(57)【要約】【課題】基板上に成長する半導体薄膜の熱膨張係数及び格子定数の差で発生する結晶の欠陥を減らして半導体薄膜の結晶性を向上させる半導体発光素子を提供する。【解決手段】基板と、基板上に配置され、ＡｌＮを含むバッファ層と、バッファ層上に配置され、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムを含む組成遷移層と、組成遷移層上に配置されたキャッピング層と、キャッピング層上に配置されたクラッド層と、を有し、第１窒化アルミニウムの組成と第２窒化アルミニウムの組成とは交代して徐々に変化する。【選択図】図１
2014039034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置され、ＡｌＮを含むバッファ層と、
前記バッファ層上に配置され、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムを含む組成遷移層と、
前記組成遷移層上に配置されたキャッピング層と、
前記キャッピング層上に配置されたクラッド層と、を有し、
前記第１窒化アルミニウムの組成と前記第２窒化アルミニウムの組成とが交代して徐々に変化することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記組成遷移層は、前記バッファ層上に第１組成遷移層〜第ｎ組成遷移層を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第ｎ−１組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのアルミニウムの組成は、第ｎ組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのアルミニウムの組成と同一であるか又は大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第ｎ−１組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのガリウムの組成は、第ｎ組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのガリウムの組成と同一であるか又は小さいことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記バッファ層の組成は、前記組成遷移層のうちの最下階層の第２窒化アルミニウムの組成と同一であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記キャッピング層の組成は、前記組成遷移層のうちの最上階層の第１窒化アルミニウムの組成と同一であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムはそれぞれ独立的にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０≦ｘ≦１）を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記クラッド層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０．５０≦ｘ≦０．６０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第１組成遷移層〜第ｎ組成遷移層は、それぞれ独立的に少なくとも２組の組成を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に配置され、ＡｌＮを含むバッファ層と、
前記バッファ層上に配置され、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムを含む組成遷移層と、
前記組成遷移層上に配置されたキャッピング層と、
前記キャッピング層上に配置されたクラッド層と、を有し、
前記組成遷移層は、前記第１窒化アルミニウム及び前記第２窒化アルミニウムのいずれか１つで組成変化がない間に前記第１窒化アルミニウム及び前記第２窒化アルミニウムのうちの他の１つの組成が徐々に変化する層を含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１１】
前記第１窒化アルミニウムの組成と前記第２窒化アルミニウムの組成とが交代して徐々に変化することを特徴とする請求項１０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し、より詳細には、基板上に成長する半導体薄膜の熱膨張係数及び格子定数の差で発生する結晶の欠陥を減らして半導体薄膜の結晶性を向上させることのできる半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱的安定性、電気伝導度、熱伝導度などの優秀性と広いバンドギャップにより次世代の物質として注目されているＡｌＮに対する関心が増加するに伴い、ＵＶ−ＬＥＤをはじめとして様々な分野での活用のための試みが続いている。
【０００３】
それにより、深紫外線（ｄｅｅｐ  ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ：ＤＵＶ）素子製造時に高出力の素子を作るためには電子注入の役割を行うｎ−ＡｌＧａＮクラッド層の高い電気的な特性が要求されるが、深紫外線エピ（ｄｅｅｐ  ＵＶ  ＥＰＩ）の成長時にＡｌのモル分率（ｍｏｌｅ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）が増加することによってＳｉのイオン化エネルギーの増加によるドーピング効率が低下する問題、バッファ層との大きい格子の不一致（ｌａｔｔｉｃｅ  ｍｉｓｍａｔｃｈ）によって生じる貫通電位（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ  ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）及び各種の欠陥形成によるＲｓ低下問題、及び成長時に使用されるＴＭＡｌｄｄの強い寄生反応（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）によって成長コントロールの困難による均一度の問題などから、特性改善が要求される状況である。
【０００４】
ＤＵＶ素子や青色発光素子の成長時におけるｎ−クラッド層の成長時に、下部層との格子が一致しない問題を減らすための方案として様々な成長スキーム（ｓｃｈｅｍｅ）が用いられている。その１つとして、組成が異なる層を交代に積層してストレーン（ｓｔｒａｉｎ）を緩和させる超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）成長スキームが多く用いられているが、結晶性の向上及びＤＵＶ成長時のウェハー上の均一度に関する問題などの改善において依然として難しい問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、各層の積層時に格子の不一致による貫通電位及び各種の欠陥を低減させることで、ウェハー上の半導体物質の均一度を改善することの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】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による半導体発光素子は、基板と、前記基板上に配置され、ＡｌＮを含むバッファ層と、前記バッファ層上に配置され、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムを含む組成遷移層と、前記組成遷移層上に配置されたキャッピング層と、前記キャッピング層上に配置されたクラッド層と、を有し、前記第１窒化アルミニウムの組成と前記第２窒化アルミニウムの組成とが交代して徐々に変化する。
【０００７】
前記組成遷移層は、前記バッファ層上に第１組成遷移層〜第ｎ組成遷移層を含み得る。
前記第ｎ−１組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのアルミニウムの組成は、第ｎ組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのアルミニウムの組成と同一であるか又は大きくあり得る。
前記第ｎ−１組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのガリウムの組成は、第ｎ組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのガリウムの組成と同一であるか又は小さくあり得る。
前記バッファ層の組成は、前記組成遷移層のうちの最下階層の第２窒化アルミニウムの組成と同一であり得る。
前記キャッピング層の組成は、前記組成遷移層のうちの最上階層の第１窒化アルミニウムの組成と同一であり得る。
前記組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムはそれぞれ独立的にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０≦ｘ≦１）を含み得る。
前記クラッド層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０．５０≦ｘ≦０．６０）を含み得る。
前記第１組成遷移層〜第ｎ組成遷移層は、それぞれ独立的に少なくとも２組の組成を含み得る。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による半導体発光素子は、基板と、前記基板上に配置され、ＡｌＮを含むバッファ層と、前記バッファ層上に配置され、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムを含む組成遷移層と、前記組成遷移層上に配置されたキャッピング層と、前記キャッピング層上に配置されたクラッド層と、を有し、前記組成遷移層は、前記第１窒化アルミニウム及び前記第２窒化アルミニウムのいずれか１つで組成変化がない間に前記第１窒化アルミニウム及び前記第２窒化アルミニウムのうちの他の１つの組成が徐々に変化する層を含む。
【０００９】
前記第１窒化アルミニウムの組成と前記第２窒化アルミニウムの組成とが交代して徐々に変化し得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体発光素子によると、組成が交代して徐々に変化する組成遷移層の成長工程によって、積層された層間の組成急変による影響を最小化することができ、各層の積層時に格子の不一致による貫通電位及び各種の欠陥を低減させることができる。
また、界面におけるエネルギーバンドの極端な変形を緩和させることができ、ウェハー上に良質の半導体薄膜を形成して均一度を改善させ、半導体発光素子の光出力及び信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による半導体発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による３層の組成遷移層を含む半導体発光素子の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による５層の組成遷移層を含む半導体発光素子の更に他の例を示す断面図である。
【図４】図２に示す半導体発光素子の一例として各層の組成を示した断面図である。
【図５】図２に示す半導体発光素子の他の例として各層の組成を示した断面図である。
【図６】図３に示す半導体発光素子の更の他の例として各層の組成を示した断面図である。
【図７Ａ】比較例による半導体発光素子の中心表面写真である。
【図７Ｂ】本発明の実施例による半導体発光素子の中心表面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の半導体発光素子を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が実施形態によって制限されたり限定されたりすることはない。
【００１３】
明細書全体に亘り、ある部材が他の部材の「上」に位置する場合、これはある部材が他の部材に接している場合だけではなく、２つの部材間に更なる部材が存在する場合も含む。
【００１４】
明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」場合、これは特別に反対の記載がない限り他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素を更に含むことを意味する。
【００１５】
以下、本発明の半導体発光素子について実施形態及び図面を参照して具体的に説明する。しかし、本発明はこのような実施形態及び図面に制限されることはない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による半導体発光素子の一例を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態による半導体発光素子は、基板１００、基板１００上に形成された（配置された）バッファ層２００、バッファ層２００上に形成された（配置された）第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムを含む組成遷移層３００、組成遷移層３００上に形成された（配置された）キャッピング層４００、及びキャッピング層４００上に形成された（配置された）クラッド層５００を含む。
【００１７】
本実施形態による半導体発光素子は、第１窒化アルミニウムの組成と第２窒化アルミニウムの組成とが交代して徐々に変化する。
【００１８】
基板１００は、半導体層を成長させることができる基板であれば制限されることなく、例えば、サファイア（ｓａｐｐｈｉｒｅ）やスピネル構造のＭｇＡｌ２Ｏ４のような絶縁性基板、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＺｒＢ２、ＧａＰ、及びダイヤモンドから選択されるいずれかを含む。基板の大きさや厚さなどは特に制限されない。基板の面方向は特に制限されず、ジャスト（ｊｕｓｔ）基板又は、オフ（ｏｆｆ）角を付与したオフ基板を用いてもよい。
【００１９】
基板１００上にＡｌＮバッファ層２００を形成する。本実施形態の半導体発光素子のバッファ層２００、組成遷移層３００、キャッピング層４００、及びクラッド層５００の成長方法は特に制限されず、物理的蒸着方法、化学的蒸着方法のどちらを用いてもよく、金属有機化学気相蒸着法（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、分子線成長法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）、気相成長法（Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＶＰＥ）、水素気相成長法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＰＣＶＤ）、又は原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）方法を用いて成長させることができる。
【００２０】
バッファ層２００上に、Ａｌ及びＧａ原料の供給量を変化させて組成遷移層３００を形成する。
【００２１】
組成遷移層３００は、バッファ層２００上に第１組成遷移層〜第ｎ組成遷移層を含む。一実施形態において、組成遷移層３００は、バッファ層２００上に第１組成遷移層、第２組成遷移層、第３組成遷移層、第４組成遷移層、第５組成遷移層、…、第ｎ組成遷移層が順次形成され、第ｎ組成遷移層上にはキャッピング層４００が形成される。
【００２２】
組成遷移層３００の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムはそれぞれ独立的にＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０≦ｘ≦１）を含む。
【００２３】
第ｎ−１組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのアルミニウムの組成は、第ｎ組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのアルミニウムの組成よりも大きいか又は同一である。
【００２４】
第ｎ−１組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのガリウムの組成は、第ｎ組成遷移層の第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのガリウムの組成と同一であるか又は小さい。
【００２５】
バッファ層２００の組成は、組成遷移層の最下階層の第２窒化アルミニウムの組成と同一である。
【００２６】
一実施形態において、組成遷移層３００が３層である場合、バッファ層２００と第１組成遷移層の第２窒化アルミニウムの組成は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０≦ｘ≦１）組成であり、ガリウムの組成が０であるＡｌＮとして同一の物質である。
【００２７】
キャッピング層４００の組成は、組成遷移層のうちの最上階層の第１窒化アルミニウムの組成と同一である。
【００２８】
一実施形態において、組成遷移層が３層である場合、キャッピング層４００と第３組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０≦ｘ≦１）組成であり、ガリウムの組成が０．４であるＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎとして同一の物質である。
【００２９】
クラッド層５００はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ここで、０．５０≦ｘ≦０．６０）を含む。クラッド層５００は、例えば、Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０Ｎ層、Ａｌ０．５３Ｇａ０．４７Ｎ層、Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ｎ層、Ａｌ０．５７Ｇａ０．４３Ｎ層、又はＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎ層である。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態による３層の組成遷移層を含む半導体発光素子の他の例を示す断面図である。
【００３１】
図２を参照すると、本実施形態において組成遷移層３００が３層である場合、第１組成遷移層３１０、第２組成遷移層３２０、及び第３組成遷移層３３０を含む。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態による５層の組成遷移層を含む半導体発光素子の更に他の例を示す断面図である。
【００３３】
図３を参照すると、本実現形態において組成遷移層３００が５層である場合、第１組成遷移層３３１０、第２組成遷移層３３２０、第３組成遷移層３３３０、第４組成遷移層３３４０、及び第５組成遷移層３３５０を含む。
【００３４】
図４は、図２に示す半導体発光素子の一例として各層の組成を示した断面図である。
【００３５】
図４を参照すると、第１組成遷移層３１０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．８Ｇａ０．２Ｎであり、第１組成遷移層３１０の第２窒化アルミニウムはＡｌＮである。即ち、バッファ層に接する第１組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成はバッファ層のＡｌＮからＡｌ０．８Ｇａ０．２Ｎに変化するが、第２窒化アルミニウムの組成はバッファ層と同一のＡｌＮに維持されることから組成急変による影響を最小化することができる。
【００３６】
第２組成遷移層３２０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．８Ｇａ０．２Ｎであり、第２組成遷移層３２０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎである。第１組成遷移層と比較すると、第１窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．８Ｇａ０．２Ｎで変化することなく維持され、第２窒化アルミニウムの組成が第１組成遷移層のＡｌＮからＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎに変化する。第１窒化アルミニウムの組成が変化することなく維持されることで、組成変化による影響を最小化することができる。
【００３７】
第３組成遷移層３３０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎであり、第３組成遷移層３３０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎである。第２組成遷移層と比較すると、第２窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎで変化することなく維持され、第１窒化アルミニウムの組成が第２組成遷移層のＡｌ０．８Ｇａ０．２ＮからＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎに変化する。
【００３８】
第１組成遷移層から第２組成遷移層への組成変化で第２窒化アルミニウムの組成が変化するため、第２組成遷移層から第３組成遷移層への組成変化では交代して第１窒化アルミニウムの組成がＡｌ０．８Ｇａ０．２ＮからＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎに変化する。このように、組成遷移層３００は、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのいずれか１つで組成変化がない間に第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのうちの他の１つの組成が徐々に変化する層を含む層である。
【００３９】
第３組成遷移層はキャッピング層と接し、第３組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成がキャッピング層の組成と同一（Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ｎ）であるため、組成遷移層とキャッピング層との間でも組成変化による影響が最小化される。
【００４０】
図５は、図２に示す半導体発光素子の他の例として各層の組成を示した断面図である。
【００４１】
図２に示す各濃度遷移層の組成は固定された値を示すものではない。即ち、例えば図５に示す組成遷移層の組成は図４に示す組成遷移層の組成とは異なる値を有する。但し、第１窒化アルミニウムの組成と第２窒化アルミニウムの組成の遷移の傾向は同一である。
【００４２】
図５を参照すると、第１組成遷移層３１０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎであり、第１組成遷移層３１０の第２窒化アルミニウムはＡｌＮである。即ち、バッファ層に接する第１組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成はバッファ層のＡｌＮからＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎに変化するが、第２窒化アルミニウムの組成はバッファ層と同一のＡｌＮに維持される。
【００４３】
第２組成遷移層３２０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎであり、第２組成遷移層３２０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．７５Ｇａ０．２５Ｎである。第１組成遷移層と比較すると、第１窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎで変化することなく維持され、第２窒化アルミニウムの組成が第１組成遷移層のＡｌＮからＡｌ０．７５Ｇａ０．２５Ｎに変化する。
【００４４】
第３組成遷移層３３０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎであり、第３組成遷移層３３０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．７５Ｇａ０．２５Ｎである。第２組成遷移層と比較すると、第２窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．７５Ｇａ０．２５Ｎで変化することなく維持され、第１窒化アルミニウムの組成が第２組成遷移層のＡｌ０．８５Ｇａ０．１５ＮからＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎに変化する。
【００４５】
第１組成遷移層から第２組成遷移層への組成変化で第２窒化アルミニウムの組成が変化するため、第２組成遷移層から第３組成遷移層への組成変化では交代して第１窒化アルミニウムの組成がＡｌ０．８５Ｇａ０．１５ＮからＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎに変化する。このように、組成遷移層３００は、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのいずれか１つで組成変化がない間に第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのうちの他の１つの組成が徐々に変化する層を含む層である。
【００４６】
ここで、キャッピング層は、第３組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成と同一のＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎであるため、組成遷移層とキャッピング層との間でも組成変化による影響を最小化することができる。
【００４７】
図２、４及び図５を参照して組成遷移層が３つの層に構成された例を説明したが、図３及び図５に示すように、４層以上の層で構成されてもよい。
【００４８】
図６は、図３に示す半導体発光素子の更に他の例として各層の組成を示した断面図である。
【００４９】
図６を参照すると、第１組成遷移層３３１０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．９Ｇａ０．１Ｎであり、第１組成遷移層３３１０の第２窒化アルミニウムはＡｌＮである。即ち、バッファ層に接する第１組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成はバッファ層のＡｌＮからＡｌ０．９Ｇａ０．１Ｎに変化するが、第２窒化アルミニウムの組成はバッファ層と同一のＡｌＮに維持されることから組成の急変による影響を最小化することができる。
【００５０】
第２組成遷移層３３２０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．９Ｇａ０．１Ｎであり、第２組成遷移層３３２０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎである。第１窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．９Ｇａ０．１Ｎで変化することなく維持され、第２窒化アルミニウムの組成が第１組成遷移層のＡｌＮからＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎに変化する。第１窒化アルミニウムの組成が変化することなく維持されることで、組成変化による影響を最小化することができる。
【００５１】
第３組成遷移層３３３０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎであり、第３組成遷移層３３３０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎである。第２組成遷移層と比較すると、第２窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．８５Ｇａ０．１５Ｎで変化することなく維持され、第１窒化アルミニウムの組成が第２組成遷移層のＡｌ０．９Ｇａ０．１ＮからＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎに変化する。
【００５２】
第１組成遷移層から第２組成遷移層への組成変化で第２窒化アルミニウムの組成が変化するため、第２組成遷移層から第３組成遷移層への組成変化では交代して第１窒化アルミニウムの組成がＡｌ０．９Ｇａ０．１ＮからＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎに変化する。
【００５３】
第４組成遷移層３３４０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎであり、第４組成遷移層３３４０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎである。第３組成遷移層と比較すると、第１窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．７Ｇａ０．３Ｎで変化することなく維持され、第２窒化アルミニウムの組成が第３組成遷移層のＡｌ０．８５Ｇａ０．１５ＮからＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎに変化する。
【００５４】
第２組成遷移層から第３組成遷移層への組成変化で第１窒化アルミニウムの組成が変化するため、第３組成遷移層から第４組成遷移層への組成変化では交代して第２窒化アルミニウムの組成がＡｌ０．８５Ｇａ０．１５ＮからＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎに変化する。
【００５５】
第５組成遷移層３３５０の第１窒化アルミニウムはＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎであり、第５組成遷移層３３５０の第２窒化アルミニウムはＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎである。第４組成遷移層と比較すると、第２窒化アルミニウムの組成はＡｌ０．６５Ｇａ０．３５Ｎで変化することなく維持され、第１窒化アルミニウムの組成が第４組成遷移層のＡｌ０．７Ｇａ０．３ＮからＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎに変化する。
【００５６】
第３組成遷移層から第４組成遷移層への組成変化で第２窒化アルミニウムの組成が変化するため、第４組成遷移層から第５組成遷移層への組成変化では交代して第１窒化アルミニウムの組成がＡｌ０．７Ｇａ０．３ＮからＡｌ０．６Ｇａ０．４Ｎに変化する。このように、組成遷移層３００は、第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのいずれか１つで組成変化がない間に第１窒化アルミニウム及び第２窒化アルミニウムのうちの他の１つの組成が徐々に変化する層を含む層である。
【００５７】
第５組成遷移層はキャッピング層と接し、第５組成遷移層の第１窒化アルミニウムの組成がキャッピング層の組成と同一（Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ｎ）であるため、組成遷移層とキャッピング層との間でも組成変化による影響が最小化される。
【００５８】
組成遷移層がｎ層に形成された場合、第１組成遷移層〜第ｎ組成遷移層はそれぞれ独立的に少なくとも２組以上の組成を含み、例えば少なくとも３組、５組、７組、又は１０組である場合がある。
【００５９】
上述のような本発明の半導体発光素子によると、組成が交代して徐々に変化する組成遷移層の成長工程によって、積層された層間の組成急変による影響を最小化することができ、各層の積層時の格子の不一致による貫通電位（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ  ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）及び各種の欠陥を低減させることができる。
【００６０】
また、界面でのエネルギーバンドの極端な変形を緩和させることができ、ウェハー上に良質の半導体薄膜を形成して均一度を改善させ、半導体発光素子の光出力及び信頼性を向上させることができる。
【００６１】
以下、具体的な実施例によって本発明をより詳細に説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。
【００６２】
［実施例］
【００６３】
比較例として、４インチサファイア基板上にＡｌＮバッファ層、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ｎ  ２０ｎｍ／ＡｌＮ  ２０ｎｍ１０組層、ｎＡｌ０．５５Ｇａ０．４５Ｎクラッド層を順次積層した構造物を形成した。
【００６４】
実施例として、４インチサファイア基板上にＡｌＮバッファ層、組成遷移層としてＡｌ０．８Ｇａ０．２Ｎ  ２０ｎｍ／ＡｌＮ  ２０ｎｍ１０組層、Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ｎ  ２０ｎｍ／Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ｎ  ２０ｎｍ１０組層、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ｎ  ２０ｎｍ／Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ｎ  ２０ｎｍ１０組層、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ｎ  ２０ｎｍキャッピング層、ｎＡｌ０．５５Ｇａ０．４５Ｎクラッド層を順次積層した構造物を形成した。
【００６５】
下記の表１は比較例及び実施例の表面抵抗（Ｒｓ）の改善結果を示したデータであり、表２は比較例及び実施例のＸＲＤの改善結果を示したデータである。
【００６６】
【表１】
2014039034.tif 000003
【００６７】
【表２】
2014039034.tif 000004
【００６８】
図７Ａは、比較例による半導体発光素子の中心表面写真であり、図７Ｂは、本発明の実施例による半導体発光素子の中心表面写真である。
【００６９】
図７Ｂの中心表面の写真から確認されるように、本発明の半導体発光素子の積層された成長物質の均一度が改善されたことが分かる。
【００７０】
改善されたＳＬｓ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌａｔｔｉｃｅ）の適用結果、Ｒｓ、結晶性、均一度の全てが改善される結果を取得することができた。これは既存の下部層との格子差によって生じた電位のフィルタリング及びストレーン（ｓｔｒａｉｎ）調節を通した表面のエネルギー制御による結果であると考えられる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１００    基板
２００    バッファ層
３００    組成遷移層
３１０、３３１０    第１組成遷移層
３２０、３３２０    第２組成遷移層
３３０、３３３０    第３組成遷移層
４００    キャッピング層
５００    クラッド層
３３４０    第４組成遷移層
３３５０    第５組成遷移層
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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