(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-15
(45)【発行日】2024-08-23
(54)【発明の名称】半導体発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 33/32 20100101AFI20240816BHJP
【ＦＩ】
H01L33/32
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021069026
(22)【出願日】2021-04-15
(65)【公開番号】P2022163904
(43)【公開日】2022-10-27
【審査請求日】2023-10-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000226242
【氏名又は名称】日機装株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】稲津 哲彦
【審査官】村井 友和
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－１２３９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０６９９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１９４６１０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／４６
Ｈ０１Ｓ ５／００－ ５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型コンタクト層と、前記ｎ型コンタクト層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｎ側挿入層と、
前記ｎ側挿入層上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される井戸層および障壁層を含む活性層と、
前記活性層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｐ側挿入層と、
前記ｐ側挿入層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型コンタクト層と、
前記ｎ型コンタクト層の前記第１上面とは異なる第２上面に設けられるｎ側コンタクト電極と、
前記ｐ型コンタクト層の上面に設けられるｐ型コンタクト電極と、を備え、
前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層のそれぞれのＡｌＮ組成は、前記障壁層のＡｌＮ組成よりも高い半導体発光素子。
【請求項2】
ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型コンタクト層と、
前記ｎ型コンタクト層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｎ側挿入層と、
前記ｎ側挿入層上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される井戸層および障壁層を含む活性層と、
前記活性層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｐ側挿入層と、
前記ｐ側挿入層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型コンタクト層と、を備え、
前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層のそれぞれのＡｌＮ組成は、前記障壁層のＡｌＮ組成よりも高く、
前記活性層は、複数の井戸層および複数の障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有し、
前記複数の井戸層のうち前記ｎ型クラッド層に最も近い最初の井戸層から前記ｎ側挿入層までの第１距離と、前記複数の井戸層のうち前記ｐ型クラッド層に最も近い最後の井戸層から前記ｐ側挿入層までの第２距離の差は、前記第１距離または前記第２距離の１０％以下である半導体発光素子。
【請求項3】
前記第１距離および前記第２距離のそれぞれは、前記活性層の厚さよりも大きい、請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項4】
前記第１距離および前記第２距離のそれぞれは、１００ｎｍ以下である、請求項２または３に記載の半導体発光素子。
【請求項5】
前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層の少なくとも一方は、アンドープである、請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項6】
前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層の少なくとも一方は、ＡｌＮから構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体発光素子は、基板上に積層されるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を有する。半導体発光素子の静電耐圧（ＥＳＤ耐圧）を高めるため、ｎ型半導体層と発光層の間に、ｎ型不純物濃度の異なる層を積層させた第１のＥＳＤ対策層と、アンドープ超格子構造を含む第２のＥＳＤ対策層とを挿入した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－１８３１２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
第１のＥＳＤ対策層および第２のＥＳＤ対策層を設けた場合、素子構造が複雑化し、結晶成長時間が長くなる。より簡易な構成によってＥＳＤ耐圧を向上できることが好ましい。
【0005】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易な構成によってＥＳＤ耐圧を向上できる半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様の半導体発光素子は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型コンタクト層と、ｎ型コンタクト層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｎ側挿入層と、ｎ側挿入層上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される井戸層および障壁層を含む活性層と、活性層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｐ側挿入層と、ｐ側挿入層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型コンタクト層と、を備える。ｎ側挿入層およびｐ側挿入層のそれぞれのＡｌＮ組成は、障壁層のＡｌＮ組成よりも高い。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、より簡易な構成によって半導体発光素子のＥＳＤ耐圧を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。
【0010】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成され、いわゆるＤＵＶ－ＬＥＤ（Deep UltraViolet-Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料が用いられる。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ～３２０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【0011】
本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、少なくとも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ１－ｘ－ｙＡｌｘＧａｙＮ（０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の組成によって表すことができ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮを含む。
【0012】
図１は、実施の形態に係る半導体発光素子１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子１０は、基板１２と、ベース層１４と、ｎ型コンタクト層１６と、ｎ側挿入層１８と、ｎ型クラッド層２０と、活性層２２と、電子ブロック層２４と、ｐ型クラッド層２６と、ｐ側挿入層２８と、ｐ型コンタクト層３０と、ｎ側コンタクト電極３２と、ｐ側コンタクト電極３４とを備える。
【0013】
図１において、矢印Ａによって示される方向を「上下方向」または「厚み方向」ということがある。また、基板１２から見て、基板１２から離れる方向を上側、基板１２に向かう方向を下側ということがある。
【0014】
基板１２は、第１主面１２ａと、第１主面１２ａとは反対側の第２主面１２ｂとを有する。第１主面１２ａは、ベース層１４からｐ型コンタクト層３０までの各層を成長させるための結晶成長面である。基板１２は、半導体発光素子１０が発する深紫外光に対して透光性を有する材料から構成され、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）から構成される。第２主面１２ｂは、活性層２２が発する深紫外光を外部に取り出すための光取り出し面である。基板１２は、ＡｌＮから構成されてもよいし、ＡｌＧａＮから構成されてもよい。
【0015】
ベース層１４は、基板１２の第１主面１２ａの上に設けられる。ベース層１４は、ｎ型コンタクト層１６を形成するための下地層（テンプレート層）である。ベース層１４は、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、例えば、アンドープのＡｌＮ層と、ＡｌＮ層上に設けられるアンドープのＡｌＧａＮ層とを含む。基板１２がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、ベース層１４は、アンドープのＡｌＧａＮ層のみで構成されてもよい。
【0016】
ｎ型コンタクト層１６は、ベース層１４の上に設けられる。ｎ型コンタクト層１６は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、ｎ型の不純物として例えばＳｉがドープされる。ｎ型コンタクト層１６は、例えば、ＡｌＮ組成が２５％以上、４０％以上または５０％以上となるｎ型ＡｌＧａＮから構成される。ｎ型コンタクト層１６は、例えば、ＡｌＮ組成が８０％以下または７０％以下となるｎ型ＡｌＧａＮから構成される。ｎ型コンタクト層１６は、例えば、１μｍ以上３μｍ以下の厚さを有する。
【0017】
ｎ側挿入層１８は、ｎ型コンタクト層１６の第１上面１６ａに設けられる。ｎ側挿入層１８は、ｎ型コンタクト層１６とｎ型クラッド層２０の間に設けられる。ｎ側挿入層１８は、アンドープまたはｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される。ｎ側挿入層１８は、ｎ型コンタクト層１６およびｎ型クラッド層２０のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有する。ｎ側挿入層１８は、活性層２２に含まれる障壁層３８のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有してもよい。ｎ側挿入層１８のＡｌＮ組成は、例えば８０％以上または９０％以上である。ｎ側挿入層１８は、ＡｌＮから構成されてもよい。ｎ側挿入層１８は、５ｎｍ以下の厚さを有し、例えば、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の厚さを有する。
【0018】
ｎ型クラッド層２０は、ｎ側挿入層１８の上に設けられる。ｎ型クラッド層２０は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、ｎ型の不純物として例えばＳｉがドープされる。ｎ型クラッド層２０は、ｎ型コンタクト層１６のＡｌＮ組成と同じか、ｎ型コンタクト層１６のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有する。ｎ型コンタクト層１６のＡｌＮ組成は、２５％以上、４０％以上または５０％以上である。ｎ型コンタクト層１６のＡｌＮ組成は、８０％以下または７０％以下である。ｎ型クラッド層２０は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さを有する。ｎ型クラッド層２０の厚さは、活性層２２の厚さより大きくてもよい。
【0019】
活性層２２は、ｎ型クラッド層２０の上に設けられる。活性層２２は、単層または多層の量子井戸構造を有し、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される井戸層３６と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される障壁層３８とを含む。井戸層３６は、ｎ型クラッド層２０およびｐ型クラッド層２６のＡｌＮ組成よりも低いＡｌＮ組成を有する。障壁層３８は、ｎ型クラッド層２０またはｐ型クラッド層２６のＡｌＮ組成と同じか、ｎ型クラッド層２０およびｐ型クラッド層２６のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有する。
【0020】
活性層２２は、複数の井戸層３６および複数の障壁層３８を含み、複数の井戸層３６と複数の障壁層３８が交互に積層された多重量子井戸構造を有する。図示する例において、活性層２２は、四つの井戸層３６および三つの障壁層３８を含むが、井戸層３６および障壁層３８の層数は、図示する例に比べて多くてもよいし、少なくてもよい。複数の井戸層３６は、ｎ型クラッド層２０に最も近い最初の井戸層３６ａと、ｐ型クラッド層２６に最も近い最後の井戸層３６ｂとを有する。最初の井戸層３６ａは、ｎ型クラッド層２０と接触して設けられ、最後の井戸層３６ｂは、電子ブロック層２４と接触して設けられる。各障壁層３８は、隣接する二つの井戸層３６の間に設けられる。なお、最初の井戸層３６ａとｎ型クラッド層２０の間に追加の障壁層３８が設けられてもよい。また、最後の井戸層３６ｂと電子ブロック層２４の間に追加の障壁層３８が設けられてもよい。
【0021】
各井戸層３６は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有し、例えば２ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚さを有する。各障壁層３８は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有し、例えば１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さを有する。活性層２２の全体の厚さは、井戸層３６および障壁層３８の積層数にも依存するが、例えば２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、例えば３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。
【0022】
電子ブロック層２４は、活性層２２の上に設けられる。電子ブロック層２４は、アンドープまたはｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される。電子ブロック層２４は、障壁層３８のＡｌＮ組成と同じか、障壁層３８のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有する。電子ブロック層２４のＡｌＮ組成は、例えば８０％以上または９０％以上である。電子ブロック層２４は、ＡｌＮから構成されてもよい。電子ブロック層２４は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有し、例えば２ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚さを有する。
【0023】
ｐ型クラッド層２６は、電子ブロック層２４の上に設けられる。ｐ型クラッド層２６は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされる。ｐ型クラッド層２６は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さを有する。ｐ型クラッド層２６の厚さは、活性層２２の厚さより大きくてもよい。
【0024】
ｐ型クラッド層２６は、第１ｐ型クラッド層４０および第２ｐ型クラッド層４２を有してもよい。第１ｐ型クラッド層４０は、電子ブロック層２４に接触して設けられる。第２ｐ型クラッド層４２は、第１ｐ型クラッド層４０に接触して設けられ、第１ｐ型クラッド層４０とｐ側挿入層２８の間に設けられる。
【0025】
第１ｐ型クラッド層４０は、ｎ型クラッド層２０のＡｌＮ組成と同じか、ｎ型クラッド層２０のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有する。第１ｐ型クラッド層４０は、４０％以上のＡｌＮ組成を有し、例えば７０％以上または８０％以上のＡｌＮ組成を有する。第１ｐ型クラッド層４０は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さを有し、例えば１５ｎｍ以上８０ｎｍ以下の厚さを有する。第１ｐ型クラッド層４０の厚さは、第２ｐ型クラッド層４２の厚さより大きくてもよい。
【0026】
第２ｐ型クラッド層４２は、第１ｐ型クラッド層４０のＡｌＮ組成よりも低いＡｌＮ組成を有する。第２ｐ型クラッド層４２は、２５％以上、４０％以上または５０％以上のＡｌＮ組成を有し、８０％以下または７０％以下のＡｌＮ組成を有する。第２ｐ型クラッド層４２のＡｌＮ組成は、ｎ型コンタクト層１６またはｎ型クラッド層２０のＡｌＮ組成の±１０％以内であってもよい。第２ｐ型クラッド層４２は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さを有し、例えば１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有する。
【0027】
ｐ側挿入層２８は、ｐ型クラッド層２６の上に設けられる。ｐ側挿入層２８は、ｐ型クラッド層２６とｐ型コンタクト層３０の間に設けられる。ｐ側挿入層２８は、アンドープまたはｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される。ｐ側挿入層２８は、ｐ型クラッド層２６およびｐ型コンタクト層３０のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有する。ｐ側挿入層２８は、障壁層３８のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有してもよい。ｐ側挿入層２８のＡｌＮ組成は、例えば８０％以上または９０％以上である。ｐ側挿入層２８は、ＡｌＮから構成されてもよい。ｐ側挿入層２８は、５ｎｍ以下の厚さを有し、例えば、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の厚さを有する。ｐ側挿入層２８のＡｌＮ組成および厚さは、それぞれ、ｎ側挿入層１８のＡｌＮ組成および厚さと同じであってもよい。
【0028】
ｎ側挿入層１８およびｐ側挿入層２８は、活性層２２から見て上下対称となる位置に設けられてもよい。言い換えると、活性層２２からｎ側挿入層１８までの第１距離ｄ１は、活性層２２からｐ側挿入層２８の第２距離ｄ２と実質的に同じであってもよい。例えば、第１距離ｄ１および第２距離ｄ２の差は、第１距離ｄ１または第２距離ｄ２の１０％以内であってもよい。例えば、第１距離ｄ１が７０ｎｍであれば、第２距離ｄ２は６３ｎｍ以上７７ｎｍ以下である。本実施の形態において、第１距離ｄ１は、ｎ型クラッド層２０と最初の井戸層３６ａの界面からｎ型クラッド層２０とｎ側挿入層１８の界面までの距離であり、ｎ型クラッド層２０の厚さと一致する。また、第２距離ｄ２は、電子ブロック層２４と最後の井戸層３６ｂの界面からｐ型クラッド層２６とｐ側挿入層２８の界面までの距離であり、電子ブロック層２４とｐ型クラッド層２６の厚さの合計と一致する。第１距離ｄ１および第２距離ｄ２は、活性層２２の厚さよりも大きいことが好ましい。第１距離ｄ１および第２距離ｄ２は、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【0029】
ｐ型コンタクト層３０は、ｐ側挿入層２８の上に設けられる。ｐ型コンタクト層３０は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される。ｐ型コンタクト層３０は、ｐ型クラッド層２６のＡｌＮ組成よりも低いＡｌＮ組成を有する。ｐ型コンタクト層３０は、２０％以下、１０％以下または５％以下のＡｌＮ組成を有する。ｐ型コンタクト層３０は、ＡｌＮ組成が０％であってもよく、ｐ型ＧａＮから構成されてもよい。ｐ型コンタクト層３０は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有し、例えば５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さを有する。
【0030】
ｎ側コンタクト電極３２は、ｎ型コンタクト層１６の第２上面１６ｂに設けられる。ｎ側コンタクト電極３２は、ｎ型コンタクト層１６とオーミック接触する。ｎ側コンタクト電極３２は、例えば、ｎ型コンタクト層１６に接触するＴｉ層と、Ｔｉ層上に設けられるＡｌ層とを有する。ｎ側コンタクト電極３２は、Ａｌ層上に設けられるＴｉ層、Ｎｉ層、Ｒｈ層、Ａｕ層などをさらに含んでもよい。
【0031】
ｐ側コンタクト電極３４は、ｐ型コンタクト層３０の上面３０ａに設けられる。ｐ側コンタクト電極３４は、ｐ型コンタクト層３０とオーミック接触する。ｐ側コンタクト電極３４は、例えば、ｐ型クラッド層２６に接触するＲｈ層と、Ｒｈ層上に設けられるＡｌ層とを有する。ｐ側コンタクト電極３４は、Ａｌ層上に設けられるＴｉ層、Ｎｉ層、Ｒｈ層、Ａｕ層などをさらに含んでもよい。
【0032】
本実施の形態によれば、ｎ側挿入層１８およびｐ側挿入層２８を設けることにより、半導体発光素子１０のＥＳＤ耐圧を向上できる。図１に示されるような水平型の素子構造の場合、ｎ側コンタクト電極３２およびｐ側コンタクト電極３４の端部に電流および電界が集中しやすく、局所的に大きな電界が生じるためにＥＳＤ破壊が発生しやすくなる。本実施の形態によれば、障壁層３８のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有するｎ側挿入層１８およびｐ側挿入層２８を設けることにより、高抵抗のｎ側挿入層１８およびｐ側挿入層２８において横方向に電流を拡散させることができ、活性層２２における電流および電界の局所的な集中を緩和できる。その結果、ｎ側挿入層１８およびｐ側挿入層２８が設けられない場合に比べて、半導体発光素子１０のＥＳＤ耐圧を向上できる。
【0033】
本実施の形態によれば、ｎ側挿入層１８およびｐ側挿入層２８を設けることにより、活性層２２における局所的な電流集中を緩和できるため、より大きな駆動電流を半導体発光素子１０に与えることができる。その結果、半導体発光素子１０の発光効率を高めることができる。
【0034】
本実施の形態によれば、活性層２２からｎ側挿入層１８までの第１距離ｄ１と、活性層２２からｐ側挿入層２８までの第２距離ｄ２とを実質的に同じにすることにより、活性層２２の下部（ｎ側）および上部（ｐ側）における電流集中の緩和効果を均一化できる。例えば、最初の井戸層３６ａにおける横方向の電流密度分布と、最後の井戸層３６ｂにおける横方向の電流密度分布を同等にすることができ、活性層２２における局所的な電流集中をより好適に緩和できる。
【0035】
本実施の形態によれば、活性層２２からｎ側挿入層１８までの第１距離ｄ１と、活性層２２からｐ側挿入層２８までの第２距離ｄ２とを活性層２２の厚さよりも大きくすることにより、活性層２２における電流集中をより好適に緩和できる。仮に、第１距離ｄ１および第２距離ｄ２が活性層２２の厚さよりも小さい場合、電流を横方向に拡散させるための距離を不十分となり、電流集中を緩和させる効果が低減しうる。
【0036】
本実施の形態によれば、活性層２２からｎ側挿入層１８までの第１距離ｄ１と、活性層２２からｐ側挿入層２８までの第２距離ｄ２とを１００ｎｍ以下にすることにより、電流集中の緩和効果を確保しつつ、結晶成長時間が長くなることを防止できる。また、ｐ型クラッド層２６の厚みが大きくなることによる直列の抵抗成分の増加を抑制できるため、電流集中の緩和効果をより高めることができる。
【0037】
以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【0038】
以下、本発明のいくつかの態様について説明する。
【0039】
本発明の第１の態様は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型コンタクト層と、前記ｎ型コンタクト層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｎ側挿入層と、前記ｎ側挿入層上に設けられ、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される井戸層および障壁層を含む活性層と、前記活性層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型クラッド層と、前記ｐ型クラッド層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、５ｎｍ以下の厚さを有するｐ側挿入層と、前記ｐ側挿入層上に設けられ、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｐ型コンタクト層と、を備え、前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層のそれぞれのＡｌＮ組成は、前記障壁層のＡｌＮ組成よりも高い半導体発光素子である。第１の態様によれば、障壁層のＡｌＮ組成よりも高いＡｌＮ組成を有するｎ側挿入層およびｐ側挿入層を設けるというシンプルな構造によって、半導体発光素子のＥＳＤ耐性を向上できる。
【0040】
本発明の第２の態様は、前記活性層は、複数の井戸層および複数の障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有し、前記複数の井戸層のうち前記ｎ型クラッド層に最も近い最初の井戸層から前記ｎ側挿入層までの第１距離と、前記複数の井戸層のうち前記ｐ型クラッド層に最も近い最後の井戸層から前記ｐ側挿入層までの第２距離の差は、前記第１距離または前記第２距離の１０％以下である、第１の態様に記載の半導体発光素子である。第２の態様によれば、第１距離と第２距離の差を第１距離または第２距離の１０％以内とし、第１距離と第２距離を実質的に同じにすることにより、最初の井戸層における電流集中の緩和効果と、最後の井戸層における電流集中の緩和効果とを同等にすることができ、活性層における局所的な電流集中を好適に抑制できる。
【0041】
本発明の第３の態様は、前記第１距離および前記第２距離のそれぞれは、前記活性層の厚さよりも大きい、第２の態様に記載の半導体発光素子である。第３の態様によれば、第１距離および第２距離のそれぞれを活性層の厚さよりも大きくすることにより、電流を横方向に拡散させるための距離を十分に確保でき、活性層における局所的な電流集中を好適に抑制できる。
【0042】
本発明の第４の態様は、前記第１距離および前記第２距離のそれぞれは、１００ｎｍ以下である、第２または第３の態様に記載の半導体発光素子である。第４の態様によれば、電流集中の緩和効果を確保しつつ、結晶成長時間が長くなることを防止できる。
【0043】
本発明の第５の態様は、前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層の少なくとも一方は、アンドープである、第１から第４のいずれか一つの態様に記載の半導体発光素子である。第５の態様によれば、ｎ側挿入層およびｐ側挿入層をアンドープにして高抵抗化することにより、電流集中の緩和効果を高めることができる。
【0044】
本発明の第６の態様は、前記ｎ側挿入層および前記ｐ側挿入層の少なくとも一方は、ＡｌＮから構成される、第１から第５のいずれか一つの態様に記載の半導体発光素子である。第６の態様によれば、ｎ側挿入層およびｐ側挿入層をＡｌＮ層にして高抵抗化することにより、電流集中の緩和効果を高めることができる。
【符号の説明】
【0045】
１０…半導体発光素子、１２…基板、１４…ベース層、１６…ｎ型コンタクト層、１６ａ…第１上面、１６ｂ…第２上面、１８…ｎ側挿入層、２０…ｎ型クラッド層、２２…活性層、２４…電子ブロック層、２６…ｐ型クラッド層、２８…ｐ側挿入層、３０…ｐ型コンタクト層、３２…ｎ側コンタクト電極、３４…ｐ側コンタクト電極、３６…井戸層、３８…障壁層、４０…第１ｐ型クラッド層、４２…第２ｐ型クラッド層。
【図1】