JP3625088B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体発光素子に関し、特にＡｌＧａＩｎＰ系半導体材料を用いた半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡｌＧａＩｎＰ系材料は、窒化物を除くＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料中で最大の直接遷移型バンドギャップを有し、０．５〜０．６μｍ帯の発光素子材科として注目されている。特に、ＧａＡｓを基板材料として用い、これに格子整合するＡｌＧａＩｎＰからなる発光部を持つｐｎ接合型発光ダイオード（ＬＥＤ）は、従来のＧａＰやＧａＡｓＰ等の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑色にまたがる波長領域での高輝度の発光が可能である。
【０００３】
また、高輝度のＬＥＤを実現するには、発光効率を高めることはもとより、素子内部での光吸収や、発光部と電極の相対位置関係等を考慮して、外部への有効な光取り出しを実現することが重要である。
【０００４】
図１４は、従来のＡｌＧａＩｎＰ発光部を有するＬＥＤ（特開平４−２２９６６５号公報参照）の構造を示す断面図である。
【０００５】
図において、２０１はｐｎ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）で、そのｎ−ＧａＡｓ基板２１１上には、ＡｌＧａＩｎＰ活性層２１３をｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２１２及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２１４により挟持してなる積層構造２１０が設けられており、この積層構造２１０は、ダブルヘテロ接合部を有し、該活性層２１３で発生した光が出射する発光部となっている。
【０００６】
また該上クラッド層２１４の表面の中央部には、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１９が形成され、該コンタクト層２１９上には、ＡｕＺｎからなるｐ型電極２０１ｂが設けられており、またｎ−ＧａＡｓ基板２１１の裏面全面には、ＡｕＧｅからなるｎ型電極２０１ａが形成されている。
【０００７】
また、このＬＥＤ２０１では、上記活性層２１３のｐ型電極２０１ｂ直下部分及びその周辺部分が発光領域２４０となっており、この部分に矢印Ａで示すように動作電流が流れ込むようになっている。
【０００８】
ところが、図１４に示すような構造のＬＥＤ２０１では、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２１４の抵抗率が大きいため、該クラッド層中での電流の広がりはあまりない。このため、活性層２１３における発光領域２４０は、コンタクト層２１９および電極２０１ｂのほぼ直下部分のみとなる。つまりこのＬＥＤ２０１では、素子外部に出射しようとする発光光が上記ｐ型電極２０１ｂにより遮られることとなり、素子上面方向への光取り出し効率は非常に低いものとなっていた。
【０００９】
このような問題点に対し、発光部２１０における電流分布を改善するために、発光部と光取り出し側の電極との間に電流を拡散させるための層を設けた素子構造が提案されている。
【００１０】
例えば特開平４−２２９６６５号公報には、この素子構造を採用したＬＥＤが開示されており、以下このＬＥＤについて説明する。
【００１１】
図１５は該ＬＥＤを説明するための断面図であり、図において、２０２はｐｎ接合発光ダイオード（ＬＥＤ）で、上記ＬＥＤ２０１と同様、そのｎ−ＧａＡｓ基板２２１上には、ＡｌＧａＩｎＰ活性層２２３をｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２２２及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２２４により挟持してなる積層構造２１０が設けられており、この積層構造２２０は、ダブルヘテロ接合部を有し、該活性層２２３で発生した光が出射する発光部となっている。
【００１２】
そしてこのＬＥＤ２０２では、上記発光部を構成する上クラッド層２２４の表面は、ｐ−ＧａＩｎＰからなる中間バンドギャップ層（以下保護膜ともいう。）２２５により覆われており、該保護膜２２５の中央部分に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなる電流阻止層２２６が配置されている。また上記保護膜２２５及び該電流阻止層２２６上には、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなる電流拡散層２２７が形成されており、該電流拡散層２２７の表面上に、該電流阻止層２２６に対向するようｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層２２９が配置され、このコンタクト層２２９上にはｐ型電極（ＡｕＺｎ）２０２ｂが設けられている。また、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１の裏面全面には、ＡｕＧｅからなるｎ型電極２０２ａが形成されている。
【００１３】
次にこのＬＥＤ２０２の製造方法について説明する。
【００１４】
まず、ｎ−ＧａＡｓ基板２２１上にｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２２２、ＡｌＧａＩｎＰ活性層２２３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２２４、ｐ−ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層２２５、及びｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層２２６を順次成長する。
【００１５】
次に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層２２６を選択エッチングによって例えば円形に加工する。次に、上記中間バンドギャップ層２２５及び電流阻止層２２６上にｐ−ＡｌＧａＡｓ電流拡散層２２７およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２９を順次成長する。
【００１６】
そして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２９上にはＡｕＺｎからなるｐ型電極２０２ｂ、またｎ−ＧａＡｓ基板１５１側にはＡｕＧｅからなるｎ−型電極２０２ａを形成する。
【００１７】
ここで、ｐ型電極２０２ｂはレジストなどを用いたリフトオフ法またはエッチング法によりｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層２２６の直上にのみ残るようパターニングされ、また、このＰ型電極以外の部分のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２９は、選択エッチングにより除去されている。
【００１８】
このＬＥＤ２０２では、ｐ型電極２０２ｂから電流拡散層２２７へ注入された電流は、該電流拡散層２２７にて層方向に拡散され、さらに電流阻止層２２６によりその外側に広げられて、ｐ−クラッド層２２４に注入される。したがって、活性層の、ｐ型電極直下以外の広い範囲にまで発光領域を広げることができ、光の導出効率を向上させることができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の半導体発光素子においては、電流拡散層には、ＧａＡｓ基板との格子整合という観点から、Ａｌを含むＡｌＧａＡｓを用いていたため次のような問題点があった。
【００２０】
第１の問題点として、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ活性層のＡｌ組成ｘが０．３である黄色発光素子（発光波長５８５〜５９０ｎｍ）の場合、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ電流拡散層は、そのバンドギャップが活性層のバンドギャップ（２．２ｅＶ）よりも大きくなっており、活性層からの発光に対し透明となるにはＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓのＡｌ組成ｘは０．７（バンドギャップでは２．３８ｅＶ）以上に設定しなければならなかった。
【００２１】
また、Ａｌは化合物の中でも反応性が大きく、大気中の酸素などと結合しやすく、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ電流拡散層中のＡｌの酸化が非常に大きな問題であった。Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ電流拡散層中のＡｌの酸素との結合による酸化により、電流拡散層の結晶性が低下し、深い準位の形成による光の吸収などが発生し、素子の特性に悪影響を与えていた。
【００２２】
また、発光素子は屋外での表示などの用途も多く、特に屋外のような高温高湿の条件下での動作では、上記電流拡散層中のＡｌの存在に起因して輝度の低下や、信頼性の低下が顕著となるという問題がある。
【００２３】
第２の問題点としては、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ活性層のＡｌ組成ｘが０．５である緑色発光素子（発光波長５５５ｎｍ）の場合、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ電流拡散層で活性層からの光を吸収しないようにするには、Ａｌ組成ｘをさらに増加しなければならないが、Ａｌ組成が高くなってくると、その増加によってもバンドギャップはそれほど増加せず、Ａｌ組成の増加により、発光光の電流拡散層での吸収を低減することは困難なものとなっていた。
【００２４】
第３の問題点は、Ａｌ組成ｘが０．７以上のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層では、Ａｌと結合した酸素の影響により、Ｚｎ，Ｂｅ，Ｍｇなどのｐ型ドーパントのイオン化率が低いため、所望のキャリア濃度に設定するためには多量のｐ型ドーパントの供給を必要とする。このため、格子位置以外に多くのｐ型ドーパントが存在し、成長中にこれらのドーパントがクラッド層および活性層に拡散し、素子の特性の低下を招いていた。
【００２５】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、発光部における電流分布を改善するとともに、電流拡散層における光吸収や酸化を改善し、光の導出効率を向上した高輝度の半導体発光素子を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本件発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、上記電流拡散層が、活性層からは少なくとも上クラッド層の厚さに相当する距離離れている点に着目し、電流拡散層の構成材料として基板材料（ＧａＡｓ）と格子整合させるためＡｌＧａＡｓを用いるという常識的な考えから離れて、その構成材料としてＧａＡｓと格子整合しないものを用いることができることを見い出した。
【００２７】
つまり、電流拡散層として、活性層のバンドギャップより大きくＡｌを含まない化合物半導体を用いることにより、上記課題を解決できることを見いだした。
【００２８】
この発明（請求項１）に係る半導体発光素子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、ＩｎＧａＡｌＰによって構成された活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、該発光部の所定領域上に配置された第１導電型のＩｎ _１−ｙ Ｇａ _ｙ Ｐ層（０≦ｙ≦１）である電流阻止層と、該発光部及び第１導電型の電流阻止層上に形成された第２導電型の電流拡散層と、該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し側電極とを備えている。
【００２９】
上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、該電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものである。
【００３０】
そして、上記電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まないＧａＰ層によって構成されている。そのことにより、上記目的が達成される。
【００３１】
この発明に（請求項２）に係る半導体発光素子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、ＩｎＧａＡｌＰによって構成された活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、該発光部上に形成された第２導電型のＩｎＧａＰ層である第１の電流拡散層と、該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定領域に対向するよう配置された第１導電型のＩｎ _１−ｙ Ｇａ _ｙ Ｐ層（０≦ｙ≦１）である電流阻止層と、該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２導電型のである第２の電流拡散層と、該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し側の電極とを備えている。
【００３２】
該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、該第１及び第２の電流拡散層はそれぞれ、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものである。
【００３３】
そして、該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まないＧａＰ層によって構成されている。そのことにより上記目的が達成される。
【００３４】
なお、参考例としての半導体発光素子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、該発光部の所定領域上に配置された第２導電型の電流阻止層と、該発光部及び該電流拡散層上に形成された第２導電型の電流拡散層と、該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し側の電極とを備えている。
【００３５】
上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、該電流阻止層と該発光部との間には、該発光部と電流拡散層の間のヘテロバリアよりも大きなへテロバリアが形成されている。
【００３６】
上記電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体から構成されている。そのことにより上記目的が達成される。
【００３７】
また、参考例としての半導体発光素子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流拡散層と、該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定の領域に対向するよう配置された第２導電型の電流阻止層と、該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２導電型の第２の電流拡散層と、該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう形成された光取り出し側の電極とを備えている。
【００３８】
上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、該電流阻止層と該発光部との間には、該発光部と電流拡散層の間のヘテロバリアよりも大きなへテロバリアが形成されている。
【００３９】
上記第１及び第２の電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体から構成されている。そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
さらに、参考例としての半導体発光素子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、該発光部の所定領域上に配置された電流阻止層と、該発光部及び電流阻止層上に形成された第２導電型の電流拡散層と、該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し側の電極とを備えている。
【００４１】
上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするよう、該電流拡散層を構成する化合物半導体に比べてその抵抗を高くしたものである。
【００４２】
上記電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体から構成されている。そのことにより上記目的が達成される。
【００４３】
さらに、参考例としての半導体発光素子は、第１導電型の化合物半導体基板と、該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、該発光部上に形成された第２導電型の第１の電流拡散層と、該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定の領域に対向するよう配置された電流阻止層と、該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２導電型の第２の電流拡散層と、該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう形成された光取り出し側の電極とを備えている。
【００４４】
上記電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするよう、該電流拡散層を構成する化合物半導体に比べてその抵抗を高くしたものである。
【００４５】
上記第１及び第２の電流拡散層はそれぞれ、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まない化合物半導体から構成されている。そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
ここで、上記請求項１ないし６の半導体発光素子において、活性層は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から構成されていることが好ましい。
【００４７】
なお、参考例として、前記電流拡散層をＧａＰ層から構成してもよい。
【００４８】
また、参考例として、前記電流拡散層を（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層あるいはＺｎＴｅ層から構成してもよい。
【００４９】
さらに、参考例として、前記電流拡散層をＧａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ（０≦ｙ≦１）層から構成してもよい。
【００５０】
また、本発明では、前記電流素子層は、保護層上に設けられており、該保護層は、前記電流阻止層を構成する半導体材料に対するエッチング選択性を有するＧａＰ層によって構成されていることが好ましい。
【００５１】
また、参考例として、前記電流阻止層を、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）層あるいは（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層から構成し、前記保護層を、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｙ≦１）層から構成してもよい。
【００５２】
また、参考例として、前記電流拡散層を、前記発光部を構成する半導体材料よりバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下の化合物半導体から構成してもよい。
【００５３】
また、参考例として、前記電流拡散層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層から構成してもよい。
【００５４】
また、参考例として、前記電流拡散層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＮ（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層から構成してもよい。
【００５５】
以下、本発明の作用について説明する。
【００５６】
この発明（請求項１）においては、光取り出し側電極と発光部との間で、電流経路の断面積が該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散する電流拡散層を備えているから、活性層の、電極直下以外の広域での発光が実現でき、光の導出効率を向上させ、半導体発光素子の高輝度化を図ることができる。
【００５７】
また、電流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きい化合物半導体で構成しているため、活性層からの光が電流拡散層で吸収されることなく、より光の導出効率を向上させて、半導体発光素子のさらなる高輝度化を図ることができる。
また、上記電流拡散層がＡｌを含まないものとなっているため、電流拡散層が、ＧａＡｓ基板と格子整合するＡｌＧａＡｓからなる従来の発光素子に比べて、素子特性や信頼性の向上を図ることができる。
【００５８】
つまり、従来の、電流拡散層にＡｌＧａＡｓ層を用いたＬＥＤでは、Ａｌは化合物の中でも反応性が大きく、大気中の酸素などと結合しやすく、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ電流拡散層中のＡｌの酸化により、電流拡散層の結晶性が低下し、深い準位の形成による光の吸収など、素子の特性に悪影響を与えていた。また、発光素子は屋外での表示などの用途も多く、このような高温高湿の条件下での動作では輝度の低下や信頼性の低下が顕著なものとなる。
【００５９】
これに対し、本発明では電流拡散層にはＡｌが含まれていないため、該電流拡散層の構成元素と酸素との反応がなく、酸素による素子の特性低下や信頼性の低下といった問題点を大幅に改善することができる。
【００６０】
さらに、電流拡散層が活性層からは少なくとも上クラッド層の層厚に相当する距離離れていることから、電流拡散層を構成する化合物半導体が基板材料と格子整合していなくても、その活性層への影響はほとんどない。また活性層を薄く形成することにより、電流拡散層の構成材料と基板材料との格子不整合の活性層への影響をより小さいものとできる。
【００６１】
この発明（請求項２）おいては、請求項１の構成に加えて、第２導電型の電流拡散層を２層にし、これらの間に第１導電型の電流阻止層を設けているため、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、活性層における発光領域をより広げることもできる。
【００６２】
なお、参考例として、電流阻止層を電流拡散層と同じ導電型の半導体層を用い、ヘテロバリアの違いを利用して電流を広げるようにすることにより、発光部上の各半導体層の形成を、全て同じ導電型の半導体層の結晶成長により行うことができ、製造工程を簡略化できるとともに、逆導電型の不純物の再拡散による悪影響を防ぐことが可能となる。
【００６３】
さらに、本発明では、電流拡散層を２層にし、これらの間にヘテロバリアを利用した電流阻止層を設けることにより、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、活性層における発光領域をより広げることができる。
【００６４】
また、参考例として、高抵抗の電流阻止層により、より広域へ電流を広げることにより、活性層の、電極に対向する部分以外の広域での発光が実現でき、光の導出効率を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。また、電流阻止層の導電型およびキャリア濃度を制御する必要がないため、製造工程を簡略化できるとともに、不純物の再拡散による悪影響を防ぐことが可能となる。
【００６５】
さらに、参考例として、第２導電型の電流拡散層を２層にし、これらの間に高抵抗の電流阻止層を設けることにより、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、活性層における発光領域をより広げることもできる。
【００６６】
また、参考例として、電流拡散層をＧａＰ層で構成することにより、ＧａＰ層は従来例のＡｌＧａＡｓと違ってＡｌを含まないため、電流拡散層の構成元素と酸素との結合による酸化がなく、結晶性の低下や深い準位の形成による光の吸収などの素子特性の低下や高温高湿条件下での輝度の低下が大幅に改善され、大幅に信頼性を向上することができる。
【００６７】
また、ＧａＰ層は従来例で用いたＡｌＧａＡｓよりもバンドギャップが大きく、発光部からの発光の吸収を低減できるため、より光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光索子が得られる。加えて、ＧａＰ層は金属材料とのオーミック接触が可能であり、その表面上に直接電極を設けることができるため、従来例に設定されたコンタクト層が不要となって工程も少なくでき、大幅なコストの低減が実現できる。
【００６８】
また、参考例として、電流拡散層を（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層あるいはＺｎＴｅ層で構成することにより、ＧａＰ層と同じく（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ層は、従来のＬＥＤのＡｌＧａＡｓ電流拡散層と違ってＡｌを含まない。このため、電流拡散層の構成元素の酸素との結合による酸化がなく、結晶性の低下や深い準位の形成による光の吸収などの素子特性の低下や高温高湿条件下での輝度の低下が大幅に改善され、大幅に信頼性を向上することができる。
【００６９】
また、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_ｌ−ｙＳｅ_ｙ層あるいはＺｎＴｅ層では、ＧａＰ層よりもバンドギャップを大きくすることが可能であるため、発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、さらに光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光素子が得られる。加えて、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）あるいはＺｎＴｅ層はＧａＡｓ基板および発光部との格子整合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影響を及ぼさない。
【００７０】
また、上記ＺｎＭｇＳＳｅ層あるいはＺｎＴｅ層は成長温度が６００°Ｃと低く、電流拡散層の形成処理の際に発光部での再拡散を抑えることができる。
【００７１】
また、電流拡散層をＧａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ（０≦ｙ≦１）層で構成することにより、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ（０≦ｙ≦１）層はＧａＰ層より、バンドギャップを大きくすることが可能であることから、発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、より光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光素子が得られる。但し、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ層は、基板材料として用いられるＧａＡｓとは格子整合せず、その成長温度も１０００°Ｃと上記ＺｎＭｇＳＳｅ層の成長温度（６００°Ｃ）より高い。
【００７２】
また、本発明では、電流阻止層と発光部との間に保護層を設け、該保護層を、電流阻止層を構成する半導体材料に対するエッチング選択性を有するＧａＰから構成することにより、再成長前、つまり電流拡散層の成長前の（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰクラッド層の露出による酸化を防ぐとともに、電流阻止層のエッチング時に選択エッチングが可能となり、製造工程を大幅に簡略化できる。
【００７３】
また、参考例として、前記電流阻止層を、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）層あるいは（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層から構成し、前記保護層を、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｙ≦１）層から構成することにより、電流阻止層をエッチングするためのエッチャントとして、Ｈ_２ＰＯ_３等のリン酸系の溶液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏを所定の比率に設定したもの）、あるいは王水（塩酸と硝酸の混合液）等を用いることにより、保護層と電流阻止層との間でエッチング速度に差が生じ、電流阻止層の選択エッチングを簡単に行うことができる。
【００７４】
また、参考例として、電流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下の化合物半導体で構成することにより、電流拡散層の酸化が比較的発生しにくく、信頼性の低下が起こりにくい。
【００７５】
また、参考例として、電流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＩｎＰ層で構成することにより、上記と同様、電流拡散層が酸化されにくく、信頼性の低下が防げる。
【００７６】
また、ＡｌＧａＩｎＰ層はＡｌ組成が０．３以下であっても従来例で用いたＡｌＧａＡｓよりもバンドギャップを大きく設定することが可能であり、発光部からの発光の吸収を低減でき、このため光の導出効率を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。加えて、ＡｌＧａＩｎＰ層はＧａＡｓ基板および発光部と格子整合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影響がない。
【００７７】
また、参考例として、電流拡散層を、発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＩｎＮ層で構成することにより、電流拡散層を、その構成元素のＡｌ組成が０．３以下であってもＧａＰよりもバンドギャップを大きいものとすることが可能であり、電流拡散層の酸化による悪影響を受けにくく、発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、より光の導出効率を向上させて、より高輝度の半導体発光素子が得られる。
【００７８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による半導体発光素子を説明するための図であり、図１（ａ）〜図１（ｄ）はそれぞれ該半導体発光素子の製造プロセスをその工程順に示す図である。
【００７９】
図において、１００１は本実施の形態１の半導体発光素子である発光ダイオードで、該発光ダイオード１００１を構成するｎ型ＧａＡｓ基板１上には、その表面上にｎ型下クラッド層２，活性層３，及びｐ型上クラッド層４を順次結晶成長してなる発光部３ａが配置されており、該発光部３ａはダブルヘテロ接合部を有し、該活性層３で発生した光が出射するようになっている。
【００８０】
該発光部３ａのｐ型上クラッド層４の表面は、ｐ型保護層５により覆われており、該保護層５の表面の所定領域上にはｎ型ＧａＰ電流阻止層６が配置されている。また、この保護層５及び電流阻止層６上にはｐ型ＧａＰ電流拡散層７が形成されており、該電流拡散層７の表面には、上記電流阻止層６と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されている。該ｐ型電極は、厳密には下側のＡｕＺｎ層と上側のＡｕ層の２層構造となっている。
【００８１】
ここで、上記下クラッド層２，活性層３，及び上クラッド層４はそれぞれ、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）からなる。この下クラッド層２及び上クラッド層４では、例えばその組成比ｘ，ｙがｘ＝１．０，ｙ＝０．５０、その層厚はともに１．０μｍとなっており、下クラッド層２のドーパントＳｉのキャリア濃度、及び上クラッド層４のドーパントＺｎのキャリア濃度はともに、５×１０^１７ｃｍ^−３となっている。また、上記活性層３では、その組成比ｘ，ｙはｘ＝０．３０，ｙ＝０．５０、その層厚は０．５０μｍとなっている。
【００８２】
さらに、上記保護層５は、例えば組成比ｙ＝０のｐ型Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｙ≦１）からなり、その層厚は０．１μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３となっている。また、上記ｎ型ＧａＰ電流阻止層６は、その層厚が０．３μｍ、そのドーパントＳｉのキャリア濃度は２×１０^１８ｃｍ^−３となっている。また、上記ｐ型ＧａＰ電流拡散層７は、その層厚が５μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３となっている。また、上記ｎ型ＧａＡｓ基板２１の裏面にはＡｕＧｅからなるｎ型電極１０が形成されている。
【００８３】
次に製造方法について説明する。
【００８４】
初めに、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをｎ型下クラッド層２として、Ｓｉキャリア濃度が５×１０^１７ｃｍ^−３となるよう厚さ１．０μｍ程度に成長する。続いて、（Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐを活性層３として０．５０μｍ程度の厚さに形成し、さらにその上にｐ型Ａｌ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐをｐ型上クラッド層４として、Ｚｎキャリア濃度が５×１０^１７ｃｍ^−３となるよう厚さ１μｍ程度に成長する。
【００８５】
引き続き、該上クラッド層４上にｐ型ＧａＰを保護層５として、Ｚｎキャリア濃度が５×１０^１８ｃｍ^−３となるよう厚さ０．１μｍ程度に成長し、さらにその上にｎ型ＧａＰを電流阻止層６として、Ｓｉキャリア濃度が２×１０^１８ｃｍ^−３となるよう０．３μｍの厚さに順次成長する（図１（ａ））。
【００８６】
次に、ｎ型ＧａＰ電流阻止層６上に所定のパターンを有するレジスト膜１２を形成し、ｎ型ＧａＰ電流阻止層６を、これが円形の平面パターンを持つよう選択的にエッチングする（図１（ｂ））。
【００８７】
このエッチング後、レジスト膜１２を除去し（図１（ｃ））、ｐ型ＧａＰを電流拡散層７として、Ｚｎキャリア濃度が５×１０^１８ｃｍ^−３となるよう５μｍ程度の厚さに成長する。その後、上記電流拡散層７上にＡｕＺｎからなるｐ型電極１１を、基板裏面側にＡｕＧｅからなるｎ型電極１０を形成する。
【００８８】
次に、図１（ｄ）に示すようにｐ型電極１１を、上記電流阻止層６に対向して位置するよう、該電流阻止層６の平面パターンと同様円形に加工して、発光ダイオード１００１を完成する。
【００８９】
なお、ここでは、上記各半導体層の成長はＭＯＣＶＤ法より行ったが、半導体の成長方法は、ＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法などどのような成長法でもよい。
【００９０】
この実施の形態１では、電流拡散層７にＡｌを含まないＧａＰ層を用いているため、従来例に対し、以下のような４つの改善効果があった。
【００９１】
第１の効果として、ＧａＰ電流拡散層７にはＡｌが含まれていないため、Ａｌの酸化による結晶性が低下がなく、素子の信頼性が大幅に改善された。
【００９２】
第２の効果として、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ活性層のＡｌ組成ｘが０．５である緑色発光素子（発光波長５５５ｎｍ）の場合でも、ＧａＰ層はバンドギャップが活性層に比べて大きく、活性層からの発光に対し吸収が少なく、光の導出効率の増加により高輝度の半導体発光素子が得られた。
【００９３】
第３の効果として、ＧａＰ層は、Ａｌ組成ｘが０．７以上のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層よりも、Ｚｎ，ＢｅやＭｇなどのｐ型ドーパントのイオン化率が大きいため、格子位置以外に存在するｐ型ドーパントが減少し、成長中のこれらのドーパントの拡散が低減でき、素子の特性が大幅に改善された。
【００９４】
第４の効果として、ＧａＰ層は直接電極を設けることができるため、従来のＡｌＧａＡｓ電流拡散層を用いたＬＥＤで必要であったコンタクト層が不要となり、コンタクト層の成長工程とエッチング工程をなくして、電極の形成工程を簡略化でき、大幅なコストの低減が実現できた。
【００９５】
本実施の形態１による半導体発光素子に順方向に電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５８５ｎｍで光度が５ｃｄを越える発光が得られた。ちなみに従来のＬＥＤでは、同一条件で発光の光度は１ｃｄを越える程度であった。
【００９６】
また、活性層の組成を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（ｘ＝０．５０、ｙ＝０．５０）としたところ、ピーク波長５５５ｎｍでＧａＰ層の光吸収低減効果により３ｃｄを越える純緑色発光が得られた。ちなみに、従来のＬＥＤでは、同一条件で、発光の光度が１ｃｄを越える程度であった。
【００９７】
（参考例１）
図２は参考例１による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示し、１００２は本参考例１の発光ダイオードで、上記実施の形態１の発光ダイオード１００１とは、電流素子層２６として、ＡｌＧａＩｎＰ層を用いている点のみ異なっており、その他の構成は、該実施の形態１のものと同一である。
【００９８】
そして、電流阻止層２６は、ｎ型（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から構成されており、ここでは、その組成比ｘ，ｙはｘ＝０．７０，ｙ＝０．５０、そのドーパントＳｉのキャリア濃度は２×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は０．３μｍとなっている。
【００９９】
このような構成の参考例１の発光ダイオード１００２では、電流阻止層２６に（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層を用いているので、上記実施の形態１の効果に加えて、以下の効果がある。
【０１００】
つまり、上記電流阻止層２６を構成するＡｌＧａＩｎＰと、保護層２５を構成するｐ型ＧａＰとでは、エッチャントとして、Ｈ_２ＰＯ_３等のリン酸系の溶液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏを所定の比率に設定したもの）、王水（塩酸と硝酸の混合液）等を用いることにより、若干エッチング速度に差が生じるため、選択エッチングが可能となり、製造工程が簡略化されるという効果がある。なお、上記エッチャントとしてのリン酸は、低温では、ＡｌＧａＩｎＰのエッチング速度がＧａＰのエッチング速度より速くなり、高温では、ＧａＰのエッチング速度がＡｌＧａＩｎＰのエッチング速度より速くなるという特性を有している。
【０１０１】
（参考例２）
図３は参考例２による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示している。
【０１０２】
１００３は参考例２の発光ダイオードで、このダイオード１００３では、電流阻止層３６として、ＡｌＧａＡｓ層を用いており、また発光部３３ａは、活性層３３として、厚さ０．５μｍの（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層を有している。その他の構成は、該実施の形態１のものと同一である。
【０１０３】
つまり、上記電流阻止層３６は、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）から構成されており、ここでは、その組成比ｘはｘ＝０．７０、そのドーパントＳｉのキャリア濃度は２×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は０．３μｍとなっている。
【０１０４】
このような構成の発光ダイオード１００３では、電流阻止層３６にＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）層を用いているので、上記実施の形態１の効果に加えて、以下の効果がある。
【０１０５】
つまり、上記電流阻止層３６を構成するＡｌＧａＡｓと、保護層３５を構成するｐ型ＧａＰとでは、エッチャントとして、Ｈ_２ＰＯ_３等のリン酸系の溶液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏを所定の比率に設定したもの）を用いることにより、エッチング速度に差が生じる。これは実施の形態２のＡｌＧａＩｎＰとＧａＰとの間のエッチング速度の差よりも大きく、確実な選択エッチングが可能となり、製造工程がさらに簡略化されコストを低減できる効果がある。
【０１０６】
（参考例３）
図４は参考例３による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオードと同一のものを示している。
【０１０７】
１００４は参考例３の発光ダイオードで、この発光ダイオード１００４では、保護層４５にｐ型ＧａＩｎＰ層を用いており、電流阻止層４６としてｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層を用いている。その他の構成は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一である。
【０１０８】
つまり、保護層４５は、ｐ型Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｙ≦１）から構成されており、ここでは、その組成比ｙはｙ＝０．５０、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は０．１μｍとなっている。
【０１０９】
また電流阻止層４６は、厚さ０．３μｍの（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、そのドーパントＳｉのキャリア濃度は２×１０^１８ｃｍ^−３となっている。このような構成の実施の形態４の発光ダイオード１００４では、保護層４５にｐ型Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｙ≦１）層を用いているので、上記実施の形態１の効果に加えて、以下の効果がある。
【０１１０】
上記保護層４５を構成するＧａＩｎＰ層と、実施の形態１〜３で電流阻止層に用いた（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層やＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓとの間では、エッチャントとして上記実施の形態２及び３で示したものを用いると、エッチング速度に差が生じる。この場合のエッチング速度の差は、実施の形態２，３の場合よりも大きく、保護層に対する電流阻止層の確実な選択エッチングが可能となり、製造工程がさらに簡略化され、コストを低減できる。
【０１１１】
なお、この参考例３では、保護層としてＧａＰを用いた実施の形態１とは異なり、本参考例３のＧａＩｎＰ層はその組成により活性層４３の発光に対して吸収層となってしまう可能性があるが、十分に薄くすると吸収効果は小さくなるので、本参考例３では、その厚さを１００オングストローム程度とした。
【０１１２】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示す。
【０１１３】
１００５は本実施の形態２の発光ダイオードで、この発光ダイオード１００５では、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けている。また、保護層５５としてｐ型ＧａＩｎＰ層を用い、電流阻止層５６としてｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層を用いている。その他の構成は、該実施の形態１のものと同一である。
【０１１４】
すなわち、該発光部３ａ上には第１のｐ型ＧａＰ電流拡散層５７が形成されており、その表面は、ｐ型保護層５５により覆われており、該保護層５５の表面の所定領域上にはｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層５６が配置されている。また、この保護層５５及び電流阻止層５６上には第２のｐ型ＧａＰ電流拡散層５８が形成されており、該電流拡散層５８の表面には、上記電流阻止層５６と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されている。
【０１１５】
ここで、上記第１及び第２の電流拡散層５７，５８の層厚はそれぞれ２，５μｍとなっており、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３である。また、保護層５５は、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐからなり、その層厚は０．１μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３となっている。また、電流阻止層５６は、ｎ型（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から構成されており、ここでは、その組成比ｘはｘ＝０．７０、ｙ＝０．５０，そのドーパントＳｉのキャリア濃度は２×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は０．３μｍとなっている。
【０１１６】
本実施の形態２による半導体発光素子に順方向に電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５８５ｎｍで光度が６ｃｄを越える発光が得られた。
【０１１７】
また、活性層の組成を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（ｘ＝０．５０，ｙ＝０．５０）としたところ、ピーク波長５５５ｎｍで４ｃｄを越える純緑色発光が得られた。
【０１１８】
このような構成の発光ダイオードでは、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けたので、上記実施の形態１の効果に加えて、第２の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、第１の電流拡散層でさらに広がることになり、発光領域をさらに広げることができる効果がある。
【０１１９】
（参考例４）
図６は参考例４による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示し、１００６は本参考例４の発光ダイオードで、この発光ダイオード１００６では、電流阻止層６６と上クラッド層４との間に形成されるヘテロバリアの大きさと、電流拡散層７と上クラッド層４との間に形成されるヘテロバリアの大きさの違いにより、該電流阻止層６６にて電流を阻止する構造としている。またここでは、上記上クラッド層４の表面を被覆する保護層は設けていない。その他の構成は、該実施の形態１のものと同一である。
【０１２０】
すなわち、発光部３ａのｐ型上クラッド層４の表面の所定領域上にはｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８が配置されている。また、上記上クラッド層４及び電流阻止層６８上にはｐ型ＧａＰ電流拡散層７が形成されており、該電流拡散層７の表面には、上記電流阻止層６６，６８と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されている。
【０１２１】
ここでは、上記ｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６は、ドーパントＺｎのキャリア濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３、その層厚が０．３μｍとなっている。また上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層からなり、その組成比ｘ，ｙがｘ＝０．７，ｙ＝０．５、そのドーパントＺｎのキャリア濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３、その層厚が０．３μｍとなっている。
【０１２２】
このような構成の本参考例の半導体発光素子では、電流阻止層６６を構成するｐ型ＧａＡｓ層と、上クラッド層４を構成するＡｌＧａＩｎＰ層との界面部分には、価電子帯側に大きなバンド不連続（ヘテロバリア）が生じており、このへテロ不連続は、上クラッド層４の、電流阻止層がない領域でのＡｌＧａＩｎＰ層と、電流拡散層を構成するＧａＰ層とのヘテロ不連続よりも大きい。
【０１２３】
本発光ダイオードでは、このようなバンド不連続構造を利用して、発光に供する電流を、発生層のより広域に広げることができ、これにより広域での発光が実現でき、光の導出効率を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。
【０１２４】
また、この参考例では、ＧａＡｓ電流阻止層６６とＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８がともにｐ型に設定できるため、発光部上の各半導体層を全て同じ導電型の半導体結晶の成長により形成でき、製造工程を簡略化できるとともに、ｐ型上クラッド層４への逆導電型の不純物の拡散による素子特性への影響を防ぐことが可能となる。
【０１２５】
また、この参考例では、ヘテロバリアを利用した電流阻止層を、ｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６上にさらにＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層６８を形成した２層構造としているため、電流阻止層の配置部分での電流のブロック効果が１層構造の電流阻止層と比べて大きくなる。
【０１２６】
（参考例５）
図７は参考例５による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示している。
【０１２７】
１００７は参考例５の発光ダイオードで、この発光ダイオード１００７では、発光部３ａを構成する上クラッド層４上にＡｌＧａＰ保護層７５を形成し、該保護層表面の電極１１に対応する領域にＡｌＧａＡｓ電流阻止層７６を設け、保護層７５と電流阻止層７６と間に、該保護層７５と電流拡散層７との間のヘテロバリアよりも大きなヘテロバリアを形成されている。その他の構成は実施の形態１のものと同一である。
【０１２８】
つまり、上記保護層７５は、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＰ（０≦ｘ≦１）からなり、組成比ｘは０．５、層厚は０．１μｍ、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は、５×１０^１８ｃｍ^−３となっている。また上記電流阻止層７６は、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）からなり、その組成比ｘは０．７、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^−３、その層厚は０．３μｍとなっている。
【０１２９】
このように参考例５では、発光部３ａ上の電流阻止層７６が存在する領域では、電流阻止層７６を構成するＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓと、保護層７５を構成するＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＰとを、これらの間にヘテロ接合が形成されるようにした場合、価電子帯側に大きなバンド不連続（ヘテロバリア）が生じる。このヘテロ不連続は組成により、発光部３ａ上の電流阻止層がない領域での、電流拡散層７を構成するＧａＰ層と保護層７５を構成するＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＰ層との間のヘテロ不連続よりも大きくすることができる。本発光ダイオードでは、このようなヘテロ接合面でのバンド不連続の大きさの違いを利用して、活性層に供給される電流を、その広い範囲に広げることができ、広域での発光が実現でき、光の導出効率を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。
【０１３０】
また、本参考例５では、電流阻止層７６がｐ型に設定できるため、発光部上には全て同じ導電型の半導体層を結晶成長すればよく、製造工程を簡略化できるとともに、ｐ型上クラッド層への逆導電型の不純物の再拡散による悪影響を防ぐことが可能となる。
【０１３１】
（参考例６）
図８は参考例６による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図６と同一符号は図６に示す発光ダイオード１００６と同一のものを示す。
【０１３２】
１００８は本参考例６の発光ダイオードで、この発光ダイオード１００８では、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けている。その他の構成は、図６の発光ダイオード１００６と同一である。
【０１３３】
すなわち、発光部３ａを構成するｐ型上クラッド層４上には、第１のＧａＰ電流拡散層８７ａが形成されており、該電流拡散層８７ａの表面の所定領域上にはｐ型ＧａＡｓ電流阻止層６６及びｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ電流阻止層６８が配置されている。また、上記第１の電流拡散層８７ａ及び該ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層８８上には、第２のｐ型ＧａＰ電流拡散層８７ｂが形成されており、該電流拡散層８７の表面には、上記電流阻止層６６，６８と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されている。
【０１３４】
ここで、上記第１の電流拡散層８７ａ及び第２の電流拡散層８７ｂの層厚はそれぞれ２．５μｍとなっており、そのドーパントＺｎのキャリア濃度はそれぞれ５×１０^１８ｃｍ^−３となっている。
【０１３５】
この参考例６では、図６の構成に加えて、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層６６，６８を設けたので、第２の電流拡散層８７ｂで電極直下の電流阻止層６６，６８の周辺部まで広がった電流が、第１の電流拡散層８７ａでさらに広がることになり、発光領域をより広げることができる効果がある。
【０１３６】
（参考例７）
図９は参考例７による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示している。
【０１３７】
１００９は参考例７の発光ダイオードで、電流素子層９６を高抵抗としており、また、保護層９５として、ＧａＩｎＰ層を用いている。その他の構成は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一である。
【０１３８】
つまり、保護層９５はｐ型Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ層から構成されており、その組成比ｙはｙ＝０．５、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は０．１μｍとなっている。
【０１３９】
また、ｐ型電流阻止層９６は、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層から構成されており、その組成比ｘ，ｙは、ｘ＝０，ｙ＝０となっている。
【０１４０】
ここで、電流阻止層９６を高抵抗とする方法としては、不純物をドープしない方法や深い準位を形成しやすい不純物をドープする方法もあるが、成長条件との組み合わせにより適した方法を用いることができる。本実施の形態９では不純物をドープせずに成長温度を６００℃とすることで電流阻止層９６を高抵抗とすることができた。
【０１４１】
本参考例７では、上記電流拡散層９６を利用して、電流阻止層の外側へ電流を広げることができるため、活性層の、電極の配置部分に対応する領域以外の広域での発光が実現でき、光の導出効率を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。
【０１４２】
また、この参考例では、電流阻止層９６の導電型やキャリア濃度の制御が不要であるため、成長プロセスの簡略化が実現できる。
【０１４３】
（参考例８）
図１０は参考例８による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図９と同一符号は図９の発光ダイオード１００９と同一のものを示す。
【０１４４】
１０１０は本参考例８の発光ダイオードで、この発光ダイオード１０１０では、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けている。その他の構成は、図９の発光ダイオード１００９と同一である。
【０１４５】
すなわち、発光部３ａを構成するｐ型上クラッド層４上には、第１のＧａＰ電流拡散層１０７ａが形成されており、電流拡散層１０７ａの表面はｐ型保護層９５により覆われている。該保護層９５の表面の所定領域上には、高抵抗ＧａＰ電流阻止層９６が配置されている。また、上記保護層９５及び電流阻止層９６上には、第２のｐ型ＧａＰ電流拡散層１０７ｂが形成されており、該電流拡散層１０７ｂの表面には、上記電流阻止層９６と対向するよう、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１１が配置されている。
【０１４６】
ここで、上記第１の電流拡散層１０７ａ及び第２の電流拡散層１０７ｂの層厚はそれぞれ２．５μｍとなっており、そのドーパントＺｎのキャリア濃度はそれぞれ５×１０^１８ｃｍ^−３となっている。
【０１４７】
この参考例８では、高抵抗の電流阻止層９６により、該電流阻止層９６の外側に電流を広げる効果は図９の発光ダイオードと同じである。そして、図９に示す発光ダイオードの効果に加えて、電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層９６を設けているため、第２の電流拡散層１０７ｂで電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、第１の電流拡散層１０７ａでさらに広がることになり、活性層における発光領域をより広げることができる効果がある。
【０１４８】
（参考例９）
図１１は参考例９による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示す。
【０１４９】
１０１１は本参考例９の発光ダイオードで、この発光ダイオード１０１１では、電流拡散層１１７として、ＺｎＭｇＳＳｅ層を用いており、該電流拡散層１１７上にはｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１１９を介して、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が設けられている。その他の構成は実施の形態１に示すものと同一である。
【０１５０】
つまり、電流拡散層１１７は、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層から構成されており、その組成比ｘ，ｙはｘ＝０．８５、ｙ＝０．８５、ドーパントＺｎのキャリア濃度は１×１０^１８ｃｍ^−３、層厚は５μｍとなっている。
【０１５１】
また、上記ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１１９は、そのドーパントＮ（窒素）のキャリア濃度は１×１０^１８ｃｍ^−３、層厚は０．５μｍとなっている。
【０１５２】
本参考例による半導体発光素子に順方向に電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５８５ｎｍで光度が７ｃｄを越える発光が得られた。
【０１５３】
また、活性層の組成を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（ｘ＝０．５０、ｙ＝０．５０）としたところ、ピーク波長５５５ｎｍで５ｃｄを越える純緑色発光が得られた。
【０１５４】
本参考例９では、電流拡散層１１７として、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層を用いたので、ＧａＰ層と同様にＡｌを含まないため、電流拡散層の酸化がない。また組成により実施の形態１のＧａＰ電流拡散層よりもバンドギャップを大きくでき、このため、電流拡散層での、活性層からの発光の吸収をさらに少なくでき、光の導出効率の増加により高輝度の半導体発光素子が得られた。
【０１５５】
加えて、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）はＧａＡｓ基板および発光部との格子整合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影響を及ぼさない。
【０１５６】
また、上記ＺｎＭｇＳＳｅ層は成長温度が６００°Ｃと低く、電流拡散層の形成処理の際に発光部での再拡散を抑えることができる。
【０１５７】
なお、この参考例９では、電流拡散層としてＺｎＭｇＳＳｅ層を用いたものを示したが、該電流拡散層としては、ＺｎＴｅ層を用いてもよく、この場合も上記参考例９と同様の効果が得られる。
【０１５８】
（参考例１０）
図１２は参考例１０による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示す。
【０１５９】
１０１２は本参考例９の発光ダイオードで、上記実施の形態１の発光ダイオード１００１とは、電流拡散層１２７をｎ型ＧａＮ層から構成している点で異なり、その他の層の構成は実施の形態１と同一である。
【０１６０】
上記電流拡散層１２７は、ｐ型Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ層（０≦ｙ≦１）からなり、例えばその組成ｙはｙ＝０であり、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は１×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は５μｍである。
【０１６１】
本参考例による半導体発光素子に順方向に電圧を印加し電流を流したところ、ピーク波長５８５ｎｍで光度が７ｃｄを越える発光が得られた。
【０１６２】
また、活性層の組成を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（ｘ＝０．５０、ｙ＝０．５０）としたところ、ピーク波長５５５ｎｍで５ｃｄを越える純緑色発光が得られた。
【０１６３】
この参考例１０では、電流拡散層１２７にＧａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ層（０≦ｙ≦１）層を用いたので、組成により実施の形態１のＧａＰ層よりもバンドギャップを大きくでき、このため、活性層からの発光の電流拡散層での吸収を少なくでき、光の導出効率の増加により高輝度の半導体発光素子が得られた。
【０１６４】
また、電流拡散層に、（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＮ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層を用いても、Ａｌ組成が０．３以下ならば酸化はほとんどなく、また、バンドギャップを大きくできるため、活性層からの発光に対しさらに吸収が少なくでき、光の導出効率の増加により高輝度の半導体発光素子が得られた。
【０１６５】
加えて、ＧａＮ電流拡散層ではコンタクト層が不要なため、コンタクト層の成長工程やエッチング工程をなくして、電極の形成プロセスを簡略化できる。
【０１６６】
（参考例１１）
図１３は参考例１１による発光ダイオード（半導体発光素子）の断面構造を示す図である。図において、図１と同一符号は実施の形態１の発光ダイオード１００１と同一のものを示す。
【０１６７】
１０１３は本参考例１１の発光ダイオードで、この発光ダイオード１０１３では、電流拡散層１３７に、発光部３ａを構成する化合物半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下の（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層を用いている。また、該電流拡散層１３７上には、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３９を介して、ＡｕＺｎからなるｐ型電極１１が配置されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。
【０１６８】
上記電流拡散層１３７は、ｐ型（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）から構成されており、その組成比ｘ，ｙはｘ＝０．１、ｙ＝０．１、ドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は５μｍとなっている。また、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３９は、そのドーパントＺｎのキャリア濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３、その層厚は０．５μｍとなっている。
【０１６９】
この参考例１１では、電流拡散層１３７に（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ層（０＜ｘ≦０．３，０≦ｙ≦１）層を用いたので、組成により実施の形態１のＧａＰ電流拡散層よりもバンドギャップを大きくでき、このため、活性層からの発光の電流拡散層での吸収をさらに少なくでき、光の導出効率の増加により高輝度の半導体発光索子が得られた。
【０１７０】
また、上記電流拡散層では、Ａｌ組成が０．３以下ならば酸化はほとんどなく、信頼性の高い高輝度の半導体発光素子が得られた。
【０１７１】
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では活性層のＡｌ組成として０．３あるいは０．５を用いたが、Ａｌ組成を変化させることによって赤色から緑色域に渡る可視光領域の発光を得ることができる。したがって、Ａｌ組成は変化させても本発明の効果があるのは言うまでもない。これは他のクラッド層、電流阻止層、電流拡散層についても同様である。
【０１７２】
また、電流拡散層を構成する化合物半導体材料は、活性層よりもバンドギャップが大きく、Ａｌを含まない化合物半導体、あるいはＡｌ組成が０．３以下の化合物半導体であれば、他の材料でもよい。
【０１７３】
また、電流阻止層はバンドギャップが活性層よりも大きいことが望ましいが、これに制限されることなく、他の材料でもよい。
【０１７４】
また、上記各実施の形態では基板はｎ型としたが、基板をｐ型とし、発光ダイオードを構成する各半導体層を上記各実施の形態とは逆の導電型としてもよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、種種変形して実施することができる。
【０１７５】
【発明の効果】
以上のように本発明（請求項１）に係る半導体発光素子によれば、活性層の、電極直下以外の広域での発光を実現することができ、光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光素子が得られる。
【０１７６】
また、電流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きい化合物半導体で構成しているため、活性層からの光が電流拡散層で吸収されることなく、半導体発光素子のさらなる高輝度化を図ることができる。
【０１７７】
また、電流拡散層には構成元素としてＡｌを含まないため、電流拡散層の酸化がなく、従来のＡｌＧａＡｓ電流拡散層を用いた素子に比べて信頼性の向上を図ることができる。
【０１７８】
本発明（請求項２）によれば、請求項１の半導体発光索子の構成に加えて、第２導電型の電流拡散層を２層にし、これらの間に第１導電型の電流阻止層を設けているので、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、発光領域をより広げることができる効果もある。
【０１７９】
また、電流阻止層として、電流拡散層と同じ導電型の半導体層を用い、ヘテロバリアの違いを利用して電流を阻止する構成とすることにより、発光部上の各半導体層を、全て同じ導電型の半導体結晶の成長により形成することができ、これにより製造工程を簡略化できるとともに、既に成長した半導体層への逆導電型の不純物の再拡散による悪影響を防ぐことが可能となる。
【０１８０】
さらに、第２導電型の電流拡散層を２層にし、これらの間にヘテロバリアの違いを利用して電流を阻止する電流阻止層を設けることにより、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、発光領域をより広げることができる効果もある。
【０１８１】
また、電流阻止層を高抵抗層から構成することにより、電流阻止層の導電型およびキャリア濃度を制御する必要がなく、このため製造工程を簡略化できるとともに、既に成長された半導体層に、該電流阻止層の導電型を決定するための不純物が再拡散することによる悪影響を防ぐことが可能となる。
【０１８２】
さらに、第２導電型の電流拡散層を２層にし、これらの間に高抵抗の電流阻止層を設けることにより、電極側の電流拡散層で電極直下の電流阻止層の周辺部まで広がった電流が、発光部側の電流拡散層でさらに広がることになり、発光領域をより広げることができる効果もある。
【０１８３】
さらに、電流拡散層をＧａＰ層で構成しているので、該電流拡散層がＡｌを含まないものとなることから、電流拡散層の酸化による信頼性の低下がなく、大幅に信頼性を改善することができる。また、ＧａＰ層は従来例のＬＥＤで電流拡散層として用いているＡｌＧａＡｓよりもバンドギャップが大きく、発光部からの発光の吸収を低減できるため、より光の導出効率を向上させ高輝度の半導体発光素子が得られる。加えて、ＧａＰ層は直接電極を設けることができるため、従来例に設定されたコンタクト層が不要となって工程も少なくでき、大幅なコストの低減が実現できる。
【０１８４】
また、電流拡散層を（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層あるいはＺｎＴｅ層で構成しているので、該電流拡散層が上記請求項７と同様Ａｌを含まないものとなるため、酸化による信頼性の低下がなく、大幅に信頼性を改善することができる。また、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ層あるいはＺｎＴｅ層はＧａＰ層よりもバンドギャップを大きくすることが可能であるため、発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、これにより高輝度の半導体発光素子が得られる。加えて、（Ｚｎ_ｘＭｇ_１−ｘ）Ｓ_１−ｙＳｅ_ｙ層あるいはＺｎＴｅ層はＧａＡｓ基板および発光部と格子整合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影響を回避できる。
【０１８５】
さらに、電流拡散層をＧａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ（０≦ｙ≦１）層で構成することにより、電流拡散層がＡｌを含まないものとなるため、電流拡散層の酸化による信頼性の低下がなく、大幅に信頼性を改善することができる。また、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ層はＧａＰ層よりもバンドギャップを大きくすることが可能であるため、発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、高輝度の半導体発光素子が得られる。
【０１８６】
また、電流阻止層と発光部との間に、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ保護層（０≦ｙ≦１）を設けることにより、再成長前の（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰクラッド層の露出による酸化を防ぐとともに、電流阻止層のエッチング時に選択エッチングが可能となり、製造工程を大幅に簡略化できる。
【０１８７】
さらに、前記電流阻止層を、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）層あるいは（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層から構成し、前記保護層を、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＰ（０≦ｙ≦１）層から構成することにより、電流阻止層をエッチングするためのエッチャントとして、Ｈ_２ＰＯ_３等のリン酸系の溶液、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏを所定の比率に設定したもの）、あるいは王水（塩酸と硝酸の混合液）等を用いることにより、保護層と電流阻止層との間でエッチング速度に差が生じ、電流阻止層の選択エッチングを簡単に行うことができる。
【０１８８】
また、流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下の化合物半導体で構成することにより、Ａｌを含んだ電流拡散層は比較的その酸化が発生しにくいものとなり、素子の信頼性の低下が起こりにくいという効果がある。
【０１８９】
また、電流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＩｎＰ層で構成することにより、電流拡散層は酸化されにくいものとなり、信頼性の低下が防げる。
【０１９０】
また、ＡｌＧａＩｎＰ層はＡｌ組成が０．３以下であっても従来のＬＥＤで電流拡散層として用いたＡｌＧａＡｓよりもバンドギャップを大きく設定することが可能であり、発光部からの発光の吸収を低減でき、これにより光の導出効率を向上させて、高輝度の半導体発光素子を得ることができる。加えて、ＡｌＧａＩｎＰ層はＧａＡｓ基板および発光部と格子整合が可能なため、発光部への格子不整合による悪影響がないという効果がある。
【０１９１】
さらに、電流拡散層を発光部よりもバンドギャップの大きいＡｌ組成が０．３以下のＡｌＧａＩｎＮ層により構成することにより、電流拡散層を構成する化合物半導体のＡｌ組成が０．３以下であっても、ＧａＰよりもバンドギャップを大きくすることが可能であり、電流拡散層の酸化抑制に加えて、電流拡散層での発光部からの発光の吸収をさらに低減でき、より光の導出効率を向上させた高輝度の半導体発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体発光素子を説明するための図であり、図１（ａ）〜図１（ｄ）は、上記半導体発光素子の製造プロセスをその工程順に示している。
【図２】参考例１による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図３】参考例２による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図４】参考例３による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図６】参考例４による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図７】参考例５による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図８】参考例６による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図９】参考例７による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１０】参考例８による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１１】参考例９による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１２】参考例１０による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１３】参考例１１による半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１４】従来例の半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図１５】従来例の電流阻止層を用いた半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ｎ−ＧａＡｓ基板
２ ｎ−下クラッド層
３，３３ 活性層
３ａ，３３ａ 発光部
４ ｐ−上クラッド層
５，４５，７５，９５ 保護層
６，２６，３６，４６，５６，６６，６８，７６，９６ 電流阻止層
７，５７，５８，８７ａ，８７ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，１１７，１２７，１３７ 電流拡散層
１０ ｎ型電極
１１ ｐ型電極
１３９ ｐ型コンタクト層
１００１〜１０１３ 半導体発光素子

Claims (2)

1. 第１導電型の化合物半導体基板と、
   該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、ＩｎＧａＡｌＰによって構成された活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、
   該発光部の所定領域上に配置された第１導電型のＩｎ_１−ｙＧａ_ｙＰ層（０≦ｙ≦１）である電流阻止層と、
   該発光部及び第１導電型の電流阻止層上に形成された第２導電型の電流拡散層と、
   該電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し側電極とを備え、
   該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、
   該電流拡散層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まないＧａＰ層によって構成されている半導体発光素子。
2. 第１導電型の化合物半導体基板と、
   該化合物半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、ＩｎＧａＡｌＰによって構成された活性層及び第２導電型のクラッド層を順次形成してなる発光部と、
   該発光部上に形成された第２導電型のＧａＰ層である第１の電流拡散層と、
   該第１の電流拡散層上に、該発光部の所定領域に対向するよう配置された第１導電型のＩｎ_１−ｙＧａ_ｙＰ層（０≦ｙ≦１）である電流阻止層と、
   該第１の電流拡散層及び電流阻止層上に形成された第２導電型の第２の電流拡散層と、
   該第２の電流拡散層上に該電流阻止層と対向するよう配置された光取り出し側電極とを備え、
   該電流阻止層は、該光取り出し側電極と発光部との間で電流の流れをブロックするものであり、
   該第１及び第２の電流拡散層はそれぞれ、該光取り出し側電極と発光部との間で電流経路の断面積が、該発光部側に近づくほど広がるよう電流を拡散するものであり、該両電流拡散層は、該発光部を構成する半導体材料よりもバンドギャップの大きいＡｌを含まないＧａＰ層によって構成されている半導体発光素子。

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