(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＯＶＰＥ法により半導体発光素子を製造する方法であって、
ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる第１の半導体層を形成するステップと、
該第１の半導体層の上に、ＧａＮからなるバリア層、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層を積層して超格子構造の発光層を形成するステップと、
該発光層の上にＡｌＧａＮからなる第２の半導体層を形成するステップと、を含んでいる半導体発光素子の製造方法において、
前記発光層の最上層となる最上バリア層を他のバリア層よりも厚く形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体発光素子及びその製造方法に関する。この半導体発光素子は例えば発光ダイオードやレーザダイオードとして利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
可視光短波長領域の発光素子として化合物半導体を用いたものが知られている。中でもIII族窒化物半導体は直接遷移型であることから発光効率が高くかつ光の３原色の１つである青色を発光することから、昨今特に注目を集めている。
【０００３】
このような発光素子のひとつとして、サファイア基板の上に、ＡｌＮ製のバッファ層、第１のクラッド層、発光層及び第２のクラッド層を順に積層して形成されたものがある。ここに、第１及び第２のクラッド層はＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる。発光層は例えばＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなるバリア層、ＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる量子井戸層を繰り返し積層して形成した超格子構造である。
これら半導体層は有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰＥ法」という。）により、定法に従い形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような超格子構造の発光層は、バリア層と量子井戸層との間で組成の違いに急峻性が求められるため、比較的低い成長温度で形成される。また、一般的に、バリア層はそれぞれが同じ厚さになるように形成され、同様に各量子井戸層もそれぞれが同じ厚さになるように形成される。これは、各層の厚さに違いがあると、量子効果により、量子井戸層から発生する光が波長の点で微妙に変化するおそれがあるからである。
一方、発光層の上に形成される第２のクラッド層はその厚さ（バリア層や量子井戸層より厚い）や組成の関係から、発光層よりも高い温度で形成される。
本発明者らはこのようにして半導体発光素子を製造するとき、以下の課題のあることに気が付いた。
【０００５】
超格子構造の発光層において、各クラッド層に接する層が量子井戸層であると、以下の課題が生じる。クラッド層がｐ伝導型の場合これに量子井戸層が連続していると、クラッド層とバリア層とではエネルギ順位が異なるので、当該量子井戸層のいわゆる井戸の深さが他の量子井戸層のそれと比べて異なることとなる。従って、光の波長がシフトするおそれがある。また、クラッド層がｎ伝導型の場合これに量子井戸層が連続していると、クラッド層のエネルギ順位は量子井戸層のそれより低いため、当該量子井戸層においていわゆる井戸が形成されなくなり、そこでの発光が期待できなくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、第１の発明によれば、ｎ伝導型のＧａＮからなる第１の半導体層と、
該第１の半導体層の上に形成され、意図的な不純物がドープされていないＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなるバリア層、意図的な不純物がドープされていないＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる量子井戸層を積層してなる超格子構造の発光層と、
該発光層の上に形成され、ｐ伝導型のＡｌＧａＮからなる第２の半導体層と、を含む半導体発光素子において、
発光層の各クラッド層に接する層をバリア層とすることとした。即ち、発光層の構成を、バリア層−量子井戸層−  …  −量子井戸層−バリア層とした。
なお、この明細書において第１の半導体層及び第２の半導体層にはクラッド層若しくは光ガイド層が該当する。また、バリア層及び量子井戸層等の半導体層を成長させるときのバックグラウンドに起因する不純物は意図的な不純物に該当しない。
【０００７】
しかしながら、本願発明者が更に検討を重ねたところ、以下の課題が更に見つかった。
即ち、超格子構造の発光層の上に第２のクラッド層を形成すると、発光層の最上層にくるバリア層（以下、「最上バリア層」という。）が薄くなることである。これは、第２のクラッド層の形成温度が最上バリア層の形成温度よりも高いため、第２のクラッド層形成時に最上バリア層の材料がその上面から飛ばされてしまうためと考えられる。
最上バリア層が薄くなると量子効果により光の波長が短波長側にシフトするので好ましくない。
また、バリア層が薄く（例えば厚さ数ｎｍ）設計されていた場合、最上バリア層が実質的に存在しなくなるおそれもある。
【０００８】
このような課題を解決するため、第２の発明によれば、ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる第１の半導体層を形成するステップと、
該第１の半導体層の上に、ＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなるバリア層、ＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる量子井戸層を積層して超格子構造の発光層を形成するステップと、
該発光層の上にＡｌAＩｎBＧａ1-A-BＮ（Ａ＝０、Ｂ＝０、Ａ＝Ｂ＝０を含む）からなる第２の半導体層を形成するステップと、を含んでいる半導体発光素子の製造方法において、
発光層の最上層となる最上バリア層を他のバリア層よりも厚く形成する。
【０００９】
第３の発明によれば、上記第２の発明において、前記第２の半導体層を形成するとき、前記最上バリア層の上面を消失させ、該最上バリア層の厚さを他のバリア層の厚さと実質的に同一とする。
【００１０】
更にこの発明は、印加電流が変化しても発光する光のピーク波長が実質的に変化しない半導体発光素子を提供することを目的とする。
この目的は、請求項１〜７に記載の発明により達成される。
【００１１】
この発明の他の目的は、波長の分布が狭い、即ち理想的な単色光に近い光を発光する半導体発光素子を提供することにある。
この目的は請求項２ないし７に記載の発明により達成される。
【００１２】
この発明の他の目的は、発光効率が高く、強い発光を示す超格子構造の活性層を有する半導体発光素子を提供することにある。
この目的は、請求項７〜９に記載の発明により達成される。
【００１３】
【発明の作用・効果】
第１の発明によれば、発光層において第１の半導体層及び第２の半導体層と接する層がバリア層となるので、各半導体層に最も近い量子井戸層においてもいわゆる量子井戸の形、即ちポテンシャルの窪みが他の量子井戸層と実質的に同じとなる。よって、各量子井戸から放出される光の波長は実質的に等しくなる。
また、第１の発明によれば、ｎ伝導型のＧａＮからなる第１の半導体層の上に発光層のＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎからなるバリア層が結晶成長される。バリア層におけるＩｎの組成比は０若しくは量子井戸層に比べて比較的小さいので、その組成はＧａＮからなる第１の半導体層に近く、もって発光層の結晶に歪みが入り難くなる。
【００１４】
第２の発明によれば、最上バリア層が他のバリア層よりも厚く形成されるので、第２の半導体層を形成するとき当該最上バリア層の表面の材料が消失しても、その全体が実質的に存在しなくなることはない。そのためには、勿論、第２の半導体層の形成時に消失する厚さを見越して最上バリア層の厚さが設計される。
【００１５】
第３の発明によれば、第２の半導体層形成後、最上バリア層の厚さが他のバリア層の厚さと同じとなるように、第２の半導体層の形成時に消失する厚さを見越して最上バリア層の厚さが設計される。これにより、超格子構造の発光層において各バリア層の厚さが実質的に同一となり、量子効果による波長のシフトを未然に防止できることとなる。
【００１６】
請求項１ないし７に記載の発明によれば、印加電流が変化しても半導体発光素子から放出される光のピーク波長が実質的に変化しない。
【００１７】
請求項２ないし７に記載の発明によれば、半導体発光素子から放出される光において波長の分布が狭くなる。即ち、理想的な単色光に近い光が半導体発光素子から発光される。
【００１８】
請求項７ないし９に記載の発明によれば、超格子構造の発光層における発光効率が高く、発光強度が大きくなる。
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を実施例に基づき更に詳細に説明する。
【００１９】
第１実施例
この実施例の半導体発光素子は青色発光ダイオードである。図１に実施例の発光ダイオード２０の断面図を示す。
【００２０】
厚さ１００μm のサファイア基板１のａ面上に厚さ２０ nmのＡｌＮからなるバッファ層２が形成されている。このバッファ層２の膜厚は２０〜５０nm とすることができ、膜の成長温度は４００℃である。
【００２１】
バッファ層２の上にはｎ伝導型の半導体層３が２層に形成されている。このｎ層３は、下から、厚さ２．５μm のシリコンが高濃度にドープされたｎ+−ＧａＮ層３ａ（キャリア密度：２ X １０18／ｃｍ3、）と厚さ０．５μm のシリコンがドープされたｎ−ＧａＮ層３ｂ（第１のクラッド層（第１の半導体層）、キャリア密度：２ X １０17／ｃｍ3）とで構成される。
【００２２】
このｎ層３はＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる化合物半導体で形成することができる。このｎ層３を１層から構成することもできる。
【００２３】
ｎ層３の上には超格子構造の発光層５が形成されている。発光層５は厚さ３．５ nm の意図的な不純物がドープされていないＧａＮからなるバリア層５ａと厚さ３．５ nm の意図的な不純物がドープされていないＩｎ0.16Ｇａ0.84Ｎからなる量子井戸層５ｂを繰り返し積層した構成である。この実施例では繰り返し数を５とした。そして、最も上に形成されるバリア層５ｃは厚さが３．５ nm の意図的な不純物がドープされていないＧａＮからなる。
【００２４】
上記において、バリア層５ａと量子井戸層５ｂの繰り返し数は特に限定されるものではない。バリア層５ａ、５ｃはＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなる化合物半導体、量子井戸層５ｂはＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる化合物半導体でそれぞれ形成することができる。最上バリア層５ｃの厚さを他のバリア層５ａの厚さと実質的に等しくすることが、量子効果の影響を排除することから、好ましい。
バリア層５ａ、５ｃ及び量子井戸層５ｂにはこれへ不純分をドープすることもできる。
【００２５】
本発明者らの検討によれば、量子井戸層５ｂの膜厚を３〜５ｎｍとしたとき、発光層から強い発光の得られることがわかった。該検討を以下に説明する。
実施例の素子において、量子井戸層の膜厚を１０ｎｍ、７ｎｍ、５ｎｍ及び３ｎｍと変化させ、それらの発光強度を測定する。なお、バリア層の膜厚も量子井戸層の膜厚と同じになるよう変化させる。発光強度は電解発光（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、単位；a.u.）の強度である。本発明者らの検討によれば、量子井戸層の膜厚が１０ｎｍのときの発光強度に対して、量子井戸層の膜厚を７ｎｍとすると約１０倍の発光強度が得られ、同じく膜厚を５ｎｍとすると約６０倍、膜厚を３ｎｍとすると約１５０倍の発光強度がそれぞれ得られた。
以上の結果から、バリア層をノンドープトＧａＮとし、量子井戸層をノンドープトＩｎＧａＮとしたとき、量子井戸層の膜厚を３〜５ｎｍとすることが好ましいことがわかる。バリア層の厚さは３ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００２６】
この実施例では発光層５において第１のクラッド層３ｂと接する層がバリア層５ａであり、ｐ伝導型の第２のクラッド層７と接する層が最上バリア層５ｃとされる。従って、各クラッド層に最も近い量子井戸層５ｂにおいてもいわゆる量子井戸の形、即ちポテンシャルの窪みが他の量子井戸層と実質的に同じとなる。よって、各量子井戸層から発生する光の波長は実質的に等しくなる。
【００２７】
発光層５の上にはバリア層５ａよりも広いバンドギャップを持つ第２のクラッド層（第２の半導体層）７が２層に形成されている。この第２のクラッド層７は、下から、厚さ３０．０ nm のマグネシウムがドープされたｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７ａ（キャリア密度：１〜２ X １０17／ｃｍ3）と厚さ７５．５ nm のマグネシウムがドープされたｐ−ＧａＮ層７ｂ（キャリア密度：２ X １０17／ｃｍ3）とで構成される。
Ａｌを含むクラッド層７ａはその膜厚を２０ｎｍ以上とすることが好ましい。２０ｎｍ未満ではヘテロバリアによる電子の閉じ込め効果が弱くなる。このクラッド層７ａを１００ｎｍを超えて厚くする必要はない。
【００２８】
この第２のクラッド層７はＡｌAＩｎBＧａ1-A-BＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる化合物半導体で形成することができる。この第２のクラッド層７を１層から構成することもできる。
【００２９】
第２のクラッド層７の上には厚さ２５．０ nm のマグネシウムがｐ−ＧａＮ層７ｂより高濃度にドープされたＧａＮ層８（キャリア濃度：１ X １０17／ｃｍ3）が形成されている。この層は電極に対するコンタクト抵抗を下げるために設けられる。このＧａＮ層８の膜厚は２０〜５０ｎｍとすることが好ましい。この膜厚が２０ｎｍに満たないとコンタクト層の効果が弱くなり抵抗が高くなる。また、この膜厚を５０ｎｍを超えて厚くする必要はない。
【００３０】
電極パッド９はＡｌ、Ｔｉ又はこれらを含む合金からなる。
符号１０は透明電極でありＧａＮ層８の上にそのほぼ全面に渡って形成される。透明電極１０の上に電極パッド１１が形成される。透明電極１０及び電極パッド１１の形成材料として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ又はこれらを含む合金が挙げられる。
【００３１】
次に、実施例の発光ダイオード２０の製造方法を説明する。
発光ダイオードの各半導体層はＭＯＶＰＥ法により形成される。この成長法においては、アンモニアガスとIII族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結晶を基板の上に成長させる。
なお、キャリアガス、アンモニアガス及びIII族元素のアルキル化合物ガスの流量、反応時間は目的とする結晶に応じて適宜調節する。
【００３２】
まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したa面を主面とする単結晶サファイア基板１を図示しない気相反応装置内のサセプタに装着する。次に、常圧でＮ2を当該反応装置に流しながら温度１１００℃でサファイア基板１を気相エッチングする。
【００３３】
次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｎ2、ＮＨ3及びＴＭＡを供給して基板上にＡｌＮのバッファ層２を約２０ｎｍの厚さに形成する。
【００３４】
次に温度を上げて、Ｎ2、シラン、ＴＭＧ、ＮＨ3を導入し、ｎ伝導型の半導体層において下側の層３ａを形成し、更にシランの流量を下げて上側の層３ｂを形成する。
【００３５】
続いて、温度を９００℃に保持し、Ｎ2、ＴＭＧ、ＮＨ3を導入して厚さ３．５nm のＧａＮからなるバリア層５ａを形成する。次に温度を７５０℃に保持し、Ｎ2、ＮＨ3、ＴＭＧ及びＴＭＩを導入して厚さ３．５ nm のＩｎ0.16Ｇａ0.84Ｎからなる量子井戸層５ｂを形成する。
これを繰り返して、図に示すとおり、それぞれ５層のバリア層５ａと量子井戸層５ｂを得る。
反応時間を調整することによりバリア層５ａ及び量子井戸層５ｂの膜厚が調節される。
【００３６】
温度を９００℃に保持し、Ｎ2、ＴＭＧ、ＮＨ3を導入して厚さ１４．０ nm のＧａＮからなる最上バリア層５ｃを５段目の量子井戸層５ｂの上に形成する。既述のとおり、第２のクラッド層７を形成するときこの最上バリア層５ｃはその上面が消失する。この実施例では、当初１４．０ nm あった最上バリア層５ｃが、第２のクラッド層形成後、３．５ nm となった。
最上バリア層５ｃは、第２のクラッド層形成後、他のバリア層５ａと同じ厚さ、即ち３．５ nm となるように形成することが好ましい。
【００３７】
次に、温度を１０００℃に保持し、Ｎ2、ＮＨ3、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＣＰ2Ｍｇを導入し、膜厚３０ nmのマグネシウムがドープされたｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる層７ａを形成する。次に、温度を１０００℃に保持し、Ｎ2、ＮＨ3、ＴＭＧ、ＣＰ2Ｍｇを導入して厚さ７５．０ nm のマグネシウムがドープされたｐ−ＧａＮ層７ｂを形成し、もって第２のクラッド層７とする。
【００３８】
層７ｂの形成に引き続き、温度を１０００℃に維持したまま、ＣＰ2Ｍｇの流量を変えて最上層８を形成する。
【００３９】
この状態で第２のクラッド層７と最上層８は半絶縁性を示す。そこで、電子線照射装置を用いて、第２のクラッド層７及び最上層８へ一様に電子線を照射する。電子線の照射条件は、例えば、加速電圧約１０ｋＶ、試料電流１μＡ、ビーム移動速度０．２mm/sec、ビーム径６０μmΦ、真空度５．０ X １０-5Torrである。このような電子線照射によって第２のクラッド層７及び最上層８は所望のｐ伝導型となる。
【００４０】
このようにして形成された半導体ウエハを周知の方法でエッチングして、図１に示した半導体層構成とする。そして、電極パッド９を半導体層３ａの上へ蒸着により形成し、続いて金製の透明電極１０を最上層８の上に蒸着し、更に金製の電極パッド１１を蒸着する。
【００４１】
このようにして形成された半導体ウエハを素子毎に切り分けて、所望の青色発光ダイオード２０とする。
【００４２】
本発明者らの検討によれば、上記構成の実施例の素子には下記の特性が認められた。
図２は素子に印加する順方向電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す。図３は図２の発光スペクトルを解析したものであって、素子に印加する順方向電流を変化させたときのピーク波長及び半値幅の変化を示す。
【００４３】
これらの図からわかるように、素子に印加する電流を変化させてもピーク波長は実質的に変化しない。即ち、電流を５〜１００ｍＡの範囲で変化させてもピーク波長はほぼ４４５〜４５０ｎｍの範囲に収まっている。素子に対する実用的な印加電流を考慮すれば、順方向に印加される電流は５〜５０ｍＡの範囲にあり、この範囲で電流を変化させたときのピーク波長の変化は１０ｎｍ以下、更に詳しくはほぼ５ｎｍ以下である。特に、電流が２０〜５０ｍＡの範囲でピーク波長は殆ど変化しない。
【００４４】
一方、一般的な発光素子では、印加される電流が大きくなると、即ち印加される電圧が高くなると、ピーク波長は短波長側にシフトする。その理由は次のように考えられる。
ヘテロ構造の発光層を構成する半導体層には不純物が含まれている。このような半導体素子では印加される電圧が大きくなると、半導体層の最低のエネルギ準位にあったキャリアが発光層に含まれる不純物の形成するエネルギ準位に持ち上がる。この不純物の形成する準位は半導体層の最低のエネルギ準位よりも高いので、このキャリアが再結合することにより放出される光の波長は短波長側へシフトする。
同様に、単一の量子井戸層を持つ発光層では、印加する電圧を高くすると、量子井戸の最低のエネルギ準位にあったキャリアが量子井戸においてより上位のエネルギ準位に持ち上げられる。従って、このキャリアが再結合することによって放出される光の波長は短波長側にシフトする。
【００４５】
一方、この実施例の半導体発光素子によれば、発光層に不純物がドープされていない。更には、量子井戸層が複数（実施例では５層）あるので量子井戸の最低準位にあるキャリアは、高い電圧がかけられたとき、量子井戸内でより上位のエネルギ準位へ持ち上げられる代わりに、前後に（図では上下に）連続する他の量子井戸内において空きのある最低エネルギ準位又は比較的低いエネルギ準位へ優先的にトンネルする。これにより短波長側への波長シフトが防止されると推定される。
なお、波長シフトを防止する見地から、量子井戸層の数を３〜７とすることが好ましい。
【００４６】
このように電流の大きさを変化させてもピーク波長が実質的に一定であると、発光素子の特性上好ましい。
【００４７】
発光スペクトルの半値幅も印加する電流（５〜１００ｍＡ）に無関係に実質的に一定であり、６０ｎｍ以下である。実用的な印加電流の範囲（５〜５０ｍＡ）では半値幅の変化が更に小さく、印加電流の範囲を２０〜５０ｍＡとすると半値幅の変化はより一段と小さくなる。
半値幅が一定であることからも、各量子井戸層において同じエネルギ準位にあるキャリアの再結合が発光に寄与していると考えられる。
【００４８】
このように、印加電流の変化に拘わらず、発光スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以下に維持されることは、発光される光の波長の分布が狭く、発光が理想的な単色光により近づいていることを意味する。これにより色純度の高い発光素子が得られることとなる。
【００４９】
第２実施例
この実施例の半導体発光素子は緑色発光ダイオードである。
この実施例の発光ダイオードは、上記第１実施例の発光ダイオードにおいて量子井戸層の組成がIn0.23Ga0.77N とされている。即ち、第１実施例に比べてＩｎの組成が大きくされている。このような量子井戸層はＴＭＩの流量を大きくすること等により、第１実施例と同様にして形成される。
【００５０】
本発明者らの検討によれば、上記構成の実施例の素子には下記の特性が認められた。
図４は素子に印加する順方向電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す。図５は図４の発光スペクトルを解析したものであって、素子に印加する順方向電流を変化させたときのピーク波長及び半値幅の変化を示す。
【００５１】
これらの図からわかるように、素子に印加する電流を変化させてもピーク波長は実質的に変化しない。即ち、電流を５〜１００ｍＡの範囲で変化させてもピーク波長はほぼ５１５〜５２０ｎｍの範囲に収まっている。素子に対する実用的な印加電流を考慮すれば、順方向に印加される電流は５〜５０ｍＡの範囲にあり、この範囲で電流を変化させたときのピーク波長の変化は１０ｎｍ以下、更に詳しくはほぼ５ｎｍ以下である。電流の範囲が２０〜５０ｍＡ、更には２０〜１００ｍＡのとき、ピーク波長はほぼ５１５ｎｍにあって殆ど変化しない。
【００５２】
発光スペクトルの半値幅も印加する電流（５〜１００ｍＡ）に無関係に６０ｎｍ以下、更に詳しくは３５ｎｍ以下である。実用的な印加電流の範囲（５〜５０ｍＡ）では半値幅は殆ど変化せず、印加電流の範囲を２０〜５０ｍＡとすると半値幅の変化はより一段と小さくなる。
【００５３】
この発明は上記発明の実施の形態及び実施例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、当業者が想到し得る種々の変形態様を包含する。
この発明がレーザダイオードにも適用できることは勿論である。
【００５４】
以下次の事項を開示する。
(1)  ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる第１の半導体層と、該第１の半導体層の上に、ＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなるバリア層、ＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる量子井戸層を積層してなる超格子構造の発光層と、
該発光層の上にＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる第２の半導体層と、を含んでいる半導体発光素子おいて、
前記発光層において前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層と接する層が前記バリア層であることを特徴とする半導体発光素子。
【００５５】
前記第２の半導体層に接するバリア層はその厚さが他のバリア層より厚いことを特徴とする(1)に記載の半導体発光素子。
【００５６】
(11)  ｎ伝導型のＧａＮからなる第１の半導体層と、
該第１の半導体層の上に形成され、意図的な不純物がドープされていないＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなるバリア層、意図的な不純物がドープされていないＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる量子井戸層を積層してなる超格子構造の発光層と、
該発光層の上に形成され、ｐ伝導型のＡｌＧａＮからなる第２の半導体層と、を含み、
前記発光層において前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層と接する層が前記バリア層であることを特徴とする半導体発光素子。
【００５７】
(12)  ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）からなる第１の半導体層を形成するステップと、
該第１の半導体層の上に、ＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からなるバリア層、ＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる量子井戸層を積層して超格子構造の発光層を形成するステップと、
該発光層の上にＡｌAＩｎBＧａ1-A-BＮ（Ａ＝０、Ｂ＝０、Ａ＝Ｂ＝０を含む）からなる第２の半導体層を形成するステップと、を含んでいる半導体発光素子の製造方法において、
前記発光層の最上層となる最上バリア層を他のバリア層よりも厚く形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【００５８】
(13)  前記第２の半導体層を形成するとき、前記最上バリア層の上面を消失させ、該最上バリア層の厚さを他のバリア層の厚さと実質的に同一とすることを特徴とする(12)に記載の半導体発光素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例の発光ダイオードの断面図である。
【図２】図２はこの発明の一の実施例の発光ダイオードにおいて電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す図である。
【図３】図３は同じく電流を変化させたときのピーク波長の変化及び半値幅の変化を示す図である。
【図４】図４はこの発明の他の実施例の発光ダイオードにおいて電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す図である。
【図５】図５は同じく電流を変化させたときのピーク波長の変化及び半値幅の変化を示す図である。
【符号の説明】
１  サファイア基板
２  バッファ層
３ｂ  第１のクラッド層（第１の半導体層）
５  発光層
７  第２のクラッド層（第２の半導体層）
２０  発光ダイオード
【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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