(57)【要約】【課題】効率が高い半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】  実施形態によれば、ｎ形層と、ｐ形層と、発光部と、第１〜第３層と、を含む半導体発光素子が提供される。発光部は、ｎ形層とｐ形層との間に設けられ、井戸層を含む。第１層は、井戸層とｐ形層との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度のＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０＜ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む。第２層は、第１層とｐ形層との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度よりも高い第２Ｍｇ濃度のＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む。第３層は、第２層とｐ形層との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度よりも高く第２Ｍｇ濃度よりも低い第３Ｍｇ濃度のＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体を含むｎ形半導体層と、
窒化物半導体を含むｐ形半導体層と、
前記ｎ形半導体層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、窒化物半導体を含む第１井戸層を含む発光部と、
前記第１井戸層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０＜ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む第１層と、
前記第１層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、前記第１Ｍｇ濃度よりも高い第２Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む第２層と、
前記第２層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、前記第１Ｍｇ濃度よりも高く前記第２Ｍｇ濃度よりも低い第３Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む第３層と、
を備えた半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１井戸層は、Ｉｎを含み、
前記ｙ１は、前記第１井戸層におけるＩｎ組成比よりも低く、
前記ｙ２は、前記第１井戸層におけるＩｎ組成比よりも低く、
前記ｙ３は、前記第１井戸層におけるＩｎ組成比よりも低い請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
窒化物半導体を含むｎ形半導体層と、
窒化物半導体を含むｐ形半導体層と、
前記ｎ形半導体層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、窒化物半導体を含む第１井戸層を含む発光部と、
前記第１井戸層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む第１層と、
前記第１層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、前記第１Ｍｇ濃度よりも高い第２Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２≦ｘ１、ｙ１＜ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む第２層と、
前記第２層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、前記第１Ｍｇ濃度よりも高く前記第２Ｍｇ濃度よりも低い第３Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０＜ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む第３層と、
を備えた半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１井戸層は、Ｉｎを含み、
前記ｙ２は、前記第１井戸層におけるＩｎ組成比よりも低い請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１層のバンドギャップエネルギーは、前記第１井戸層のバンドギャップエネルギーよりも大きい請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第２層のバンドギャップエネルギーは、前記第１層のバンドギャップエネルギーよりも小さい請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第２層のバンドギャップエネルギーは、前記第１井戸層のバンドギャップエネルギーよりも大きい請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第３層のバンドギャップエネルギーは、前記第１層の前記バンドギャップエネルギーよりも大きい請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第１層は、前記第１井戸層に接する請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第１層の厚さは、前記第３層の厚さよりも薄く、
前記第２層の厚さは、前記第３層の厚さよりも薄い請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記第１層の厚さは、前記第２層の厚さよりも厚い請求項１０記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記第３層の厚さは、前記ｐ形半導体層の厚さよりも薄い請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記第３層は、
複数の高Ａｌ組成層と、
前記複数の高Ａｌ組成比層の間に設けられた低Ａｌ組成層と、
を含み、
前記低Ａｌ組成層におけるＡｌ組成比は、前記複数の高Ａｌ組成層のそれぞれにおけるＡｌ組成比よりも低い請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記ｘ２は、０．２以下であり、
前記ｙ２は、０．１５以下である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記ｘ２は、０．０８以上０．１５以下であり、
前記ｙ２は、０．１５以下である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
前記ｘ２は、０．６よりも大きく０．８以下であり、
前記ｙ２は、０．０５以下である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１７】
前記ｘ２は、０．６３以上０．７以下であり、
前記ｙ２は、０．０５以下である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１８】
前記発光部は、
前記ｎ形半導体層と前記第１井戸層との間に設けられ、窒化物半導体を含む第２井戸層と、
前記第１井戸層と前記第２井戸層との間に設けられた障壁層と、
をさらに含む請求項１〜１７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１９】
窒化物半導体を含むｎ形半導体層の上に、窒化物半導体を含む第１井戸層を含む発光部を形成し、
前記発光部の上に、第１Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０＜ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む第１層を形成し、
前記第１層の上に、前記第１Ｍｇ濃度よりも高い第２Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む第２層を形成し、
前記第２層の上に、前記第１Ｍｇ濃度よりも高く前記第２Ｍｇ濃度よりも低い第３Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む第３層を、前記第２層の形成温度よりも高い温度で形成する半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
窒化物半導体を含むｎ形半導体層の上に、窒化物半導体を含む第１井戸層を含む発光部を形成し、
前記発光部の上に、第１Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む第１層を形成し、
前記第１層の上に、前記第１Ｍｇ濃度よりも高い第２Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、ｙ１＜ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む第２層を形成し、
前記第２層の上に、前記第１Ｍｇ濃度よりも高く前記第２Ｍｇ濃度よりも低い第３Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０＜ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む第３層を、前記第２層の形成温度よりも高い温度で形成する半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体を用いた半導体発光素子（例えば、ＬＥＤ:Light Emitting Diodeなど）が開発されている。半導体発光素子において、効率の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７１３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、効率が高い半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、窒化物半導体を含むｎ形半導体層と、窒化物半導体を含むｐ形半導体層と、発光部と、第１層と、第２層と、第３層と、を含む半導体発光素子が提供される。前記発光部は、前記ｎ形半導体層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、窒化物半導体を含む第１井戸層を含む。前記第１層は、前記第１井戸層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０＜ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む。前記第２層は、前記第１層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、前記第１Ｍｇ濃度よりも高い第２Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む。前記第３層は、前記第２層と前記ｐ形半導体層との間に設けられ、前記第１Ｍｇ濃度よりも高く前記第２Ｍｇ濃度よりも低い第３Ｍｇ濃度を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、参考例の半導体発光素子を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図６】半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、参考例の半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図９】半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図１０】第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、参考例の半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式図である。
【図１５】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的構造断面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。  
図２は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
まず、図２を参照して、半導体発光素子の構成の概要について説明する。
【０００９】
図２に表したように、半導体発光素子１１０は、ｎ形半導体層１０と、ｐ形半導体層２０と、発光部３０と、積層部４０と、を含む。
【００１０】
ｎ形半導体層１０は、窒化物半導体を含む。ｎ形半導体層１０は、例えば、ｎ形の不純物として、例えば、シリコン（Ｓｉ）を含む。ｎ形半導体層１０には、例えば、Ｓｉドープｎ形ＧａＮ層が用いられる。
【００１１】
ｐ形半導体層２０は、窒化物半導体を含む。ｐ形半導体層２０は、例えば、ｐ形の不純物として、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）を含む。例えば、ｐ形半導体層２０は、第１ｐ側層２１と、第２ｐ側層２２と、を含む。第１ｐ側層２１は、例えば、ｎ形半導体層１０と第２ｐ側層２２との間に設けられる。
【００１２】
第１ｐ側層２１には、例えば、Ｍｇドープｐ形ＧａＮ層が用いられる。
【００１３】
第２ｐ側層２２には、例えば、Ｍｇドープｐ形ＧａＮ層が用いられる。第２ｐ側層２２は、例えば、ｐ形コンタクト層を含む。第２ｐ側層２２における特性（例えばＭｇ濃度）が、厚さ方向において変化しても良い。例えば、第２ｐ側層２２は、発光部側部分２２ｐと、コンタクト側部分２２ｑと、を含む。発光部側部分２２ｐは、コンタクト側部分２２ｑと第１ｐ側層２１との間に設けられる。例えば、コンタクト側部分２２ｑにおけるＭｇ濃度は、コンタクト側部分２２ｑ内で変化していてもよい。例えば、コンタクト側部分２２ｑにおけるＭｇ濃度は、発光部側部分２２ｐにおけるＭｇ濃度よりも高い。
【００１４】
ｎ形半導体層１０からｐ形半導体層２０に向かう方向を積層方向（Ｚ軸方向）とする。  本願明細書において、積層される状態は、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の層が挿入されて重ねられる状態も含む。
【００１５】
発光部３０は、ｎ形半導体層１０とｐ形半導体層２０との間に設けられる。発光部３０は、例えば、井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）を含む。井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）は、窒化物半導体を含む。この例では、発光部３０は、例えば、障壁層３１（例えば第１障壁層ＢＬ１）をさらに含む。第１障壁層ＢＬ１（障壁層３１）は、第１井戸層ＷＬ１とｎ形半導体層１０との間に配置される。
図２に表した例では、発光部３０は、多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構成を有する。発光部３０は、例えば、ｎ個の障壁層３１と、ｎ個の井戸層３２と、を含む（ｎは、２以上の整数）。複数の障壁層３１と、複数の井戸層３２と、が、Ｚ軸に沿って交互に配置される。発光部３０に、例えば、（ｎ−１）個の障壁層３１と、ｎ個の井戸層３２と、が設けられてもよい。
【００１６】
第ｎ障壁層ＢＬｎは、第（ｎ−１）障壁層ＢＬ（ｎ−１）とｎ形半導体層１０との間に配置される。第ｎ井戸層ＷＬｎは、第（ｎ−１）井戸層ＷＬ（ｎ−１）とｎ形半導体層１０との間に配置される。例えば、第ｎ井戸層ＷＬｎは、第（ｎ−１）障壁層ＢＬ（ｎ−１）と第ｎ障壁層ＢＬｎとの間に設けられる。
【００１７】
発光部３０は、例えば、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構成を有しても良い。この場合、発光部３０は、１つの障壁層３１と、１つの井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）と、を含む。第１井戸層ＷＬ１とｎ形半導体層１０との間に、障壁層３１（例えば第１障壁層ＢＬ１）が配置される。発光部３０は、例えば、１つの井戸層３２を含み、障壁層３１を含まなくても良い。
【００１８】
この例では、第１井戸層ＷＬ１は、発光部３０のうちでｐ形半導体層２０に最も近い層となる。第１井戸層ＷＬ１とｐ形半導体層２０との間に障壁層３１が設けられる場合は、その障壁層３１は、積層部４０の一部（例えば後述する第１層４１の少なくとも一部）とみなす。
【００１９】
例えば、発光部３０から紫色光、青色光、緑色光、黄色光、または、赤色光が放出される。発光部３０から放出される光の波長（ピーク波長）は、例えば、４００ｎｍ以上８００ｎｍ未満である。井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）は、例えば、Ａｌｗａ１Ｇａ１−ｗａ１−ｗｉ１Ｉｎｗｉ１Ｎ（０≦ｗａ１≦１、０≦ｗｉ１≦１、ｗａ１＋ｗｉ１≦１）を含む。障壁層３１は、例えば、Ａｌｂａ１Ｇａ１−ｂａ１−ｂｉ１Ｉｎｗｉ１Ｎ（０≦ｂａ１≦１、０≦ｂｉ１≦１、ｂａ１＋ｂｉ１≦１）を含む。障壁層３１のバンドギャップエネルギーは、井戸層３２のバンドギャップエネルギーよりも大きい。例えば、井戸層３２は、Ｉｎを含む。障壁層３１がＩｎを含む場合は、障壁層３１におけるＩｎ組成比は、井戸層３２におけるＩｎ組成比よりも低い。または、例えば、障壁層３１は、Ｉｎを実質的に含まない。
【００２０】
井戸層３２におけるＩｎ組成比ｗｉ１は、例えば、紫色光または青色光の発光の場合、０．０５以上０．２以下であり、例えば、０．１８である。青色光の場合、井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）として、例えば、ＧａＩｎＮ層が用いられる。例えば、第１井戸層ＷＬ１は、Ａｌを実質的に含まない。
【００２１】
障壁層３１には、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、または、ＡｌＧａＩｎＮを用いることができる。障壁層３１にＡｌＧａＮを用いる場合には、例えば、障壁層３１の平坦性を向上させることができる。障壁層３１にＡｌＧａＩｎＮを用いる場合には、例えば、低温成長プロセスにおいても、障壁層３１の平坦性が向上する。
【００２２】
積層部４０は、発光部３０とｐ形半導体層２０との間に設けられる。積層部４０は、例えば、第１層４１と、第２層４２と、第３層４３と、を含む。
【００２３】
第１層４１は、第１井戸層ＷＬ１とｐ形半導体層２０との間に設けられる。この例では、第１層４１は、第１井戸層ＷＬ１に接している。第１層４１として、例えば、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０＜ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）層が用いられる。第１層４１は、第１バンドギャップエネルギーを有する。第１バンドギャップエネルギーは、第１井戸層ＷＬ１のバンドギャップエネルギーよりも大きい。第１層４１は、例えば、第１Ｍｇ濃度を有する。第１Ｍｇ濃度は、検出限界未満でも良く、例えば、実質的に零である場合がある。
【００２４】
第２層４２は、第１層４１とｐ形半導体層２０との間に設けられる。第２層４２として、例えば、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）層が用いられる第２層４２は、第２バンドギャップエネルギーを有する。第２バンドギャップエネルギーは、井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）のバンドギャップエネルギーよりも大きく第１バンドギャップエネルギーよりも小さい。第２層４２は、例えば、第２Ｍｇ濃度を有する。第２Ｍｇ濃度は、例えば、第１Ｍｇ濃度よりも高い。
【００２５】
第３層４３は、第２層４２とｐ形半導体層２０との間に設けられる。第３層４３として、例えば、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）層が用いられる。第３層４３は、第３バンドギャップエネルギーを有する。第３バンドギャップエネルギーは、第１バンドギャップエネルギーよりも大きい。第３層４３は、第３Ｍｇ濃度を有する。第３Ｍｇ濃度は、例えば、第１Ｍｇ濃度よりも高く第２Ｍｇ濃度よりも低い。
【００２６】
例えば、第３層４３内において、Ｍｇ濃度は、Ｚ軸方向に沿って変化しても良い。例えば、第３層４３は、第１部分４３ｐと、第２部分４３ｑと、を有する。第１部分４３ｐは、第２部分４３ｑと第２層４２との間に設けられる。第１部分４３ｐと第２部分４３ｑとで、Ｍｇ濃度が異なっても良い。例えば、第１部分４３ｐにおけるＭｇ濃度は、第２部分４３ｑにおけるＭｇ濃度よりも高い。
【００２７】
第１層４１は、第１厚ｄ１を有している。第２層４２は、第２厚ｄ２を有している。第３層４３は、第３厚ｄ３を有している。例えば、第１厚ｄ１は、第３厚ｄ３よりも薄く、第２厚ｄ２は、第３厚ｄ３よりも薄い。第１厚ｄ１は、第２厚ｄ２よりも厚い。第３厚ｄ３は、例えば、ｐ形半導体層２０の厚さよりも薄い。
【００２８】
例えば、第１井戸層ＷＬ１は、Ｉｎを含む。このとき、Ｉｎ組成比ｙ１、Ｉｎ組成比ｙ２、及び、Ｉｎ組成比ｙ３のそれぞれは、第１井戸層ＷＬ１におけるＩｎ組成比よりも低い。
【００２９】
図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１１０におけるＭｇ濃度のプロファイル、Ａｌ組成比のプロファイル、及び、バンドギャップエネルギーのプロファイルを、それぞれ模式的に例示している。  
これらの図の横軸は、Ｚ軸方向の位置である。図１（ａ）の縦軸は、Ｍｇ濃度ＣＭｇである。図１（ｂ）の縦軸は、Ａｌ組成比ＣＡｌである。図１（ｃ）の縦軸は、バンドギャップエネルギーＢＧＥである。この例では、バンドギャップエネルギーＢＧＥは、電子に関するエネルギーである。
【００３０】
図１（ａ）に表したように、第２層４２におけるＭｇ濃度（第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２）は、第１層４１におけるＭｇ濃度（第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１）よりも高い。第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２は、第３層４３におけるＭｇ濃度（第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３）よりも高い。例えば、積層部４０（第１層４１、第２層４２及び第３層４３）におけるＭｇ濃度のピークＭｐの位置が、第２層４２の位置に対応する。
【００３１】
第３層４３におけるＭｇ濃度は、例えば、第３層４３の発光部３０側の部分（第１部分４３ｐ）から第３層４３のｐ形半導体層２０側の部分（第２部分４３ｑ）に向けて、低下する。この例では、第２部分４３ｑにおけるＭｇ濃度の変化は、第１部分４３ｐにおけるＭｇ濃度の変化よりも小さい。第１ｐ側層２１におけるＭｇ濃度は、第３層４３におけるＭｇ濃度よりも低い。
【００３２】
図１（ｂ）に表したように、発光部３０（第１井戸層ＷＬ１）から第１層４１に向かって、Ａｌ組成比が上昇し、第１のピーク（第１ＡｌピークＰａ１）が形成される。第１層４１から第２層４２に向けて、Ａｌ組成比が低下する。第２層４２から第３層４３に向けて、Ａｌ組成比は上昇し、第２のピーク（第２ＡｌピークＰａ２）が形成される。第２ＡｌピークＰａ２の高さは、第１ＡｌピークＰａ１の高さよりも高い。第３層４３からｐ形半導体層２０に向けて、Ａｌ組成比が低下する。ｐ形半導体層２０のＡｌ組成比は、例えば、第３層４３におけるＡｌ組成比よりも低い。この例では、第３層４３は、Ｉｎを実質的に含まない。Ｉｎ組成比ｙ３は、例えば、実質的に０である。
【００３３】
積層部４０において、Ａｌ組成比のプロファイルは、２つのピーク（例えば、第１ＡｌピークＰａ１及び第２ＡｌピークＰａ２）を有している。第１ＡｌピークＰａ１の位置は、第１層４１の位置に対応する。第２ＡｌピークＰａ２の位置は、第３層４３の位置に対応する。
【００３４】
図１（ｃ）に表したように、Ａｌ組成比の変化に伴って、第１井戸層ＷＬ１から第１層４１に向かって、バンドギャップエネルギーが大きくなる。Ａｌ組成比の第１ＡｌピークＰａ１及び第２ＡｌピークＰａ２のそれぞれに対応する位置で、バンドギャップエネルギーが大きくなる。第２層４２におけるバンドギャップエネルギーは、発光部３０（第１井戸層ＷＬ１）のバンドギャップエネルギーよりも大きく、第１層４１のバンドギャップエネルギーよりも小さい。
【００３５】
例えば、第１ＡｌピークＰａ１の位置と、第２ＡｌピークＰａ２の位置と、の間において、Ｍｇ濃度が高い。この位置において、Ｍｇ濃度は、ピークＭｐとなる。すなわち、バンドギャップエネルギーが小さい第２層４２において、Ｍｇ濃度は、高く、ピークＭｐとなる。
【００３６】
このように、半導体発光素子１１０においては、第１井戸層ＷＬ１よりもバンドギャップエネルギーが大きく、第１層４１よりもバンドギャップエネルギーが小さい第２層４２において、Ｍｇ濃度が高い。発光効率が向上でき、高い効率が得られる。
【００３７】
以下、実施形態に係る半導体発光素子の特性の評価結果の例について説明する。  
まず、評価した半導体発光素子の構成及び作製条件について説明する。
【００３８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図３（ａ）は、評価に用いた半導体発光素子１１１を例示する模式的断面図である。図３（ｂ）は、半導体発光素子１１１の一部を例示する模式的断面図である。  
図３（ａ）に表したように、半導体発光素子１１１において、ｎ形半導体層１０と、ｐ形半導体層２０と、発光部３０と、積層部４０と、が設けられている。さらに、基板５０と、バッファ部６０と、第１電極７０と、第２電極８０と、多層構造体３５と、が設けられている。この例では、ｎ形半導体層１０として、第１ｎ側層１１と、第１ｎ側層１２と、が用いられている。
【００３９】
基板５０として、サファイア基板が用いられる。サファイア基板の主面は、例えば、ｃ面である。基板５０には、例えば、Ｓｉ基板、または、ＧａＮ基板を用いてもよい。Ｓｉ基板の主面は、例えば、（１１１）面である。基板５０には、例えば、ＡｌＮ、酸化ガリウム、ダイアモンドを用いてもよい。基板５０は、例えば、その上に成長させる層（例えば、発光部３０）に応じて、適宜選択される。
【００４０】
バッファ部６０は、基板５０とｎ形半導体層１０との間に設けられる。この例では、バッファ部６０には、第１バッファ層６１と、第２バッファ層６２と、第３バッファ層６３と、が設けられている。
【００４１】
第１バッファ層６１は、基板５０とｎ形半導体層１０との間に設けられる。第２バッファ層６２は、第１バッファ層６１とｎ形半導体層と、の間に設けられる。第３バッファ層６３は、第２バッファ層６２とｎ形半導体層１０との間に設けられる。
【００４２】
第１ｎ側層１１は、発光部３０とバッファ部６０との間に設けられる。この例では、第１ｎ側層１１には、Ｓｉドープｎ形ＧａＮ層が用いられる。第２ｎ側層１２は、発光部３０と第１ｎ側層１１との間に設けられる。この例では、第２ｎ側層１２には、Ｓｉドープｎ形ＧａＮ層が用いられる。第２ｎ側層１２は、コンタクト層を含む。第２ｎ側層１２におけるＳｉ濃度は、第１ｎ側層１１におけるＳｉ濃度よりも高い。
【００４３】
この例では、ｎ形半導体層１０と発光部３０との間に、多層構造体３５が設けられている。多層構造体３５は、Ｚ軸方向に交互に積層された、互いに異なる組成の複数の層を含む。多層構造体３５は、例えば、超格子層である。  
図８（ｂ）に表したように、多層構造体３５は、例えば、複数の第１超格子膜３５ａと複数の第２超格子膜３５ｂとを含む。第２超格子膜３５ｂのそれぞれは、例えば、第１超格子膜３５ａのそれぞれの間に設けられる。第１超格子膜３５ａ及び第２超格子膜３５ｂには、窒化物半導体が用いられる。第１超格子膜３５ａには、例えば、ＧａＮが用いられる。第２超格子膜３５ｂには、例えば、ＩｎＧａＮが用いられる。第１超格子膜３５ａの厚さは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、例えば、３ｎｍである。第２超格子膜３５ｂの厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、例えば、１ｎｍである。
【００４４】
多層構造体３５とｐ形半導体層２０との間に、発光部３０が配置される。発光部３０とｐ形半導体層２０との間に積層部４０が配置される。半導体発光素子１１１においては、井戸層３２の数は、１である。すなわち、半導体発光素子１１１の発光部３０においては、ＳＷＱ構造が適用されている。
【００４５】
第１電極７０は、例えば、ｎ形半導体層１０の一部の上に設けられる。ｎ形半導体層１０は、例えば、第１主面１０ａと、第２主面１０ｂとを有している。第１主面１０ａは、発光部３０側の面である。第２主面１０ｂは、第１主面１０ａとは反対側の面である。例えば、第１主面１０ａ側において、ｎ形半導体層１０の一部が露出する。第１電極７０は、ｎ形半導体層１０のこの露出する部分の上に設けられる。
【００４６】
本願明細書において、上に設けられる状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の層が挿入される状態も含む。
【００４７】
第１電極７０には、例えば、ＡｌとＡｕの積層膜が用いられる。Ｔｉ膜／Ｎｉ膜／Ａｕ膜の積層膜を用いても良い。第１電極７０には、銀合金を用いてもよい。高い光反射率が得られる。第１電極７０に、例えば、パラジウム（Ｐｄ）を１％程度で含む銀合金を用いても良い。第１電極７０は、ｎ形半導体層１０と電気的に接続される。
【００４８】
第２電極８０は、ｐ形半導体層２０の上に設けられる。第２電極８０には、例えば、Ｎｉ膜、Ａｌ膜、及び、Ａｇを含む膜、の少なくともいずれかが用いられる。第２電極８０は、ｐ形半導体層２０と電気的に接続される。
【００４９】
第１電極７０と第２電極８０との間に電圧が印加される。ｎ形半導体層１０及びｐ形半導体層２０を介して、発光部３０に電流が供給され、発光部３０から光が放出される。
【００５０】
半導体発光素子１１１の製造方法の例について説明する。以下の製造方法において、半導体層の形成には、例えば、ＭＯＣＶＤ法が用いられる。
【００５１】
基板５０の上に、例えば、バッファ部６０が形成される。基板５０には、例えば、ｃ面サファイア基板が用いられる。基板５０の上に、第１バッファ層６１として、例えば、ＡｌＮ層が形成される。第１バッファ層６１は、第１炭素濃度を有する。第１炭素濃度は、例えば、３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下である。第１バッファ層６１の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００５２】
第１バッファ層６１の上に、第２バッファ層６２として、例えば、ＡｌＮ層が形成される。第２バッファ層６２は、例えば、第２炭素濃度を有する。第１炭素濃度は、第２炭素濃度よりも高い。第２炭素濃度は、例えば、１×１０１６ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３未満である。第２バッファ層６２の厚さは、例えば、第１バッファ層６１の厚さよりも厚い。第２バッファ層６２の厚さは、例えば、２μｍである。
【００５３】
第２バッファ層６２の上に、第３バッファ層６３として、ノンドープのＧａＮ層が形成される。第３バッファ層６３の厚さは、例えば、２μｍである。第３バッファ層６３は、例えば、格子緩和層となる。
【００５４】
第３バッファ層６３の上に、例えば、ｎ形半導体層１０が形成される。この例では、第１ｎ側層１１と、第２ｎ側層１２と、が形成される。第３バッファ層６３の上に、第１ｎ側層１１となるＳｉドープｎ形ＧａＮ層が形成される。このときの形成温度は、例えば、９５０℃以上１２００℃以下である。このＳｉドープｎ形ＧａＮ層におけるＳｉ濃度は、例えば、２×１０１７ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。この例では、０．２×１０１９ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。第１ｎ側層１１の厚さは、例えば、０．１μｍ以上６μｍ以下である。この例では、第１ｎ側層１１の厚さは、６μｍである。
【００５５】
第１ｎ側層１１の上に、第２ｎ側層１２となるＳｉドープｎ形ＧａＮ層が形成される。このときの形成温度は、例えば、９５０℃以上１２００℃以下である。このＳｉドープｎ形ＧａＮ層におけるＳｉ濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ−３以上１×１０１９ｃｍ−３以下である。この例では、Ｓｉ濃度は、０．２×１０１８ｃｍ−３以上９×１０１８ｃｍ−３以下である。第２ｎ側層１２の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上１μｍ以下である。第１電極７０に銀合金を用いる場合には、第２ｎ側層１２におけるＳｉ濃度が高いことが好ましい。この場合、第２ｎ側層１２におけるＳｉ濃度は、例えば、０．６×１０１９ｃｍ−３以上３×１０１９ｃｍ−３以下である。
【００５６】
第２ｎ側層１２の上に、障壁層３１が形成され、障壁層３１の上に井戸層３２が形成される。この例では、障壁層３１として、ＡｌＧａＩｎＮが形成される。このときの形成温度は、例えば、７５０℃以上１０５０℃以下である。障壁層３１におけるＳｉ濃度は、例えば、２×１０１９ｃｍ−３以下である。障壁層３１の厚さは、例えば、２ｎｍ以上２５ｎｍ以下である。井戸層３２として、例えば、ＧａＩｎＮが形成される。このときの形成温度は、例えば、７５０℃以上９００℃以下である。井戸層３２の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。この例では、井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）として、Ｇａ０．９３Ｉｎ０．０７Ｎ層が形成される。第１井戸層ＷＬ１の厚さは、６ｎｍである。障壁層３１として、Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．０６５Ｇａ０．９３Ｉｎ０．００５Ｎ層が用いられる。障壁層３１におけるＳｉ濃度は、例えば、０．５×１０１９ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。障壁層３１の厚さは、１３．５ｎｍである。発光部３０から放出される光の波長は、３６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。すなわち、近紫外光が放出される。
【００５７】
発光部３０の上に、積層部４０が形成される。すなわち、この例では、第１井戸層ＷＬ１の上に、第１層４１として、ＡｌＧａＩｎＮ層が形成される。このときの形成温度は、例えば、８００℃以上１１００℃以下である。第１層４１におけるＭｇ濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ−３以上１×１０１８ｃｍ−３以下である。第１層４１の厚さは、例えば、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００５８】
第１層４１の上に、第２層４２として、ＧａＮ層が形成される。第２層４２の形成温度は、例えば、８００℃以上１１００℃以下である。第２層４２におけるＭｇ濃度は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下である。第２層４２の厚さは、例えば、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
【００５９】
第２層４２の上に、第３層４３として、例えば、ＡｌＧａＮ層が形成される。第３層４３の形成温度は、例えば、８００℃以上１１００℃以下である。第３層４３におけるＭｇ濃度は、例えば、３×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。第３層４３の厚さは、例えば、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【００６０】
この例では、第１層４１として、Ａｌ０．０６５Ｇａ０．９３Ｉｎ０．００５Ｎ層が形成される。第１厚ｄ１は、６ｎｍである。この例では、第２層４２として、ＧａＮ層が形成される。第２厚ｄ２は、３ｎｍである。この例では、第３層４３として、Ｍｇドープｐ形Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎ層が形成される。第３厚ｄ３は、２４ｎｍである。第３層４３の第１部分４３ｐにおいては、Ｍｇ濃度は、０．８×１０１９ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。第２部分４３ｑにおいては、Ｍｇ濃度は、０．２×１０１９ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。
【００６１】
積層部４０の上に、ｐ形半導体層２０が形成される。例えば、第１ｐ側層２１と第２ｐ側層２２とが形成される。第３層４３の上に、例えば、第１ｐ側層２１として、ＧａＮ層が形成される。このときの形成温度は、例えば、９００℃以上１２００℃以下である。第１ｐ側層２１におけるＭｇ濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。第１ｐ側層２１の厚さは、例えば、０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１ｐ側層２１の上に、第２ｐ側層２２として、ＧａＮ層が形成される。このときの形成温度は、例えば、９００℃以上１２００℃以下である。第２ｐ側層２２の厚さは、例えば、０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【００６２】
この例では、第１ｐ側層２１として、Ｍｇドープｐ形ＧａＮ層が形成される。第１ｐ側層２１におけるＭｇ濃度は、２×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１８ｃｍ−３以下である。第１ｐ側層２１の厚さは、８０ｎｍである。第１ｐ側層２１は、第３層４３よりも厚い。第２ｐ側層２２として、Ｍｇドープｐ形ＧａＮ層が形成される。第２ｐ側層２２におけるＭｇ濃度は、０．２×１０１９ｃｍ−３以上２０×１０２０ｃｍ−３以下である。この例では、第２ｐ側層２２において、Ｍｇ濃度は変化する。発光部側部分２２ｐにおいては、Ｍｇ濃度は、例えば、０．２×１０１９ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。コンタクト側部分２２ｑにおいては、Ｍｇ濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３以上２０×１０２０ｃｍ−３以下である。
【００６３】
ｐ形半導体層２０、積層部４０及び発光部３０のそれぞれの一部が、ｎ形半導体層１０に達するまで除去される。この除去には、例えば、マスクを用いたドライエッチング法が用いられる。これにより、ｎ形半導体層１０の一部が露出する。
【００６４】
加工体の全体に、例えば、ＳｉＯ２膜（図示しない）が形成される。ＳｉＯ２膜の形成には、例えば、熱ＣＶＤ（Thermal Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。ＳｉＯ２膜の厚さは、例えば、４００ｎｍである。
【００６５】
ＳｉＯ２膜の上に、レジストが形成される。このレジストには、例えば、リフトオフ用のパターニングが施される。ｐ形半導体層２０の上に形成されたＳｉＯ２膜の一部が除去される。この除去には、例えば、フッ化アンモニウム処理が用いられる。ＳｉＯ２膜が除去された部分に、第２電極８０となる第２電極膜が形成される。第２電極膜は、例えば、光反射性と導電性とを有する。第２電極膜には、例えば、Ａｇ膜が用いられる。第２電極膜の形成には、例えば、真空蒸着法が用いられる。第２電極膜の厚さは、例えば、２００ｎｍである。第２電極膜の形成後、例えば、シンター処理を行ってもよい。シンター処理の温度は、例えば、３５０℃である。シンター処理の雰囲気は、例えば、窒素雰囲気である。シンター処理の時間は、例えば、１分間である。これにより、第２電極８０が形成される。
【００６６】
第１電極７０が以下のように形成される。すなわち、露出したｎ形半導体層１０の上に形成されたＳｉＯ２膜を除去する。この除去には、例えば、フッ化アンモニウム処理が用いられる。このＳｉＯ２膜が除去された部分に、第１電極７０となる第１電極膜が形成される。第１電極膜は、導電性を有する。第１電極膜には、例えば、Ｔｉ膜／Ｐｔ膜／Ａｕ膜の積層膜が用いられる。第１電極膜の厚さは、例えば、５００ｎｍである。
【００６７】
例えば、基板５０の裏面を研磨する。例えば、基板５０と共に半導体層を所定の大きさに切断する。切断には、例えば、劈開またはダイヤモンドブレードなどが用いられる。これにより、半導体発光素子１１１が形成される。積層方向に対して垂直な方向に沿う長さ（半導体発光素子１１１の幅）は、例えば４００μｍである。積層方向に沿う長さ（半導体発光素子１１１の厚さ）は、例えば１００μｍである。後述するように、基板５０が除去されても良い。
【００６８】
一方、参考例の半導体発光素子も作製される。  
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、参考例の半導体発光素子を例示する模式図である。
図４（ａ）は、参考例の半導体発光素子１１８におけるＭｇ濃度のプロファイルを示す。図４（ｂ）は、半導体発光素子１１８におけるＡｌ組成比のプロファイルを示す。  
図４（ａ）及び図４（ｂ）に表したように、参考例の半導体発光素子１１８においては、第２層４２が設けられない。第３層４３において、Ｍｇ濃度がピークとなり、Ａｌ組成比は、ピークとなる。半導体発光素子１１８において、これ以外は、半導体発光素子１１１と同じである。
【００６９】
以下、半導体発光素子の特性の評価結果の例について説明する。  
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
図５（ａ）は、半導体発光素子１１１において、積層部４０を含む部分におけるＭｇ濃度をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法、Secondary Ion Mass Spectrometry）法により測定した結果を示している。図５（ｂ）は、半導体発光素子１１１において、積層部４０を含む部分におけＡｌ組成比をＳＩＭＳにより測定した結果を示している。図５（ｃ）は、半導体発光素子１１１において、積層部４０を含む部分におけＡｌ組成比を、断面ＴＥＭ−ＥＤＸ（Transmission Electron Microscope−Energy Dispersive X-ray Spectrometry）法により測定した結果を示している。
【００７０】
図５（ａ）から分かるように、Ｍｇのピークは、第２層４２の位置に対応している。一方、図５（ｂ）から分かるように、ＳＩＭＳ分析の結果では、積層部４０において、１つのＡｌのピークが観測される。これに対して、図５（ｃ）に表したように、ＴＥＭ−ＥＤＸ分析において、積層部４０において、２つのＡｌのピーク（第１ＡｌピークＰａ１及び第２ＡｌピークＰａ２）が観測される。
【００７１】
図５（ａ）及び図５（ｃ）から、これらの２つのピークの間の位置に、積層部４０におけるＭｇ濃度のピークＭｐが存在していることがわかる。
【００７２】
このように、ＳＩＭＳでは観測されない２つのピークが、ＴＥＭ−ＥＤＸにより観測される。ＳＩＭＳで２つのＡｌのピークが観測されないのは、ＳＩＭＳの分解能が低いためであると考えられる。このように、ＳＩＭＳによる分析においては、Ｍｇ濃度のピークの位置と、Ａｌ組成比のピーク位置と、の関係が明確に得られない場合がある。
【００７３】
一方、ＴＥＭ−ＥＤＸでは、Ｍｇ濃度が低い場合には、Ｍｇを検出することが困難な場合がある。低濃度のＭｇを検出する場合には、ＳＩＭＳを用いることが好ましい。
【００７４】
以上のように、ＳＩＭＳとＴＥＭ−ＥＤＸとを組み合わせることにより、半導体発光素子１１１において、Ａｌ組成比が２つのピークを有し、そのピークの間の位置に、高Ｍｇ濃度の層が存在することが検出できる。
【００７５】
半導体発光素子１１８においては、第２層４２が設けられていないため、積層部４０において、Ｍｇ濃度の１つのピークと、Ａｌ組成比の１つのピークと、は、ともに、第３層４３に対応する位置に出現する。
【００７６】
図６は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
図６は、半導体発光素子１１１及び半導体発光素子１１８の効率を示している。横軸は、電流密度Ｉｄ（Ａ／ｃｍ２）であるい。縦軸は、発光効率Ｅｆｆである。図５において、実線は、測定値である。波線は、それぞれの半導体発光素子についてのシミュレーション値である。発光効率Ｅｆｆの測定値は、測定された値から、光取り出し効率が０．８として、換算して得られた値であり、内部量子効率に対応する。シミュレーションにおける発光効率Ｅｆｆは、内部量子効率に対応する。
【００７７】
図５から分かるように、本実施形態に係る半導体発光素子１１１においては、参考例の半導体発光素子１１８よりも高い発光効率が得られる。
【００７８】
このように、本実施形態においては、上記のように、第２層４２を有する積層部４０を採用することで、発光効率を高めることができる。
【００７９】
本願発明者の実験によると、Ａｌ組成比が高い層においては、Ｍｇは、高い濃度で存在し難いと考えられる。すなわち、Ａｌ組成比が高い層に高い濃度でＭｇを添加すると、Ｍｇは他の層に拡散しやすい。
【００８０】
一方、Ｍｇが発光部に拡散すると発光効率が低下する傾向がある。実施形態においては、Ｍｇ濃度が高い第２層４２と発光部３０（第１井戸層ＷＬ１）との間に、第１層４１を設ける。第１層４１のＡｌ組成比は、第２層４２のＡｌ組成比よりも高い。そして、第１層４１におけるＭｇ濃度は、低い。このため、Ｍｇ濃度が高い第２層４２から、第１井戸層ＷＬ１へのＭｇの拡散は、第１層４１により抑制される。第１井戸層ＷＬ１へのＭｇの拡散が抑制されるため、高い発光効率を維持できる。
【００８１】
一方、第２層４２とｐ形半導体層２０との間に、Ａｌ組成比が高い第３層４３が配置されている。すなわち、Ｍｇ濃度が高い第２層４２は、第２層４２よりもＡｌ組成比が高い第１層４１と第３層４３とに挟まれている。第２層４２からのＭｇの拡散は、第１層４１と第３層４３により確実に抑制される。このため、第２層４２におけるＭｇ濃度の制御性は高い。第２層４２において、所望のＭｇ濃度が再現性良く制御性良く得られる。
【００８２】
参考例の半導体発光素子１１８においては、Ａｌ組成比が高い第３層４３において、Ｍｇ濃度も高い。このため、Ｍｇが第１井戸層ＷＬ１に向かって拡散し、その結果、発光効率が低下しやすい。
【００８３】
これにより、実施形態においては、参考例よりも高い発光効率が得られると考えられる。
【００８４】
実施形態において、第１層４１に、低Ｍｇ濃度（添加されていなくてもよい）の中Ｉｎ組成（Ａｌ）Ｇａ（Ｉｎ）Ｎを用い、第２層４２に、高Ｍｇ濃度の高Ｉｎ組成（Ａｌ）ＧａＩｎＮを用い、第３層４３に、中Ｍｇ濃度の低Ｉｎ組成ＡｌＧａ（Ｉｎ）Ｎを用いてもよい。この場合も、第２層４２におけるＭｇ濃度の制御性は、高い。第２層４２において、所望のＭｇ濃度が再現性良く制御性良く得られる。
【００８５】
さらに、実施形態においては、発光部３０の周辺におけるバンド（価電子帯と伝導帯）の曲がりを抑制し、その結果、キャリアの再結合の効率が高まり、発光効率を向上できる。以下、バンドプロファイル及びキャリア密度のシミュレーション結果について説明する。以下は、発光部３０がＭＱＷ構造を有するモデルについてのシミュレーション結果である。シミュレーションのモデルの半導体発光素子１１１ａにおいては、発光部３０がＭＱＷ構造を有している他は、半導体発光素子１１１と同様である。半導体発光素子１１１ａにおける井戸層３２の数は８である。同様に、参考例の半導体発光素子１１８に対応するＭＷＱ構造を有する半導体発光素子１１８ａの特性のシミュレーション結果について説明する。半導体発光素子１１８ａにおける井戸層の数も８である。
【００８６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
これらの図は、実施形態に係る半導体発光素子１１１ａに対応する。図７（ａ）は、電子キャリア密度Ｃｅ及び正孔キャリア密度Ｃｈを例示している。図７（ｂ）は、エネルギーＥＰを例示しており、価電子帯ＶＢと、伝導帯ＣＢと、が示されている。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向の位置である。このシミュレーションでは、電流が３５０ｍＡとされている。このときの電圧は、３．１１５Ｖである。
【００８７】
図７（ｂ）から分かるように、伝導帯ＣＢにおいて、第３層４３のエネルギーＥＰは、第１井戸層ＷＬ１のエネルギーＥＰに比べて、十分に高い。すなわち、第３層４３において、電子に対する高い障壁効果が得られる。すなわち、第１井戸層ＷＬ１からの電子のオーバーフローが効果的に抑制できる。一方、価電子帯ＶＢにおいて、第１層４１及び第２層４２のエネルギーＥＰは、比較的高い。すなわち、第１層４１及び第２層４２は、正孔に対して実質的に障壁にはならない。このため、正孔は、第１井戸層ＷＬ１に向けて、効率良く注入される。
【００８８】
図７（ａ）から分かるように、第１井戸層ＷＬ１において、電子キャリア密度Ｃｅは高く、正孔キャリア密度Ｃｈも高い。このため、高い発光効率が得られる。
【００８９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、参考例の半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
これらの図は、参考例の半導体発光素子１１８ａに対応する。このシミュレーションは、電流が３５０ｍＡとされている。このときの電圧は、３．４５Ｖである。このように、半導体発光素子１１８ａにおいては、同じ電流のときの電圧が、半導体発光素子１１１ａよりも高い。
【００９０】
図８（ｂ）から分かるように、伝導帯ＣＢにおいて、第３層４３のエネルギーＥＰと第１井戸層ＷＬ１のエネルギーとの差が小さい。すなわち、第３層４３のポテンシャルが低い。このため、第１井戸層ＷＬ１からの電子のオーバーフローの抑制が不十分になる。一方、価電子帯ＶＢにおいて、第１層４１と第３層４３との境界において、エネルギーＥＰに曲がり（ディップ）が生じている。この曲がりは、正孔に対して障壁として機能し、正孔は、第１井戸層ＷＬに注入され難くなる。このため、動作電圧が高くなる。
【００９１】
図８（ａ）から分かるように、第１井戸層ＷＬ１において、電子キャリア密度Ｃｅは比較的高い。しかしながら、第１井戸層ＷＬ１において、正孔キャリア密度Ｃｈは低い。このため、発光効率は低い。さらに、第１層４１において、電子キャリア密度Ｃｅが高く、電子が、第１層４１にたまる。第１層４１においては、正孔キャリア密度Ｃｈは、低く、発光再結合は生じない。第１層４１の電子は、発光に寄与せず、吸収損失となる。このため、効率が低下する。
【００９２】
なお、半導体発光素子１１８ａにおいては、ｎ形半導体層１０の側の井戸層３２の方において、ｐ形半導体層２０の側の井戸層３２に比べて、正孔キャリア密度Ｃｈが高い。そして、ｎ形半導体層１０の側の井戸層３２の方において、ｐ形半導体層２０の側の井戸層３２に比べて、電子キャリア密度Ｃｅが低い。このことも、効率を低下させる原因となる。
【００９３】
参考例の半導体発光素子１１８ａにおいては、発光部３０の周辺において、エネルギーＥＰに、大きな曲がりが生じる。エネルギーＥＰに曲がりが生じると、低電圧駆動時に電流が流れにくく、十分な発光を得ることが困難になる。
【００９４】
例えば、半導体発光素子１１８ａにおいては、バイアス電圧を上げると、Ａｌ組成比が高い層（第３層４３）と第１ｐ側層２１との界面近傍の第１ｐ側層２１において、バンドのエネルギーが大きくなってバンドの曲がりが小さくなり、正孔が注入されるようになる。このとき、半導体発光素子の他の層にもバイアス電圧がかかる。発光部３０のｎ側に対して、発光部３０のｐ側及び第３層４３のエネルギーは低下し、このため、ｎ側から発光部３０に注入される電子に対する障壁効果が低下する。電子は、第３層４３を越えてｐ側にオーバーフローするようになり、電流の発光部３０への注入効率が低下する。そのため、電流が流れ始めるのと同時に、第３層４３におけるエネルギーシフトが生じる。つまり、電流が流れ始めるのと、電子オーバーフローの発生と、が同時に起こる。このため、半導体発光素子１１８ａにおいては、特に大電流駆動時において、発光効率が低下し易い。
【００９５】
これに対して、実施形態に係る半導体発光素子１１１ａにおいては、第３層４３においては、バンドギャップエネルギーが大きく、電子オーバーフローの抑制効果が大きい。第３層４３の発光部３０（第１井戸層ＷＬ１）側に第２層４２を設けることで、エネルギーの変動が抑制される。そのため、大電流駆動においても、高い電子オーバーフロー効果が得られる。このため、半導体発光素子１１１ａにおいては、大電流駆動時においても、高い効率が得られる。
【００９６】
本実施形態においては、第１層４１のバンドギャップエネルギーは、第１井戸層ＷＬ１のバンドギャップエネルギーよりも大きく、第１井戸層ＷＬ１への電子のとじこめが起こり、第２層４２への電子のオーバーフローが抑制される。
【００９７】
さらに、第２層４２は、第１層４１と第３層４２とに挟まれているため、例えば、第２層４２に、正孔が閉じ込められる。第２層４２に正孔が蓄積されることで、例えば、第１井戸層ＷＬ１への正孔の輸送の際の電圧上昇が抑制される。なお、第１井戸層ＷＬ１から第２層４２への電子のオーバーフローが抑制されているため、第２層４２に蓄積される電子の量は少ない。さらに、第３層４３により、第１井戸層ＷＬ１からの電子が、第３層４３を超えてオーバーフローすることを抑制できる。
【００９８】
本実施形態に係る半導体発光素子においては、発光部３０の周辺におけるエネルギーの変動が抑制されることで、広いバイアス電圧の範囲において、高い効率が得られる。
【００９９】
一般に、電子は、発光部３０からオーバーフローしやすい傾向にある。このため、ｐ側の半導体層の側にオーバーフロー防止層を設ける構成がある。オーバーフロー防止層にｐ形不純物（Ｍｇなど）を添加する場合、ｐ形不純物の活性化率が低いため、ｐ形不純物は高濃度で添加される。高濃度にｐ形不純物を添加すると、結晶の品質が劣化し易い。さらに、ｐ形不純物が拡散して発光部の発光効率を下げる。
【０１００】
本実施形態においては、上記の構成の積層部４０を用いることで、高い結晶性が維持できる。さらに、Ｍｇの拡散が抑制でき、高い発光効率が得られる。さらに、発光部３０の周辺におけるエネルギーの曲がりを抑制できる。これにより、効率を向上できる。
【０１０１】
以下、実施形態に係る半導体発光素子において、第２層４２におけるＡｌ組成比ｘ２を変えた場合の特性の例について説明する。  
図９は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
図９は、半導体発光素子における効率のシミュレーション結果の例を表している。図９横軸は、第２層４２におけるＡｌ組成比ｘ２である。縦軸は、発光効率Ｅｆｆである。この発光効率Ｅｆｆは、電流密度が１４０Ａ/ｃｍ２のときの値である。この発光効率Ｅｆｆは、例えば、大電流密度で動作させたときの効率に相当する。
【０１０２】
このシミュレーションにおいては、以下のモデルが用いられている。  
発光部３０は、ＭＱＷ構成を有している。井戸層３２の数は、８である。発光部３０において、井戸層３２は、Ｇａ０．８６Ｉｎ０．１４Ｎ層である。井戸層３２の厚さは、３．５ｎｍである。障壁層３１は、ＧａＮ層である。障壁層３１の厚さは、５ｎｍである。この例では、発光部３０から放出される光の波長は、約４５０ｎｍである。すなわち、青色光が放出される。
【０１０３】
第１層４１は、Ａｌ０．１５Ｇａ０．７８Ｉｎ０．０７Ｎ層である。第１厚ｄ１は、７ｎｍである。第２層４２は、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−０．０７Ｉｎ０．０７Ｎ層である。第２Ｍｇ濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以上１×１０２０ｃｍ−３以下である。第２厚ｄ２は、２ｎｍ以下である。第３層４３は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層である。第３Ｍｇ濃度は、１×１０１８ｃｍ−３以上２×１０１９ｃｍ−３以下である。第３厚ｄ３は、２４ｎｍである。
【０１０４】
このシミュレーションでは、第２層４２において、Ａｌ組成比ｘ２が変更される。Ａｌ組成比ｘ２に連動してバンドギャップエネルギーが変化する。このシミュレーションは、第２層４２のバンドギャップエネルギー（第２バンドギャップエネルギー）を変えた場合のシミュレーションに対応する。
【０１０５】
図９から分かるように、第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、０．３のときに、発光効率Ｅｆｆが低い。すなわち、第２層４２のＡｌ組成比が、例えば、第３層４３のＡｌ組成比に近いときに、発光効率Ｅｆｆが低い。
【０１０６】
第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、低すぎる場合（例えば、０に近いとき）にも、発光効率Ｅｆｆが低い。すなわち、第２層４２のＡｌ組成比が、第１井戸層ＷＬ１のＡｌ組成比に近いときにも、発光効率Ｅｆｆが低い。
【０１０７】
第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が低過ぎる場合には、例えば、第２層４２においてキャリアの再結合が生じ易くなる。そのため、発光効率Ｅｆｆが低下すると考えられる。第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が高過ぎる場合には、例えば、最もｐ側の井戸層３２と、第３層４３と、の間にエネルギーの曲がりが生じる。第２層４２への正孔の蓄積量が、低下する。これにより、正孔の井戸層３２への注入効率が低下し、発光効率が低下する。第１層４１と第２層４２との間のバンドギャップエネルギーの差が小さくなり、第２層４２内での正孔の蓄積が生じ難くなる。これにより、正孔が、第３層４３から井戸層３２に注入されるための抵抗が増大する。
【０１０８】
これに対して、第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、第３層４３のＡｌ組成比ｘ３と第１井戸層ＷＬ１のＡｌ組成比ｘ１との間の場合には、発光効率Ｅｆｆが高い。第２層４２のＡｌ組成比ｘ２は、例えば、０よりも高く０．２以下である。第２層４２のＡｌ組成比ｘ２は、例えば、０．０８以上０．１５以下であることがより好ましい。これにより、青色発光の半導体発光素子において、高い効率が得られる。
【０１０９】
第１層４１、第２層４２及び第３層４３において、井戸層３２とのＡｌ組成比の差が大きいと、積層部４０と井戸層３２との間で、結晶の内部電荷の影響が大きくなる。例えば、第２層４２におけるＡｌ組成比が井戸層３２におけるＡｌ組成比に近い場合には、井戸層３２は、主に第１層４１との間で、結晶分極による電荷の影響を受ける。Ａｌ組成比が最も高い第３層４３と、Ａｌ組成が低い第２層４２との間との間の領域では、結晶分極により大きな電荷量が発生する。このとき、第２層４２には高濃度にＭｇが添加されており、結晶分極により発生する電荷の影響は、外部に対して遮蔽される。このため、Ａｌ組成比が最も高い第３層４３と井戸層３２との間では、結晶分極によるポテンシャル変動の影響が直接生ぜず、井戸層３２と第３層４３との間で大きなポテンシャル曲がりは生じない。このため、発光部３０と第３層４３の間においてエネルギーの曲がりは、小さい。そのため、発光効率Ｅｆｆの低下が抑制される。
【０１１０】
半導体発光素子の特性の別のシミュレーション結果について説明する。  
このシミュレーションにおいては、以下のモデルが用いられている。  
発光部３０は、ＭＱＷ構成を有している。井戸層３２の数は、８である。発光部３０において、井戸層３２は、Ａｌ０．６３Ｇａ０．３７Ｎ層である。井戸層３２の厚さは、３ｎｍである。障壁層３１は、Ａｌ０．７７Ｇａ０．２３Ｎ層である。障壁層３１の厚さは、５ｎｍである。発光部３０から放出される光の波長は、例えば、２５４ｎｍである。すなわち、紫外光が放出される。
【０１１１】
この例では、第１層４１は、Ａｌ０．７７Ｇａ０．２３Ｉｎ０．００５Ｎ層である。第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１は、１×１０１８ｃｍ−３である。第１厚ｄ１は、６ｎｍである。第２層４２は、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２−０．０１）Ｉｎ０．０１Ｎ層である。第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２は、０．１×１０２０ｃｍ−３である。第２厚ｄ２は、５ｎｍである。第３層４３は、Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ｎ層である。第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３は、２×１０１９ｃｍ−３である。第３厚ｄ３は、１２ｎｍである。上記以外の構成については、半導体発光素子１１１ａに関して説明した構成が適用される。
【０１１２】
図１０は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
図１０に表したように、第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が０．７７のときには、発光効率Ｅｆｆが低い。すなわち、第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、高く、第１層４１のＡｌ組成比ｘ１と同じときに、発光効率Ｅｆｆは、低い。Ａｌ組成比ｘ２が、Ａｌ組成比ｘ１よりも高くなると、発光効率Ｅｆｆは、さらに低下する。
【０１１３】
一方、第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、０．６２と低いときにも、発光効率Ｅｆｆが低い。第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、井戸層３２のＡｌ組成比に近いときにも、発光効率Ｅｆｆが低い。
【０１１４】
これに対して、第２層４２のＡｌ組成比ｘ２が、例えば、０.６２よりも高く０．７７以下のときには高い発光効率Ｅｆｆが得られる。第２層４２のＡｌ組成比ｘ２は、例えば、０．６５以上０．７３以下であることが好ましい。これにより、紫外発光の半導体発光素子において、高い効率が得られる。例えば、第２層４２と井戸層３２との間におけるバンドギャップエネルギーの差、及び、第２層４２と第１層４１とにおけるバンドギャップエネルギーの差が、それぞれ、室温のエネルギー程度となる。このため、キャリアの熱分布の影響があっても、井戸層３２と第２層４２との間、及び、第２層４２と第１層４１との間において、バンドギャップエネルギーの大小関係が明確となる。これにより、高い効率が得られる。
【０１１５】
実施形態において、井戸層３２のＡｌ組成比が０．６よりも大きい場合において、第２層４２を設けることによる発光効率の向上効果が大きい。例えば、井戸層３２のＡｌ組成比が０．６よりも大きいときには、電子のオーバーフロー抑制効果を十分に得るために、第３層４３のＡｌ組成比は、０．７５以上に設定される。第３層４３においてキャリアを得るために不純物（Ｍｇ）が添加される。Ａｌ組成比が０．７５以上になると、第３層４３における不純物（Ｍｇ）の活性化率の低下が急激に進む。このとき、実施形態においては、Ａｌ組成比の低い（Ａｌを含まなくても良い）、第２層４２を設け、その第２層４２のＭｇ濃度を高く設定する。これにより、第２層４２から、発光部３０のｐ側（特に積層部４０）に、キャリアが供給できるようになり、十分な電流を低バイアス電圧で流せるようになる。このため、井戸層３２のＡｌ組成比が０．６を超え、第３層４３のＡｌ組成比が０．７５と高くなっても、動作電圧を低く維持でき、高い発光効率を得ることができる。このような効果は、Ａｌ組成比が０．７５以上になると生じ、Ａｌ組成比が０．８以上のときに、より顕著になる。すなわち、井戸層３２のＡｌ組成比が０．６を超えるときに、実施形態を適用する効果が顕著に得られる。第３層４３におけるＡｌ組成比が０．８以上のときに、効率向上の効果が高い。
【０１１６】
本実施形態において、第１バッファ層６１として、例えば、ＡｌＧａＮ層を用いてもよい。このＡｌＧａＮ層は、例えば、基板５０からｎ形半導体層１０にかけて段階的、傾斜的、または、それらの組み合わせによって組成が変化する。このとき、基板５０側においてＡｌ組成比を高くし、ｎ形半導体層１０側においてＧａ組成比を高くしてもよい。
【０１１７】
本実施形態において、第２バッファ層６２として、例えば、Ｓｉを含有するＧａＮ層を用いても良い。第２バッファ層６２として、例えば、Ｓｉ含有層とＧａＮ層とを含む層を用いても良い。第２バッファ層６２として、ＡｌＧａＮ層を用いても良い。第２バッファ層６２として、ＡｌＮ層とＡｌＧａＮ層とを含む層を用いても良い。第２バッファ層６２として、複数のＡｌＧａＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層された多層構造体を用いても良い。第２バッファ層６２として、複数のＡｌＮ層と複数のＧａＮ層とが交互に積層された多層構造体を用いても良い。
【０１１８】
図１０に示した例の半導体発光素子において、第１層４１の第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１は、例えば５×１０１８ｃｍ−３以下である。第２層４２の第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２は、例えば０．５×１０１９ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下である。第３層４３の第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３は、例えば、０．２×１０１９ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。これらの値を用いることで、例えば、Ｍｇの拡散が抑制でき、電流リークが抑制できる。これにより、発光強度の低下が抑制できる。
【０１１９】
第１バッファ層６１の上に第２バッファ層６２を設けても良い。第２バッファ層６２の上に第１バッファ層６１を設けても良い。複数の第１バッファ層６１と複数の第２バッファ層６２とを交互に積層した多層構造体を用いても良い。
【０１２０】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。  
図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、本実施形態に係る半導体発光素子１１２におけるＭｇ濃度のプロファイル、Ａｌ組成比のプロファイル、及び、バンドギャップエネルギーのプロファイルを、それぞれ模式的に例示している。
【０１２１】
図１１（ｃ）に表したように、半導体発光素子１１２においては、第３層４３は、複数の大バンドギャップエネルギー層４３ａと、小バンドギャップエネルギー層４３ｂと、を含む。小バンドギャップエネルギー層４３ｂは、複数の大バンドギャップエネルギー層４３ａどうしの間に設けられる。小バンドギャップエネルギー層４３ｂのバンドギャップエネルギーは、大バンドギャップエネルギー層４３ａのバンドギャップエネルギーよりも小さい。小バンドギャップエネルギー層４３ｂのバンドギャップエネルギーは、第２層４２のバンドギャップエネルギー以上である。小バンドギャップエネルギー層４３ｂのバンドギャップエネルギーが第２層４２のバンドギャップエネルギーより大きいと、キャリアブロックの効果が大きくなり、好ましい。例えば、小バンドギャップエネルギー層４３ｂのバンドギャップエネルギーは、第１層４１のバンドギャップエネルギーよりも大きい。これにより、キャリアブロックの効果が大きくなり、好ましい。
【０１２２】
図１１（ｂ）に表したように、大バンドギャップエネルギー層４３ａは、高Ａｌ組成比層である。小バンドギャップエネルギー層４３ｂは、低Ａｌ組成比層である。小バンドギャップエネルギー層４３ｂにおけるＡｌ組成比は、複数の大バンドギャップエネルギー層４３ａのそれぞれにおけるＡｌ組成比よりも低い。  
このように、この例では、第３層４３は、積層構造を有する。これ以外は、半導体発光素子１１０及び１１１に関して説明したのと同様である。  
例えば、図１１（ａ）に表したように、この例においても、第２層４２におけるＭｇ濃度は、第１層４１におけるＭｇ濃度よりも高い。第２層４２におけるＭｇ濃度は、大バンドギャップエネルギー層４３ａにおけるＭｇ濃度よりも高く、小バンドギャップエネルギー層４３ｂにおけるＭｇ濃度よりも高い。
【０１２３】
このように、第３層４３に積層構造を適用しても良い。半導体発光素子１１２においても、効率を向上できる。
【０１２４】
実施形態において、第３層４３に設けられる、大バンドギャップエネルギー層４３ａの数、及び、小バンドギャップエネルギー層４３ｂの数は、任意である。
【０１２５】
小バンドギャップエネルギー層４３ｂにおけるＡｌ組成比は、例えば、井戸層３２におけるＡｌ組成比よりも高い。例えば、小バンドギャップエネルギー層４３ｂにおけるＡｌ組成比は、障壁層３１におけるＡｌ組成比以上である。小バンドギャップエネルギー層４３ｂにおけるＡｌ組成比は、例えば、第１層４１におけるＡｌ組成比よりも高くても低くても同じでも良い。
【０１２６】
第３層４３におけるＡｌ組成比またはバンドギャップエネルギーは、大バンドギャップエネルギー層４３ａと小バンドギャップエネルギー層４３ｂとの、厚さを考慮した平均のＡｌ組成比またはバンドギャップエネルギーとする。
【０１２７】
以下、半導体発光素子１１２の特性のシミュレーション結果の例について説明する。  
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
これらの図は、実施形態に係る半導体発光素子１１２のシミュレーション結果を例示ししている。図１２（ａ）は、電子キャリア密度Ｃｅ及び正孔キャリア密度Ｃｈを例示している。図１２（ｂ）は、エネルギーＥＰを例示しており、価電子帯ＶＢと、伝導帯ＣＢと、が示されている。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向の位置である。
【０１２８】
この例では、発光部３０は、ＭＱＷ構成を有している。井戸層３２の数は、３である。井戸層３２は、Ａｌ０．６８Ｇａ０．３２Ｎ層である。井戸層３２の厚さは、３．５ｎｍである。障壁層３１は、Ａｌ０．７７Ｇａ０．２３Ｎ層である。障壁層３１の厚さは、５ｎｍである。この例では、発光部３０から放出される光の波長は、２５４ｎｍである。すなわち、紫外光が放出される。
【０１２９】
この例では、第１層４１には、Ａｌ０．７７Ｇａ０．２３Ｎ層が用いられる。第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１は、２×１０１７ｃｍ−３である。第１厚ｄ１は、５ｎｍである。第２層４２には、Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ｎ層が用いられる。第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２は、１×１０２０ｃｍ−３である。第２厚ｄ２は、２ｎｍである。第３層４３において、大バンドギャップエネルギー層４３ａは、Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ｎ層である。大バンドギャップエネルギー層４３ａの厚さは、５ｎｍである。小バンドギャップエネルギー層４３ｂは、Ａｌ０．７７Ｇａ０．２３Ｎ層である。小バンドギャップエネルギー層４３ｂの厚さは、３ｎｍである。大バンドギャップエネルギー層４３ａの数は５であり、小バンドギャップエネルギー層４３ｂの数は、５である。これらの層は交互に積層されている。大バンドギャップエネルギー層４３ａが、第２層４２に接している。第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３は、１×１０１９ｃｍ−３である。上記以外の構成については、半導体発光素子１１１ａに関して説明した構成が適用される。  
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に例示した特性は、電流密度が２０Ａ/ｃｍ２のときの特性である。
【０１３０】
図１２（ａ）から分かるように、電子キャリア密度Ｃｅ及び正孔キャリア密度Ｃｈは、最もｐ側の井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）において、高い。このため、半導体発光素子１１２においては、高い発光効率が得られる。
【０１３１】
図１２（ｂ）に表したように、第１層４１から第２層４２を経て第３層４３に至る領域において、第３層４３のエネルギーＥＰは大ききい。第３層４３が、電子オーバーフローを抑制する層として機能する。
【０１３２】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、参考例の半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
これらの図は、参考例の半導体発光素子１１９のシミュレーション結果を例示ししている。半導体発光素子１１９においては、第２層４２が設けられていない。これ以外は、半導体発光素子１１２と同様である。
【０１３３】
図１３（ａ）からわかるように、正孔キャリア密度Ｃｈは、ｎ側の井戸層３２において高いが、ｐ側の井戸層３２においては、低い。一方、電子キャリア密度Ｃｅは、最もｐ側の井戸層３２において高い。このため、発光効率は、低い。
【０１３４】
図１３（ｂ）からわかるように、伝導帯ＣＢは、第３層４３内の第１層４１の側の部分において、エネルギーＥＰは低下している。すなわち、第３層４３のうちの第１層４１の側の部分において、電子に対する障壁効果が小さい。電子のオーバーフローの抑制効果が小さい。キャリアがオーバーフローし、電流の利用効率が低い。このため、発光効率が低い。
【０１３５】
一方、価電子帯ＶＢにおいて、井戸層３２（第１井戸層ＷＬ１）と第１層４１との境界に、エネルギーＥＰに曲がり（ディップ）が生じている。この曲がりは、正孔に対して障壁となる。このため、半導体発光素子１１９においては、動作電圧が上昇する。
【０１３６】
さらに、図１３（ｂ）に示したように、伝導帯ＣＢ及び価電子帯ＶＢにおいて、大バンドギャップエネルギー層４３ａ（高Ａｌ組成比層）と、小バンドギャップエネルギー層４３ｂ（低Ａｌ組成層）と、の界面において、小バンドギャップエネルギー層４３ｂのエネルギーＥＰが低下している。これは、これらの層における電気陰性度の差に起因して、生じる。
【０１３７】
半導体発光素子１１９において、駆動電圧を上げると、第３層４３における電子障壁が下がり、井戸層３２への電流の閉じ込め効果が小さくなる。同じ電流密度の場合において、半導体発光素子１１９の発光効率は、実施形態に係る半導体発光素子１１２の発光効率の、例えば、５分の１となる。
【０１３８】
半導体発光素子１１９においては、発光波長が短く、第３層４３におけるＡｌ組成比が高い。そのため、不純物の準位が深くなり、高濃度のｐ形キャリア（正孔キャリア）を得ることが難しい。井戸層３２がＡｌＧａＮ系材料を含む場合において、第３層４３のＡｌ組成比が０．８を超えるとき、この効果が特に顕著になる。
【０１３９】
本実施形態に係る半導体発光素子１１２においては、第２層４２として、井戸層３２よりも大きく第３層４３よりも小さいバンドギャップエネルギーを有する材料を第２層４２に用いてもよい。この場合、第２層４２のバンドギャップエネルギーが小さいので、ｐ形不純物の活性化率を高くしやすい。特に、Ａｌ組成比が低い効果等により、ｐ形不純物濃度を高くし易い。
【０１４０】
例えば、大バンドギャップエネルギー層４３ａと小バンドギャップエネルギー層４３ｂとの積層構造を第３層４３に用い、第２層４２を設ける半導体発光素子１１２において、井戸層３２のＡｌ組成比が０．６よりも大きい場合に、特に高い発光効率が得られる。
【０１４１】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示した例において、第１層４１の第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１は、例えば５×１０１８ｃｍ−３以下である。第２層４２の第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２は、例えば０．５×１０１９ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下である。第３層４３の第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３は、例えば０．２×１０１９ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下である。
【０１４２】
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。  
図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）は、本実施形態に係る別の半導体発光素子１２０におけるＭｇ濃度ＣＭｇのプロファイル、Ａｌ組成比ＣＡｌのプロファイル、Ｉｎ組成比ＣＩｎのプロファイル、及び、バンドギャップエネルギーＢＧＥのプロファイルを、それぞれ模式的に例示している。  
半導体発光素子１２０においても、窒化物半導体を含むｎ形半導体層１０（図示しない）と、窒化物半導体を含むｐ形半導体層２０と、発光部３０と、が設けられる。発光部３０は、ｎ形半導体層１０とｐ形半導体層２０との間に設けられた第１井戸層ＷＬ（井戸層３２）を含む。第１井戸層ＷＬ１は、窒化物半導体を含む。この場合も、第１層４１〜第３層４３を含む積層部４０が設けられる。
【０１４３】
第１層４１は、第１井戸層ＷＬ１とｐ形半導体層２０との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１を有する。第１層４１は、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を含む。
【０１４４】
第２層４２は、第１層４１とｐ形半導体層２０との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１よりも高い第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２を有する。第２層４２は、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２≦ｘ１、ｙ１＜ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を含む。
【０１４５】
第３層４３は、第２層４２とｐ形半導体層２０との間に設けられ、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１よりも高く第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２よりも低い第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３を有する。第３層４３は、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０＜ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を含む。
【０１４６】
例えば、第１層４１のバンドギャップエネルギーは、第１井戸層ＷＬ１のバンドギャップエネルギーよりも大きい。第２層４２のバンドギャップエネルギーは、第１層４１のバンドギャップエネルギーよりも小さい。第２層４２のバンドギャップエネルギーは、第１井戸層ＷＬ１のバンドギャップエネルギーよりも大きい。第３層４３のバンドギャップエネルギーは、第１層４１のバンドギャップエネルギーよりも大きい。
【０１４７】
例えば、第１井戸層ＷＬ１はＩｎを含んでも良い。このとき、例えば、第２層４２のＩｎ組成比ｙ２は、第１井戸層ＷＬ１におけるＩｎ組成比よりも低い。  
この例では、第１層４１は、第１井戸層ＷＬ１に接している。
【０１４８】
このように、半導体発光素子１２０においても、バンドギャップエネルギーが小さい第２層４２において、Ｍｇ濃度が高く設定されている。これにより、効率が高い半導体発光素子が提供できる。
【０１４９】
半導体発光素子１２０において、第３層４３に、大バンドギャップエネルギー層４３ａと小バンドギャップエネルギー層４３ｂを設けても良い。
【０１５０】
実施形態において、第１層４１に、低Ｍｇ濃度（添加されていなくてもよい）の中Ｉｎ組成（Ａｌ）Ｇａ（Ｉｎ）Ｎを用い、第２層４２に、高Ｍｇ濃度の高Ｉｎ組成（Ａｌ）ＧａＩｎＮを用い、第３層４３に、中Ｍｇ濃度の低Ｉｎ組成ＡｌＧａ（Ｉｎ）Ｎを用いてもよい。この場合も、第２層４２におけるＭｇ濃度の制御性は、高い。第２層４２において、所望のＭｇ濃度が再現性良く制御性良く得られる。
【０１５１】
図１５は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的構造断面図である。  
図１５に表したように、半導体発光素子１３０においては、第１電極７０と第２電極８０との間に、ｎ形半導体層１０、発光部３０、積層部４０及びｐ形半導体層２０が配置されている。第１電極７０は、ｎ形半導体層１０の第２主面１０ｂ上に設けられている。
【０１５２】
半導体発光素子１３０においては、例えば、第２主面１０ｂが光取り出し面となる。半導体発光素子１３０においては、この第２主面１０ｂに凹凸１０ｄｐが設けられる。凹凸１０ｄｐによって、半導体発光素子１３０からの光取り出し効率が向上する。この例では、凹凸１０ｄｐは、第１ｎ側層１１の表面に設けられている。それ以外の構成については、既に説明した実施形態に係る半導体発光素子の構成及びその変形を適用することができる。
【０１５３】
例えば、半導体発光素子１３０において、発光部３０からは、例えば、ピーク波長が２５４ｎｍの光が放出される。紫外光を放出する半導体発光素子において、光の吸収が生じやすい。半導体発光素子１３０においては、用いられる層において、光吸収が小さくされる。
【０１５４】
半導体発光素子１３０の製造方法の例について説明する。  
基板５０(図示しない）上に、バッファ部６０(図示しない）を形成する。
【０１５５】
基板５０には、例えば、ＡｌＮ基板が用いられる。第１バッファ層６１として、例えば、第１ＡｌＮ層が形成される。第１ＡｌＮ層は、例えば、ハイドライド法により形成される。第２バッファ層６２として、例えば、第２ＡｌＮ層が用いられる。第２ＡｌＮ層は、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成される。
【０１５６】
第２バッファ層６２の上に、第１ｎ側層１１、及び、第２ｎ側層１２を順に形成する。これにより、ｎ形半導体層１０が形成される。ｎ形半導体層１０の上に、発光部３０を形成する。発光部３０の上に、第１層４１、第２層４２、及び、第３層４３をこの順で形成する。これにより、積層部４０が形成される。さらに、積層部４０の上に、第１ｐ側層２１、第２ｐ側層２２をこの順に形成する。これによりｐ形半導体層２０が形成される。これらの層の形成には、例えば、ＭＯＣＶＤ法が用いられる。ｎ形半導体層１０の上に、多層構造体３５（図示しない）を形成し、その上に発光部３０を形成してもよい。
【０１５７】
基板５０及びバッファ部６０を除去する。バッファ部６０を除去して露出したｎ形半導体層１０（例えば、第１ｎ側層１１）の表面（第２主面１０ｂ）に、第１電極７０を形成する。ｐ形半導体層２０の上に第２電極８０を形成する。  
この例では、ｎ形半導体層１０の第２主面１０ｂに凹凸１０ｄｐを形成している。凹凸１０ｄｐの形成には、例えば、リソグラフィー法、エッチング法、ＵＶ光照射法、及び、ウェットエッチング法の少なくともいずれかが用いられる。凹凸１０ｄｐを形成することで、例えば、光取り出し効率を高くすることができる。例えば、第２ｐ側層２２にＡｌＧａＮを用い、第２電極８０にＡｌを用いた場合、反射率が高く、光の吸収が小さいため、光取り出し効率を寄り高めることができる。
【０１５８】
例えば、ＭＯＣＶＤ法によりバッファ部６０となるＡｌＮ層を形成した場合、形成されたバッファ部６０には多くのＣ（炭素）不純物が含まれる。このＣ不純物により、例えば、発光部３０から放出された光の一部が吸収あるいは散乱され、光取り出し効率が低下する場合がある。
【０１５９】
半導体発光素子１３０においては、バッファ部６０を除去している。そのため、Ｃ不純物による光吸収や散乱の影響が抑制され、光取り出し効率の低下が抑制される。
【０１６０】
なお、バッファ部６０として、ＭＯＣＶＤ法によりＡｌＮ層を形成した場合には、その厚さを、例えば、発光部３０から放出される光のピーク波長の３〜４倍程度とする。それによって、バッファ部６０を除去しない場合であっても、光吸収や散乱の影響を小さくできる。
【０１６１】
半導体発光素子１３０においては、例えば、ｎ形半導体層１０の側からの光取り出し量が多い。半導体発光素子１３０においては、発光部３０の効率が高い。光取り出し効率を上げることで、外部量子効率を高くすることができる。素子内部でのエネルギー損失を抑制できる。半導体発光素子１３０の発熱量を下げることができ、素子特性が向上する。
【０１６２】
例えば、発光波長が３６５ｎｍ以下の場合は、ＧａＮにおいて吸収が大きい。この場合、ｎ形半導体層１０に、Ａｌを含み発光波長よりもバンドギャップの大きな材料を用いる。このとき、このような層では、不純物に起因する吸収もあり、抵抗率上昇を抑制しつつ光吸収を抑制するために、ｎ形半導体層１０の厚さに適正な厚さがある。ｎ形半導体層１０の厚さは、２μｍ以上６μｍ以下が好ましい。
【０１６３】
半導体発光素子１３０において、例えば、第２電極８０側を、高い熱伝導度を有する放熱部材と接合しても良い。半導体発光素子１３０においては、例えば、全体の厚さが薄いため、放熱部材と発光部３０と、の距離が近く、熱が逃げやすい。より高い効果を得ることができる。
【０１６４】
放熱部材を設けることで、温度上昇を防止し、半導体発光素子の効率が高い状態を維持することが容易となる。発光部３０の温度上昇が小さく、発光部３０の発光効率を高く維持することができ、高出力での動作が可能となる。
【０１６５】
例えば、Ａｌ組成比が高い窒化物半導体においては、不純物を添加しても、電流を流すキャリアとして機能する割合が低いので、抵抗が高くなり易い。過剰に不純物を添加すると、発光光に対する吸収係数が大きくなり光取り出し効率が低下する。発熱により不純物を添加した領域の温度が上昇すると、吸収係数が急激に増加する。このため、発熱による温度上昇の抑制が、重要である。半導体発光素子１３０の構成においては、発熱領域を高熱伝導性の放熱部材に近づけることができ、その結果、高効率で高出力な動作が容易となる。
【０１６６】
（第２の実施形態）  
本実施形態は、半導体発光素子の製造方法に係る。この製造方法には、例えば、既に説明した半導体発光素子の製造方法などを適用できる。
【０１６７】
図１６は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。  
本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法においては、窒化物半導体を含むｎ形半導体層１０の上に、窒化物半導体を含む第１井戸層ＷＬ１を含む発光部３０を形成する（ステップＳ１０５）。
【０１６８】
本製造方法は、さらに、第１層４１の形成（ステップＳ１１０）と、第２層４２の形成（ステップＳ１２０）と、第３層４３の形成（ステップＳ１３０）と、を実施する。さらに、第３層４３の上に、窒化物半導体を含むｐ形半導体層２０を形成する（ステップＳ１４０）。
【０１６９】
第１層４１の形成においては、発光部３０の上に、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０＜ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）の第１層４１を形成する。第２層４１の形成においては、第１層４１の上に、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１よりも高い第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）の第２層４２を形成する。第３層４３の形成においては、第２層４２の上に、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１よりも高く第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２よりも低い第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）の第３層４３を形成する。例えば、第３層４３の形成温度は、第２層４２の形成温度よりも高い。
【０１７０】
または、第１層４１の形成においては、発光部３０の上に、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｉｎｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）の第１層４１を形成する。第２層４２の形成においては、第１層４１の上に、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１よりも高い第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２を有するＡｌｘ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｉｎｙ２Ｎ（０≦ｘ２≦ｘ１、ｙ１＜ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）の第２層４２を形成する。第３層４３の形成においては、第２層４２の上に、第１Ｍｇ濃度Ｍｃ１よりも高く第２Ｍｇ濃度Ｍｃ２よりも低い第３Ｍｇ濃度Ｍｃ３を有するＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｉｎｙ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜１、０＜ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）の第３層４３を形成する。例えば、第３層４３の形成の温度は、第２層４２の形成温度よりも高い。
【０１７１】
第２層４２の形成温度は、例えば、８６０℃である。第３層４３の形成温度は、例えば、１０００℃以上１０５０℃以下である。  
本実施形態に係る製造方法によれば、効率が高い半導体発光素子の製造方法が提供できる。
【０１７２】
実施形態によれば、効率が高い半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法が提供できる。
【０１７３】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【０１７４】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
【０１７５】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に含まれる、基板、バッファ部、ｎ形半導体層、発光部、積層部、ｐ形半導体層、第１電極及び第２電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１７６】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１７７】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１７８】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１７９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１８０】
１０…ｎ形半導体層、  １０ａ…第１主面、  １０ｂ…第２主面、  １０ｄｐ…凹凸、  １１…第１ｎ側層、  １２…第２ｎ側層、  ２０…ｐ形半導体層、  ２１…第１ｐ側層、  ２２…第２ｐ側層、  ２２ｐ…発光部側部分、  ２２ｑ…コンタクト側部分、  ３０…発光部、  ３１…障壁層、  ３２…井戸層、  ３５…多層構造体、  ３５ａ…第１超格子膜、  ３５ｂ…第２超格子膜、  ４０…積層部、  ４１…第１層、  ４２…第２層、  ４３…第３層、  ４３ａ…大バンドギャップエネルギー層、  ４３ｂ…小バンドギャップエネルギー層、  ４３ｐ…第１部分、  ４３ｑ…第２部分、  ５０…基板、  ６０…バッファ部、  ６１…第１バッファ層、  ６２…第２バッファ層、  ６３…第３バッファ層、  ７０…第１電極、  ８０…第２電極、  １１０、１１１、１１１ａ、１１２、１１８、１１８ａ、１１９、１２０、１３０…半導体発光素子、  ＢＧＥ…バンドギャップエネルギー、  ＢＬ１〜ＢＬｎ…第１〜第ｎ障壁層、  ＣＡｌ…Ａｌ組成比、  ＣＢ…伝導帯、  ＣＩｎ…Ｉｎ組成比、  ＣＭｇ…Ｍｇ濃度、  Ｃｅ…電子キャリア密度、  Ｃｈ…正孔キャリア密度、  ＥＰ…エネルギー、  Ｅｆｆ…発光効率、  Ｉｄ…電流密度、  Ｍｃ１〜Ｍｃ３…第１〜第３Ｍｇ濃度、  Ｍｐ…ピーク、  Ｐａ１…第１Ａｌピーク、  Ｐａ２…第２Ａｌピーク、  ＶＢ…価電子帯、  ＷＬ１〜ＷＬｎ…第１〜第ｎ井戸層、  ｄ１…第１厚、  ｄ２…第２厚、  ｄ３…第３厚
【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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【図１６】
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