JP6038630B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子に関する。

ＬＥＤ素子を搭載した発光装置が、照明、バックライト、産業機器等に従来から用いられてきた。ＬＥＤ素子においては、ｎ型半導体層にドーパントを高濃度にドーピングすることで、活性層内に送り込まれるキャリアの量を増加させ、発光効率を高めているものがある。

特開２０００−２１６４３２号公報 特開平１１−２５１６８７号公報

上記したようなＬＥＤ素子においては、高濃度にドーピングされた半導体層から活性層にドーパント（不純物）が拡散することで、時間が経つにつれて活性層の発光効率が低下してしまうという問題があった。特許文献１には、活性層と高濃度にドーピングされたｎ型半導体層との間に、ｎ型半導体層に用いられているドーパントよりも原子番号の大きい元素からなるドーパントがドーピングされた層を挟むことで、活性層へのドーパントの拡散を防止することが開示されている。また、特許文献２には、発光層とｐ型半導体層との間にコドープ層を挟むことが開示されている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、活性層へのドーパントの拡散を防止することで高い発光効率を長期間維持可能であり、また発光ムラが少ない等、高性能な発光素子を提供することを目的とする。

本発明の半導体素子は、ｎ型ドーパントがドーピングされている第１の半導体層、活性層、ｐ型のドーパントがドーピングされている第２の半導体層がこの順に積層されてなる半導体構造層を有する半導体素子であって、当該第１の半導体層と当該活性層との間には拡散防止層が形成されており、当該拡散防止層は、当該第１の半導体層に近い方からアンドープ層である第１の緩衝層、ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントの両方がドーピングされているコドープ層である中間層及び当該中間層よりもｎ型ドーパントのドーパント濃度が低い第２の緩衝層が順に積層された層を含むことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る発光素子の断面図である。 図１の一部拡大図である 本発明の発光素子の製造方法を示す断面図である。 本発明の発光素子の他の実施例の発光素子の断面図である

以下に、本発明の実施例１に係る発光素子１０について、図１及び図２を参照しつつ説明する。成長基板１１は、その上にＧａＮ半導体層を成長させることが可能な、例えば、サファイヤ基板等である。成長基板１１上には、バッファ層１３、下地層１５、及びｎ型クラッド層１７がこの順に積層されたｎ型半導体層１９が形成されている。バッファ層１３は、低温で成長させられた、層厚２０ｎｍのアンドープのＧａＮ層である。下地層１５は、バッファ層よりも高温で成長させられた、層厚１μｍのアンドープのＧａＮ層である。ｎ型クラッド層１７は、層厚が３μｍのｎ型ＧａＮ層であり、Ｓｉドーパント濃度が１×１０^１８〜１×１０^２１個／ｃｍ^３である。ｎ型半導体層１９のｎ型クラッド層１７の上面の一部領域には、ｎ電極２０が形成されている。ｎ電極２０は、Ｔｉ、Ａｌがこの順に積層されて形成されている。

ｎ型半導体層１９上のｎ型クラッド層１７の上面のｎ電極２０が形成されていない領域上には、第１の緩衝層としての下地改善層２１、中間層としての不純物遮蔽層２３、及び第２の緩衝層としての表面改善層２５がこの順に積層されている拡散防止層２７が形成されている。下地改善層２１は、層厚１００ｎｍのアンドープのＧａＮ層であり、ドーパントが高濃度でドーピングされている故に表面モフォロジが悪化しているｎ型クラッド層１７の平坦化及び結晶性を補償し、下地改善層２１上に形成される不純物遮蔽層２３を良好に成膜するために形成される層である。なお、下地改善層２１は、結晶性の補償を十分に行いかつ動作電圧を上昇させないように、１０〜５００ｎｍであるのが好ましく、１００〜２００ｎｍであるのがさらに好ましい。

不純物遮蔽層２３は、ｐ型ドーパントであるＭｇ及びｎ型ドーパントであるＳｉが共にドーピングされている、いわゆるコドープのＧａＮ層である。不純物遮蔽層２３は、層厚１００ｎｍの層であり、ドーパント濃度は、例えば、Ｍｇの濃度が５×１０^１７atoms/cm^３程度であり、Ｓｉの濃度が１×１０^１８atoms/cm^３程度である。不純物遮蔽層２３の内部において、ｎ型ドーパントであるＳｉとｐ型ドーパントであるＭｇとがクーロン相互作用により電気的に中性な原子対を形成することで、ｎ型クラッド層１７のｎ型ドーパントが遮蔽され、活性層側への拡散が防止される効果が生ずる。なお、不純物遮蔽層２３は、厚くしすぎると結晶性の低下による欠陥が増加してしまい、薄くしすぎるとドーパントの遮蔽効果が低下してしまうので、１０〜５００ｎｍであるのが好ましく、１０〜３００ｎｍであるのがさらに好ましい。

表面改善層２５は、層厚１００ｎｍのアンドープのＧａＮ層である。表面改善層２５は、ドーパントが高濃度でドーピングされている故に表面モフォロジが悪化している不純物遮蔽層２３の平坦化及び結晶性を補償し、表面改善層２５上に形成される半導体層を良好に成膜するために形成される層である。なお、表面改善層２５は、結晶性の補償を十分に行いかつ動作電圧を上昇させないように、１０〜５００ｎｍであるのが好ましく、１００〜２００ｎｍであるのがさらに好ましい。

拡散防止層２７上には、歪み緩和層２９が形成されている。歪み緩和層２９は、層厚３ｎｍのＧａＮ層であるバリア層及び層厚３ｎｍのＩｎＧａＮ層である井戸層のペアからなる層が２０層形成されており、その上にさらに層厚３ｎｍのバリア層が形成されてなる層である。すなわち、歪み緩和層は、２０層の井戸層の各々がバリア層によって挟まれている構造を有している。

歪み緩和層２９の上には、活性層３１が形成されている。活性層３１は、層厚６ｎｍのＧａＮ層であるバリア層及び層厚３ｎｍのＩｎＧａＮ層である井戸層のペアからなる層が６層形成されており、その上にさらに６ｎｍのバリア層が形成されてなる層である。すなわち、活性層３１は、６層の井戸層の各々がバリア層によって挟まれている構造を有している。

活性層３１上には、ブロック層３３が形成されている。ブロック層３３は、ドーパントとしてＭｇがドーピングされている層厚２０ｎｍのＡｌＧａＮ層である。ブロック層３３のＭｇドーパント濃度は、１×１０^２０atoms/cm^３である。

ブロック層３３上には、ｐ型クラッド層及びｐ型クラッド層よりも高濃度にドーパントがドーピングされたｐ型コンタクト層がこの順に積層されてなるｐ型半導体層３５が形成されている。ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層は、ドーパントとしてＭｇを含んでいるＧａＮ層である。ｐ型クラッド層のＭｇドーパント濃度は、５×１０^１９atoms/cm^３、ｐ型コンタクト層のＭｇドーパント濃度は、２×１０^２０atoms/cm^３である。

ｐ型半導体層３５上の一部領域には、ｐ電極３７が形成されている。ｐ電極３７は、ｐ型半導体層３５のｐ型コンタクト層上にＮｉ、Ａｕがこの順に積層されて形成されている。

上述のように、発光素子１０には、ｎ型半導体層１９と活性層３１との間に、アンドープの下地改善層２１、不純物遮蔽層２３、アンドープの表面改善層２５からなる拡散防止層が形成されている。このように、ｎ型半導体層１９と活性層３１との間にコドープ層である不純物遮蔽層を設けることで、ｎ型半導体層１９から活性層へのドーパントの拡散を防止することができる。従って、ドーパントの取り込みによる活性層３１の発光強度の低下を防止することができ、発光素子の信頼性及び耐久性を向上させることが可能である。

また、高濃度にドーパントがドーピングされている故に結晶性及び表面モフォロジが悪化しているｎ型クラッド層１７上に、アンドープの下地改善層２１を形成し結晶性を補償した後に不純物遮蔽層２３を形成することで、結晶欠陥が少なく良質でドーパントの遮蔽能の高い不純物遮蔽層２３を形成することが可能である。また、同様に高濃度にドーパントがドーピングされている故に結晶性及び表面モフォロジが悪化している不純物遮蔽層２３上にさらにアンドープの表面改善層２５を形成して結晶性を補償することで、拡散防止層２７よりも後に形成される歪み緩和層２９、活性層３１の結晶性を良好にし、結晶欠陥が少なく良質で発光効率の高い活性層３１を形成することが可能である。

さらに、拡散防止層２７は、活性層３１と平行な方向、すなわち発光素子の水平方向への電流の拡散を促進する効果も有する。図１の領域Ａの部分拡大図である図２に太線で示すように、アンドープ層である下地改善層２１及び表面改善層２５の電気抵抗率が、それぞれｎ型クラッド層１７及び不純物遮蔽層２３よりも高い故に、ｎ型クラッド層１７または不純物遮蔽層２３に流入した電流は、下地改善層２１または表面改善層２５に流入する前に、ｎ型クラッド層１７または不純物遮蔽層２３内で活性層３１と平行な方向に拡散する。この電流拡散効果により、発光素子内の電流集中、特に活性層における電流集中を防止することで発光素子の発光効率を向上させることが可能である。また、発光素子内の電流密度の均一化を図ることにより、順方向電圧低下を抑制して動作電圧の低下をもたらすことができ、高電流注入による発光効率の低下を抑制すること、すなわちDroop特性を向上させることが可能である
以下に、上述した発光素子１０を製造する方法について、図３（ａ）−（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）−（ｃ）は、発光素子１０の製造工程を断面で示した図である。なお、図３（ａ）−（ｃ）においては、明解さのために１つの発光素子の断面を示しているが、実際の製造時は、多数の発光素子が配列されたシート状態で製造されてもよい。

まず、サファイヤ基板等の成長基板１１を準備し、成長基板１１のＣ面上に半導体構造層をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により成膜する。まず、基板をＭＯＣＶＤ装置に投入し、Ｈ_２（水素）を１０Ｌ／ｍｉｎ流しながら、１０００℃まで昇温させ、約１０分熱処理を行った。

次に、成長基板１１上に、バッファ層１３、アンドープの下地層１５及びｎ型クラッド層１７をこの順に積層し、ｎ型半導体層１９を形成する。具体的には、まず、温度を約５５０℃まで下げ、ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）を２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ３（アンモニア）２Ｌ／ｍｉｎ、そして総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２（水素）を加えて流し、２０ｎｍの層厚の低温ＧａＮ層であるバッファ層１３を形成する。

バッファ層１３の成長後、温度を約１０５０℃まで上げ、ＴＭＧａを４０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流し、層厚１μｍのアンドープの下地層１５を形成する。

アンドープの下地層１５の形成後、温度を１０５０℃に維持したまま、下地層１５の形成時と同様に、ＴＭＧａを４０μｍｏｌ／ｍｉｎとＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流し、さらに、ＳｉＨ_４（モノシラン）またはＳｉ_２Ｈ_６（ジシラン）をＳｉドーパント濃度が１×１０^１８〜１×１０^２１atoms/cm^３程度になるように添加し、層厚３μｍのｎ型クラッド層１７を形成し、ｎ型半導体層１９が完成する（図３（ａ））。

次に、ｎ型半導体層１９上に、下地改善層２１、不純物遮蔽層２３、表面改善層２５をこの順に積層し、拡散防止層２７を形成する。具体的には、まず、ｎ型クラッド層１７を形成する際と同温度、１０５０℃にて、ＴＭＧａを４０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流し、層厚１００ｎｍのアンドープの下地改善層２１を形成する。

続いて同温度にて、ＴＭＧａを４０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流し、さらに、ＳｉＨ_４またはＳｉ_２Ｈ_６を加えることでＳｉをドーピングし、同時にＣｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を加えることでＭｇをドーピングし、層厚１００ｎｍの不純物遮蔽層２３を形成する。この際、不純物遮蔽層２３のＳｉドーパント濃度が１×１０^１８atoms/cm^３、Ｍｇドーパント濃度が５×１０^１７atoms/cm^３程度になるように、ＳｉＨ_４またはＳｉ_２Ｈ_６、及びＣｐ_２Ｍｇ添加する。

続いて同温度にて、ＴＭＧａを４０μｍｏｌ／ｍｉｎとＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流し、層厚１００ｎｍのアンドープの下地改善層２１を形成し、拡散防止層２７が完成する（図３（ｂ））。

次に、拡散防止層２７上に、歪み緩和層２９を形成する。具体的には、まず、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＮ_２（窒素）を加えて流しながら成長温度を約８５０℃まで降下させる。歪み緩和層の成長温度に達したら、材料ガスノズルよりＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を５．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＮ_２を加えて流して約３０秒間成長を行い、層厚３ｎｍのバリア層（ＧａＮ）を形成する。次に材料ガスノズルよりＴＥＧａを５．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）を４μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＮ_２を加えて流して約３０秒間成長を行い、層厚３ｎｍの井戸層（ＩｎＧａＮ）を形成する。このバリア層及び井戸層の形成２０周期繰り返し、最後にキャップ層としてさらに上述のバリア層（ＧａＮ）を形成し、歪み緩和層２９が完成する。

次に、歪み緩和層２９上に、活性層３１を形成する。具体的には、まず、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＮ_２を加えて流しながら成長温度を約８００℃まで降下させる。発光層の成長温度に達したら、材料ガスノズルよりＴＥＧａを５．５μｍｏｌ／ｍｉｎとＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＮ_２を加えて流し、約１分間成長を行い６ｎｍのバリア層（ＧａＮ）を形成する。次に、材料ガスノズルよりＴＥＧａを５．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＩを６．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＮ_２を加えて流し、約２５秒間成長を行い、層厚３ｎｍの井戸層（ＩｎＧａＮ）を形成する。このバリア層及び井戸層の形成を６周期繰り返し、最後にキャップ層としてさらに上述のバリア層（ＧａＮ）を形成し、活性層３１が完成する。

次に、活性層３１上に、ブロック層３３を形成する。具体的には、まず、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流しながら、ブロック層の成長温度である約９５０℃まで昇温させる。昇温後、温度が安定したら、ＴＭＧａを３．５μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を ０．４μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流し、さらにＣｐ_２Ｍｇを加えて、Ｍｇドーパント濃度が１×１０^２０atoms/cm^３ になるようにドーピングされた層厚２０ｎｍのＡｌＧａＮからなるブロック層３３を形成する。

次に、ブロック層３３上にｐ型クラッド層及びｐ型クラッド層よりも高濃度にドーパントがドーピングされたｐ型コンタクト層がこの順に積層されてなるｐ型半導体層３５を形成する。具体的には、まず、ＴＭＧａを１２μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ_３を４Ｌ／ｍｉｎ、さらに総流量が１０Ｌ／ｍｉｎになるようにＨ_２を加えて流す。加えてＣｐ_２ＭｇをＭｇのドーパント濃度が５×１０^１９atoms/cm^３程度になるように添加し、層厚０．１μｍのｐ−ＧａＮ層であるｐ型クラッド層を形成する。その後、Ｃｐ_２Ｍｇの量のみを増加させ、Ｃｐ_２ＭｇをＭｇドーパント濃度が２×１０^２０ atoms/cm^３程度になるように添加し、層厚５ｎｍのｐ^＋−ＧａＮ層であるｐ型コンタクト層を形成し、ｐ型半導体層３５が完成する。

次に、ｐ型半導体層３５の上面に所定形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置で、ｐ型半導体層３５からエッチングを行い、ｎ型クラッド層１７の表面を露出させる（図３（ｃ））。その後、ｐ型半導体層３５の上面の所定領域にｐ電極３７を形成し、エッチングにより露出したｎ型クラッド層１７の上面の所定領域にｎ電極２０を形成し、発光素子１０が完成する。

なお、上記表面改善層は、完全なアンドープ層ではなく、前記不純物遮蔽層２３のＳｉドーパント濃度より低いドーパント濃度を有している層であってもよい。このようにしても、結晶性補償効果は発生し、また完全なアンドープとするよりも表面改善層の電気抵抗率を低減することができる故に、動作電圧の上昇を抑制することが可能である。

実施例２に係る発光素子は、拡散防止層２７の構成が異なる以外は、実施例１に係る発光素子１０と同一の構成を有している。実施例２の発光素子の拡散防止層２７は、アンドープの下地改善層２１及び不純物遮蔽層２３については、発光素子１０と同一であるが、表面改善層２５は全体がアンドープではなく、不純物遮蔽層２３側から歪み緩和層２９側にかけてＳｉドーピング量が低下させられているＳｉドーピング層になっている。

実施例２において、表面改善層２５は、全体として不純物遮蔽層２３よりも低いＳｉドーパント濃度を有する２００ｎｍの層である。表面改善層２５は、不純物遮蔽層２３に接している領域のＳｉドーパント濃度が１×１０^１８atoms/cm^３となっており、歪み緩和層２９に向かうにつれてＳｉドーパント濃度が低下し、歪み緩和層２９と接する領域がアンドープ領域となっている。表面改善層２５の不純物遮蔽層２３に接している領域のＳｉドーパント濃度は、好ましくは、５×１０^１７atoms/cm^３であり、さらに好ましくは１×１０^１７atoms/cm^３である。

このように、表面改善層２５内のＳｉドーパント濃度を不純物遮蔽層２３から歪み緩和層に向けて緩やかに低下させることによって、不純物遮蔽層２３の上面から歪み緩和層２９の下面かけてスムーズに結晶格子の状態を整えることができ、より結晶欠陥が少ない良好な表面改善層、歪み緩和層２９、及び活性層３１を得ることができ、発光素子の発光効率をさらに向上させることが可能である。

実施例３に係る発光素子は、拡散防止層２７の構成が異なる以外は、実施例１に係る発光素子１０と同一の構成を有している。実施例３に係る発光素子の拡散防止層２７は、アンドープの下地改善層２１及び不純物遮蔽層２３については、発光素子１０と同一であるが、表面改善層２５は、全体がアンドープ層ではなく、薄いアンドープ層及びＳｉドープ層が繰り返し積層された超格子構造を有している。表面改善層のＳｉドーパント濃度は、全体として不純物遮蔽層２３のＳｉドーパント濃度より低くなっている。ここで、表面改善層のＳｉドーパント濃度は、Ｓｉドープ層のＳｉがアンドープ層も含めた表面改善層全体に均一に含まれていた場合の濃度として扱う。また、表面改善層のＳｉドープ層は、それのみでも不純物遮蔽層のＳｉドーパント濃度以下になっていることが好ましい。

具体的には、実施例３に係る発光素子における表面改善層２５は、不純物遮蔽層２３の上面に、層厚１０ｎｍのアンドープ層及び層厚１０ｎｍでＳｉドーパント濃度１×１０^１８atoms/cm^３のＳｉドープ層がこの順に積層されているペアが１０層繰り返して形成され、２００ｎｍ積層されている層である。なお、Ｓｉドープ層のドーパント濃度は、５×１０^１７atoms/cm^３以上であるのが好ましい。また、表面改善層２５内のアンドープ層の各々及びＳｉドープ層の各々の層厚は２〜２０ｎｍであるのが好ましい。また、アンドープ層の各々及びＳｉドープ層の各々の層厚に応じて、アンドープ層及びＳｉドープ層のペアの繰り返し回数は変更可能である。

このように、表面改善層２５をアンドープ層及びＳｉドープ層の超格子構造とすることにより、表面改善層２５において不純物遮蔽層２３の表面の結晶性を補償することで、拡散防止層２７よりも後に形成される歪み緩和層２９及び活性層３１の結晶性を良好にするだけではなく、表面改善層２５内で、さらに発光素子の水平方向への電流の拡散を促進させることができる。従って、活性層３１に、さらに均一に電流を供給することが可能となり、発光素子の発光効率をさらに改善することができ、ｄｒｏｏｐ特性もさらに向上させることが可能である。

上記実施例においては、ｎ型クラッド層１７の上面に接して下地改善層２１を形成することとしたが、図４に示すように、ｎ型クラッド層１７と下地改善層２１との間に、さらにアンドープのＧａＮ層及びＳｉ及びＭｇがドーピングされたコドープ層からなる補助層３９を形成してもよい。この際、例えば、補助層３９のアンドープＧａＮ層は、層厚１０ｎｍであり、コドープ層の層厚は１０ｎｍ、Ｓｉドーパント濃度は１×１０^２０atoms/cm^３、Ｍｇドーパント濃度は５×１０^１９atoms/cm^３である。このようにすることで、電流はｎ型クラッド層１７及び不純物遮蔽層２３において、さらにｎ型クラッド層１７と下地改善層２１との間に形成されたコドープ層おいて発光素子の水平方向に拡散される。従って、発光素子全体、特に、活性層３１に、さらに均一に電流を供給することが可能となり、発光素子の発光効率をさらに改善することができ、ｄｒｏｏｐ特性もさらに向上させることが可能である。

また、上記した補助層３９は、アンドープのＧａＮ層とｎ型のドーパントであるＳｉがドーピングされたＳｉドープ層とからなる層であってもよい。この際、例えば、補助層３９のアンドープＧａＮ層は、層厚１０ｎｍであり、Ｓｉドープ層の層厚は１０ｎｍ、Ｓｉドーパント濃度は１×１０^２０atoms/cm^３である。このようにすることで、上記補助層を形成した場合と同様に、電流はｎ型クラッド層１７及び不純物遮蔽層２３において、さらにｎ型クラッド層１７と下地改善層２１との間に形成されたＳｉドープ層おいて発光素子の水平方向に拡散される。従って、発光素子全体、特に、活性層３１に、さらに均一に電流を供給することが可能となり、発光素子の発光効率をさらに改善することができ、ｄｒｏｏｐ特性もさらに向上させることが可能である。

また、上記した補助層３９は、アンドープＧａＮ層とコドープ層とが、またはアンドープＧａＮ層とＳｉドープ層とが複数層繰り返し積層されている層であってもよい。また、上記した補助層３９と下地改善層とが、アンドープＧａＮ層とコドープ層とからなる超格子構造、またはアンドープＧａＮ層とＳｉドープ層とからなる超格子構造を形成していてもよい。このようにした場合も、電流が発光素子の水平方向に拡散され、発光素子全体に均一に電流を供給することが可能となりので、発光素子の発光効率をさらに改善することができ、ｄｒｏｏｐ特性を向上させることが可能である。

上記実施例において、各層の層厚の例を示したが、これに固定されることなく各層の層厚を選択することが可能である。また、下地改善層２１及び補助層３９の層厚は、アンドープＧａＮ層とＳｉドープ層またはコドープ層との繰り返し数等との兼ね合いにより、下記に示す好ましい総膜厚範囲内に収まるように設計することができる。

なお、補助層３９を形成する場合には、下地改善層２１及び補助層３９を合わせた厚さが、１０〜５００ｎｍであるのが好ましく、１００〜２００ｎｍであるのがさらに好ましい。

上記実施例では、成長基板上に半導体層を成長させ、半導体層の一部を除去してｎ型半導体層を露出させて電極を形成するタイプの発光素子を例に説明をしたが、本発明は半導体層に成長基板とは別の支持基板を貼り付けて、成長基板を除去して形成する、いわゆるシンフィルムタイプ等の他の発光素子にも応用可能である。また、上述した実施例における種々の数値、寸法、材料等は、例示に過ぎず、用途及び製造される発光素子等に応じて、適宜選択することができる。

１０ 発光素子
１１ 成長基板
１３ バッファ層
１５ 下地層
１７ ｎ型クラッド層
１９ ｎ型半導体層
２０ ｎ電極
２１ 下地改善層
２３ 不純物遮蔽層
２５ 表面改善層
２７ 拡散防止層
２９ 歪み緩和層
３１ 活性層
３３ ブロック層
３５ ｐ型半導体層
３７ ｐ電極
３９ 補助層

Claims (6)

1. ｎ型ドーパントがドーピングされている第１の半導体層、活性層、ｐ型ドーパントがドーピングされている第２の半導体層がこの順に積層されてなる半導体構造層を有する半導体素子であって、
   前記第１の半導体層と前記活性層との間には拡散防止層が形成されており、前記拡散防止層は、前記第１の半導体層に近い方からアンドープ層である第１の緩衝層、ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントの両方がドーピングされているコドープ層である中間層及び前記中間層よりもｎ型ドーパントのドーパント濃度が低い第２の緩衝層が順に積層された層を含み、
   前記第２の緩衝層は、前記中間層側から前記活性層側にかけてドーパント濃度が低下していることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第２の緩衝層は、アンドープ層と前記ｎ型ドーパントがドーピングされている層とからなる超格子構造を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記第１の緩衝層と前記第１の半導体層との間には、補助層が形成されており、前記補助層は、アンドープ層とコドープ層とがこの順に積層されてなる層を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
4. 前記補助層及び前記第１の緩衝層が、アンドープ層とコドープ層とからなる超格子構造を形成していることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
5. 前記第１の緩衝層と前記第１の半導体層との間には、補助層が形成されており、前記補助層は、アンドープ層と前記ｎ型ドーパントがドーピングされている層とがこの順に積層されてなる層を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
6. 前記補助層及び前記第１の緩衝層が、アンドープ層と前記ｎ型ドーパントがドーピングされている層とからなる超格子構造を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子。

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