半导体发光元件的制作方法

专利名称：半导体发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用了氮化物系的半导体的半导体激光器或者发光二极 管等半导体发光元件。
背景技术：
近年来，作为发光元件或者电子器件用的材料，正在广泛进行关于III-v族氮化物系化合物半导体的研究。此外，利用其特性，蓝光二极管或者绿光二极管以及作为下一代高密度光盘的光源的蓝紫色半导体激 光器等已经实用化。作为现有的半导体激光器，例如，有专利文献1或者专利文献2所 公开的半导体激光器。在专利文献l中，记栽了如下氮化物半导体发光元件，该氮化物半 导体发光元件具有由含有铟(In)以及镓(Ca)的氮化物半导体构成 的具有第一以及第二面活性层、与活性层的第一面接触并由InxGai_xN(0 <x<l)构成的n型氮化物半导体层、与活性层的第二面接触并由 AlyGai—yN (0<y<l)构成的p型氮化物半导体层。在专利文献2中，记载了如下半导体发光元件，该半导体发光元件 具有由含有铟以及镓的第一氮化物系III-V族化合物半导体构成的活 性层、与该活性层接触并由与第一氮化物系III-V族化合物不同的由含 有铟以及镓的第二氮化物系III-V族化合物半导体构成的中间层、与该中间层接触并由含有铝(ai)以及镓的第三氮化物系ni-v族化合物半 导体构成的顶层。专利文献1 特许2780691号说明书 专利文献2 特开2002-261395号公报但是，在专利文献l的半导体激光器中，通电时的初始恶化率较大， 随着时间的推移，工作电流渐渐增大。因此，存在难以长寿命化、很大 程度上降低成品率的问题。与此相对，在专利文献2中，提出了使InGaN等含有铟以及镓的氮 化物系III-V族化合物半导体层介于活性层与顶层之间的结构。但是，
只以该结构不能够得到充分长的寿命。 发明内容本发明是鉴于上述问题而进行的。即，本发明的目的在于提供一种 初始恶化率较小、长寿命的半导体发光元件。本发明的其他目的以及优点可从以下的记栽中明确。本发明的半导体发光元件具有由氮化物系化合物半导体构成的n 型覆盖层、形成在该n型覆盖层上并由氮化物系化合物构成的活性层、 形成在该活性层上并由氮化物系化合物半导体构成的p型覆盖层，其特 征在于所述p型覆盖层舍有镁作为杂质，在所述活性层与所述p型覆 盖层之间，设置了由以InxAlyGai_x—yN (其中，x>0、 y> 0、 x+y < 1 ) 表示的氮化物系化合物半导体构成的n型防扩散层。根椐本发明，因为在活性层与p性覆盖层之间设置n型防扩散层， 所以，可由p型覆盖层防止镁或者氬向活性层移动。因此，能够制作初 始恶化率较小、长寿命的半导体发光元件。


图1是实施方式1的半导体激光器元件的剖面图。 图2是表示对于实施方式1的半导体激光器元件进行通电试验后的 结果的图。图3是表示改变n型防扩散层的杂质的掺杂浓度对实施方式1的半 导体激光器元件进行通电试验后的结果的图。图4是表示改变n型防扩散层的膜厚对实施方式1的半导体激光器 元件进行通电试验后的结果的图。图5是实施方式1其他半导体激光器元件的剖面图。图6是实施方式1其他半导体激光器元件的剖面图。图7是实施方式2的半导体激光器元件的剖面图。图8是表示实施方式1的半导体激光器元件的镁、氢以及硅的深度 方向的浓度曲线结果的图。
具体实施方式
在氮化物系化合物半导体发光元件中，作为通电时的初始恶化率变大的原因，例如有作为P型半导体层中的掺杂剂的镁在工作中向活性层 扩散。另一方面，在半导体发光元件的制造步骤中，使用含氩的化合物 作为原料的情况下，在半导体层的内部残留氢。本发明考虑到该氢扩散 到活性层也成为初始恶化率变大的原因，完成了本发明。如上所述，在P型半导体层中，含有镁作为掺杂剂。此外，因为氢与镁结合，所以，在p型半导体层中，含有比n型半导体层中多的氢。 因此，使初始恶化率增大的原因在从p型半导体层向活性层的氢与镁的 扩散存在。因此，在本发明中，在活性层与p型半导体层中间，更详细地说， 在活性层与p型覆盖层之间设置由式(1)表示的化合物构成的n型防 扩散层。作为在n型扩散层中掺杂的n型杂质，例如，硅(Si)、锗(Se) 或者硫(S)等。InxAlyGai—x—yN (其中，x>0、 y> 0、 x+y<l) (1)在本发明中，n型防扩散层可以只由一层构成，也可由多层构成。 在前者的情况下，n型防扩散层中的n型杂质的掺杂浓度优选是5 x 1017cm —3以上且为5 x 10"cnT3以下。另一方面，在后者的情况下，在构成n 型防扩散层的至少一层中含有n型杂质即可。通过设置n型防扩散层，由此，能够防止氢或者镁从p型的半导体 层中向活性层扩散，所以，能够使通电时的初始恶化率比以前小。以下，参照附图详细地进行i兌明。实施方式1图1是本实施方式的III-V族氮化物系化合物半导体激光器元件 的剖面图。如图1所示，半导体激光器元件101具有在由氮化镓(GaN)构成 的衬底102的表面上依次层叠n型GaN层103、 n型覆盖层104、 n型光 引导层105、多量子阱(MQW)活性层106、 n型防扩散层107、 p型电子 阻挡层108、 p型覆盖层109、以及p型接触层110的结构。此外，在p 型覆盖层109以及p型接触层110上形成条紋状的脊111。为了规定在 活性层106的内部电流变窄的区域即导波路径而设置脊111。此外，也 可以没有n型GaN层103或者n型光导引层105。在p型电子阻挡层108上以覆盖脊111的方式形成绝缘膜112。其 中，在脊111上的绝缘膜112上设置开口部113,在开口部113中，p 侧电极114与p型接触层110接触。另一方面，在衬底102中，在未形 成n型GaN层103的一个面上设置n侧电极115。若在p侧电极114与n侧电极115之间供给正向电流，则向活性层 106内部注入电子和空穴，产生光。该光被限制在导波路径中并放大， 成为激光而从共振面的出射端面侧射出。然后，对半导体激光器元件101的制造方法进行说明。一般地，作为结晶生长III - V族氮化物系化合物半导体层的方法， 例如有有机金属气相淀积法(M0CVD法)、分子线外延法(MBE法)或者 氢化物气相外延(HVPE法)等。在本实施方式中，使用其中的M0CVD 法，但是，也可使用其他方法。在本实施方式中，作为III族化合物，使用三曱基镓(TMG)、三曱 基铝(TMA)以及三甲基铟(TMI)，作为V族化合物的原料，使用氨(冊3)。 此外，作为n型杂质的原料，使用硅烷(SiH4),作为p型杂质，使用 二茂镁(Cp2Mg )。并且，作为它们的材料的载气，使用氢(H2)以及氮(N2 )。首先，准备由氮化镓(GaN)构成的、具有(0001 )面作为主面的 衬底102。此处，作为衬底方位，使用相对主面(0001 )在<1-100>方向 或者<11 - 20>方向以0.1度以上且1度以下倾斜的衬底。由此，因为台 阶的方向或者密度被规定，所以，能够形成结晶性以及平坦性优良的半 导体层。因此，能够降低p型半导体层中的点缺陷或层叠缺陷密度，所 以，能够防止p型半导体中残留氢或镁的扩散。然后，在将衬底102载 置在MOCVD装置内之后， 一边供给氨(NH3)气一边将温度升到1000°C。 然后，供给三曱基镓(TMG)气体和硅烷(SiH4)气体，在衬底102的主 面上形成n型GaN层103。 n型GaN层103的膜厚例如可以是1. Ojjm左 右。然后，进一步供给三曱基铝(TMA)气体，在n型GaN层103上形成 由n型氮化铝镓(Al。.。7Ga。.93N)构成的n型覆盖层104。 n型覆盖层104 的膜厚例如可以是1. Oiim左右。然后，停止供给三甲基铝(TMA)气体。继续供给其他的气体。由此， 在n型覆盖层104上形成由n型GaN构成的n型光导引层105。 n型光 导引层105的膜厚例如可以是O. lym左右。然后，停止供给三甲基镓(TMG)气体和硅烷(SiH4)气体，将温度 降低到70(TC。并且，在n型光导引层105上，形成由氮化铟镓(InGaN )
构成的多量子阱层106。具体地说，首先，供给三甲基镓(TMG)气体、三甲基铟(TMI)以及 氨(冊3)气，生长由In。"Gau8N构成的阱层。停止供给三甲基铟(TMI ) 气体，形成由GaN构成的阻挡层。阱层的膜厚例如可以是3. 5nm左右。 此外，阻挡层的膜厚例如可以是7. Onm左右。交替地形成阱层与阻挡层， 由此，能够形成作为这些层的层叠体的活性层106。例如，可形成三组 阱层与阻挡层，作为活性层6。然后， 一边供给氨(NH3)气一边再次使温度升到IOOO'C。并且， 供给三甲基镓(TMG)气体、三甲基铝(TMA)气体以及硅烷(SiH4)气体， 在活性层106上形成由n型厶1().(^&。.9^构成的n型防扩散层107。 N型 防扩散层107的膜厚例如可以是50nm,掺杂浓度例如是1 x 1018cm —3。然后，停止供给氨(NH3)气之后，供给二茂镁(Cp2Mg)气体。并 且，在n型防扩散层107上依次形成由p型Al。.2Ga。.sN构成的p型电子 阻挡层108和由p型Al。』7Ga。.93N构成的p型覆盖层109。 P型电子阻挡 层108的膜厚例如可以是0.02 pm左右。此外，p型覆盖层109的膜厚 例:i口可以是0. 4 |um左右。然后，若停止供给三曱基铝(TMA)气体，则可在P型覆盖层109上 形成由p型GaN构成的p型接触层110。 P型接触层110的膜厚例如可 以是0. 1 jam左右。在形成p型接触层110之后，停止供给三曱基镓(TMG)气体和二茂 镁(Cp2Mg)气体，使温度降低到室温。结束以上的步骤之后，使用光刻法形成脊111。具体地说，在整个 面上涂敷抗蚀剂之后，将该抗蚀剂加工成与预定形状对应的图形。然后， 将所得到的抗蚀剂图形作为掩模，利用反应性离子刻蚀法(RIE法)对 p型接触层110和p型覆盖层109进行刻蚀。由此，能够形成脊lll。 作为RIE法中的刻蚀气体，例如，可使用氯类气体。然后，在p型电子阻挡层108上以覆盖脊111的方式形成绝缘膜 112。然后，使用光刻法在脊111上的绝缘膜112上形成开口部113。具 体地说，首先，在残留有所述抗蚀剂图形的状态下，利用化学气相淀积 法(MOCVD法)、真空蒸镀法或者溅射法等在整个面上形成绝缘膜112。 作为绝缘膜112，例如，可使用膜厚为0.2jum左右的Si02膜。然后， 与抗蚀剂图形一起除去绝缘膜112，则在脊111的部分上形成开口部 113。然后，利用真空蒸镀法等，在整个面上依次形成柏(Pt )膜以及金 (Au)膜。然后，使用光刻法，至少使开口部113部分残留地除去这些 膜。由此，在开口部113，能够形成与p型接触层110进行欧姆接触的 p侧电才及114。然后，利用真空蒸镀法等，在衬底102的背面整体上依次形成钛 (Ti)膜、铂(Pt)膜以及金(Au)膜。然后，实施合金处理，形成起 到欧姆电极作用的n型电极115。在结束以上的步骤之后，通过劈开等将衬底102加工成棒状，形成 两个共振器端面(未图示)。然后，在这些端面实施适当的涂覆之后， 通过劈开等进一步加工为芯片状。由此，能够得到半导体激光器元件 101。在上述的方法中，作为原料，使用有机金属、氨以及氳。因此，在 氮化物系化合物半导体层的内部不会进入氢。特别是，由于在p型半导 体层中，用作掺杂剂的镁和氬结合，残留下比n型半导体层更多的氬。 一般的说，掺杂到p型半导体层中镁的量是lxl0"cm-3以上，残留氢 的量与镁大致相同或其以下。若在半导体层中残留氢，则与缺欠一样，成为使半导体激光器元件 的特性或寿命降低的原因。这是因为，由于氢扩散到活性层，而引起活 性层的劣化。特别是，如上所述，在p型半导体层中，含有镁作为掺杂 剂，该镁与氢结合，所以，在p型半导体层中，含有比n型半导体层中 更多的氢。因此，为了降低半导体激光器元件的初始恶化率，对抑制氩 和镁从p型半导体层向活性层扩散是有效的。按照本实施方式，因为在扩散层与p型半导体层之间设置n型防扩 散层，所以，能够防止氬或者镁从p型半导体层向活性层扩散。这是因 为，p型半导体中的残留氢以H+的状态存在，H +容易被存在于N型防 扩散层中的电子俘获，所以，不能扩散到活性层。图8是表示实施方式 1的半导体激光器元件的镁、氢以及硅的深度方向的浓度曲线结果的图。 可知与N型防扩散层相比，能够防止p型半导体中的氬或者镁向活性层 扩散。因此，能够使初始恶化率比以往小，所以，能够制作长寿命、可 靠性较高的半导体激光器元件。图2示出对本实施方式的半导体激光器元件进行通电试验的结果。
此外，作为比较例，示出如下的半导体激光器元件代替n型防扩散层， 除了设置膜厚50nm的非掺杂的Al0.03Ga0.97N层以外，其他与如上所述相 同地制作出的半导体激光器元件。将温度设为80'C，将光输出设为80mW，进行通电试验。在图2中， 横轴表示通电时间。此外，纵轴表示工作电流的上升率，即，表示通电 开始之后工作电流的增加相对于工作电流的比例。如图2所示，在比较例的半导体激光器元件中，从通电开始经过了 200小时后的工作电流的上升率超过10%。因此，不能够达到满足作为 光盘用的实用水平。另一方面，在本实施方式的半导体激光器元件中， 从通电开始经过1000小时之后，工作电流的上升率也小于10%。因此， 可知，通过设置n型防扩散层，能够实现初始恶化率较小、长寿命的半 导体激光器元件。掺杂浓度来进行通电试验的结果。此处，n型防扩散层的膜厚为50nm。在图3中，橫轴是作为杂质的硅的掺杂浓度，在lxl0"cm —3~5x 102°cm—3的范围内变化。此外，纵轴表示从通电开始经过1000小时后的 工作电流的上升率。此外，将温度设为80°C、将光输出设为80mW来进 行通电试验。如图3所示，若硅的掺杂浓度小于5xl0"cm —3,则工作电流的上升 率变大，恶化程度变大。这被认为是由于防扩散层中的n型杂质的浓度 较少，由此，不能够有效防止p型半导体层中的镁或者氢向活性层扩散。 此外，在硅的掺杂浓度大于5 x I019cm-3的情况下，工作电流的上升率 也变大。这被认为是构成防扩散层的n型AlGaN层的结晶性降低，由此， 半导体激光器元件的恶化变大。根据图3可知，在硅的掺杂浓度在5 x 10"cnT3以上且5 x 10"cm一3 以下的情况下，工作电流的上升率为10%以下。特别是，若掺杂浓度 为1 x io18cm—3以上且2 x io19cm-3以下，则能够将工作电流的上升率抑制为较低的值。即，若掺杂浓度为该范围，则能够制作初始恶化率较小、长寿命的半导体激光器元件。此外，在代替硅而使用硒或者硫作为n型杂质的情况下，优逸设定 为5 x 1017cm—3以上且5 x 10"cnT3以下的掺杂浓度，进一步优选设定为 1 x 10"cm-3以上且2 x 10"cm-3以下的掺杂浓度。
图4示出改变n型AlGaN防扩散层的膜厚而对本实施方式的半导体 激光器元件进行通电试验的结果。横轴是防扩散层的膜厚，在Onm~ 300nm 的范围变化。此外，纵轴表示通电开始经过1 000小时后的工作电流的 上升率和工作电压。此外，将温度设为80°C、将光输出设为8t)mW来进 行通电试验。此外，将作为n型杂质的硅的掺杂浓度设为1 x 10"cnT3。如图4所示，若使防扩散层的膜厚比5nm薄，则工作电流的上升率 变大，恶化的程度变大。这被认为是由于防扩散层中所含的n型杂质的 量较少，由此，不能够有效地防止p型半导体层中的镁或氢向活性层扩 散。另一方面，若防扩散层的膜厚为5nm以上，则能够使工作电流的上 升率变小。即，若膜厚为5nm以上，则能够有效地防止p型半导体层中 的镁或氢向活性层扩散。但是，若防扩散层变厚，则工作电压逐渐上升。这是因为，若N型 防扩散层的膜厚变厚，则PN结变位称作远结(remote junction) 状 态，势垒增大。形成远结的影响较小的N防扩散层的膜厚为到200nm左 右，若比这厚，则工作电压超过6V。在将半导体激光器元件用于光盘 的情况下，因为会导致功耗增大，所以不优选。此外，若N型防扩散层 的膜厚变厚，因为载流子向活性层的注入的效率也降低，所以，也产生激光器特性的恶化。如上所述，优选防扩散层的膜厚为5nm以上且200nm以下，特别地，从能够有效抑制工作电流的上升率这一点看，优选为10nm以上且150nm 以下，进一步优选5Qnm以上且lOOnm以下。这样，通过在活性层与p型覆盖层之间设置n型防扩散层，由此， 能够防止镁或氢从p型覆盖层向活性层移动。因此，能够得到初始恶化 率比以往小且长寿命的半导体激光器元件。此时，优选n型防扩散层中 的n型杂质的掺杂浓度为5 x 1017cm—3以上且5 x 1019cm —3以下。此外， 优选n型防扩散层的膜厚为5nm以上且200mn以下。此外，在所述实施方式中，以与n型防扩散层接触的方式在n型防 扩散层与p型覆盖层之间设置p型电子阻挡层。在本发明中，未必一定 设置p型电阻阻挡层，但是，通过设置p型电子阻挡层，能够更有效地 防止镁或氢从p型覆盖层向活性层扩散。此外，在本实施方式中，如图5所示，可以在活性层106与n型防 扩散层107之间设置非摻杂的导引层116，此外，在图5中，付以与图1相同符号的部分表示相同的部分。作为导引层116，例如，能够使用膜厚为30nm的非掺杂的In0.02Ga0.98N 层。设置导引层116，由此，能够良好地进行光的限制，并能够得到所 希望的远视野像(FFP:Far Field Pattern )。并且，在本实施方式中，如图6所示，能够在n型防扩散层107与 p型电子阻挡层108之间设置非掺杂的GaN层117。此外，在图6中， 付以与图1或图5相同的符号的部分表示相同的部分。GaN层117的膜厚例如可以为5nm。设置GaN层117，由此，利用p 型电子阻挡层108与GaN层117之间的导带能量差(AEc)，能够提高 针对注入到活性层106中的电子溢出的阻碍效果。因此，在高温以及高 输出时也为优良的激光器特性。此外，代替非掺杂的GaN层，也可使用 In。.。2Ga。.98N层。此时，因为能够使厶Ec进一步变大，所以，能够进一 步抑制电子的溢出。实施方式2在实施方式1中，作为n型防扩散层，使用由单一层构成的AlGaN 层。与此相对，在本实施方式中，使用由式(2 )表示的化合物形成并 由多个层构成的n型防扩散层。InxAlyGai_x—yN (其中，x>0、 y> 0、 x+y<l) (2) 图7是本实施方式的III-V族氮化物系化合物半导体激光器元件 的剖面图。如图7所示，半导体激光器元件201具有在由氮化镓(GaN)构成 的衬底202的表面上依次层叠n型GaN层203、 n型覆盖层204、 n型光 导引层205、多量子阱(MQW)活性层206、 n型防扩散层207、 p型电子 阻挡层208、 p型覆盖层209、以及p型接触层210的结构。此外，在p 型覆盖层209以及p型接触层210上形成条紋状的脊211。为了规定在 活性层206的内部电流变窄的区域即导波路径而设置脊211。此外，也 可以没有n型GaN层203或者n型光导引层205。在p型电子阻挡层208上以覆盖脊211的方式形成绝缘膜212。其 中，在脊211上的绝缘膜212上设置开口部213，在开口部213中，p 侧电极214与p型接触层210接触。另一方面，在衬底202中，在未形 成n型GaN层203的一个面上设置n侧电极215。若在p侧电极214与n侧电极215之间供给正向电流，则向活性层 206内部注入电子和空穴，产生光。该光被限制在导波路径中并放大， 成为激光而从共振面的出射端面侧射出。能够与实施方式1相同地制造半导体激光器元件201,但是，在n 型防扩散层207由n型AlGaN层207a与n型InGaN层207b构成这一点 上与实施方式1不同。这些层例如能够利用有机金属气相淀积法(MOCVD 法)形成。一边供給氨(NH3 )气一边使温度升到1 OOO'C之后，供给三甲基镓(TMG) 气体、三曱基铝(TMA)气体以及硅烷(SiH4)气体，由此，形成的n型AlGaN 层207a。此时，能够使铝与镓组成比为3%: 97%。例如，使温度降到700。C之后，供给三曱基镓(TMG)气体、三曱基铝 (TMA)气体以及氨(NH3)气，由此，形成n型InGaN层207b。此时，能 够使铝与镓组成比为2%: 98%。作为n型AlGaN层207a以及n型InGaN层207b中所使用的n型杂 质，例如可举出硅(Si)、硒(Se)或者疏(S)等。它们的掺杂浓度优 选在n型防扩散层207的整体中为5 x 10"cm。以上。若掺杂浓度小于5 xlO"cm—3，则由于防扩散层207中的n型杂质的浓度较小，所以，不 能够有效地防止p型覆盖层209中的镁或者氢向活性层扩散。因此，工 作电流的上升率变大，恶化的程度增大。另一方面，能够考虑n型AlGaN 层207a或n型InGaN层207b的结晶性来决定掺杂浓度的上限。具体地 说，优选对n型AlGaN层207a与n型InGaN层207b分别设为5 x 1019cm 一3以下。N型防扩散层207的膜厚，即，n型AlGaN层207a与n型InGaN层 207b的各膜厚的总和优选为5rnn以上且200nm以下，进一步优选为10nm 以上且150nm以下，更优选为50nm以上且100nm以下。若防扩散层207 的膜厚比5認薄，则工作电流的上升率变大，恶化的程度变大。另一方 面，若防扩散层207的膜厚为5nm以上，则能够使工作电流的上升率变 小，但是，若膜厚变厚，则工作电压上升，所以，优选为200mn以下的 膜厚。按照本实施方式的结构，与实施方式l相同，能够防止镁或者氢从 p型覆盖层向活性层扩散。因此，能够制作初始恶化率比以前小且长寿 命的半导体激光器元件。此外，在本实施方式中，对n型防扩散层207由n型AlGaN层2<Ha
以及n型InGaN层207b这两层构成的例子进行了说明。但是，本发明 的n型防扩散层不限于此，只要是由式(2)所示的化合物形成且由多 层构成的结构，可以由三层以上构成。此外，在本实施方式中，对在形成n型防扩散层207的层的任意一 个中都掺杂有n型杂质的例子进行了说明。但是，本发明不限于此，在 形成n型防扩散层的层中的至少一个中掺杂n型杂质即可。例如，可将 n型防扩散层作成由n型AlGaN层与非掺杂的InGaN层构成的层。这样 的结构也能够防止镁或氢从p型覆盖层向活性层扩散，所以，能够制作 初始恶化率比以前小且长寿命的半导体激光器元件。此外，在本实施方式中，以与n型防扩散层接触的方式在n型防扩 散层与p型覆盖层之间设置p型电子阻挡层。在本发明中，未必一定设 置p型电子阻挡层，但是，通过设置p型电子阻挡层可进一步有效地抑 制镁或者氢从P型覆盖层向活性层扩散。在设置p型电子阻挡层的情况下，优选在n型防扩散层与p型电子 阻挡层之间设置非掺杂的GaN层。GaN层的膜厚例如可以为5認左右。 通过设置GaN层，利用p型电子阻挡层与GaN层之间的导带能量差(△ Ec),能够提高针对注入到活性层中的电子溢出的阻碍效果。因此，在 高温以及高输出时也为优良的激光器特性。此外，代替非掺杂的GaN层， 也可使用InD.。2Ga。.98N层。此时，因为能够使AEc进一步变大，所以， 能够进一 步抑制电子的溢出。在本实施方式中，与实施方式'l相同地，能够在活性层与n型防扩 散层之间设置非掺杂的导引层。作为导引层，例如，能够使用膜厚为30冊 的非掺杂的In。。2GaQ.98N层。通过设置导引层，由此，能够良好地进行 光的限制，能够得到所希望的远视野像(FFP:Far Field Pattern )。此外，本发明并不限于所述各实施方式，在不脱离本发明的宗旨的 范围内可进行各种变形来实施。例如，在所述各实施方式中，例举了半导体激光器元件，但是，本 发明并不限于此，也可应用于发光二极管等其他的半导体发光元件中。
权利要求
1.一种半导体发光元件，具有由氮化物系化合物半导体构成的n型覆盖层、形成在该n型覆盖层上并由氮化物系化合物构成的活性层、形成在该活性层上并由氮化物系化合物半导体构成的p型覆盖层，其特征在于所述p型覆盖层含有镁作为杂质；在所述活性层与所述p型覆盖层之间，设置了由以InxAlyGa1-x-yN表示的氮化物系化合物半导体构成的n型防扩散层，其中，x≥0、y≥0、x+y＜1。
2. 如权利要求1的半导体发光元件，其特征在于所述n型防扩散层由一层构成，该层的n型杂质的掺杂浓度为5 x 10"cnT3以上且5 x 1019cm —3以下。
3. 如权利要求1的半导体发光元件，其特征在于 所述n型防扩散层由多层构成，其中的至少一层含有n型杂质。
4. 如权利要求1 ~ 3的任意一项的半导体发光元件，其特征在于 所述n型防扩散层的膜厚为5nm以上且2 00nm以下。
5. 如权利要求1的半导体发光元件，其特征在于在所述n型防扩散层与所述p型覆盖层之间，以与所述n型防扩 散层接触的方式设置由氮化物系化合物半导体构成的P型电子阻挡 层。
6. 如权利要求5的半导体发光元件，其特征在于在所述n型防扩散层与p型电子阻挡层之间设置了非掺杂的GaN 层或者非掺杂的InGaN层。
7. 如权利要求1的半导体发光元件，其特征在于 在所述活性层与所述n型防扩散层之间设置了由氮化物系化合物半导体构成的非掺杂的导引层。
8. 如权利要求1的半导体发光元件，其特征在于 所述p型覆盖层中含有氬。
全文摘要
本发明提供一种初始恶化率较小、长寿命的半导体发光元件。半导体激光器元件(101)具有夹持在n型覆盖层(104)与p型覆盖层(109)之间的活性层(106)。p型覆盖层(109)含有镁作为杂质，在活性层(106)与p型覆盖层(109)之间设置了由以In_xAl_yGa_1-x-yN(其中，x≥0、y≥0、x+y＜1)表示的氮化物系化合物半导体构成的n型防扩散层(107)。n型防扩散层(107)中的n型杂质的掺杂浓度优选为5×10¹⁷cm^-3以上且5×10¹⁹cm^-3以下。
文档编号H01S5/343GK101154796SQ20071015311
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月26日 优先权日2006年9月27日
发明者大野彰仁, 富田信之, 竹见政义 申请人:三菱电机株式会社