JP2000244070A - 半導体装置および半導体発光素子 - Google Patents

半導体装置および半導体発光素子

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JP2000244070A
JP2000244070A JP4170899A JP4170899A JP2000244070A JP 2000244070 A JP2000244070 A JP 2000244070A JP 4170899 A JP4170899 A JP 4170899A JP 4170899 A JP4170899 A JP 4170899A JP 2000244070 A JP2000244070 A JP 2000244070A
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Shigeki Hashimoto
茂樹 橋本
Katsunori Yanashima
克典 簗嶋
Masao Ikeda
昌夫 池田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層が接し、バンド不連続が存在するヘテロ界
面を有する半導体装置または半導体発光素子において、
ヘテロ界面を横切って電流が流れやすくし、伝導性の向
上を図る。 【解決手段】 互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層が接し、バンド不連続が存在するヘテ
ロ界面を有する半導体装置または半導体発光素子におい
て、そのヘテロ界面に、バンド不連続を擬似的に消滅ま
たは低減する超格子層または組成傾斜層を挿入する。Ｇ
ａＮ系半導体レーザでは、ｎ型ＧａＮコンタクト層４と
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６とのヘテロ界面にｎ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子層５またはｎ型ＡｌＧａＮグレー
ディッド層を挿入し、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１と
ｐ型ＧａＮコンタクト層１３とのヘテロ界面にｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２またはｐ型ＡｌＧａＮグレ
ーディッド層を挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
び半導体発光素子に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオードあ
るいは電子走行素子に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い、可視領域から紫外領域
までの発光を得ることができる半導体レーザや発光ダイ
オードなどの半導体発光素子の開発が活発に行われてい
る。このうち、発光ダイオードはすでに実用化されてい
る。半導体レーザについては、室温連続発振が達成され
た後、長寿命化に努力が払われているが、現在ではまだ
実用化に至っていない。この半導体レーザは特に、光記
録の分野において、光ディスクなどの記録密度を向上さ
せるために、短波長域の発光が得られる半導体レーザと
して、実用化が待たれているところである。
【０００３】図１１に従来のＧａＮ系半導体レーザの一
例を示す。このＧａＮ系半導体レーザは、ＳＣＨ（Sepa
rate Confinement Heterostructure）構造を有するもの
である。
【０００４】図１１に示すように、この従来のＧａＮ系
半導体レーザにおいては、ｃ面サファイア基板１０１上
に、ＧａＮバッファ層１０２、アンドープＧａＮ層１０
３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１０５、ｎ型ＧａＮ光導波層１０６、Ｇａ1-x
Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造の活性層１０７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０８、
ｐ型ＧａＮ光導波層１０９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１１０およびｐ型ＧａＮコンタクト層１１１が順次積層
されている。ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上層部、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、ｎ型ＧａＮ光導波層
１０６、活性層１０７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１０
８、ｐ型ＧａＮ光導波層１０９およびｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１１０は所定のメサ形状を有する。また、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１１０の上層部およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層１１１は一方向にストライプ状に延びるリ
ッジ形状を有する。そして、このリッジ部のｐ型ＧａＮ
コンタクト層１１１上にｐ側電極１１２がオーミック接
触しているとともに、メサ部に隣接する部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０４上にｎ側電極１１３がオーミック
接触している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のＧａＮ系半導体レーザは、従来より広く使用され
ているＧａＡｓ系半導体レーザなどに比べて動作電圧が
かなり高く、実用上問題があった。また、このように動
作電圧が高いことは、ＧａＮ系半導体レーザの寿命を短
くするばかりでなく、高出力化の妨げにもなってしまう
ため、その低減が強く望まれていた。
【０００６】したがって、この発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の動作電圧
の低減を図ることを目的とする。
【０００７】この発明は、より一般的には、互いに異な
る二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が接し、
バンド不連続が存在するヘテロ界面を少なくとも一つ有
し、そのヘテロ界面を横切って電流を流す半導体装置に
おいて、その電流が流れやすくし、伝導性の向上を図る
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の従来のＧａＮ系半
導体レーザの動作電圧が高い理由の一つに、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１１０とｐ型ＧａＮコンタクト層１１と
のヘテロ界面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０５とｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層１０５とのヘテロ界面に大きな
バンド不連続が存在し、これがレーザ動作時に流す電流
に対して障害となり、伝導性を悪化させることがある。
【０００９】この問題は、それらのヘテロ界面に、バン
ド不連続を擬似的に消滅または低減する層を挿入するこ
とにより有効に解決することができる。そして、そのよ
うな層としては、超格子層あるいは組成傾斜層を用いる
ことができる。
【００１０】すなわち、上記課題を解決するために、こ
の発明の第１の発明は、互いに異なる二つの窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が接し、バンド不連続が存在
するヘテロ界面を少なくとも一つ有する半導体装置にお
いて、ヘテロ界面に、バンド不連続を擬似的に消滅また
は低減する超格子層が挿入されていることを特徴とする
ものである。
【００１１】この発明の第２の発明は、互いに異なる二
つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が接し、バン
ド不連続が存在するヘテロ界面を少なくとも一つ有する
半導体装置において、ヘテロ界面に、バンド不連続を擬
似的に消滅または低減する組成傾斜層が挿入されている
ことを特徴とするものである。
【００１２】この発明の第３の発明は、互いに異なる二
つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が接し、バン
ド不連続が存在するヘテロ界面を少なくとも一つ有する
半導体発光素子において、ヘテロ界面に、バンド不連続
を擬似的に消滅または低減する超格子層が挿入されてい
ることを特徴とするものである。
【００１３】この発明の第４の発明は、互いに異なる二
つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が接し、バン
ド不連続が存在するヘテロ界面を少なくとも一つ有する
半導体発光素子において、ヘテロ界面に、バンド不連続
を擬似的に消滅または低減する組成傾斜層が挿入されて
いることを特徴とするものである。
【００１４】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、一般的には、ガリウム（Ｇａ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ホウ素（Ｂ）
およびタリウム（Ｔｌ）からなる群より選ばれた少なく
とも一種類のＩＩＩ族元素と、少なくとも窒素（Ｎ）を
含み、場合によってさらにヒ素（Ａｓ）またはリン
（Ｐ）を含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の具体例をいくつか挙げると、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎ
Ｎ、ＩｎＮなどである。
【００１５】この発明の第１および第３の発明において
は、例えば、超格子層は互いに異なる第１の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層が交互に積層された構造を有し、
これらの第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層お
よび第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の厚さ
はトンネル効果が起こる範囲に設定される。ここで、第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第２の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の一方が井戸層を
構成し、他方が障壁層を構成する。あるいは、超格子層
は互いに異なる第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
が交互に積層された構造を有し、超格子層の井戸層の厚
さは積層方向に単調に変化している（このような超格子
層は傾斜超格子層と呼ばれる）。ここで、この超格子層
の井戸層の厚さの変化は、具体的には、半導体装置また
は半導体発光素子の動作時に、この超格子層の各周期の
井戸層に形成される量子準位、典型的には例えば第１量
子準位のエネルギーが、積層方向に段階的にかつ単調に
増加または減少して、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層間のバンド不連続を分割し、かつ相互に近接した
エネルギーを取り、これらの量子準位を介して、第１の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の価電子帯間または伝
導帯間を正孔または電子が共鳴トンネリングにより移動
することができるように設定される。第１の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の厚さは一般には５０ｎｍ以下で
ある。
【００１６】この発明の第１および第３の発明におい
て、典型的には、二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層はＢx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層（ただ
し、０≦ｘ１、ｙ１、ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≦
１）およびＢx2Ａｌy2Ｇａz2Ｉｎ1-x2-y2-z2Ｎ層（ただ
し、０≦ｘ２、ｙ２、ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≦
１）からなり、超格子層はＢx3Ａｌy3Ｇａz3Ｉｎ
1-x3-y3-z3Ｎ層（ただし、０≦ｘ３、ｙ３、ｚ３≦１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≦１）およびＢx4Ａｌy4Ｇａz4Ｉｎ
1-x4-y4-z4Ｎ層（ただし、０≦ｘ４、ｙ４、ｚ４≦１、
ｘ４＋ｙ４＋ｚ４≦１）が交互に積層されたものからな
る。これらのＢx3Ａｌy3Ｇａz3Ｉｎ1-x3-y3-z3Ｎ層およ
びＢx4Ａｌy4Ｇａz4Ｉｎ1-x4-y4-z4Ｎ層の厚さはトンネ
ル効果が起こる範囲に設定される。あるいは、この超格
子層の井戸層の厚さは積層方向に単調に変化している。
【００１７】この発明の第２および第４の発明におい
て、典型的には、二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層はＢx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層（ただ
し、０≦ｘ１、ｙ１、ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≦
１）およびＢx2Ａｌy2Ｇａz2Ｉｎ1- x2-y2-z2Ｎ層（ただ
し、０≦ｘ２、ｙ２、ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≦
１）からなり、組成傾斜層はＢx5Ａｌy5Ｇａz5Ｉｎ
1-x5-y5-z5Ｎ層（ただし、０≦ｘ５、ｙ５、ｚ５≦１、
ｘ５＋ｙ５＋ｚ５≦１）からなる。組成傾斜層を構成す
るＢx5Ａｌy5Ｇａz5Ｉｎ1-x5-y5-z5Ｎ層は、典型的に
は、Ｂx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層およびＢx2Ａ
ｌy2Ｇａz2Ｉｎ1-x2-y2-z2Ｎ層の価電子帯または伝導帯
を連続的に接続するように組成を変化させる。
【００１８】この発明において、典型的には、ヘテロ界
面はＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とのヘテロ界面であり、こ
のヘテロ界面に上述の超格子層または組成傾斜層が挿入
される。ただし、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成をｐとする
と、０＜ｐ≦１である。より具体的には、例えば、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザのような半導体発光素子の場合には、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とｐ型ＧａＮコンタクト層と
が接した構造を有し、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とｐ型
ＧａＮコンタクト層とのヘテロ界面に、ｐ型ＡｌＧａＮ
層およびｐ型ＧａＮ層が交互に積層された構造を有し、
これらのｐ型ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層の厚さが
トンネル効果が起こる範囲に設定された超格子層、ある
いは、ｐ型ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層が交互に積
層された構造を有し、ｐ型ＧａＮ層の厚さがｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層からｐ型ＧａＮコンタクト層に向かって
積層方向に単調に増加する超格子層、あるいは、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層の価電子帯とｐ型ＧａＮコンタクト
層の価電子帯とを連続的に接続するｐ型ＡｌＧａＮ（た
だし、Ａｌ組成をｑとすると、０≦ｑ≦１）からなる組
成傾斜層が挿入される。また、半導体発光素子は、例え
ば、ｎ型ＧａＮコンタクト層とｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層とが接した構造を有し、ｎ型ＧａＮコンタクト層とｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層とのヘテロ界面に、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ層およびｎ型ＧａＮ層が交互に積層された構造を有
し、これらのｎ型ＡｌＧａＮ層およびｎ型ＧａＮ層の厚
さがトンネル効果が起こる範囲に設定された超格子層、
あるいは、ｎ型ＡｌＧａＮ層およびｎ型ＧａＮ層が交互
に積層された構造を有し、ｎ型ＧａＮ層の厚さがｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層からｎ型ＡｌＧａＮクラッド層に向か
って積層方向に単調に減少した超格子層、あるいは、ｎ
型ＧａＮコンタクト層の伝導帯とｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層の伝導帯とを連続的に接続するｎ型ＡｌＧａＮ（た
だし、Ａｌ組成をｒとすると、０≦ｒ≦１）からなる組
成傾斜層が挿入される。
【００１９】上述のように構成されたこの発明において
は、互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層が接し、バンド不連続が存在するヘテロ界面に、
バンド不連続を擬似的に消滅または低減する超格子層あ
るいは組成傾斜層が挿入されていることにより、このヘ
テロ界面を横切って電流が流れやすくなり、伝導性が向
上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００２１】図１はこの発明の第１の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザ
はＳＣＨ構造を有するものである。
【００２２】図１に示すように、この第１の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面サファイア
基板１上に、ＧａＮバッファ層２、アンドープＧａＮ層
３、ｎ型ＧａＮコンタクト層４、ｎ型ＡｌＧａＮ／Ｇａ
Ｎ超格子層５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６、ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層７、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy ＮＭ
ＱＷ構造の活性層８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層９、ｐ
型ＧａＮ光導波層１０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
１、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２およびｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１３が順次積層されている。言い換え
れば、この第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザ
においては、従来のＧａＮ系半導体レーザと異なり、ｎ
型ＧａＮコンタクト層４とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６
とのヘテロ界面にｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５が
挿入されているとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３とのヘテロ界面にｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２が挿入されている。こ
れらのｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５およびｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２の詳細については後に説
明する。これらのＧａＮ系半導体層の厚さの一例を挙げ
ると、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６は０．５μｍ、ｎ型
ＧａＮ光導波層７は０．１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮキャッ
プ層９は２０ｎｍ、ｐ型ＧａＮ光導波層１０は０．１μ
ｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１は０．５μｍ、ｐ型
ＧａＮコンタクト層１２は０．５μｍである。ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層６およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
１のＡｌ組成は例えばそれぞれ０．０６（６％）であ
る。
【００２３】ｎ型ＧａＮコンタクト層４の上層部、ｎ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６、ｎ型ＧａＮ光導波層７、活性層８、ｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層９、ｐ型ＧａＮ光導波層１０およびｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１１は所定のメサ形状を有する。
また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１０の上層部、ｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２およびｐ型ＧａＮコン
タクト層１３は一方向にストライプ状に延びるリッジ形
状を有する。そして、このリッジ部のｐ型ＧａＮコンタ
クト層１３上にｐ側電極１４がオーミック接触している
とともに、メサ部に隣接する部分のｎ型ＧａＮコンタク
ト層４上にｎ側電極１５がオーミック接触している。こ
こで、ｐ側電極１４は例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からな
り、ｎ側電極１５は例えばＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ膜か
らなる。
【００２４】図２Ａに、障壁層であるｐ型ＡｌＧａＮ層
と井戸層であるｐ型ＧａＮ層とが交互に積層され、これ
らのｐ型ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層の厚さが積層
方向に連続的に変化しているｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超
格子層１２の構造の一例を示す。また、図２Ｂは、図２
Ａに示すｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２およびそ
の近傍の部分の価電子帯を示す。図２Ａおよび図２Ｂに
示すように、この例では、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格
子層１２は、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１からｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１３に向かう方向で見て順にｐ型Ｇａ
Ｎ層とｐ型ＡｌＧａＮ層とが８周期交互に積層されたも
のからなり、各周期のｐ型ＧａＮ層とｐ型ＡｌＧａＮ層
との合計の厚さは一定である。各周期のｐ型ＧａＮ層の
厚さはこれらのｐ型ＧａＮ層に形成される正孔の量子準
位、例えば第１量子準位（図２Ｂにおいて、水平の実線
で示す）のエネルギーがｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１
とｐ型ＧａＮコンタクト層１３との価電子帯のエネルギ
ー不連続をほぼ等間隔に分割し、かつ、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層１１からｐ型ＧａＮコンタクト層１３に向か
う方向に順次低くなるように選ばれている。具体的に
は、ｐ型ＧａＮ層の厚さはｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
１からｐ型ＧａＮコンタクト層１３に向かう方向で見て
順に０．５ｎｍ、１ｎｍ、１．５ｎｍ、２．０ｎｍ、
２．５ｎｍ、３．０ｎｍ、３．５ｎｍ、４．０ｎｍおよ
び４．５ｎｍと増加し、ｐ型ＡｌＧａＮ層の厚さはｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１１からｐ型ＧａＮコンタクト層
１３に向かう方向で見て順に４．５ｎｍ、４ｎｍ、３．
５ｎｍ、３．０ｎｍ、２．５ｎｍ、２．０ｎｍ、１．５
ｎｍ、１ｎｍおよび０．５ｎｍと減少している。なお、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト
層１３との価電子帯のエネルギー不連続が３５ｍｅＶで
あると仮定して計算を行っている。
【００２５】図３に、この第１の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザの動作時に順バイアスを印加したときの
ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２およびその近傍の
部分の価電子帯を示す。この場合、ｐ側電極１４からｐ
型ＧａＮコンタクト層１３に注入された正孔は、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２に形成された互いに近接
した量子準位を介して共鳴トンネリングによりこのｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２を通ってｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１１に移動する。このため、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３とのヘ
テロ界面に存在する価電子帯の不連続は擬似的に消滅し
ていると見なすことができる。
【００２６】図４Ａに、障壁層であるｎ型ＡｌＧａＮ層
と井戸層であるｎ型ＧａＮ層とが交互に積層され、これ
らのｎ型ＡｌＧａＮ層およびｎ型ＧａＮ層の厚さが積層
方向に連続的に変化しているｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超
格子層５の構造の一例を示す。また、図４Ｂは、図４Ａ
に示すｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５およびその近
傍の部分の伝導帯を示す。図４Ａおよび図４Ｂに示すよ
うに、この例では、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５
は、ｎ型ＧａＮコンタクト層４からｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層６に向かう方向で見て順にｎ型ＡｌＧａＮ層とｎ
型ＧａＮ層とが８周期交互に積層されたものからなり、
各周期のｎ型ＡｌＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層との合計の厚
さは一定である。各周期のｎ型ＧａＮ層の厚さはこれら
のｎ型ＧａＮ層に形成される電子の量子準位、例えば第
１量子準位（図４Ｂにおいて、水平の実線で示す）のエ
ネルギーがｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層６との伝導帯のエネルギー不連続をほぼ等間
隔に分割し、かつ、ｎ型ＧａＮコンタクト層４からｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層６に向かう方向に順次高くなるよ
うに選ばれている。具体的には、ｎ型ＡｌＧａＮ層の厚
さはｎ型ＧａＮコンタクト層４からｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層６に向かう方向で見て順に０．５ｎｍ、１ｎｍ、
１．５ｎｍ、２．０ｎｍ、２．５ｎｍ、３．０ｎｍ、
３．５ｎｍ、４．０ｎｍおよび４．５ｎｍと増加し、ｎ
型ＧａＮ層の厚さはｎ型ＧａＮコンタクト層４からｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層６に向かう方向で見て順に４．５
ｎｍ、４ｎｍ、３．５ｎｍ、３．０ｎｍ、２．５ｎｍ、
２．０ｎｍ、１．５ｎｍ、１ｎｍおよび０．５ｎｍと減
少している。なお、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層６との伝導帯のエネルギー不連続は
７５ｍｅＶであるとして計算を行っている。
【００２７】図５に、この第１の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザの動作時に順バイアスを印加したときの
ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５およびその近傍の部
分の伝導帯を示す。この場合、ｎ側電極１５からｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４に注入された電子は、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子層５に形成された互いに近接した量子
準位を介して共鳴トンネリングによりこのｎ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子層５を通ってｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層６に移動する。このため、ｎ型ＧａＮコンタクト層４
とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６とのヘテロ界面に存在す
る伝導帯の不連続は擬似的に消滅していると見なすこと
ができる。
【００２８】次に、上述のように構成されたこの発明の
第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法
について説明する。
【００２９】すなわち、この第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザを製造するには、まず、図１に示すよ
うに、ｃ面サファイア基板１を用意し、その上に例えば
ＭＯＣＶＤ法により、例えば５２０℃の温度で厚さが例
えば３０ｎｍのＧａＮバッファ層２を成長させる。この
ＧａＮバッファ層２は非晶質に近い結晶層からなり、そ
の上に下地層を成長させる際の核となるものである。こ
のＧａＮバッファ層２の成長においては、原料ガスとし
ては、例えば、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3 Ｇ
ａ）ガスとアンモニア（ＮＨ3 ）ガスとを用いる。次
に、このＧａＮバッファ層２上に、例えばＭＯＣＶＤ法
により、例えば１０２０℃の温度でアンドープＧａＮ層
３を成長させる。
【００３０】次に、アンドープＧａＮ層３上に、例えば
ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮコンタクト層４、ｎ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６、ｎ型ＧａＮ光導波層７、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇ
ａ1-y Ｉｎy Ｎ ＭＱＷ構造の活性層８、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層９、ｐ型ＧａＮ光導波層１０、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１１、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層
１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３を順次成長させ
る。ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＧａＮコンタ
クト層４、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層６、ｎ型ＧａＮ光導波層７、ｐ型Ａ
ｌＧａＮキャップ層９、ｐ型ＧａＮ光導波層１０、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１１、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超
格子層１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３の成長温
度は例えば１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層であるＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ ＭＱＷ構造の活性
層８の成長温度は例えば７００〜８００℃とする。ま
た、これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、
Ｇａ原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3Ｇ
ａ）、Ａｌ原料としてはトリメチルアルミニウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ａｌ）、Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウ
ム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ）、Ｎ原料としてはアンモニア
（ＮＨ3 ）を用いる。また、キャリアガスとしては、例
えば、水素（Ｈ2）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガスを用い
る。ドーパントは、ｎ型ドーパントとしては例えばモノ
シラン（ＳｉＨ4 ）、ｐ型ドーパントとしては例えばシ
クロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用い
る。また、特に、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５お
よびｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２の成長時に
は、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５を構成するｎ型
ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１
２を構成するｐ型ＡｌＧａＮ層の成長速度は例えば１．
８０μｍ／ｈとし、ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層５
を構成するｎ型ＧａＮ層およびｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ
超格子層１２を構成するｐ型ＧａＮ層の成長速度はそれ
よりも少し低い成長速度、例えば１．７４μｍ／ｈとす
る。この後、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層９、ｐ型ＧａＮ
光導波層１０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２およびｐ型ＧａＮコンタ
クト層１３にドープされたアクセプタの電気的活性化の
ための熱処理を行う。この熱処理は例えば窒素（Ｎ2 ）
雰囲気中において例えば７００℃程度で行う。
【００３１】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１３上に所
定幅のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）
を形成した後、このレジストパターンをマスクとして、
例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１１の厚さ方向の途中の深さまで
エッチングし、リッジ部を形成する。この後、このレジ
ストパターンを除去する。
【００３２】次に、このリッジ部を形成するために用い
たレジストパターンよりも幅の広いレジストパターン
（図示せず）をリッジ部を覆うように形成した後、この
レジストパターンをマスクとして、例えばＲＩＥ法によ
りｎ型ＧａＮコンタクト層４の厚さ方向の途中の深さま
でエッチングし、メサ部を形成する。この後、レジスト
パターンを除去する。
【００３３】次に、リッジ部のｐ型ＧａＮコンタクト層
１３上に例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなるｐ側電極１
４を形成するとともに、メサ部に隣接する部分のｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４上に例えばＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ
膜からなるｎ側電極１５を形成する。
【００３４】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたｃ面サファイア基板１を劈開などによりバー状
に加工して両共振器端面を形成し、さらにこれらの共振
器端面に端面コーティングを施した後、このバーを劈開
によりチップ化する。以上により、目的とするＳＣＨ構
造のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００３５】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６とのヘテロ界面にｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子
層５が挿入されているとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３とのヘテロ界面
にｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２が挿入されてい
ることにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層６とのヘテロ界面に存在する伝導帯の不
連続およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１とｐ型ＧａＮ
コンタクト層１３とのヘテロ界面に存在する価電子帯の
不連続をともに擬似的に消滅させることができる。この
ため、ＧａＮ系半導体レーザの動作時にこれらのヘテロ
界面を通って電流が流れやすくなり、伝導性が向上す
る。これによって、ＧａＮ系半導体レーザの動作電圧の
大幅な低減を図ることができる。また、動作電圧の低減
により、ＧａＮ系半導体レーザの寿命の向上や高出力化
を図ることができる。
【００３６】次に、この発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。
【００３７】この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザにおいては、第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザと同様に、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層６とのヘテロ界面にｎ型ＡｌＧａＮ
／ＧａＮ超格子層５が挿入されているとともに、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３
とのヘテロ界面にｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２
が挿入されているが、この場合、これらのｎ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子層５およびｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超
格子層１２はいずれもその井戸層および障壁層の厚さが
トンネル効果が起こる範囲に設定されている。具体的に
は、例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２は、トンネル効果が起こ
る厚さ、例えば５０ｎｍ以下、好適には１０ｎｍ以下の
厚さのｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層とが交互に８周
期積層され、各周期は一定になっている。また、例え
ば、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、ｎ型ＡｌＧａＮ
／ＧａＮ超格子層５は、トンネル効果が起こる厚さ、例
えば５０ｎｍ以下、好適には１０ｎｍ以下の厚さのｎ型
ＡｌＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層とが交互に８周期積層さ
れ、各周期は一定になっている。その他のことは第１の
実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様に、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層６とのヘテロ界面にｎ型ＡｌＧａＮ／Ｇ
ａＮ超格子層５が挿入されているとともに、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３との
ヘテロ界面にｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層１２が挿
入されていることにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層４と
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６とのヘテロ界面に存在する
伝導帯の不連続およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１と
ｐ型ＧａＮコンタクト層１３とのヘテロ界面に存在する
価電子帯の不連続をともに擬似的に消滅させることがで
きる。このため、ＧａＮ系半導体レーザの動作時にこれ
らのヘテロ界面を通って電流が流れやすくなり、伝導性
が向上する。これによって、ＧａＮ系半導体レーザの動
作電圧の大幅な低減を図ることができる。また、動作電
圧の低減により、ＧａＮ系半導体レーザの寿命の向上や
高出力化を図ることができる。
【００３９】次に、この発明の第３の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。図８はこの第３
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザを示す。
【００４０】図８に示すように、この第３の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＮコン
タクト層４とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６とのヘテロ界
面にｎ型ＡｌＧａＮグレーディッド層１６が挿入されて
いるとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１とｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１３とのヘテロ界面にｐ型ＡｌＧａＮ
グレーディッド層１７が挿入されている。ここで、ｐ型
ＡｌＧａＮグレーディッド層１７のＡｌ組成は、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１１からｐ型ＧａＮコンタクト層１
３に向かう方向に、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１のＡ
ｌ組成（例えば、０．０６）から０まで直線的に減少し
ている。したがって、図９Ｂに示すように、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３との
価電子帯は、ｐ型ＡｌＧａＮグレーディッド層１７を介
して、連続的に接続されている。また、ｎ型ＡｌＧａＮ
グレーディッド層１６のＡｌ組成は、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層４からｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６に向かう方向
に、０からｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６のＡｌ組成（例
えば、０．０６）まで直線的に増加している。したがっ
て、図１０Ｂに示すように、ｎ型ＧａＮコンタクト層４
とｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６との価電子帯は、ｎ型Ａ
ｌＧａＮグレーディッド層１７を介して、連続的に接続
されている。その他のことは第１の実施形態と同様であ
るので、説明を省略する。
【００４１】以上のように、この第３の実施形態によれ
ば、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６とのヘテロ界面にｎ型ＡｌＧａＮグレーディッド
層１６が挿入されているとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１１とｐ型ＧａＮコンタクト層１３とのヘテロ界
面にｐ型ＡｌＧａＮグレーディッド層１７が挿入されて
いることにより、ｎ型ＧａＮコンタクト層４とｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層６とのヘテロ界面に存在する伝導帯の
不連続およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１とｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１３とのヘテロ界面に存在する価電子帯
の不連続をともに擬似的に消滅させることができる。こ
のため、ＧａＮ系半導体レーザの動作時にこれらのヘテ
ロ界面を通って電流が流れやすくなり、伝導性が向上す
る。これによって、ＧａＮ系半導体レーザの動作電圧の
大幅な低減を図ることができる。また、動作電圧の低減
により、ＧａＮ系半導体レーザの寿命の向上や高出力化
を図ることができる。
【００４２】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００４３】例えば、第１〜第３の実施形態において挙
げた数値、構造、基板、原料、プロセスなどはあくまで
も例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構
造、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【００４４】具体的には、第１〜第３の実施形態におい
ては、この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザに
適用した場合について説明したが、この発明は、ＤＨ
（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半導体レー
ザに適用してもよいことは言うまでもなく、ＧａＮ系発
光ダイオードに適用してもよい。
【００４５】また、第１〜第３の実施形態においては、
基板としてｃ面サファイア基板１を用いているが、一般
には、半導体装置または半導体発光素子の基板として
は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、スピ
ネル、ケイ素（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）など
からなるものを用いてもよい。
【００４６】また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の成長には、ＭＯＣＶＤ法以外の方法、例えば、ハラ
イド気相エピタキシャル成長法（塩化物気相エピタキシ
ャル成長法はその一種）またはハイドライド気相エピタ
キシャル成長法（ともに「ＨＶＰＥ法」と呼ばれ
る。）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などを用いて
もよい。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層が接し、バンド不連続が存在するヘテロ界面に、
そのバンド不連続を擬似的に消滅または低減する超格子
層または組成傾斜層が挿入されていることにより、その
ヘテロ界面を横切って電流が流れやすくなり、伝導性の
向上を図ることができ、特に半導体発光素子において
は、動作電圧の低減を図ることができ、寿命の向上や高
出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザを示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの要部の断面図および価電子帯を示す略線図で
ある。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザに順バイアスを印加したときの価電子帯を示す
略線図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの要部の断面図および伝導帯を示す略線図であ
る。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザに順バイアスを印加したときの要部の伝導帯を
示す略線図である。
【図６】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの要部の断面図および価電子帯を示す略線図で
ある。
【図７】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの要部の断面図および伝導帯を示す略線図であ
る。
【図８】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザを示す断面図である。
【図９】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの要部の断面図および価電子帯を示す略線図で
ある。
【図１０】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの要部の断面図および伝導帯を示す略線図で
ある。
【図１１】従来のＧａＮ系半導体レーザを示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１・・・ｃ面サファイア基板、４・・・ｎ型ＧａＮコン
タクト層、５・・・ｎ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層、
６・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、７・・・ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層、８・・・活性層、９・・・ｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層、１０・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、１１・・
・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１２・・・ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子層、１３・・・ｐ型ＧａＮコンタクト
層、１４・・・ｐ側電極、１５・・・ｎ側電極、１６・
・・ｎ型ＡｌＧａＮグレーディッド層、１７・・・ｐ型
ＡｌＧａＮグレーディッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 昌夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA24 AA44 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CB05 5F073 AA13 AA45 AA74 BA06 CA07 CB05 CB09 CB10 DA05 EA28 EA29

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
    族化合物半導体層が接し、バンド不連続が存在するヘテ
    ロ界面を少なくとも一つ有する半導体装置において、 上記ヘテロ界面に、上記バンド不連続を擬似的に消滅ま
    たは低減する超格子層が挿入されていることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項２】 上記超格子層は第１の窒化物系ＩＩＩ−
    Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
    化合物半導体層が交互に積層された構造を有し、上記第
    １の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記第
    ２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の厚さはトン
    ネル効果が起こる範囲に設定されていることを特徴とす
    る請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記超格子層は第１の窒化物系ＩＩＩ−
    Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
    化合物半導体層が交互に積層された構造を有し、上記超
    格子層の井戸層の厚さは積層方向に単調に変化している
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 上記二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
    半導体層はＢx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層（ただ
    し、０≦ｘ１、ｙ１、ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≦
    １）およびＢx2Ａｌy2Ｇａz2Ｉｎ1-x2-y2-z2Ｎ層（ただ
    し、０≦ｘ２、ｙ２、ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≦
    １）からなり、上記超格子層はＢx3Ａｌy3Ｇａz3Ｉｎ
    1-x3-y3-z3Ｎ層（ただし、０≦ｘ３、ｙ３、ｚ３≦１、
    ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≦１）およびＢx4Ａｌy4Ｇａz4Ｉｎ
    1-x4-y4-z4Ｎ層（ただし、０≦ｘ４、ｙ４、ｚ４≦１、
    ｘ４＋ｙ４＋ｚ４≦１）が交互に積層されたものからな
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 上記Ｂx3Ａｌy3Ｇａz3Ｉｎ1-x3-y3-z3Ｎ
    層および上記Ｂx4Ａｌy4Ｇａz4Ｉｎ1-x4-y4-z4Ｎ層の厚
    さはトンネル効果が起こる範囲に設定されていることを
    特徴とする請求項４記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 上記超格子層の井戸層の厚さは積層方向
    に単調に変化していることを特徴とする請求項４記載の
    半導体装置。
  7. 【請求項７】 上記ヘテロ界面はＡｌＧａＮ層とＧａＮ
    層とのヘテロ界面であることを特徴とする請求項１記載
    の半導体装置。
  8. 【請求項８】 互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
    族化合物半導体層が接し、バンド不連続が存在するヘテ
    ロ界面を少なくとも一つ有する半導体装置において、 上記ヘテロ界面に、上記バンド不連続を擬似的に消滅ま
    たは低減する組成傾斜層が挿入されていることを特徴と
    する半導体装置。
  9. 【請求項９】 上記二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
    半導体層はＢx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層（ただ
    し、０≦ｘ１、ｙ１、ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≦
    １）およびＢx2Ａｌy2Ｇａz2Ｉｎ1-x2-y2-z2Ｎ層（ただ
    し、０≦ｘ２、ｙ２、ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≦
    １）からなり、上記組成傾斜層はＢx5Ａｌy5Ｇａz5Ｉｎ
    1-x5-y5-z5Ｎ層（ただし、０≦ｘ５、ｙ５、ｚ５≦１、
    ｘ５＋ｙ５＋ｚ５≦１）からなることを特徴とする請求
    項８記載の半導体装置。
  10. 【請求項１０】 上記ヘテロ界面はＡｌＧａＮ層とＧａ
    Ｎ層とのヘテロ界面であることを特徴とする請求項８記
    載の半導体装置。
  11. 【請求項１１】 互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−
    Ｖ族化合物半導体層が接し、バンド不連続が存在するヘ
    テロ界面を少なくとも一つ有する半導体発光素子におい
    て、 上記ヘテロ界面に、上記バンド不連続を擬似的に消滅ま
    たは低減する超格子層が挿入されていることを特徴とす
    る半導体発光素子。
  12. 【請求項１２】 上記超格子層は第１の窒化物系ＩＩＩ
    −Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
    族化合物半導体層が交互に積層された構造を有し、上記
    第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記
    第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の厚さはト
    ンネル効果が起こる範囲に設定されていることを特徴と
    する請求項１１記載の半導体発光素子。
  13. 【請求項１３】 上記超格子層は第１の窒化物系ＩＩＩ
    −Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
    族化合物半導体層が交互に積層された構造を有し、上記
    超格子層の井戸層の厚さは積層方向に単調に変化してい
    ることを特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子。
  14. 【請求項１４】 上記二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
    物半導体層はＢx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層（た
    だし、０≦ｘ１、ｙ１、ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≦
    １）およびＢx2Ａｌy2Ｇａz2Ｉｎ1-x2-y2-z2Ｎ層（ただ
    し、０≦ｘ２、ｙ２、ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≦
    １）からなり、上記超格子層はＢx3Ａｌy3Ｇａz3Ｉｎ
    1-x3-y3-z3Ｎ層（ただし、０≦ｘ３、ｙ３、ｚ３≦１、
    ｘ３＋ｙ３＋ｚ３≦１）およびＢx4Ａｌy4Ｇａz4Ｉｎ
    1-x4-y4-z4Ｎ層（ただし、０≦ｘ４、ｙ４、ｚ４≦１、
    ｘ４＋ｙ４＋ｚ４≦１）が交互に積層されたものからな
    ることを特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子。
  15. 【請求項１５】 上記Ｂx3Ａｌy3Ｇａz3Ｉｎ1-x3-y3-z3
    Ｎ層および上記Ｂx4Ａｌy4Ｇａz4Ｉｎ1-x4-y4-z4Ｎ層の
    厚さはトンネル効果が起こる範囲に設定されていること
    を特徴とする請求項１４記載の半導体発光素子。
  16. 【請求項１６】 上記超格子層の井戸層の厚さは積層方
    向に単調に変化していることを特徴とする請求項１４記
    載の半導体発光素子。
  17. 【請求項１７】 上記ヘテロ界面はＡｌＧａＮ層とＧａ
    Ｎ層とのヘテロ界面であることを特徴とする請求項１１
    記載の半導体発光素子。
  18. 【請求項１８】 ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とｐ型Ｇａ
    Ｎコンタクト層とが接した構造を有し、上記ｐ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層と上記ｐ型ＧａＮコンタクト層とのヘテ
    ロ界面にｐ型ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層が交互に
    積層された構造を有する上記超格子層が挿入されてお
    り、上記ｐ型ＡｌＧａＮ層および上記ｐ型ＧａＮ層の厚
    さはトンネル効果が起こる範囲に設定されていることを
    特徴とする請求項１１記載の半導体発光素子。
  19. 【請求項１９】 ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とｐ型Ｇａ
    Ｎコンタクト層とが接した構造を有し、上記ｐ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層と上記ｐ型ＧａＮコンタクト層とのヘテ
    ロ界面にｐ型ＡｌＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層が交互に
    積層された構造を有する上記超格子層が挿入されてお
    り、上記ｐ型ＧａＮ層の厚さは上記ｐ型ＡｌＧａＮクラ
    ッド層から上記ｐ型ＧａＮコンタクト層に向かって積層
    方向に単調に増加していることを特徴とする請求項１１
    記載の半導体発光素子。
  20. 【請求項２０】 ｎ型ＧａＮコンタクト層とｎ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層とが接した構造を有し、上記ｎ型ＧａＮ
    コンタクト層と上記ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層とのヘテ
    ロ界面にｎ型ＡｌＧａＮ層およびｎ型ＧａＮ層が交互に
    積層された構造を有する上記超格子層が挿入されてお
    り、上記ｎ型ＧａＮコンタクト層および上記ｎ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層の厚さはトンネル効果が起こる範囲に設
    定されていることを特徴とする請求項１１記載の半導体
    発光素子。
  21. 【請求項２１】 ｎ型ＧａＮコンタクト層とｎ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層とが接した構造を有し、上記ｎ型ＧａＮ
    コンタクト層と上記ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層とのヘテ
    ロ界面にｎ型ＡｌＧａＮ層およびｎ型ＧａＮ層が交互に
    積層された構造を有する上記超格子層が挿入されてお
    り、上記ｎ型ＧａＮ層の厚さは上記ｎ型ＧａＮコンタク
    ト層から上記ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層に向かって積層
    方向に単調に減少していることを特徴とする請求項１１
    記載の半導体発光素子。
  22. 【請求項２２】 互いに異なる二つの窒化物系ＩＩＩ−
    Ｖ族化合物半導体層が接し、バンド不連続が存在するヘ
    テロ界面を少なくとも一つ有する半導体発光素子におい
    て、 上記ヘテロ界面に、上記バンド不連続を擬似的に消滅ま
    たは低減する組成傾斜層が挿入されていることを特徴と
    する半導体発光素子。
  23. 【請求項２３】 上記二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
    物半導体層はＢx1Ａｌy1Ｇａz1Ｉｎ1-x1-y1-z1Ｎ層（た
    だし、０≦ｘ１、ｙ１、ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≦
    １）およびＢx2Ａｌy2Ｇａz2Ｉｎ1-x2-y2-z2Ｎ層（ただ
    し、０≦ｘ２、ｙ２、ｚ２≦１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２≦
    １）からなり、上記組成傾斜層はＢx5Ａｌy5Ｇａz5Ｉｎ
    1-x5-y5-z5Ｎ層（ただし、０≦ｘ５、ｙ５、ｚ５≦１、
    ｘ５＋ｙ５＋ｚ５≦１）からなることを特徴とする請求
    項２２記載の半導体発光素子。
  24. 【請求項２４】 上記ヘテロ界面はＡｌＧａＮ層とＧａ
    Ｎ層とのヘテロ界面であることを特徴とする請求項２２
    記載の半導体発光素子。
  25. 【請求項２５】 ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とｐ型Ｇａ
    Ｎコンタクト層とが接した構造を有し、上記ｐ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層と上記ｐ型ＧａＮコンタクト層とのヘテ
    ロ界面に上記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の価電子帯と上
    記ｐ型ＧａＮコンタクト層の価電子帯とを連続的に接続
    するｐ型ＡｌＧａＮからなる上記組成傾斜層が挿入され
    ていることを特徴とする請求項２２記載の半導体発光素
    子。
  26. 【請求項２６】 ｎ型ＧａＮコンタクト層とｎ型ＡｌＧ
    ａＮクラッド層とが積層された構造を有し、上記ｎ型Ｇ
    ａＮコンタクト層と上記ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層との
    ヘテロ界面に上記ｎ型ＧａＮコンタクト層の伝導帯と上
    記ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層の伝導帯とを連続的に接続
    するｎ型ＡｌＧａＮからなる上記組成傾斜層が挿入され
    ていることを特徴とする請求項２２記載の半導体発光素
    子。
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