JP2010067792A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

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雅弘 小川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the deterioration of an active layer. <P>SOLUTION: Cladding layers formed on the active layer 105 are formed to have a double-layer configuration. A hydrogen concentration of one cladding layer closer to the active layer 105 is lower than that of the other cladding layer, and furthermore, at least the cladding layer closer to the active layer 105 has a superlattice structure, so that hydrogen diffusion to the active layer 105 is suppressed, thereby suppressing the deterioration of the active layer. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、短波長半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device such as a short wavelength semiconductor laser or a light emitting diode.

AlGaIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表されるIII族窒化物半導体(以下単に窒化物系半導体という)は、赤外から紫外までの波長をカバーできる材料であり、発光・受光デバイスへの応用が期待されている。 A group III nitride semiconductor (hereinafter, simply referred to as a nitride-based semiconductor) represented by Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) It is a material that can cover wavelengths from infrared to ultraviolet and is expected to be applied to light emitting and receiving devices.

窒化物系半導体を用いた代表的なデバイスとしては、波長が約400nm付近で発振する青紫色レーザが知られている。例えば、基板上にコンタクト層、n型クラッド層、n型ガイド層、活性層、p型電子閉じ込め層(オーバーフロー防止層)、p型ガイド層、p型クラッド層、p型コンタクト層を順次形成し、電極間に電圧を印加することでレーザ発振させている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。   As a typical device using a nitride-based semiconductor, a blue-violet laser that oscillates at a wavelength of about 400 nm is known. For example, a contact layer, an n-type cladding layer, an n-type guide layer, an active layer, a p-type electron confinement layer (overflow prevention layer), a p-type guide layer, a p-type cladding layer, and a p-type contact layer are sequentially formed on the substrate. Laser oscillation is performed by applying a voltage between the electrodes (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、別の例としては、サファイア基板上にn型GaN、n型AlGaNクラッド層、n型GaNガイド層、多重量子井戸構造からなる活性層、GaInN中間層、p型AlGaN電子ブロック層、p型AlGaNクラッド層、p型コンタクト層を形成し、青紫レーザとしている(例えば、非特許文献1参照)。
特開2000−299497号公報 特開2005−101542号公報 フィジカ・ステータス・ソリディ(エー)第192巻第2号第269ページ〜第276ページ、2002年(Physica Status Solidi (a) 192,No. 2 p.269−276(2002))
As another example, n-type GaN, n-type AlGaN cladding layer, n-type GaN guide layer, active layer having a multiple quantum well structure, GaInN intermediate layer, p-type AlGaN electron blocking layer, p-type on a sapphire substrate An AlGaN clad layer and a p-type contact layer are formed to provide a blue-violet laser (see, for example, Non-Patent Document 1).
JP 2000-299497 A JP 2005-101542 A Physica Status Solidi (A), Vol. 192, No. 2, pages 269 to 276, 2002 (Physica Status Solidi (a) 192, No. 2 p. 269-276 (2002))

一般に窒化物系半導体をp型にするにはMgをドーピングする。この際、Mgと共に原料中のHが大量に取り込まれる。p型層中に比べ、活性層中の水素濃度は低いため、半導体レーザに通電するとp型層から活性層へ水素が拡散する。活性層中に水素が拡散することで、水素が活性層中に準位を形成したり、欠陥が生じたりする原因となる。このような準位や欠陥は、通電時には非発光再結合中心として働くので、しきい値電流の増大につながる。しきい値電流の増加は発熱の原因となり、活性層が劣化しやすくなる。   In general, Mg is doped to make a nitride semiconductor p-type. At this time, a large amount of H in the raw material is taken together with Mg. Since the hydrogen concentration in the active layer is lower than in the p-type layer, hydrogen diffuses from the p-type layer to the active layer when the semiconductor laser is energized. The diffusion of hydrogen into the active layer causes hydrogen to form a level in the active layer or cause defects. Such levels and defects act as non-radiative recombination centers when energized, leading to an increase in threshold current. An increase in the threshold current causes heat generation, and the active layer tends to deteriorate.

上記課題に鑑み、本発明は活性層の劣化を抑制することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to suppress degradation of an active layer.

上記目的を達成するために、請求項1記載の半導体発光素子は、前記半導体基板上に形成される第1の導電型の半導体層と、前記第1の導電型の半導体層上に形成される第1の導電型のクラッド層と、前記第1の導電型のクラッド層上に形成される第1の導電型のガイド層と、前記第1の導電型のガイド層上に形成される活性層と、前記活性層上に形成されるアンドープ半導体層と、前記アンドープ半導体層上に形成される第2の導電型のキャップ層と、前記第2の導電型のキャップ層上に形成される第2の導電型の第1のクラッド層と、前記第2の導電型の第1のクラッド層上に形成される第2の導電型の第2のクラッド層とを有し、前記第2の導電型の第1のクラッド層が超格子構造であり、水素濃度が前記第2の導電型の第2のクラッド層の水素濃度よりも小さいことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting element according to claim 1 is formed on a first conductive type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and on the first conductive type semiconductor layer. A first conductivity type cladding layer, a first conductivity type guide layer formed on the first conductivity type cladding layer, and an active layer formed on the first conductivity type guide layer An undoped semiconductor layer formed on the active layer, a second conductivity type cap layer formed on the undoped semiconductor layer, and a second layer formed on the second conductivity type cap layer A first cladding layer of the second conductivity type and a second cladding layer of the second conductivity type formed on the first cladding layer of the second conductivity type, and the second conductivity type The first clad layer has a superlattice structure, and the hydrogen concentration is a second clad of the second conductivity type. Characterized in that less than the hydrogen concentration of the layer.

請求項2記載の半導体発光素子は、請求項1に記載の半導体発光素子において、前記第2の導電型の第1のクラッド層のドーパント濃度が、前記第2の導電型の第2のクラッド層のドーパント濃度よりも低いことを特徴とする。   The semiconductor light emitting device according to claim 2 is the semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the second conductivity type first cladding layer has a dopant concentration of the second conductivity type second cladding layer. It is characterized by being lower than the dopant concentration.

請求項3記載の半導体発光素子は、請求項2に記載の半導体発光素子において、前記ドーパントがMgであることを特徴とする。
請求項4記載の半導体発光素子は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記第2の導電型の第2のクラッド層が超格子構造であることを特徴とする。
The semiconductor light emitting device according to claim 3 is the semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the dopant is Mg.
The semiconductor light emitting device according to claim 4 is the semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second clad layer of the second conductivity type has a superlattice structure. To do.

請求項5記載の半導体発光素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成される第1の導電型の半導体層と、前記第1の導電型の半導体層上に形成される第1の導電型のクラッド層と、前記第1の導電型のクラッド層上に形成される第1の導電型のガイド層と、前記第1の導電型のガイド層上に形成される活性層と、前記活性層上に形成されるアンドープ半導体層と、前記アンドープ半導体層上に形成される第2の導電型のキャップ層と、前記第2の導電型のキャップ層上に形成されるアンドープクラッド層と、前記アンドープクラッド層上に形成される第2の導電型のクラッド層とを有し、前記アンドープクラッド層が超格子構造であり、水素濃度が前記第2の導電型のクラッド層の水素濃度よりも小さいことを特徴とする。   6. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein a semiconductor substrate, a first conductive type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate, and a first conductive type formed on the first conductive type semiconductor layer. Type cladding layer, a first conductivity type guide layer formed on the first conductivity type cladding layer, an active layer formed on the first conductivity type guide layer, and the activity An undoped semiconductor layer formed on the layer; a second conductive type cap layer formed on the undoped semiconductor layer; an undoped cladding layer formed on the second conductive type cap layer; A second conductivity type cladding layer formed on the undoped cladding layer, the undoped cladding layer has a superlattice structure, and the hydrogen concentration is lower than the hydrogen concentration of the second conductivity type cladding layer It is characterized by that.

請求項6記載の半導体発光素子は、請求項5に記載の半導体発光素子において、前記第2の導電型のクラッド層のドーパントがMgであることを特徴とする。
請求項7記載の半導体発光素子は、請求項5または請求項6のいずれかに記載の半導体発光素子において、前記第2の導電型のクラッド層が超格子構造であることを特徴とする。
The semiconductor light emitting device according to claim 6 is the semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the dopant of the cladding layer of the second conductivity type is Mg.
The semiconductor light-emitting device according to claim 7 is the semiconductor light-emitting device according to claim 5 or 6, wherein the second conductivity type cladding layer has a superlattice structure.

以上により、活性層の劣化を抑制することができる。   As described above, the deterioration of the active layer can be suppressed.

以上のように、活性層上に形成されるクラッド層を2段構成にし、活性層に近い方のクラッド層の水素濃度を他方のクラッド層の水素濃度より低くし、さらに、少なくとも活性層に近い方のクラッド層を超格子構造にすることにより、水素の活性層への拡散を抑制することができ、活性層の劣化を抑制することができる。   As described above, the clad layer formed on the active layer has a two-stage configuration, the hydrogen concentration of the clad layer closer to the active layer is lower than the hydrogen concentration of the other clad layer, and at least close to the active layer By making the other cladding layer have a superlattice structure, diffusion of hydrogen into the active layer can be suppressed, and deterioration of the active layer can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態について、詳しく説明する。
なお、以下において適宜、3元混晶であるAlGa1−xN(0<x<1)をAlGaN、InGa1−yN(0<y<1)をInGaN、4元混晶であるAlGa1−xInN(0<x<1、0<y<1)を適宜AlGaInNと標記する。また、実施の形態として窒化物半導体基板に形成される窒化物半導体発光素子を例に説明するが、その他の半導体基板に形成される半導体発光素子についても適応可能である。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における半導体発光素子について、図1に示す窒化物半導体発光素子を参照しながら説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In addition, in the following, Al x Ga 1-x N (0 <x <1) which is a ternary mixed crystal is AlGaN, and In y Ga 1-y N (0 <y <1) is InGaN, a quaternary mixed crystal. Al x Ga 1-x In y N (0 <x <1, 0 <y <1) is appropriately denoted as AlGaInN. Further, as an embodiment, a nitride semiconductor light emitting element formed on a nitride semiconductor substrate will be described as an example, but the present invention can also be applied to a semiconductor light emitting element formed on another semiconductor substrate.
(Embodiment 1)
A semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the nitride semiconductor light emitting device shown in FIG.

図1は実施の形態1に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
図1に示すように、GaN基板101上に、n型GaN層102、n型AlGaNクラッド層103、n型GaNガイド層104、活性層105、アンドープGaNガイド層106、p型AlGaNキャップ層107、第1のp型クラッド層108、第2のp型クラッド層109、p型GaN層コンタクト層110が形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, on an GaN substrate 101, an n-type GaN layer 102, an n-type AlGaN cladding layer 103, an n-type GaN guide layer 104, an active layer 105, an undoped GaN guide layer 106, a p-type AlGaN cap layer 107, A first p-type cladding layer 108, a second p-type cladding layer 109, and a p-type GaN layer contact layer 110 are formed.

n型GaN層102、n型AlGaNクラッド層103、n型GaNガイド層104のn型ドーパントにはSiを用いている
図示はしていないが、活性層105はInGaN井戸層とInGaN障壁層をからなる多重量子井戸構造である。
Si is used for the n-type dopant of the n-type GaN layer 102, the n-type AlGaN cladding layer 103, and the n-type GaN guide layer 104. Although not shown, the active layer 105 includes an InGaN well layer and an InGaN barrier layer. This is a multiple quantum well structure.

p型AlGaNキャップ層107、第1のp型クラッド層108、第2のp型クラッド層109、p型GaN層コンタクト層110のp型ドーパントにはMgを用いている。
また、第1のp型クラッド層108および第2のp型クラッド層109は、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造を用いている。
Mg is used for the p-type dopant of the p-type AlGaN cap layer 107, the first p-type cladding layer 108, the second p-type cladding layer 109, and the p-type GaN layer contact layer 110.
The first p-type cladding layer 108 and the second p-type cladding layer 109 have a superlattice structure composed of a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer.

また、第1のp型クラッド層108の水素濃度が第2のp型クラッド層109の水素濃度よりも小さい。
p型AlGaNキャップ層107はバンドギャップが大きく、n型層から供給される電子を効率的に活性層にとどめることができる。
In addition, the hydrogen concentration of the first p-type cladding layer 108 is lower than the hydrogen concentration of the second p-type cladding layer 109.
The p-type AlGaN cap layer 107 has a large band gap, and can efficiently keep electrons supplied from the n-type layer in the active layer.

第1のp型クラッド層108に関する効果を以下に説明する。
p型クラッド層として活性層105に近い側より順次第1のp型クラッド層108、第2のp型クラッド層109と形成され、第1のp型クラッド層108の水素濃度を第2のp型クラッド層109の水素濃度よりも小さくし、かつ第1のp型クラッド層108が超格子構造であるので、第2のp型クラッド層109から活性層105へ向かう水素拡散が第1のp型クラッド層108が有する超格子構造により抑えられる。
The effects relating to the first p-type cladding layer 108 will be described below.
A p-type cladding layer is formed as a first p-type cladding layer 108 and a second p-type cladding layer 109 sequentially from the side closer to the active layer 105, and the hydrogen concentration of the first p-type cladding layer 108 is changed to the second p-type cladding layer 108. The hydrogen concentration from the second p-type cladding layer 109 to the active layer 105 is less than the first p-type cladding layer 109 because the first p-type cladding layer 108 has a superlattice structure. This is suppressed by the superlattice structure of the mold cladding layer 108.

この第1のp型クラッド層108が有する超格子構造により水素拡散が抑えられる理由は以下の通りである。
すなわち、超格子構造は、例えば、それぞれ数nmの厚さを有するGaN層とAlGaN層とを複数回繰り返して形成される。GaN層とAlGaN層とは水素に対する拡散係数が異なる。この異なる拡散係数を有する層を組み合わせた場合、拡散係数の大きな層を水素が拡散したとしても、拡散係数の小さな層で水素の拡散が抑えられることになる。すなわち、拡散係数の小さな層が水素に対するバリアとなる。この異なる拡散係数を有する層を多数回繰り返して形成した場合、水素に対するバリアが多数形成されることになり、全体として水素がほとんど拡散しない層ができることになる。超格子構造は、異なる拡散係数を有する層を多数回繰り返して形成したものであるので、第1のp型クラッド層108はほとんど水素を拡散しない層となる。
The reason why hydrogen diffusion is suppressed by the superlattice structure of the first p-type cladding layer 108 is as follows.
That is, the superlattice structure is formed, for example, by repeating a GaN layer and an AlGaN layer each having a thickness of several nm multiple times. The diffusion coefficient for hydrogen differs between the GaN layer and the AlGaN layer. When layers having different diffusion coefficients are combined, even if hydrogen diffuses in a layer having a large diffusion coefficient, diffusion of hydrogen is suppressed in the layer having a small diffusion coefficient. That is, the layer having a small diffusion coefficient serves as a barrier against hydrogen. When layers having different diffusion coefficients are repeatedly formed many times, many barriers against hydrogen are formed, and as a whole, a layer in which hydrogen hardly diffuses can be formed. Since the superlattice structure is formed by repeatedly forming layers having different diffusion coefficients many times, the first p-type cladding layer 108 is a layer that hardly diffuses hydrogen.

この第1のp型クラッド層108がほとんど水素を拡散しない層であるのとともに、第1のp型クラッド層108の水素濃度を小さくしているので、第2のp型クラッド層109から活性層105へ水素拡散されないとともに第1のp型クラッド層108から活性層105への水素拡散も少ないため、活性層105における水素濃度を小さくすることができることになる。   Since the first p-type cladding layer 108 is a layer that hardly diffuses hydrogen and the hydrogen concentration of the first p-type cladding layer 108 is reduced, the second p-type cladding layer 109 is changed to the active layer. Since hydrogen is not diffused to 105 and hydrogen diffusion from the first p-type cladding layer 108 to the active layer 105 is small, the hydrogen concentration in the active layer 105 can be reduced.

このように、活性層105において水素濃度が低減され、それにより活性層105におけるキャリアの発光再結合の効率が上がり、半導体発光素子の発光効率を上げることができるので、しきい値電流増大による発熱が発生せず、活性層の劣化を抑制することができる。   Thus, the hydrogen concentration in the active layer 105 is reduced, thereby increasing the efficiency of light emission recombination of carriers in the active layer 105 and increasing the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device. Does not occur, and deterioration of the active layer can be suppressed.

なお、本実施の形態では第2のp型クラッド層109を超格子構造である場合について説明しているが必ずしも超格子構造にする必要はなく、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造とした場合は、その1周期の膜厚をトンネル効果が起こる膜厚にすることで、動作電圧を低減することができる。   Note that although the case where the second p-type cladding layer 109 has a superlattice structure is described in this embodiment mode, the superlattice structure is not necessarily required, and a superstructure composed of a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer is not necessarily used. In the case of the lattice structure, the operating voltage can be reduced by setting the film thickness of one period to a film thickness that causes the tunnel effect.

さらに、第1のp型クラッド層108中のMg濃度を、第2のp型クラッド層109中のMg濃度よりも低くすると、水素はMgと結合して、半導体中に取り込まれるので、Mg濃度を低くすることで、水素濃度を低減することができる。そして、活性層に近い側のクラッド層の水素濃度を下げることにより、水素の活性層への拡散を抑制することができる。   Further, when the Mg concentration in the first p-type cladding layer 108 is lower than the Mg concentration in the second p-type cladding layer 109, hydrogen is combined with Mg and taken into the semiconductor. By lowering the hydrogen concentration, the hydrogen concentration can be reduced. Then, by reducing the hydrogen concentration in the cladding layer closer to the active layer, diffusion of hydrogen into the active layer can be suppressed.

なお、本発明の効果を発現させるためには、第1のp型クラッド層108中のMg濃度は、第2のp型クラッド層109中のMg濃度の1/5以下、好ましくは1/10以下とし、Mg濃度と連動して第1のpクラッド層108中の水素濃度は、第2のp型クラッド層109中の水素濃度の1/5以下、好ましくは1/10以下がよい。   In order to express the effect of the present invention, the Mg concentration in the first p-type cladding layer 108 is 1/5 or less, preferably 1/10, of the Mg concentration in the second p-type cladding layer 109. In conjunction with the Mg concentration, the hydrogen concentration in the first p-cladding layer 108 is 1/5 or less, preferably 1/10 or less, of the hydrogen concentration in the second p-type cladding layer 109.

また、本実施の形態では第1のp型クラッド層108および第2のp型クラッド層109は、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造を用いているが、この組み合わせに限定されるものではなく、活性層のバンドギャップよりも大きな窒化物系半導体の組み合わせでも良い。例えば、組成の異なるp型AlGaN層同士からなる超格子構造、あるいはp型AlGaInN層の4元混晶を用いても良い。   In the present embodiment, the first p-type cladding layer 108 and the second p-type cladding layer 109 use a superlattice structure composed of a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer, but this combination is limited. Instead, a combination of nitride semiconductors larger than the band gap of the active layer may be used. For example, a superlattice structure composed of p-type AlGaN layers having different compositions or a quaternary mixed crystal of p-type AlGaInN layers may be used.

また、第1のp型クラッド層108のMg濃度を低くしているので、第1のpクラッド層108は第2のp型クラッド層109のよりも高抵抗になる。したがって、第1のp型クラッド層の膜厚108は第2のpクラッド層109の膜厚よりも薄いのが好ましい。
(実施例1)
本実施の形態で述べた半導体発光素子の具体例を以下に説明する。この実施例にかかる窒化物半導体発光素子の断面図は、図1に示す通りである。
In addition, since the Mg concentration of the first p-type cladding layer 108 is lowered, the first p-cladding layer 108 has a higher resistance than the second p-type cladding layer 109. Therefore, the film thickness 108 of the first p-type cladding layer is preferably thinner than the film thickness of the second p-cladding layer 109.
Example 1
Specific examples of the semiconductor light-emitting element described in this embodiment will be described below. A cross-sectional view of the nitride semiconductor light emitting device according to this example is as shown in FIG.

図1に示すように、厚さ400μmのGaN基板101上に、n型GaN層102、n型AlGaNクラッド層103、n型GaNガイド層104、活性層105、アンドープGaNガイド層106、p型AlGaNキャップ層107、第1のp型クラッド層108、第2のp型クラッド層109、p型GaN層コンタクト層110が形成されている。   As shown in FIG. 1, an n-type GaN layer 102, an n-type AlGaN cladding layer 103, an n-type GaN guide layer 104, an active layer 105, an undoped GaN guide layer 106, and a p-type AlGaN on a GaN substrate 101 having a thickness of 400 μm. A cap layer 107, a first p-type cladding layer 108, a second p-type cladding layer 109, and a p-type GaN layer contact layer 110 are formed.

n型GaN層102の厚さは2μmであり、Siを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。
n型AlGaNクラッド層103の厚さ2μmであり、Siを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。また、Al組成は5%である。
The n-type GaN layer 102 has a thickness of 2 μm and is doped with Si at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 .
The n-type AlGaN cladding layer 103 has a thickness of 2 μm and is doped with Si at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . The Al composition is 5%.

n型GaNガイド層104の厚さは100nmであり、Siを5×1018cm−3の濃度でドーピングしている。
活性層105は、図示していないが、InGaN井戸層とInGaN障壁層からなる多重量子井戸構造である。InGaN井戸層のIn組成は10%、InGaN障壁層のIn組成は2%である。また、多重量子構造の周期数は2である。
The n-type GaN guide layer 104 has a thickness of 100 nm and is doped with Si at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 .
Although not shown, the active layer 105 has a multiple quantum well structure including an InGaN well layer and an InGaN barrier layer. The In composition of the InGaN well layer is 10%, and the In composition of the InGaN barrier layer is 2%. The number of periods of the multiple quantum structure is 2.

アンドープGaNガイド層の膜厚は100nmである。
p型AlGaNキャップ層107の膜厚は10nmであり、そのAl組成は20%であり、Mgを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。また、p型AlGaNキャップ層107中の水素濃度は1×1018cm−3である。
The film thickness of the undoped GaN guide layer is 100 nm.
The p-type AlGaN cap layer 107 has a thickness of 10 nm, an Al composition of 20%, and is doped with Mg at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . The hydrogen concentration in the p-type AlGaN cap layer 107 is 1 × 10 18 cm −3 .

なお、p型AlGaNキャップ層107は電子をブロックさせる役割を持たせるため、上記Mg濃度、厚さとしたが、膜厚が厚くなりすぎると水素量が増えてしまい、本発明の効果が薄れるので、20nm以下が望ましい。   Note that the p-type AlGaN cap layer 107 has the above-mentioned Mg concentration and thickness in order to have a role of blocking electrons, but if the film thickness becomes too thick, the amount of hydrogen increases and the effect of the present invention is reduced. 20 nm or less is desirable.

第1のp型クラッド層108は、図示していないが、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造である。p型AlGaN層のAl組成は10%であり、Mgを5×1018cm−3の濃度でドーピングしている。p型GaN層も同様に、Mgを5×1018cm−3の濃度でドーピングしている。p型AlGaN層、p型GaN層ともに厚さは2nmであり、その周期数は20、トータル厚さ80nmである。また、第1のp型クラッド層108層中の水素濃度は1×1017cm−3である。 Although not shown, the first p-type cladding layer 108 has a superlattice structure including a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer. The Al composition of the p-type AlGaN layer is 10%, and Mg is doped at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 . Similarly, the p-type GaN layer is doped with Mg at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 . Both the p-type AlGaN layer and the p-type GaN layer have a thickness of 2 nm, the number of periods is 20, and the total thickness is 80 nm. The hydrogen concentration in the first p-type cladding layer 108 is 1 × 10 17 cm −3 .

第2のp型クラッド層109は、図示していないが、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造である。p型AlGaN層のAl組成は10%であり、Mgを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。p型GaN層も同様に、Mgを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。p型AlGaN層、p型GaN層ともに厚さは2nmであり、その周期数は80、トータル厚さ320nmである。また、第2のp型クラッド層109中の水素濃度は1×1018cm−3である。 Although not shown, the second p-type cladding layer 109 has a superlattice structure including a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer. The Al composition of the p-type AlGaN layer is 10%, and Mg is doped at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . Similarly, the p-type GaN layer is doped with Mg at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . Both the p-type AlGaN layer and the p-type GaN layer have a thickness of 2 nm, the number of periods is 80, and the total thickness is 320 nm. The hydrogen concentration in the second p-type cladding layer 109 is 1 × 10 18 cm −3 .

なお、第1のpクラッド層中のMg濃度は、第2のp型クラッド層からの拡散、あるいはp型AlGaNキャップ層形成後の原料残りなどの影響により、急峻なMg濃度分布とはならないため、ここで記載しているMg濃度とは層内で平均したMg濃度のことである。   Note that the Mg concentration in the first p-cladding layer does not become a steep Mg concentration distribution due to the influence of diffusion from the second p-type cladding layer or the remaining material after forming the p-type AlGaN cap layer. The Mg concentration described here is the average Mg concentration in the layer.

なお、第1のp型クラッド層の厚さを80nmとしたが、本発明の効果を発現させるには30nm以上が好ましい。ただし、第1のp型クラッド層の膜厚を厚くしすぎると、Mgの量が少ないため高抵抗になるので、100nm以下が好ましい。   Although the thickness of the first p-type cladding layer is 80 nm, it is preferably 30 nm or more in order to exhibit the effects of the present invention. However, if the thickness of the first p-type cladding layer is too large, the amount of Mg is small and the resistance becomes high, so 100 nm or less is preferable.

p型GaN層コンタクト層110の厚さは30nmであり、Mgを3×1019cm−3の濃度でドーピングしている。
以上のように、第1のp型クラッド層108の水素濃度を第2のp型クラッド層109の水素濃度よりも小さくし、かつ第1のp型クラッド層108を超格子構造とすることにより、第2のp型クラッド層109から活性層105へ水素拡散されないとともに第1のp型クラッド層108から活性層105への水素拡散も少ないため、活性層105における水素濃度を小さくすることができ、しきい値電流増大による発熱が発生せず、活性層の劣化を抑制することができる。
この半導体レーザ素子に電極をつけ、電圧を印加したところ、第1のp型クラッド層のMg濃度が1×1019cm−3の濃度の半導体レーザに比べて、寿命が2倍になった。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における半導体発光素子について、図2に示す窒化物半導体発光素子を参照しながら説明する。
The p-type GaN layer contact layer 110 has a thickness of 30 nm and is doped with Mg at a concentration of 3 × 10 19 cm −3 .
As described above, by making the hydrogen concentration of the first p-type cladding layer 108 smaller than the hydrogen concentration of the second p-type cladding layer 109 and making the first p-type cladding layer 108 have a superlattice structure. Since hydrogen is not diffused from the second p-type cladding layer 109 to the active layer 105 and hydrogen is not diffused from the first p-type cladding layer 108 to the active layer 105, the hydrogen concentration in the active layer 105 can be reduced. In addition, no heat is generated due to an increase in threshold current, and deterioration of the active layer can be suppressed.
When an electrode was attached to this semiconductor laser element and a voltage was applied, the lifetime was doubled compared to a semiconductor laser having a Mg concentration of 1 × 10 19 cm −3 in the first p-type cladding layer.
(Embodiment 2)
A semiconductor light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the nitride semiconductor light emitting device shown in FIG.

図2は実施の形態2に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
図2に示すように、GaN基板201上に、n型GaN層202、n型AlGaNクラッド層203、n型GaNガイド層204、活性層205、アンドープGaNガイド層206、p型AlGaNキャップ層207、アンドープクラッド層208、p型クラッド層209、p型GaN層コンタクト層210が形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 2, on the GaN substrate 201, an n-type GaN layer 202, an n-type AlGaN cladding layer 203, an n-type GaN guide layer 204, an active layer 205, an undoped GaN guide layer 206, a p-type AlGaN cap layer 207, An undoped cladding layer 208, a p-type cladding layer 209, and a p-type GaN layer contact layer 210 are formed.

n型GaN層202、n型AlGaNクラッド層203、n型GaNガイド層204のn型ドーパントにはSiを用いている。
また、図示はしていないが、活性層205はInGaN井戸層とInGaN障壁層からなる。
Si is used for the n-type dopants of the n-type GaN layer 202, the n-type AlGaN cladding layer 203, and the n-type GaN guide layer 204.
Although not shown, the active layer 205 includes an InGaN well layer and an InGaN barrier layer.

また、p型AlGaNキャップ層207、p型クラッド層209、p型GaN層コンタクト層210のp型ドーパントにはMgを用いている。
p型AlGaNキャップ層207はバンドギャップが大きく、n型層から供給される電子を効率的に活性層205にとどめることができる。
Further, Mg is used as the p-type dopant for the p-type AlGaN cap layer 207, the p-type cladding layer 209, and the p-type GaN layer contact layer 210.
The p-type AlGaN cap layer 207 has a large band gap, and can efficiently keep electrons supplied from the n-type layer in the active layer 205.

アンドープクラッド層208は、図示はしていないが、アンドープAlGaN層とアンドープGaN層からなる超格子構造からなる。同様にp型クラッド層209は、図示はしていないが、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造からなる。   Although not shown, the undoped cladding layer 208 has a superlattice structure including an undoped AlGaN layer and an undoped GaN layer. Similarly, although not shown, the p-type cladding layer 209 has a superlattice structure composed of a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer.

アンドープクラッド層208をp型クラッド層209よりも活性層側に作製することで、水素の拡散を抑制することができる。このことについて以下に説明する。
アンドープクラッド層208は超格子構造からなっている。超格子構造は、例えばそれぞれ数nmの厚さを有するGaN層とAlGaN層とを複数回繰り返して形成される。GaN層とAlGaN層とは水素に対する拡散係数が異なる。この異なる拡散係数を有する層を組み合わせた場合、拡散係数の大きな層を水素が拡散したとしても、拡散係数の小さな層で水素の拡散が抑えられることになる。すなわち、拡散係数の小さな層が水素に対するバリアとなる。この異なる拡散係数を有する層を多数回繰り返して形成した場合、水素に対するバリアが多数形成されることになり、全体として水素がほとんど拡散しない層ができることになる。超格子構造は、異なる拡散係数を有する層を多数回繰り返して形成したものであるので、アンドープクラッド層208はほとんど水素を拡散しない層となるのである。
By forming the undoped cladding layer 208 closer to the active layer than the p-type cladding layer 209, hydrogen diffusion can be suppressed. This will be described below.
The undoped cladding layer 208 has a superlattice structure. The superlattice structure is formed, for example, by repeating a GaN layer and an AlGaN layer each having a thickness of several nm multiple times. The diffusion coefficient for hydrogen differs between the GaN layer and the AlGaN layer. When layers having different diffusion coefficients are combined, even if hydrogen diffuses in a layer having a large diffusion coefficient, diffusion of hydrogen is suppressed in the layer having a small diffusion coefficient. That is, the layer having a small diffusion coefficient serves as a barrier against hydrogen. When layers having different diffusion coefficients are repeatedly formed many times, many barriers against hydrogen are formed, and as a whole, a layer in which hydrogen hardly diffuses can be formed. Since the superlattice structure is formed by repeatedly forming layers having different diffusion coefficients many times, the undoped cladding layer 208 is a layer that hardly diffuses hydrogen.

このアンドープクラッド層208がほとんど水素を拡散しない層であるのとともに、アンドープクラッド層208の水素濃度を小さくしているので、活性層における水素濃度を小さくすることができることになる。   Since the undoped cladding layer 208 is a layer that hardly diffuses hydrogen, and the hydrogen concentration of the undoped cladding layer 208 is reduced, the hydrogen concentration in the active layer can be reduced.

このように、活性層205において水素濃度が低減され、それにより活性層におけるキャリアの発光再結合の効率が上がり、半導体発光素子の発光効率を上げることができるので、しきい値電流増大による発熱が発生せず、活性層の劣化を抑制することができる。   Thus, the hydrogen concentration in the active layer 205 is reduced, thereby increasing the efficiency of light emission recombination of carriers in the active layer and increasing the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device. It does not occur and deterioration of the active layer can be suppressed.

また、アンドープクラッド層自体がMgを含んでいないので水素濃度が低い。そのため拡散する水素量が少ないので、活性層205への水素拡散が抑制され、活性層205の劣化が起こりにくい。   Further, since the undoped cladding layer itself does not contain Mg, the hydrogen concentration is low. Therefore, since the amount of hydrogen to diffuse is small, hydrogen diffusion to the active layer 205 is suppressed, and the active layer 205 is unlikely to deteriorate.

なお、p型クラッド層209の1周期の膜厚をトンネル効果が起こる膜厚にすることで、動作電圧を低減することができる。
なお、本発明の効果を発現させるためには、アンドープクラッド層208中のMg濃度は、p型クラッド層209中のMg濃度の1/5以下、好ましくは1/10以下がよく、Mg濃度と連動してアンドープ層208中の水素濃度は、p型クラッド層209中の水素濃度の1/5以下、好ましくは1/10以下となることがよい。
Note that the operating voltage can be reduced by setting the film thickness of one period of the p-type cladding layer 209 to a film thickness that causes a tunnel effect.
In order to express the effect of the present invention, the Mg concentration in the undoped cladding layer 208 is 1/5 or less, preferably 1/10 or less of the Mg concentration in the p-type cladding layer 209. In conjunction with this, the hydrogen concentration in the undoped layer 208 is 1/5 or less, preferably 1/10 or less, of the hydrogen concentration in the p-type cladding layer 209.

なお、本実施の形態で述べているアンドープのクラッド層208は意図的にドーピングをしていない層を意味し、例えばp型クラッド層209からのMg拡散によるMgの混入が起きる場合もアンドープと呼ぶ。   Note that the undoped cladding layer 208 described in this embodiment means a layer that is not intentionally doped. For example, when Mg is mixed from the p-type cladding layer 209 due to Mg diffusion, it is also called undoped. .

なお、本実施例ではp型クラッド層209は、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造を用いているが、この組み合わせに限定されるものではなく、活性層のバンドギャップよりも大きな窒化物系半導体の組み合わせでも良い。例えば、組成の異なるp型AlGaN層同士からなる超格子構造、あるいはp型AlGaInN層の4元混晶を用いても良い。また、超格子構造を用いなくても良い。なお、p型クラッド層209として超格子構造を用いた場合、超格子においてトンネル効果により電流が流れやすくなるのでp型クラッド層209の抵抗率を小さくすることができ、窒化物半導体発光素子の動作電圧低減が期待できる。   In this embodiment, the p-type cladding layer 209 uses a superlattice structure composed of a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer, but is not limited to this combination, and more than the band gap of the active layer. A combination of large nitride semiconductors may be used. For example, a superlattice structure composed of p-type AlGaN layers having different compositions or a quaternary mixed crystal of p-type AlGaInN layers may be used. Further, it is not necessary to use a superlattice structure. Note that when a superlattice structure is used as the p-type cladding layer 209, current easily flows in the superlattice due to a tunnel effect, so that the resistivity of the p-type cladding layer 209 can be reduced, and the operation of the nitride semiconductor light emitting device Voltage reduction can be expected.

また、本実施の形態ではアンドープのクラッド層を用いているが、アンドープ化することにより高抵抗になる。そのため、実施の形態1で示した第1のpクラッド層よりもトータル膜厚は薄いほうが好ましい。
(実施例2)
本実施の形態で述べた半導体発光素子の具体例を以下に説明する。この実施例にかかる窒化物半導体発光素子の断面図は、図2に示す通りである。
Further, although an undoped cladding layer is used in the present embodiment, high resistance is obtained by undoping. Therefore, it is preferable that the total film thickness is thinner than that of the first p-cladding layer shown in the first embodiment.
(Example 2)
Specific examples of the semiconductor light-emitting element described in this embodiment will be described below. A sectional view of the nitride semiconductor light emitting device according to this example is as shown in FIG.

厚さ400μmのGaN基板201上に、n型GaN層202、n型AlGaNクラッド層203、n型GaNガイド層204、活性層205、アンドープGaNガイド層206、p型AlGaNキャップ層207、アンドープクラッド層208、p型クラッド層209、p型GaN層コンタクト層210が形成されている。   On a GaN substrate 201 having a thickness of 400 μm, an n-type GaN layer 202, an n-type AlGaN cladding layer 203, an n-type GaN guide layer 204, an active layer 205, an undoped GaN guide layer 206, a p-type AlGaN cap layer 207, an undoped cladding layer. 208, a p-type cladding layer 209, and a p-type GaN layer contact layer 210 are formed.

n型GaN層202の厚さは2μmであり、Siを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。
n型AlGaNクラッド層203の厚さ2μmであり、Siを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。また、Al組成は5%である。
The n-type GaN layer 202 has a thickness of 2 μm and is doped with Si at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 .
The n-type AlGaN cladding layer 203 has a thickness of 2 μm and is doped with Si at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . The Al composition is 5%.

n型GaNガイド層204の厚さは100nmであり、Siを5×1018cm−3の濃度でドーピングしている。
活性層205は、図示していないが、InGaN井戸層とInGaN障壁層とからなる多重量子井戸構造である。InGaN井戸層のIn組成は10%、InGaN障壁層のIn組成は2%である。また、多重量子構造の周期数は2である。
The n-type GaN guide layer 204 has a thickness of 100 nm and is doped with Si at a concentration of 5 × 10 18 cm −3 .
Although not shown, the active layer 205 has a multiple quantum well structure composed of an InGaN well layer and an InGaN barrier layer. The In composition of the InGaN well layer is 10%, and the In composition of the InGaN barrier layer is 2%. The number of periods of the multiple quantum structure is 2.

アンドープGaNガイド層の膜厚は100nmである。
p型AlGaNキャップ層207の膜厚は10nmであり、そのAl組成は20%、Mgを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。また、p型AlGaNキャップ層207中の水素濃度は1×1018cm−3である。
The film thickness of the undoped GaN guide layer is 100 nm.
The thickness of the p-type AlGaN cap layer 207 is 10 nm, its Al composition is 20%, and Mg is doped at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . The hydrogen concentration in the p-type AlGaN cap layer 207 is 1 × 10 18 cm −3 .

なお、p型AlGaNキャップ層207は電子をブロックさせる役割を持たせるため、上記Mg濃度、厚さとしたが、膜厚が厚くなりすぎると水素量が増えてしまい、本発明の効果が薄れるので、20nm以下が望ましい。   Note that the p-type AlGaN cap layer 207 has the above Mg concentration and thickness in order to have the role of blocking electrons, but if the film thickness becomes too thick, the amount of hydrogen increases and the effect of the present invention is reduced. 20 nm or less is desirable.

アンドープクラッド層208は、図示していないが、アンドープAlGaN層とアンドープGaN層からなる超格子構造である。アンドープAlGaN層のAl組成は10%である。アンドープAlGaN層、アンドープGaN層ともに厚さは2nmであり、その周期数は10、トータル膜厚40nmである。なお、アンドープ層中の水素濃度は1×1016cm−3である。 Although not shown, the undoped cladding layer 208 has a superlattice structure composed of an undoped AlGaN layer and an undoped GaN layer. The Al composition of the undoped AlGaN layer is 10%. Both the undoped AlGaN layer and the undoped GaN layer have a thickness of 2 nm, the number of periods is 10, and the total film thickness is 40 nm. The hydrogen concentration in the undoped layer is 1 × 10 16 cm −3 .

また、本実施例で記載のアンドープクラッド層208とは、意図的にドーピングをしていない層であり、p型クラッド層209からのMg拡散により、Mgが混入することがあるが、この場合でもアンドープと呼ぶ。   In addition, the undoped cladding layer 208 described in this example is a layer that is not intentionally doped, and Mg may be mixed in due to Mg diffusion from the p-type cladding layer 209. Called undoped.

p型クラッド層209は、図示していないが、p型AlGaN層とp型GaN層からなる超格子構造である。p型AlGaN層のAl組成は10%であり、Mgを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。p型GaN層も同様に、Mgを1×1019cm−3の濃度でドーピングしている。p型AlGaN層、p型GaN層ともに厚さは2nmであり、その周期数は90、トータル膜厚360nmである。なお、p型クラッド層209中の水素濃度は1×1018cm−3である。 Although not shown, the p-type cladding layer 209 has a superlattice structure composed of a p-type AlGaN layer and a p-type GaN layer. The Al composition of the p-type AlGaN layer is 10%, and Mg is doped at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . Similarly, the p-type GaN layer is doped with Mg at a concentration of 1 × 10 19 cm −3 . Both the p-type AlGaN layer and the p-type GaN layer have a thickness of 2 nm, a period number of 90, and a total film thickness of 360 nm. The hydrogen concentration in the p-type cladding layer 209 is 1 × 10 18 cm −3 .

また、アンドープクラッド層208の厚さを40nmとしたが、本発明の効果を発現させるには30nm以上が好ましい。ただし、アンドープクラッド層208の膜厚を厚くしすぎると、Mgの量が少ないため高抵抗になるので、100nm以下が好ましい。   Moreover, although the thickness of the undoped cladding layer 208 is 40 nm, it is preferably 30 nm or more in order to exhibit the effects of the present invention. However, if the thickness of the undoped cladding layer 208 is too large, the amount of Mg is small and the resistance becomes high, so 100 nm or less is preferable.

p型GaNコンタクト層210の厚さは30nmであり、Mgを3×1019cm−3の濃度でドーピングしている。
以上のように、アンドープクラッド層208の水素濃度をp型クラッド層209の水素濃度よりも小さくし、かつアンドープクラッド層208を超格子構造とすることにより、p型クラッド層209から活性層205へ水素拡散されないとともにアンドープp型クラッド層208から活性層205への水素拡散も少ないため、活性層205における水素濃度を小さくすることができ、しきい値電流増大による発熱が発生せず、活性層の劣化を抑制することができる。
この半導体レーザ素子に電極をつけ、電圧を印加したところ、アンドープクラッド層部にMgを1×1019cm−3にドーピングした半導体レーザに比べて、寿命が2倍になった。
The p-type GaN contact layer 210 has a thickness of 30 nm and is doped with Mg at a concentration of 3 × 10 19 cm −3 .
As described above, by making the hydrogen concentration of the undoped cladding layer 208 smaller than the hydrogen concentration of the p-type cladding layer 209 and making the undoped cladding layer 208 have a superlattice structure, the p-type cladding layer 209 is changed to the active layer 205. Since hydrogen is not diffused and hydrogen diffusion from the undoped p-type cladding layer 208 to the active layer 205 is small, the hydrogen concentration in the active layer 205 can be reduced, and no heat is generated due to an increase in threshold current. Deterioration can be suppressed.
When an electrode was attached to this semiconductor laser element and a voltage was applied, the lifetime was doubled compared to a semiconductor laser in which Mg was doped to 1 × 10 19 cm −3 in the undoped cladding layer.

なお、上記実施の形態において、第1のp型クラッド層108またはアンドープクラッド層208をAlGaN/GaN超格子とした場合を説明したが、超格子を構成するIII族窒化物半導体層の組み合わせはこれに限らず、他のIII族窒化物半導体層の組み合わせ、例えばAlGaInN/GaN、AlN/GaN、GaN/InGaN、AlGaN/InGaN、可能であればGaN/InNといった組み合わせでもよい。また、例えば、組成の異なる3層や4層、またはそれ以上の数の層からなり、それぞれナノメートルオーダーのIII族窒化物半導体層を繰り返し形成することにより超格子構造を形成してもよい。   In the above embodiment, the case where the first p-type cladding layer 108 or the undoped cladding layer 208 is an AlGaN / GaN superlattice has been described. However, the combination of the group III nitride semiconductor layers constituting the superlattice is not limited to this. Not limited to other combinations of group III nitride semiconductor layers, such as AlGaInN / GaN, AlN / GaN, GaN / InGaN, AlGaN / InGaN, and GaN / InN if possible. Further, for example, the superlattice structure may be formed by repeatedly forming a group III nitride semiconductor layer of nanometer order consisting of three, four, or more layers having different compositions.

本発明は、活性層の劣化を抑制することができ、短波長半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子等に有用である。   The present invention can suppress degradation of the active layer and is useful for semiconductor light emitting devices such as short wavelength semiconductor lasers and light emitting diodes.

実施の形態1に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting device concerning Embodiment 1 実施の形態2に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the nitride semiconductor light-emitting device concerning Embodiment 2

符号の説明Explanation of symbols

101、201…GaN基板
102、202…n型GaN層
103、203…n型AlGaNクラッド層
104、204…n型GaNガイド層
105、205…活性層
106、206…アンドープGaNガイド層
107、207…p型AlGaNキャップ層
108…第1のp型クラッド層
208…アンドープクラッド層
109…第2のp型クラッド層
209…p型クラッド層
110、210…p型GaNコンタクト層
101, 201 ... GaN substrate 102, 202 ... n-type GaN layer 103, 203 ... n-type AlGaN cladding layer 104, 204 ... n-type GaN guide layer 105, 205 ... active layer 106, 206 ... undoped GaN guide layer 107, 207 ... p-type AlGaN cap layer 108 ... first p-type cladding layer 208 ... undoped cladding layer 109 ... second p-type cladding layer 209 ... p-type cladding layer 110, 210 ... p-type GaN contact layer

Claims (7)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される第1の導電型の半導体層と、
前記第1の導電型の半導体層上に形成される第1の導電型のクラッド層と、
前記第1の導電型のクラッド層上に形成される第1の導電型のガイド層と、
前記第1の導電型のガイド層上に形成される活性層と、
前記活性層上に形成されるアンドープ半導体層と、
前記アンドープ半導体層上に形成される第2の導電型のキャップ層と、
前記第2の導電型のキャップ層上に形成される第2の導電型の第1のクラッド層と、
前記第2の導電型の第1のクラッド層上に形成される第2の導電型の第2のクラッド層と
を有し、前記第2の導電型の第1のクラッド層が超格子構造であり、水素濃度が前記第2の導電型の第2のクラッド層の水素濃度よりも小さいことを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor substrate;
A first conductive type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
A first conductivity type cladding layer formed on the first conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type guide layer formed on the first conductivity type cladding layer;
An active layer formed on the guide layer of the first conductivity type;
An undoped semiconductor layer formed on the active layer;
A cap layer of a second conductivity type formed on the undoped semiconductor layer;
A first cladding layer of a second conductivity type formed on the cap layer of the second conductivity type;
A second conductivity type second cladding layer formed on the second conductivity type first cladding layer, and the second conductivity type first cladding layer has a superlattice structure. A semiconductor light emitting device, wherein the hydrogen concentration is lower than the hydrogen concentration of the second cladding layer of the second conductivity type.
前記第2の導電型の第1のクラッド層のドーパント濃度が、前記第2の導電型の第2のクラッド層のドーパント濃度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a dopant concentration of the second cladding layer of the second conductivity type is lower than a dopant concentration of the second cladding layer of the second conductivity type. 前記ドーパントがMgであることを特徴とする請求項2に記載の半導体発光素子。   The semiconductor light-emitting device according to claim 2, wherein the dopant is Mg. 前記第2の導電型の第2のクラッド層が超格子構造であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の半導体発光素子。   The semiconductor light emitting element according to any one of claims 1 to 3, wherein the second clad layer of the second conductivity type has a superlattice structure. 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される第1の導電型の半導体層と、
前記第1の導電型の半導体層上に形成される第1の導電型のクラッド層と、
前記第1の導電型のクラッド層上に形成される第1の導電型のガイド層と、
前記第1の導電型のガイド層上に形成される活性層と、
前記活性層上に形成されるアンドープ半導体層と、
前記アンドープ半導体層上に形成される第2の導電型のキャップ層と、
前記第2の導電型のキャップ層上に形成されるアンドープクラッド層と、
前記アンドープクラッド層上に形成される第2の導電型のクラッド層と
を有し、前記アンドープクラッド層が超格子構造であり、水素濃度が前記第2の導電型のクラッド層の水素濃度よりも小さいことを特徴とする半導体発光素子。
A semiconductor substrate;
A first conductive type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate;
A first conductivity type cladding layer formed on the first conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type guide layer formed on the first conductivity type cladding layer;
An active layer formed on the guide layer of the first conductivity type;
An undoped semiconductor layer formed on the active layer;
A cap layer of a second conductivity type formed on the undoped semiconductor layer;
An undoped cladding layer formed on the cap layer of the second conductivity type;
A second conductivity type cladding layer formed on the undoped cladding layer, the undoped cladding layer has a superlattice structure, and the hydrogen concentration is higher than the hydrogen concentration of the second conductivity type cladding layer. A semiconductor light emitting element characterized by being small.
前記第2の導電型のクラッド層のドーパントがMgであることを特徴とする請求項5に記載の半導体発光素子。   6. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the dopant of the second conductivity type cladding layer is Mg. 前記第2の導電型のクラッド層が超格子構造であることを特徴とする請求項5または請求項6のいずれかに記載の半導体発光素子。   7. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein the second conductivity type cladding layer has a superlattice structure.
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