(57)【要約】【課題】ＧａＮ基板への光滲み出し、及びｎ型クラッド層のクラックや転移の発生の問題なく、垂直方向のＦＦＰ（遠視野像）全半値幅の小さな半導体発光素子を提供する。【解決手段】ｎ型クラッド層３とｐ型クラッド層１０との間に活性層６が挟まれた構造を有する半導体発光素子において、ｎ型クラッド層として、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のＡｌxＧａ1-xＮ（ＡｌＧａＮ）層を用いる。Ａｌ組成比ｘが０．０６より小さくなると、ＡｌＧａＮ層の屈折率が大きくなるので、垂直方向のＮＦＰ（近視野像）を広げ、垂直方向のＦＦＰの全半値幅を小さくできる。また、Ａｌ組成比が小さくなると、ＧａＮ基板との格子不整合が小さくなるので、クラックや転移の発生の問題なくＡｌＧａＮ層を厚く形成でき、ＧａＮ基板への光滲み出しも抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、
前記ｎ型クラッド層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、厚さが３００ｎｍ以上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３】
前記Ａｌ組成比ｘは、０．０１≦ｘ≦０．０５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、超格子構造により構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｎ型クラッド層は、前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに備え、
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の下部若しくは中間部に配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、超格子構造であることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記ｐ型クラッド層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層を備えることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、厚さが３００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ≦０．０５であることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、超格子構造により構成されていることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ｐ型クラッド層は、前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに備え、
前記部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｐ型クラッド層の上部若しくは中間部に配置されていることを特徴とする請求項７から１０の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は、超格子構造であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、
前記ｎ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層の他の部分よりもＡｌ組成比が大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を備え、
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の下部若しくは中央部に配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの高密度化に必要である青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛んに行われ、すでに実用化されている。
【０００３】
これまでに報告されている窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザは、ＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）構造を有している。
【０００４】
すなわち、活性層へ光を効率よく閉じ込めるために、ｎ側には比較的屈折率の小さい材料であるｎ型ＡｌＧａＮクラッド層が、ｐ側には同じく比較的屈折率の小さい材料であるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層が設けられている。
【０００５】
さらに、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層と活性層との間に、比較的屈折率の大きい材料を用いたｎ側光ガイド層が、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と活性層との間に比較的屈折率の大きい材料を用いたｐ側光ガイド層が設けられている。
【０００６】
ここで、ＡｌＧａＮクラッド層は、Ａｌ組成比が大きいほど屈折率が小さくなる。そのため、Ａｌ組成比の大きなＡｌＧａＮクラッド層を用いることで、光の分布を活性層近くに収束することができる。これは、光モードの実効屈折率と材料の屈折率の差が大きいほど、活性層から離れるに従う光減衰量が大きくなるためである。このことにより活性層への光閉じ込め量が大きくなる結果、しきい値が低減するなどの利点がある。
【０００７】
また、ｎ側においては、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層の活性層よりも離れた側に、ＧａＮ材料が積層されているのが一般的である。これは、サファイア、ＳｉＣ等、ＧａＮとの格子不整合度の大きな基板を用いた場合には、格子不整合を緩和するための低温ＧａＮバッファ層が基板とクラッド層との間に積層されるし、ＧａＮ材料の横方向成長技術を用いた転位低減技術などが用いられる場合にも、基板とＡｌＧａＮクラッド層の間に数μｍ以上のＧａＮ横方向成長層が積層される。近年、ＧａＮ基板が多く用いられるが、この場合についても同様に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層下にＧａＮ基板が存在することになる。
【０００８】
このように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層の活性層よりも離れた側に、ＧａＮ材料あるいは、光モードの実効屈折率よりも大きな屈折率を持つ材料がある場合には、この材料内での光強度は活性層から離れても減衰しにくいため、大きな光閉じ込め係数を持つこととなる。従って、相対的に活性層の光閉じ込め量が低下し、大幅なしきい値上昇などの特性劣化を引き起こすといった問題があることが知られている（例えばJapanese Journal of Applied Physics vol.38 Part 1,No.3B (1999) p.1780-参照）。
【０００９】
また、ＧａＮ層と屈折率の異なるサファイア基板やＳｉＣ基板との界面、あるいは、ＧａＮ基板下面では光のフレネル反射が発生するため、ＧａＮ層内やＧａＮ基板内には共振モードが形成される。その共振モードが垂直方向の遠視野像（far field pattern：ＦＦＰ）パターンにリップルを発生させるといった問題点があることも、実測及びシミュレーションなどで確認されている。
【００１０】
このような問題を回避するために、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層の活性層よりも離れた側にあるＧａＮ材料、あるいは光モードの実効屈折率よりも大きな屈折率を持つ材料への光の滲み出しを極力抑える必要がある。このためにも、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比を大きく、すなわちｎ型ＡｌＧａＮクラッド層の屈折率を小さくして、活性層から離れるに従う光強度の減衰を大きくし、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層内で十分光強度を減衰させる必要がある。また、活性層から離れるに従う光強度の減衰を大きくするために、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層の厚さについてもできるだけ厚くすることが好ましい。
【００１１】
一方、サファイア基板上あるいはＳｉＣ基板上に低温で成長したＧａＮバッファ層の格子定数や、サファイア基板上に横方向成長技術を用いて成長したＧａＮ層、あるいはＧａＮ基板の格子定数は、ＧａＮの格子定数に非常に近いものとなっている。
【００１２】
これらの層上にｎ型クラッド層として、ｎ型ＡｌＧａＮ層を成長すると、ＡｌＧａＮ材料の格子定数はＡｌ組成比が大きくなるに従い小さくなるため、Ａｌ組成比が大きいほど下地との格子不整合度が大きくなる。その結果、クラックや転位の発生が顕著になることが知られている。また、クラックや転位の発生がなくとも、大きな歪みがかかる状態となるため、素子の寿命に大きな悪影響を与える。
【００１３】
このように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比を大きくしすぎた場合には、クラックや転位の発生無しに成長可能な膜厚（臨界膜厚）が小さくなるため、かえって基板側への光滲み出しが大きくなる。
【００１４】
以上のことから、ｎ型およびｐ型のＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比には最適な値が存在し、ＡｌＧａＮクラッド層に関しては、ｐ型、ｎ型ともに、Ａｌ組成比が０．０６〜０．０７程度のＡｌＧａＮ材料を用いることが一般的となっている（非特許文献１参照）。
【００１５】
【非特許文献１】Ｔ．Ｔｏｊｙｏ他，「Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ  ＡｌＧａＩｎＮ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｋｉｎｋ  Ｌｅｖｅｌ  ａｎｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｎｏｉｓｅ」，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．４１（２００２），ｐｐ．１８２９−１８３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、ｎ型およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比を決定するために考慮しなければならない特性として垂直方向のＦＦＰがある。一般に光ディスク用途の窒化物系ＬＤにおいて、基板に水平な方向のＦＦＰの全半値幅は６〜１０°程度となるのに対し、基板に垂直な方向のＦＦＰの全半値幅は２０°以上となる。このように、水平方向と垂直方向のビーム出射角が大きく異なっている。
【００１７】
しかし、光ディスク用途のアプリケーションとしては、この垂直方向と水平方向とＦＦＰの全半値幅の比（アスペクト比）ができるだけ１に近いことが要求される。このため、垂直方向のＦＦＰの全半値幅は、より小さくすることが望ましい。
【００１８】
一般に、半導体レーザ素子内部における光分布、すなわち近視野像（Near field pattern：ＮＦＰ）とＦＦＰはフーリエ変換の関係にあるため、垂直方向のＦＦＰの全半値幅をより小さくするためには、ＮＦＰの広がりを大きくすることが必要となる。これを実現するために、活性層の屈折率を小さくして垂直方向の光の広がりを大きくするといった方法があるが、この場合には、当然ｐ型コンタクト層やｐ型電極への光の滲み出しが大きくなることによる光吸収増加の問題や、前述したような基板側への光滲み出しの問題が大きくなる。
【００１９】
これらの問題を回避するためには、ｎ型およびｐ型のＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比を大きくするか、ＡｌＧａＮクラッド層の膜厚を大きくする必要があるが、これについては、前述したようにクラックや転位の発生が問題となってくる。
【００２０】
以上の問題は、ｎ型クラッド層よりも基板側に、その屈折率が実効屈折率よりも大きな層（例えば、ＧａＮバッファ層やＧａＮ基板そのもの）が存在し、さらに、ＡｌＧａＮクラッド層の格子定数がその下地となるＧａＮの格子定数と異なるといった、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザや半導体発光ダイオードの特別な構造に起因して発生するものである。
【００２１】
以上のように、基板側への光の滲み出しの問題、下地層との格子不整合に起因するクラックや転位発生の問題、さらに垂直方向のＦＦＰの全半値幅の問題は互いに絡み合っており、全てを解決するためには、ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比が大きい場合においてもクラックや転位の発生を抑えることができるような特別な技術が必要である。
【００２２】
そこで本発明の目的は、基板側への光の滲み出し、及びクラッド層でのクラックや転位の発生の問題なく、良好なＦＦＰ特性を備える半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
請求項１に記載の発明は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、前記ｎ型クラッド層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層を備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、前記ｎ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層の他の部分よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を備え、前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の下部若しくは中間部に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のＡｌxＧａ1-xＮ膜をｎ型クラッド層として用いている。そのため、ｎ型クラッド層の屈折率が大きくなり、垂直方向のＮＦＰ（近視野像）を広げ、垂直方向のＦＦＰの全半値幅を小さくすることできる。また、Ａｌ組成比が小さくなると、ｎ型クラッド層と、ＧａＮ材料との格子不整合が小さくなるので、クラックや転移の発生の問題なくｎ型クラッド層を厚く形成できる。ｎ型クラッド層を厚く形成することで、基板側への光の滲み出しも抑制できる。
【００２６】
請求項１３に記載の発明によれば、Ａｌ組成比の大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層で、光の減衰が大きくなるため、基板側への光の滲み出しを抑制することができる。また、部分クラッド層は、ｎ型クラッド層の下部若しくは中央部に設けられているため、活性層近傍でのＮＦＰの広がりに殆ど影響を与えず、垂直方向のＦＦＰの全半値幅を大きくすることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
この半導体発光素子（窒化物系半導体レーザ）は、リッジ構造及びＳＣＨ構造を有するものである。
【００２８】
ＧａＮ基板１の一主面であるＧａ面上に、ｎ型ＧａＮバッファ層２が形成されている。このｎ型ＧａＮバッファ層２は、ＧａＮ基板１表面の凹凸を低減し、その上層をできるだけ平坦に積層するために形成されている。そして、このｎ型ＧａＮバッファ層２上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層（以下、単にｎ型クラッド層と称する場合がある。）３が形成されている。
【００２９】
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３上に、ｎ型ＧａＮ光ガイド層４、アンドープのＩｎＧａＮ光ガイド層５がこの順に積層され、ｎ側光ガイド層を形成している。ＩｎＧａＮ光ガイド層５上には、例えばアンドープのＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ多重量子井戸構造の活性層６が形成されている。
【００３０】
そして、活性層６上には、ｐ側ガイド層としてのアンドープＩｎＧａＮ光導波層７、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層８、ｐ側光ガイド層としてのｐ型ＧａＮ光ガイド層９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（以下、単にｐ型クラッド層と称する場合がある。）１０、及びｐ型ＧａＮコンタクト層１１が順次積層されている。
【００３１】
ここで、ｎ側ＧａＮバッファ層２は、厚さが例えば１μｍで、ｎ型不純物として例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型クラッド層３は、厚さが例えば２．０μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉがドープされ、Ａｌ組成比は例えば０．０５である。ｎ型ＧａＮ光ガイド層４は、厚さが例えば１００ｎｍである。そして、アンドープＩｎＧａＮ光ガイド層５は、厚さが例えば７ｎｍであり、Ｉｎ組成比は、例えば０．０２である。
【００３２】
また、アンドープＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ多重量子井戸構造の活性層６は、障壁層としてのＩｎxＧａ1-xＮ層と、井戸層としてのＩｎyＧａ1-y層とが交互に積層された構造を備えており、井戸数は例えば３である。障壁層としてのＩｎxＧａ1-xＮ層は、厚さが７ｎｍで、組成比ｘは０．０２である。そして井戸層としてのＩｎyＧａ1-yＮ層は、厚さが３．５ｎｍで、組成比ｙは０．１４である。
【００３３】
アンドープＩｎxＧａ1-xＮ光導波層７は、厚さが例えば２０ｎｍであり、Ｉｎ組成比ｘは例えば０．０２である。ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層８は、厚さが例えば１０ｎｍであり、Ａｌ組成比は例えば０．１８である。ｐ型ＧａＮ光ガイド層９は厚さが例えば１００ｎｍである。
【００３４】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０は、厚さが例えば４００ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされ、Ａｌ組成比は例えば０．０７である。そしてｐ型ＧａＮコンタクト層１１は、厚さが例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされている。
【００３５】
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０およびｐ型ＧａＮコンタクト層１１には、例えば〈１−１００〉方向に向かって、エッチングによりリッジ１２が形成されている。このリッジ１２の幅は例えば２．０μｍである。ここで、このリッジ１２は、ＧａＮ基板１上にストライプ状に形成された数μｍ〜数十μｍ幅の高転位領域の間にある低欠陥領域に対応する位置に形成されている。
【００３６】
このリッジ１２の側面部、あるいはリッジ横底面部の表面保護、及び電気的絶縁のために、例えば厚さ２００ｎｍのＳｉＯ2膜のような絶縁膜１４がリッジ１２を覆うように形成されている。
【００３７】
この絶縁膜１４のうち、リッジ１２の上面に対応する部分に開口１５が設けられている。この開口１５により、ｐ型電極１６とｐ型コンタクト層１１との電気的接触が図られている。ｐ型電極１６は、例えばＰｄおよびＡｕ膜を順次積層した構造となっている。
【００３８】
またＧａＮ基板１の一主面であるＧａ面とは反対の側であるＮ面には、ｎ型電極１７が形成されている。このｎ型電極１７は、例えばＴｉおよびＡｕ膜を順次積層した構造となっている。
【００３９】
次に、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法について説明する。
まず、あらかじめサーマルクリーニングなどにより表面を清浄化したＧａＮ基板１上に有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、例えば１０００℃の成長温度でｎ型ＧａＮバッファ層２を成長させる。
【００４０】
その後、同じくＭＯＣＶＤ法により、ｎ型クラッド層３、ｎ型ＧａＮ光ガイド層４およびアンドープＩｎＧａＮ光ガイド層５、アンドープのＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ多重量子井戸活性層６、アンドープＩｎＧａＮ光導波層７、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層８およびｐ型ＧａＮ光ガイド層９、ｐ型クラッド層１０、及びｐ型ＧａＮコンタクト層１１を順次積層する。
【００４１】
ここで、これらの層の成長温度は、例えば、ｎ型クラッド層３およびｎ型ＧａＮ光ガイド層４は１０００℃、アンドープＩｎＧａＮ光導波層５からアンドープＩｎＧａＮ光導波層７までは７４０℃、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層８からｐ型ＧａＮコンタクト層１１は１０００℃とする。
【００４２】
次に、以上の結晶成長が終了したウエハの全面に、レジストを塗布し、通常のリソグラフィー法（写真製版技術）により、リッジ１２の形状に対応した所定形状のレジストパターンを形成する。
【００４３】
このレジストパターンをマスクとして、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によりｐ型クラッド層１０の層内までエッチングを行う。このエッチングにより、光導波構造となるリッジ１２を作製する。このＲＩＥのエッチングガスは、例えば塩素系ガスを用いる。
【００４４】
次に、マスクとして用いたレジストパターンを残したまま、再び基板全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより、例えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2膜１４を形成する。そして、レジストパターンの除去と同時にリッジ１２上にあるＳｉＯ2膜を除去する、いわゆるリフトオフを行う。これにより、リッジ１２上の開口１５が形成される。
【００４５】
次に、基板全面に例えば真空蒸着法によりＰｔおよびＡｕ膜を順次形成した後、レジストを塗布し、リソグラフィー技術により所望の形状にレジストを成形する。その後、ウエットエッチングあるいはドライエッチングにより、レジストをマスクとして半導体発光素子の表面にｐ型電極１６を形成する。
【００４６】
次に、基板の裏面全面に、真空蒸着法によりＴｉおよびＡｌ膜を順次形成する。続いてｎ型電極１７をオーミック接触させるためのアロイ処理を行う。
その後、この基板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する。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、このバーを劈開などによりチップ化する。以上の製造方法により、図１に示す半導体発光素子を製造することができる。
【００４７】
本実施の形態に係る半導体発光素子では、Ａｌ組成比が０．０５のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３を用いている。Ａｌ組成比が０．０６よりも小さいｎ型ＡｌＧａＮ材料の屈折率は、Ａｌ組成比が０．０６以上のものに比べて大きい。そのため、ｎ型クラッド層３として、Ａｌ組成比が０．０６よりも小さいｎ型ＡｌＧａＮ材料を用いると、活性層６より離れるに従う光の減衰が小さくなる傾向となる。すなわち、ＮＦＰが広がる傾向となる。その結果、垂直方向のＦＦＰの全半値幅をより小さくすることができる。
【００４８】
ここで、ＡｌＧａＮ材料の格子定数は、Ａｌ組成比が小さいほど大きく、下地層であるＧａＮ基板１の格子定数に近くなるため、クラックや転位の発生が起こる臨界膜厚は厚くなる傾向となる。すなわち、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３は、Ａｌ組成比が小さいほど厚い膜が成長可能となる。
【００４９】
従って、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ組成比が小さくなると、ＮＦＰが広がってＧａＮ基板１側への光滲み出しが大きくなるが、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３を厚膜化することで光の滲み出しを抑制できる可能性がある。
【００５０】
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ組成比を小さくすることで、最終的に光の滲み出しが小さくなるかどうかについては、あるＡｌ組成比におけるＡｌＧａＮ材料の屈折率と、クラックや転位の発生が起こる最低の膜厚（臨界膜厚）を求め、その屈折率と膜厚を元に光強度分布を計算することで見積もることが可能である。
【００５１】
そこで、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比を変えて行った光強度分布の計算結果について説明する。
図２は、光強度分布の計算に用いた半導体発光素子の構造を示す断面図である。ここで、図１に示した構成と同一の構成には同一の符号を付している。
【００５２】
ＧａＮ基板１上に、ＧａＮバッファ層２が形成されている。ＧａＮバッファ層２上にはｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３が形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３上には、厚さ１００ｎｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４が形成されている。そして、ｎ型ＧａＮ光ガイド層４上には、厚さ７．０ｎｍでＩｎ組成比０．０２のＩｎＧａＮ光ガイド層５が形成されている。
【００５３】
ＩｎＧａＮ光ガイド層５上には、厚さ３．５ｎｍでＩｎ組成比０．１２の３つのＩｎ ＧａＮ井戸層と、厚さ７．０ｎｍでＩｎ組成比０．０２のＩｎＧａＮバリア層からなる多重量子井戸活性層６が形成されている。
【００５４】
多重量子井戸活性層６上には、厚さ２０ｎｍでＩｎ組成比０．０２のＩｎＧａＮ光ガイド層７が形成され、ＩｎＧａＮ光ガイド層７上には、厚さ２０ｎｍでＡｌ組成比０．１８のｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層８が形成されている。
【００５５】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層８上には、厚さ１００ｎｍのｐ型ＧａＮガイド層９、厚さ４００ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０、厚さ１００ｎｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１１が、この順に積層して形成されている。
【００５６】
リッジ１２の幅は２．２μｍで、２次元の光強度分布を計算した後、ＧａＮバッファ層２およびＧａＮ基板１内への光滲み出し割合を計算している。
【００５７】
また図３は、ＧａＮ基板１上に成長したＡｌＧａＮ膜の臨界膜厚（縦軸）のＡｌ組成比（横軸）依存性を示す図である（Journal of  Applied Physics vol.88 No.12(2000)p.7029参照）。図３に示すように、Ａｌ組成比が小さくなるにつれて臨界膜厚が大きくなることがわかる。
【００５８】
各ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ組成比に対し、図３に示した臨界膜厚と同じ厚さのｎ型クラッド層３を形成した場合において、全光強度に対する、ＧａＮバッファ層２およびＧａＮ基板１内の光強度の割合、すなわち光滲み出し割合を計算した結果を図４に示す。
【００５９】
また、臨界膜厚ではなく、臨界膜厚の７０％の厚さのｎ型クラッド層３を形成した場合における、ＧａＮバッファ層２およびＧａＮ基板１内への光滲み出し割合を計算した結果を図５に示す。
【００６０】
図４及び図５からわかるように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ組成比として０．０６より大きなものを用いるよりも、０．０６より小さいものを用いた方が、ＧａＮ基板１への光滲み出し割合を大幅に低減できることがわかる。
【００６１】
さらに、各ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３のＡｌ組成比（横軸）に対して、ＦＦＰの垂直方向の全半値幅（縦軸）を計算した結果を図６に示す。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３の膜厚は、臨界膜厚としている。図６に示すように、Ａｌ組成比が小さいほど、ＦＦＰの垂直方向の全半値幅は小さくなり、ディスク用光源などの用途に対し、より好ましいＦＦＰ形状にすることが可能となる。
【００６２】
本実施に係る半導体発光素子は、Ａｌ組成比ｘが０．０５、膜厚２μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３を用いている。図３からわかるように、Ａｌ組成比ｘが０．０５では臨界膜厚は約２．５μｍなので、クラックや転移の発生の問題なく、膜厚２μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３をＧａＮ基板１上に形成することができる。さらに、図４，５からわかるように、Ａｌ組成比が０．０５では、ＧａＮ基板１側への光滲み出しの問題も殆どないことがわかる。
また、図６からわかるように、Ａｌ組成比が０．０６以上の場合に比べて垂直方向のＦＦＰ全半値幅を低減することができる。
【００６３】
以上から本実施の形態に係る半導体発光素子は、光滲み出しの問題、及びクラックや転移の問題なく、垂直方向のＦＦＰ全半値幅を低減することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３の組成比ｘを０．０５、膜厚を２μｍとしたが、図４，５から明らかなように、Ａｌ組成比ｘは０．０１≦ｘ＜０．０６の範囲であれば、Ａｌ組成比が０．０６以上の場合に比べて光滲み出しを大幅に小さく抑えることができる。また、ｎ型クラッド層３の膜厚は、３００ｎｍ以上であれば十分光滲み出しを小さくできる。ここで、Ａｌ組成比の下限を０．０１としたのは、０．０１より小さなＡｌ組成比のｎ型クラッド層３では、活性層６から離れるに従う光の減衰が十分でなくなる可能性があるためである。
【００６５】
また、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３が２層以上の多層構造であっても、それぞれのＡｌ組成比が０．０６より小さければ、上述した効果を有することは明らかである。  
さらに、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３が２層以上の多層構造であって、そのうちの少なくとも１層にＡｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６の層が含まれる場合においても、このようなＡｌ組成比の層の合計の膜厚が３００ｎｍ以上あれば同様の効果が得られる。
【００６６】
＜実施の形態２＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１に係る半導体発光素子において、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３（図１参照）のＡｌ組成比を０．０１≦ｘ≦０．０５としている。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、重複する説明は説明は省略する。
【００６７】
図３に示すように、Ａｌ組成比が０．０５以下になるとｎ型クラッド層３の臨界膜厚が大きく向上する。そのため、クラックや転移の発生等の問題なく、ｎ型クラッド層３をより厚く形成することができる。その結果、図４，５からわかるように、ＧａＮ基板１側への光の滲み出しをさらに小さくすることができる。
【００６８】
また、Ａｌ組成比ｘを小さくすることで屈折率が大きくなる。そのため、図６に示すように、ＮＦＰを大きく広げ垂直方向のＦＦＰ全半値幅をより小さくすることが可能になる。
【００６９】
以上から、Ａｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ≦０．０５にすることで、これまで実現が不可能であったような、低クラック及び低転位、かつ垂直方向のＦＦＰ全半値幅の非常に小さな半導体レーザを容易に得ることが可能となる。
【００７０】
＜実施の形態３＞
図７は、本実施の形態に係る半導体発光素子を示す断面図である。
本実施の形態では、実施の形態１に係る半導体発光素子において、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０．０１≦ｘ＜０．０６）クラッド層３よりもＡｌ組成比が大きいｎ型クラッド層１３（部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層）を、ｎ型クラッド層３の下端にさらに形成している。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７１】
図８は、以上のような構成を備える半導体発光素子において、垂直方向の光強度分布を計算して図示したものである。図８に示すように、垂直方向の光強度分布は、活性部６の中央からＧａＮ基板１へ向かうに従って減衰する。そして、ｎ型クラッド層１３は、ｎ型クラッド層３よりも小さな屈折率を持つため、光強度を大きく減衰させることができる。その結果、ＧａＮ基板１への光の滲み出しをさらに抑制することができる。
【００７２】
このことは、活性層６よりもある程度離れた位置に、Ａｌ組成比が大きく、膜厚の薄いｎ型クラッド層１３を配置することが、光の滲み出しの抑制、ｎ型クラッド層３でのクラック及び転位の発生等について、Ａｌ組成比の小さい膜を厚く設けるよりも有利であるとの計算結果に基づいている。
【００７３】
以上から、本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１に係る半導体発光素子に比べて基板側への光の滲み出しをさらに抑制することができる。
【００７４】
なお、活性層６近傍にあるｎ型クラッド層３によってＮＦＰが広がっているため、ｎ型クラッド層１３をｎ型クラッド層３の下端に設けることによってＦＦＰ低減効果が大きく損なわれることはない。
【００７５】
また、本実施の形態においては、ｎ型クラッド層３の下端にｎ型クラッド層１３を設けたが、ｎ型クラッド層３の中央部若しくは下部に設けてもよい。
【００７６】
さらに、ｎ型クラッド層１３は、単層のＡｌＧａＮ層とは限らず、平均のＡｌ組成比ｚがクラッド層３のＡｌ組成比よりも大きな超格子構造のＡｌＧａＮ層であってもよい。
【００７７】
ここで、平均のＡｌ組成比ｚとは、例えば厚さａでＡｌ組成比ｘのＡｌＧａＮ層と、厚さｂでＡｌ組成比ｙのＡｌＧａＮ層で構成された超格子構造の場合に、ｚ＝（ａ・ｘ＋ｂ・ｙ）／（ａ＋ｂ）で表されるｚを指している。超格子構造のＡｌＧａＮ層の屈折率は、この平均のＡｌ組成比ｚを持つ単一のＡｌＧａＮ層と厳密には若干異なる。しかし、本発明の効果を同等にもたらすという意味では、この平均のＡｌ組成比ｚで規定することに何ら問題はない。
【００７８】
＜実施の形態４＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態２において、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０．０１≦ｘ≦０．０５）クラッド層３よりもＡｌ組成比が大きいｎ型クラッド層１３を、ｎ型クラッド層３の下端にさらに形成している。その他の構成は、実施の形態２と同様であり、重複する説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、ｎ型クラッド層１３により、光強度を大きく減衰させることができる。そのため、ＧａＮ基板１側への光の滲み出しをさらに抑制することができる。
【００８０】
なお、活性層６近傍にあるｎ型クラッド層３によってＮＦＰが広がっているため、ｎ型クラッド層１３をｎ型クラッド層３の下端に設けることによってＦＦＰ低減効果が大きく損なわれることはない。
【００８１】
また、本実施の形態においては、ｎ型クラッド層３の下端にｎ型クラッド層１３を設けたが、ｎ型クラッド層３の中央部若しくは下部に設けてもよい。
【００８２】
さらに、ｎ型クラッド層１３は、単層のＡｌＧａＮ層とは限らず、平均のＡｌ組成比がｎがクラッド層３よりも大きな超格子構造のＡｌＧａＮ層であってもよい。
【００８３】
＜実施の形態５＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１において、ｎ型クラッド層３が超格子構造のＡｌＧａＮ層によって形成されている。そして、ｎ型クラッド層３の平均のＡｌ組成比ｚは、０．０１≦ｚ＜０．０６である。
その他の構成は実施の形態１と同様であり、重複する説明は省略する。
【００８４】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、ｎ型クラッド層３が、平均のＡｌ組成比ｚ（０．０１≦ｚ＜０．０６）の超格子構造のＡｌＧａＮ層から構成されており、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００８５】
さらに、ｎ型クラッド層３を超格子構造にすることで、転移を超格子構造の界面で止めることができる。その結果、超格子構造を用いることでｎ型クラッド層３の厚膜化が容易になり、ｎ型クラッド層３を厚膜化することで光滲み出しの問題をさらに抑えることができる。
【００８６】
なお、ｎ型クラッド層３が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【００８７】
＜実施の形態６＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、ｎ型クラッド層３が超格子構造のＡｌＧａＮ層によって形成されている。そして、ｎ型クラッド層３の平均のＡｌ組成比ｚは、０．０１≦ｚ≦０．０５である。その他の構成は、実施の形態２と同様であり、重複する説明は省略する。
【００８８】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、以上の構造を有するため、実施の形態２と同様の効果を有する。
【００８９】
さらに、ｎ型クラッド層３を超格子構造にすることで、転移を超格子構造の界面で止めることができる。その結果、超格子構造を用いることでｎ型クラッド層３の厚膜化が容易になり、ｎ型クラッド層３を厚膜化することで光滲み出しの問題をさらに抑えることができる。
【００９０】
なお、ｎ型クラッド層３が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【００９１】
＜実施の形態７＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態３において、ｎ型クラッド層３に超格子構造のＡｌＧａＮ層（平均のＡｌ組成比ｚ：０．０１≦ｚ＜０．０６）を用いている。
【００９２】
その他の構成は実施の形態３と同様であり、重複する説明は省略する。
【００９３】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、以上の構成を備えているので、実施の形態３と同様の効果を有する。
【００９４】
さらに、ｎ型クラッド層３を超格子構造にすることで、転移を超格子構造の界面で止めることができる。その結果、超格子構造を用いることでｎ型クラッド層３の厚膜化が容易になり、ｎ型クラッド層３を厚膜化することで光滲み出しの問題をさらに抑えることができる。
【００９５】
なお、ｎ型クラッド層３が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【００９６】
＜実施の形態８＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態４において、ｎ型クラッド層３として、超格子構造のＡｌＧａＮ層（平均のＡｌ組成比ｚ：０．０１≦ｚ≦０．０５）を用いている。その他の構成は実施の形態４と同様であり、重複する説明は省略する。
【００９７】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、以上の構成を備えているので、実施の形態４と同様の効果を有する。
なお、ｎ型クラッド層３が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【００９８】
＜実施の形態９＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１において、ｐ型クラッド層１０に、Ａｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ＜０．０６のＡｌＧａＮ層を用いている。その他の構成は実施の形態１と同様であり、重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、ｐ型クラッド層１０のＡｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ＜０．０６としている。そのため、ｐ型クラッド層１０の屈折率が大きくなり、ｐ側にも垂直方向のＮＦＰを広げることができる。その結果、さらなる垂直方向のＦＦＰの低減が可能になる。
【０１００】
そして、Ａｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ＜０．０６とすることで、ｐ型クラッド層１０を厚く形成することが可能になり、ｐ側電極１６への光の滲み出しを抑制することができる。
【０１０１】
なお、実施の形態２〜８についても同様に、Ａｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ＜０．０６としたＡｌＧａＮ層を、ｐ型クラッド層１０に用いることで、さらなる垂直方向のＦＦＰ全半値幅の低減が可能になる。
【０１０２】
また、ｐ型クラッド層１０の膜厚は、３００ｎｍ以上であれば十分光滲み出しを小さくできる。
【０１０３】
＜実施の形態１０＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１において、ｐ型クラッド層１０のＡｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ≦０．０５としている。
【０１０４】
その他の構成は、実施の形態１と同様であり、重複する説明は省略する。
【０１０５】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、ｐ型クラッド層１０のＡｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ≦０．０５としている。Ａｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ≦０．０５とすることで、クラックの発生等の問題なくｐ型クラッド層１０のさらなる厚膜化が可能となり、ｐ側電極１６への光の滲み出しをさらに抑制することができる。
【０１０６】
また、Ａｌ組成比を小さくすることで屈折率が大きくなる。そのため、ＮＦＰを大きく広げＦＦＰをさらに小さくすることができる。
【０１０７】
なお、実施の形態２〜８についても同様に、ｐ型クラッド層１０のＡｌ組成比ｘを０．０１≦ｘ≦０．０５としたＡｌＧａＮ層を用いることで、さらなるＦＦＰの低減が可能になる。
【０１０８】
また、ｐ型クラッド層１０の膜厚は、３００ｎｍ以上であれば十分光滲み出しを小さくできる。
【０１０９】
＜実施の形態１１＞
図９は本実施の形態に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態９に係る半導体発光素子において、ｐ型クラッド層１０（Ａｌ組成比ｘ：０．０１≦ｘ＜０．０６）の上端に、ｐ型クラッド層１０よりもＡｌ組成比が大きいｐ型クラッド層１８（部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層）が形成されている。その他の構成は、実施の形態９と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１０】
ｐ型クラッド層１８は、ｐ型クラッド層１０よりも小さな屈折率を持つため、光強度を大きく減衰させることができる。
【０１１１】
そのため、ｐ型クラッド層１０の上端にｐ型クラッド層１８を設けることで、ｐ型電極１６への光の滲み出しをさらに小さくすることができる。
【０１１２】
ここで、ｐ型クラッド層１８は、必ずしもｐ型クラッド層１０の上端に設ける必要はなく、ｐ型クラッド層１０の中央部若しくは上部に設けるようにしてもよい。
【０１１３】
なお、活性層６近傍にあるｐ型クラッド層１０によってＮＦＰが広がっているため、ｐ型クラッド層１８をｐ型クラッド層１０の中部若しくは下部に設けることによってＦＦＰ低減効果が大きく損なわれることはない。
【０１１４】
また、ｐ型クラッド層１０は、単層のＡｌＧａＮ層とは限らず、平均のＡｌ組成比ｚがｐ型クラッド層１０のＡｌ組成比よりも大きな超格子構造のＡｌＧａＮ層であってもよい。
【０１１５】
＜実施の形態１２＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１０において、ｐ型クラッド層１０（Ａｌ組成比ｘ：０．０１≦ｘ≦０．０５）の上端に、ｐ型クラッド層１０よりもＡｌ組成比が大きいｐ型クラッド層１８が形成されている。その他の構成は、実施の形態１０と同様であり、重複する説明は省略する。
【０１１６】
ｐ型クラッド層１８は、ｐ型クラッド層１０よりも小さな屈折率を持つため、光強度を大きく減衰させることができる。
【０１１７】
そのため、ｐ型クラッド層１０の上端にｐ型クラッド層１８を設けることで、ｐ型電極１６への光の滲み出しをさらに小さくすることができる。
【０１１８】
ここで、ｐ型クラッド層１８は、必ずしもｐ型クラッド層１０の上端に設ける必要はなく、ｐ型クラッド層１０の中央部若しくは上部に設けるようにしてもよい。
【０１１９】
なお、活性層６近傍にあるｐ型クラッド層１０によってＮＦＰが広がっているため、ｐ型クラッド層１８をｐ型クラッド層１０の中部若しくは下部に設けることによってＦＦＰ低減効果が大きく損なわれることはない。
【０１２０】
さらに、ｐ型クラッド層１８は、単層のＡｌＧａＮ層とは限らず、平均のＡｌ組成比ｚがｐ型クラッド層１０のＡｌ組成比よりも大きな超格子構造のＡｌＧａＮ層であってもよい。
【０１２１】
＜実施の形態１３＞
本実施の形態に係る半導体発光素子では、実施の形態９において、ｐ型クラッド層１０が超格子構造のＡｌＧａＮ層により構成されている。そして、この超格子構造のＡｌＧａＮ層は、平均のＡｌ組成比ｚが０．０１≦ｚ＜０．０６となっている。
【０１２２】
その他の構成は、実施の形態９と同様であり、重複する説明は省略する。
【０１２３】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、ｐ型クラッド層１０が、平均のＡｌ組成比ｚ（０．０１≦ｚ＜０．０６）の超格子構造のＡｌＧａＮ層から構成されており、実施の形態９と同様の効果を有する。
【０１２４】
さらに、ｐ型クラッド層１０を超格子構造にすることで、転移を超格子構造の界面で止めることができる。その結果、超格子構造を用いることでｐ型クラッド層１０の厚膜化が容易になり、ｐ型クラッド層１０を厚膜化することで光滲み出しの問題をさらに抑えることができる。
【０１２５】
なお、ｐ型クラッド層１０が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【０１２６】
＜実施の形態１４＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１０において、ｐ型クラッド層１０が超格子構造のＡｌＧａＮ層によって形成されている。そして、ｐ型クラッド層１０の平均のＡｌ組成比ｚは、０．０１≦ｚ≦０．０５である。その他の構成は、実施の形態１０と同様であり、重複する説明は省略する。
【０１２７】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、以上の構成を備えているので、実施の形態１０と同様の効果を有する。
【０１２８】
さらに、ｐ型クラッド層１０を超格子構造にすることで、転移を超格子構造の界面で止めることができる。その結果、超格子構造を用いることでｐ型クラッド層１０の厚膜化が容易になり、ｐ型クラッド層１０を厚膜化することで光滲み出しの問題をさらに抑えることができる。
【０１２９】
なお、ｐ型クラッド層１０が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【０１３０】
＜実施の形態１５＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１１に係る半導体発光素子において、ｐ型クラッド層１０の平均のＡｌ組成比ｚ（０．０１≦ｚ＜０．０６）よりもＡｌ組成比が大きいｐ型クラッド層１８を、ｐ型クラッド層１０の上端に設けている。
【０１３１】
その他の構成は実施の形態１１と同様であり、重複する説明は省略する。
【０１３２】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、以上の構成を備えているので、実施の形態１１と同様の効果を有する。
【０１３３】
さらに、ｐ型クラッド層１０を超格子構造にすることで、転移を超格子構造の界面で止めることができる。その結果、超格子構造を用いることでｐ型クラッド層１０の厚膜化が容易になり、ｐ型クラッド層１０を厚膜化することで光滲み出しの問題をさらに抑えることができる。
【０１３４】
なお、ｐ型クラッド層１０が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【０１３５】
＜実施の形態１６＞
本実施の形態に係る半導体発光素子は、実施の形態１２において、ｐ型クラッド層１０として、超格子構造のＡｌＧａＮ層（平均のＡｌ組成比ｚ：０．０１≦ｚ≦０．０５）を用いている。その他の構成は実施の形態１２と同様であり、重複する説明は省略する。
【０１３６】
本実施の形態に係る半導体発光素子は、以上の構成を備えているので、実施の形態１２と同様の効果を有する。
【０１３７】
なお、ｐ型クラッド層１０が複数の層からできている場合に、その一つの層に超格子構造のＡｌＧａＮ層を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】実施の形態１に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る光強度計算に用いる半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係るＡｌ組成比に対するＡｌＧａＮ層の臨界膜厚の関係を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るＡｌ組成比に対する光閉じ込め量の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るＡｌ組成比に対する光閉じ込め量の関係を示す図である。
【図６】実施の形態１に係るＡｌ組成比に対する垂直方向のＦＦＰ全半値幅の関係を示す図である。
【図７】実施の形態３に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態３に係る半導体発光素子の垂直方向の光強度分布を示す断面図である。
【図９】実施の形態１１に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  ＧａＮ基板、３，１３  ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、６  活性層、１０，１８  ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１２  リッジ、１６  ｐ型電極、１７  ｎ型電極。
【図１】
2006135221.tif 000003
【図２】
2006135221.tif 000004
【図３】
2006135221.tif 000005
【図４】
2006135221.tif 000006
【図５】
2006135221.tif 000007
【図６】
2006135221.tif 000008
【図７】
2006135221.tif 000009
【図８】
2006135221.tif 000010
【図９】
2006135221.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、
前記ｎ型クラッド層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、厚さが３００ｎｍ以上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３】
前記Ａｌ組成比ｘは、０．０１≦ｘ≦０．０５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、超格子構造により構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｎ型クラッド層は、前記ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに備え、
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の下部若しくは中間部に配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、超格子構造であることを特徴とする請求項５に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、
前記ｐ型クラッド層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６のｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、厚さが３００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、Ａｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ≦０．０５であることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層は、超格子構造により構成されていることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ｐ型クラッド層は、前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに備え、
前記部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｐ型クラッド層の上部若しくは中間部に配置されていることを特徴とする請求項７から１０の何れかに記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記部分ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は、超格子構造であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、
前記ｎ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層の他の部分よりもＡｌ組成比が大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を備え、
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の中央部に配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１４】
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、
前記ｎ型クラッド層はＡｌ組成比ｘが０．０１≦ｘ＜０．０６であり、かつ前記ｎ型クラッド層の他の部分よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を備え、
前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の下部若しくは中央部に配置されていることを特徴とする半導体発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に活性層が挟まれた構造を有する窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子であって、前記ｎ型クラッド層は、前記ｎ型クラッド層の他の部分よりもＡｌ組成比ｘが大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を備え、前記部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は、前記ｎ型クラッド層の中央部に配置されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項１３に記載の発明によれば、Ａｌ組成比の大きな部分ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層で、光の減衰が大きくなるため、基板側への光の滲み出しを抑制することができる。また、部分クラッド層は、ｎ型クラッド層の中央部に設けられているため、活性層近傍でのＮＦＰの広がりに殆ど影響を与えず、垂直方向のＦＦＰの全半値幅を大きくすることもない。