CN1776927A - 半导体发光元件 - Google Patents

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Abstract

提供一种不产生向GaN衬底进行光渗出、以及发生n型覆盖层的破裂或位错的问题，且垂直方向的FFP(远场图样)全半高宽较小的半导体发光元件。具有在n型覆盖层(3)和p型覆盖层(10)之间夹持了活性层(6)的结构的半导体发光元件中，使用Al组成比x为0.01≤x＜0.06的AlxGa1－xN层(AlGaN)层作为n型覆盖层。当Al组成比x小于0.06时，由于AlGaN层的折射率变大，所以可以使垂直方向的NFP(近场图样)变宽，使垂直方向的FFP的全半高宽减小。此外，当Al组成比变小时，由于与GaN衬底的晶格不匹配变小，所以可以不产生破裂和位错问题而厚厚地形成AlGaN层，并可以抑制向GaN衬底的光渗出。

Description

半导体发光元件
技术领域
本发明涉及一种使用了氮化物系III-V族化合物半导体的半导体发光元件。
背景技术
近年来，作为光盘高密度化所必需的可在从蓝色区域到紫外线区域发光的半导体激光器，使用了AlGaInN等氮化物系III-V族化合物半导体的半导体激光器的研究开发很盛行，并且已经进行实用化。
到目前为止公开的使用了氮化物系III-V族化合物半导体的半导体激光器具有SCH(Separate Confinement Heterostructure)结构。
即，为了更高效地将光封闭到活性层，在n侧设置了折射率比较小的材料，即n型AlGaN覆盖层，在p侧设置了同样的折射率比较小的材料，即p型AlGaN覆盖层。
而且，在n型AlGaN覆盖层和活性层之间设置了使用折射率较大的材料的n侧光引导层，在p型AlGaN覆盖层和活性层之间设置了使用折射率比较大的材料的p侧光引导层。
这里，AlGaN覆盖层中Al组成比越大折射率越小。为此，通过使用Al组成比较大的AlGaN覆盖层，从而可以使光的分布会聚在活性层附近。这是由于当光模式的实际折射率和材料的折射率之差越大，随着离开活性层而导致光衰减量越大。由此，封闭到活性层的光量变大的结果，具有阀值降低等优点。
此外，在n侧，在远离n型AlGaN覆盖层的活性层一侧，通常是层叠GaN材料。在使用蓝宝石、SiC等与GaN的晶格不匹配度较大的衬底的情况下，在衬底和覆盖层之间层叠用于缓和晶格不匹配的低温GaN缓冲层；在运用使用了GaN材料的横向生长技术的位错降低技术等情况下，也在衬底和AlGaN覆盖层之间层叠几μm以上的GaN横向生长层。近年来，虽然多使用GaN衬底，但是在此情况下，在n型AlGaN覆盖层下同样存在着GaN衬底。
如上所述，当在远离n型AlGaN覆盖层的活性层一侧，存在GaN材料或者折射率比光模式的实际折射率更大的材料时，由于该材料内的光强度即使远离活性层也不容易衰减，故具有很大的光封闭系数。因此，公知的是将导致活性层的光封闭量相对地降低，引起大幅度的阀值上升等特性劣化。(例如参见Japanese Journal of Applied Physics vol.38 Part1，No.3B(1999)p.1780)。
此外，由于在与GaN层的折射率不同的蓝宝石衬底或SiC衬底的界面、或者在GaN衬底下表面将产生光的菲涅耳反射，所以在GaN层内或者GaN衬底内将形成共振模式。通过实际测量和仿真等确认出该共振模式存在使垂直方向的远场图样(far field pattern：FFP)中产生波纹的问题。
为了避免这种问题发生，需要尽量抑制光向如下材料渗出，该材料为存在于远离n型AlGaN覆盖层的活性层侧的GaN材料、或者折射率比光模式的实际折射率更大的材料。为此，需要增大n型AlGaN覆盖层的Al组成比，即，减小n型AlGaN覆盖层的折射率，随着远离活性层导致光强度的衰减增大，需要在n型AlGaN覆盖层内进行充分的光强度衰减。此外，由于随着远离活性层导致光强度的衰减增大，所以优选尽量增加n型AlGaN覆盖层的厚度。
另一方面，在蓝宝石衬底上或SiC衬底上低温生长的GaN缓冲层的晶格常数、在蓝宝石衬底上使用横向生长技术生长的GaN层、或者GaN衬底的晶格常数非常接近于GaN晶格常数。
当在这些层上生长n型AlGaN层作为n型覆盖层时，由于AlGaN材料的晶格常数随着Al组成比的增大而减小，所以Al组成比越大，与基底的晶格不匹配度越大。结果，如公知的那样，将越发明显地发生破裂或者位错。此外，即使不产生破裂或者位错，由于处于具有较大失真的状态，故将对元件的寿命产生很大的恶劣影响。
象这样，在不过分增大n型AlGaN覆盖层的Al组成比的情况下，由于能够不产生破裂或者位错地生长的膜厚(临界膜厚)变小，故光向衬底侧的渗出反而变大。
如上所述，n型和p型AlGaN覆盖层的Al组成比存在最佳值，AlGaN覆盖层，通常使用p型、n型并且Al组成比为0.06～0.07左右的AlGaN材料(参见非专利文献1)。
[非专利文献1]T.Tojyo他，“High-Power AlGaInN Laser Diodes withHigh Kink Level and Low Relative Intensity Noise”，Jpn.J.Appl.Phys.vol.41(2002)，pp.1829-1833
然而，为了确定n型和p型AlGaN覆盖层的Al组成比而必须考虑的特性是垂直方向的FFP。通常在用于光盘的氮化物系LD中，在衬底水平方向的FFP的全半高宽(全半値幅)为6～10°左右，而衬底垂直方向的FFP的全半高宽大于等于20°。为此，水平方向和垂直方向的光束射出角显著不同。
但是，作为光盘用途的应用，要求该垂直方向和水平方向及FFP的全半高宽的比(宽高比)尽量接近于1。为此，希望垂直方向的FFP的全半高宽更小。
通常，由于在半导体激光元件内部中的光分布，即近场图样(Near fieldpattern：NFP)和FFP具有傅立叶变换关系，因此，为了使垂直方向的FFP的全半高宽更小，需要增大NFP的宽度。为了实现这些，虽然存在减小活性层的折射率并增大垂直方向的光的宽度的方法，但是，在此情况下，当然由于光向p型接触层或者p型电极的渗出变大，所以导致光吸收增加的问题、或者如上所述的光向衬底侧渗出的问题严重化。
为了避免这些问题，虽然需要增大n型和p型AlGaN覆盖层的Al组成比或增大AlGaN覆盖层的膜厚，但是，如前所述这将产生破裂或者错位的问题。
上述问题是由下述结构引起的：在比n型覆盖层更靠近衬底一侧上，存在其折射率比实际折射率更大的层(例如，GaN缓冲层或GaN衬底本身)，而且，AlGaN覆盖层的晶格常数与其基底的GaN的晶格常数不同的、使用了氮化物系III-V族化合物半导体的半导体激光器或半导体发光二极管的特别结构。
如上所述，向衬底侧渗出光的问题、由于与基底的晶格不匹配而引起的破裂或位错的问题、以及垂直方向的FFP的全半高宽的问题是相互交叉的，为了解决全部的问题，需要即使在AlGaN覆盖层的Al组成比较大的情况下也可以抑制破裂或者位错发生的特别技术。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种半导体发光元件，其具有不会产生光向衬底侧渗出以及覆盖层的破裂或者位错的问题，而且包括良好的FFP特性。
本发明第1方面记载的发明是一种半导体发光元件，具有在n型覆盖层和p型覆盖层之间夹持了活性层的结构、并使用了氮化物系III-V族化合物半导体，其特征在于：上述n型覆盖层包括Al组成比x为0.01≤X＜0.06的n型AlxGa1-xN层。
本发明第2方面记载的发明是一种半导体发光元件，具有在n型覆盖层和p型覆盖层之间夹持了活性层的结构的、并使用了氮化物系III-V族化合物半导体，其特征在于：上述n型覆盖层包括部分n型AlGaN覆层，其Al组成比大于上述n型覆盖层的其它部分，上述部分n型AlGaN覆盖层设置在上述n型覆盖层的下部或中央部。
根据本发明第1方面记载的发明，使用Al组成比x为0.01≤X＜0.06的AlxGa1-xN膜作为n型覆盖层。为此，可以使n型覆盖层的折射率变大，使垂直方向的NFP(近场图样)变宽，并使垂直方向的FFP的全半高宽变小。此外，当Al组成比变小时，由于n型覆盖层和GaN材料的晶格不匹配变小，所以可以厚厚地形成没有破裂或者位错发生的n型覆盖层。通过厚厚地形成n型覆盖层，还可以抑制光向衬底侧渗出。
根据本发明第2方面记载的发明，由于Al组成比大的部分AlGaN覆盖层使光的衰减变大，因此，可以抑制光向衬底侧渗出。此外，由于部分覆盖层设置在n型覆盖层的下部或中央部，所以几乎不会对活性层附近的NFP的宽度产生影响，也没有增大垂直方向的FFP的全半高宽。
附图说明
图1是表示实施例1的半导体发光元件的结构的剖面图。
图2是表示用于实施例1的光强度计算的半导体发光元件结构的剖面图。
图3是表示实施例1的AlGaN层的临界膜厚度与Al组成比的关系的图。
图4是表示实施例1的光封闭量与Al组成比的关系的图。
图5是表示实施例1的光封闭量与Al组成比的关系的图。
图6是表示实施例1的垂直方向的FFP全半高宽与Al组成比的关系的图。
图7是表示实施例3的半导体发光元件结构的剖面图。
图8是表示实施例3的半导体发光元件的垂直方向的光强度分布的剖面图。
图9是表示实施例11的半导体发光元件结构的剖面图。
具体实施方式
<实施例1>
图1是表示实施例1的半导体发光元件结构的剖面图。
该半导体发光元件(氮化物系半导体激光器)具有脊结构以及SCH结构。
在GaN衬底1的一个主表面上，即Ga面上形成有n型GaN缓冲层2。该n型GaN缓冲层2降低GaN衬底1表面的凹凸，并且为了尽可能平坦地层叠该上层而形成。而且，在该n型GaN缓冲层2上形成有n型AlGaN覆盖层(以下，有时简单地称为n型覆盖层)3。
在n型AlGaN覆盖层3上，按照n型GaN光引导层4、未掺杂的InGaN光引导层5的顺序进行层叠，形成n侧光引导层。在InGaN光引导层5上形成了例如未掺杂的InxGa1-xN/InyGa1-yN多重量子阱式结构的活性层6。
并且，在活性层6上顺次层叠作为p侧引导层的未掺杂InGaN光波导层7、p型AlGaN电子阻挡层8、作为p侧光引导层的p型GaN光引导层9、p型AlGaN覆盖层(下面，有时简单地称为p型覆盖层)10、以及p型GaN接触层11。
这里，n侧GaN缓冲层2的厚度例如是1μm，掺杂了作为n型杂质的例如硅(Si)。N型覆盖层3的厚度例如为2.0μm，掺杂了作为n型杂质的例如Si，Al组成比例如为0.05。n型GaN光引导层4的厚度例如为100nm。并且，非掺杂InGaN引导层5的厚度例如为7nm，In组成比例如为0.02。
此外，未掺杂的InxGa1-xN/InyGa1-yN多重量子阱式结构的活性层6具有交替层叠作为阻挡层的InxGa1-xN层和作为阱层的InyGa1-yN层的结构，阱数例如是3。作为阻挡层的InxGa1-xN层的厚度为7nm，组成比x为0.02。并且，作为阱层的InyGa1-yN层的厚度为3.5nm，组成比y为0.14。
未掺杂的InxGa1-xN光波导层7的厚度例如是20nm，In组成比x例如是0.02。p型AlGaN电子阻挡层8的厚度例如是10nm，Al组成比例如是0.18。p型GaN光引导层9的厚度例如是100nm。
p型AlGaN覆盖层10的厚度例如是400nm，掺杂了作为p型杂质的例如Mg，而Al组成比例如是0.07。并且，p型GaN接触层11的厚度例如是100nm，掺杂了作为p型杂质的例如Mg。
在p型AlGaN覆盖层10和p型GaN接触层11向着例如<1-100>的方向，通过蚀刻形成脊12。该脊12的宽度例如是2.0μm。这里，该脊12形成在对应于低凹陷区域的位置上，该低凹陷区域位于GaN衬底1上以条状形成的几μm～几十μm宽的高位错区域之间。
为了该脊12的侧面部或者脊横向底面部的表面保护和电气绝缘，形成了例如厚度为200nm的SiO2膜那样的绝缘膜14以覆盖脊12。
在该绝缘膜14中，在对应于脊12上表面的部分设置有开口15。通过该开口15实现了p型电极16和p型接触层11的电气接触。p型电极16构成为依次地层叠例如Pd和Au膜。
此外，在与GaN衬底1的一个主表面，即Ga面相反一侧的N面上形成了n型电极17。该n型电极17构成为依次地层叠例如Ti和Au膜。
接下来，针对本实施例的半导体发光元件的制造方法进行说明。
首先，利用有机金属化学气相生长(MOCVD)法在预先通过热清洗等清洁了表面的GaN衬底1上以例如1000℃的生长温度生长n型GaN缓冲层2。
此后，利用同样的MOCVD法，顺次层叠n型覆盖层3、n型GaN光引导层4和非掺杂InGaN光引导层5、未掺杂的InxGa1-xN/InyGa1-yN多重量子阱活性层6、未掺杂InGaN光导波层7、p型AlGaN电子阻挡层8和p型GaN光引导层9、p型覆盖层10、以及p型GaN接触层11。
这里，这些层的生长温度，例如n型覆盖层3和n型GaN光引导层4为1000℃，从未掺杂InGaN光引导层5到未掺杂InGaN光导波层7为740℃，从p型AlGaN电子阻挡层8到p型GaN接触层11为1000℃。
继而，在结束了以上结晶生长的晶片的整个表面上，涂敷抗蚀剂，利用通常的平版印刷法(照相制版技术)形成与脊12的形状对应的规定形状的抗蚀剂图案。
以该抗蚀剂图案作为掩膜，通过例如RIE(Reactive Ion Etching：反应离子刻蚀)法一直刻蚀到p型覆盖层10的层内为止。通过该蚀刻，制造出形成光波导结构的脊12。该RIE的蚀刻气体使用例如氯族气体。
接下来，保留作为掩膜使用的抗蚀剂图案，并在衬底的整个表面上利用例如CVD法、真空蒸发法、溅射法等形成例如厚度为0.2μm的SiO2膜14。并且，在除去抗蚀剂图案的同时除去脊12上的SiO2膜，即进行移除。由此，形成脊12上的开口15。
接下来，在衬底的整个表面上例如利用真空蒸发法依次形成Pt和Au膜之后，涂布抗蚀剂，利用平版印刷技术按照期望的形状形成抗蚀剂。此后，利用湿法腐蚀或干法蚀刻将抗蚀剂作为掩膜在半导体发光元件的表面上形成p型电极16。
接下来，在衬底的整个背面上利用真空蒸发法依次形成Ti和Al膜。接下来，进行用于使n电极17欧姆接触的合金处理。
此后，通过劈开等手段将该衬底加工成条状并形成两个谐振器端面。而且，在这两个谐振器端面施加了端面涂敷后，通过劈开等手段对该条进行芯片化。利用上述制造方法，可以制造出如图1所示的半导体发光元件。
在本实施例的半导体发光元件中，使用了Al组成比为0.05的n型AlGaN覆盖层3。Al组成比小于0.06的n型AlGaN材料的折射率比Al组成比大于等于0.06的n型AlGaN材料的折射率大。因而，作为n型覆盖层3，当使用Al组成比小于0.06的n型AlGaN材料时，则随着从活性层6离开而呈现出光的衰减变小的倾向。即，NFP变宽的倾向。其结果，可以使垂直方向的FFP的全半高宽更小。
这里，由于Al组成比越小，AlGaN材料的晶格常数越大，并接近于作为基底层的GaN衬底1的晶格常数，故产生破裂或位错的临界膜厚有变厚的倾向。即，Al组成比越小，n型AlGaN覆盖层3可以生长出越厚的膜。
因此，当n型AlGaN覆盖层3的Al组成比变小时，虽然NFP变宽且光向GaN衬底1侧的渗出变大，但是通过使n型AlGaN覆盖层3厚膜化，可以抑制光的渗出。
通过减小n型AlGaN覆盖层3的Al组成比，最终光的渗出是否变小，可以通过求出某一Al组成比中的AlGaN材料的折射率、以及引发产生破裂或位错的最低膜厚(临界膜厚)，并根据该折射率和膜厚计算出光强度分布，来进行估算。
因此，对改变n型覆盖层3的Al组成比后所进行的光强度分布的计算结果进行说明。
图2是示出在光强度分布的计算中使用的半导体发光元件结构的剖面图。这里，对与图1中示出的结构相同的结构使用同样的符号。
在GaN衬底1上，形成了GaN缓冲层2。在GaN缓冲层2上形成了n型AlGaN覆盖层3。在n型GaN覆盖层3上形成了厚度为100nm的n型GaN光引导层4。并且，在n型GaN光引导层4上形成了厚度为7.0nm、In组成比为0.02的InGaN光引导层5。
在InGaN光引导层5上，形成了由厚度为3.5nm、In组成比为0.12的三个InGaN阱层和厚度为7.0nm、In组成比为0.02的InGaN阻挡层构成的多重量子阱活性层6。
在多重量子阱活性层6上形成厚度为20nm、In组成比为0.02的InGaN光引导层7，在InGaN光引导层7上形成了厚度为20nm、Al组成比为0.18的p型AlGaN电子阻挡层8。
在p型AlGaN电子阻挡层8上依次层叠并形成了厚度为100nm的p型GaN引导层9、厚度为400nm的p型AlGaN覆盖层10、厚度为100nm的p型GaN接触层11。
脊12的宽度是2.2μm，在计算了2维光强度分布后，计算光向GaN缓冲层2和GaN衬底1的渗出比例。
此外，图3是表示在GaN衬底1上生长的AlGaN膜的临界膜厚(纵轴)与Al组成比(横轴)的依赖性的图(参见Journal of Applied Physics vol.88 No.12(2000)p.7029)。如图3所示，随着Al组成比变小，临界膜厚变大。
图4示出在形成了与图3示出的临界膜厚的厚度相同的n型覆盖层3的情况下，计算出相对于全部光强度的、GaN缓冲层2和GaN衬底1内的光强度比例，即光渗出比例相对于各个n型AlGaN覆盖层3的Al组成比的计算结果。
此外，图5示出不是临界膜厚度，而是形成厚度为临界膜厚度的70％的n型覆盖层3的情况下，计算出光向GaN缓冲层2和GaN衬底1内渗出的比例的结果。
从图4和图5可知，作为n型AlGaN覆盖层3的Al组成比，与使用Al组成比大于0.06的n型AlGaN覆盖层相比，使用Al组成比小于0.06的n型AlGaN覆盖层可以大幅度降低光向GaN衬底1的渗出比例。
而且，图6示出计算FFP的垂直方向的全半高宽(纵轴)相对于各个n型AlGaN覆盖层3的Al组成比(横轴)的计算结果。这里，以n型AlGaN覆盖层3的膜厚作为临界膜厚。如图6所示，Al组成比越小，FFP的垂直方向的全半高宽越小，对于光盘用光源等用途，可以制作成更优选的FFP形状。
本实施例的半导体发光元件使用Al组成比x为0.05、膜厚为2μm的n型AlGaN覆盖层3。如图3所示，由于Al组成比x为0.05时临界膜厚约为2.5μm，所以不会产生破裂或者位错的问题，故可在GaN衬底1上形成膜厚为2μm的n型AlGaN覆盖层3。而且，从图4，5可知，当Al组成比为0.05时，几乎不会产生向GaN衬底1侧渗出光的问题。
此外，从图6可知，当Al组成比为0.05时，与Al组成比大于等于0.06的情况相比，可以降低垂直方向的FFP全半高宽。
如上所述，本实施例的半导体发光元件，可以不产生光渗出的问题、以及破裂或位错的问题即可降低垂直方向的FFP全半高宽。
另外，在本实施例中，使n型AlGaN覆盖层3的Al组成比x为0.05、膜厚为2μm，但是从图4，5可知，只要Al组成比x处于0.01≤X＜0.06的范围内，与Al组成比大于等于0.06的情况相比都可以大幅度减小光渗出。此外，如果n型覆盖层3的膜厚大于等于300nm，就可以充分减小光渗出。这里，Al组成比的下限为0.01是因为在Al组成比小于0.01的n型覆盖层3中，随着从活性层6远离而可能导致光不能充分衰减。
此外，很明显，即使是n型AlGaN覆盖层3为2层以上的多层结构，只要各个Al组成比小于0.06，就具有上述的效果。
而且，n型AlGaN覆盖层3为2层以上的多层结构，并且其中至少一层中含有Al组成比x为0.01≤X＜0.06的层时，只要这种Al组成比的层的合计膜厚大于等于300nm，就可以得到同样的效果。
<实施例2>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例1中，使半导体发光元件的n型AlGaN覆盖层3(参见图1)的Al组成比为0.01≤X≤0.05。其它的结构与实施例1相同，所以省略重复说明。
如图3所示，当Al组成比小于等于0.05时，n型覆盖层3的临界膜厚大幅度提高。因此，不会产生裂变和位错等问题，可以更厚地形成n型覆盖层3。其结果，从4，5可知，可以进一步减小向GaN衬底1侧的光渗出。
此外，通过减小Al组成比x来增大折射率。为此，如图6所示，可以使NFP大幅度变宽并进一步减小垂直方向的FFP全半高宽。
如上所述，通过使Al组成比为0.01≤X≤0.05，可以容易地得到迄今为止不能实现的、低破裂和低位错、并且垂直方向的FFP的全半高宽非常小的半导体激光器。
<实施例3>
图7是表示本实施例的半导体元件的剖面图。
本实施方式，是在实施例1的半导体发光元件中，在n型覆盖层3的下端进一步形成比n型AlxGa1-xN(0.01≤X＜0.06)覆盖层3的Al组成比更大的n型覆盖层13(部分n型AlGaN覆盖层)。其它结构与实施例1相同，同样的结构使用同样的符号，省略重复说明。
图8是计算并图示在包括如上所述结构的半导体发光元件中垂直方向的光强度分布的图。如图8所示，垂直方向的光强度分布随着从活性部6的中央向GaN衬底1衰减。并且，由于n型覆盖层13具有比n型覆盖层3小的折射率，所以可以使光强度大幅度衰减。其结果，可以进一步抑制向GaN衬底1的光渗出。
这是基于下述计算结果，即：在与活性层6某种程度偏离的位置上配置Al组成比大且膜厚薄的n型覆盖层13，在抑制光渗出以及在n型覆盖层3中产生破裂和位错等方面比厚厚地设置Al组成比小的膜更有利。
如上所述，本实施例的半导体发光元件与实施例1的半导体发光元件相比，可以进一步抑制向衬底侧的光渗出。
另外，由于位于活性层6附近的n型覆盖层3使得NFP变宽，所以不会由于将n型覆盖层13设置在n型覆盖层3的下端而大幅度地损害FFP的降低效果。
此外，在本实施例中，虽然在n型覆盖层3的下端设置了n型覆盖层13，但是也可以设置在n型覆盖层3的中央部或下部。
而且，n型覆盖层13并不局限于单层的AlGaN层，也可以是平均Al组成比z比覆盖层3的Al组成比大的超晶格结构的AlGaN层。
这里，所谓平均的Al组成比z是指在例如由厚度为a、Al组成比为x的AlGaN层和厚度为b、Al组成比为y的AlGaN层构成超晶格结构的情况下，由z＝(a·x+b·y)/(a+b)表示的z。严格地说，超晶格结构的AlGaN层的折射率与具有该平均Al组成比为z的单独的AlGaN层具有某些差异。但是，从具有与本发明的效果相同的意义上说，可以由该平均Al组成比z规定。
<实施例4>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例2中，在n型覆盖层3的下端进一步形成比n型AlxGa1-xN(0.01≤X≤0.05)覆盖层3的Al组成比更大的n型覆盖层13。其它结构与实施例2相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件可以通过n型覆盖层13使光强度大幅度衰减。由此，可以进一步抑制向GaN衬底1的光渗出。
另外，由于位于活性层6附近的n型覆盖层3使NFP变宽，所以通过在n型覆盖层3的下端设置n型覆盖层13，从而不会大幅度地损害FFP的降低效果。
此外，在本实施例中，虽然在n型覆盖层3的下端设置了n型覆盖层13，但是也可以设置在n型覆盖层3的中央部或下部。
而且，n型覆盖层13并不局限于单层的AlGaN层，也可以是平均Al组成比大于覆盖层3的超晶格结构的AlGaN层。
<实施例5>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例1中，n型覆盖层3通过超晶格结构的AlGaN层形成。并且，n型覆盖层3的平均Al组成比z为0.01≤z＜0.06。
其它结构与实施例1相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件的n型覆盖层3由平均Al组成比z(0.01≤z＜0.06)的超晶格结构的AlGaN层构成，具有与实施例1同样的效果。
而且，通过使n型覆盖层3为超晶格结构，可以利用超晶格结构的界面防止位错。其结果，通过使用超晶格结构可以使n型覆盖层3的厚膜化容易进行，并可以进一步抑制由于n型覆盖层3进行厚膜化而引起的光渗出的问题。
另外，在n型覆盖层3由多层构成的情况下，也可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例6>
本实施例的半导体发光元件的n型覆盖层3由超晶格结构的AlGaN层形成。并且，n型覆盖层3的平均Al组成比z为0.01≤z≤0.05。其它结构与实施例2相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件由于具有上述结构，故具有与实施例2相同的效果。
而且，通过使n型覆盖层3为超晶格结构，从而可以利用超晶格结构的界面防止位错。结果，通过使用超晶格结构可以使n型覆盖层3的厚膜化容易进行，从而可以进一步抑制由于n型覆盖层3进行厚膜化而引起的光渗出问题。
另外，在n型覆盖层3由多层构成的情况下，也可以在其中一层使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例7>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例3中，在n型覆盖层3中使用了超晶格结构的AlGaN层(平均Al组成比z：0.01≤z＜0.06)。
其它结构与实施例3相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件由于具有上述结构，所以具有与实施例3相同的效果。
而且，通过使n型覆盖层3为超晶格结构，可以利用超晶格结构的界面防止位错。结果，通过使用超晶格结构可以使n型覆盖层3的厚膜化容易进行，从而可以进一步抑制由于n型覆盖层3进行厚膜化而引起的光渗出的问题。
另外，在n型覆盖层3由多层构成的情况下，也可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例8>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例4中，使用超晶格结构的AlGaN层(平均Al组成比z：0.01≤z≤0.05)作为n型覆盖层3。其它结构与实施例4相同，省略重复说明。
由于本实施例的半导体发光元件包括上述结构，所以具有与实施例4相同的效果。
另外，在n型覆盖层3由多层构成的情况下，也可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例9>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例1中，在p型覆盖层10中使用Al组成比x为0.01≤X＜0.06的AlGaN层。其它结构与实施例1相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件的p型覆盖层10的Al组成比x为0.01≤X＜0.06。为此，p型覆盖层10的折射率变大，则在p侧也可以使垂直方向的NFP变宽。其结果，能够进一步降低垂直方向的FFP。
并且，通过使Al组成比x为0.01≤X＜0.06，可以厚厚地形成p型覆盖层10，并能够抑制向p型电极16的光渗出。
另外，与实施例2～8中相同，通过在p型覆盖层10上使用Al组成比x为0.01≤X＜0.06的AlGaN层，可以进一步降低垂直方向的FFP全半高宽。
此外，只要p型覆盖层10的膜厚大于等于300nm就可以充分减小光渗出。
<实施例10>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例1中，使p型覆盖层10的Al组成比x为0.01≤X≤0.05。
其它结构与实施例1相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件，在p型覆盖层10中Al组成比x为0.01≤X≤0.05。通过使Al组成比x为0.01≤X≤0.05，从而不会产生破裂等问题，即可以使p型覆盖层10进一步厚膜化，并能够进一步抑制向p侧电极16的光渗出。
此外，通过减小Al组成比，可以使折射率变大。为此，能够使NFP大幅度变宽，并进一步减小FFP。
还有，与实施例2～8中相同，通过使用p型覆盖层10的Al组成比x为0.01≤X≤0.05的AlGaN层，从而可以进一步降低FFP。
此外，只要p型覆盖层10的膜厚大于等于300nm，就可以充分减小光渗出。
<实施例11>
图9是表示本实施例的半导体发光元件的结构的剖面图。本实施例的半导体发光元件，是在实施例9的半导体发光元件中，在p型覆盖层10(Al组成比x：0.01≤X＜0.06)的上端形成比p型覆盖层10的Al组成比大的p型覆盖层18(部分p型AlGaN覆盖层)。其它结构与实施例9相同，相同结构使用相同的符号，省略重复说明。
由于P型覆盖层18具有比p型覆盖层10小的折射率，故可以使光强度大幅度地衰减。
为此，通过在p型覆盖层10的上端设置p型覆盖层18，从而可以进一步减小向p型电极16的光渗出。
这里，p型覆盖层18不必一定设置在p型覆盖层10的上端，也可以设置在p型覆盖层10的中央部或上部。
还有，由于位于活性层6附近的p型覆盖层10使NFP变宽，所以通过将p型覆盖层18设置在p型覆盖层10的中部或上部，从而不会大幅度地损害FFP的降低效果。
此外，p型覆盖层10并不局限于单层的AlGaN层，也可以是平均Al组成比z大于p型覆盖层10的Al组成比的超晶格结构的AlGaN层。
<实施例12>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例10中，在p型覆盖层10(Al组成比x：0.01≤X≤0.05)的上端形成比p型覆盖层10的Al组成比更大的p型覆盖层18。其它结构与实施例10相同，省略重复说明。
由于p型覆盖层18具有比p型覆盖层10小的折射率，故可以使光强度大幅度地衰减。
为此，通过在p型覆盖层10的上端设置p型覆盖层18，从而可以进一步减小向p型电极16的光渗出。
这里，p型覆盖层18不必一定设置在p型覆盖层10的上端，也可以设置在p型覆盖层10的中央部或上部。
还有，由于位于活性层6附近的p型覆盖层10使NFP变宽，所以通过将p型覆盖层18设置在p型覆盖层10的中部或上部，从而不会大幅度地损害FFP的降低效果。
而且，p型覆盖层18并不局限于单层AlGaN层，也可以是平均Al组成比z比p型覆盖层10的Al组成比大的超晶格结构的AlGaN层。
<实施例13>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例9中，p型覆盖层10由超晶格结构的AlGaN层构成。并且，该超晶格结构的AlGaN层的平均Al组成比z为0.01≤z＜0.06。
其它结构与实施例9相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件的p型覆盖层10由平均Al组成比为z(0.01≤z＜0.06)的超晶格结构的AlGaN层构成，具有与实施例9相同的效果。
而且，通过使p型覆盖层10为超晶格结构，可以由超晶格结构的界面阻止位错。其结果，通过使用超晶格结构很容易地使p型覆盖层10厚膜化，通过使p型覆盖层10厚膜化可以进一步抑制光渗出的问题。
还有，在p型覆盖层10由多层构成的情况下，也可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例14>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例10中，由超晶格结构的AlGaN层形成p型覆盖层10。并且，p型覆盖层10的平均Al组成比z为0.01≤z≤0.05。其它结构与实施例10相同，省略重复说明。
由于本实施例的半导体发光元件包括以上结构，故具有与实施例10相同的效果。
而且，由于使p型覆盖层10为超晶格结构，从而可以由超晶格结构的界面阻止位错。其结果，通过使用超晶格结构很容易地进行p型覆盖层10的厚膜化，通过使p型覆盖层10厚膜化可以进一步抑制光渗出的问题。
还有，在p型覆盖层10由多层构成的情况下，也可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例15>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例11的半导体发光元件中，在p型覆盖层10的上端设置了Al组成比大于p型覆盖层10的平均Al组成比为z(0.01≤z＜0.06)的p型覆盖层18。
其它结构与实施例11相同，省略重复说明。
本实施例的半导体发光元件包括以上结构，故具有与实施例11的同样的效果。
而且，通过使p型覆盖层10为超晶格结构，可以由超晶格结构的界面阻止位错。结果，通过使用超晶格结构，可以很容易地使p型覆盖层10厚膜化，通过使p型覆盖层10厚膜化可以进一步抑制光渗出的问题。
还有，在p型覆盖层10由多层构成的情况下，也可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。
<实施例16>
本实施例的半导体发光元件，是在实施例12中，使用超晶格结构的AlGaN层(平均Al组成比z：0.01≤z≤0.05)作为p型覆盖层10。其它结构与实施例12相同，省略重复说明。
由于本实施例的半导体发光元件包括以上结构，具有与实施例12相同的效果。
另外，在p型覆盖层10由多层构成的情况下，可以在其中一层中使用超晶格结构的AlGaN层。

Claims (13)

1.一种半导体发光元件，具有在n型覆盖层和p型覆盖层之间夹持了活性层的结构、且使用氮化物系III-V族化合物半导体，其特征在于：
所述n型覆盖层包括Al组成比x为0.01≤x＜0.06的n型AlxGa1-xN层。
2.根据权利要求1记载的半导体发光元件，其特征在于：所述n型AlxGa1-xN层的厚度大于等于300nm。
3.根据权利要求1记载的半导体发光元件，其特征在于：所述Al组成比x为0.01≤x≤0.05。
4.根据权利要求1记载的半导体发光元件，其特征在于：所述n型AlxGa1-xN层由超晶格结构构成。
5.根据权利要求1记载的半导体发光元件，其特征在于：所述n型覆盖层还包括Al组成比x大于所述n型AlxGa1-xN层的部分n型AlGaN覆盖层，
所述部分n型AlGaN覆盖层配置在所述n型覆盖层的下部或中间部。
6.根据权利要求5记载的半导体发光元件，其特征在于：所述部分n型AlGaN覆盖层是超晶格结构。
7.根据权利要求1记载的半导体发光元件，其特征在于：所述p型覆盖层包括Al组成比x为0.01≤x＜0.06的p型AlxGa1-xN层。
8.根据权利要求7记载的半导体发光元件，其特征在于：所述p型AlxGa1-xN层的厚度大于等于300nm。
9.根据权利要求7记载的半导体发光元件，其特征在于：所述p型AlxGa1-xN层的Al组成比为0.01≤x≤0.05。
10.根据权利要求7记载的半导体发光元件，其特征在于：所述p型AlxGa1-xN层由超晶格结构构成。
11.根据权利要求7记载的半导体发光元件，其特征在于：
所述p型覆盖层还包括Al组成比x大于所述p型AlxGa1-xN层的部分p型AlGaN覆盖层，
所述部分p型AlGaN覆盖层设置在所述p型覆盖层的上部或中间部。
12.根据权利要求11记载的半导体发光元件，其特征在于：所述p型AlGaN覆盖层是超晶格结构。
13.一种半导体发光元件，具有在n型覆盖层和p型覆盖层之间夹持了活性层的结构、并使用了氮化物系III-V族化合物半导体，其特征在于：
所述n型覆盖层包括Al组成比大于所述n型覆盖层的其它部分的部分n型AlGaN覆盖层，
所述部分n型AlGaN覆盖层设置在所述n型覆盖层的下部或中央部。
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