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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022149980
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】レーザダイオードの製造方法、レーザダイオード
(51)【国際特許分類】
H01S 5/343 20060101AFI20220929BHJP
【ＦＩ】
H01S5/343 610
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021052358
(22)【出願日】2021-03-25
(71)【出願人】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】吉川 陽
(72)【発明者】
【氏名】張 梓懿
(72)【発明者】
【氏名】久志本 真希
(72)【発明者】
【氏名】天野 浩
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173AA21
5F173AF22
5F173AH22
5F173AP05
5F173AP23
5F173AP33
5F173AR23
(57)【要約】 （修正有）
【課題】発振閾値電流および閾値電圧を低減することができるレーザダイオードの製造方法およびレーザダイオードを提供する。
【解決手段】レーザダイオード１の製造方法において、第１導電型クラッド層２１、発光層２２および第２導電型クラッド層２３を含む半導体積層部２０のうちヒロックが形成された領域をエッチングし、第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、露出した第１導電型クラッド層の表面において、ヒロックが露出した領域に第１電極３１を形成し、第２導電型クラッド層上に第２電極３２を形成する。
【選択図】図２
【解決手段】レーザダイオード１の製造方法において、第１導電型クラッド層２１、発光層２２および第２導電型クラッド層２３を含む半導体積層部２０のうちヒロックが形成された領域をエッチングし、第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、露出した第１導電型クラッド層の表面において、ヒロックが露出した領域に第１電極３１を形成し、第２導電型クラッド層上に第２電極３２を形成する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域に、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度のマイクロパーティクルで構成された凸部を形成し、
前記窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、
前記発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層、前記発光層および前記第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうち前記ヒロックが形成された領域をエッチングし、前記第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、
露出した前記第１導電型クラッド層の表面において、前記ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、
前記第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する、
レーザダイオードの製造方法。
前記窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、
前記発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層、前記発光層および前記第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうち前記ヒロックが形成された領域をエッチングし、前記第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、
露出した前記第１導電型クラッド層の表面において、前記ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、
前記第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する、
レーザダイオードの製造方法。
【請求項2】
Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域を露出させ、該表面の残余の領域を覆うレジストマスクを形成し、
エッチング法により前記窒化物半導体基板の表面の前記一部の領域をエッチングして、前記一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、
前記窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、
前記発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層、前記発光層および前記第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうち前記ヒロックが形成された領域をエッチングし、前記第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、
露出した前記第１導電型クラッド層の表面において、前記ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、
前記第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する、
レーザダイオードの製造方法。
エッチング法により前記窒化物半導体基板の表面の前記一部の領域をエッチングして、前記一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、
前記窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、
前記発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成し、
前記第１導電型クラッド層、前記発光層および前記第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうち前記ヒロックが形成された領域をエッチングし、前記第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、
露出した前記第１導電型クラッド層の表面において、前記ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、
前記第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する、
レーザダイオードの製造方法。
【請求項3】
Ａｌを含む窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、
を備え、
前記半導体積層部は、
前記窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、
前記発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有し、
前記半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、前記発光層および前記第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成し、
前記第１導電型クラッド層上において、前記メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、前記第１導電型クラッド層の前記第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在し、
前記第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、前記第２導電型クラッド層の前記第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない、
レーザダイオード。
前記窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、
を備え、
前記半導体積層部は、
前記窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、
前記発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有し、
前記半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、前記発光層および前記第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成し、
前記第１導電型クラッド層上において、前記メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、前記第１導電型クラッド層の前記第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在し、
前記第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、前記第２導電型クラッド層の前記第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない、
レーザダイオード。
【請求項4】
前記第１導電型クラッド層上には、前記ヒロックの外周面に沿ってヒロック外周部が形成され、
前記ヒロックと前記ヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部の直径は、１μｍ以上３０μｍ以下である、
請求項３に記載のレーザダイオード。
前記ヒロックと前記ヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部の直径は、１μｍ以上３０μｍ以下である、
請求項３に記載のレーザダイオード。
【請求項5】
前記ヒロック構造部は、平面視において多角形状を有する、
請求項４に記載のレーザダイオード。
請求項４に記載のレーザダイオード。
【請求項6】
前記ヒロック構造部の高さは、前記第１導電型クラッド層における前記第１電極と対向する表面を基準とした場合に１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
請求項４または５に記載のレーザダイオード。
請求項４または５に記載のレーザダイオード。
【請求項7】
前記ヒロックに含まれるＧａ量は、前記第１導電型クラッド層における前記窒化物半導体基板の表面と平行な面内において、前記ヒロック以外の領域に含まれるＧａ量よりも多い
請求項３から６のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から６のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項8】
前記ヒロックの電気抵抗は、前記窒化物半導体基板の表面と平行な面内において、前記ヒロック以外の領域の電気抵抗よりも低い
請求項３から７のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から７のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項9】
前記ヒロックは前記窒化物半導体基板の表面から上方に向かって径が拡大するｎ角錘形状（ｎは３以上の整数）である
請求項３から８のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から８のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項10】
前記メサ構造は、平面視における前記共振器の端面の長さと前記メサ構造の側面の長さとの比が、１：５以上１：５００以下である
請求項３から９のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から９のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項11】
前記窒化物半導体基板がＡｌＮ単結晶基板である
請求項３から１０のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から１０のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項12】
前記第１導電型クラッド層と前記発光層との間に配置されて、前記発光層へ光を閉じ込める第１導電型導波路層と、
前記第２導電型クラッド層と前記発光層との間に配置されて、前記発光層へ光を閉じ込める第２導電型導波路層と、を備える、
請求項３から１１のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
前記第２導電型クラッド層と前記発光層との間に配置されて、前記発光層へ光を閉じ込める第２導電型導波路層と、を備える、
請求項３から１１のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項13】
前記第２導電型クラッド層上に配置され、ＧａＮを含む窒化物半導体で形成された第２導電型コンタクト層を備え、
前記第２導電型クラッド層は、
ＡｌｅＧａ1－ｅＮ（０．１≦ｅ≦１）を含み、前記窒化物半導体基板から遠ざかるにつれてＡｌ組成ｅが小さくなる組成傾斜を有し、膜厚が５００ｎｍ以下である第２導電型縦伝導層と、ＡｌｆＧａ1-ｆＮ（０＜ｆ≦１）を含む第２導電型横伝導層と、を有する、
請求項１２に記載のレーザダイオード。
前記第２導電型クラッド層は、
ＡｌｅＧａ1－ｅＮ（０．１≦ｅ≦１）を含み、前記窒化物半導体基板から遠ざかるにつれてＡｌ組成ｅが小さくなる組成傾斜を有し、膜厚が５００ｎｍ以下である第２導電型縦伝導層と、ＡｌｆＧａ1-ｆＮ（０＜ｆ≦１）を含む第２導電型横伝導層と、を有する、
請求項１２に記載のレーザダイオード。
【請求項14】
前記第２導電型縦伝導層と前記第２導電型導波路層との間に配置され、ＡｌｇＧａ1-ｇＮ（０＜ｇ≦１.０）で形成された中間層を備える、
請求項１３に記載のレーザダイオード。
請求項１３に記載のレーザダイオード。
【請求項15】
前記第２導電型縦伝導層の膜厚は、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である、
請求項１３または１４に記載のレーザダイオード。
請求項１３または１４に記載のレーザダイオード。
【請求項16】
前記第２導電型縦伝導層のうちの前記第２導電型導波路層との界面を含む一部または全ての領域は、不純物がドープされていない領域である、
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項17】
前記第１導電型クラッド層は、ＡｌａＧａ1－ａＮ（０．６＜ａ≦０．８）で形成されており、
前記第２導電型縦伝導層および前記第２導電型横伝導層は、前記窒化物半導体基板に対して完全歪で形成されている、
請求項１３から１６のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
前記第２導電型縦伝導層および前記第２導電型横伝導層は、前記窒化物半導体基板に対して完全歪で形成されている、
請求項１３から１６のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項18】
前記第２導電型横伝導層の前記第２導電型縦伝導層と対向する面における前記Ａｌ組成ｆは、前記第２導電型縦伝導層の前記Ａｌ組成ｅの最小値よりも大きい、
請求項１３から１７のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項１３から１７のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項19】
前記第２電極は、平面視において前記第２導電型クラッド層上の前記メサ構造の側面から５μｍ以上離れた領域に設けられている、
請求項３から１８のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から１８のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【請求項20】
前記第１導電型クラッド層において、前記第１電極と対向する表面には１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度で前記ヒロックが存在している
請求項３から１９のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
請求項３から１９のいずれか一項に記載のレーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はレーザダイオードの製造方法及びレーザダイオードに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、レーザダイオードを形成するための材料として窒化物半導体が用いられている。窒化物半導体は、直接遷移の再結合形態を有することから、高い再結合効率および高い光学利得を得ることができる点でレーザダイオードのための材料として適している。このような窒化物半導体が用いられたレーザダイオードの一例として、紫外領域での電流注入型のレーザダイオードを発振させる技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Ｋ．Ｓａｔｏ ｅｔ ａl．， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ １３、０３１００４（２０２０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した紫外レーザダイオードはパルス駆動であり、実際のアプリケーションへの応用には連続発振が必要とされる。この連続発振には発振閾値電流および閾値電圧の低減が必要とされる。
本開示の目的は、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができるレーザダイオードの製造方法およびレーザダイオードを提供することにある。
本開示の目的は、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができるレーザダイオードの製造方法およびレーザダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係るレーザダイオードの製造方法は、Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域に、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度のマイクロパーティクルで構成された凸部を形成し、前記窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、前記第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、前記発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成し、前記第１導電型クラッド層、前記発光層および前記第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうち前記ヒロックが形成された領域をエッチングし、前記第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、露出した前記第１導電型クラッド層の表面において、前記ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、前記第２導電型クラッド層上に第２電極を形成することを特徴とする。
【0006】
また上述した課題を解決するために、本開示の他の態様に係るレーザダイオードの製造方法は、Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域を露出させ、該表面の残余の領域を覆うレジストマスクを形成し、エッチング法により前記窒化物半導体基板の表面の前記一部の領域をエッチングして、前記一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、前記窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、前記第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、前記発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成し、前記第１導電型クラッド層、前記発光層および前記第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうち前記ヒロックが形成された領域をエッチングし、前記第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成し、露出した前記第１導電型クラッド層の表面において、前記ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、前記第２導電型クラッド層上に第２電極を形成することを特徴とする。
【0007】
また、上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係るレーザダイオードは、Ａｌを含む窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備え、前記半導体積層部は、前記窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、前記発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有し、前記半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、前記発光層および前記第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成し、前記第１導電型クラッド層上において、前記メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、前記第１導電型クラッド層の前記第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在し、前記第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、前記第２導電型クラッド層の前記第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しないことを特徴とする。
なお、上述した発明の概要は、本開示の特徴の全てを列挙したものではない。
なお、上述した発明の概要は、本開示の特徴の全てを列挙したものではない。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、発振閾値電流および閾値電圧を低減することが可能なレーザダイオードの製造方法およびレーザダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの一構成例を示す平面模式図である。
【図2】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの一構成例を示す断面模式図である。
【図3】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの他の構成例を示す断面図である。
【図4】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの他の構成例を示す断面図である。
【図5】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの他の構成例を示す断面図である。
【図6】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの他の構成例を示す断面図である。
【図7】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの他の構成例を示す平面模式図である。
【図8】本開示の実施形態に係るレーザダイオードの他の構成例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態を通じて本開示に係るレーザダイオードおよびレーザダイオードの製造方法を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
また、以下の説明では、Ｚ軸の正方向を「上」と称し、Ｚ軸の負方向を「下」と称する場合がある。「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、面、膜及び基板等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を１８０度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
また、以下の説明では、Ｚ軸の正方向を「上」と称し、Ｚ軸の負方向を「下」と称する場合がある。「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、面、膜及び基板等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を１８０度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
【0011】
１．実施形態
本開示の実施形態に係るレーザダイオードおよびレーザダイオードの製造方法について説明する。
（１．１）レーザダイオードの構成
本実施形態に係るレーザダイオードは、Ａｌを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備えている。半導体積層部は、窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有している。半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、発光層および第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成している。第１導電型クラッド層上において、メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在している。また、第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、第２導電型クラッド層の第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない。
本開示の実施形態に係るレーザダイオードおよびレーザダイオードの製造方法について説明する。
（１．１）レーザダイオードの構成
本実施形態に係るレーザダイオードは、Ａｌを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備えている。半導体積層部は、窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有している。半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、発光層および第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成している。第１導電型クラッド層上において、メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在している。また、第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、第２導電型クラッド層の第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない。
【0012】
（窒化物半導体基板）
窒化物半導体基板（以下、基板と記載することがある）は、Ａｌを含む窒化物半導体を含んでいる。Ａｌを含む窒化物半導体は、例えばＡｌＮである。すなわち、基板はＡｌＮ単結晶基板であることが好ましい。また、Ａｌを含む窒化物半導体は、ＡｌＮに限定されず、例えばＡｌＧａＮであってよい。例えば、基板がＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等の窒化物半導体単結晶基板である場合、基板の上側に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくできる。
基板の貫通転位密度は、５×１０４ｃｍ－２以下であることが好ましい。特に、発振閾値電流の低減の観点から、貫通転位密度は１×１０３以上１×１０４ｃｍ－２以下であることがより好ましい。
窒化物半導体基板（以下、基板と記載することがある）は、Ａｌを含む窒化物半導体を含んでいる。Ａｌを含む窒化物半導体は、例えばＡｌＮである。すなわち、基板はＡｌＮ単結晶基板であることが好ましい。また、Ａｌを含む窒化物半導体は、ＡｌＮに限定されず、例えばＡｌＧａＮであってよい。例えば、基板がＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等の窒化物半導体単結晶基板である場合、基板の上側に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくできる。
基板の貫通転位密度は、５×１０４ｃｍ－２以下であることが好ましい。特に、発振閾値電流の低減の観点から、貫通転位密度は１×１０３以上１×１０４ｃｍ－２以下であることがより好ましい。
【0013】
ここで、「窒化物半導体を含む」という表現における「含む」とは、窒化物半導体を主に層内に含むことを意味するが、その他の元素を含む場合もこの表現に含まれる。具体的には、窒化物半導体以外の元素を少量（例えばＧａ（Ｇａが主元素でない場合）、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、またはＳｂ等の元素を数％以下）加える等してこの層の組成に軽微な変更を加える場合についてもこの表現に含まれる。その他の層の組成の表現においても、「含む」という文言は、同様の意味を有する。また、含まれる少量元素については前述の限りではない。
【0014】
また、基板は、ドナー不純物またはアクセプタ不純物によって、ｎ型またはｐ型にドーピングされてよい。また、基板は、ＡｌＮ等の窒化物半導体と、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＧａＮまたはＩｎＮとの混晶であってもよい。
【0015】
基板は、一例として１００μｍ以上６００μｍ以下の層厚を有することが好ましい。
また、面方位はｃ面（０００１）、ａ面（１１－２０）、ｍ面（１０－１０）などが挙げられるが、ｃ面（０００１）基板がより好ましい。さらに、ｃ面（０００１）法線方向からいくらかの角度（例えば－４°～４°、好ましくは－０．４°～０．４°）に傾いた面上に形成することができるが、これに限らない。
また、面方位はｃ面（０００１）、ａ面（１１－２０）、ｍ面（１０－１０）などが挙げられるが、ｃ面（０００１）基板がより好ましい。さらに、ｃ面（０００１）法線方向からいくらかの角度（例えば－４°～４°、好ましくは－０．４°～０．４°）に傾いた面上に形成することができるが、これに限らない。
【0016】
（第１導電型クラッド層）
第１導電型クラッド層は、基板上に形成される。ここで、例えば「第１導電型クラッド層は基板上に形成される」という表現における「上に」という文言は、基板の一方の面上に第１導電型クラッド層が形成されることを意味する。また、基板と第１導電型クラッド層との間に別の層がさらに存在する場合も上述の表現に含まれる。その他の層同士の関係においても、「上の」という文言は、同様の意味を有する。例えば、後述する第１導電型導波路層上に電子ブロック層を介して第２導電型クラッド層が形成される場合も、「第２導電型クラッド層は第１導電型導波路層上に形成される」という表現に含まれる。また、本実施形態の説明において、「第１導電型」および「第２導電型」は、それぞれ異なる導電型を示す半導体であることを意味し、例えば、一方がｎ型導電性である場合は、他方がｐ型導電性となる。
第１導電型クラッド層は、基板上に形成される。ここで、例えば「第１導電型クラッド層は基板上に形成される」という表現における「上に」という文言は、基板の一方の面上に第１導電型クラッド層が形成されることを意味する。また、基板と第１導電型クラッド層との間に別の層がさらに存在する場合も上述の表現に含まれる。その他の層同士の関係においても、「上の」という文言は、同様の意味を有する。例えば、後述する第１導電型導波路層上に電子ブロック層を介して第２導電型クラッド層が形成される場合も、「第２導電型クラッド層は第１導電型導波路層上に形成される」という表現に含まれる。また、本実施形態の説明において、「第１導電型」および「第２導電型」は、それぞれ異なる導電型を示す半導体であることを意味し、例えば、一方がｎ型導電性である場合は、他方がｐ型導電性となる。
【0017】
第１導電型クラッド層は、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体の層である。第１導電型クラッド層は、例えばＡｌａＧａ（１－ａ）Ｎ（０＜ａ＜１）により形成される。これにより、深紫外領域のバンドギャップエネルギーに対応する材料を発光層として形成する場合に、発光層の結晶性を高め、発光効率を向上させることが可能となる。高い発光効率を実現する観点から、第１導電型クラッド層を構成する窒化物半導体は、ＡｌＮおよびＧａＮの混晶であることが好ましい。また、基板に対して完全歪で成長させる観点から、第１導電型クラッド層は、ＡｌａＧａ（１－ａ）Ｎ（０．６＜ａ≦０．８）により形成されることがより好ましい。
【0018】
第１導電型クラッド層は、縦伝導率を制御する目的などから、Ａｌ組成が基板から遠ざかるほど増加するような傾斜層であって良い。この場合、上述したＡｌ組成に対する限定は、第１導電型クラッド層内の膜厚方向の位置におけるＡｌ組成を第１導電型クラッド層の膜厚で平均したＡｌ組成とすることができる。
【0019】
第１導電型クラッド層がｎ型導電性半導体層の場合は、Ｉｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物を含んでいてもよいが、不純物の元素の種類としてはこの限りではない。電気抵抗を低減する観点および原料の入手難易度の観点から、第１導電型クラッド層に含まれる不純物はＳｉであることが好ましく、不純物濃度は５×１０１８ｃｍ－３以上５×１０１９ｃｍ－３であることが好ましい。
【0020】
第１導電型クラッド層は、第１導電型クラッド層内での格子緩和の観点と膜抵抗の観点から、２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の層厚を有することが好ましく、３００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の層厚を有することがより好ましく、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の層厚を有することが更に好ましい。
【0021】
（発光層）
発光層は、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体の層である。発光層が含む窒化物半導体は、高い発光効率を実現する観点から例えばＡｌＮ、ＧａＮの混晶であることが好ましく、たとえばＡｌｂＧａ（１－ｂ）Ｎ（０＜ｂ＜１）により形成される。発光層には、Ｎの他に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していてよいが、この限りではない。
発光層は、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体の層である。発光層が含む窒化物半導体は、高い発光効率を実現する観点から例えばＡｌＮ、ＧａＮの混晶であることが好ましく、たとえばＡｌｂＧａ（１－ｂ）Ｎ（０＜ｂ＜１）により形成される。発光層には、Ｎの他に、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していてよいが、この限りではない。
【0022】
また、発光層は、多重量子井戸構造も単層量子井戸構造も取り得る。第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層の縦伝導率によって異なるが、量子井戸構造の数は好ましくは１から３のいずれかであることが好ましい。
また、発光層の結晶欠陥の影響を低減する目的などから、発光層の一部または全てにＳｉ，Ｓｂ，Ｐなどの元素が１×１０１５ｃｍ－３以上含まれていても良い。
また、発光層の結晶欠陥の影響を低減する目的などから、発光層の一部または全てにＳｉ，Ｓｂ，Ｐなどの元素が１×１０１５ｃｍ－３以上含まれていても良い。
【0023】
（導波路層）
本実施形態のレーザダイオードは、光閉じ込めの観点から、発光層を挟み込むように発光層の上下に形成され、発光層から放出された光を発光層内に閉じ込める効果を有する導波路層を備えていても良い。導波路層は、発光層に対して第１導電型クラッド層側に配置された第１導電型導波路層と、発光層に対して第２導電型クラッド層側に配置された第２導電型導波路層の２層から構成されることが好ましい。
すなわち、本実施形態のレーザダイオードは、例えば、第１導電型クラッド層と発光層との間に配置されて、発光層へ光を閉じ込める第１導電型導波路層と、第２導電型クラッド層と発光層との間に配置されて、発光層へ光を閉じ込める第２導電型導波路層と、を備えていても良い。
本実施形態のレーザダイオードは、光閉じ込めの観点から、発光層を挟み込むように発光層の上下に形成され、発光層から放出された光を発光層内に閉じ込める効果を有する導波路層を備えていても良い。導波路層は、発光層に対して第１導電型クラッド層側に配置された第１導電型導波路層と、発光層に対して第２導電型クラッド層側に配置された第２導電型導波路層の２層から構成されることが好ましい。
すなわち、本実施形態のレーザダイオードは、例えば、第１導電型クラッド層と発光層との間に配置されて、発光層へ光を閉じ込める第１導電型導波路層と、第２導電型クラッド層と発光層との間に配置されて、発光層へ光を閉じ込める第２導電型導波路層と、を備えていても良い。
【0024】
導波路層は、光閉じ込めの観点から、発光層よりエネルギーの高いバンドギャップを持つＡｌ、Ｇａを含む窒化物半導体であることが好ましい。導波路層は、デバイス内で定在する光の電界強度分布と発光層の重なりを増大させるＡｌ組成と膜厚とを有することが好ましい。発光層へのキャリア閉じ込めの観点から、発光層をＡｌｂＧａ（１－ｂ）Ｎ（０＜ｂ＜１）とし、導波路層をＡｌｃＧａ（１－ｃ）Ｎ（０＜ｃ＜１）としたとき、ｂ＜ｃであり、ｃ≧ｂ＋０．０５であることがより好ましい。たとえば発光波長が２６５ｎｍの発光層を例とした場合、ｃ＝０．５２であり、ｄは０．５７以上であることが好ましい。また、光閉じ込めと、層抵抗の観点から、導波路層の膜厚は７０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【0025】
第１導電型導波路層および第２導電型導波路層のＡｌ組成のそれぞれは、膜厚方向において均一であることが好ましいが、この限りではない。後述する第２導電型クラッド層の上方に存在する金属（例えば第２電極）への光吸収を回避するために、第２導電型導波路層のＡｌ組成が第１導電型導波路層のＡｌ組成より高くなっていてもよい。同様の目的で、第２導電型導波路層の膜厚が第１導電型導波路の膜厚より厚くなっていてもよい。
【0026】
第１導電型導波路層がｎ型導電性半導体層の場合は、第１導電型クラッド層と同じ伝導型を得る目的などからＮの他にＰ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素，Ｈ、Ｃ、Ｏ、Ｆ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していて良いが、この限りではない。
【0027】
（第２導電型クラッド層）
第２導電型クラッド層は、発光層上に形成され、第２導電型の導電性を有するＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体層である。第２導電型クラッド層は、例えばＡｌｄＧａ（１－ｄ）Ｎ（０＜ｄ＜１）により形成される。また、発光層上に導波路層（第２導電型導波路層）が設けられている場合には、第２導電型クラッド層は、導波路層（第２導電型導波路層）上に形成される。これにより、第２導電型クラッド層は、発光層または導波路層に対して格子整合が容易であり、貫通転位密度の抑制が可能となる。
第２導電型クラッド層は、発光層上に形成され、第２導電型の導電性を有するＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体層である。第２導電型クラッド層は、例えばＡｌｄＧａ（１－ｄ）Ｎ（０＜ｄ＜１）により形成される。また、発光層上に導波路層（第２導電型導波路層）が設けられている場合には、第２導電型クラッド層は、導波路層（第２導電型導波路層）上に形成される。これにより、第２導電型クラッド層は、発光層または導波路層に対して格子整合が容易であり、貫通転位密度の抑制が可能となる。
【0028】
第２導電型クラッド層は、キャリア（電子または正孔）を発光層へ注入するに足りる導電性を有しており、デバイス内で定在する光モードの電界強度分布と発光層の重なりを増大させる（すなわち光閉じ込めを増大させる）ことが可能であれば、導電型は特に限定されない。第２導電型クラッド層は、たとえばＭｇをドーピングしたｐ型ＡｌＧａＮであってよい。
また、第２導電型クラッド層がｐ型導電性半導体層の場合は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していてよいが、不純物の元素の種類としてはこの限りではない。
また、第２導電型クラッド層がｐ型導電性半導体層の場合は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ等の不純物が混入していてよいが、不純物の元素の種類としてはこの限りではない。
【0029】
キャリアをより効率よく発光層へ注入する観点から、第２導電型クラッド層は、基板から遠ざかるにつれてＡｌ組成ｅが小さくなる、すなわちＡｌ組成ｅが基板の上面から遠ざかる方向へ減少する様に傾斜したＡｌｅＧａ（１－ｅ）Ｎ（０．１≦ｅ≦１）で形成された組成傾斜層（第２導電型縦伝導層）と、ＡｌｆＧａ（１－ｆ）Ｎ（０＜ｆ≦１）を含む第２導電型横伝導層とを備えることが好ましい。
以下、第２導電型縦伝導層および第２導電型横伝導層について説明する。
以下、第２導電型縦伝導層および第２導電型横伝導層について説明する。
【0030】
（第２導電型縦伝導層）
第２導電型縦伝導層は、第２導電型クラッド層のうちの発光層側の領域を構成する層である。
第２導電型縦伝導層は、ＡｌｅＧａ（１－ｅ）Ｎを含む層である。第２導電型縦伝導層におけるＡｌ組成ｅのプロファイル（傾斜）は、連続的に減少してもよいし、断続的に減少してもよい。ここで、「断続的に減少する」とは、第２導電型縦伝導層の膜中の一部にＡｌ組成ｆが同じ（膜厚方向に一定）になっている部分を含むことを意味する。つまり、第２導電型縦伝導層には、基板から遠ざかる方向にＡｌ組成ｆが減少しない部分が含まれていてもよいが、増加する部分は含まれていない。
第２導電型縦伝導層は、第２導電型クラッド層のうちの発光層側の領域を構成する層である。
第２導電型縦伝導層は、ＡｌｅＧａ（１－ｅ）Ｎを含む層である。第２導電型縦伝導層におけるＡｌ組成ｅのプロファイル（傾斜）は、連続的に減少してもよいし、断続的に減少してもよい。ここで、「断続的に減少する」とは、第２導電型縦伝導層の膜中の一部にＡｌ組成ｆが同じ（膜厚方向に一定）になっている部分を含むことを意味する。つまり、第２導電型縦伝導層には、基板から遠ざかる方向にＡｌ組成ｆが減少しない部分が含まれていてもよいが、増加する部分は含まれていない。
【0031】
第２導電型縦伝導層の膜厚は、格子整合の観点から５００ｎｍ以下であることが好ましい。また、第２導電型縦伝導層の膜厚は、発光層への光閉じ込めおよびキャリア注入の観点から、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【0032】
第２導電型縦伝導層は、不純物の拡散を抑制する目的などから、第２導電型縦伝導層のうちの発光層に近い領域においてＨ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｂ等の不純物がドープされていない（意図的に混入されていない）、すなわちアンドープの状態であることが好ましい。ここで、「アンドープ」とは、対象の層を形成する過程で元素として上述した不純物が意図的に供給されないことを意味するが、原料、製造装置由来の元素が例えば１×１０１６ｃｍ－３以下の範囲で混入される場合は、この限りではない。また、第２導電型縦伝導層のアンドープ状態の領域は、少なくとも発光層（第２導電型導波路層を備える場合には第２導電型導波路層）との境界を含むが、その大きさは限定されない。例えば、第２導電型縦伝導層の全ての領域がアンドープの状態であってよい。また、別の例として、第２導電型縦伝導層のうち、発光層に近い５０％の領域がアンドープの状態であってよい。また、別の例として、第２導電型縦伝導層のうち、発光層に近い約１０％の領域がアンドープの状態であってもよい。
【0033】
（第２導電型横伝導層）
第２導電型横伝導層は、第２導電型クラッド層のうちの発光層と反対側の領域を構成する層であり、第２導電型縦伝導層上に形成される。
第２導電型縦伝導層は、ＡｌｆＧａ（１－ｆ）Ｎ（０＜ｆ≦１）を含む層である。ここで、第２導電型横伝導層の第２導電型縦伝導層と対向する面におけるＡｌ組成ｆは、第２導電型縦伝導層のＡｌ組成ｅの最小値よりも大きいことが好ましい。
第２導電型横伝導層は、第２導電型横伝導層の縦抵抗率を制御する目的などから、Ｈ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｂ等の不純物を意図的に混入させていてもよい。混入される不純物の量は、第２導電型横伝導層の表面および内部に誘積される正味の電界量に応じて、一例として、１×１０１９ｃｍ－３以上５×１０２１ｃｍ－３であってよい。
第２導電型横伝導層は、第２導電型クラッド層のうちの発光層と反対側の領域を構成する層であり、第２導電型縦伝導層上に形成される。
第２導電型縦伝導層は、ＡｌｆＧａ（１－ｆ）Ｎ（０＜ｆ≦１）を含む層である。ここで、第２導電型横伝導層の第２導電型縦伝導層と対向する面におけるＡｌ組成ｆは、第２導電型縦伝導層のＡｌ組成ｅの最小値よりも大きいことが好ましい。
第２導電型横伝導層は、第２導電型横伝導層の縦抵抗率を制御する目的などから、Ｈ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｂ等の不純物を意図的に混入させていてもよい。混入される不純物の量は、第２導電型横伝導層の表面および内部に誘積される正味の電界量に応じて、一例として、１×１０１９ｃｍ－３以上５×１０２１ｃｍ－３であってよい。
【0034】
第２導電型横伝導層の膜厚は、第２導電型横伝導層を貫通するキャリアの量子透過を容易とする観点から２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【0035】
第２導電型横伝導層の上に後述する第２導電型コンタクト層が設けられる場合、第２導電型横伝導層の第２導電型コンタクト層との界面におけるＡｌ組成は、第２導電型コンタクト層におけるＡｌ組成よりも小さく、かつ基板に対して完全歪であることが好ましい。このような第２導電型横伝導層は、第２導電型横伝導層の表面および表面付近の内部に蓄積される正味内部電界が負となって、界面にキャリアが誘積されることで横伝導率を向上させることができる。
【0036】
このように、第２導電型縦伝導層は、分極ドーピング効果によりキャリア（例えば第２導電型縦伝導層がｐ型半導体により形成されている場合には正孔）を生成させて、キャリアを効率良く発光層内の活性層に注入する作用を有する。このため、第２導電型縦伝導層が発光層上に設けられることで、レーザダイオードのキャリア注入効率を高め、閾値電圧を低減することができる。
また、第２導電型横伝導層は、電極下部に集中する電界によって狭められるキャリア分布を横方向（第２導電型横伝導層の面内）に広げる効果を有する。この効果により、第２導電型横伝導層は、第２導電型縦伝導層と同様に発光層へのキャリア注入効率を高めることができる。
また、第２導電型横伝導層は、電極下部に集中する電界によって狭められるキャリア分布を横方向（第２導電型横伝導層の面内）に広げる効果を有する。この効果により、第２導電型横伝導層は、第２導電型縦伝導層と同様に発光層へのキャリア注入効率を高めることができる。
【0037】
（中間層）
第２導電型クラッド層および導波路の間、すなわち第２導電型縦伝導層と第２導電型導波路層との間には、キャリアの伝導率を向上させる観点かつ／または第２導電型横伝導層および第２導電型コンタクト層を完全歪で形成させるためなどの観点から、基板の上面から遠ざかる方向へＡｌ組成ｇが増加するようなＡｌｇＧａ（１－ｇ）Ｎ（０＜ｇ≦１.０）から成る中間層を設けることができる。中間層は、所望する発光波長の光を吸収しないバンドギャップでない混晶であって良く、さらに５０ｎｍ以下の膜厚であることが好ましく、不純物が含まれていないアンドープ層であって良い。
第２導電型クラッド層および導波路の間、すなわち第２導電型縦伝導層と第２導電型導波路層との間には、キャリアの伝導率を向上させる観点かつ／または第２導電型横伝導層および第２導電型コンタクト層を完全歪で形成させるためなどの観点から、基板の上面から遠ざかる方向へＡｌ組成ｇが増加するようなＡｌｇＧａ（１－ｇ）Ｎ（０＜ｇ≦１.０）から成る中間層を設けることができる。中間層は、所望する発光波長の光を吸収しないバンドギャップでない混晶であって良く、さらに５０ｎｍ以下の膜厚であることが好ましく、不純物が含まれていないアンドープ層であって良い。
【0038】
（第２導電型コンタクト層）
本実施形態のレーザダイオードの半導体積層部は、第２導電型クラッド層上に配置された第２導電型コンタクト層を更に備えていても良い。第２導電型コンタクト層を構成する窒化物半導体は、例えばＧａＮ、ＡｌＮまたはＩｎＮおよび、それらを含む混晶で形成されることが好ましく、ＧａＮを含む窒化物半導体であることがより好ましい。
本実施形態のレーザダイオードの半導体積層部は、第２導電型クラッド層上に配置された第２導電型コンタクト層を更に備えていても良い。第２導電型コンタクト層を構成する窒化物半導体は、例えばＧａＮ、ＡｌＮまたはＩｎＮおよび、それらを含む混晶で形成されることが好ましく、ＧａＮを含む窒化物半導体であることがより好ましい。
【0039】
第２導電型コンタクト層は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＮ以外のＶ族元素、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｂｅ等の不純物が混入していてよい。原料ガスの汎用性から、第２導電型コンタクト層に含まれる不純物はＭｇであることが好ましい。コンタクト抵抗低減の観点から、Ｍｇの濃度が８×１０１９ｃｍ－３以上５×１０２１ｃｍ－３以下であることが好ましく、５×１０２０ｃｍ－３以上５×１０２１ｃｍ－３以下であることがより好ましい。
【0040】
また、第２導電型コンタクト層の層厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。第２導電型コンタクト層の層厚が薄いほどレーザダイオードのキャリア注入効率が向上し、層厚が厚いほどキャリア注入効率が低下する。
【0041】
（電子ブロック層）
本実施形態のレーザダイオードの半導体積層部は、発光層よりも上方に、バンドギャップが第２導電型導波路層より大きい電子ブロック層を更に有していても良い。電子ブロック層は、例えば第２導電型導波路層の内部、第２導電型導波路層と発光層との間または第２導電型導波路層と第２導電型縦伝導層との間に設けることができる。
電子ブロック層の層厚は、電子ブロック層をキャリア（正孔）が量子貫通しやすいように、３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
本実施形態のレーザダイオードの半導体積層部は、発光層よりも上方に、バンドギャップが第２導電型導波路層より大きい電子ブロック層を更に有していても良い。電子ブロック層は、例えば第２導電型導波路層の内部、第２導電型導波路層と発光層との間または第２導電型導波路層と第２導電型縦伝導層との間に設けることができる。
電子ブロック層の層厚は、電子ブロック層をキャリア（正孔）が量子貫通しやすいように、３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【0042】
（メサ構造と共振器）
メサ構造は、第２導電型層と第１導電型層を電気的に分離するために形成される。メサ構造は、半導体積層部の一部を除去した構造である。ここで、「半導体積層部」とは、少なくとも第１導電型クラッド層、発光層および第２導電型クラッド層をいい、上述した導波路層（第１導電型導波路層および第２導電型導波路層）、中間層および第２導電型コンタクト層が設けられている場合にはこれらの層も含む。
メサ構造は、第２導電型層と第１導電型層を電気的に分離するために形成される。メサ構造は、半導体積層部の一部を除去した構造である。ここで、「半導体積層部」とは、少なくとも第１導電型クラッド層、発光層および第２導電型クラッド層をいい、上述した導波路層（第１導電型導波路層および第２導電型導波路層）、中間層および第２導電型コンタクト層が設けられている場合にはこれらの層も含む。
【0043】
メサ構造は、レーザの電流狭窄および端面における反射による増幅の観点から、平面視において長辺と短辺とをそれぞれ有する矩形状であり、長辺が＜１－１００＞方向に伸びていることが好ましい。これは、劈開法やエッチング法など、さまざまな方法によってレーザ共振器の端面（例えば共振ミラー端面）を得る場合に、原子的に平坦な（１－１００）面が最も容易に形成できるためである。
つまり、メサ構造は、窒化物半導体基板の結晶面（１－１００）面に平行なメサ端面を共振ミラー端面とする共振器を有している。これにより、本実施形態のレーザダイオードは、メサ構造が＜１－１００＞方向に光を射出する端面発光型レーザダイオードとなっている。
つまり、メサ構造は、窒化物半導体基板の結晶面（１－１００）面に平行なメサ端面を共振ミラー端面とする共振器を有している。これにより、本実施形態のレーザダイオードは、メサ構造が＜１－１００＞方向に光を射出する端面発光型レーザダイオードとなっている。
【0044】
また、メサ構造の側面間の距離は閾値電圧および発振閾値電流と相関がある。このため、矩形のメサ構造において、平面視におけるメサ構造の側面同士の間の距離と共振器の端面同士の間の距離との比は、１：５以上１：５００以下であることが好ましい。平面視において、メサ構造の側面同士の間の距離は共振器の端面の長さに相当し、共振器ミラー端面同士の間の距離はメサ構造の側面の長さに相当する。つまり、メサ構造は、平面視における共振器の端面の長さとメサ構造の側面の長さとの比が、１：５以上１：５００以下であることが好ましい。
【0045】
メサ構造は、半導体積層部を誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively coupled plasma）等でエッチングすることで形成できる。
【0046】
（電極）
レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上に配置された第２電極と、第１導電型クラッド層上に配置された第１電極によって電流を注入することにより発振を行うことができる。このとき、第１電極は、第１導電型クラッド層と電気に接触するように形成されており、第２電極は、第２導電型クラッド層と電気に接触するように形成されている。
第１電極は、例えば、基板の裏側に電極を配置することができる。また、第１電極は、半導体積層部の第１導電型クラッド層よりも上部の層を例えば化学エッチングまたはドライエッチングによって除去することにより露出した第１導電型クラッド層上に配置される。つまり、第１電極は、第１導電型クラッド層においてメサ構造を形成しない領域上に配置される。
レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上に配置された第２電極と、第１導電型クラッド層上に配置された第１電極によって電流を注入することにより発振を行うことができる。このとき、第１電極は、第１導電型クラッド層と電気に接触するように形成されており、第２電極は、第２導電型クラッド層と電気に接触するように形成されている。
第１電極は、例えば、基板の裏側に電極を配置することができる。また、第１電極は、半導体積層部の第１導電型クラッド層よりも上部の層を例えば化学エッチングまたはドライエッチングによって除去することにより露出した第１導電型クラッド層上に配置される。つまり、第１電極は、第１導電型クラッド層においてメサ構造を形成しない領域上に配置される。
【0047】
第１導電型クラッド層がｎ型クラッド層の場合、第１電極は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ２Ｏ３等の導電性酸化物等により形成される。
第１導電型クラッド層がｐ型クラッド層の場合、第１電極は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ２Ｏ３等の導電性酸化物等により形成される。
第１導電型クラッド層がｐ型クラッド層の場合、第１電極は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ２Ｏ３等の導電性酸化物等により形成される。
【0048】
第２導電型クラッド層がｎ型クラッド層の場合、第２電極は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ２Ｏ３等の導電性酸化物等により形成される。
第２導電型クラッド層がｐ型クラッド層の場合、第２電極は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ２Ｏ３等の導電性酸化物等により形成される。
第２導電型クラッド層がｐ型クラッド層の場合、第２電極は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｚｒ等の金属、これらの混晶、または、ＩＴＯもしくはＧａ２Ｏ３等の導電性酸化物等により形成される。
【0049】
第１電極および第２電極の配置領域および形状は、第１導電型クラッド層と第２導電型クラッド層（第２導電型コンタクト層を備える場合には第２導電型コンタクト層）とのそれぞれと電気的接触が得られていれば限定はされない。転位が多く存在する箇所ではキャリアが補足されて優先的に消費されて内部損失が悪化することから、第２電極は、平面視において第２導電型クラッド層上のメサ構造の側面から５μｍ以上離れた領域に配置されることが好ましい。
【0050】
（バッファ層）
バッファ層は、基板と、第１導電型クラッド層との間に形成されており、基板の全面に形成されていることが好ましい。バッファ層を備えることにより、バッファ層上には格子定数差及び熱膨張係数差が小さく欠陥の少ない窒化物半導体層が形成される。また、バッファ層を備えることにより、圧縮応力下で第１導電型クラッド層を成長させることができ、第１導電型クラッド層におけるクラックの発生を抑制することができる。このため、基板がＡｌＮ又はＡｌＧａＮ等の窒化物半導体で形成されている場合でも、バッファ層の上方に欠陥の少ない窒化物半導体層を形成することができる。
バッファ層は、基板と、第１導電型クラッド層との間に形成されており、基板の全面に形成されていることが好ましい。バッファ層を備えることにより、バッファ層上には格子定数差及び熱膨張係数差が小さく欠陥の少ない窒化物半導体層が形成される。また、バッファ層を備えることにより、圧縮応力下で第１導電型クラッド層を成長させることができ、第１導電型クラッド層におけるクラックの発生を抑制することができる。このため、基板がＡｌＮ又はＡｌＧａＮ等の窒化物半導体で形成されている場合でも、バッファ層の上方に欠陥の少ない窒化物半導体層を形成することができる。
【0051】
バッファ層は、例えばＡｌＮ又はＡｌＧａＮ等の窒化物半導体で形成される。また、バッファ層には、Ｃ，Ｓｉ，Ｆｅ、Ｍｇ等の不純物を含んでいても良い。
【0052】
バッファ層は、例えば数μｍの厚さを有している。具体的には、バッファ層の厚さは、１０ｎｍより厚く１０μｍより薄いことが好ましい。バッファ層の厚さが１０ｎｍより厚い場合、ＡｌＮ等の窒化物半導体の結晶性が高くなる。また、バッファ層の厚さが１０μｍより薄い場合、ウエハ全面に結晶成長により形成されたバッファ層にクラックが発生しにくくなる。また、バッファ層は、５０ｎｍより厚く５μｍより薄いことがより好ましい。バッファ層の厚さが５０ｎｍより厚い場合、結晶性の高い層を形成することができる。また、バッファ層の厚さが５μｍより薄い場合、バッファ層のクラックがより発生しにくくなる。
【0053】
（ヒロック）
第１導電型クラッド層の表面には、ヒロックが形成されている。ヒロックは、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体で形成されている。ヒロックは、第１導電型クラッド層の表面において突出した形状を有する。ヒロックは、第１導電型クラッド層上にメサ構造を形成しない領域の表面上に形成されている。より具体的には、ヒロックは、第１導電型クラッド層上において、第１電極と対向する表面に形成されている。
詳しくは後述するが、ヒロックは基板表面に形成された突起や凹凸を起点として、半導体積層部の成長に伴って形成される。つまり、ヒロックは、基板表面上から第１導電型クラッド層の厚さ方向に伸長して形成され、第１導電型クラッド層上に突出している。
第１導電型クラッド層の表面には、ヒロックが形成されている。ヒロックは、ＡｌおよびＧａを含む窒化物半導体で形成されている。ヒロックは、第１導電型クラッド層の表面において突出した形状を有する。ヒロックは、第１導電型クラッド層上にメサ構造を形成しない領域の表面上に形成されている。より具体的には、ヒロックは、第１導電型クラッド層上において、第１電極と対向する表面に形成されている。
詳しくは後述するが、ヒロックは基板表面に形成された突起や凹凸を起点として、半導体積層部の成長に伴って形成される。つまり、ヒロックは、基板表面上から第１導電型クラッド層の厚さ方向に伸長して形成され、第１導電型クラッド層上に突出している。
【0054】
ヒロックは、基板の表面から上方に向かって径が拡大するｎ角錐形状（ｎは３以上の整数）を有している。ヒロックは、成長し易い面が優先的に形成されるため、平面視においてｎ角形の形状を形成する。より具体的には、ヒロックは、平面視において三辺または六辺を有する形状を形成し易い。つまり、ヒロックは、３角錐形状または６角錐形状を形成し易い。なお、ヒロックの平面視での形状（上面形状）三辺または六辺を有する形状に限られず、三辺以上を有する多角形状に形成され得る。ヒロックは、平面視において凹多角形状、すなわち凹多角錐であってもよい。ヒロックは、基板表面を起点として半導体積層部の成長に伴って径を拡大しながら形成される。つまりヒロックは、基板表面側を頂部とするｎ角錐形状である。このため、第１導電型クラッド層の表面には、ｎ角錐形状のヒロックの底面側領域が突出し、残余の部分は第１導電型クラッド層内に形成されている。このとき、ヒロックの頂部は点に限られず、ヒロックの底面よりも面積の小さい面であってもよい。
【0055】
半導体積層部の形成時において、例えば薄膜有機金属堆積法（ＭＯＶＰＥ法）によってＡｌＧａＮを含む薄膜を成長させる場合、ヒロックの起点となる突起や凹凸の端部には熱拡散長の差により、Ｇａ原子がＡｌに対して優先的に凝集する。このため、ヒロックのＧａ含有量は、ヒロック以外の領域のＧａ含有量よりも多い。つまり、基板の表面と同一高さの領域、すなわち基板の表面に平行な面（平行面）内において、ヒロックのＧａ含有量「ｘ」と、ヒロック以外の領域におけるＧａ含有量「ｙ」とは、「ｘ＞ｙ」の関係となる。例えば、第１導電型クラッド層内におけるヒロックのＧａ含有量は、第１導電型クラッド層内におけるヒロック以外の領域のＧａ含有量よりも多い。ここで、ヒロックのＧａ濃度（含有量）は、ヒロック以外の領域のＧａ濃度よりも５％以上高いことが好ましく、５％から１０％高いことがより好ましい。
【0056】
また、上述のように第１導電型クラッド層における平行面内においてヒロックのＧａ含有量がヒロック以外の領域に含まれるＧａ量よりも多いため、ヒロックの電気抵抗は、該平行面内において、ヒロック以外の領域の電気抵抗よりも低い。したがって、本実施形態によるレーザダイオードにおいて、第１クラッド層上の第１電極と対向する表面にヒロックが存在することにより、閾値電圧を低減することができる。
【0057】
また、閾値電圧低減の観点から、第１導電型クラッド層において、第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以上のヒロックが存在していることが好ましい。このとき、第１導電型クラッド層において、第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【0058】
また、発振閾値電流を下げる観点から、ヒロックは、半導体積層部においてメサ構造を形成する領域には形成されない。具体的には、ヒロックがメサ構造において第２電極の下部に位置する領域に存在するとヒロック部で優先的にキャリアが消費されて、発振閾値電流が悪化する。したがって、半導体積層部において第２電極の下部に位置する領域（第２電極と対向する表面）にヒロックが存在しないことにより、注入した電流が発光層で効率的に結合できるため、発振閾値電流を低減させることができる。
このように、第１導電型クラッド層上において第１電極と対向する表面、すなわち、平面視で第１電極と重なる領域にヒロックが存在し、第２導電型クラッド層上において第２電極と対向する表面、すなわち平面視で第２電極と重なる領域にヒロックが存在しない構成とすることで、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができるレーザダイオードを実現することができる。
このように、第１導電型クラッド層上において第１電極と対向する表面、すなわち、平面視で第１電極と重なる領域にヒロックが存在し、第２導電型クラッド層上において第２電極と対向する表面、すなわち平面視で第２電極と重なる領域にヒロックが存在しない構成とすることで、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができるレーザダイオードを実現することができる。
【0059】
また、第１導電型クラッド層の表面には、ヒロックの外周面に沿ってヒロック外周部が形成されている。つまり、第１導電型クラッド層上には、ヒロックと前記ヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部が形成されている。また、第１導電型クラッド層上において、第１電極は、ヒロックおよびヒロック外周部で構成されるヒロック構造部を覆うようにして形成されている。
上述のように、ヒロックは、基板上における薄膜成長、つまり半導体積層部の成長に伴って第１導電型クラッド層上に形成された突出構造である。これに対し、ヒロック外周部は、半導体積層部を除去して第１導電型クラッド層を露出させる際に、第１導電型クラッド層上に形成される突出構造である。つまり、第１導電型クラッド層上のヒロック構造部は、形成工程が異なる２種類の成分で構成されている。
上述のように、ヒロックは、基板上における薄膜成長、つまり半導体積層部の成長に伴って第１導電型クラッド層上に形成された突出構造である。これに対し、ヒロック外周部は、半導体積層部を除去して第１導電型クラッド層を露出させる際に、第１導電型クラッド層上に形成される突出構造である。つまり、第１導電型クラッド層上のヒロック構造部は、形成工程が異なる２種類の成分で構成されている。
【0060】
ここで、ヒロック及びヒロック外周部で構成されるヒロック構造部の形状および大きさ（最大径、高さ）について説明する。
【0061】
ヒロック構造部は、平面視において多角形状を有している。より具体的には、ヒロック構造部は、平面視において３つ以上の辺を有する形状である。平面視でのヒロック構造部の形状（ヒロック構造部の上面形状）は、ヒロックの上面形状に基づいて形成される。上述のように、ヒロックは、ｎ角錐形状（ｎは３以上の整数）であって、平面視においてｎ角形状を有する。したがって、ヒロック構造部は、平面視において、ヒロックと同様のｎ角形状となる。例えば、ヒロックが平面視において三辺を有する形状であれば、ヒロック外周部も同様に、平面視において三辺を有する形状となる。また、例えばヒロックが平面視において六辺を有する形状であれば、ヒロック外周部も同様に、平面視において六辺を有する形状となる。
【0062】
電気抵抗の低減およびプロセスの歩留まりの観点から、ヒロック構造部の最大径、すなわちヒロックを含むヒロック外周部の最大径は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。ここで、直径とは、平面視におけるヒロック構造部の最大径を示す。
また、第１導電型クラッド層と第１電極との密着性の観点から、ヒロック構造部の高さは、第１導電型クラッド層における第１電極と対向する面を基準とした場合に１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、ヒロックの高さとヒロック外周部の高さとは同じであるため、ヒロック構造部の高さは、すなわちヒロックの高さを示している。
また、第１導電型クラッド層と第１電極との密着性の観点から、ヒロック構造部の高さは、第１導電型クラッド層における第１電極と対向する面を基準とした場合に１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、ヒロックの高さとヒロック外周部の高さとは同じであるため、ヒロック構造部の高さは、すなわちヒロックの高さを示している。
【0063】
（１．２）紫外線発光素子の製造方法 本実施形態のレーザダイオードは、基板上に各層を形成する工程を経て製造される。
【0064】
（基板の形成）
基板は、昇華法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等の気相成長法および液相成長法等の一般的な基板成長法により形成される。
基板は、昇華法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ：Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法等の気相成長法および液相成長法等の一般的な基板成長法により形成される。
【0065】
（基板上の凸部の形成）
また、形成された基板の表面の一部の領域には、ヒロックの起点となる凸部を形成する。凸部は、例えば、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度で形成すればよい。凸部の密度を上述の範囲内とすることにより、凸部を起点として形成されるヒロックの密度も上述の範囲内に制御することができる。凸部は、基板表面において突出した形状であればよく、球形状や半球形状、多面体形状であってもよいし、山形状の突起であってもよい。
また、形成された基板の表面の一部の領域には、ヒロックの起点となる凸部を形成する。凸部は、例えば、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度で形成すればよい。凸部の密度を上述の範囲内とすることにより、凸部を起点として形成されるヒロックの密度も上述の範囲内に制御することができる。凸部は、基板表面において突出した形状であればよく、球形状や半球形状、多面体形状であってもよいし、山形状の突起であってもよい。
【0066】
基板表面上の凸部は、例えばマイクロパーティクルで構成してもよい。マイクロパーティクルは、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であれば、材料は限定されないが、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の粒子を用いることができる。また、マイクロパーティクルは、基板の表面の一部の領域において１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度で打ち込まれていればよく、打ち込みに用いる装置は特に限定されない。例えばマイクロエアブラスター装置を使用して、マイクロパーティクルを基板表面に上述範囲の密度で打ち込む（噴霧する）ことにより、基板表面に凸部を形成することができる。また、この場合、基板上においてヒロックが形成されることが好ましくない領域、すなわち表面の一部の領域を除く残余の領域には、ＳｉＯ２等のマスクによって保護しておくことが好ましい。
【0067】
また、基板表面の凸部は、パターニングにより形成してもよい。より詳細には、基板表面の凸部は、エッチング法によって基板の表面上の一部の領域をエッチングして、形成してもよい。
パターニングにより凸部を形成する場合、例えば基板の表面上の一部の領域を露出させ、残余の領域を覆うレジストマスクを形成する。次いで、エッチング法によって基板の表面上の一部の領域をエッチングして、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２の密度の凸部を形成すればよい。基板表面のエッチングに用いる装置は、上述範囲の直径、密度の凸部を形成可能であればよく、特に限定されないが、例えば、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）を用いることができる。また、基板表面の残余の領域、つまり凸部を形成しない領域を覆うレジストマスクの材料は限定されないが、例えばフォトレジストやＳｉＯ２またはＮｉなどのマスクを用いることができる。
パターニングにより凸部を形成する場合、例えば基板の表面上の一部の領域を露出させ、残余の領域を覆うレジストマスクを形成する。次いで、エッチング法によって基板の表面上の一部の領域をエッチングして、直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２の密度の凸部を形成すればよい。基板表面のエッチングに用いる装置は、上述範囲の直径、密度の凸部を形成可能であればよく、特に限定されないが、例えば、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）を用いることができる。また、基板表面の残余の領域、つまり凸部を形成しない領域を覆うレジストマスクの材料は限定されないが、例えばフォトレジストやＳｉＯ２またはＮｉなどのマスクを用いることができる。
【0068】
上述のように、基板表面上の凸部は、ヒロックの起点となる構成であって、当該凸部上にヒロックが形成される。したがって、レーザダイオードにおいて第１電極が形成される領域に相当する基板表面の一部の領域に凸部を形成することにより、レーザダイオードにおいて第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する表面にヒロックを形成することができる。また、基板表面の当該一部の領域において、凸部の密度を均一とすることで、第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度、つまりヒロックの個数をより高い精度で制御することができる。
【0069】
（半導体積層部の形成）
基板上に形成される半導体積層部の各層は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法または有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成することができる。
基板上に形成される半導体積層部の各層は、例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法または有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成することができる。
【0070】
ここで、基板上に形成された各層のうち窒化物半導体の層は、例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を含むＡｌ原料、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）等を含むＧａ原料、もしくはアンモニア（ＮＨ３）を含むＮ原料を用いて形成することができる。
【0071】
ヒロックは、基板表面に形成された凸部を起点として、上述の原料による窒化物半導体を含む薄膜成長に伴って形成される。
具体的には、まず基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層を形成する。このとき、第１導電型クラッド層の成長に伴い、基板表面の凸部上方を起点としてヒロックも成長する。ヒロックは、第１導電型クラッド層と同様の窒化物半導体で構成される。第１導電型クラッド層がＡｌおよびＧａＮを含む窒化物半導体（ＡｌＧａＮ）であれば、ヒロックもＡｌＧａＮで形成される。薄膜の形成時において、基板表面の凸部が薄膜で被覆されると、薄膜において凸部被覆箇所が他の領域よりも突出する。このため、第１導電型クラッド層の成長に伴って、第１導電型クラッド層の厚み方向に伸長したヒロックは、第１導電型クラッド層上に突出した形状となる。
このようにして、基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ基板表面の凸部上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層が形成される。
第１導電型クラッド層が形成された時点では、第１導電型クラッド層上にヒロック外周部は形成されておらず、ヒロックは第１導電型クラッド層の表面上において突出した形状で露出している。
具体的には、まず基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層を形成する。このとき、第１導電型クラッド層の成長に伴い、基板表面の凸部上方を起点としてヒロックも成長する。ヒロックは、第１導電型クラッド層と同様の窒化物半導体で構成される。第１導電型クラッド層がＡｌおよびＧａＮを含む窒化物半導体（ＡｌＧａＮ）であれば、ヒロックもＡｌＧａＮで形成される。薄膜の形成時において、基板表面の凸部が薄膜で被覆されると、薄膜において凸部被覆箇所が他の領域よりも突出する。このため、第１導電型クラッド層の成長に伴って、第１導電型クラッド層の厚み方向に伸長したヒロックは、第１導電型クラッド層上に突出した形状となる。
このようにして、基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ基板表面の凸部上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層が形成される。
第１導電型クラッド層が形成された時点では、第１導電型クラッド層上にヒロック外周部は形成されておらず、ヒロックは第１導電型クラッド層の表面上において突出した形状で露出している。
【0072】
次いで、第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体（ＡｌＧａＮ等）により発光層を形成し、発光層上に、第２導電型の窒化物半導体（ＡｌＧａＮ等）を含み、且つ基板表面の凸部上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成する。これにより、半導体積層部が形成される。発光層および第２導電型クラッド層の形成時においても、第１導電型クラッド層の形成時と同様に、各層の成長に伴って、厚さ方向に伸長するヒロックが形成される。
成膜後の半導体積層部において、ヒロックは、基板表面上の凸部を起点として、薄膜成長に伴って半導体積層部の厚さ方向に伸長し、半導体積層部の最上層（例えば、第２導電型クラッド層）の表面において突出した形状で露出している。
成膜後の半導体積層部において、ヒロックは、基板表面上の凸部を起点として、薄膜成長に伴って半導体積層部の厚さ方向に伸長し、半導体積層部の最上層（例えば、第２導電型クラッド層）の表面において突出した形状で露出している。
【0073】
なお、必要に応じて、基板と第１導電型クラッド層との間にＡｌＮ又はＡｌＧａＮ等の窒化物半導体によるバッファ層を形成してもよいし、発光層の上下にＡｌＧａＮ等の窒化物半導体による導波路層を形成してもよい。また、第２導電型クラッド層および導波路の間にＡｌＧａＮ等の窒化物半導体による中間層を形成してもよいし、第２導電型クラッド層上にＧａＮ等を含む窒化物半導体第２導電型コンタクト層を設けてもよいし、発光層よりも上方に電子ブロック層を形成してもよい。第２導電型コンタクト層が設けられる場合、成膜後においてヒロックは第２導電型コンタクト層上に突出して形成される。
【0074】
ヒロックは平面視における形状、つまり上面形状としてｎ角形（ｎは３以上の整数）を保持しつつ成長していくため、基板上に形成される積層膜（第１導電型クラッド層、発光像、第２導電型クラッド層等）の膜厚が増えるに従い、上面形状の大きさ、すなわち最大径が拡大していく。このため、ヒロックは、上述のように基板表面の凸部から上方に向かって径が拡大するｎ角錐の形状で成長する。
【0075】
上述のような形成メカニズムから、ヒロックの上面形状の大きさ（最大径））は、半導体積層部の成長膜厚および各層（薄膜）の成長条件によって変化する。具体的には、ヒロックは、上述のように基板上の各層の膜厚によって上面形状の大きさが変わる。このため、例えば半導体積層部の最上層の第２導電型クラッド層上に露出しているヒロックの上面形状は、第１導電型クラッド層の形成時点で第１導電型クラッド層上に露出しているヒロックの上面形状よりも最大径が大きい。
【0076】
また例えば、有機金属堆積法（ＭＯＶＰＥ法）によって薄膜を成長している場合、基板表面上の起点部の端部には熱拡散長の差により、Ｇａ原子が優先的に凝集する。ここで、熱拡散長の制御の観点から、一例としてＶ族とＩＩＩ族原料の比であるＶ／ＩＩＩ比は５００以上１００００以下であることが好ましい。これにより、半導体積層部の最上層におけるヒロックの最大径を１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。また、薄膜の成長レートは０．１μｍ／ｈ以上３．０μｍ／ｈ以下であることが好ましい。これにより、半導体積層部の最上層の表面を基準としたヒロックの高さ（突出形状の高さ）を１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。
【0077】
成膜時において半導体積層部の最上層に突出したヒロックのサイズは、上面形状の直径（最大径）が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であり、最上層の表面を基準とした高さが１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であること好ましい。したがって、基板表面に形成される凸部は、最大径及び高さが上述の範囲内であるヒロックを、半導体積層部の最上層に形成できる構成であればよい。またヒロックの起点は凸部に限られない、例えば、ヒロックは、基板表面に形成された凹部上に形成されてもよい。基板表面において、ヒロックの起点となる構成（突起や凹凸形状）を、「起点部」とも称する。
【0078】
さらにヒロックの密度は、基板に形成された凸部の密度に基づいて変化する。つまり、上述のように、基板において凸部が１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２の密度で形成されている場合、半導体積層部において平面視で凸部が形成された基板表面の一部領域と重なる領域には、１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２の密度でヒロックが形成される。つまり、半導体積層部において平面視で凸部が形成された基板表面の一部領域と重なる領域のヒロックの個数は、当該基板表面の一部領域の凸部の個数によって変化する。
【0079】
レーザダイオードは、基板上に形成された半導体積層部の各層の不要部分をエッチングによって除去する工程（メサ構造形成工程）を経て製造される。メサ構造形成工程では、ヒロックが形成された領域をエッチング法により除去して、共振器を有するメサ構造が形成される。半導体積層部の各層の不要部分の除去は、例えば誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング等で行うことができる。
【0080】
メサ構造形成工程では、エッチングによって導体積層部の各層の不要部分が除去されることで、第１導電型クラッド層の一部が露出される。また、メサ構造形成工程では、物理的に半導体積層部のエッチングを行うため、半導体積層部の最上層の表面の形状を保持したままエッチングが行われる。このため、半導体積層部の最上層（第２導電型クラッド層）上におけるヒロックの突出形状、すなわち最上層に突出したヒロックの上面形状（平面視での形状）および大きさ（高さ、最大径）を保持したまま、第１導電型クラッド層までエッチングが行われる。これにより、第１導電型クラッド層上に突出したヒロックの外周面を囲むようにして、ヒロック外周部が形成される。ヒロックの外周部は、半導体積層部の最上層に突出していたヒロックの形状およびサイズの履歴として形成されるため、ｐ型コンタクト層のヒロックと同一の形状（外観）を有する。半導体積層部の最上層にヒロックが複数形成されている場合は、メサ構造形成工程において、露出した第１導電型クラッド層上の各ヒロックの外周にヒロックの外周部が形成される。
【0081】
このようにして、第１導電型クラッド層上には、成膜時に形成されたヒロックとエッチングによる履歴として形成されたヒロック外周部とで構成されたヒロック構造部が形成される。上述のように、メサ構造形成工程後には、ヒロック外周部で覆われたヒロック、すなわちヒロック構造部がヒロックの外観として観察されることとなる。
【0082】
（電極の形成）
また、レーザダイオードは、電極を形成する工程を経て製造され得る。第１電極および第２電極等の電極は、例えば抵抗加熱蒸着、電子銃蒸着またはスパッタ等のように電子線蒸着（ＥＢ）法によって金属を蒸着させる種々の方法により形成されるが、これら方法には限定されない。各電極は、単層で形成してもよく、複数層積層して形成してもよい。また、各電極は、層の形成後に酸素、窒素または空気雰囲気等で熱処理が行われてもよい。
最後に、上述した工程を経て各層が形成された基板を、ダイシングにより個片へと分割してレーザダイオードが製造される。
また、レーザダイオードは、電極を形成する工程を経て製造され得る。第１電極および第２電極等の電極は、例えば抵抗加熱蒸着、電子銃蒸着またはスパッタ等のように電子線蒸着（ＥＢ）法によって金属を蒸着させる種々の方法により形成されるが、これら方法には限定されない。各電極は、単層で形成してもよく、複数層積層して形成してもよい。また、各電極は、層の形成後に酸素、窒素または空気雰囲気等で熱処理が行われてもよい。
最後に、上述した工程を経て各層が形成された基板を、ダイシングにより個片へと分割してレーザダイオードが製造される。
【0083】
具体的には、第１導電型クラッド層上において、ヒロックが露出した表面上、つまりヒロック構造部が形成されている表面上に第１電極を形成する。このとき、第１導電型クラッド層上において第１電極と対向する表面には、ヒロックが１個以上３０個以下存在している。また、当該第１電極と対向する表面には、１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度でヒロックが存在している。これは、凸部形成時に、基板表面の一部領域（平面視において第１電極と重なると想定される領域）のにおいて凸部が当該密度で形成されているためである。このように、基板表面において凸部が形成される領域が、平面視において、第１導電型クラッド層上の第１電極が形成される領域と重なっている。これにより、第１導電型クラッド層上において第１電極と対向する表面にヒロックを形成することができ、レーザダイオードにおいて閾値電圧を低減することができる。
【0084】
また、第２電極は、半導体積層部の一部形成されるメサ構造の最上層（例えば、第２導電型クラッド層）に形成される。基板表面に凸部を形成する際おいて、平面視で第２導電型クラッド層上の第２電極の領域と重なると想定される領域（残余の領域）は、例えばマスクによって保護されており、凸部は形成されない。これにより、第２導電型クラッド層上において第２電極と対向する表面に、確実にヒロックを形成しない構成とすることができる。
ヒロックが存在しないメサ構造に第２電極を形成する、すなわちメサ構造において第２電極と対向する表面にヒロックが存在しないことにより、レーザダイオードにおいて、発振閾値電流を低減することができる。
このように、本実施形態によるレーザダイオードの製造方法によれば、発振閾値電流及び閾値電圧を低減することができる。
ヒロックが存在しないメサ構造に第２電極を形成する、すなわちメサ構造において第２電極と対向する表面にヒロックが存在しないことにより、レーザダイオードにおいて、発振閾値電流を低減することができる。
このように、本実施形態によるレーザダイオードの製造方法によれば、発振閾値電流及び閾値電圧を低減することができる。
【0085】
２．紫外線発光素子の物性等の測定方法
上述したレーザダイオードの物性等は、以下のようにして測定することができる。
上述したレーザダイオードの物性等は、以下のようにして測定することができる。
【0086】
（不純物濃度及びドーピング濃度の測定）
レーザダイオードを構成する基板及び半導体積層部の各層に含まれるドーパントや不純物の濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定することができる。
半導体積層部の各層に含まれるドーパントや不純物の濃度を、デバイスに加工された後にＳＩＭＳで測定する場合は、化学的なエッチングや物理研磨により電極を除去した状態で測定することができる。また、半導体積層部の各層に含まれるドーパントや不純物の濃度は、電極が形成されていない基板側からスパッタして測定することもできる。
具体的には、エバンス・アナリティカル・グループ（ＥＡＧ）社が提供する測定条件によりＳＩＭＳ測定を実施する。測定時の試料のスパッタには、１４．５ｋｅＶのエネルギーを有したセシウム（Ｃｓ）イオンビームを用いる。
レーザダイオードを構成する基板及び半導体積層部の各層に含まれるドーパントや不純物の濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定することができる。
半導体積層部の各層に含まれるドーパントや不純物の濃度を、デバイスに加工された後にＳＩＭＳで測定する場合は、化学的なエッチングや物理研磨により電極を除去した状態で測定することができる。また、半導体積層部の各層に含まれるドーパントや不純物の濃度は、電極が形成されていない基板側からスパッタして測定することもできる。
具体的には、エバンス・アナリティカル・グループ（ＥＡＧ）社が提供する測定条件によりＳＩＭＳ測定を実施する。測定時の試料のスパッタには、１４．５ｋｅＶのエネルギーを有したセシウム（Ｃｓ）イオンビームを用いる。
【0087】
（層厚の測定方法）
レーザダイオードを構成する各層の層厚は、基板に垂直な所定断面を切り出して、この断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察し、ＴＥＭの測長機能を使用することで測定できる。測定方法としては、先ず、ＴＥＭを用いて、レーザダイオードの基板の主面に対して垂直な断面を観察する。具体的には、例えば、レーザダイオードの基板の主面に対して垂直な断面を示すＴＥＭ画像内の、基板の主面に対して平行な方向において２μｍ以上の範囲を観察幅とする。この観察幅の範囲において、組成の異なる２層の界面にはコントラストが観察されるので、この界面までの厚さを、幅２００ｎｍの連続する観察領域で観察する。この２００ｎｍ幅の観察領域内に含まれる各層の厚さの平均値を、上述した２μｍ以上の観察幅から任意に抽出した５箇所から算出することで、各層の層厚を得ることができる。
レーザダイオードを構成する各層の層厚は、基板に垂直な所定断面を切り出して、この断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察し、ＴＥＭの測長機能を使用することで測定できる。測定方法としては、先ず、ＴＥＭを用いて、レーザダイオードの基板の主面に対して垂直な断面を観察する。具体的には、例えば、レーザダイオードの基板の主面に対して垂直な断面を示すＴＥＭ画像内の、基板の主面に対して平行な方向において２μｍ以上の範囲を観察幅とする。この観察幅の範囲において、組成の異なる２層の界面にはコントラストが観察されるので、この界面までの厚さを、幅２００ｎｍの連続する観察領域で観察する。この２００ｎｍ幅の観察領域内に含まれる各層の厚さの平均値を、上述した２μｍ以上の観察幅から任意に抽出した５箇所から算出することで、各層の層厚を得ることができる。
【0088】
（各層の原子濃度の測定方法）
レーザダイオードを構成する各層に含まれる原子濃度を測定する方法としては、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法による逆格子マッピング測定（ＲＳＭ：Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ Ｓｐａｃｅ Ｍａｐｐｉｎｇ）が挙げられる。具体的には、非対称面を回折面として得られる回折ピーク近傍の逆格子マッピングデータを解析することにより、下地に対する格子緩和率とＡｌ組成が得られる。回折面としては、例えば（１０－１５）面や（２０－２４）面が挙げられる。
また、発光層や傾斜層、各層に形成されたヒロックなどのＸＲＤで十分な反射強度が得られない層や領域は、Ｘ線光電分光法（ＸＰＳ：Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、及び電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ－Ｌｏｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定することができる。
レーザダイオードを構成する各層に含まれる原子濃度を測定する方法としては、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法による逆格子マッピング測定（ＲＳＭ：Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ Ｓｐａｃｅ Ｍａｐｐｉｎｇ）が挙げられる。具体的には、非対称面を回折面として得られる回折ピーク近傍の逆格子マッピングデータを解析することにより、下地に対する格子緩和率とＡｌ組成が得られる。回折面としては、例えば（１０－１５）面や（２０－２４）面が挙げられる。
また、発光層や傾斜層、各層に形成されたヒロックなどのＸＲＤで十分な反射強度が得られない層や領域は、Ｘ線光電分光法（ＸＰＳ：Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、及び電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ－Ｌｏｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定することができる。
【0089】
ＥＥＬＳでは、電子線が試料を透過する際に失うエネルギーを測定することで、試料の組成を分析する。具体的には、例えば、ＴＥＭ観察等で使用する薄片化試料において、透過電子線の強度のエネルギー損失スペクトルを測定・解析する。そして、エネルギー損失量２０ｅＶ付近に現れるピーク位置が、各層の組成に応じて変化することを利用し、ピーク位置から組成を求めることができる。
上述のＴＥＭ観察による層厚算出方法と同様にして、観察幅２００ｎｍにおけるＡｌ組成の平均値を、２μｍ以上の観察領域から任意に抽出した５箇所から算出することで、各層のＡｌ組成を得る。
上述のＴＥＭ観察による層厚算出方法と同様にして、観察幅２００ｎｍにおけるＡｌ組成の平均値を、２μｍ以上の観察領域から任意に抽出した５箇所から算出することで、各層のＡｌ組成を得る。
【0090】
ＥＤＸでは、上述のＴＥＭ観察等で使用する薄片化試料において電子線によって発生する特性Ｘ線を測定・解析する。上述のＴＥＭ観察による層厚算出方法と同様にして、観察幅２００ｎｍにおけるＡｌ組成の平均値を、２μｍ以上の観察領域から任意に抽出した５箇所から算出することで、各層のＡｌ組成を得る。
【0091】
ＸＰＳでは、イオンビームを用いたスパッタエッチングを行いながらＸＰＳ測定を行うことで、深さ方向の評価が可能である。イオンビームには一般的にＡｒ＋が用いられるが、ＸＰＳ装置に搭載されたエッチング用イオン銃で照射できるイオンであれば、例えばＡｒクラスターイオンなどの他のイオン種でもよい。Ａｌ、Ｇａ、ＮのＸＰＳピーク強度を測定・解析して各層のＡｌ組成の深さ方向分布を得る。スパッタエッチングの代わりに、基板の主面に対して垂直な断面が拡大されて露出されるようにレーザダイオードを斜め研磨して、露出断面をＸＰＳで測ってもよい。
【0092】
ＸＰＳだけでなくオージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger Electron Spectroscopy）を用いても各層の組成を測定できる。この場合、スパッタエッチングあるいは斜め研磨により露出させた断面においてオージェ電子分光法による測定を行うことで、組成を測定できる。また、斜め研磨により露出させた断面に対するＳＥＭ－ＥＤＸ測定によっても、各層の組成を測定できる。
【0093】
（ヒロック構造部の大きさ、上面形状の測定）
レーザダイオードに形成されたヒロックを含むヒロック構造部の大きさ（最大径および高さ）、及び上面形状は、レーザダイオードの製造時におけるメサ構造の形成後、第１電極の形成前に測定する。また、これに限らず、レーザダイオードにおいて第一電極を除去した上で測定してもよい。
具体的には、ヒロック構造部の最大径および高さは、例えばメサ構造の形成後において露出した第１導電型クラッド層を白色干渉計レーザ顕微鏡によって観察することで、測定することができる。
任意の測定箇所においてヒロックを含むヒロック構造部が複数存在する場合、測定箇所における複数のヒロック構造部の最大径の中央値、高さの中央値を求め、それぞれをヒロック構造部の最大径、高さとする。また、ヒロック構造部の上面形状は、例えばメサ構造の形成後において露出した第１導電型クラッド層を白色干渉計レーザ顕微鏡によって観察することで、測定することができる。
レーザダイオードに形成されたヒロックを含むヒロック構造部の大きさ（最大径および高さ）、及び上面形状は、レーザダイオードの製造時におけるメサ構造の形成後、第１電極の形成前に測定する。また、これに限らず、レーザダイオードにおいて第一電極を除去した上で測定してもよい。
具体的には、ヒロック構造部の最大径および高さは、例えばメサ構造の形成後において露出した第１導電型クラッド層を白色干渉計レーザ顕微鏡によって観察することで、測定することができる。
任意の測定箇所においてヒロックを含むヒロック構造部が複数存在する場合、測定箇所における複数のヒロック構造部の最大径の中央値、高さの中央値を求め、それぞれをヒロック構造部の最大径、高さとする。また、ヒロック構造部の上面形状は、例えばメサ構造の形成後において露出した第１導電型クラッド層を白色干渉計レーザ顕微鏡によって観察することで、測定することができる。
【0094】
（ヒロック構造部の個数の測定）
ヒロックが形成されると、レーザダイオード構造では合わせてヒロック外周部が形成される。したがって、ヒロック個数、密度は、すなわちヒロック構造部の個数である。ヒロック構造部の個数は、レーザダイオードの作製後において、第１電極に覆われたヒロック構造部、すなわち第１電極上に現れたヒロック構造部を対象として計測する。ヒロック構造部の個数は、白色干渉計レーザ顕微鏡によって第１電極上を観察することで、測定することができる。また、これに限らず、レーザダイオードにおいて第一電極を除去した上で測定してもよい。
ヒロック構造部の個数については、ヒロック構造部の表面積の半分以上が測定箇所に重なっている場合、測定箇所におけるヒロックの個数を１として数える。これはヒロックおよびヒロック外周部を含むヒロック構造部において、表面積の半分以上が測定箇所に重なっている場合に、ヒロック構造部に含まれるヒロックが測定箇所に重なっていると考察されるためである。一例として「第１導電型クラッド層上において、第１電極と対向する表面にヒロックがｐ個（ｐは１以上の整数）ある」という表現は、第１電極が形成される領域に対して表面積が半分以上重なっているヒロック構造部の数がｐ個であることを意味する。
ヒロックが形成されると、レーザダイオード構造では合わせてヒロック外周部が形成される。したがって、ヒロック個数、密度は、すなわちヒロック構造部の個数である。ヒロック構造部の個数は、レーザダイオードの作製後において、第１電極に覆われたヒロック構造部、すなわち第１電極上に現れたヒロック構造部を対象として計測する。ヒロック構造部の個数は、白色干渉計レーザ顕微鏡によって第１電極上を観察することで、測定することができる。また、これに限らず、レーザダイオードにおいて第一電極を除去した上で測定してもよい。
ヒロック構造部の個数については、ヒロック構造部の表面積の半分以上が測定箇所に重なっている場合、測定箇所におけるヒロックの個数を１として数える。これはヒロックおよびヒロック外周部を含むヒロック構造部において、表面積の半分以上が測定箇所に重なっている場合に、ヒロック構造部に含まれるヒロックが測定箇所に重なっていると考察されるためである。一例として「第１導電型クラッド層上において、第１電極と対向する表面にヒロックがｐ個（ｐは１以上の整数）ある」という表現は、第１電極が形成される領域に対して表面積が半分以上重なっているヒロック構造部の数がｐ個であることを意味する。
【0095】
また、測定箇所と重なる表面積が半分未満であるヒロック構造部については、個数を計測しない。つまり、測定箇所に重なる表面積が半分未満であるヒロック構造部が複数存在する場合も、該複数のヒロック構造部については、ヒロックの個数としては計測しない。
一例として「第２導電型クラッド層上において、第２電極と対向する表面にヒロックがない」という表現は、第２電極の領域と表面積が半分以上重なっているヒロック構造部の数が０個であることを意味する。第２電極と重なる領域には凸部を起点とするヒロックは形成しないが、意図せずにヒロックが発生する場合もある。この場合であっても、発生したヒロックにおいて、第２電極の領域と重なる表面積が半分未満であれば、「ヒロックがない」といえる。
（ヒロック構造部の密度の算出）
また、ヒロックの密度に関しては、密度を測定する領域の面積とヒロックの個数との除算によって求めることができる。例えば、第１電極が形成された領域の面積（例えば、第１電極の底面積）と、当該領域内のヒロックの個数（当該領域と表面積が半分以上重なるヒロック構造部の数）との除算によって求めることができる。
一例として「第２導電型クラッド層上において、第２電極と対向する表面にヒロックがない」という表現は、第２電極の領域と表面積が半分以上重なっているヒロック構造部の数が０個であることを意味する。第２電極と重なる領域には凸部を起点とするヒロックは形成しないが、意図せずにヒロックが発生する場合もある。この場合であっても、発生したヒロックにおいて、第２電極の領域と重なる表面積が半分未満であれば、「ヒロックがない」といえる。
（ヒロック構造部の密度の算出）
また、ヒロックの密度に関しては、密度を測定する領域の面積とヒロックの個数との除算によって求めることができる。例えば、第１電極が形成された領域の面積（例えば、第１電極の底面積）と、当該領域内のヒロックの個数（当該領域と表面積が半分以上重なるヒロック構造部の数）との除算によって求めることができる。
【0096】
（ヒロックの断面形状の測定）
また、基板表面を起点として第１導電型クラッド層の厚さ方向に伸長したヒロックの断面形状は、基板表面と垂直な所定断面を切り出して、この断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察し、ＴＥＭの測長機能を使用することで測定できる。測定方法としては、先ず、ＴＥＭを用いて、レーザダイオードの基板の主面に対して垂直な断面を観察する。例えば、ヒロックを含むヒロック構造部の上面形状が平面視でｓ角形（ｓは４以上の偶数）だった場合、対角線に対して垂直な断面を示すＴＥＭ画像内のヒロックの形状を測定することで、基板に垂直方向のヒロックの形状を類推することが可能となる。ヒロック構造部の上面形状が平面視でｔ角形（ｔは５以上の奇数）の場合、すくなくとも２つの対角線に対して垂直な断面を示すＴＥＭ画像内のヒロックの形状を測定することで、基板に垂直方向のヒロックの形状を類推することが可能となる。またヒロック構造部の上面形状が平面視で３角形の場合、平面視において、１つの頂点から垂線を降ろした断面を示すＴＥＭ画像内の、形状を測定することで、基板に垂直方向のヒロックの形状を類推することが可能となる。
また、基板表面を起点として第１導電型クラッド層の厚さ方向に伸長したヒロックの断面形状は、基板表面と垂直な所定断面を切り出して、この断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察し、ＴＥＭの測長機能を使用することで測定できる。測定方法としては、先ず、ＴＥＭを用いて、レーザダイオードの基板の主面に対して垂直な断面を観察する。例えば、ヒロックを含むヒロック構造部の上面形状が平面視でｓ角形（ｓは４以上の偶数）だった場合、対角線に対して垂直な断面を示すＴＥＭ画像内のヒロックの形状を測定することで、基板に垂直方向のヒロックの形状を類推することが可能となる。ヒロック構造部の上面形状が平面視でｔ角形（ｔは５以上の奇数）の場合、すくなくとも２つの対角線に対して垂直な断面を示すＴＥＭ画像内のヒロックの形状を測定することで、基板に垂直方向のヒロックの形状を類推することが可能となる。またヒロック構造部の上面形状が平面視で３角形の場合、平面視において、１つの頂点から垂線を降ろした断面を示すＴＥＭ画像内の、形状を測定することで、基板に垂直方向のヒロックの形状を類推することが可能となる。
【0097】
（紫外線発光素子の適用分野）
本開示に係るレーザダイオードは、例えば、医療・ライフサイエンス分野、環境分野、産業・工業分野、生活・家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用可能である。レーザダイオードは、薬品または化学物質の合成・分解装置、液体・気体・固体（容器、食品、医療機器等）殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム・ガラス・金属等の表面改質装置、半導体・ＦＰＤ（Flat Panel Display）・ＰＣＢ（Printed Wiring Board）・その他電子品製造用の露光装置、印刷・コーティング装置、接着・シール装置、フィルム・パターン・モックアップ等の転写・成形装置、紙幣・傷・血液・化学物質等の測定・検査装置に適用可能である。
本開示に係るレーザダイオードは、例えば、医療・ライフサイエンス分野、環境分野、産業・工業分野、生活・家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用可能である。レーザダイオードは、薬品または化学物質の合成・分解装置、液体・気体・固体（容器、食品、医療機器等）殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム・ガラス・金属等の表面改質装置、半導体・ＦＰＤ（Flat Panel Display）・ＰＣＢ（Printed Wiring Board）・その他電子品製造用の露光装置、印刷・コーティング装置、接着・シール装置、フィルム・パターン・モックアップ等の転写・成形装置、紙幣・傷・血液・化学物質等の測定・検査装置に適用可能である。
【0098】
液体殺菌装置の例としては、冷蔵庫内の自動製氷装置・製氷皿および貯氷容器・製氷機用の給水タンク、冷凍庫、製氷機、加湿器、除湿器、ウォーターサーバの冷水タンク・温水タンク・流路配管、据置型浄水器、携帯型浄水器、給水器、給湯器、排水処理装置、ディスポーザ、便器の排水トラップ、洗濯機、透析用水殺菌モジュール、腹膜透析のコネクタ殺菌器、災害用貯水システム等が挙げられるが、この限りではない。
【0099】
気体殺菌装置の例としては、空気清浄器、エアコン、天井扇、床面用または寝具用の掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機、室内殺菌灯、保管庫の換気システム、靴箱、タンス等が挙げられるが、この限りではない。
固体殺菌装置（表面殺菌装置を含む）の例としては、真空パック器、ベルトコンベヤ、医科用・歯科用・床屋用・美容院用のハンドツール殺菌装置、歯ブラシ、歯ブラシ入れ、箸箱、化粧ポーチ、排水溝のふた、便器の局部洗浄器、便器フタ等が挙げられるが、この限りではない。
固体殺菌装置（表面殺菌装置を含む）の例としては、真空パック器、ベルトコンベヤ、医科用・歯科用・床屋用・美容院用のハンドツール殺菌装置、歯ブラシ、歯ブラシ入れ、箸箱、化粧ポーチ、排水溝のふた、便器の局部洗浄器、便器フタ等が挙げられるが、この限りではない。
【0100】
【0101】
（３．１）第１の実施形態
図１および図２は、第１の実施形態にかかるレーザダイオード１を説明するための模式図である。図１は、レーザダイオード１の平面模式図であり、図２はレーザダイオード１の断面模式図である。図１において、＜１－１００＞＜１１－２０＞＜０００１＞はそれぞれ結晶方位を示している。
図２に示すように、レーザダイオード１は、基板１０と、基板１０上に配置される半導体積層部２０と、第１電極３１と、第２電極３２とを備えている。半導体積層部２０は、第１導電型クラッド層２１と、発光層２２と、第２導電型クラッド層２３とを有している。半導体積層部２０の一部は、メサ構造２０１となっている。メサ構造２０１の端面ＥＳ（図１参照）は、光共振および射出のための共振器構造となっており、端面ＥＳに垂直な方向（図１中の矢印の方向）にレーザ光が出射する。
図１および図２は、第１の実施形態にかかるレーザダイオード１を説明するための模式図である。図１は、レーザダイオード１の平面模式図であり、図２はレーザダイオード１の断面模式図である。図１において、＜１－１００＞＜１１－２０＞＜０００１＞はそれぞれ結晶方位を示している。
図２に示すように、レーザダイオード１は、基板１０と、基板１０上に配置される半導体積層部２０と、第１電極３１と、第２電極３２とを備えている。半導体積層部２０は、第１導電型クラッド層２１と、発光層２２と、第２導電型クラッド層２３とを有している。半導体積層部２０の一部は、メサ構造２０１となっている。メサ構造２０１の端面ＥＳ（図１参照）は、光共振および射出のための共振器構造となっており、端面ＥＳに垂直な方向（図１中の矢印の方向）にレーザ光が出射する。
【0102】
また、レーザダイオード１の第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成されている。これにより、レーザダイオード１において、閾値電圧を低減することができる。
また、第１導電型クラッド層２１上には、当該ヒロックの外周面に沿ってヒロック外周部（不図示）が形成されている。第１導電型クラッド層２１の表面上に突出したヒロックおよびヒロック外周部、すなわちヒロック構造部は、第１電極に覆われており露出していないが、ヒロック構造部の外観形状は、第１電極上から観察することができる。ヒロックは、基板１０の表面を起点として形成され、第１導電型クラッド層２１の表面において突出している。また、ヒロック外周部は、メサ構造２０１の形成時において、第１導電型クラッド層２１上の一部の半導体積層部２０を除去するためのエッチングにより形成された突出形状である。ヒロック外周部は、第１導電型クラッド層２１上から除去された半導体積層部２０の第２導電型クラッド層２３上に形成されていたヒロックの突出部分の履歴であって、の第２導電型クラッド層２３上に形成されていたヒロックと最大径、高さ、および形状が同一である。
また、第１導電型クラッド層２１上には、当該ヒロックの外周面に沿ってヒロック外周部（不図示）が形成されている。第１導電型クラッド層２１の表面上に突出したヒロックおよびヒロック外周部、すなわちヒロック構造部は、第１電極に覆われており露出していないが、ヒロック構造部の外観形状は、第１電極上から観察することができる。ヒロックは、基板１０の表面を起点として形成され、第１導電型クラッド層２１の表面において突出している。また、ヒロック外周部は、メサ構造２０１の形成時において、第１導電型クラッド層２１上の一部の半導体積層部２０を除去するためのエッチングにより形成された突出形状である。ヒロック外周部は、第１導電型クラッド層２１上から除去された半導体積層部２０の第２導電型クラッド層２３上に形成されていたヒロックの突出部分の履歴であって、の第２導電型クラッド層２３上に形成されていたヒロックと最大径、高さ、および形状が同一である。
【0103】
メサ構造２０１内における側面ＳＳから距離Ｌが５μｍ未満の領域が第１領域２０２（図１および図２中、一点鎖線で示す）である。レーザダイオード１は、第１領域２０２内にのみ基板１０の結晶方位＜１－１００＞方向に伸びる転位線を複数備えている。このため、レーザダイオード１は、第２導電型クラッド層２３上において第１領域２０２を除く領域、すなわち平面視において第２導電型クラッド層２３上のメサ構造２０１の側面ＳＳから５μｍ離れた領域に、第２電極３２を備えている。
また、レーザダイオード１において、第２導電型クラッド層２３上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは、形成されていない。これにより、レーザダイオード１において、注入した電流が発光層で効率的に結合できるため発振閾値電流を低減することができる。
また、レーザダイオード１において、第２導電型クラッド層２３上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは、形成されていない。これにより、レーザダイオード１において、注入した電流が発光層で効率的に結合できるため発振閾値電流を低減することができる。
【0104】
（３．２）第２の実施形態
図３は、第２の実施形態にかかるレーザダイオード２を説明するための模式図である。図３は、レーザダイオード２の断面模式図である。
レーザダイオード２は、第１導電型導波路層２４と、第２導電型導波路層２５とを更に備える半導体積層部２０Ａを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード２は、発光層２２への光閉じ込め効果が向上し、レーザダイオード２の発光強度が向上する。
また、レーザダイオード２においても、レーザダイオード１と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型クラッド層２３上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード２においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
図３は、第２の実施形態にかかるレーザダイオード２を説明するための模式図である。図３は、レーザダイオード２の断面模式図である。
レーザダイオード２は、第１導電型導波路層２４と、第２導電型導波路層２５とを更に備える半導体積層部２０Ａを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード２は、発光層２２への光閉じ込め効果が向上し、レーザダイオード２の発光強度が向上する。
また、レーザダイオード２においても、レーザダイオード１と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型クラッド層２３上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード２においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
【0105】
（３．３）第３の実施形態
図４は、第３の実施形態にかかるレーザダイオード３を説明するための模式図である。図４は、レーザダイオード３の断面模式図である。
レーザダイオード３は、第２導電型クラッド層２３上に配置された第２導電型コンタクト層２６を備える半導体積層部２０Ｂを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード３は、発光層２２へのキャリア注入効率が向上し、レーザダイオード３の発光効率が向上する。
また、レーザダイオード３においても、レーザダイオード１と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成される。また、レーザダイオード３において、第２導電型コンタクト層２６上における第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード３においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
なお、レーザダイオード３において、第１導電型クラッド層２１上に形成されるヒロック外周部は、第１導電型クラッド層２１上から除去された半導体積層部２０Ｂの第２導電型コンタクト層２６上に形成されていたヒロックの突出部分の履歴である。
図４は、第３の実施形態にかかるレーザダイオード３を説明するための模式図である。図４は、レーザダイオード３の断面模式図である。
レーザダイオード３は、第２導電型クラッド層２３上に配置された第２導電型コンタクト層２６を備える半導体積層部２０Ｂを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード３は、発光層２２へのキャリア注入効率が向上し、レーザダイオード３の発光効率が向上する。
また、レーザダイオード３においても、レーザダイオード１と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成される。また、レーザダイオード３において、第２導電型コンタクト層２６上における第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード３においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
なお、レーザダイオード３において、第１導電型クラッド層２１上に形成されるヒロック外周部は、第１導電型クラッド層２１上から除去された半導体積層部２０Ｂの第２導電型コンタクト層２６上に形成されていたヒロックの突出部分の履歴である。
【0106】
なお、第２導電型コンタクト層２６は、例えば第２実施形態にかかるレーザダイオード２と組み合わされてもよい。すなわち、レーザダイオード２の第２導電型クラッド層２３上に第２導電型コンタクト層２６が配置されたレーザダイオードであっても良い（不図示）。
（３．４）第４の実施形態
図５は、第４の実施形態にかかるレーザダイオード４を説明するための模式図である。図５は、レーザダイオード４の断面模式図である。
レーザダイオード４は、第２導電型縦伝導層２３Ａと第２導電型横伝導層２３Ｂとで構成された第２導電型クラッド層２３及び第２導電型コンタクト層２６を備える半導体積層部２０Ｃを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード４は、発光層２２へのキャリア注入効率が向上し、レーザダイオード４の発光効率が向上する。
また、レーザダイオード４においても、レーザダイオード３と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型コンタクト層２６上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード４においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
（３．４）第４の実施形態
図５は、第４の実施形態にかかるレーザダイオード４を説明するための模式図である。図５は、レーザダイオード４の断面模式図である。
レーザダイオード４は、第２導電型縦伝導層２３Ａと第２導電型横伝導層２３Ｂとで構成された第２導電型クラッド層２３及び第２導電型コンタクト層２６を備える半導体積層部２０Ｃを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード４は、発光層２２へのキャリア注入効率が向上し、レーザダイオード４の発光効率が向上する。
また、レーザダイオード４においても、レーザダイオード３と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型コンタクト層２６上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード４においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
【0107】
（３．５）第５の実施形態
図６は、第５の実施形態にかかるレーザダイオード５を説明するための模式図である。図６は、レーザダイオード５の断面模式図である。
レーザダイオード５は、第１導電型導波路層２４及び第２導電型導波路層２５と、第２導電型縦伝導層２３Ａと第２導電型横伝導層２３Ｂとで構成された第２導電型クラッド層と、第２導電型縦伝導層２３Ａと第２導電型導波路層２５との間に設けられた中間層２７とを備える半導体積層部２０Ｄを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード５は、中間層２７におけるキャリアの伝導率を向上させつつ、第２導電型横伝導層２３Ｂ及び第２導電型コンタクト層２６を完全歪で形成させることによるキャリアの横伝導率を向上させることができる。
また、レーザダイオード５においても、レーザダイオード１同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型クラッド層２３（具体的には、第２導電型横伝導層２３Ｂ）上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード５においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
図６は、第５の実施形態にかかるレーザダイオード５を説明するための模式図である。図６は、レーザダイオード５の断面模式図である。
レーザダイオード５は、第１導電型導波路層２４及び第２導電型導波路層２５と、第２導電型縦伝導層２３Ａと第２導電型横伝導層２３Ｂとで構成された第２導電型クラッド層と、第２導電型縦伝導層２３Ａと第２導電型導波路層２５との間に設けられた中間層２７とを備える半導体積層部２０Ｄを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。
このようなレーザダイオード５は、中間層２７におけるキャリアの伝導率を向上させつつ、第２導電型横伝導層２３Ｂ及び第２導電型コンタクト層２６を完全歪で形成させることによるキャリアの横伝導率を向上させることができる。
また、レーザダイオード５においても、レーザダイオード１同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型クラッド層２３（具体的には、第２導電型横伝導層２３Ｂ）上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード５においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
【0108】
（３．６）第６の実施形態
図７および図８は、第６の実施形態にかかるレーザダイオード６を説明するための模式図である。図７は、レーザダイオード６の平面模式図であり、図８は、レーザダイオード６の断面模式図である。
レーザダイオード６は、第１導電型導波路層２４及び第２導電型導波路層２５、第２導電型コンタクト層２６を更に備える半導体積層部２０Ｅを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。また、レーザダイオード６のメサ構造は二段構造になっており、第１導電型クラッド層２１を含むメサ構造２０１と、第１導電型クラッド層２１を含まないメサ構造２０３を有している。この時、第１導電型クラッド層２１を含むメサ構造２０１には、基板１０の結晶方位＜１－１００＞方向に伸びる転位線が複数含まれている。メサ構造２０３には、基板１０の結晶方位＜１－１００＞方向に伸びる転位線を備える第１領域２０２が含まれない。したがって、発振閾値電流の低減を図ることができる。
また、レーザダイオード６においても、レーザダイオード３と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型コンタクト層２６上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード６においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
図７および図８は、第６の実施形態にかかるレーザダイオード６を説明するための模式図である。図７は、レーザダイオード６の平面模式図であり、図８は、レーザダイオード６の断面模式図である。
レーザダイオード６は、第１導電型導波路層２４及び第２導電型導波路層２５、第２導電型コンタクト層２６を更に備える半導体積層部２０Ｅを有している点で、第１の実施形態に係るレーザダイオード１と相違する。また、レーザダイオード６のメサ構造は二段構造になっており、第１導電型クラッド層２１を含むメサ構造２０１と、第１導電型クラッド層２１を含まないメサ構造２０３を有している。この時、第１導電型クラッド層２１を含むメサ構造２０１には、基板１０の結晶方位＜１－１００＞方向に伸びる転位線が複数含まれている。メサ構造２０３には、基板１０の結晶方位＜１－１００＞方向に伸びる転位線を備える第１領域２０２が含まれない。したがって、発振閾値電流の低減を図ることができる。
また、レーザダイオード６においても、レーザダイオード３と同様に、第１導電型クラッド層２１において、第１電極３１と対向する表面に、ヒロック（不図示）が形成され、且つ第２導電型コンタクト層２６上において、第２電極３２と対向する表面には、ヒロックは形成されていない。これにより、レーザダイオード６においても、発振閾値電流および閾値電圧を低減することができる。
【0109】
４．効果
上述したレーザダイオードおよびレーザダイオードの製造方法は、以下の効果を有する。
（１）レーザダイオードの製造方法において、Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域を露出させ、該表面の残余の領域を覆うレジストマスクを形成し、エッチング法により窒化物半導体基板の表面の一部の領域をエッチングして、一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、基板上の凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成する。さらに、第１導電型クラッド層、発光層および第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうちヒロックが形成された領域をエッチングし、第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成する。さらに、露出した第１導電型クラッド層の表面において、ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する。
これにより、レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上の第２電極と対向する面にヒロックを形成しないことにより、発光層に効率的に電流を注入することができるため、発振閾値電流を低減させ、さらに、平行面内において他の領域よりも電気抵抗が低いヒロックを第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する面に形成することで、閾値電圧を低減することが可能なレーザダイオードを作製することができる。
（２）レーザダイオードの製造方法において、Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域を露出させ、該表面の残余の領域を覆うレジストマスクを形成し、エッチング法により窒化物半導体基板の表面の前記一部の領域をエッチングして、一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、基板上の凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成する。さらに、第１導電型クラッド層、発光層および第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうちヒロックが形成された領域をエッチングし、第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成する。さらに、露出した第１導電型クラッド層の表面において、ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する。
これにより、第２導電型クラッド層上の第２電極と対向する面にヒロックを形成しないことにより、発光層に効率的に電流を注入することができるため、発振閾値電流を低減させ、さらに、平行面内において他の領域よりも電気抵抗が低いヒロックを第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する面に形成することで、閾値電圧を低減することが可能なレーザダイオードを作製することができる。
（３）レーザダイオードは、Ａｌを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備え、半導体積層部は、記窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有し、半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、前記発光層および前記第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成し、第１導電型クラッド層上において、前記メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、前記第１導電型クラッド層の前記第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在し、第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、前記第２導電型クラッド層の前記第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない。
これにより、レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上の第２電極と対向する面にヒロックを形成しないことにより、発光層に効率的に電流を注入することができるため、発振閾値電流を低減させ、さらに、平行面内において他の領域よりも電気抵抗が低いヒロックを第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する面に形成することで、閾値電圧を低減することができる。
（４）レーザダイオードにおいて、第１導電型クラッド層上には、ヒロックの外周面に沿ってヒロック外周部が形成され、ヒロックとヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部の直径は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関があるヒロック構造部の直径を適切に調整して、閾値電圧をより低減することができる。
（５）前記ヒロック構造部は、平面視において多角形状を有することが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関があるヒロック構造部の直径を適切に調整して、閾値電圧をより確実に低減することができる。
（６）レーザダイオードにおいて、ヒロック構造部の高さは、第１導電型クラッド層における第１電極と対向する表面を基準とした場合に１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、第１導電型クラッド層と第１電極との密着性を向上することができる。
（７）レーザダイオードにおいて、ヒロックに含まれるＧａ量は、前記第１導電型クラッド層における前記窒化物半導体基板の表面と平行な面内において、前記ヒロック以外の領域に含まれるＧａ量よりも多いことが好ましい。
これにより、閾値電圧を確実に低減することができる。
（８）レーザダイオードにおいて、ヒロックの電気抵抗は、窒化物半導体基板の表面と平行な面内において、ヒロック以外の領域の電気抵抗よりも低いことが好ましい。
これにより、閾値電圧をさらに確実に低減することができる。
（９）レーザダイオードにおいて、ヒロックは窒化物半導体基板の表面から上方に向かって径が拡大するｎ角錘形状（ｎは３以上の整数）であることが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関があるヒロック構造部の直径を適切に調整して、閾値電圧をより確実に低減することができる。
（１０）レーザダイオードにおいて、メサ構造は、平面視における共振器の端面の長さとメサ構造の側面の長さとの比が、１：５以上１：５００以下であることが好ましい。
これにより、閾値電圧および発振閾値電流と相関があるメサ構造の側面間の距離を適切に調整して閾値電圧および発振閾値電流を低下させることができる。
（１１）レーザダイオードにおいて、窒化物半導体基板がＡｌＮ単結晶基板であることが好ましい。
これにより、基板と基板の上側に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくすることができ、安定性の高い窒化物半導体層を形成することができる。
（１２）レーザダイオードは、第１導電型クラッド層と発光層との間に配置された第１導電型導波路層と、第２導電型クラッド層と発光層との間に配置された第２導電型導波路層と、を備えていることが好ましい。
これにより、発光層へ光を閉じ込める効果が向上し、発光効率が向上する。
（１３）レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上に配置され、ＧａＮを含む窒化物半導体で形成された第２導電型コンタクト層を備えることが好ましい。このとき、第２導電型クラッド層は、ＡｌｄＧａ1-ｄＮ（０．１≦ｄ≦１）を含み、窒化物半導体基板から遠ざかるにつれてＡｌ組成ｅが小さくなる組成傾斜を有し、膜厚が５００ｎｍ未満である第２導電型縦伝導層と、ＡｌｆＧａ1-ｆＮ（０＜ｆ≦１）を含む第２導電型横伝導層と、を有することが好ましい。
これにより、キャリアをより効率よく発光層へ注入して発光効率を向上させることができる。
（１４）レーザダイオードは、第２導電型縦伝導層と第２導電型導波路層との間に配置され、ＡｌｇＧａ1-ｇＮ（０＜ｇ≦１.０）で形成された中間層を備えることが好ましい。
これにより、第２導電型横伝導層および第２導電型コンタクト層を完全歪で形成させてキャリアの伝導率を向上させることができる。
（１５）第２導電型縦伝導層の膜厚は、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、発光層への光閉じ込め効果が向上するとともに、キャリア注入効果が向上し、レーザダイオードの発光効率が向上する。
（１６）第２導電型縦伝導層のうちの第２導電型導波路層との界面を含む一部または全ての領域は、不純物がドープされていない領域であることが好ましい。
これにより、不純物の拡散を抑制してキャリアを効率的に発光層に注入することができ、発振効率を高めることができる。
（１７）第１導電型クラッド層は、ＡｌａＧａ1-ａＮ（０．６＜ａ≦０．８）で形成されており、第２導電型縦伝導層および第２導電型横伝導層は、基板に対して完全歪で形成されていることが好ましい。
第１導電型クラッド層をＡｌａＧａ1-ａＮ（０．６＜ａ≦０．８）で形成することにより、第２導電型縦伝導層および第２導電型横伝導層を基板に対して完全歪で形成してキャリアの伝導率を向上させることができる。
（１８）第２導電型横伝導層の第２導電型縦伝導層と対向する面におけるＡｌ組成ｆは、第２導電型縦伝導層のＡｌ組成ｅの最小値よりも大きいことが好ましい。
これにより、キャリアを横方向に拡散することができ、キャリアの注入効率を高めることができる。
（１９）レーザダイオードは、平面視において、第２導電型クラッド層上の、メサ構造の側面から５μｍ以上離れた領域に設けられた第２電極を備えていることが好ましい。
これにより、レーザダイオードは内部損失が生じず、発光効率を向上させることができる。
（２０）第１導電型クラッド層において、第１電極と対向する表面には１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度でヒロックが存在していることが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関がある第１導電型クラッド層状の第１電極と対向する表面におけるヒロックの個数を適切に調整して、閾値電圧をより確実に低減することができる。
上述したレーザダイオードおよびレーザダイオードの製造方法は、以下の効果を有する。
（１）レーザダイオードの製造方法において、Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域を露出させ、該表面の残余の領域を覆うレジストマスクを形成し、エッチング法により窒化物半導体基板の表面の一部の領域をエッチングして、一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、基板上の凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成する。さらに、第１導電型クラッド層、発光層および第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうちヒロックが形成された領域をエッチングし、第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成する。さらに、露出した第１導電型クラッド層の表面において、ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する。
これにより、レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上の第２電極と対向する面にヒロックを形成しないことにより、発光層に効率的に電流を注入することができるため、発振閾値電流を低減させ、さらに、平行面内において他の領域よりも電気抵抗が低いヒロックを第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する面に形成することで、閾値電圧を低減することが可能なレーザダイオードを作製することができる。
（２）レーザダイオードの製造方法において、Ａｌを含む窒化物半導体基板の表面の一部の領域を露出させ、該表面の残余の領域を覆うレジストマスクを形成し、エッチング法により窒化物半導体基板の表面の前記一部の領域をエッチングして、一部の領域に直径が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度の凸部を形成し、窒化物半導体基板上に、第１導電型の窒化物半導体を含み、且つ、基板上の凸部の上方に形成されて表面に露出したヒロックを有する第１導電型クラッド層を形成し、第１導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体により発光層を形成し、発光層上に、第２導電型の窒化物半導体を含み、且つ、前記凸部の上方に形成されて表面に露出した前記ヒロックを有する第２導電型クラッド層を形成する。さらに、第１導電型クラッド層、発光層および第２導電型クラッド層を含む半導体積層部のうちヒロックが形成された領域をエッチングし、第１導電型クラッド層を露出させて共振器を有するメサ構造を形成する。さらに、露出した第１導電型クラッド層の表面において、ヒロックが露出した領域に第１電極を形成し、第２導電型クラッド層上に第２電極を形成する。
これにより、第２導電型クラッド層上の第２電極と対向する面にヒロックを形成しないことにより、発光層に効率的に電流を注入することができるため、発振閾値電流を低減させ、さらに、平行面内において他の領域よりも電気抵抗が低いヒロックを第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する面に形成することで、閾値電圧を低減することが可能なレーザダイオードを作製することができる。
（３）レーザダイオードは、Ａｌを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備え、半導体積層部は、記窒化物半導体基板上に配置され、第１導電型の窒化物半導体を含む第１導電型クラッド層と、第１導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第２導電型の窒化物半導体を含む第２導電型クラッド層と、を有し、半導体積層部のうち前記第１導電型クラッド層の一部、前記発光層および前記第２導電型クラッド層は、共振器を有するメサ構造を形成し、第１導電型クラッド層上において、前記メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、前記第１導電型クラッド層の前記第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在し、第２導電型クラッド層上には第２電極が配置されており、前記第２導電型クラッド層の前記第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない。
これにより、レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上の第２電極と対向する面にヒロックを形成しないことにより、発光層に効率的に電流を注入することができるため、発振閾値電流を低減させ、さらに、平行面内において他の領域よりも電気抵抗が低いヒロックを第１導電型クラッド層上の第１電極と対向する面に形成することで、閾値電圧を低減することができる。
（４）レーザダイオードにおいて、第１導電型クラッド層上には、ヒロックの外周面に沿ってヒロック外周部が形成され、ヒロックとヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部の直径は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関があるヒロック構造部の直径を適切に調整して、閾値電圧をより低減することができる。
（５）前記ヒロック構造部は、平面視において多角形状を有することが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関があるヒロック構造部の直径を適切に調整して、閾値電圧をより確実に低減することができる。
（６）レーザダイオードにおいて、ヒロック構造部の高さは、第１導電型クラッド層における第１電極と対向する表面を基準とした場合に１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、第１導電型クラッド層と第１電極との密着性を向上することができる。
（７）レーザダイオードにおいて、ヒロックに含まれるＧａ量は、前記第１導電型クラッド層における前記窒化物半導体基板の表面と平行な面内において、前記ヒロック以外の領域に含まれるＧａ量よりも多いことが好ましい。
これにより、閾値電圧を確実に低減することができる。
（８）レーザダイオードにおいて、ヒロックの電気抵抗は、窒化物半導体基板の表面と平行な面内において、ヒロック以外の領域の電気抵抗よりも低いことが好ましい。
これにより、閾値電圧をさらに確実に低減することができる。
（９）レーザダイオードにおいて、ヒロックは窒化物半導体基板の表面から上方に向かって径が拡大するｎ角錘形状（ｎは３以上の整数）であることが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関があるヒロック構造部の直径を適切に調整して、閾値電圧をより確実に低減することができる。
（１０）レーザダイオードにおいて、メサ構造は、平面視における共振器の端面の長さとメサ構造の側面の長さとの比が、１：５以上１：５００以下であることが好ましい。
これにより、閾値電圧および発振閾値電流と相関があるメサ構造の側面間の距離を適切に調整して閾値電圧および発振閾値電流を低下させることができる。
（１１）レーザダイオードにおいて、窒化物半導体基板がＡｌＮ単結晶基板であることが好ましい。
これにより、基板と基板の上側に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくすることができ、安定性の高い窒化物半導体層を形成することができる。
（１２）レーザダイオードは、第１導電型クラッド層と発光層との間に配置された第１導電型導波路層と、第２導電型クラッド層と発光層との間に配置された第２導電型導波路層と、を備えていることが好ましい。
これにより、発光層へ光を閉じ込める効果が向上し、発光効率が向上する。
（１３）レーザダイオードは、第２導電型クラッド層上に配置され、ＧａＮを含む窒化物半導体で形成された第２導電型コンタクト層を備えることが好ましい。このとき、第２導電型クラッド層は、ＡｌｄＧａ1-ｄＮ（０．１≦ｄ≦１）を含み、窒化物半導体基板から遠ざかるにつれてＡｌ組成ｅが小さくなる組成傾斜を有し、膜厚が５００ｎｍ未満である第２導電型縦伝導層と、ＡｌｆＧａ1-ｆＮ（０＜ｆ≦１）を含む第２導電型横伝導層と、を有することが好ましい。
これにより、キャリアをより効率よく発光層へ注入して発光効率を向上させることができる。
（１４）レーザダイオードは、第２導電型縦伝導層と第２導電型導波路層との間に配置され、ＡｌｇＧａ1-ｇＮ（０＜ｇ≦１.０）で形成された中間層を備えることが好ましい。
これにより、第２導電型横伝導層および第２導電型コンタクト層を完全歪で形成させてキャリアの伝導率を向上させることができる。
（１５）第２導電型縦伝導層の膜厚は、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、発光層への光閉じ込め効果が向上するとともに、キャリア注入効果が向上し、レーザダイオードの発光効率が向上する。
（１６）第２導電型縦伝導層のうちの第２導電型導波路層との界面を含む一部または全ての領域は、不純物がドープされていない領域であることが好ましい。
これにより、不純物の拡散を抑制してキャリアを効率的に発光層に注入することができ、発振効率を高めることができる。
（１７）第１導電型クラッド層は、ＡｌａＧａ1-ａＮ（０．６＜ａ≦０．８）で形成されており、第２導電型縦伝導層および第２導電型横伝導層は、基板に対して完全歪で形成されていることが好ましい。
第１導電型クラッド層をＡｌａＧａ1-ａＮ（０．６＜ａ≦０．８）で形成することにより、第２導電型縦伝導層および第２導電型横伝導層を基板に対して完全歪で形成してキャリアの伝導率を向上させることができる。
（１８）第２導電型横伝導層の第２導電型縦伝導層と対向する面におけるＡｌ組成ｆは、第２導電型縦伝導層のＡｌ組成ｅの最小値よりも大きいことが好ましい。
これにより、キャリアを横方向に拡散することができ、キャリアの注入効率を高めることができる。
（１９）レーザダイオードは、平面視において、第２導電型クラッド層上の、メサ構造の側面から５μｍ以上離れた領域に設けられた第２電極を備えていることが好ましい。
これにより、レーザダイオードは内部損失が生じず、発光効率を向上させることができる。
（２０）第１導電型クラッド層において、第１電極と対向する表面には１０２個／ｃｍ２以上１０５個／ｃｍ２以下の密度でヒロックが存在していることが好ましい。
これにより、閾値電圧と相関がある第１導電型クラッド層状の第１電極と対向する表面におけるヒロックの個数を適切に調整して、閾値電圧をより確実に低減することができる。
【実施例0110】
以下、本開示の実施例及び比較例について説明する。
【0111】
［実施例１］
基板として厚さ５５０μｍの（０００１）面ＡｌＮ単結晶基板を用い、この基板に対して、リソグラフィープロセスおよびスパッタプロセスにより基板上に凸部を形成した。
まず、基板上にヒロックの起点となる凸部を形成した。具体的には、レーザダイオードにおいてメサ構造が形成される領域に相当する基板上の領域を、ＳｉＯ２によるマスクで保護した。次に０．８μｍ径のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子を、マイクロエアブラスター装置（シスコム社製、「Ｍ６５００」）を用いて１分間、基板上に噴霧した。その後、基板上のＳｉＯ２を、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）を用いてＣＦ４ガスによって除去した。これにより、基板上において、メサ構造が形成されない領域のみに、アルミナ粒子による凸部が形成された。このとき、光学顕微鏡（キーエンス社製、「ＬＭ１０００」）を用いて基板上を観察したところ、メサ構造が形成されない領域には０．８μｍ径のアルミナ粒子による凸部が１．７×１０４個／ｃｍ２の密度で形成されていた。また、メサ構造が形成される領域には、マイクロパーティクルが存在せず、凸部が形成されていなかった。
基板として厚さ５５０μｍの（０００１）面ＡｌＮ単結晶基板を用い、この基板に対して、リソグラフィープロセスおよびスパッタプロセスにより基板上に凸部を形成した。
まず、基板上にヒロックの起点となる凸部を形成した。具体的には、レーザダイオードにおいてメサ構造が形成される領域に相当する基板上の領域を、ＳｉＯ２によるマスクで保護した。次に０．８μｍ径のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粒子を、マイクロエアブラスター装置（シスコム社製、「Ｍ６５００」）を用いて１分間、基板上に噴霧した。その後、基板上のＳｉＯ２を、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）を用いてＣＦ４ガスによって除去した。これにより、基板上において、メサ構造が形成されない領域のみに、アルミナ粒子による凸部が形成された。このとき、光学顕微鏡（キーエンス社製、「ＬＭ１０００」）を用いて基板上を観察したところ、メサ構造が形成されない領域には０．８μｍ径のアルミナ粒子による凸部が１．７×１０４個／ｃｍ２の密度で形成されていた。また、メサ構造が形成される領域には、マイクロパーティクルが存在せず、凸部が形成されていなかった。
【0112】
また、凸部を形成した上記基板に対して有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を用いてアニール処理を行った。アニール処理は、１３００℃の環境下において、ＮＨ３雰囲気中での５分間のアニールおよびＨ２雰囲気中での５分間のアニールを１セットとして、２セットの処理を行った。
【0113】
次に、基板上に、バッファ層としてホモエピタキシャル層であるＡｌＮ層を形成した。ＡｌＮ層は、１２００℃の環境下において５００ｎｍの厚さで形成した。このとき、ＩＩＩ族元素原料ガスの供給レートと窒素原料ガスの供給レートとの比率（Ｖ／ＩＩＩ比）は５０とした。また、アニールを行ったチャンバーの真空度を５０ｍｂａｒとした。このときのＡｌＮ層の成長レートは０．５μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を用いた。また、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ３）を用いた。
【0114】
上述したように形成したＡｌＮ層上に、第１導電型クラッド層を形成した。第１導電型クラッド層は、Ｓｉをドーパント不純物として用いたｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ：７０％、すなわちＡｌ０．７０Ｇａ０．３０Ｎ層）とした。第１導電型クラッド層は、１０８０℃の温度で、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で３５０ｎｍの厚さで形成した。このときの第１導電型クラッド層の成長レートは０．４μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を用いた。また、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を用いた。また、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ３）を用いた。また、Ｓｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ４）を用いた。
【0115】
続いて、第１導電型クラッド層上に第１導電型導波路層であるｎ型導波路層を形成した。ｎ型導波路層は、Ｓｉをドーパント不純物として用いたｎ型ＡｌＧａＮ層（Ａｌ：６３％、すなわちＡｌ０．６３Ｇａ０．３７Ｎ層）とした。ｎ型導波路層は、１０８０℃の温度で、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で６０ｎｍの厚さで形成した。このときのｎ型導波路層の成長レートは０．３５μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を用いた。また、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を用いた。また、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ３）を用いた。
【0116】
続いて、ｎ型導波路層上に発光層を形成した。発光層は、量子井戸層とバリア層とを３周期積層させた多重量子井戸構造を有するように成膜して形成した。ここで、量子井戸層は、３．０ｎｍの厚さを有するＡｌＧａＮ層（Ａｌ：５２％、すなわちＡｌ０．５２Ｇａ０．４８Ｎ層）とした。また、６．０ｎｍの厚さを有するバリア層は、ＡｌＧａＮ層（Ａｌ：６３％、すなわちＡｌ０．６３Ｇａ０．３７Ｎ層）とした。
発光層は、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で形成した。このときの量子井戸層の成長レートは０．１８μｍ／ｈｒであった。また、バリア層の成長レートは０．１５μｍ／ｈｒであった。
発光層は、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で形成した。このときの量子井戸層の成長レートは０．１８μｍ／ｈｒであった。また、バリア層の成長レートは０．１５μｍ／ｈｒであった。
【0117】
続いて、発光層上に第２導電型導波路層であるｐ型導波路層を形成した。ｐ型導波路層は、ドーパントを含まないＡｌＧａＮ層（Ａｌ：６３％、すなわちＡｌ０．６３Ｇａ０．３７Ｎ層）とした。ｐ型導波路層は、１０８０℃の温度で、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で６０ｎｍの厚さで形成した。このときのｐ型導波路層の成長レートは０．３５μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を用いた。また、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を用いた。
【0118】
続いて、ｐ型導波路層上に第２導電型クラッド層を形成した。第２導電型クラッド層は、第２導電型縦伝導層と、第２導電型横伝導層とを備える積層構造であり、Ａｌ組成比が傾斜するグレーデッド層である。第２導電型縦伝導層は、基板から遠ざかる方向にＡｌ組成が分布をもち、Ａｌ＝１．０から０．７まで変化する、層厚３２０ｎｍのＡｌＧａＮ層とした。また、第２導電型横伝導層はＡｌ＝０．９、膜厚２ｎｍのＡｌＧａＮ層とした。第２導電型クラッド層は、１０８０℃の温度で、真空度を５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を４０００とした条件で形成した。このときの第２導電型クラッド層の成長レートは０．３～０．５μｍ／ｈｒであった。また、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を用いた。また、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を用いた。
【0119】
続いて、第２導電型クラッド層上に第２導電型コンタクト層であるｐ型コンタクト層を形成した。ここで、ｐコンタクト層は、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とにより形成した。ＡｌＧａＮ層は、Ｍｇをドーパント不純物として用い、基板から遠ざかる方向にＡｌ組成が分布をもち、Ａｌ＝０．７から０．４まで変化する、層厚３０ｎｍのｐ型窒化物半導体層とした。また、ＧａＮ層は、１０ｎｍの厚さを有するＧａＮ（すなわちＡｌ：０％）で形成した。
【0120】
ｐ型コンタクト層は、９５０℃の温度で、真空度を１５０ｍｂａｒに設定し、Ｖ／ＩＩＩ比を３６５０とした条件で形成した。このときのｐ型コンタクト層の成長レートは０．２μｍ／ｈｒであった。
【0121】
以上のようにして、ＡｌＮ基板上に、半導体積層部を形成した。この半導体積層部に対してＸＲＤによる逆格子マッピング測定を実施したところ、半導体積層部はｐ型コンタクト層まで緩和のないシュードモルフィック成長をしていることが分かった。
また、ｐ型コンタクト層の表面には、基板上のマイクロパーティクルを起点として成長したヒロックが突出して形成されていた。
また、ｐ型コンタクト層の表面には、基板上のマイクロパーティクルを起点として成長したヒロックが突出して形成されていた。
【0122】
上述したように形成された半導体積層部に対して、Ｎ２雰囲気中、７００℃で１０分以上アニーリングを行うことによって、ｐ型コンタクト層を更に低抵抗化した。ＩＣＰを用いてＣｌ２を含むガスによりドライエッチングを行うことによって、第１導電型クラッド層（ｎ型クラッド層）を露出させた。このとき、半導体積層部においてヒロックが形成された領域が除去されてｎ型クラッド層が露出し、ヒロックが形成されていない領域においてｐ型コンタクト層を含むメサ構造が形成されるように、レジストマスクを配置した。ｎ型クラッド層は、平面視で＜１－１００＞方向に長い矩形の領域に形成した。
また、ＩＣＰによるエッチングにより、露出したｎ型クラッド層の表面におけるヒロックの外周部分には、ｐ型コンタクト層上のヒロックを履歴したヒロック外周部が形成された。これにより、ｎ型クラッド層上には、ヒロックとヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部が形成された。
また、ＩＣＰによるエッチングにより、露出したｎ型クラッド層の表面におけるヒロックの外周部分には、ｐ型コンタクト層上のヒロックを履歴したヒロック外周部が形成された。これにより、ｎ型クラッド層上には、ヒロックとヒロック外周部とで構成されるヒロック構造部が形成された。
【0123】
メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部を、レーザ顕微鏡（キーエンス社製、「ＶＫ－Ｘ３０００」）を用いて観察した。その結果、形成されたヒロック構造部は、いずれも平面視において六辺を有する形状であった。また、ヒロック構造部の最大径および高さを計測すると、ｎ型クラッド層上のヒロック構造部は、最大径の中央値が１０μｍであり、高さの中央値が２００ｎｍであった。
【0124】
また、同じくメサ構造の形成後に、ＥＤＸ測定によってｎ型クラッド層におけるヒロックのＧａ濃度（Ｇａ含有量）と、ヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
【0125】
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ｎ型クラッド層に形成されたヒロックは、基板上に配置された凸部、すなわちマイクロパーティクルを起点として発生していた。また、ヒロックは、基板から遠ざかる方向に径が広がっている、つまり基板表面の凸部から上方に向かって径を拡大しながら伸長している様子が見られた。
【0126】
また、メサ構造におけるｐ型コンタクト層上に、＜１－１００＞方向に長い矩形状にＮｉおよびＡｕを順に成膜して電極金属領域を複数形成して第２電極とした。このとき、第２電極の幅は５μｍであり、長さは７００μｍであった。また、メサ構造のｎ型クラッド層が露出した領域において、＜１－１００＞方向に長い矩形状にＶ、Ａｌ、Ｎｉ、ＴｉおよびＡｕを順に成膜して電極金属領域を複数形成して第１電極とした。次に窒化物半導体レーザダイオードの表面に化学気相成長法（ＣＶＤ）装置を用いてＳｉＯ２を含むパッシベーション層を形成した。
【0127】
さらに、電極金属領域内において、＜１１－２０＞方向に平行に複数回の劈開させることによって、基板をストライプ状に分割し、個片化されたレーザダイオードを形成した。このとき、第２電極の幅は５μｍであり、長さは６００μｍであった。レーザダイオードにおいて、電極金属領域の面積（第１電極の底面積）は、平均で０．０００３ｃｍ２であった。
【0128】
また実施例１のレーザダイオードに対して、第１電極領域におけるヒロック構造部の個数として第１電極上に現れたヒロック構造部の個数を測定したところ、平均として５個であった。つまり、ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、１．７×１０４個／ｃｍ２（＝５個／０．０００３ｃｍ２）であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は表れていなかった。
作製された実施例１のレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９Ｖ、発振閾値電流は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
作製された実施例１のレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９Ｖ、発振閾値電流は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0129】
［実施例２］
厚さが５５０μｍの（０００１）面ＡｌＮ単結晶基板を用い、この基板に対して、直径１μｍの円形パターンを有するマスクを使用してレジストによるマスクを使用して、レジストマスクを形成した。このとき、レーザダイオードにおいてメサ構造が形成される領域に相当する基板上の領域をレジストで保護した。その後、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）を用いてＣｌ２ガスによって基板をエッチングした。これにより、基板上において、メサ構造が形成されない領域のみに、円形パターンに対応する凸部を形成した。このとき、実施例１と同様に光学顕微鏡を用いて基板上を観察したところ、メサ構造部が形成される領域には凸部が存在せず、それ以外の領域には直径１μｍの凸部が２×１０４個／ｃｍ２存で形成されていた。また、メサ構造が形成される領域には、円形パターンによる凸部が形成されていなかった。
エッチングにより基板上に凸部を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例２のレーザダイオードを作製した。
厚さが５５０μｍの（０００１）面ＡｌＮ単結晶基板を用い、この基板に対して、直径１μｍの円形パターンを有するマスクを使用してレジストによるマスクを使用して、レジストマスクを形成した。このとき、レーザダイオードにおいてメサ構造が形成される領域に相当する基板上の領域をレジストで保護した。その後、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）を用いてＣｌ２ガスによって基板をエッチングした。これにより、基板上において、メサ構造が形成されない領域のみに、円形パターンに対応する凸部を形成した。このとき、実施例１と同様に光学顕微鏡を用いて基板上を観察したところ、メサ構造部が形成される領域には凸部が存在せず、それ以外の領域には直径１μｍの凸部が２×１０４個／ｃｍ２存で形成されていた。また、メサ構造が形成される領域には、円形パターンによる凸部が形成されていなかった。
エッチングにより基板上に凸部を形成した以外は、実施例１と同様にして実施例２のレーザダイオードを作製した。
【0130】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
【0131】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0132】
実施例２のーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、平均として６個であった。また、ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、２×１０４個／ｃｍ２（＝６個／積０．０００３ｃｍ２）であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は表れていなかった。
作製された実施例２のレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
作製された実施例２のレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0133】
［実施例３］
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを３０秒間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を３．３×１０３個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例３のレーザダイオードを得た。
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを３０秒間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を３．３×１０３個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例３のレーザダイオードを得た。
【0134】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
【0135】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0136】
実施例３によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、平均として１個であった。また、ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、３．３×１０３個／ｃｍ２（＝１個／０．０００３ｃｍ２）であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は表れていなかった。
作製された実施例３によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１１Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
作製された実施例３によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１１Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0137】
［実施例４］
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを２分間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を５．０×１０４個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例４のレーザダイオードを得た。
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを２分間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を５．０×１０４個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例４のレーザダイオードを得た。
【0138】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
【0139】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0140】
作製された実施例４によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、平均として１５個であった。ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、５．０×１０４個／ｃｍ２（＝１５個／０．０００３ｃｍ２）であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は表れていなかった。
実施例４によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例４によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0141】
［実施例５］
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを４分間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を１．０×１０５個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例５のレーザダイオードを得た。
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを４分間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を１．０×１０５個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例５のレーザダイオードを得た。
【0142】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
【0143】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0144】
実施例５によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、平均として３０個であった。ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、１．０×１０５個／ｃｍ２（＝３０個／０．０００３ｃｍ２）であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は表れていなかった。
作製された実施例５によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
作製された実施例５によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0145】
［実施例６］
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を１２０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例６のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が１μｍであったその他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を１２０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例６のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が１μｍであったその他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
【0146】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0147】
実施例６によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。また、メサ構造にヒロックが形成されていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は現れていなかった。
実施例６によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例６によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0148】
［実施例７］
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を８０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例７のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が５μｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。
また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を８０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例７のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が５μｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。
また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
【0149】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0150】
また、実施例７によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。また、メサ構造にヒロックが形成されていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は現れていなかった。
作製された実施例７によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
作製された実施例７によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0151】
［実施例８］
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を２０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例８のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が１５μｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。
また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を２０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例８のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が１５μｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。
また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
【0152】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0153】
また、実施例８によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。また、メサ構造にヒロックが形成されていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は現れていなかった。
作製された実施例８によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
作製された実施例８によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0154】
［実施例９］
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を１０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例９のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が３０μｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。
また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の成長Ｖ／ＩＩＩ比を１０００にした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例９のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、最大径の中央値が３０μｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、高さ）は、実施例１と同様であった。
また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
【0155】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0156】
実施例９によるレーザダイオードにおいて、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。また、メサ構造にヒロックが形成されていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は現れていなかった。
実施例９によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例９によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0157】
［実施例１０］
ｎ型クラッド層の成長レートを０．１５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１０のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、高さの中央値が２０ｎｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、最大径）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
ｎ型クラッド層の成長レートを０．１５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１０のレーザダイオードを得た。
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、高さの中央値が２０ｎｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、最大径）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0158】
作製された実施例１０によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。また、メサ構造にヒロックが形成されていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は現れていなかった。
実施例１０によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１０によるレーザダイオード構造に対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0159】
［実施例１１］
ｎ型クラッド層の成長レートを０．２５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１１のレーザダイオードを得た。
ｎ型クラッド層の成長レートを０．２５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１１のレーザダイオードを得た。
【0160】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、高さの中央値が１００ｎｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、最大径）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0161】
作製された実施例１１によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。また、メサ構造にヒロックが形成されていないことから、第２電極上にはヒロック構造部は現れていなかった。
実施例１１によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１１によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0162】
［実施例１２］
ｎ型クラッド層の成長レートを０．４５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１２のレーザダイオードを得た。
ｎ型クラッド層の成長レートを０．４５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１２のレーザダイオードを得た。
【0163】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、高さの中央値が５００ｎｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、最大径）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0164】
作製された実施例１２によるレーザダイオード構造おいて実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、７４であった。
実施例１２によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１２によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は８．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0165】
［実施例１３］
ｎ型クラッド層の成長レートを０．５５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１３のレーザダイオードを得た。
ｎ型クラッド層の成長レートを０．５５μｍ／ｈにした。それ以外は実施例１と同様にして、実施例１３のレーザダイオードを得た。
【0166】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した。その結果形成されたヒロック構造部は、高さの中央値が９００ｎｍであった。その他のレーザ顕微鏡による測定結果（平面視での形状、最大径）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0167】
作製された実施例１３によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。
実施例１３によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１３によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0168】
［実施例１４］
第２電極の長さが２００μｍであり、幅が５μｍである以外は、実施例１と同様にして、実施例１４のレーザダイオードを得た。
第２電極の長さが２００μｍであり、幅が５μｍである以外は、実施例１と同様にして、実施例１４のレーザダイオードを得た。
【0169】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0170】
作製された実施例１４によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。
実施例１４によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１１Ｖ、発振電流閾値は１５ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１４によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１１Ｖ、発振電流閾値は１５ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0171】
［実施例１５］
ｐ型電極の長さが１５００μｍであり、幅が５μｍである以外は、実施例１と同様にして、実施例１５のレーザダイオードを得た。
ｐ型電極の長さが１５００μｍであり、幅が５μｍである以外は、実施例１と同様にして、実施例１５のレーザダイオードを得た。
【0172】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0173】
作製された実施例１５によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。
実施例１５によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０．５Ｖ、発振電流閾値は８ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１５によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１０．５Ｖ、発振電流閾値は８ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0174】
[実施例１６]
ｐ型電極の長さが６００μｍであり、幅が２μｍである以外は、実施例１と同様にして、実施例１６のレーザダイオードを得た。
ｐ型電極の長さが６００μｍであり、幅が２μｍである以外は、実施例１と同様にして、実施例１６のレーザダイオードを得た。
【0175】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
【0176】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0177】
作製された実施例１６によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。
実施例１６によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は７．２Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１６によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は７．２Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0178】
[実施例１７]
ｐ型電極の長さが６００μｍであり、幅が１０μｍである以外は実施例１と同様にして、実施例１７のレーザダイオードを得た。
ｐ型電極の長さが６００μｍであり、幅が１０μｍである以外は実施例１と同様にして、実施例１７のレーザダイオードを得た。
【0179】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0180】
作製された実施例１７によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、実施例１と同様に平均として５個であり、ｎ型クラッド層上の第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、１．７×１０４個／ｃｍ２であった。
実施例１７によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１１Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
実施例１７によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１１Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0181】
［比較例１］
ＡｌＮ単結晶基板への凸部の形成（加工）を一切行わなかった。それ以外は実施例１と同様にして、比較例１のレーザダイオードを得た。
メサ構造の形成後に、レーザ顕微鏡によって観察したところ、ｎ型クラッド層上およびメサ構造上にはヒロックが形成されていなかった。
比較例１によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１７Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
ＡｌＮ単結晶基板への凸部の形成（加工）を一切行わなかった。それ以外は実施例１と同様にして、比較例１のレーザダイオードを得た。
メサ構造の形成後に、レーザ顕微鏡によって観察したところ、ｎ型クラッド層上およびメサ構造上にはヒロックが形成されていなかった。
比較例１によるレーザダイオードに対し、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１７Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0182】
［比較例２］
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを５分間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を１．２×１０５個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、比較例２のレーザダイオードを得た。
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いてマイクロパーティクルを５分間噴霧し、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を１．２×１０５個／ｃｍ２の密度で形成した。それ以外は実施例１と同様にして、比較例２のレーザダイオードを得た。
【0183】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造には基板上の凸部を起点とするヒロックが含まれていなかった。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0184】
作製された比較例２によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、平均として３５個であった。ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、１．２×１０５個／ｃｍ２（＝３５個／０．０００３ｃｍ２）であった。
比較例２によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１３．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
比較例２によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は１３．５Ｖ、発振電流閾値は１０ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0185】
[比較例３]
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いて、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を２．３×１０４個／ｃｍ２の密度で形成した。また、リソグラフィープロセスおよびスパッタプロセスによる基板上への凸部の形成時に、レーザダイオードにおけるメサ構造の形成領域に相当する基板上の領域をＳｉＯ２で保護しなかった。それ以外は、実施例１と同様にして比較例３のレーザダイオードを作製した。
ＡｌＮ単結晶基板に対して、実施例１と同じマイクロエアブラスター装置を用いて、ＡｌＮ単結晶基板上にマイクロパーティクルによる凸部を２．３×１０４個／ｃｍ２の密度で形成した。また、リソグラフィープロセスおよびスパッタプロセスによる基板上への凸部の形成時に、レーザダイオードにおけるメサ構造の形成領域に相当する基板上の領域をＳｉＯ２で保護しなかった。それ以外は、実施例１と同様にして比較例３のレーザダイオードを作製した。
【0186】
実施例１と同様に、メサ構造の形成後に、ｎ型クラッド層上に形成されたヒロック構造部をレーザ顕微鏡によって観察した結果、測定結果（平面視での形状、最大径、高さ）は、実施例１と同様であった。また、メサ構造のｐ型コンタクト層上においても、基板上の凸部を起点とするヒロックが形成されていた。
【0187】
また、ＥＤＸ測定によってヒロックのＧａ含有量（Ｇａ濃度）とヒロック以外の領域のＧａ濃度とを比較したところ、第１実施形態と同様に、基板表面と平行な面内において、ヒロックのＧａ濃度は、ヒロック以外の領域よりも５％以上高かった。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
さらに、基板及び露出されたｎ型クラッド層の厚さ方向の断面に対してＴＥＭ測定（ａ面における観測）を実施したところ、ヒロックは基板上に配置された凸部を起点として発生しており、断面からは基板から遠ざかる方向に径が拡大していく様子が見られた。
【0188】
比較例３によるレーザダイオード構造において、第１電極上に現れたヒロック構造部の個数は、平均として７個であった。ｎ型クラッド層上において第１電極と対向する表面におけるヒロックの密度は、基板上の凸部の密度と同様に、２．３×１０４個／ｃｍ２（＝ヒロックの個数：７個／０．０００３ｃｍ２）であった。また、第２電極上に現れたヒロック構造部の個数は２個であった。
比較例３によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９Ｖ、発振電流閾値は２５ｋＡ／ｃｍ２であった。
比較例３によるレーザダイオードに対して、電流注入による電流－端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は９Ｖ、発振電流閾値は２５ｋＡ／ｃｍ２であった。
【0189】
以下の表１に、各実施例及び比較例の評価結果を示す。
【0190】
【表1】
【0191】
表１に示すように、各実施例によるレーザダイオードは、第１導電型クラッド層（各実施例及び各比較例におけるｎ型クラッド層）上において、前記メサ構造を形成しない領域に第１電極が配置され、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面には、１個以上３０個以下のヒロックが存在している。さらに、各実施例によるレーザダイオードは、第２導電型クラッド層（各実施例及び各比較例におけるｐ型クラッド層）上には第２電極が配置されており、第２導電型クラッド層の第２電極と対向する表面にはヒロックが存在しない構成を有している。
これにより、各実施例におけるレーザダイオードは、閾値電圧がいずれも１１Ｖ以下であり、発振閾値がいずれも１５ＫＡ／ｃｍ２以下であった。つまり、各実施例におけるレーザダイオードは、発振閾値電流および閾値電圧を相対的に低い値に抑制することができた。
これにより、各実施例におけるレーザダイオードは、閾値電圧がいずれも１１Ｖ以下であり、発振閾値がいずれも１５ＫＡ／ｃｍ２以下であった。つまり、各実施例におけるレーザダイオードは、発振閾値電流および閾値電圧を相対的に低い値に抑制することができた。
【0192】
また、各実施例におけるレーザダイオードは、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面にヒロックを有しない比較例１によるレーザダイオードと比較して、閾値電圧が顕著に低減した。また、各実施例におけるレーザダイオードは、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面に３０個を超えるヒロックを有する比較例２によるレーザダイオードと比較して、閾値電圧が顕著に低減下した。
さらに、各実施例におけるレーザダイオードは、第２導電型クラッド層の第２電極と対向する表面にヒロックを有する比較例３によるレーザダイオードと比較して、発振閾値電流が顕著に低減した。
さらに、各実施例におけるレーザダイオードは、第２導電型クラッド層の第２電極と対向する表面にヒロックを有する比較例３によるレーザダイオードと比較して、発振閾値電流が顕著に低減した。
【0193】
また、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面におけるヒロックの個数が１５個以上である実施例４、５のレーザダイオードは、当該ヒロックの個数が１個である実施例３のレーザダイオードと比較して、閾値電圧がより低減した。
また、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面におけるヒロックの最大径が５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内である実施例７、８のレーザダイオードは、実施例６、９と比較して、閾値電圧がより低減した。
また、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面におけるヒロックの最大径が５μｍ以上１５μｍ以下の範囲内である実施例７、８のレーザダイオードは、実施例６、９と比較して、閾値電圧がより低減した。
【0194】
以上から、レーザダイオードにおけるヒロックの形成位置と、第１導電型クラッド層の第１電極と対向する表面におけるヒロックの個数やヒロックの最大径を適切に設定する必要があることがわかった。
【0195】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0196】
１、２、３、４、５、６ レーザダイオード
１０ 基板
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 半導体積層部
２１ 第１導電型クラッド層
２２ 発光層
２３ 第２導電型クラッド層
２３１ 第２導電型縦伝導層
２３２ 第２導電型横伝導層
２４ 第１導電型導波路層
２５ 第２導電型導波路層
２６ 第２導電型コンタクト層
２７ 中間層
３１ 第１電極
３２ 第２電極
２０１ 第１導電型クラッド層を含むメサ構造
２０２ 第１導電型クラッド層を含むメサ構造の第１領域
２０３ 第１導電型クラッド層を含まないメサ構造（リッジ部）
Ｌ メサ構造の側面からの距離
ＳＳ メサ構造の側面
ＥＳ メサ構造の端面
１０ 基板
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 半導体積層部
２１ 第１導電型クラッド層
２２ 発光層
２３ 第２導電型クラッド層
２３１ 第２導電型縦伝導層
２３２ 第２導電型横伝導層
２４ 第１導電型導波路層
２５ 第２導電型導波路層
２６ 第２導電型コンタクト層
２７ 中間層
３１ 第１電極
３２ 第２電極
２０１ 第１導電型クラッド層を含むメサ構造
２０２ 第１導電型クラッド層を含むメサ構造の第１領域
２０３ 第１導電型クラッド層を含まないメサ構造（リッジ部）
Ｌ メサ構造の側面からの距離
ＳＳ メサ構造の側面
ＥＳ メサ構造の端面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】