(57)【要約】【課題】電流狭窄層からの欠陥の転移を十分に抑制することができる面発光型半導体素子を提供すること。【解決手段】面発光型半導体素子１では、電流狭窄層７が上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２により挟まれており、これらの超格子構造層２１，２２は、複数の種類の結晶格子が重ね合わされた構造であるため、電流狭窄層７に欠陥が生じても、その欠陥は超格子構造層２１，２２内を伝搬し難くなり、欠陥が超格子構造層２１，２２を越えて他の層に転移することを防止することができる。よって、電流狭窄層７からの欠陥の転移を十分に抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して垂直方向に沿って一方の側に光を出射させる面発光型半導体素子であって、
前記基板の一方の側に形成された活性層と、
前記活性層の一方の側及び他方の側に形成された第１のミラー層及び第２のミラー層と、
前記活性層と前記第１のミラー層との間に形成された電流狭窄層と、を備え、
前記電流狭窄層は、前記電流狭窄層の一方の側及び他方の側に形成された第１の超格子構造層及び第２の超格子構造層により挟まれていることを特徴とする面発光型半導体素子。
【請求項２】
前記第２の超格子構造層は、前記電流狭窄層よりも、伝導帯の実効的なポテンシャルバリアが高くなっていることを特徴とする請求項１記載の面発光型半導体素子。
【請求項３】
前記第１の超格子構造層及び前記第２の超格子構造層は、価電子帯の実効的なポテンシャルバリアが前記電流狭窄層と略等しくなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の面発光型半導体素子。
【請求項４】
前記第２の超格子構造層は、前記第１の超格子構造層よりも、薄い層により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の面発光型半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical  Cavity  Surface  Emitting  Laser）等の面発光型半導体素子は、光通信システムをはじめとする様々な分野において広く利用されている。ＶＣＳＥＬは、活性層を挟むようにしてｎ型及びｐ型のミラー層が設けられることにより、基板に対して垂直方向に共振器が構成された発光素子である。
【０００３】
このようなＶＣＳＥＬでは、しきい電流値や消費電力を低くするため、活性層とｐ型のミラー層との間において、活性層に対する電流を狭窄するための電流狭窄層が形成される場合がある。電流狭窄層は、例えばＡｌＧａＡｓ等のＡｌを含む化合物半導体を選択酸化することにより形成される。この電流狭窄層では、酸化部分と非酸化部分との境界付近において欠陥が生じ、欠陥が通電により他の層に転移すると、ＶＣＳＥＬの特性が劣化することが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されたＶＣＳＥＬは、電流狭窄層からの欠陥の転移によるＶＣＳＥＬ素子の劣化を防止するため、Ｉｎを含み圧縮歪を有するＧａＩｎＰ歪補償層によって、電流狭窄層の上下を挟んだ構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７９６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたＶＣＳＥＬでは、電流狭窄層からの欠陥の転移を十分に抑制することができない場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電流狭窄層からの欠陥の転移を十分に抑制することができる面発光型半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る面発光型半導体素子は、基板に対して垂直方向に沿って一方の側に光を出射させる面発光型半導体素子であって、基板の一方の側に形成された活性層と、活性層の一方の側及び他方の側に形成された第１のミラー層及び第２のミラー層と、活性層と第１のミラー層との間に形成された電流狭窄層と、を備え、電流狭窄層は、電流狭窄層の一方の側及び他方の側に形成された第１の超格子構造層及び第２の超格子構造層により挟まれていることを特徴とする。
【０００９】
この面発光型半導体素子では、電流狭窄層が第１の超格子構造層及び第２の超格子構造層により挟まれている。これらの超格子構造層は、複数の種類の結晶格子が重ね合わされた構造であるため、電流狭窄層に欠陥が生じても、その欠陥は超格子構造層内を伝搬し難くなり、欠陥が超格子構造層を越えて他の層に転移することを防止することができる。よって、電流狭窄層からの欠陥の転移を十分に抑制することができる。
【００１０】
また、第２の超格子構造層は、電流狭窄層よりも、伝導帯の実効的なポテンシャルバリアが高くなっていることが好ましい。この構成によれば、第２のミラー層側から活性層に流入する電子の第１のミラー層側へのオーバーフローが抑制されるので、キャリアである電子を活性層に取り込み易くすることができる。
【００１１】
また、第１の超格子構造層及び第２の超格子構造層は、価電子帯の実効的なポテンシャルバリアが電流狭窄層と略等しくなっていることが好ましい。この構成によれば、第１のミラー層側から活性層に流入する正孔の流れがスムーズになるので、キャリアである正孔を活性層に取り込み易くすることができる。
【００１２】
また、第２の超格子構造層は、第１の超格子構造層よりも、薄い層により構成されていることが好ましい。この構成によれば、第２の超格子構造層における伝導帯の実効的なポテンシャルバリアを電流狭窄層よりも高めたり、第１の超格子構造層及び第２の超格子構造層における価電子帯の実効的なポテンシャルバリアを電流狭窄層と略等しくしたりすることを容易に且つ確実に実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電流狭窄層からの欠陥の転移を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る面発光型半導体素子の一実施形態の平面図である。
【図２】図１の面発光型半導体素子のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図２の活性層及び電流狭窄層近傍の拡大断面図である。
【図４】図２の活性層及び電流狭窄層近傍のポテンシャルを示す図である。
【図５】下側超格子構造層における電子エネルギーに対する反射率を示すグラフである。
【図６】下側超格子構造層における正孔エネルギーに対する反射率を示すグラフである。
【図７】上側超格子構造層における正孔エネルギーに対する反射率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る面発光型半導体素子について、図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、上下の方向は、レーザ光の出射面を上にして基板を水平に見た場合を基準とする。すなわち、「上側」は、特許請求の範囲に記載の「一方の側」に相当し、「下側」は、特許請求の範囲に記載の「他方の側」に相当する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、面発光型半導体素子１は、基板３に対して垂直方向に沿って上側にレーザ光を出射させる直方体状のＶＣＳＥＬである。面発光型半導体素子１においてレーザ光を出射させる発光部２は、面発光型半導体素子１の中央部分において円柱形状に形成されている。また、面発光型半導体素子１は、基板３と、バッファ層４と、ｎ−ＤＢＲ（Distributed  Bragg  Reflector）層（第２のミラー層）５と、活性層６と、電流狭窄層７と、ｐ−ＤＢＲ層（第１のミラー層）８とを有している。
【００１７】
活性層６は、基板３の上側に形成され、ｐ−ＤＢＲ層８及びｎ−ＤＢＲ層５は、活性層６の上側及び下側にそれぞれ形成されている。電流狭窄層７は、活性層６とｐ−ＤＢＲ層８との間に形成されている。以下、各層について説明する。
【００１８】
基板３及び基板３上に形成されたバッファ層４は、例えばｎ型を有するＧａＡｓ基板である。この基板３は、長方形板状に形成されている。バッファ層４は、基板３よりも一回り小さな長方形板状に形成されている。以下、ｎ−ＤＢＲ層５、活性層６、電流狭窄層７、及びｐ−ＤＢＲ層８の各層も、バッファ層４と略同じ外形の長方形板状となっている。
【００１９】
ｎ−ＤＢＲ層５は、ｎ型を有するミラー層としてバッファ層４上に形成されている。このｎ−ＤＢＲ層５は、組成が異なる化合物半導体層を交互に積層して構成された半導体ミラー層である。ｎ−ＤＢＲ層５は、例えばＡｌの組成比が異なるＡｌＧａＡｓ層が交互に積層された半導体多層構造となっている。
【００２０】
活性層６は、ｎ−ＤＢＲ層５の上側に形成され、発光部２において電圧が印加されて電流が供給されることにより所定の発光スペクトルで発光する部分である。この活性層６は、図３に示されるように、複数層の半導体積層が積層された超格子構造となっており、下から順に、ＡｌＧａＡｓからなる下側層６ａ、ＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層とが交互に積層された中間層６ｂ、及びＡｌＧａＡｓからなる上側層６ｃの各層が積層された構造となっている。
【００２１】
より具体的には、下側層６ａは、下端から上端にかけてＡｌの組成比が０．６から０．３へと漸減するようになっており、層厚が６０ｎｍとなっている。中間層６ｂのＧａＩｎＰ層は、各層の層厚が１０ｎｍとなっている。中間層６ｂの各ＡｌＧａＩｎＰ層は、Ａｌの組成比が０．２０となっており、各層の層厚が１０ｎｍとなっている。上側層６ｃは、下端から上端にかけてＡｌの組成比が０．３から０．６へと漸増するようになっており、層厚が６０ｎｍとなっている。
【００２２】
図２に示されるように、電流狭窄層７は、活性層６の上側に形成され、活性層６に対する電流を狭窄する部分である。この電流狭窄層７は、例えばｐ型を有するＡｌＧａＡｓを選択酸化することにより形成される。電流狭窄層７は、発光部２において、ＡｌＧａＡｓが酸化されることによって高抵抗化された円環状の酸化部７ａと、酸化部７ａの内側に形成された電流狭窄部７ｂとを有している。電流狭窄層７は、Ａｌの組成比が０．９８となっており、層厚が３０ｎｍとなっている。
【００２３】
ｐ−ＤＢＲ層８は、ｐ型を有するミラー層として電流狭窄層７の上側に形成されている。このｐ−ＤＢＲ層８は、ｎ−ＤＢＲ層５と同様に、例えばＡｌの組成比が異なるＡｌＧａＡｓ層が交互に積層された半導体多層構造となっている。そして、活性層６を挟んで設けられたｐ−ＤＢＲ層８とｎ−ＤＢＲ層５とによって、発光部２における垂直共振器が構成されている。
【００２４】
また、発光部２を囲むようにして、ｐ−ＤＢＲ層８、電流狭窄層７、活性層６、及びｎ−ＤＢＲ層５の上層部がメサエッチによって円筒状に取り除かれている。メサエッチによって取り除かれた部分であるＶＣＳＥＬメサ部の表面と、取り除かれずに残存したｐ−ＤＢＲ層８の表面とには、絶縁膜１１が形成されている。
【００２５】
また、絶縁膜１１が形成されたＶＣＳＥＬメサ部のうち、発光部２の半周部分に対応する半円筒状部分（図１及び図２では図示左側）の下方においては、残りのｎ−ＤＢＲ層５及びバッファ層４の上層部がメサエッチによって更に取り除かれており、取り除かれた部分及び半円筒状部分の外周内面に相当する部分には、ｎ側のコンタクト電極であるカソード電極１２が形成されている。この構成により、カソード電極１２は、ｐ−ＤＢＲ層８、電流狭窄層７及び活性層６に対して絶縁膜１１により絶縁されると共に、ｎ−ＤＢＲ層５及びバッファ層４に電気的に接続される。
【００２６】
更に、カソード電極１２が形成された半円筒状部分及びカソード電極１２が形成されない他方の半円筒状部分がポリイミドによって埋め戻されることにより、平坦化ポリイミド部１３が形成されている。
【００２７】
また、発光部２において、ｐ−ＤＢＲ層８の上面にはｐ側のコンタクト電極である円環状のアノード電極１４が形成されており、ｐ−ＤＢＲ層８に電気的に接続される。また、ｐ−ＤＢＲ層８の上面で且つアノード電極１４の中央穴部には、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層１５が形成される。このコンタクト層１５は、レーザ光が出射する部分であり、発光部２におけるＶＣＳＥＬ発光窓として機能する。
【００２８】
絶縁膜１１の上面には、カソード電極１２と電気的に接続された円板状のカソードパッド１６、及びアノード電極１４と電気的に接続された円板状のアノードパッド１７が、発光部２を挟んで対向するように形成されている。これらのカソードパッド１６及びアノードパッド１７には、例えば、発光部２に電気信号を付与するためのドライバ（図示せず）が接続される。
【００２９】
ここで、面発光型半導体素子１にあっては、電流狭窄層７の上側及び下側には、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２が形成されている。つまり、電流狭窄層７は、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２により挟まれた構造となっている。
【００３０】
図３に示されるように、上側超格子構造層２１は、Ａｌの組成比が異なるｐ型のＡｌＧａＩｎＰ層２１ａとＡｌＩｎＰ層２１ｂとが交互に積層された超格子構造（多層構造）となっている。より具体的には、ＡｌＧａＩｎＰ層２１ａは、Ａｌの組成比が０．３０となっており、各層の層厚が２０ＭＬとなっている。「ＭＬ」は「モノレイヤー」を意味し、１ＭＬは、ＧａＡｓ格子定数の半分の約０．２８３ｎｍである。ＡｌＩｎＰ層２１ｂは、Ａｌの組成比が０．５０となっており、各層の層厚が２０ＭＬとなっている。ＡｌＧａＩｎＰ層２１ａとＡｌＩｎＰ層２１ｂとは、交互に例えば６層（６ペア）積層されている。
【００３１】
下側超格子構造層２２も、Ａｌの組成比が異なるｐ型のＡｌＧａＩｎＰ層２２ａとＡｌＩｎＰ層２２ｂとが交互に積層された超格子構造（多層構造）となっている。より具体的には、ＡｌＧａＩｎＰ層２２ａは、Ａｌの組成比が０．３０となっており、各層の層厚が１０ＭＬとなっている。ＡｌＩｎＰ層２２ｂは、Ａｌの組成比が０．５０となっており、各層の層厚が１０ＭＬとなっている。ＡｌＧａＩｎＰ層２２ａとＡｌＩｎＰ層２２ｂとは、交互に例えば６層（６ペア）積層されている。
【００３２】
このように、下側超格子構造層２２は、上側超格子構造層２１よりも、薄い層により構成されている。言い換えれば、上側超格子構造層２１は量子井戸周期が広くなっており、これに対し、下側超格子構造層２２は量子井戸周期が狭くなっている。
【００３３】
なお、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２は、ヘテロエピタキシャル成長により形成される。また、ＡｌＧａＩｎＰ層２１ａ及びＡｌＩｎＰ層２１ｂ、並びにＡｌＧａＩｎＰ層２２ａ及びＡｌＩｎＰ層２２ｂにおいては、１×１０１８〜４×１０１８／ｃｍ３の高ドープとすることが望ましい。
【００３４】
更に、ｎ−ＤＢＲ層５と活性層６の下側層６ａとの間には、下側クラッド層２３が形成されている。下側クラッド層２３は、Ａｌの組成比が０．５０のｎ型を有するＡｌＩｎＰ層である。また、活性層６の上側層６ｃと下側超格子構造層２２との間には、トンネル防止層２４が形成されている。トンネル防止層２４は、Ａｌの組成比が０．５０のｐ型を有するＡｌＩｎＰ層であり、層厚が４０ＭＬとなっている。そして、上側超格子構造層２１とｐ−ＤＢＲ層８との間には、上側クラッド層２５が形成されている。上側クラッド層２５は、Ａｌの組成比が０．５０のｐ型を有するＡｌＩｎＰ層である。
【００３５】
続いて、以上のように構成された面発光型半導体素子１の活性層６及び電流狭窄層７近傍におけるポテンシャルについて説明する。図４（ａ）には、活性層６及び電流狭窄層７近傍の各層に対応する領域における伝導帯Ｃ及び価電子帯Ｖが示されている。以下の説明においては、伝導帯ＣのポテンシャルをポテンシャルＥｃと表し、価電子帯ＶのポテンシャルをポテンシャルＥｖと表す。なお、ある領域において他の領域とのポテンシャルＥｃ，Ｅｖが異なる場合、その異なるポテンシャルをポテンシャルバリアＥｃ，Ｅｖともいう。また、図４（ｂ）には、トンネル防止層２４、下側超格子構造層２２、電流狭窄層７、上側超格子構造層２１、及び上側クラッド層２５に対応する領域における伝導帯Ｃの実効的なポテンシャルＥｃが示されており、図４（ｃ）には、同領域における価電子帯Ｖの実効的な価電子帯ポテンシャルＥｖが示されている。上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２における実効的なポテンシャルは、多層構造である超格子構造層２２，２１のそれぞれを一体の層として見た場合のポテンシャルＥｃ，Ｅｖに相当する。
【００３６】
まず、ポテンシャルＥｃについて、面発光型半導体素子１の下層から上層（図４では左から右）に向けて説明する。活性層６の下側層６ａに対応する領域では、下側クラッド層２３に対応する領域から活性層６の中間層６ｂに対応する領域にかけてポテンシャルＥｃが漸減し、中間層６ｂのＡｌＧａＩｎＰ層に対応する領域と略等しいポテンシャルＥｃとなる。中間層６ｂのＧａＩｎＰ層に対応する領域では、中間層６ｂのＡｌＧａＩｎＰ層に対応する領域よりもポテンシャルＥｃが更に低下する。これにより、中間層６ｂに対応する領域では、ポテンシャルＥｃの高低が連続する。活性層６の上側層６ｃに対応する領域では、中間層６ｂに対応する領域からトンネル防止層２４に対応する領域にかけてポテンシャルＥｃが漸増する。
【００３７】
トンネル防止層２４に対応する領域では、不連続ポテンシャルΔＥｃだけ、活性層６の上側層６ｃに対応する領域よりもポテンシャルＥｃが高くなっている。また、下側超格子構造層２２のＡｌＩｎＰ層２２ｂに対応する領域では、トンネル防止層２４に対応する領域と略等しいポテンシャルＥｃとなっている。下側超格子構造層２２のＡｌＧａＩｎＰ層２２ａに対応する領域では、ＡｌＩｎＰ層２２ｂに対応する領域よりもポテンシャルＥｃが更に低下する。これにより、下側超格子構造層２２に対応する領域では、ポテンシャルＥｃの高低が連続する。電流狭窄層７に対応する領域では、トンネル防止層２４に対応する領域と略等しいポテンシャルＥｃとなっている。更に、上側超格子構造層２１に対応する領域では、ＡｌＩｎＰ層２１ｂに対応する領域とＡｌＧａＩｎＰ層２１ａに対応する領域とにおいて、下側超格子構造層２２に対応する領域と同様にしてポテンシャルＥｃの高低が連続する。上側クラッド層２５に対応する領域では、電流狭窄層７に対応する領域と略等しいポテンシャルＥｃとなっている。
【００３８】
次に、ポテンシャルＥｖについて説明する。活性層６の下側層６ａに対応する領域では、ポテンシャルＥｃとは反対に、下側クラッド層２３に対応する領域から活性層６の中間層６ｂに対応する領域にかけてポテンシャルＥｖが漸増し、中間層６ｂのＡｌＧａＩｎＰ層に対応する領域と略等しいポテンシャルＥｖとなる。中間層６ｂのＧａＩｎＰ層に対応する領域では、中間層６ｂのＡｌＧａＩｎＰ層に対応する領域よりもポテンシャルＥｖが更に上昇する。これにより、中間層６ｂに対応する領域では、ポテンシャルＥｖの高低が連続する。活性層６の上側層６ｃに対応する領域では、中間層６ｂに対応する領域からトンネル防止層２４に対応する領域にかけてポテンシャルＥｖが漸減する。
【００３９】
トンネル防止層２４に対応する領域では、不連続ポテンシャルΔＥｖだけ、活性層６の上側層６ｃに対応するよりもポテンシャルＥｖが低くなっている。この不連続ポテンシャルΔＥｖの絶対値は、不連続ポテンシャルΔＥｃに比べて小さくなっている。また、下側超格子構造層２２に対応する領域、電流狭窄層７に対応する領域、上側超格子構造層２１に対応する領域、及び上側クラッド層２５に対応する領域では、トンネル防止層２４に対応する領域と略等しいポテンシャルＥｖとなっている。
【００４０】
次に、下側超格子構造層２２に対応する領域及び上側超格子構造層２１に対応する領域における実効的なポテンシャルＥｃ及びポテンシャルＥｖについて説明する。ここでは、上記した不連続ポテンシャルΔＥｃ及び不連続ポテンシャルΔＥｖを基準としてポテンシャルＥｃ及びポテンシャルＥｖを規格化して表す。なお、トンネル防止層２４、電流狭窄層７及び上側クラッド層２５のそれぞれに対応する領域においては、実効的なポテンシャルＥｃ，Ｅｖは上記したポテンシャルＥｃ，Ｅｖと同様となる。
【００４１】
図４（ｂ）に示されるように、下側超格子構造層２２に対応する領域では、伝導帯Ｃの実効的なポテンシャルＥｃが不連続ポテンシャルΔＥｃの約３倍となっており、電流狭窄層７に対応する領域よりも高くなっている。より詳しくは、図５に示されるように、下側超格子構造層２２に対応する領域における実効的なポテンシャルＥｃは不連続ポテンシャルΔＥｃの２．９１倍となっている。つまり、下側超格子構造層２２は、電流狭窄層７よりも伝導帯Ｃの実効的なポテンシャル（ポテンシャルバリア）Ｅｃが高くなっている。これにより、下側超格子構造層２２においては、ＭＱＢ（Multi  Quantum  Barrier）構造が実現され、電子Ｅに対するポテンシャルバリアが形成されており、活性層６からの電子Ｅのオーバーフローが抑制される。また、上側超格子構造層２１に対応する領域では、下側超格子構造層２２に対応する領域よりも伝導帯Ｃの実効的なポテンシャルＥｃが低くなっている。
【００４２】
また、図４（ｃ）に示されるように、下側超格子構造層２２に対応する領域及び上側超格子構造層２１に対応する領域では、価電子帯Ｖの実効的なポテンシャルＥｖが略等しくなっており、トンネル防止層２４、下側超格子構造層２２、電流狭窄層７、上側超格子構造層２１及び上側クラッド層２５のそれぞれに対応する領域の全体にわたってポテンシャルＥｖが不連続ポテンシャルΔＥｖと略等しくなっている。より詳しくは、図６及び図７に示されるように、下側超格子構造層２２に対応する領域における実効的なポテンシャルＥｖは不連続ポテンシャルΔＥｖの１．３２倍となっており、上側超格子構造層２１に対応する領域における実効的なポテンシャルＥｖは不連続ポテンシャルΔＥｖの１．２５倍となっている。つまり、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２は、価電子帯Ｖの実効的なポテンシャル（ポテンシャルバリア）Ｅｖが電流狭窄層７と略等しくなっている。これにより、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２においては、正孔Ｈに対するポテンシャルバリアが小さく抑えられており、ｐ−ＤＢＲ層８から活性層６に向けての正孔Ｈの注入に対する負荷が低減される。
【００４３】
続いて、面発光型半導体素子１における上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２の作用・効果について説明する。
【００４４】
まず、発光部２に接続された駆動ドライバ（図示せず）等により、カソードパッド１６及びアノードパッド１７に対して所定のパルス電流が供給される。パルス電流が供給されると、発光部２に電流が流れ、活性層６が発光する。活性層６が発光すると、ｐ−ＤＢＲ層８とｎ−ＤＢＲ層５とによって構成された垂直共振器によって光が発振し、コンタクト層１５を介して面発光型半導体素子１の上面からレーザ光が出射される。
【００４５】
ここで、面発光型半導体素子１では、上記したように、電流狭窄層７の上側及び下側には、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２が形成されているため、酸化部７ａと電流狭窄部７ｂとの界面に生じた欠陥がｐ−ＤＢＲ層８や活性層６に転移することが抑制され、発光部２の劣化を防止することができる。よって、長時間の使用（通電）においても劣化を抑制でき、信頼性の高い面発光型半導体素子１が実現される。更には、下側超格子構造層２２においては電子Ｅに対するポテンシャルバリアが形成されており、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２においては正孔Ｈに対するポテンシャルバリアが小さく抑えられているため、活性層６に電子Ｅ及び正孔Ｈを取り込み易くなる。
【００４６】
以上説明した本実施形態の面発光型半導体素子１によれば、電流狭窄層７が上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２により挟まれている。これらの超格子構造層２１，２２は、複数の種類の結晶格子が重ね合わされた構造であるため、電流狭窄層７に欠陥が生じても、その欠陥は超格子構造層２１，２２内を伝搬し難くなり、欠陥が超格子構造層２１，２２を越えて他の層に転移することを防止することができる。よって、電流狭窄層７からの欠陥の転移を十分に抑制することができる。
【００４７】
また、下側超格子構造層２２は、電流狭窄層７よりも、伝導帯Ｃの実効的なポテンシャルバリアＥｃが高くなっているため、ｎ−ＤＢＲ層５側から活性層６に流入する電子Ｅのｐ−ＤＢＲ層８側へのオーバーフローが抑制されるので、キャリアである電子Ｅを活性層６に取り込み易くすることができる。
【００４８】
また、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２は、価電子帯Ｖの実効的なポテンシャルバリアＥｖが電流狭窄層７と略等しくなっているため、ｐ−ＤＢＲ層８側から活性層６に流入する正孔Ｈの流れがスムーズになるので、キャリアである正孔Ｈを活性層６に取り込み易くすることができる。
【００４９】
更にまた、下側超格子構造層２２は、上側超格子構造層２１よりも、薄い層により構成されているため、下側超格子構造層２２における伝導帯Ｃの実効的なポテンシャルバリアＥｃを電流狭窄層７よりも高めたり、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２における価電子帯Ｖの実効的なポテンシャルバリアＥｖを電流狭窄層７と略等しくしたりすることを容易に且つ確実に実現することができる。
【００５０】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、上側超格子構造層２１及び下側超格子構造層２２を構成する各層にＩｎ含有物質を用いる場合について説明したが、欠陥の転移を抑制し得るＩｎ以外の物質を含有していてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…面発光型半導体素子、３…基板、５…ｎ−ＤＢＲ層（第２のミラー層）、６…活性層、７…電流狭窄層、８…ｐ−ＤＢＲ層（第１のミラー層）、２１…上側超格子構造層（第１の超格子構造層）、２２…下側超格子構造層（第２の超格子構造層）、Ｃ…伝導帯、Ｅｃ，Ｅｖ…ポテンシャルバリア、Ｖ…価電子帯。
【図１】
2011228550.tif 000003
【図２】
2011228550.tif 000004
【図３】
2011228550.tif 000005
【図４】
2011228550.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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