(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１クラッド層、（ＡｌjＧａ1-j）1-kＩｎkＡｓ（０≦ｊ＜０．３、０＜ｋ≦１）からなる発光部としての活性層、および第２クラッド層が、その順で積層されるとともに、該第２クラッド層上に（ＡｌDＧａ1-D）1-EＩｎEＡｓ（０≦Ｄ≦１、０＜Ｅ≦１）からなる保護層が積層されており、該保護層上に、部分的に電流阻止層が設けられ、該電流阻止層の上および該電流阻止層が形成されていない保護層の上にわたって、Ａｌ組成が０より大で０．３以下であり、前記活性層よりもバンドギャップが大きい（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０＜ｑ≦１）からなる電流拡散層が設けられ、さらに該電流拡散層の上に該電流阻止層と対向するように光取り出し側電極が設けられている半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば発光ダイオード等の半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料のうち、ＡｌＧａＡｓ系材料またはＧａＩｎＡｓ系材料を用いた半導体発光素子が注目されている。その理由は、これらの半導体材料が直接遷移型のバンドギャップを有し、０．７μｍ〜１．２μｍ帯の発光が得られるためである。これらの材料系を用いた半導体発光素子は、特に、赤外通信素子として空間通信や光ファイバ通信に応用されており、光出力の向上が要求されている。例えば、ＧａＡｓ基板上にこれらの材料系からなる発光部を備えたｐｎ接合型発光ダイオード（ＬＥＤ）の場合、光出力を向上させるためには、発光効率を高めることはもとより、素子内部での光吸収を低減したり、発光部と電極との相対位置関係を調整したりすることにより、素子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。
【０００３】
従来、素子外部への光取り出し効率を向上させる方法の１つとして、発光部と光取り出し側の電極との間に電流拡散層を設けて、発光部全体に電流を均一に拡散させる方法が提案されている（例えば、特開平４−２２９６６５号）。この半導体発光素子は、発光部にＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた発光ダイオードであり、ＡｌＧａＡｓ系材料およびＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いた半導体発光素子とは材料系が異なるが、半導体積層構造と光取り出し側電極との間に電流拡散層を設ける構造は同じである。
【０００４】
以下に、提案された半導体発光素子について、図１５を用いて説明する。
【０００５】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１５１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層１５２、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１５３およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層１５４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層１５５およびｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層１５６が設けられている。この電流阻止層１５６は、中間バンドギャップ層１５５との選択エッチングにより例えば円形状に加工されている。その電流阻止層１５６および中間バンドギャップ層１５５の上にｐ型ＡｌＧａＡｓ電流拡散層１５７が設けられている。電流拡散層１５７の上にはｐ型ＧａＡｓコンタクト層１５９を介してｐ型電極１５１１が設けられ、ｎ型基板１５１側にはｎ型電極１５１０が設けられている。このｐ型電極１５１１は、レジスト等を用いたリフトオフ法またはエッチングにより電流阻止層１５６と対向するように形成され、ｐ型電極１５１１が設けられていない部分のコンタクト層１５９は選択エッチングにより除去されている。
【０００６】
この半導体発光素子によれば、ｐ型電極１５１１から電流拡散層１５７へ注入された電流は、電流拡散層１５７で電流阻止層１５６の外側まで広がった後、ｐ型第２クラッド層１５４に注入される。このように、ｐ型電極１５１１の直下以外の広域に発光領域を広げることができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示した従来の半導体発光素子においては、電流拡散層１５７にＡｌを含むＡｌＧａＡｓを用いているため、発光部にＡｌＧａＡｓ系材料やＧａＩｎＡｓ系材料を用いた場合に以下のような問題点があった。
【０００８】
第１の問題点は、電流拡散層１５７中に含まれるＡｌの酸化により素子特性が劣化することである。一般に、発光部である活性層１５３からの発光に対して電流拡散層１５７を透明にするためには、電流拡散層１５７のバンドギャップを活性層１５３のバンドギャップより大きくする必要があり、例えば、ＡｌfＧａ1-fＡｓ活性層１５３のＡｌ組成ｆが０．３である赤外発光素子（発光波長８３０ｎｍ）の場合、ＡｌgＧａ1-gＡｓ電流拡散層１５７のＡｌ組成ｇを０．４以上に設定しなければならない。ところが、Ａｌは化合物の中に含まれていても反応性が高く、大気中の酸素等と結合しやすいため、電流拡散層１５７中のＡｌ組成が大きくなると、そのＡｌが大気中の酸素との結合により酸化されて電流拡散層１５７の結晶性が低下し、その結果、深い準位の形成による光の吸収等が発生して素子特性に悪影響を与えていた。また、半導体発光素子は屋外で表示素子等として使用される用途も多く、高温・高湿度の条件下ではより酸化され易くなるため、そのような条件下で動作させる場合には輝度が低下して信頼性が低いものとなっていた。
【０００９】
第２の問題点は、電流拡散層１５７の光吸収が増大して光の取り出し効率が低下することである。例えば、ＡｌfＧａ1-fＡｓ活性層１５３のＡｌ組成ｆが０．５である赤外発光素子（発光波長７７０ｎｍ）の場合、ＡｌgＧａ1-gＡｓ電流拡散層１５７のＡｌ組成ｇをそれ以上にしなければならない。ところが、Ａｌ組成が０．５以上の領域ではＡｌＧａＡｓが間接遷移となるので、Ａｌ組成を大きくしてもバンドギャップがそれほど増加せず、電流拡散層１５７による光吸収が増大していた。
【００１０】
第３の問題点は、電流拡散層１５７中に含まれるｐ型ドーパントが発光部に対して悪影響を及ぼすことである。例えば、ＡｌgＧａ1-gＡｓ電流拡散層１５７のＡｌ組成ｇを０．７以上にした場合、ＺｎやＭｇ等のｐ型ドーパントのイオン化率が低くなるので、所望のキャリア濃度に設定するためには多量のｐ型ドーパントを供給する必要があり、格子位置以外に多くのｐ型ドーパントが存在する。ところが、これらのｐ型ドーパントが、電流拡散層１５７等の結晶成長中にクラッド層１５２、１５４や活性層１５３に拡散して悪影響を及ぼすため、素子特性の低下を招いていた。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、発光部に効率良く電流を導いて発光効率を高めると共に、電流拡散層による光吸収や酸化、ｐ型ドーパントの拡散等を防いで光の取り出し効率を高め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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光素子は、基板上に、第１クラッド層、（ＡｌjＧａ1-j）1-kＩｎkＡｓ（０≦ｊ＜０．３、０＜ｋ≦１）からなる発光部としての活性層、および第２クラッド層が、その順で積層されるとともに、該第２クラッド層上に（ＡｌDＧａ1-D）1-EＩｎEＡｓ（０≦Ｄ≦１、０＜Ｅ≦１）からなる保護層が積層されており、該保護層上に、部分的に電流阻止層が設けられ、該電流阻止層の上および該電流阻止層が形成されていない保護層の上にわたって、Ａｌ組成が０より大で０．３以下であり、前記活性層よりもバンドギャップが大きい（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０＜ｑ≦１）からなる電流拡散層が設けられ、さらに該電流拡散層の上に該電流阻止層と対向するように光取り出し側電極が設けられており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１４】
本発明の半導体発光素子にあっては、電流拡散層により電流が広げられるので、電極直下以外の広域に発光領域を広げることができ、光の取り出し効率が向上する。この電流拡散層のバンドギャップは発光部のバンドギャップよりも大きくしてあるので、発光部からの光が電流拡散層で吸収されることはなく、光の取り出し効率が向上する。さらに、電流拡散層がＡｌを含まないか、またはＡｌ組成が０より大で０．３以下である化合物半導体からなるので、従来のＡｌＧａＡｓ電流拡散層を用いた半導体発光素子のように、電流拡散層の酸化や電流拡散層による光吸収、電流拡散層中に含まれるｐ型ドーパントの拡散等が起こらず、素子特性の低下や信頼性の低下の問題を改善できる。
【００１５】
半導体積層構造と電流拡散層との間に電流阻止層を部分的に設けると、電流拡散層に注入された電流が電流阻止層の形成されていない領域に効率良く導かれる。その電流阻止層は光取り出し側電極と対向しているので、電極直下以外の領域での発光効率がさらに向上する。
【００１６】
上記電流拡散層としては、（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０＜ｑ≦１）からなるものを用いることができる。
【００１７】
（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０＜ｑ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であるので電流拡散層が酸化されにくく、信頼性が低下しない。また、（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０＜ｑ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であってもＧａＩｎＡｓ等からなる発光部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るので、電流拡散層による発光部からの光の吸収を低減できる。
【００１８】
上記発光部として（ＡｌjＧａ1-j）1-kＩｎkＡｓ（０≦ｊ≦１、０＜ｋ≦１）層を用いると、０．９５μｍ〜１．２５μｍ帯の赤外領域において高出力の半導体発光素子が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の参考例および実施形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
（参考例１）
この参考例１では、ＧａＰ電流拡散層を設けたＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードについて説明する。
【００２１】
図１（ｄ）に、参考例１の半導体発光素子の断面図を示す。
【００２２】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．７０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3、厚み１．０μｍ）クラッド層２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０、厚み０．５μｍ）活性層３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．７０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3、厚み１．０μｍ）クラッド層４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０、厚み０．１μｍ）保護層５が設けられている。保護層５の中央部上にはｎ型ＧａＰ（例えばＳｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3、厚み０．３μｍ）電流阻止層６が円形状に設けられ、その電流阻止層６上および電流阻止層６が形成されていない保護層５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3、厚み５．０μｍ）電流拡散層７が設けられている。電流拡散層７の中央部上には電流阻止層６と対向するようにＡｕ−Ｚｎ等からなるｐ型電極１１が円形状に設けられ、ｎ型基板１側にはＡｕ−Ｇｅ等からなるｎ型電極１０が全面に設けられている。
【００２３】
この半導体発光素子は、以下のようにして作製することができる。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓクラッド層２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ活性層３、ｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓクラッド層４、ｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ保護層５、ｎ型ＧａＰ電流阻止層６を順次成長させる。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示すように、電流阻止層６上にレジスト１２を塗布してエッチングすることにより、電流阻止層６を円形状に形成する。
【００２６】
続いて、図１（ｃ）に示すように、レジストを除去し、電流阻止層６上および電流阻止層６が形成されていない保護層５部分上にわたってＭＯＣＶＤ法によりｐ型ＧａＰ電流拡散層７を成長させる。
【００２７】
その後、図１（ｄ）に示すように、電流拡散層７上にｐ型電極１１を設けて円形状に加工し、基板１側にｎ型電極１０を設けることにより、本参考例の半導体発光素子が完成する。
【００２８】
このようにして得られた本参考例の半導体発光素子においては、電流拡散層７がＡｌを含まないＧａＰからなるので、従来の半導体発光素子に比べて、以下のような４つの改善効果が得られた。第１の改善効果として、ＧａＰ層はＡｌを含まず、Ａｌの酸化による結晶性の低下が生じないので、素子の信頼性を大幅に改善することができた。第２の改善効果として、ＡｌiＧａ1-iＡｓ活性層５３のＡｌ組成ｉが０．３である赤外発光素子（発光波長８３０ｎｍ）の場合でも、ＧａＰ層のバンドギャップが活性層３のバンドギャップよりも大きいので、電流拡散層７において活性層３からの発光に対する吸収が少なく、光の取り出し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た。第３の改善効果として、ＧａＰ層は、Ａｌ組成ｇを０．４以上にしたＡｌgＧａ1-gＡｓ層よりもＺｎやＭｇ等のｐ型ドーパントのイオン化率が大きいので、格子位置以外に存在するｐ型ドーパントが減少し、結晶成長中のｐ型ドーパントの拡散を低減させて素子特性を大幅に改善することができた。第４の改善効果として、ＧａＰ層は、その上に直接電極を設けることができるので、従来の半導体発光素子のようなＧａＡｓコンタクト層が不要であり、コンタクト層の成長工程とエッチング工程とを簡略化して大幅なコストの低減を実現できた。
【００２９】
本参考例の半導体発光素子に対して、順方向に電圧を印加して５０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長８３０ｎｍで光出力が１．８ｍＷを越える発光が得られた。これに対して、従来の半導体発光素子では、光出力が１ｍＷ程度しか得られなかった。
【００３０】
なお、本参考例においてはＭＯＣＶＤ法により各半導体層を成長させたが、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）やＭＯＭＢＥ法（有機金属分子線エピタキシャル法）等を用いてもよい。
【００３１】
（参考例２）
この参考例２では、参考例１のｎ型ＧａＰ電流阻止層の代わりにｎ型（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０＜ｖ≦１、０≦ｗ≦１）電流阻止層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００３２】
図２に、参考例２の半導体発光素子の断面図を示す。
【００３３】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層２２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０）活性層２３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層２４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０）保護層２５が設けられている。保護層２５の中央部上にはｎ型（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０＜ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０．２０、ｗ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層２６が円形状に設けられ、その電流阻止層２６上および電流阻止層２６が形成されていない保護層２５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層２７が設けられている。電流拡散層２７の中央部上には電流阻止層２６と対向するようにｐ型電極２１１が円形状に設けられ、ｎ型基板２１側にはｎ型電極２１０が全面に設けられている。
【００３４】
本参考例の半導体発光素子においては、電流阻止層２６が（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０＜ｖ≦１、０≦ｗ≦１）からなるので、適切なエッチャントを用いればＧａＩｎＰ保護層２５とのエッチング速度に差が生じるため、選択エッチングを行って製造工程を簡略化すると共に、歩留りを向上させることができた。
【００３５】
（参考例３）
この参考例３では、参考例１のｎ型ＧａＰ電流阻止層の代わりにｎ型ＡｌuＧａ1-uＡｓ（０＜ｕ≦１）電流阻止層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００３６】
図３に、参考例３の半導体発光素子の断面図を示す。
【００３７】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層３２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．１０）活性層３３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層３４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０）保護層３５が設けられている。保護層３５の中央部上にはｎ型ＡｌuＧａ1-uＡｓ（０＜ｕ≦１、例えばｕ＝０．３０、Ｓｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層３６が円形状に設けられ、その電流阻止層３６上および電流阻止層３６が形成されていない保護層３５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層３７が設けられている。電流拡散層３７の中央部上には電流阻止層３６と対向するようにｐ型電極３１１が円形状に設けられ、ｎ型基板３１側にはｎ型電極３１０が全面に設けられている。
【００３８】
本参考例の半導体発光素子においては、電流阻止層３６がＡｌuＧａ1-uＡｓ（０＜ｕ≦１）からなるので、適切なエッチャントを用いればＧａＩｎＰ保護層３５とのエッチング速度に差が生じ、このエッチング速度の差を参考例２のＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層よりも大きくすることができるので、さらに確実に選択エッチングを行って製造工程を簡略化すると共に、歩留りを向上させることができた。
【００３９】
（参考例４）
この参考例４では、ＧａＰ電流拡散層を設けたＡｌＧａＩｎＡｓ系発光ダイオードについて説明する。
【００４０】
図４に、参考例４の半導体発光素子の断面図を示す。
【００４１】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層４２、（ＡｌjＧａ1-j）1-kＩｎkＡｓ（０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１、例えばｊ＝０、ｋ＝０．８０）活性層４３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層４４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０．５０）保護層４５が設けられている。保護層４５の中央部上にはｎ型（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０．７０、ｗ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層４６が円形状に設けられ、その電流阻止層４６上および電流阻止層４６が形成されていない保護層４５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層４７が設けられている。電流拡散層４７の中央部上には電流阻止層４６と対向するようにｐ型電極４１１が円形状に設けられ、ｎ型基板４１側にはｎ型電極４１０が全面に設けられている。
【００４２】
本参考例の半導体発光素子においては、電流拡散層４７がＧａＰからなるので、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなる活性層４３に対しても充分にバンドギャップを大きくすることができ、電流拡散層４７において活性層４３からの発光に対する吸収が生じず、光の取り出し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た。
【００４３】
本参考例の半導体発光素子に対して、順方向に電圧を印加して５０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長９８０ｎｍで光出力が１．２ｍＷを越える発光が得られた。これに対して、従来の半導体発光素子では、光出力が０．５ｍＷ程度しか得られなかった。
【００４４】
（参考例５）
この参考例５では、参考例１の電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００４５】
図５に、参考例５の半導体発光素子の断面図を示す。
【００４６】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層５２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．１０）活性層５３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層５４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）第１電流拡散層５７ａおよびｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０．５０）保護層５５が設けられている。保護層５５の中央部上にはｎ型（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０．７０、ｗ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層５６が円形状に設けられ、その電流阻止層５６上および電流阻止層５６が形成されていない保護層５５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）第２電流拡散層５７ｂが設けられている。第２電流拡散層５７ｂの中央部上には電流阻止層５６と対向するようにｐ型電極５１１が円形状に設けられ、ｎ型基板５１側にはｎ型電極５１０が全面に設けられている。
【００４７】
本参考例の半導体発光素子においては、２層構造の電流拡散層５７ａ、５７ｂの間に電流阻止層５６が設けられているので、第２電流拡散層５７ｂ内で電流阻止層５６の周辺部まで広げられた電流が、第１電流拡散層５７ａ内でさらに広げられてｐ型電極５１１直下以外の広い領域の活性層５３に効率良く導かれ、発光領域を広げて光の取り出し効率をさらに向上させることができた。
【００４８】
本参考例の半導体発光素子に対して、順方向に電圧を印加して５０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長８５０ｎｍで光出力が２．０ｍＷを越える発光が得られた。これに対して、従来の半導体発光素子では、光出力が１．０ｍＷ程度しか得られなかった。
【００４９】
（参考例６）
この参考例６では、参考例１のｎ型電流阻止層の代わりに２層構造のｐ型電流阻止層を設けてその形成領域のヘテロバリアを非形成領域のヘテロバリアよりも大きくした半導体発光素子について説明する。
【００５０】
図６に、参考例６の半導体発光素子の断面図を示す。
【００５１】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板６１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層６２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０）活性層６３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層６４からなる半導体積層構造が設けられ、その中央部上にｐ型ＧａＡｓ（例えばＺｎキャリア濃度１×１０17ｃｍ-3）第１電流阻止層６６およびｐ型（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０．７０、ｗ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度１×１０17ｃｍ-3）第２電流阻止層６８が円形状に設けられ、その電流阻止層６６、６８上および電流阻止層６６、６８が形成されていない半導体積層構造上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層６７が設けられている。電流拡散層６７の中央部上には電流阻止層６６、６８と対向するようにｐ型電極６１１が円形状に設けられ、ｎ型基板６１側にはｎ型電極６１０が全面に設けられている。
【００５２】
本参考例の半導体発光素子においては、電流阻止層がＧａＡｓ第１電流阻止層６６とＡｌＧａＩｎＰ第２電流阻止層６８とのヘテロ接合からなるので、電流阻止層の形成領域では価電子帯側に大きなバンド不連続（ヘテロバリア）が生じる。このヘテロバリアは、電流阻止層が形成されていない領域におけるＡｌＧａＡｓ第２クラッド層６４とＧａＰ電流拡散層６７との間のヘテロバリアよりも大きく、注入された電流が電流阻止層６６、６８の形成されていない領域に効率良く導かれるので、電極直下以外の広い領域の活性層６３で発光が得られ、光の取り出し効率を向上させて高輝度の半導体発光素子とすることができた。また、本参考例の半導体発光素子においては、電流阻止層６６、６８が共にｐ型であるので、発光部上の結晶を全て同じ導電型にすることができ、製造工程を簡略化できると共に、逆導電型の不純物の再拡散が素子特性に悪影響を及ぼすのを防ぐこともできた。
【００５３】
（参考例７）
この参考例７では、参考例６の２層構造のｐ型電流阻止層を設ける代わりにｐ型電流阻止層とその下の保護層との間のヘテロバリアを大きくした半導体発光素子について説明する。
【００５４】
図７に、参考例７の半導体発光素子の断面図を示す。
【００５５】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層７２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０）活性層７３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層７４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＡｌmＧａ1-mＡｓ（０≦ｍ≦１、例えばｍ＝０．１０）保護層７５が設けられている。保護層７５の中央部上にはｐ型ＡｌuＧａ1-uＡｓ（０≦ｕ≦１、例えばｕ＝０．４０、Ｚｎキャリア濃度１×１０17ｃｍ-3）電流阻止層７６が円形状に設けられ、その電流阻止層７６上および電流阻止層７６が形成されていない保護層７５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層７７が設けられている。電流拡散層７７の中央部上には電流阻止層７６と対向するようにｐ型電極７１１が円形状に設けられ、ｎ型基板７１側にはｎ型電極７１０が全面に設けられている。
【００５６】
本参考例の半導体発光素子において、電流阻止層の形成領域では、ＡｌＧａＡｓ電流阻止層７６とＡｌＧａＰ保護層７５とのヘテロ接合により、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。このヘテロバリアは、電流阻止層が形成されていない領域におけるＡｌＧａＰ保護層７５とＧａＰ電流拡散層７７との間のヘテロバリアよりも大きく、注入された電流が電流阻止層７６の形成されていない領域に広げられるので、電極直下以外の広い領域の活性層７３で発光が得られ、光の取り出し効率を向上させて高輝度の半導体発光素子とすることができた。また、本参考例の半導体発光素子においては、電流阻止層７６がｐ型であるので、発光部上の結晶を全て同じ導電型にすることができ、製造工程を簡略化できると共に、逆導電型の不純物の再拡散が素子特性に悪影響を及ぼすのを防ぐこともできた。
【００５７】
（参考例８）
この参考例８では、参考例６の電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００５８】
図８に、参考例８の半導体発光素子の断面図を示す。
【００５９】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板８１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層８２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０）活性層８３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層８４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）第１電流拡散層８７ａが設けられている。その中央部上にｐ型ＧａＡｓ（例えばＺｎキャリア濃度１×１０17ｃｍ-3）第１電流阻止層８６およびｐ型（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０．７０、ｗ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度１×１０17ｃｍ-3）第２電流阻止層８８が円形状に設けられ、その電流阻止層８６、８８上および電流阻止層８６、８８が形成されていない半導体積層構造上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）第２電流拡散層８７ｂが設けられている。第２電流拡散層８７ｂの中央部上には電流阻止層８６、８８と対向するようにｐ型電極８１１が円形状に設けられ、ｎ型基板８１側にはｎ型電極８１０が全面に設けられている。
【００６０】
本参考例の半導体発光素子においては、参考例６で説明した効果に加えて、２層構造の電流拡散層８７ａ、８７ｂの間に電流阻止層８６、８８が設けられているので、第２電流拡散層８７ｂ内で電流阻止層８６、８８の周辺部まで広げられた電流が、第１電流拡散層８７ａ内でさらに広げられてｐ型電極８１１直下以外の広い領域の活性層８３に効率良く導かれ、発光領域を広げて光の取り出し効率をさらに向上させることができた。
【００６１】
（参考例９）
この参考例９では、参考例１のｎ型電流阻止層の代わりに高抵抗の電流阻止層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００６２】
図９に、参考例９の半導体発光素子の断面図を示す。
【００６３】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板９１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．７０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層９２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．５０）活性層９３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．７０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層９４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０．５０）保護層９５が設けられている。保護層９５の中央部上には（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０、ｗ＝０）電流阻止層９６が円形状に設けられ、その電流阻止層９６上および電流阻止層９６が形成されていない保護層９５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層９７が設けられている。電流拡散層９７の中央部上には電流阻止層９６と対向するようにｐ型電極９１１が円形状に設けられ、ｎ型基板９１側にはｎ型電極９１０が全面に設けられている。
【００６４】
高抵抗な電流阻止層を形成する方法としては、例えば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等があり、成長条件と適宜組み合わせることにより高抵抗層を成長させることができる。本参考例では、不純物をドープせずに成長温度を６００℃にすることにより高抵抗な電流阻止層９６を成長させた。
【００６５】
本参考例の半導体発光素子においては、高抵抗な電流阻止層９６が設けられていることにより、注入された電流が電流阻止層９６の形成されていない領域に広げられるので、電極直下以外の広い領域の活性層９３で発光が得られ、光の取り出し効率を向上させて高輝度の半導体発光素子とすることができた。また、本参考例の半導体発光素子においては、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ので製造工程を簡略化できた。
【００６６】
（参考例１０）
この参考例１０では、参考例９の電流拡散層を２層構造とし、その間に電流阻止層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００６７】
図１０に、参考例１０の半導体発光素子の断面図を示す。
【００６８】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１０２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０）活性層１１３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１０４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）第１電流拡散層１０７ａおよびｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０．５０）保護層１０５が設けられている。保護層１０５の中央部上には（ＡｌvＧａ1-v）1-wＩｎwＰ（０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、例えばｖ＝０、ｗ＝０）電流阻止層１０６が円形状に設けられ、その電流阻止層１０６上および電流阻止層１０６が形成されていない保護層１０５部分上にわたってｐ型ＧａＰ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）第２電流拡散層１０７ｂが設けられている。第２電流拡散層１０７ｂの中央部上には電流阻止層１０６と対向するようにｐ型電極１０１１が円形状に設けられ、ｎ型基板１０１側にはｎ型電極１０１０が全面に設けられている。
【００６９】
本参考例の半導体発光素子においては、参考例９の効果に加えて、２層構造の電流拡散層１０７ａ、１０７ｂの間に電流阻止層１０６が設けられているので、第２電流拡散層１０７ｂ内で電流阻止層１０６の周辺部まで広げられた電流が、第１電流拡散層１０７ａ内でさらに広げられてｐ型電極１０１１直下以外の広い領域の活性層１０３に効率良く導かれ、発光領域を広げて光の取り出し効率をさらに向上させることができた。
【００７０】
（参考例１１）
この参考例１１では、参考例１のＧａＰ電流拡散層の代わりにＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）電流拡散層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００７１】
図１１に、参考例１１の半導体発光素子の断面図を示す。
【００７２】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．７０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１１２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．５０）活性層１１３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．７０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１１４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型（ＺｎdＭｇ1-d）Ｓ1-eＳｅe（０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、例えばｄ＝０．８５、ｅ＝０．８５、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）保護層１１５が設けられている。保護層１１５の中央部上にはｎ型（ＺｎrＭｇ1-r）Ｓ1-zＳｅz（０≦ｒ≦１、０≦ｚ≦１、例えばｒ＝０．８５、ｚ＝０．８５、Ｓｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層１１６が円形状に設けられ、その電流阻止層１１６上および電流阻止層１１６が形成されていない保護層１１５部分上にわたってｐ型ＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、例えばａ＝０．８５、ｂ＝０．８５、Ｚｎキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）電流拡散層１１７が設けられている。電流拡散層１１７の中央部上には電流阻止層１１６と対向するようにｐ型ＺｎＴｅ（例えばＺｎキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）コンタクト層１１９を介してｐ型電極１１１１が円形状に設けられ、ｎ型基板１１１側にはｎ型電極１１１０が全面に設けられている。
【００７３】
本参考例の半導体発光素子においては、電流拡散層１１７がＡｌを含まないＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）からなるため、ＧａＰ層と同様にＡｌの酸化が生じず、結晶性の低下や深い準位の形成による光吸収等の素子特性の低下を防ぐことができ、高温・高湿度条件下での輝度の低下も大幅に改善することができた。また、ＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）層は、その組成によってＧａＰ層よりもさらにバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して光の取り出し効率を向上させ、高輝度の半導体発光素子を得ることができた。さらに、ＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）層は、ＧａＡｓ基板および発光部との格子整合が可能であるので、発光部に対して悪影響を及ぼさず、高い発光効率で発光させることができた。
【００７４】
（参考例１２）
この参考例１２では、参考例１のＧａＰ電流拡散層の代わりにＧａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）電流拡散層または（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）電流拡散層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００７５】
図１２に、参考例１２の半導体発光素子の断面図を示す。
【００７６】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１２１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１２２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０）活性層１２３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１２４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａAＩｎ1-AＮ（０≦Ａ≦１、例えばＡ＝０）保護層１２５が設けられている。保護層１２５の中央部上にはｎ型Ｇａ1-BＩｎBＮ（０≦Ｂ≦１、例えばＢ＝０．１０、Ｓｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層１２６が円形状に設けられ、その電流阻止層１２６上および電流阻止層１２６が形成されていない保護層１２５部分上にわたってｐ型Ｇａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１、例えばｃ＝０、Ｚｎキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）電流拡散層１２７が設けられている。電流拡散層１２７の中央部上には電流阻止層１２６と対向するようにｐ型電極１２１１が円形状に設けられ、ｎ型基板１２１側にはｎ型電極１２１０が全面に設けられている。
【００７７】
本参考例の半導体発光素子においては、電流拡散層１２７がＡｌを含まないＧａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）からなるため、ＧａＰ層と同様にＡｌの酸化が生じず、結晶性の低下や深い準位の形成による光吸収等の素子特性の低下を防ぐことができ、高温・高湿度条件下での輝度の低下も大幅に改善することができた。また、Ｇａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）層は、その組成によってＧａＰ層よりもさらにバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して光の取り出し効率を向上させ、高輝度の半導体発光素子を得ることができた。さらに、Ｇａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）層は、その上に直接電極を設けることができるので、従来の半導体発光素子のようなコンタクト層が不要であり、製造工程を少なくして大幅なコストの低減が実現できた。
【００７８】
また、本参考例の半導体発光素子において、ＧａＩｎＮ電流拡散層１２７の代わりに（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）電流拡散層を設けた場合、Ａｌ組成が０．３以下であるので電流拡散層が殆ど酸化されず、素子特性が低下しなかった。また、（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であってもＧａＰ層よりもさらにバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して光の取り出し効率を向上させ、高輝度の半導体発光素子を得ることができた。さらに、（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）層は、その上に直接電極を設けることができるので、従来の半導体発光素子のようなコンタクト層が不要であり、製造工程を少なくして大幅なコストの低減が実現できた。
【００７９】
（参考例１３）
この参考例１３では、参考例１のＧａＰ電流拡散層の代わりに（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）電流拡散層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００８０】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１３１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１３２、ＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１、例えばｉ＝０．３０）活性層１３３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．５０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１３４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型ＧａnＩｎ1-nＰ（０≦ｎ≦１、例えばｎ＝０）保護層１３５が設けられている。保護層１３５の中央部上にはｎ型ＧａＰ（例えばＳｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層１３６が円形状に設けられ、その電流阻止層１３６上および電流阻止層１３６が形成されていない保護層１３５部分上にわたってｐ型（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１、例えばｘ＝０．１、ｙ＝０．１、Ｚｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層１３７が設けられている。電流拡散層１３７の中央部上には電流阻止層１３６と対向するようにｐ型ＧａＡｓ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）コンタクト層１３９を介してｐ型電極１３１１が円形状に設けられ、ｎ型基板１３１側にはｎ型電極１３１０が全面に設けられている。
【００８１】
本参考例の半導体発光素子においては、電流拡散層１３７がＡｌ組成が０．３以下の（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）からなるため、電流拡散層が殆ど酸化されず、素子特性が低下しなかった。また、（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であってもＧａＰ層よりもバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して光の取り出し効率を向上させ、高輝度の半導体発光素子を得ることができた。さらに、（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）層は、ＧａＡｓ基板および発光部との格子整合が可能であるので、発光部に対する悪影響が生じず、高い発光効率で発光させることができた。
【００８２】
（実施形態）
この実施形態では、参考例１のＧａＰ電流拡散層の代わりに（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０≦ｑ≦１）電流拡散層を設けた半導体発光素子について説明する。
【００８３】
この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１４１上に、ｎ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｓｉキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１４２、（ＡｌjＧａ1-j）1-kＩｎkＡｓ（０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１、例えばｊ＝０、ｋ＝０．９０）活性層１４３およびｐ型ＡｌhＧａ1-hＡｓ（０≦ｈ≦１、例えばｈ＝０．３０、Ｚｎキャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）クラッド層１４４からなる半導体積層構造が設けられ、その上にｐ型（ＡｌDＧａ1-D）1-EＩｎEＡｓ（０≦Ｄ≦１、０≦Ｅ≦１、例えばＤ＝０、Ｅ＝０．８０）保護層１４５が設けられている。保護層１４５の中央部上にはｎ型（ＡｌFＧａ1-F）1-GＩｎGＡｓ（０≦Ｆ≦１、０≦Ｇ≦１、例えばＦ＝０、Ｇ＝０．８０、例えばＳｉキャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）電流阻止層１４６が円形状に設けられ、その電流阻止層１４６上および電流阻止層１４６が形成されていない保護層１４５部分上にわたってｐ型（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０≦ｑ≦１、例えばｐ＝０．１、ｑ＝０．８０、Ｚｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）電流拡散層１４７が設けられている。電流拡散層１４７の中央部上には電流阻止層１４６と対向するようにｐ型ＧａＡｓ（例えばＺｎキャリア濃度５×１０18ｃｍ-3）コンタクト層１４９を介してｐ型電極１４１１が円形状に設けられ、ｎ型基板１４１側にはｎ型電極１４１０が全面に設けられている。
【００８４】
本実施形態の半導体発光素子においては、電流拡散層１４７がＡｌ組成が０．３以下の（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０≦ｑ≦１）からなるため、電流拡散層が殆ど酸化されず、素子特性が低下しなかった。また、（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０≦ｑ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であってもＧａＰ層よりもバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して光の取り出し効率を向上させ、高輝度の半導体発光素子を得ることができた。
【００８５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定させるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層や保護層は他の材料を用いてもよく、組成を適宜変更してもよい。
【００８６】
また、電流拡散層は、活性層よりもバンドギャップが大きく、Ａｌを含まないかＡｌ組成が０．３以下である化合物半導体であれば他の材料を用いてもよく、組成を適宜変更してもよい。
【００８７】
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、これに限られず、バンドギャップが活性層と同じであったり、活性層よりも小さい材料を用いてもよく、組成を適宜変更してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態ではｎ型基板上に各半導体層を成長させたが、ｐ型基板を用いてもよい。この場合には、各半導体層の導電型を逆の導電型にすればよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、半導体積層構造の中央部上に円形状の電流阻止層を設けたが、電流阻止層の形成位置は半導体積層構造の一部上であればよく、例えば半導体積層構造の両端部上に設けたり、半導体積層構造の中央部上を囲むように設けたりしてもよい。
【００９０】
さらに、上記実施形態では、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層との間に活性層を設けたダブルヘテロ接合構造を用いた半導体発光素子について説明したが、シングルヘテロ接合構造やホモ接合構造の半導体発光素子に本発明を適用することも可能である。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電極直下以外の広域での発光が実現でき、光の取り出し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、電流拡散層をバンドギャップが大きい化合物半導体で構成するため、発光部からの光が電流拡散層で吸収されることはなく、高輝度の半導体発光素子が得られる。さらに、電流拡散層がＡｌを含まないか、またはＡｌ組成が０より大で０．３以下である化合物半導体からなるので、従来のＡｌＧａＡｓ電流拡散層を用いた半導体発光素子のように、電流拡散層の酸化や電流拡散層による光吸収、電流拡散層中に含まれるｐ型ドーパントの拡散等が生じず、信頼性を向上させることができる。また、半導体積層構造と電流拡散層との間には電流阻止層が部分的に設けられているので、電極直下以外の領域での発光効率がさらに向上する。
【００９２】
また、上記電流拡散層を２層にして、その間に電流阻止層を部分的に設けると、光取り出し電極側の電流拡散層内で電流阻止層の形成されていない領域まで電流が広げられ、さらに基板側の電流拡散層内で電流が広げられるので、より広い領域で発光が得られる。
【００９３】
上記電流阻止層は、第１導電型の化合物半導体または高抵抗材料からなるものを用いることができる。特に、電流阻止層が高抵抗材料からなる場合には、電流阻止層の導電型を制御したり、電流阻止層のキャリア濃度を制御したりする必要が無いため、製造工程が簡略化されると共に、不純物の再拡散による悪影響等も防ぐことができる。また、上記電流阻止層は、その電流阻止層が形成されていることにより形成領域のヘテロバリアを非形成領域のヘテロバリアよりも大きくするような第２導電型の化合物半導体層を用いることができる。この場合、発光部上の結晶が全て同じ導電型になるので、製造工程が簡略化されると共に、逆導電型の不純物の再拡散による悪影響も防ぐことができる。
【００９４】
上記電流拡散層としてＧａＰ層を用いた場合、Ａｌを含まないので、その酸化による素子特性の低下が生じず、信頼性を大幅に改善することができる。また、ＧａＰ層は、従来の半導体発光素子において用いられているＡｌＧａＡｓ層よりもバンドギャップが大きく、電流拡散層による発光部からの光の吸収を低減することができるので、光の取り出し効率をより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。また、ＧａＰ層は、Ａｌ組成ｇを０．４以上にしたＡｌgＧａ1-gＡｓ層よりもｐ型ドーパントのイオン化率が高いので、結晶成長中に拡散したｐ型ドーパントが素子特性に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。さらに、ＧａＰ層は、その上に直接電極を設けることができるので、従来の半導体発光素子のようなコンタクト層が不要であり、製造工程を少なくして大幅なコストの低減が実現できる。
【００９５】
上記電流拡散層としてＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）層を用いた場合、ＧａＰ層と同様にＡｌを含まないので、その酸化による素子特性の低下が生じず、信頼性を大幅に改善することができる。また、ＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）層は、ＧａＰ層よりもさらにバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して高輝度の半導体発光素子をえることができる。さらに、ＺｎaＭｇ1-aＳ1-bＳｅb（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）層は、ＧａＡｓ基板および発光部との格子整合が可能であるので、発光部に対して悪影響を及ぼさない。
【００９６】
上記電流拡散層としてＧａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）層を用いた場合、ＧａＰ層と同様にＡｌを含まないので、その酸化による素子特性の低下が生じず、信頼性を大幅に改善することができる。また、Ｇａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）層は、ＧａＰ層よりもさらにバンドギャップを大きくすることができるので、電流拡散層による発光部からの光の吸収をさらに低減して高輝度の半導体発光素子を得ることができる。さらに、Ｇａ1-cＩｎcＮ（０≦ｃ≦１）層は、その上に直接電極を設けることができるので、従来の半導体発光素子のようなコンタクト層が不要であり、製造工程を少なくして大幅なコストの低減が実現できる。
【００９７】
上記電流拡散層として（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）層を用いた場合、Ａｌ組成が０．３以下であるので電流拡散層が酸化されにくく、信頼性が低下しない。また、（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であっても発光部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、電流拡散層による発光部からの光の吸収を低減できるので、光の取り出し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。さらに、（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰ（０＜ｘ≦０．３、０≦ｙ≦１）層は、ＧａＡｓ基板および発光部との格子整合が可能であるので、発光部に対する悪影響が生じない。
【００９８】
上記電流拡散層として（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）層を用いた場合、Ａｌ組成が０．３以下であるので電流拡散層が酸化されにくく、信頼性が低下しない。また、（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であっても従来の半導体発光素子で用いられているＡｌＧａＡｓ層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るので、電流拡散層による発光部からの光の吸収を低減できる。さらに、（ＡｌsＧａ1-s）1-tＩｎtＮ（０＜ｓ≦０．３、０≦ｔ≦１）層は、その上に直接電極を設けることができるので、従来の半導体発光素子のようなコンタクト層が不要であり、製造工程を少なくして大幅なコストの低減が実現できる。
【００９９】
上記電流拡散層として（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０≦ｑ≦１）層を用いた場合、Ａｌ組成が０．３以下であるので電流拡散層が酸化されにくく、信頼性が低下しない。また、（ＡｌpＧａ1-p）1-qＩｎqＡｓ（０＜ｐ≦０．３、０≦ｑ≦１）層は、Ａｌ組成が０．３以下であっても発光部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るので、電流拡散層による発光部からの光の吸収を低減できる。
【０１００】
上記電流阻止層と上記半導体積層構造との間に保護層を設けると、再成長前にＡｌを含む材料からなるクラッド層が露出されて酸化されるのを防ぐことができる。また、電流阻止層との選択エッチングが可能な材料からなる保護層を設ければ、製造工程を大幅に簡略化して大幅なコストの低減が実現できる。
【０１０１】
上記発光部としてＡｌiＧａ1-iＡｓ（０≦ｉ≦１）層を用いると、０．６８μｍ〜０．８６μｍ帯の赤外領域において高出力の半導体発光素子が得られる。また、上記発光部として（ＡｌjＧａ1-j）1-kＩｎkＡｓ（０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１）層を用いると、０．９５μｍ〜１．２５μｍ帯の赤外領域において高出力の半導体発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１の半導体発光素子の製造工程を示す断面図である。
【図２】  参考例２の半導体発光素子を示す断面図である。
【図３】  参考例３の半導体発光素子を示す断面図である。
【図４】  参考例４の半導体発光素子を示す断面図である。
【図５】  参考例５の半導体発光素子を示す断面図である。
【図６】  参考例６の半導体発光素子を示す断面図である。
【図７】  参考例７の半導体発光素子を示す断面図である。
【図８】  参考例８の半導体発光素子を示す断面図である。
【図９】  参考例９の半導体発光素子を示す断面図である。
【図１０】  参考例１０の半導体発光素子を示す断面図である。
【図１１】  参考例１１の半導体発光素子を示す断面図である。
【図１２】  参考例１２の半導体発光素子を示す断面図である。
【図１３】  参考例１３の半導体発光素子を示す断面図である。
【図１４】  実施形態の半導体発光素子の断面図である。
【図１５】  従来の半導体発光素子の断面図である。
【符号の説明】
１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１  ｎ型基板
２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２、１０２、１１２、１２２、１３２、１４２  ｎ型クラッド層
３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３、９３、１０３、１１３、１２３、１３３、１４３  活性層
４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４、９４、１０４、１１４、１２４、１３４、１４４  ｐ型クラッド層
５、２５、３５、４５、５５、７５、９５、１０５、１１５、１２５、１３５、１４５  保護層
６、２６、３６、４６、５６、６６、６８、７６、８６、８８、９６、１０６、１１６、１２６、１３６、１４６  電流阻止層
７、２７、３７、４７、５７ａ、５７ｂ、６７、７７、８７ａ、８７ｂ、９７、１０７ａ、１０７ｂ、１１７、１２７、１３７、１４７  電流拡散層
１１９、１３９、１４９  コンタクト層
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０、１４１０  ｎ型電極
１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１、８１１、９１１、１０１１、１１１１、１２１１、１３１１、１４１１  ｐ型電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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