｎ）をＶ族構成元素として含む、一般式Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）や、Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ_1-QＭ_Q（０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、記号Ｍは窒素以外の第Ｖ族元素であり、０≦Ｑ＜１）で表記されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である。
【０００３】
ＬＥＤ或いはＬＤ等のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ_XＩｎ_1-XＮ：０≦Ｘ≦１）は、短波長可視光を放射するのに適する禁止帯幅を有するが故に、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の発光層として活用されている（特公昭５５−３８３４号参照）。また、これらの発光素子の発光部は、高強度の短波長可視光を獲得する目的で、ｐｎ接合型のダブルヘテロ（略称：ＤＨ）構造から構成されているのが一般的である（例えば、上記のＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、Ｖｏｌ．３４（１９９５）参照）。更に、インジウム組成（＝１−Ｘ）を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相（ｍｕｌｔｉ−ｐｈａｓｅ）構造からなるＧａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）から発光層を構成して、高強度の発光を得る技術も開示されている（アメリカ合衆国特許ＵＳ−５，８８６，３６７号参照）。
【０００４】
従来のｐｎ接合型のダブルヘテロ（ＤＨ）構造にあって、発光層を挟持するｐ形或いはｎ形クラッド層は、一般にｐ形或いはｎ形の窒化アルミニウム・ガリウム（Ａｌ_XＧａ_1-XＮ：０≦Ｘ≦１）から構成される。ＧａＮ系材料は不純物を故意に添加しない、所謂、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）状態でｎ形の伝導を呈するため（特開昭５３−２０８８２号公報明細書参照）、ｎ形のＡｌ_XＧａ_1-XＮ層は成膜し易いのは周知である。一方、ｐ形のＡｌ_XＧａ_1-XＮ層はもっぱら、マグネシウム（Ｍｇ）をｐ形不純物としてドーピングする手段をもって成膜されている。しかしながら、その成膜時に成長層内に侵入する水素により、Ｍｇが電気的に不活性化される（特許第２８７２０９６号公報参照）。このため、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態では低抵抗のｐ形Ａｌ_XＧａ_1-XＮ層が安定して得られないことが問題となっている（特開昭６１−７６７１号公報明細書参照）。
【０００５】
ｐｎ接合型のＤＨ構造を構成するのに必要とされる低抵抗のｐ形Ａｌ_XＧａ_1-XＮ層を得るために、従来では、一旦、成膜したｐ形不純物がドーピングされたａｓ−ｇｒｏｗｎ成長層に対し、成膜後に４００℃を以上の温度で熱処理する手段が採用されている（特許第２５４０７９１号参照）。或いは、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態のｐ形不純物が添加されたＡｌ_XＧａ_1-XＮ成長層を真空環境下に曝し、電子線を照射してｐ形不純物を電気的に活性化させる手段が採られている（特許第２５００３１９号参照）。
【０００６】
従来では、ｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体成長層の表面側から発光を外部に取り出す構成が大勢である。即ち、発光層の上部に配置された例えば、ｐ形Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ（０≦Ｘ≦１）障壁層側から発光を取り出す構成となっている。このため、従来型のＧａＮ系ＬＥＤにあっては、上部障壁層の上方に設ける電極は、外部への発光の取り出し効率を向上させるために、透明或いは透光性の材料から構成されている。例えば、ｐ形不純物を添加したＧａＮ系半導体層を介して酸化インジウム・錫（略称：ＩＴＯ）からなる透明電極と、その透明電極上に金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）の重層構造からなる電極を設ける構成が開示されている（特許第２６６１００９号参照）。ＡｕとＮｉとの中間に酸化ニッケル（ＮｉＯ）を挿入した構成からなる電極は透光性が増し、透光性電極としてより好都合であることが知れている（特許第２９１６４２４号参照）。また、ｐ形ＧａＮからなるコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層を介在させてアルミニウム（Ａｌ）が添加された酸化亜鉛（ＺｎＯ）層をＡｕ電極のオーミック接触層として配置する技術が開示されている（アメリカ合衆国特許ＵＳ５，８８９，２９５号参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、エピタキシャル成長法により成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体成長層を利用してｐｎ接合型の発光部を構成する手段は煩雑である。特に、低抵抗のｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体層を得るのに、エピタキシャル成長後にｐ形不純物を電気的に活性化させるための特別の処理を要することが煩雑性を増している。これが、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の生産効率を著しく低下させる一因ともなっている。
【０００８】
例えば、Ｇａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）発光層から出射される短波長の発光を透過するのに充分な性能を有し、併せて、低抵抗でｐ形の透明導電性の材料により、ｐｎ接合型ヘテロ接合構造の発光部を構成すれば、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が簡便に提供され得る。しかしながら、現状に於いて、この様な要求を満足させる構成は開示されていない。特に、高強度の発光をもたらすことが知られている、多相構造のＧａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる発光層について（英国特許ＧＢ２３１６２２６Ｂ参照）、発光の透過性に優れるｐ形の導電性材料を、良好な障壁特性を発現すべく接合させるための要件は未知である。
【０００９】
本発明は、上記の従来技術が抱える技術上の問題点を克服し、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を簡便に且つ安定して提供することを目的としてなされたもので、特に、容易に形成可能なｐ形の伝導層を用いてｐｎ接合型のヘテロ構造の発光部を都合良く構成するための要件を、特に、発光層の禁止帯幅を基準として提示するものである。
【００１０】
また、本発明は、ｐｎ接合型ヘテロ構造のｐ形透光性導電性酸化物障壁層に関して、外部への発光の取り出し効率の低下を誘引する、ｐ形導電性酸化物障壁層の経時的な透過率の低下を未然に防止できる積層構成を提示するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明は、
［１］発光部として、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる障壁層と、インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、酸化物からなるｐ形障壁層とを含み、ｐ形障壁層の少なくとも片側に酸化物半導体層が接合されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［２］ｐ形障壁層の両側に、同一組成の酸化物半導体層が接合されていることを特徴とする［１］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［３］酸化物半導体層の禁止帯幅が、発光層から出射される発光波長に対応する禁止帯幅より大きいことを特徴とする［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［４］酸化物半導体層が、発光層から出射される発光に対して、５０％以上の透過率を有することを特徴とする［１］〜［３］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［５］発光層が、インジウム濃度を相違する複数相のＩＩＩ族窒化物半導体（多相構造発光層）から構成されることを特徴とする［１］〜［４］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［６］多相構造発光層とｐ形障壁層との間に酸化物半導体層を有し、該酸化物半導体層の禁止帯幅が、多相構造発光層を構成する主体相の禁止帯幅以上であり、かつｐ形障壁層の禁止帯幅以下であることを特徴とする［５］記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［７］発光層とｐ形障壁層との間に酸化物半導体層を有し、該酸化物半導体層が、ｎ形の伝導を呈することを特徴とする［１］〜［６］のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［８］ｐ形障壁層が、銅を含む酸化物から構成されていることを特徴とする［１］〜［７］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、
［９］ｐ形障壁層が、ＣｕＡｌＯ₂であり、発光層とｐ形障壁層との間の酸化物半導体層がＩＩＩ族元素を含むＺｎＯであることを特徴とする［１］〜［８］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の、第１の実施形態に則るｐｎ接合型のヘテロ構造発光部を図１に模式的に示す。その特徴は、ｐｎ接合型ヘテロ接合構造の発光部１０を構成するｐ形障壁層１０１が、従来より用いられているｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体材料からではなく、ｐ形の伝導性を呈する酸化物材料から構成されていることにある。ｎ形或いはｐ形の発光層１０２は、窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ_XＩｎ_1ーXＮ：０≦Ｘ≦１）等のインジウム（Ｉｎ）含有ＩＩＩ族窒化物半導体材料から構成できる。発光層１０２はまた、例えば、Ｇａ_XＩｎ_1ーXＮ（０≦Ｘ≦１）を井戸（ｗｅｌｌ）層とする単一或いは多重量子井戸構造から構成できる。発光層１０２を挟んで、ｐ形酸化物からなる障壁層１０１と対向する位置には、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体層からなるｎ形障壁層１０３が配置されている。ｎ形障壁層１０３は、一般的には、例えば、Ｓｉ等をドーピングした窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム（Ａｌ_XＧａ_YＩｎ_ZＮ：０≦Ｘ、Ｙ、Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）から構成できる。ｎ形障壁層１０３の内部に於ける重層構成或いはｎ形キャリアの濃度分布等は不問である。
【００１３】
ｐ形障壁層１０１は、発光層１０２内での「発光（キャリア）の閉じ込め」をより確実に達成するために、発光層１０２を構成するＩＩＩ族窒化物半導体材料よりも大きな禁止帯幅を有し、ｐ形導電性を呈する酸化物材料から構成する。例えば、酸化銅（Ｃｕ₂Ｏ）や酸化ランタン・ストロンチウム・銅（Ｌａ_2-XＳｒ_XＣｕＯ₄：Ｘ＝１または２）（Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．，Ｖｏｌ．１５６（１９８９）、１８３〜１８８頁参照）などのペロブスカイト（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）結晶から構成できる。また、酸化ランタン・カルシウム・ロジウム（Ｌａ_1-XＣａ_XＲｈＯ₃）、酸化ランタン・ストロンチウム・ロジウム（Ｌａ_1-XＳｒ_XＲｈＯ₃）や酸化ランタン・バリウム・ロジウム（Ｌａ_1-XＢａ_XＲｈＯ₃）等の超伝導酸化物材料（「物性科学選書電気伝導性酸化物（改訂版）」（（株）裳華房、１９９７年８月１０日発行、改訂第６版）、２９頁参照）から構成できる。
【００１４】
更に、銅（Ｃｕ）を構成元素として含有する酸化アルミニウム・銅、酸化ガリウム・銅、酸化ストロンチウム・銅などのデラフォサイト（ｄｅｌａｆｏｓｓｉｔｅ）結晶構造の酸化物も好適に使用できる（「固体物理」、Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１１（１９９８）、（９３７）〜（９４３）頁参照）。これらの酸化物材料からなるｐ形障壁層は、一般的な高周波スパッタリング法やレーザーアブレーション（ｌａｓｅｒ−ａｂｌａｔｉｏｎ）法を利用すれば成膜できる。ｐ形の伝導性を呈する酸化物から障壁層を構成する本発明では、障壁層１０１は、正孔供給層を兼用する機能層であるから、正孔を充分に発光層１０２に供給するために、層厚は、好ましくは５ｎｍ以上とする。５００ｎｍを越える厚さとすると表面の平滑性は劣るものとなり、発光の外部への取り出し効率を低下させる不都合を招く。
【００１５】
また、図１に示す如く、ｐ形酸化物からなる障壁層１０１の少なくとも片側の１０１ａには、障壁層１０１を構成するのとは別の、酸化物半導体層１０４が積層される構成とする。酸化物半導体層１０４は、ｐ形障壁層１０１の表面保護膜として作用する。酸化物半導体層１０４を積層することにより、例えば、ｐ形障壁層１０１内部からの酸素原子の逸脱に因る、組成の経時的な変化に起因する透過率の低下が防止できる効果がある。例えば、ｐ形酸化物障壁層上に、酸化インジウム・錫（略称：ＩＴＯ）膜を積層する例が挙げられる。また、ｐ形酸化物障壁層上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜とＩＴＯ膜とを順次、重層する例がある。この構成例の様に、ｐ形酸化物障壁層上に複数の酸化物半導体層を重層させて構成しても差し支えはない。
【００１６】
酸化物半導体層１０４として好適な層厚は概ね、約２０ｎｍからの約１μｍの範囲である。酸化物半導体層１０４は、一般的なスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法や化学的気相堆積（ＣＶＤ）法により被着できるが、酸化物半導体層１０４の層厚が約１μｍを越えると表面が凹凸状に乱雑となり、外部へ取り出す発光が散光されるため好ましくはない。また、厚膜とする程、発光を吸収する度合いが増し、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るには不利な状況となる。逆に、２０ｎｍ未満の極薄膜では、ｐ形障壁層１０１の表面全体を略均一に被覆するに至らず、従って、表面保護膜としての機能を充分に果たすに至らない。酸化物半導体層１０４は例えば、約１×１０^-4Ω・ｃｍ〜約５×１０^-3Ω・ｃｍ程度の抵抗率の導電性材料からもまた、アンドープのベータ（β）型酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）などの高抵抗材料からも構成できる。
【００１７】
図２は、ｐ形の伝導性を呈する酸化物からなる障壁層１０１の両側１０１ａ，１０１ｂに、導電性の酸化物半導体層１０４、１０５が接合された実施形態を示す断面模式図である。
【００１８】
ｐ形障壁層１０１の上方に接合させた酸化物半導体層１０４が、ｐ形障壁層１０１の表面保護層として作用するに対し、発光層１０２側の面１０１ｂに接合させて設ける酸化物半導体層１０５は、発光層１０２とｐ形障壁層１０１との禁止帯幅の差異を緩和するための機能層として作用する。従って、ｐ形障壁層１０１の両側に酸化物半導体層１０４，１０５を配置すると、ＬＥＤの順方向電圧（所謂、Ｖｆ）或いはＬＤの閾値（所謂、Ｖｔｈ）を低減するのに有効となり、併せて、経時的に安定して発光層１０２からの発光を外部に取り出すのに好都合である、ｐｎ接合型ヘテロ接合構造の発光部２０がもたらされる。
【００１９】
第２の実施形態では、例えば、図２に掲示されるｐ形の伝導を呈する酸化物障壁層１０１の両側の面１０１ａ、１０１ｂには、同一の材料、同一組成からなる酸化物半導体層１０４、１０５を接合させる。ｐ形障壁層１０１の両面１０１ａ、１０１ｂに同一の材料からなる酸化物半導体層１０４、１０５を配置すれば、ｐ形障壁層１０１に印可される格子歪み或いは機械的な歪みが低減されるか、または不均等な歪みの印可が解消される効果ある。このため、正孔供給層としての作用を合わせ持つｐ形障壁層１０１の内部に於いて、歪みに因り正孔の活性化が削がれる確率が少なくなり、且つ、略均等に正孔を発生させられる利点がある。
【００２０】
第３の実施形態に記す如く、酸化物半導体層１０５は、別の酸化物半導体層１０４と同じく、ｐ形障壁層１０１と同様に発光層１０２から出射される発光の波長に対応する禁止帯幅を越える、禁止帯幅の酸化物材料から構成する。発光を透過できる発光透過層（ウィンドウ層）として活用できるからである。酸化物半導体層１０５は、ｐ形障壁層１０１上の酸化物半導体層１０４と同じく、例えば、ＺｎＯ、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、或いはＩＴＯなどの複合酸化物から構成できる。酸化物半導体層１０５の層厚は、ｐ形障壁層１０１と発光層１０２との禁止帯幅の差異を和らげための中間層であるから、表面のモフォロジー（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を崩す程、厚膜とする必要はない。発光層１０２の表面の略全面を均等に被覆するために最低でも２ｎｍは必要であるが、厚くとも約２０〜５０ｎｍの膜厚であれば充分である。
【００２１】
また、第４の実施形態に示す如く、酸化物半導体結晶１０５（図２参照）を、発光層１０２から放射される発光に対して、５０％以上の透過率を有する透光性酸化物半導体結晶から構成すると、外部への発光の取り出し効率に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供される。第４の実施形態に係わる例えば、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長領域に於いて５０％以上の透過率を有する透光性酸化物半導体層１０５は、ＺｎＯやＩＴＯなどのｎ形透明酸化物結晶材料から構成できる。この様なｎ形酸化物結晶では、キャリア濃度の増加と共に一般に透過率は低下するため、ｎ形酸化物結晶のキャリア濃度は高くとも大凡、５×１０²¹ｃｍ^-3であるのが望ましい。
【００２２】
本発明の第５の実施形態に係わる構成からなるｐｎ接合型ヘテロ接合構造の発光部の断面構造模式図を図３に例示する。図１及び図２と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。第５の実施形態に於ける構成上の特徴は、発光層１０２が多相構造（ｍｕｌｔｉ−ｐｈａｓｅ）のインジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体から構成されていることにある。多相構造とは、Ｉｎ組成比を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）から構成される結晶層である（特開平１０−５６２０２号公報明細書参照）。多相構造の結晶層にあって、体積的に大部分を占有するのが主体相（ｍａｔｒｉｘ−ｐｈａｓｅ）Ｓである。また、主体相Ｓより占有する体積は小とするものの、インジウム組成（濃度）を大とするのが従属相（ｓｕｂ−ｐｈａｓｅ）Ｔである。従属相Ｔは、通常は、主体相Ｓ内に散在する微結晶体として存在する。
【００２３】
従属相Ｔの外形状を例えば、略球形で且つその直径を均一とするには、Ｇａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）発光層１０２の成膜終了後に当該発光層１０２が被る昇温或いは降温、冷却サイクルに於ける昇温速度若しくは冷却速度の調節をもって達成できる（上記の英国特許ＧＢ２３１６２２６Ｂ参照）。この様な多相構造からなる発光層１０２からは高強度の短波長光が放射され得ることが既に明らかにされている（上記の英国特許ＧＢ２３１６２２６Ｂ参照）。従って、この様な内部結晶組織構成を有する発光層１０２を、ｐ形障壁層１０１及びｎ形障壁層１０３で挟持すれば、高強度の発光をもたらすｐｎ接合型ヘテロ構造の発光部３０が簡便に構成できる利点がある。
【００２４】
例えば、Ｇａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）にあって、インジウム組成比が大となれば禁止帯幅はより小となる（特公昭５５−３８３４号参照）。例えば、多相構造のＧａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）からなる発光層１０２にあって、従属相Ｔを構成するＧａ_X1Ｉｎ_1-X1Ｎ（０＜Ｘ１≦１）の禁止帯幅は、主体相ＳをなすＧａ_X2Ｉｎ_1-X2Ｎ（０≦Ｘ２＜Ｘ１＜１）のそれより小である。従属相Ｔを基準として、それよりも禁止帯幅を大とする酸化物半導体材料を選択したとして、必ずしも主体相Ｓの禁止帯幅を上回るとは限らない。これ故、従属相Ｔよりも禁止帯幅が大きくても、主体相Ｓを下回る禁止帯幅の酸化物半導体層を接合させると、多相構造発光層１０２とｐ形酸化物層１０１との中間では伝導帯或いは価電子帯のポテンシャルの”落ち込み”が発生するため、キャリア（担体）に及ぼすクラッド（障壁）作用が弱体化し、発光層１０２への「キャリアの閉じ込め」が充分ではなくなる。従って、高強度の発光を得るに不都合となる。また、ｐ形障壁層１０１との禁止帯幅の差異も主体相Ｓを基準とした場合よりも、より大きくなる場合があり、Ｖｆ或いはＶｔｈを徒に増加させる不都合を招く。よって、第６の実施形態では、禁止帯幅を相違する成分からなる多相構造の発光層１０２に接合させる酸化物半導体層１０５は、主体相Ｓの禁止帯幅を基準にして、それよりも禁止帯幅を大とする酸化物半導体材料から構成し、かつ、ｐ形障壁層１０１の禁止帯幅以下とする。ｐ形障壁層１０１を越える禁止帯幅の酸化物材料から構成すると、ＬＥＤの順方向電圧を徒に増加させる不都合を招く。
【００２５】
また、図３を利用して第７の実施形態を説明する。ｐ形の伝導を呈する酸化物障壁層１０１と、インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体発光層１０２との中間に配置する上記の酸化物結晶からなる酸化物半導体層１０５を、ｐ形障壁層１０１を発光層１０２上に例えば、スパッタリング法で被着させる際の損傷から発光層１０２を保護するための単なる表面保護層として利用する場合、酸化物半導体層１０５は、ｐ形或いはｎ形の伝導を呈する酸化物半導体結晶材料から構成できる。
【００２６】
この場合、酸化物半導体層１０５を、ｎ形の伝導を呈する酸化物半導体材料から構成すると、発光層１０２との接合界面１０２ａ近傍の領域に都合良くキャリア（特に、電子）を蓄積させることができる。局在したキャリアは、高強度の発光を帰結するため、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を得るのに有効となる。
【００２７】
第８の実施形態は、図３に掲示するｐｎ接合型ヘテロ接合発光部３０を例にして説明をする。ｐ形の伝導を呈する酸化物障壁層１０１を、Ｃｕを構成元素とする酸化物結晶から構成することを特徴としている。従来の研究例が教示する如く、銅を構成元素として含む透明導電性酸化物の多くが低抵抗のｐ形伝導性を呈することから（上記の「固体物理」、Ｖｏｌ．３３（１９９８）参照）、ｐ形障壁層１０１として好適に利用できる。また、従前のｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を構成するために、成膜終了後に同層内のｐ形不純物を電気的に活性化させるための煩雑な熱処理工程（特開平５−１８３１８９号公報明細書参照）を行わなくても低抵抗のｐ形伝導層が簡便に提供できる。このため、正孔供給層が簡便に形成できる。
【００２８】
銅を構成元素とする酸化物結晶には、上記のＣｕ₂Ｏや酸化アルミニウム・銅（ＣｕＡｌＯ₂）などのデラフォサイト（ｄｅｌａｆｏｓｓｉｔｅ）結晶型（ＣｕＭＯ₂：Ｍは３価の金属イオン）があるが、特に、第９の実施形態では、ｐ形の伝導を呈する酸化物障壁層１０１をＣｕＡｌＯ₂から構成することを特徴とする。
【００２９】
特に、ＣｕＡｌＯ₂は、一般的なスパッタリング法或いはレーザーアブレーション法により、抵抗率にして１Ω・ｃｍの低抵抗ｐ形結晶層が簡便に成膜できる（“Ｎａｔｕｒｅ”、Ｖｏｌ．３８９、Ｎｏ．６６５４（１９９７）、９３９〜９４２頁参照）。従って、ＣｕＡｌＯ₂を用いた場合、成膜後に別途、低抵抗化のための煩雑な後工程を要さずに、ｐ形電極層を構成するに足るｐ形酸化物層が得られる利点がある。また、ＣｕＡｌＯ₂は、室温で禁止帯幅を約３．５ｅＶとする透明導電性結晶である（上記の“Ｎａｔｕｒｅ”、Ｖｏｌ．３８９参照）。従って、ＣｕＡｌＯ₂からは、Ｇａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）発光層１０２から放射される近紫外帯域から緑色帯域の発光を透過するに充分な発光透過層（ウィンドウ層）が構成できる。また、禁止帯幅を約３．４ｅＶとするＧａＮとの禁止帯幅の差異は約０．１ｅＶとなる。従って、ＣｕＡｌＯ₂からは、例えば、ＧａＮを主体相とする多相構造のＧａ_XＩｎ_1-XＮ（０≦Ｘ≦１）発光層に対して、適度の障壁の高さをもって接合できるｐ形障壁層１０１が構成される。故に、ウィンドウ層を兼用するｐ形障壁層１０１が構成できる。
【００３０】
また、第９の実施形態では、ｐ形障壁層１０１の接合させる酸化物半導体層がＩＩＩ族元素が添加されたＺｎＯから構成することを特徴とする。ＺｎＯは、室温での禁止帯幅が約３．３５ｅＶであり（寺本巌著、「半導体デバイス概論」（培風館、１９９５年３月３０日初版発行）、２８頁参照）、インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体発光層１０２から放射される発光を充分に透過できる。また、透過率が高い上に、ｎ形の伝導を呈するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一種であるため（上記の「半導体デバイス概論」、２５頁参照）、第７の実施形態に記す発光層１０２とｐ形障壁層１０１との中間に配置するｎ形酸化物半導体層として好適に利用できる。
【００３１】
本発明に係わる発光素子は、上記の第１〜９の実施形態に於けるｐ形障壁層、或いはｐ形障壁層上に設けた酸化物半導体層の上にｐ形台座電極を被着させて構成する。本発明のｐ形障壁層は、それ自体、障壁層であり、正孔供給層であり、また、透光性の電極形成層となり得る。また、水平方向に素子動作電流を拡散できる程、低抵抗な導電層であるため、従来技術の如くｐ形ＩＩＩ族窒化物半導体層の表面に敢えて、Ａｕ−Ｎｉ或いはＡｕ−ＮｉＯ−Ａｕの如くの透過性を悪化させる金属被膜を設けて電流拡散を果たす必要はない（特許第２９１６４２４号参照）。ｐ形台座電極は、公知のＮｉ、ＮｉＯ、Ａｕ−亜鉛（Ｚｎ）合金、Ａｕ−Ｂｅ合金、Ｉｎ−Ｚｎ合金などから好適に構成できる。
【００３２】
ｐ形の伝導を呈する障壁層の上に、保護膜としてｎ形の伝導を呈する酸化物半導体層或いは導電性に乏しく高抵抗の酸化物半導体層が冠されている場合、ｐ形台座電極は、その酸化物半導体層の一部を貫通させて、ｐ形障壁層の表面に接触させて設置する。ｐ形障壁層とｎ形酸化物半導体層との接合により、ｐｎ接合が形成されている領域上に台座電極を設置すれば、素子動作電流の流通が阻止されるからである。
【００３３】
一方、ｎ形のオーミック電極は、例えば、Ｎｉ、ＮｉＯ、Ｉｎ、Ｓｂ、酸化アンチモン、Ａｕ−ゲルマニウム（Ｇｅ）合金、Ａｕ−錫（Ｓｎ）合金、Ｉｎ−Ｓｎ合金から構成できる。珪素（Ｓｉ）或いはＳｉＣまたはＧａＰなどの導電性結晶を基板とする場合では、基板の裏面側に設けることができ利便である。
【００３４】
【実施例】
（実施例１）
本実施例では、ｐ形障壁層、ｐ形ウィンドウ層及びｐ形電極層（コンタクト層）を兼ねる透明なｐ形導電性酸化物層を備えた積層構造体６０から青色ＬＥＤ５０を構成する例にして、本発明を詳細に説明する。図４は本実施例に係わるＬＥＤ５０の断面模式図である。
【００３５】
積層構造体６０は、Ｓｂドープｐ形Ｓｉ単結晶基板５０１、閃亜鉛鉱型の立方晶リン化硼素（ＢＰ）を主体としてなる多結晶の、第１のｎ形緩衝層５０２ａ及び緩衝層５０２ａより高温で成膜された立方晶ＢＰを主体としてなるｎ形の第２の緩衝層５０２ｂからなるｎ形緩衝層５０２、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなる下部障壁層５０３、主体相Ｓをｎ形ＧａＮとし、平均的なインジウム組成比を０．１とする窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ｎ）を従属相Ｔとする多相構造のｎ形発光層５０４、アンドープでｎ形のＡｌ_0.8Ｇａ_0.2Ｎからなる保護層５０５、及び酸化アルミニウム・銅（ＣｕＡｌＯ₂）からなる透明ｐ形導電性障壁層５０６から構成した。
【００３６】
第１及び第２の緩衝層５０２ａ、５０２ｂは、トリエチル硼素（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｂ）を硼素（Ｂ）源とし、ホスフィン（ＰＨ₃）をリン（Ｐ）源とするＭＯＣＶＤ法で成膜した。多結晶の第１の緩衝層５０２ａは４２０℃で成膜し、単結晶の第２の緩衝層５０２ｂは、第１の緩衝層５０２ａの成膜を終了した後、ホスフィンを含む雰囲気中で基板５０１の温度を１０５０℃に昇温して成膜した。エピタキシャル構成層５０２〜５０５の各層は、トリメチルガリウム（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）／トリメチルアルミニウム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）／トリメチルインジウム（（ＣＨ₃）₃Ｉｎ）／アンモニア（ＮＨ₃）系減圧ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。珪素のドーピング源として、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）を約１０体積ｐｐｍの濃度で含むシシラン−水素混合ガスを利用した。多相構造の発光層５０４の成膜温度は８９０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層５０３、５０５の成膜温度は１０５０℃とした。発光層５０４の成膜終了後、ｎ形保護層５０５の成膜温度へは、アンモニア気流中で毎分約１５０℃の速度で昇温した。ｎ形保護層５０５の成膜を終えた後は、１０５０℃から９５０℃へ毎分約５０℃の速度で降温し、更に８００℃へ毎分約１５℃の速度で降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自然冷却によった。以上の昇温及び降温速度の採用により、多相構造の発光層５０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図った。
【００３７】
第１の緩衝層５０２ａの層厚（ｄ）は約２０ｎｍとした。第２の緩衝層５０２ｂの層厚は約２μｍとし、キャリア濃度（ｎ）は約２×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。下部障壁層５０３はｄ＝０．５μｍとし、ｎ＝３×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。発光層５０４はｄ＝０．１μｍとし、ｎ＝１×１０¹⁷ｃｍ^-3とした。
【００３８】
積層構造体６０を構成するｎ形エピタキシャル成長層５０２〜５０５の成膜を終え、室温に冷却した後、ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体６０を取り出した。次に、ｎ形保護層５０５上にＣｕＡｌＯ₂からなる透明ｐ形酸化物障壁層５０６を、一般的なマグネトロンスパッタリング法により基板５０１の温度を約３００℃として被着させた。スパッタリング時の圧力は約０．１トール（Ｔｏｒｒ）とし、印可する高周波（ＲＦ）電力は約１５０ワット（Ｗ）とした。ｐ形酸化物障壁層５０６の層厚は約０．１５μｍとした。同層５０６の抵抗率は室温で約２Ω・ｃｍとなった。同一条件で別途、ガラス基板上に成膜したＣｕＡｌＯ₂膜（膜厚＝０．１５μｍ）の波長４５０ｎｍの青色帯光についての透過率は約６８％であった。多相構造の発光層５０４を構成する主体相ＳをなすＧａＮ（禁止帯幅＝３．４ｅＶ）と禁止帯幅が約３．５ｅＶのＣｕＡｌＯ₂との禁止帯幅は約０．１ｅＶとなった。
【００３９】
ｐ形酸化物障壁層５０６上には、透明導電性の酸化物半導体層５０７を積層させた。酸化物半導体層５０７は抵抗率を、約８×１０^-3Ω・ｃｍとし、層厚を約０．２μｍとするｎ形のＩＴＯから構成した。ＩＴＯ層５０７は、一般的な高周波スパッタリング法により、アルゴン（Ａｒ）と酸素ガス（Ｏ₂）との混合ガスをスパッタリングガスとして、約０．１Ｔｏｒｒの真空雰囲気内で成膜した。
【００４０】
次に、酸化物障壁層５０６がｐ形伝導層であり、酸化物半導体層５０７がｎ形伝導層であることに鑑み、ｐ形台座電極５０８の形成予定領域に在るｎ形酸化物半導体層５０７を選択的に一般的なプラズマエッチングにより除去した。ｎ形酸化物層５０７を選択的に除去した領域は、直径を約１４０μｍとする円形とした。ｎ形酸化物層５０７が除去され、ｐ形障壁層５０６を表面が露出させた電極５０８の形成予定領域には、下層部５０８ａをチタン（Ｔｉ）とし、上層部５０８ｂをＡｌとする重層構造からなるｐ形台座電極５０８を設けた。下層のＴｉ膜５０８ａの膜厚は約１５０ｎｍとした。上層のＡｌ膜５０８ｂの膜厚は約１μｍとした。導電性Ｓｉ基板５０１の裏面側の全面には、Ａｌ−Ｓｂ合金からなるｎ形オーミック電極５０９を被着させた。ｎ形オーミック電極５０９の層厚は約１μｍとした。
【００４１】
次に、一辺を約３５０μｍとするチップ（ｃｈｉｐ）状に分割し、個別のＬＥＤ５０となした。ｐ形台座電極５０８及びｎ形オーミック電極５０９間に順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流したところ、ｐ形台座電極５０８の、外周囲領域の略全面からほぼ均一な強度をもって、青色光が放射された。分光器により測定された発光波長は約４５０ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約３０ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られた。順方向電圧（＠２０ｍＡ）は平均して３.３ボルト（Ｖ）となった。チップ状態での発光強度は約２０マイクロワット（μＷ）に到達した。また、１００ｍＡの順方向電流を３００時間（ｈｒ）継続して通電した後に於いて、順方向電圧及び発光強度共々、然したる変動は認められなかった。
【００４２】
（実施例２）
本実施例では、透明なｐ形障壁層の両表面側に酸化物半導体層を備えた積層構造体８０から青色ＬＥＤ７０を構成する例にして、本発明を詳細に説明する。図５は本実施例に係わるＬＥＤ７０の断面模式図である。
【００４３】
積層構造体８０は、（０００１）サファイア基板５０１、ＧａＮ低温緩衝層５０２、Ｓｉドープｎ形ＧａＮからなるｎ形障壁層５０３、主体相Ｓをｎ形Ｇａ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎとし、平均的なインジウム組成比を０．１５とする窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ_0.85Ｉｎ_0.15Ｎ）を従属相Ｔとする多相構造のｎ形発光層５０４を基材として構成した。
【００４４】
多結晶の緩衝層５０２は４３０℃で成膜した。低温緩衝層５０２以外のＩＩＩ族窒化合物半導体層５０３、５０４は、トリメチルガリウム／トリメチルアルミニウム／シクロペンタジエニルインジウム（Ｃ₅Ｈ₅Ｉｎ）／アンモニア系常圧ＭＯ−ＶＰＥ法により成長させた。多相構造の発光層５０４の成膜温度は８８０℃とし、他のＩＩＩ族窒化物半導体成長層５０３の成膜温度は１０３０℃とした。ｎ形障壁層５０３成膜時の、珪素のドーピング源として、ジシランを約１０体積ｐｐｍの濃度で含むジシラン−水素混合ガスを利用した。発光層５０４の成膜終了後は、アンモニア気流中で毎分約１５℃の速度で８００℃へ降温した。８００℃から室温近傍の温度への降温は自然に冷却させた。この降温操作により、多相構造の発光層５０４を構成する従属相Ｔのインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図った。
【００４５】
緩衝層５０２の層厚（ｄ）は約１７ｎｍとした。ｎ形障壁層５０３はｄ＝０．５μｍとし、キャリア濃度（ｎ）＝３×１０¹⁸ｃｍ^-3とした。発光層５０４はｄ＝０．１μｍとし、ｎ＝１×１０¹⁷ｃｍ^-3とした。
【００４６】
積層構造体８０を構成するｎ形エピタキシャル成長層５０３、５０４の成膜を終え、室温に冷却した後、ＭＯＣＶＤ成長炉より積層構造体８０を取り出した。次に、発光層５０４上に、一般的なマグネトロンスパッタリング法によりＡｌドープのｎ形ＺｎＯからなるｎ形酸化物半導体層５１０を被着させた。酸化亜鉛被膜５１０は、アルミニウムを約２重量パーセント（ｗｔ％）の割合で含むターゲット（ｔａｒｇｅｔ）材料を用いて、印可電圧を約５００Ｗとしてスパッタリングした。スパッタ圧力は約０．１トールとした。ｎ形酸化物半導体層５１０の抵抗率は約２×１０^-3Ω・ｃｍとし、層厚は約１５ｎｍとした。ｎ形酸化物半導体層５１０を酸化亜鉛（禁止帯幅＝３．３ｅＶ）から構成した場合、上記の多相構造発光層５０４の主体相ＳをなすＧａ_0.95Ｉｎ_0.05Ｎ（禁止帯幅＝３．２ｅＶ）との禁止帯幅の差異は０．１ｅＶとなった。
【００４７】
次に、同一のスパッタリング設備を用いて、ｎ形酸化物半導体層５１０の表面上に、実施例１と同様の形成条件をもって、実施例１のＣｕＡｌＯ₂からなるｐ形酸化物障壁層５０６を被着させた。ｐ形障壁層５０６とｎ形酸化物半導体層５１０との禁止帯幅の差異は０．２ｅＶとなった。ｐ形障壁層５０６上には更に、上記のｎ形酸化物半導体層５１０と同一の層厚（＝１５ｎｍ）のｎ形ＺｎＯからなるｎ形酸化物半導体層５０７を重層させた。ｎ形酸化亜鉛層５０７の抵抗率も約２×１０^-3Ω・ｃｍとした。
【００４８】
次に、ｎ形酸化物半導体層５０７上に、同層５０７を構成する酸化亜鉛を保護するために、ＩＴＯからなる透明保護膜５１１を冠した。スパッタリング法に依り形成した透明保護膜５１１の膜厚は約５０ｎｍとし、抵抗率は約１×１０^-3Ω・ｃｍとした。
【００４９】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術によるパターニング手法により、ｐ形台座電極５０８を形成する予定の長辺を３００μｍとし、短辺を１２０μｍとする長方形の領域に在る、ＩＴＯからなる保護膜５１１及びＺｎＯからなるｎ形酸化物半導体層５０７を選択的にエッチングして除去した。これより、露出したｐ形障壁層５０６の表面に、下層部５０８ａをＴｉとし、上層部５０８ｂをＡｕとする重層構造からなるｐ形台座電極５０８を設けた。ｐ形台座電極５０８は、長辺を約２８０μｍとし、短辺を約１１０μｍする長方形の電極から構成した。下層のＴｉ膜５０８ａの膜厚は約２００ｎｍとした。上層のＡｕ膜５０８ｂの膜厚は約１μｍとした。ｎ形オーミック電極５０９は、その形成予定領域に在るＩＴＯ保護膜１１１、ｎ形酸化物半導体層５０７、ｐ形障壁層を兼ねる導電性障壁層５０６、多相構造の発光層５０４をＡｒ／メタン（ＣＨ₄）／水素（Ｈ₂）混合ガスを用いたプラズマエッチング法により除去して、露呈させたｎ形障壁層５０３の表層部に形成した。ｎ形オーミック電極５０９は、Ａｌから構成し、その層厚は約１．２μｍとした。ｎ形オーミック電極５０９の平面形状は、長辺を約２８０μｍとし、短辺を約１１０μｍとする長方形とした。ｎ形及びｐ形電極５０８、５０９は相互に対向する位置に互いに略平行に配列した。
【００５０】
次に、一辺を約３５０μｍとするチップ状に分割し、個別のＬＥＤ７０となした。ｐ形電極５０８及びｎ形オーミック電極５０９間に順方向に２０ｍＡの電流を通流したところ、ｐ形電極５０８と、それに対向する位置に配置されたｎ形オーミック電極５０９との間に在るｐ形障壁層５０６の略全面からほぼ均一な強度をもって、青緑色光が放射された。分光器により測定された発光波長は約４７０ｎｍであった。また、発光スペクトルの半値幅は約３２ｎｍとなった。順方向電圧（＠２０ｍＡ）は実施例１に記載のＬＥＤよりも低く、平均して３.１Ｖとなった。チップ状態での発光強度は約１６μＷに到達した。また、１００ｍＡの順方向電圧を継続して３００ｈｒに亘り通電した後でも、順方向電圧及び発光強度に変化は認められなかった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明に依れば、ｐ形障壁層を、ｐ形導電性を呈する酸化物層から構成することとしたので、従来の如く低抵抗のｐ形障壁層をＩＩＩ族窒化物半導体層から構成する際の煩雑さを要することなく、発光透過層、電極形成層及び電流拡散層を兼用するｐ形障壁層を具備するｐｎ接合型のヘテロ接合発光部が簡便に構成できる。また、例えば、ｐ形障壁層上にその表面を保護するために透光性の酸化物半導体層を保護層として設ける構成としたので、外部に発光を取り出すに都合の良いｐｎ接合型ヘテロ接合構造の発光部を具備したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００５２】
また、ｐ形導電性を呈する障壁層の上方に表面保護膜として、また、禁止帯幅の差異を緩和するため機能層として酸化物半導体層を接合させる構成としたので、外部に発光を取り出すのに都合が良く、且つ順方向電圧が低いｐｎ接合型ヘテロ接合構造のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００５３】
本発明の請求項２に記載の発明に依れば、ｐ形の伝導性を呈する酸化物から構成したｐ形障壁層の両側に同一の材料からなる酸化物半導体結晶層を配置したので、ｐ形酸化物障壁層が被る歪みを略均等化でき、経時的に安定して正孔の供給が達成され、順方向電圧や発光強度等の安定したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００５４】
本発明の請求項３に記載の発明に依れば、ｐ形酸化物材料からなるｐ形障壁層の両側に接合させる酸化物半導体層を、発光波長に対応する禁止帯を越える禁止帯幅の酸化物結晶から構成したので、外部へ発光を取り出すのに好都合なウィンドウ層としての機能を備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供できる。また、請求項４に記載の発明に依れば、発光に対する透過率が高い透明酸化物材料から酸化物半導体層を構成したので、特に、高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供できる。
【００５５】
本発明の請求項５に記載の発明に依れば、高強度の短波長光を放射する多相構造のインジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、ｐ形酸化物障壁層とからｐｎ接合型ヘテロ構造の発光部を構成することとしたので、発光層から放射される高強度の発光を透光できる高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供される。
【００５６】
特に、請求項６に記載の発明に依れば、多相構造の発光層とｐ形酸化物障壁層との間に、発光層の主体相とｐ形障壁層との中間の禁止帯幅の酸化物半導体層を挿入する構成としたので、順方向電圧が低く且つ高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【００５７】
請求項７に記載の発明に依れば、発光層とｐ形酸化物障壁層との間に、発光層とｐ形障壁層との中間の禁止帯幅の透明酸化物半導体層をｎ形層から構成することとしたので、順方向電圧が更に低く且つ高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子をもたらすのに効果を奏する。
【００５８】
請求項８または９に記載の発明に依れば、銅を構成元素とする、特に、低抵抗の酸化アルミニウム・銅から発光透過層、電極形成層及び電流拡散層を兼用できるｐ形障壁層を構成することとしたので、外部へ発光を効率良く取り出せる高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が簡便にもたらされる。また、ｐ形障壁層に接合させる酸化物半導体層をｎ形酸化亜鉛から構成したので、順方向電圧が低く且つ高輝度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるｐｎ接合型ヘテロ接合発光部の断面模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係わるｐｎ接合型ヘテロ接合発光部の断面模式図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係わるｐｎ接合型ヘテロ接合発光部の断面模式図である。
【図４】実施例１に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【図５】実施例２に記載のＬＥＤの断面模式図である。
【符号の説明】
１０ｐｎ接合型ヘテロ接合発光部
２０ｐｎ接合型ヘテロ接合発光部
３０ｐｎ接合型ヘテロ接合発光部
５０ＬＥＤ
６０積層構造体
７０ＬＥＤ
８０積層構造体
１０１ｐ形酸化物障壁層
１０１ａ障壁層の片面
１０１ｂ障壁層の発光層側の面
１０２発光層
１０３ｎ形障壁層
１０４酸化物半導体層
１０５酸化物半導体層
５０１単結晶基板
５０２緩衝層
５０２ａ第１の緩衝層構成層
５０２ｂ第２の緩衝層構成層
５０３下部障壁層
５０４発光層
５０５ＩＩＩ族窒化物半導体保護層
５０６透明ｐ形導電性酸化物障壁膜
５０７酸化物半導体層
５０８ｐ形台座電極
５０８ａ電極下層部
５０８ｂ電極上層部
５０９ｎ形オーミック電極
５１０発光層側の酸化物半導体層
５１１酸化物保護層
Ｓ多相構造発光層の主体相
Ｔ多相構造発光層の従属相

Claims

発光部として、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる障壁層と、インジウム濃度を相違する複数の相からなる多相構造のインジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層（多相構造発光層）と、酸化物からなるｐ形障壁層とを含んでなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、多相構造発光層とｐ形障壁層との間に、多相構造発光層を構成する主体相以上であり、かつｐ形障壁層以下の禁止帯幅を有する酸化物半導体層が接合されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
発光部として、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる障壁層と、インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、酸化物からなるｐ形障壁層とを含んでなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、発光層とｐ形障壁層との間に酸化物半導体層を有し、該酸化物半導体層が、ｎ形の伝導を呈することを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
ｎ形の伝導を呈する酸化物半導体層が、キャリア濃度を５×１０ ^２１ｃｍ ^−３未満とする、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長の光について、５０％以上の透過率を有するｎ形酸化物から構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
発光部として、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる障壁層と、インジウム含有ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、酸化物からなるｐ形障壁層とを含んでなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、ｐ形障壁層の両側に同一組成の酸化物半導体層が接合されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
ｐ形障壁層の両側に接合させる酸化物半導体層の禁止帯幅が、発光層より出射される発光波長に対応する禁止帯幅より大きいことを特徴とする請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体素子。