JP2017117845A

JP2017117845A - 半導体発光素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2017117845A
Application number: JP2015248898A
Authority: JP
Inventors: 直樹曽根; Naoki Sone; 明宏野村; Akihiro Nomura; 杉森　正吾; Shogo Sugimori; 正吾杉森
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: JP6884505B2

Abstract

【課題】ラストバリア層の表面状態を良好にして結晶品質を維持し、発光効率を向上させることが可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸活性層と、多重量子井戸活性層の上に形成された電子ブロック層とを備える半導体発光素子であって、障壁層のうち最上層であるラストバリア層は、他の障壁層よりも厚く、電子ブロック層からの不純物が拡散されている拡散領域と、電子ブロック層からの不純物が到達していない非拡散領域とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に多重量子井戸構造と電子ブロック層を備える半導体発光素子およびその製造方法に関する。

従来から、発光ダイオードなどの半導体発光素子の発光効率を高めるために、活性層として障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ：ＭｕｌｔｉＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ）構造が採用されている。また、ＭＱＷ活性層を構成する最上層の障壁層であるラストバリア層上に、障壁層よりも電子障壁が高い材料で電子ブロック層を形成し、ｐ型半導体層側にキャリアがオーバーフローすることを防止して、ＭＱＷ活性層へのキャリアの閉じ込めを高めるものも提案されている（例えば特許文献１，２等）。

図６は従来技術における半導体発光素子のラストバリア層と電子ブロック層の成長方法を示すタイミングチャートである。窒化物系材料を用いた半導体発光素子では、ラストバリア層であるＧａＮ層を成長させた後に、電子ブロック層としてＡｌＧａＮ層を成長させ、その後にｐ型ＧａＮ層を成長させている。

図６に示すように、ラストバリア層の成長工程では成長温度を８００℃に維持して、窒素原料となるアンモニアとガリウム原料となるＴＥＧ（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）を流してＧａＮ層を成長させる。次に、アンモニアの流量は維持してＴＥＧの供給を停止し、温度を８００℃から９００℃まで昇温する。この昇温工程では、ガリウム原料であるＴＥＧの供給が停止しているのでＧａＮ層の成長は中断している。

次に、成長温度９００℃でアンモニアとＴＭＧ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）とＴＭＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｉｕｍ）とＣｐ₂Ｍｇ（Ｂｉｓ（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｉｅｎｙｌ）ｍａｇｎｅｓｉｕｍ）を供給しｐ型不純物としてＭｇを含んだＡｌＧａＮ電子ブロック層を成長する。次に成長温度を９００℃に維持したままＴＭＡの供給を停止してｐ型ＧａＮ層を成長する。

特開２００１−０１５８０９号公報特開２００９−１３００９７号公報

引用文献１，２の従来技術では、ＭＱＷ活性層を成長させる温度よりも高い温度で電子ブロック層を成長させるため、ラストバリア層を成長させた後にキャリアガスとアンモニアガスのみを流して成長を中断し、成長中断の間に電子ブロック層の成長温度まで昇温し、昇温後に原料ガスを流して電子ブロック層を成長させていた。

しかし、昇温中に成長中断している間にも、ラストバリア層の表面は高温状態で成長装置内に曝されることになり、表面状態が悪化して結晶品質が低下してしまい、結果として半導体発光素子の発光効率が低下するという問題があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、ラストバリア層の表面状態を良好にして結晶品質を維持し、発光効率を向上させることが可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体発光素子は、障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸活性層と、前記多重量子井戸活性層の上に形成された電子ブロック層とを備える半導体発光素子であって、前記障壁層のうち最上層であるラストバリア層は、他の前記障壁層よりも厚く、前記電子ブロック層からの不純物が拡散されている拡散領域と、前記電子ブロック層からの不純物が到達していない非拡散領域とを備えていることを特徴とする。

このような本発明の半導体発光素子では、ラストバリア層が障壁層よりも厚く形成されてラストバリア層の表面状態が良好であり、電子ブロック層から拡散した不純物がラストバリア層の内部で止まるため、多重量子井戸活性層への不純物拡散の影響を防止して発光効率を向上させることができる。

また、前記ラストバリア層の膜厚は、前記他の障壁層の膜厚の１．５〜３倍としてもよい。

また、前記ラストバリア層の膜厚は、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲としてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の半導体発光素子の製造方法は、障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸活性層を成長させ、前記多重量子井戸活性層の上に電子ブロック層を成長させる半導体発光素子の製造方法であって、前記障壁層のうち最上層であるラストバリア層を成長させる工程は、他の前記障壁層と同じ温度条件で結晶成長させる定温成長工程と、前記定温成長工程の後に成長温度を上昇させながら結晶成長を継続する昇温成長工程とを備えることを特徴とする。

このような本発明の半導体発光素子の製造方法では、ラストバリア層の成長工程として定温成長工程の後に昇温成長工程を備えることで、ラストバリア層の表面状態が良好になり、発光効率を向上させることができる。

また、前記ラストバリア層の膜厚は、前記他の障壁層の膜厚よりも厚くしてもよい。

また、前記定温成長工程で成長させる前記ラストバリア層の膜厚は、前記他の障壁層の膜厚以上でもよい。

また、前記電子ブロック層の成長時および成長後に、前記電子ブロック層から前記ラストバリア層に不純物の拡散が生じ、前記ラストバリア層に前記電子ブロック層からの不純物が拡散されている拡散領域と、前記電子ブロック層からの不純物が到達していない非拡散領域とが形成されるとしてもよい。

本発明では、ラストバリア層の表面状態を良好にして結晶品質を維持し、発光効率を向上させることが可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。

第１実施形態における半導体発光素子１の層構造を示す模式図である。図１に示した発光層１４の構造を詳細に説明する模式図である。第１実施形態におけるラストバリア層１４ｃからｐ型ＧａＮコンタクト層１６までの成長工程を示すタイミングチャートである。第１実施形態の実施例と従来例のラストバリア層１４ｃ膜厚と相対発光強度を示すグラフである。第２実施形態におけるラストバリア層１４ｃからｐ型ＧａＮコンタクト層１６までの成長工程を示すタイミングチャートである。従来技術における半導体発光素子のラストバリア層と電子ブロック層の成長方法を示すタイミングチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。

図１は、本実施形態における半導体発光素子１の層構造を示す模式図である。半導体発光素子１は、サファイア基板１０上に、ＧａＮバッファ層１１と、ＧａＮ下地層１２と、ｎ型ＧａＮ下地層１３と、発光層１４と、電子ブロック層１５と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６とを備えている。

サファイア基板１０は、サファイア単結晶のｃ面を主面として切り出した基板である。ここではｃ面を主面とするサファイア基板１０を示したが、ｃ面から所定の結晶軸方向に傾斜させたオフ基板としてもよく、ｃ面以外のａ面やｍ面、ｒ面やその他の高次数な面方位を主面としてもよい。

ＧａＮバッファ層１１は、サファイア基板１０の主面に形成したＧａＮからなる緩衝層であり、例えば５００℃程度の比較的低温で成長される。ＧａＮ下地層１２は、意図的に不純物を含まないノンドープとして成長されたＧａＮの単結晶からなる層である。ＧａＮ下地層１２の膜厚としては例えば３０００ｎｍ程度であるが、必要に応じて適宜調整してもよい。ｎ型ＧａＮ下地層１３は、ｎ型不純物としてＳｉをドープされたＧａＮの単結晶からなる層である。ｎ型ＧａＮ下地層１３の膜厚としては例えば３０００ｎｍ程度であり、不純物濃度としては例えば１×１０¹⁹ｃｍ^-3程度であるが、必要に応じて適宜調整してもよい。

発光層１４は、井戸層と障壁層（バリア層）を交互に積層した多重量子井戸活性層である。電子ブロック層１５は、発光層１４上に形成されてキャリアのオーバーフローを防止するための半導体層であり、障壁層よりも電子に対する障壁が大きな材料で構成されている。ｐ型ＧａＮコンタクト層１６は、ｐ型不純物としてＭｇをドープされたＧａＮの単結晶からなる層である。

ｐ型ＧａＮコンタクト層１６の不純物濃度としては例えば１×１０¹⁹ｃｍ^-3程度であるが、１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５×１０²⁰ｃｍ^-3程度の範囲であればよい。ｐ型ＧａＮコンタクト層１６の好ましい膜厚の範囲としては５０〜１５０ｎｍであり、より好ましくは８０〜１００ｎｍである。

図１では半導体発光素子１に電極を示していないが、半導体発光素子として公知の電極構造を採用しても良く、例えばｎ型ＧａＮ下地層１３が露出するまで半導体層の一部領域をエッチングしてｎ側電極を形成し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６上にｐ側電極を形成する。発光層１４、電子ブロック層１５、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６の構造についての詳細は後述する。

ここでバッファ層、ＧａＮ下地層、ｐ型コンタクト層を構成する材料として、ＧａＮバッファ層１１、ＧａＮ下地層１２、ｎ型ＧａＮ下地層１３、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６のようにＧａＮ層を例として挙げたが、ＡｌＧａＮやＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどの他の材料を用いてもよい。また、必要に応じてクラッド層や電流狭窄層、電流拡散層など、半導体発光素子に用いられる従来公知の構造を適用してもよい。また、ｎ型の下地層としてＧａＮの例を示したが、ｎ型のＡｌＧａＮからなる層を下地層としてもよい。

図２は、図１に示した発光層１４の構造を詳細に説明する模式図である。図２に示すように本実施形態の発光層１４は、バリア層１４ａと井戸層１４ｂを交互に５周期繰り返して形成し、最後の井戸層１４ｂ上にラストバリア層１４ｃが形成された構造である。バリア層１４ａとしては例えば膜厚が１２ｎｍのＧａＮ層が挙げられ、井戸層１４ｂとしては例えば膜厚が３ｎｍのＩｎＧａＮ層が挙げられる。

バリア層１４ａの好ましい膜厚の範囲としては５〜１５ｎｍであり、より好ましくは８〜１２ｎｍである。井戸層１４ｂの好ましい膜厚の範囲としては２〜４ｎｍであり、より好ましくは２．５〜３．５ｎｍである。ラストバリア層１４ｃは、バリア層１４ａと同じ材料であるＧａＮにより構成され、その膜厚はバリア層１４ａよりも厚く形成され、好ましい膜厚の範囲はバリア層１４ａの１．５〜３倍程度の膜厚の１５〜３０ｎｍであり、より好ましくは２０〜３０ｎｍである。

電子ブロック層１５は、ラストバリア層１４ｃの上に形成されており、ラストバリア層１４ｃよりも電子に対する障壁が大きい材料で構成されて、多重量子井戸構造の発光層１４からｐ型ＧａＮコンタクト層１６へのキャリアのオーバーフローを防止する。電子ブロック層１５としては、例えばｐ型不純物としてＭｇが１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５×１０²⁰ｃｍ^-3程度ドープされたｐ型ＡｌＧａＮ層であり、好ましい膜厚の範囲は１０〜４０ｎｍであり、より好ましくは２０〜３０ｎｍである。

ここではバリア層１４ａ及びラストバリア層１４ｃを構成する材料としてＧａＮを挙げ、井戸層１４ｂを構成する材料としてＩｎＧａＮを挙げ、電子ブロック層１５を構成する材料としてＡｌＧａＮを挙げたが、他の材料であってもよい。また、図２では発光層１４として５周期の多重量子井戸構造を示したが、周期数は適宜調整してもよい。

次に、本実施形態の半導体発光素子１の製造方法を説明する。半導体発光素子１は、従来から用いられている有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ: ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により各層を成長することで製造される。本実施形態の半導体発光素子１の製造方法の一部として、ラストバリア層１４ｃからｐ型ＧａＮコンタクト層１６までの成長工程を示すタイミングチャートを図３に示す。

はじめに、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉にサファイア基板１０を設置し、基板温度を５００℃まで上昇させ、キャリアガスとして水素を流しながら、原料ガスとしてＴＭＧおよびアンモニアを供給する。これにより、サファイア基板１０の主面上に低温バッファ層であるＧａＮバッファ層１１を数百ｎｍの膜厚で形成する。

次に、基板温度を１０００℃まで上昇させて、キャリアガスとして水素を流しながら、原料ガスとしてＴＭＧおよびアンモニアを供給する。これによりＧａＮバッファ層１１上にＧａＮ下地層１２を３０００ｎｍの膜厚で形成する。

次に、基板温度を１０００℃に維持してキャリアガスとして水素を流し、原料ガスであるＴＭＧとアンモニアと、ドーパントガスであるシラン（ＳｉＨ₄）を供給する。これにより、ＧａＮ下地層１２上にｎ型不純物であるＳｉがドープされたｎ型ＧａＮ下地層１３を３０００ｎｍの膜厚で形成する。

次に、基板温度を８００℃まで下げ、キャリアガスとして窒素を流しながら、原料ガスであるＴＥＧおよびアンモニアを供給する。これによりｎ型ＧａＮ下地層１３上にバリア層（障壁層）１４ａとしてＧａＮ層を１２ｎｍの膜厚で形成する。

次に、基板温度を８００℃に維持してキャリアガスとして窒素を流し、原料ガスであるＴＥＧとアンモニアとＴＭＩ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ）を供給する。これによりバリア層１４ａ上に井戸層１４ｂとしてＩｎＧａＮ層を３ｎｍの膜厚で形成する。

このバリア層１４ａと井戸層１４ｂを交互に５周期繰り返して成長させた後に、基板温度を８００℃に維持してキャリアガスとして窒素を流し、原料ガスであるＴＥＧおよびアンモニアを供給する。これによりラストバリア層１４ｃの一部としてＧａＮ層を１２ｎｍの膜厚で形成する。この工程は、他のバリア層１４ａと同じ温度条件を維持しながらラストバリア層１４ｃを成長させており、本発明の定温成長工程に相当している。

次に、基板温度を８００℃から９００℃まで昇温しながら、キャリアガスとして窒素を流し、原料ガスであるＴＥＧおよびアンモニアを供給する。これにより定温成長工程で成長したラストバリア層１４ｃの成長が継続し、ラストバリア層１４ｃの膜厚は２０〜３０ｎｍにまで厚膜化される。この工程は、他のバリア層１４ａの成長温度から電子ブロック層１５の成長温度まで昇温させながらラストバリア層１４ｃの成長を継続させており、本発明の昇温成長工程に相当している。

上述したように、バリア層１４ａと井戸層１４ｂの５周期とラストバリア層１４ｃを成長させることにより、多重量子井戸構造の発光層１４が形成される。ここで、ラストバリア層１４ｃは定温成長工程で他のバリア層１４ａと同じ膜厚形成された後に昇温成長工程でも成長が継続されるため、他のバリア層１４ａよりも膜厚が厚く形成される。また、昇温しながら結晶成長が継続しているため、ラストバリア層１４ｃの表面状態が劣化して結晶品質が低下することを防止できる。

次に、基板温度を９００℃に維持してキャリアガスとして水素を流し、原料ガスであるＴＭＧとアンモニアとＴＭＡと、ドーパントガスであるＣｐ₂Ｍｇを供給する。これにより、ラストバリア層１４ｃ上にｐ型不純物であるＭｇがドープされたＡｌＧａＮ層を電子ブロック層１５として３０ｎｍ形成する。

次に、基板温度を９００℃に維持してキャリアガスとして水素を流し、原料ガスであるＴＭＧとアンモニアと、ドーパントガスであるＣｐ₂Ｍｇを供給する。これにより、電子ブロック層１５上にｐ型ＧａＮコンタクト層１６を１００ｎｍ形成する。半導体発光素子１の最上層を成長させた後、キャリアガスとして窒素を反応炉内に流した状態で基板温度を室温まで冷却する。

半導体発光素子１の各層の成長が終わったら、ＭＯＣＶＤ装置から結晶成長させた基板を取り出し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６上にマスクをパターニングして形成して、エッチングによりｎ型ＧａＮ下地層１３を一部露出させる。その後、露出させたｎ型ＧａＮ下地層１３の表面にｎ側コンタクト電極とパッド電極を形成し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６上に透明電極とパッド電極を形成する。さらにサファイア基板１０の裏面を研磨した後にダイシングしてチップ状に素子分割をして半導体発光素子１を得る。

図４は、本実施形態の実施例と従来例のラストバリア層１４ｃ膜厚と相対発光強度を示すグラフである。ラストバリア層１４ｃの成長後に成長を中断して昇温をした従来例をグラフ中に▲でプロットし、昇温成長工程で昇温中にラストバリア層１４ｃの成長を継続した実施例をグラフ中に◆でプロットしている。

従来例のラストバリア層１４ｃの膜厚は１２ｎｍであり、各実施例では定温成長工程で従来例と同様に１２ｎｍ成長させた後に昇温成長工程でラストバリア層１４ｃの成長を継続し、最終的に得られたラストバリア層１４ｃの膜厚がそれぞれ２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍであった。図４に示したように、実施例では平均して従来例の１．３７倍の発光強度となっており、発光効率が向上していることがわかる。

半導体発光素子１では、ラストバリア層１４ｃ上にＭｇがドープされた電子ブロック層１５が形成されており、後工程での加熱等により電子ブロック層１５中の不純物であるＭｇが発光層１４側に拡散してくる。このＭｇが発光層１４の内部まで拡散して井戸層１４ｂに到達してしまうと、多重量子井戸構造が乱されて結晶品質が低下し、発光効率が低下してしまう。

しかし、本実施形態ではラストバリア層１４ｃを他のバリア層１４ａよりも厚くしていることで、電子ブロック層１５のＭｇが拡散してもラストバリア層１４ｃの内部でＭｇの拡散を止めることができる。つまり、ラストバリア層１４ｃの電子ブロック層１５側にはＭｇが拡散されている拡散領域が形成され、井戸層１４ｂ側はＭｇが到達していない非拡散領域となっている。これにより、電子ブロック層１５の不純物が井戸層１４ｂまで到達して発光効率が低下することを防止することができる。

本実施形態では、ラストバリア層１４ｃを他のバリア層１４ａと同程度の厚さ定温成長工程で成長させた例を示したが、他のバリア層１４ａの膜厚以上を定温成長工程で成長させてさらに昇温成長工程でラストバリア層１４ｃの成長を継続して厚膜化するとしてもよい。

本実施形態では、昇温成長工程で昇温中にもラストバリア層１４ｃの成長を継続するため、ラストバリア層１４ｃと電子ブロック層１５の界面が劣化せず、結晶品質を維持して発光効率を向上させることができる。また、ラストバリア層１４ｃの膜厚は他のバリア層１４ａよりも厚く、バリア層１４ａの１．５〜３倍程度の膜厚に形成される。これにより、電子ブロック層１５にドープされたｐ型不純物であるＭｇが後工程で熱拡散しても、ラストバリア層１４ｃの内部で拡散を止めることができ、発光層１４の多重量子井戸構造への不純物拡散の影響を抑制して発光効率を向上することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。本実施形態では、昇温成長工程の後にもラストバリア層１４ｃの成長を継続する点が第１実施形態と異なっており、重複する説明は省略する。図５は、本実施形態におけるラストバリア層１４ｃからｐ型ＧａＮコンタクト層１６までの成長工程を示すタイミングチャートである。

第１実施形態と同様に、ＧａＮバッファ層１１、ＧａＮ下地層１２、ｎ型ＧａＮ下地層１３、バリア層１４ａと井戸層１４ｂの５周期を成長させ、定温成長工程でラストバリア層１４ｃの一部としてＧａＮ層を１２ｎｍの膜厚で形成する。

次に、昇温成長工程で基板温度を８００℃から９００℃まで昇温しながら、ラストバリア層１４ｃの成長を継続させ。また、基板温度が９００℃に達してもキャリアガスと原料ガスの供給を継続し、後工程である電子ブロック層１５の成長と同じ温度の定温でラストバリア層１４ｃの成長を継続し、さらにラストバリア層１４ｃを厚膜化する。

その後は、第１実施形態と同様に電子ブロック層１５およびｐ型ＧａＮコンタクト層１６を成長させ、ｎ型ＧａＮ下地層１３までのエッチング、ｎ側電極形成、ｐ側電極形成、およびダイシングの各工程を経て半導体発光素子１を得る。

本実施形態でも、昇温成長工程で昇温中にもラストバリア層１４ｃの成長を継続するため、ラストバリア層１４ｃと電子ブロック層１５の界面が劣化せず、結晶品質を維持して発光効率を向上させることができる。また、昇温成長工程の後にもラストバリア層１４ｃの成長を継続することによりラストバリア層１４ｃを厚く形成することで、バリア層１４ａの１．５〜３倍程度の膜厚にラストバリア層１４ｃを形成する。これにより、電子ブロック層１５にドープされたｐ型不純物であるＭｇが後工程で熱拡散しても、ラストバリア層１４ｃの内部で拡散を止めることができ、発光層１４の多重量子井戸構造への不純物拡散の影響を抑制して発光効率を向上することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態では、ラストバリア層１４ｃをＧａＮとし電子ブロック層１５をＡｌＧａＮとしたが、両者をＡｌ組成が異なるＡｌＧａＮとして、電子ブロック層１５のバンドギャップがラストバリア層１４ｃよりも大きい構成としてもよい。また、他の材料系としてＡｌ、Ｉｎ、Ｂ、Ｇａを含めた多元系材料であってもよい。

さらに、本発明は窒化物系半導体材料に限定されず、他の半導体材料系であっても適用可能であり、例えばＺｎＯなどの酸化物系半導体材料であっても適用可能である。酸化物系半導体材料の場合には、井戸層としてＺｎＯを用い、バリア層および電子ブロック層としてＭｇＺｎＯを用いることができる。

いずれの材料系であっても、昇温成長工程で昇温中にもラストバリア層１４ｃの成長を継続するため、ラストバリア層１４ｃと電子ブロック層１５の界面が劣化せず、結晶品質を維持して発光効率を向上させることができる。また、昇温成長工程の後にもラストバリア層１４ｃの成長を継続することによりラストバリア層１４ｃを厚く形成することで、バリア層１４ａの１．５〜３倍程度の膜厚にラストバリア層１４ｃを形成する。これにより、電子ブロック層１５にドープされたｐ型不純物であるＭｇが後工程で熱拡散しても、ラストバリア層１４ｃの内部で拡散を止めることができ、発光層１４の多重量子井戸構造への不純物拡散の影響を抑制して発光効率を向上させることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１…半導体発光素子
１０…サファイア基板
１１…ＧａＮバッファ層
１２…ＧａＮ下地層
１３…ｎ型ＧａＮ下地層
１４…発光層
１４ａ…バリア層
１４ｂ…井戸層
１４ｃ…ラストバリア層
１５…電子ブロック層
１６…ｐ型ＧａＮコンタクト層

Claims

障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸活性層と、前記多重量子井戸活性層の上に形成された電子ブロック層とを備える半導体発光素子であって、
前記障壁層のうち最上層であるラストバリア層は、他の前記障壁層よりも厚く、前記電子ブロック層からの不純物が拡散されている拡散領域と、前記電子ブロック層からの不純物が到達していない非拡散領域とを備えていることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１に記載の半導体発光素子であって、
前記ラストバリア層の膜厚は、前記他の障壁層の膜厚の１．５〜３倍であることを特徴とする半導体発光素子。
請求項１または２に記載の半導体発光素子であって、
前記ラストバリア層の膜厚は、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする半導体発光素子。
障壁層と井戸層を交互に積層した多重量子井戸活性層を成長させ、前記多重量子井戸活性層の上に電子ブロック層を成長させる半導体発光素子の製造方法であって、
前記障壁層のうち最上層であるラストバリア層を成長させる工程は、他の前記障壁層と同じ温度条件で結晶成長させる定温成長工程と、前記定温成長工程の後に成長温度を上昇させながら結晶成長を継続する昇温成長工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記ラストバリア層の膜厚は、前記他の障壁層の膜厚よりも厚いことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
請求項４または５に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記定温成長工程で成長させる前記ラストバリア層の膜厚は、前記他の障壁層の膜厚以上であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
請求項４乃至６のいずれか一つに記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記電子ブロック層の成長時および成長後に、前記電子ブロック層から前記ラストバリア層に不純物の拡散が生じ、前記ラストバリア層に前記電子ブロック層からの不純物が拡散されている拡散領域と、前記電子ブロック層からの不純物が到達していない非拡散領域とを形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。