特開 2023-40691 窒化物半導体発光素子

(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】P2023040691

(43)【公開日】2023-03-23

(54)【発明の名称】窒化物半導体発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/343 20060101AFI20230315BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20230315BHJP

【ＦＩ】

H01S5/343 610

H01L33/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021147813

(22)【出願日】2021-09-10

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、文部科学省、科学技術試験研究委託事業「省エネルギー社会の実現に資する次世代半導体研究開発（レーザーデバイス・システム領域）」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】599002043

【氏名又は名称】学校法人 名城大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三好 晃平

(72)【発明者】

【氏名】竹内 哲也

【テーマコード（参考）】

5F173

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F173AA08

5F173AG20

5F173AH22

5F173AH49

5F173AJ03

5F173AJ04

5F173AJ05

5F173AJ06

5F173AJ13

5F173AJ14

5F173AJ15

5F173AJ42

5F173AP57

5F173AP62

5F173AP64

5F173AR23

5F241AA03

5F241CA04

5F241CA05

5F241CA08

5F241CA14

5F241CA22

5F241CA23

5F241CA40

5F241CA49

5F241CA53

5F241CA56

5F241CA58

5F241CA65

5F241CA73

5F241CA74

5F241CA88

5F241CA92

5F241CB11

(57)【要約】

【課題】量産が可能な方法による製造が可能であって、従来とはピエゾ電界の向きを反転することのできる、窒化物半導体発光素子を提供する。
【解決手段】窒化物半導体発光素子は、ｎ型のＧａＮ基板と、ＧａＮ基板の＋Ｃ側の主面の上層に位置するｎ型の第一半導体層と、トンネル接合を形成する第二半導体層と、ｐ型の第三半導体層と、ｐ側のガイド層を形成する第四半導体層と、活性層と、ｎ側のガイド層を形成する第五半導体層と、ｎ型の第六半導体層とを備える。半導体積層体は、３以上の異なる幅を有すると共にＧａＮ基板に近づくに連れて幅が広くなるような段差形状を示し、第五半導体層内の第一高さ位置、第三半導体層の活性層に近い側の面と第一半導体層のＧａＮ基板に近い側の面とに挟まれた領域内の第二高さ位置を境に、それぞれ幅が変化する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ型のＧａＮ基板と、
前記ＧａＮ基板の＋Ｃ側の主面の上層に位置し、ｎ型不純物が含有された窒化物半導体からなる第一半導体層と、
前記第一半導体層の上層に位置し、ｎ型不純物及びｐ型不純物の両者が含有された窒化物半導体からなり、トンネル接合を形成する、第二半導体層と、
前記第二半導体層の上層に位置し、ｐ型不純物が含有された窒化物半導体からなり、ｐ側のクラッド層を形成する、第三半導体層と、
前記第三半導体層の上層に位置し、ｐ型不純物が含有された又はアンドープの窒化物半導体からなり、ｐ側のガイド層を形成する、第四半導体層と、
前記第四半導体層の上層に位置し、窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層の上層に位置し、ｎ型不純物が含有された又はアンドープの窒化物半導体からなり、ｎ側のガイド層を形成する、第五半導体層と、
前記第五半導体層の上層に位置し、ｎ型不純物が含有された窒化物半導体からなり、ｎ側のクラッド層を形成する、第六半導体層とを備え、
前記第一半導体層、前記第二半導体層、前記第三半導体層、前記第四半導体層、前記活性層、前記第五半導体層、及び前記第六半導体層を含む半導体積層体は、前記主面に平行な方向から見たときに、３以上の異なる幅を有すると共に、前記主面に直交する方向に関して前記ＧａＮ基板に近づくに連れて前記幅が広くなるような段差形状を示し、
前記半導体積層体は、前記主面に平行な方向から見たときに、前記第五半導体層内の第一高さ位置、及び前記第三半導体層の前記活性層に近い側の面と前記第一半導体層の前記ＧａＮ基板に近い側の面とに挟まれた領域内の第二高さ位置を境に、それぞれ前記幅が変化することを特徴とする、窒化物半導体発光素子。

【請求項2】

前記第二高さ位置が、前記第三半導体層内に位置することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項3】

前記主面に直交する方向に関して、前記第一高さ位置と、前記活性層の前記第五半導体層側の面との間の距離が、３０ｎｍ～３５０ｎｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項4】

前記第四半導体層は、アンドープの窒化物半導体からなり、厚みが１００ｎｍ～３００ｎｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。

【請求項5】

前記第三半導体層及び前記第六半導体層は、いずれもＡｌを含む窒化物半導体からなり、
前記第六半導体層のＡｌ組成は、前記第三半導体層のＡｌ組成よりも低いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒化物半導体発光素子に関し、特にＧａＮ基板上に複数の窒化物半導体層が形成されてなる窒化物半導体発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

窒化物半導体を用いたレーザダイオード（以下、適宜「ＬＤ」と略記する。）に関する近年の研究開発により、高出力化や発振波長の長波長化（青色～緑色領域）が進展している。詳細には、例えば光出力５Ｗ超の波長４５５ｎｍの青色ＬＤや、光出力１Ｗ超の波長５３２ｎｍの緑色ＬＤが実現されている。

【0003】

このような窒化物半導体ＬＤは、ＧａＮ基板上に、複数の窒化物半導体層が形成された構造を示す（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－１５９３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＬＤの特性は、光閉じ込め係数Γ、注入効率ηi 、及び内部ロスαi の各パラメータによって決定される。なお、ηi は、一般的には内部効率として定義され、内部量子効率と電流注入効率の積となるが、ＬＤにおいてはキャリア密度が十分高い為、内部量子効率はほぼ１と考えられる。よって、ＬＤにおいては、ηi は電流注入効率と実質的に同義となることから、ここではηi を注入効率としている。ここで、光閉じ込め係数Γは、ＬＤ共振器内を伝搬する光のうち、活性層内に閉じ込められる光の割合を指す。注入効率ηi は、生成されたキャリアのうち、活性層内に注入されるキャリアの割合を指す。内部ロスαi は、ＬＤ共振器内を伝搬中に共振器内で吸収される光の量を指す。

【0006】

現在、窒化物半導体を用いた可視光領域のＬＤは、光閉じ込め係数Γが２％台前半、注入効率ηi が６０％程度、内部ロスαi が１ｃｍ^-1程度と見積もられている。現状よりも高いＬＤ特性を実現することを検討した場合、αi の値は既に十分小さく、Γの値も既に十分大きいことから、ηi の値を更に高めることが重要であると考えられる。

【0007】

注入効率ηi の値を高める手段の一つとして、活性層に注入された電子が正孔と再結合することなく活性層を通過してしまう現象、すなわち電子のオーバーフローを抑制することが挙げられる。電子のオーバーフローを抑制する方法として、活性層内の内部電界を逆向きに変えることが考えられる。この点について、図１Ａ～図２Ｂを参照して説明する。

【0008】

図１Ａは、ＧａＮ基板３上に、活性層７２を含む窒化物半導体の積層体が形成された、一般的な可視光領域の窒化物半導体ＬＤの構造を模式的に示す断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す窒化物半導体ＬＤにおいて、活性層７２の近傍の伝導帯のエネルギーを示したグラフである。図１Ｂにおいて、横軸は高さ位置を示し、縦軸は伝導帯のエネルギーを示している。図１Ｂは、紙面右方向に進むに連れて、ＧａＮ基板３から遠ざかる方向（図１Ａにおける紙面上方向）となるように、図示されている。つまり、図１Ａでは、ＧａＮ基板３の上面に、ｎ型半導体層７１、活性層７２、及びｐ型半導体層７３がこの順に積層された状態が想定されている。

【0009】

特許文献１に記載された窒化物半導体ＬＤを初め、一般的な窒化物半導体ＬＤは、ＧａＮ基板３の＋Ｃ側の主面（Ｇａ極性面）上に、窒化物半導体（７１，７２，７３）をエピタキシャル成長させて製造される。このときに、格子定数の差に起因した内部電界が不可避的に発生する。詳細には、以下の通りである。なお、「＋Ｃ側の主面」は適宜「＋Ｃ面」と表記される。

【0010】

窒化物半導体ＬＤにおいては、活性層７２にＩｎを含む窒化物半導体（典型的にはＩｎＧａＮ）が用いられる。ＩｎＧａＮは、ＧａＮとＩｎＮの混晶である。なお、本明細書中では、ＩｎＧａＮという表記は、ＩｎとＧａの組成比を省略した記載であり、両者が１：１で混晶されていることを意味しない。ＡｌＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等においても同様である。

【0011】

ここで、ＧａＮとＩｎＮには格子定数に差が存在する。具体的には、ａ軸方向に関し、ＧａＮの格子定数は０．３１９ｎｍである一方、ＩｎＮの格子定数は０．３５４ｎｍである。このため、ｃ軸方向に関してＧａＮ層より上層に、ＧａＮよりも格子定数の大きいＩｎＮを含むＩｎＧａＮ層を成長させると、ＩｎＧａＮ層は成長面内方向に圧縮歪みを受ける。このとき、正電荷を持つＧａ及びＩｎと、負電荷を持つＮとの分極のバランスが崩れ、ｃ軸方向に沿った電界が発生する（ピエゾ電界）。なお、このピエゾ電界は、Ｉｎ組成が高くなることで顕著になる。窒化物半導体ＬＤの発振波長を青～緑色帯のような長波長化することは、活性層を構成する窒化物半導体のＩｎ組成を高くすることを意味するため、ピエゾ電界が高まることを余儀なくされる。

【0012】

ピエゾ電界は、活性層７２のエネルギーバンドの歪みを生じさせる。具体的には、ピエゾ電界に由来する分極現象によって、活性層７２を構成する井戸層と障壁層の双方のエネルギーバンドが、それぞれ異なる方向に傾斜する。このようなピエゾ電界によって生じる分極現象は、一般に、量子閉じ込めシュタルク効果（Quantum Confined Stark Effect：QCSE）と呼ばれる。

【0013】

図１Ｂには、活性層７２が、障壁層（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）と井戸層（Ｗ１，Ｗ２）とを含む場合が図示されている。ＧａＮ基板３の＋Ｃ面上に窒化物半導体（７１，７２，７３）が積層される場合、ｐ側からｎ側に向かうピエゾ電界が発生する。ピエゾ電界に由来して、井戸層（Ｗ１，Ｗ２）のバンドの底部は、ｎ側からｐ側に向かう方向に下がっている。一方、障壁層（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）のバンドの頂部付近の変化は、ｎ側からｐ側に向かう方向に上がっている。

【0014】

図１Ｂによれば、ｐ側に最も近い障壁層Ｂ３のバンドの頂部に対応するエネルギーは、障壁層Ｂ１，Ｂ２のバンドの頂部に対応するエネルギーよりも低くなっている。このため、電圧が印加されてｎ側から電子が注入されると、この電子のうち、井戸層Ｗ１内に留まらずに障壁層Ｂ２を超えた電子の多くが、井戸層Ｗ２で正孔と再結合することなくｐ側の半導体層に流れ出てしまう（オーバーフロー現象）。つまり、オーバーフローした電子は、活性層内に留められないことになるため、この現象は、上述した注入効率ηi が低下する原因となる。

【0015】

オーバーフローを抑制する方法の一つして、ピエゾ電界の向きを逆転させることが考えられる。このためには、例えば、図２Ａに示すように、ＧａＮ基板３の－Ｃ側の主面（Ｎ極性面）上に、窒化物半導体（７１，７２，７３）をエピタキシャル成長させる方法が考えられる。図２Ｂは、図２Ａに示す窒化物半導体ＬＤにおいて、活性層７２の近傍の伝導帯のエネルギーを、図１Ｂにならって表示したグラフである。以下では、「－Ｃ側の主面」が適宜「－Ｃ面」と表記される。

【0016】

図１Ｂと比較して、図２Ｂでは、ピエゾ電界の向きが反転していることで、井戸層（Ｗ１，Ｗ２）のバンドの底部がｐ側からｎ側に向かう方向に下がっている。一方、障壁層（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）のバンドの頂部はｐ側からｎ側に向かう方向に上がっている。この結果、電圧が印加されてｎ側から電子が注入されると、この電子のうち、障壁層Ｂ２を超えた電子の多くが、井戸層Ｗ２内で留まりやすくなる。この結果、図１Ｂの場合と比べて、正孔と電子が再結合する確率が高まり、発光効率が上昇すると予想される。

【0017】

しかしながら、本願の出願時点において、ＧａＮ基板の－Ｃ面上に膜質の良い窒化物半導体層を成長させる技術が知られていない。ＧａＮ基板の－Ｃ面上に窒化物半導体層を成長させると、表面に無視できない程度の凹凸が生じたり、多数の結晶欠陥やクラックが生じる傾向が見られる。

【0018】

別の方法として、ｐ型ＧａＮ基板の＋Ｃ面上に、活性層とｎ型半導体層を、この順に積層する方法が考えられる。しかし、本願の出願時点において、ｐ型ＧａＮ基板は実現又は実用化されていないため、この方法も、産業用の窒化物半導体ＬＤの製造方法としては利用が困難である。

【0019】

更に別の方法として、ｎ型ＧａＮ基板の＋Ｃ面上に、ｐ型半導体層、活性層及びｎ型半導体層の順に窒化物半導体層を成長させる方法が考えられる。しかし、この方法によれば、ｎ型ＧａＮ基板とｐ型半導体層との間に、活性層を挟むｐ型半導体層とｎ型半導体層との間とは逆のバイアスのダイオード接続が形成される。この結果、活性層に電流を流すために極めて高い電圧の印加が必要となる。

【0020】

本発明は、上記の課題に鑑み、量産が可能な方法による製造が可能であって、従来とはピエゾ電界の向きを反転することのできる、窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明に係る窒化物半導体発光素子は、
ｎ型のＧａＮ基板と、
前記ＧａＮ基板の＋Ｃ側の主面の上層に位置し、ｎ型不純物が含有された窒化物半導体からなる第一半導体層と、
前記第一半導体層の上層に位置し、ｎ型不純物及びｐ型不純物の両者が含有された窒化物半導体からなり、トンネル接合を形成する、第二半導体層と、
前記第二半導体層の上層に位置し、ｐ型不純物が含有された窒化物半導体からなり、ｐ側のクラッド層を形成する、第三半導体層と、
前記第三半導体層の上層に位置し、ｐ型不純物が含有された又はアンドープの窒化物半導体からなり、ｐ側のガイド層を形成する、第四半導体層と、
前記第四半導体層の上層に位置し、窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層の上層に形成され、ｎ型不純物が含有された又はアンドープの窒化物半導体からなり、ｎ側のガイド層を形成する、第五半導体層と、
前記第五半導体層の上層に位置し、ｎ型不純物が含有された窒化物半導体からなり、ｎ側のクラッド層を形成する、第六半導体層とを備え、
前記第一半導体層、前記第二半導体層、前記第三半導体層、前記第四半導体層、前記活性層、前記第五半導体層、及び前記第六半導体層を含む半導体積層体は、前記主面に平行な方向から見たときに、３以上の異なる幅を有すると共に、前記主面に直交する方向に関して前記ＧａＮ基板に近づくに連れて前記幅が広くなるような段差形状を示し、
前記半導体積層体は、前記主面に平行な方向から見たときに、前記第五半導体層内の第一高さ位置、及び前記第三半導体層の前記活性層に近い側の面と前記第一半導体層の前記ＧａＮ基板に近い側の面とに挟まれた領域内の第二高さ位置を境に、それぞれ前記幅が変化することを特徴とする。

【0022】

上記構成の窒化物半導体発光素子は、ｎ型のＧａＮ基板の＋Ｃ側の主面（＋Ｃ面）の上層において、＋Ｃ面に近い側から、ｎ型の第一半導体層、ｐ型の第三半導体層、活性層、及びｎ型の第六半導体層の順に積層されている（ただし、一部の半導体層の表記を省略している）。このため、仮に窒化物半導体発光素子が第二半導体層を備えない場合、ＧａＮ基板側がアノード、第六半導体層側がカソードとなるように電圧が印加されると、第一半導体層と第三半導体層との間に逆バイアスの電圧が印加されることになるため、活性層に電流を流すためには極めて高い電圧が必要となる。

【0023】

しかし、上記構成の窒化物半導体発光素子では、ｎ型不純物及びｐ型不純物の両者が含有された窒化物半導体からなる第二半導体層が、ｎ型の第一半導体層と、ｐ型の第三半導体層との間に挟まれるように配置されている。第二半導体層は、トンネル接合を形成するように構成されている。より詳細には、第二半導体層は、ｎ型不純物とｐ型不純物の双方が高濃度に含有されており、ｎ型の第一半導体層とｐ型の第三半導体層とを区切るナローギャップを形成する。このため、逆バイアスが印加された第三半導体層の価電子帯から、電子を、第二半導体層を介して第一半導体層の伝導帯に向けて移動させることができる。この結果、ｎ型の第一半導体層からｐ型の第三半導体層に向かって、低電圧のままで電流を流すことができる。

【0024】

そして、この構成によれば、ｐ型の第三半導体層の上層に活性層が形成され、その活性層の上層にｎ型の第六半導体層が形成されている。このため、ｎ型のＧａＮ基板の＋Ｃ面に各半導体層を順次成長させることで、素子構造として見ると、活性層はｎ型の半導体層の－Ｃ面側に成長されたことと実質的に等価となる。この結果、活性層の近傍の伝導帯のエネルギーは、図２Ｂと同様となり、オーバーフロー現象を抑制する効果が得られる。

【0025】

ところで、窒化物半導体においては、ｎ型化する場合に比べてｐ型化するのが難しいことが知られている。この理由は、マグネシウム(Ｍｇ)等のアクセプタを導入する際に利用される原料ガスに含まれる水素が、アクセプタの活性化を阻害しているためと考えられている。そこで、従来の窒化物半導体発光素子においては、ｐ型半導体層を成長させた後に、赤外線ランプ等を用いた活性化のためのアニール処理が一般的に行われる。このアニール処理によって水素を離脱させて正孔を生じさせ、活性化（ｐ型化）が実現される。

【0026】

図１Ａに示したように、従来の窒化物半導体発光素子を製造するに際しては、ｎ型のＧａＮ基板３の上層に、ｎ型半導体層７１、活性層７２、及びｐ型半導体層７３がこの順にエピタキシャル成長された後、アニール処理が実行される。つまり、アニール処理の実行時には、ｐ型半導体層７３は上面に露出されている状態であるため、水素を容易に離脱させることが可能であった。

【0027】

ところが、上記構成の窒化物半導体発光素子では、ｐ型の第三半導体層は最上面に位置しておらず、その上層には活性層及びｎ型の第六半導体層が形成されている。また、第三半導体層の下層にも、ｎ型の第一半導体層が形成されている。このため、全ての半導体層のエピタキシャル成長を終了後にアニール処理を行っても、水素を充分に離脱させることができない。

【0028】

なお、第三半導体層又は第四半導体層の形成直後にエピタキシャル成長をいったん停止してｐ型化のためのアニール処理を行った後、再びエピタキシャル成長を継続させて、残りの半導体層を形成する方法も考えられる。しかし、以下の理由によりこの方法は採用できない。ｎ型の半導体層（第六半導体層等）を成長させる際には原料ガスとしてアンモニアが利用される。このアンモニア由来の水素が、ｐ型化が完了した第三半導体層内の格子に取り込まれて、正孔の生成が阻害される可能性があるためである。

【0029】

ここで、本発明に係る窒化物半導体発光素子が備える半導体積層体は、主面に平行な方向から見たときに、３以上の異なる幅を有し、主面に直交する方向に関してＧａＮ基板に近づくに連れてその幅が広くなるような段差形状を示す。より詳細には、半導体積層体は、主面に平行な方向から見たときに、第五半導体層内の位置（第一高さ位置）と、第三半導体層の活性層に近い側の面と第一半導体層のＧａＮ基板に近い側の面とに挟まれた領域内の位置（第二高さ位置）を境に、それぞれ幅が変化するような構造である。実際には、半導体積層体のエピタキシャル成長後、上記の段差構造となるようにエッチング等による加工が施された後、アニール処理が行われる。

【0030】

第二高さ位置が第三半導体層内に存在する場合、アニール処理の実行直前において、ｐ型の第三半導体層の上面が露出している。従って、第三半導体層の上面を介して水素の離脱が進行し、ｐ型化を行える。なお、第二半導体層と第三半導体層との間に、ｐ型のコンタクト層を備える場合も考えられるが、このｐ型のコンタクト層内に第二高さ位置が存在する場合も同様の議論が可能である。

【0031】

また、第二高さ位置が、トンネル接合を形成する第二半導体層内に存在する場合、アニール処理の実行直前において、第二半導体層内の上面が露出している。第二半導体層内にはｐ型不純物も含まれていることから、同様に水素の離脱が促進される。

【0032】

なお、第二高さ位置が、第一半導体層内に存在してもよい。このとき、アニール処理の実行直前においては、ｎ型の第一半導体層の上面が露出している。しかしながら、この構成によれば、ｐ型化が必要な各半導体層（ｐ型半導体層）が大きくエッチングされており、活性化が必要なｐ型半導体層の体積が減少している。つまり、ｐ型不純物を含む各半導体層の露出した側面のみを通じた水素の離脱により、ｐ型化の達成が可能である。

【0033】

そして、本発明に係る窒化物半導体発光素子が備える半導体積層体は、ｎ側のガイド層を構成する第五半導体層内の位置（第一高さ位置）を境に、ＧａＮ基板から遠ざかる方向に進むと更に幅が狭くなる構造を示している。詳細には、第一高さ位置よりも上方（ＧａＮ基板から離れる方向）に位置する、ｎ側のガイド層（第五半導体層）及びクラッド層（第六半導体層）は、その下層に位置する活性層よりも幅が狭い。この第一高さ位置よりも上方の箇所を、以下では「リッジ部」と称する。

【0034】

前記リッジ部を有する構造を採用することで、電圧が印加されると、活性層内のうちのリッジ部の直下領域のみに電流が集中しやすくなる。この結果、活性層内のリッジ直下の領域が選択的に発光され、水平横モードの定在波を立てやすくなる。これにより、取り出されるレーザ光の出力が高められる。

【0035】

前記主面に直交する方向に関して、前記第一高さ位置と、前記活性層の前記第五半導体層側の面との間の距離は、３０ｎｍ～３５０ｎｍとしても構わない。

【0036】

これにより、活性層内のうちのリッジ部の直下領域のみに電流を集中させる効果が高まり、レーザ光の出力を向上させる効果が高まる。

【0037】

前記第四半導体層は、アンドープの窒化物半導体からなり、厚みが１００ｎｍ～３００ｎｍであるものとしても構わない。

【0038】

上述したように、本発明に係る窒化物半導体発光素子が備える半導体積層体は、ｐ型の第三半導体層の上層に活性層が形成されている。つまり、ｐ型の第三半導体層がエピタキシャル成長された後に、活性層がエピタキシャル成長される。

【0039】

ここで、ｐ型の半導体層を炉内でエピタキシャル成長させると、炉内にｐ型不純物に由来する原子（特にＭｇ）が残存し、この原子が、後の半導体層の成長時に取り込まれやすい。また、エピタキシャル成長時に、ｐ型半導体層内に導入されたＭｇの一部が、その後にエピタキシャル成長された半導体層内に拡散することも起こり得る。活性層内にＭｇが取り込まれると、Ｍｇによる非発光準位が非発光再結合中心を形成するため、発光効率を低下させる可能性がある。

【0040】

これに対し、上記のように、第三半導体層と活性層の間に、厚みが１００ｎｍ以上のアンドープの第四半導体層を形成することで、第三半導体層の成長後に炉内に残存したｐ型不純物は第四半導体層内に取り込まれるため、その後に成長した活性層内に取り込まれるｐ型不純物の量を低下できる。これにより、発光効率の低下が抑制される。

【0041】

ただし、第四半導体層の厚みを厚くしすぎると、この第四半導体層が擬似抵抗を形成するため、印加電圧を高めてしまう。かかる観点から、第四半導体層の厚みは３００ｎｍ以下とするのが好適である。

【0042】

前記第三半導体層及び前記第六半導体層は、いずれもＡｌを含む窒化物半導体からなり、
前記第六半導体層のＡｌ組成は、前記第三半導体層のＡｌ組成よりも低いものとしても構わない。

【0043】

半導体レーザでは、通常多くの高次横モードが混在した発振モードで発光する。このため、出力が増加すると異なった横モード又はその組み合わせに容易に変位し、発光点位置が移動したり発光出力が変動する現象（キンク）が生じやすい。

【0044】

キンクへの対策としては、横方向における屈折率差を高めて、光閉じ込めを制御する方法が考えられる。詳細には、半導体積層体において、リッジ部の直下に位置する領域内の屈折率と、その外側の領域内の屈折率の差を大きくする方法が考えられる。具体的には、活性層よりも上方のリッジ部に存在する半導体層のＡｌ組成を、活性層よりも下方の層のＡｌ組成よりも低くする方法が考えられる。

【0045】

しかしながら、図１Ａに示したように、従来の窒化物半導体発光素子では、ＧａＮ基板から遠い側（上方）にｐ型半導体層が位置している。このため、仮にリッジ部に存在する半導体層のＡｌ組成を、活性層よりも下方の層のＡｌ組成よりも低くすると、活性層内の光強度分布のピーク位置がリッジ側、すなわちｐ型半導体層側に近づく。しかしながら、ＧａＮ系の場合、ｐ型の活性化率がｎ型に比べて低いため、ｐ型化を実現するためには、１×１０¹⁹／ｃｍ³以上の濃度でｐ型不純物（Ｍｇ等）をドーピングする必要がある。この結果、Ｍｇによる光吸収ロスが大きくなるという問題を生む。更に、ｐ型不純物が活性層側に拡散することで、Ｍｇによる光吸収ロスが増加傾向を示すため、活性層内の光強度分布のピーク位置をｐ型半導体層側に近づけるのは好ましくない。つまり、図１Ａに示したように、従来の窒化物半導体発光素子では、光吸収ロスに起因した量子効率の低下を抑制するために、リッジ部に存在する半導体層のＡｌ組成を、活性層よりも下方の層のＡｌ組成よりも高めて、活性層内の光強度分布のピーク位置をｐ型半導体層から離れる側（ｎ型半導体層側）に寄せる必要がある。ただし、その場合、前記屈折率の差を稼ぐことができず、キンクが生じやすい。

【0046】

これに対し、上記の構成によれば、ＧａＮ基板から遠い側（上方）にｎ型の半導体層（第六半導体層）が位置している。この場合、リッジ部に存在する半導体層のＡｌ組成を、活性層よりも下方の層のＡｌ組成よりも低くし、活性層内の光強度分布のピーク位置をｎ型半導体層側に近づけることができる。その際に屈折率差を稼ぐこともでき、図１Ａに示した従来の窒化物半導体発光素子のような、量子効率の低下の問題が生じにくい。つまり、量子効率の低下を抑制しながら、キンクへの対策を講じることができる。

【発明の効果】

【0047】

本発明の窒化物半導体発光素子によれば、ｎ型ＧａＮ基板の＋Ｃ面上に半導体層を形成しつつも、従来とはピエゾ電界の向きを反転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1A】一般的な可視光領域の窒化物半導体ＬＤの構造を模式的に示す断面図である。

【図1B】図１Ａに示す窒化物半導体ＬＤにおいて、活性層の近傍の伝導帯のエネルギーを示したグラフである。

【図2A】ＧａＮ基板の－Ｃ側の主面（Ｎ極性面）上に、窒化物半導体をエピタキシャル成長させた場合の窒化物半導体ＬＤの構造を模式的に示す断面図である。

【図2B】図２Ａに示す窒化物半導体ＬＤにおいて、活性層の近傍の伝導帯のエネルギーを示したグラフである。

【図3】本発明に係る窒化物半導体発光素子の一実施形態の構造を模式的に示す断面図である。

【図4】図３から、半導体層の積層部分のみを抽出して模式的に図示した断面図である。

【図5】図４を＋Ｚ側から見たときの模式的な平面図である。

【図6】図４の一部を拡大した図面に電流の流れが模擬的に付記された図面である。

【図7】ｄ１＝５０ｎｍの場合と、ｄ１＝５００ｎｍの場合において、注入電流と光出力の関係を示すグラフである。

【図8】ｄ１＝５０ｎｍの場合において、電流を増加させながら発光素子のＮＦＰ（Near Field Pattern）を測定した結果である。

【図9】図３に示す窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための、一工程における断面図である。

【図10】ステップＳ３が完了した時点におけるエピタキシャル層の模式的な一部拡大断面図である。

【図11A】ステップＳ３が完了した時点におけるエピタキシャル層の模式的な一部拡大断面図である。

【図11B】ステップＳ３が完了した時点におけるエピタキシャル層の別の模式的な一部拡大断面図である。

【図11C】ステップＳ３が完了した時点におけるエピタキシャル層の別の模式的な一部拡大断面図である。

【図12】第三半導体層、電子ブロック層及び第四半導体層内におけるＭｇ濃度分布を示すグラフである。

【図13A】従来の発光素子が備える半導体積層体の構造を模式的に示す断面図と、Ｚ方向に係る光出力分布の模式図とを併せて表示した図面である。

【図13B】図３に示す発光素子が備える半導体積層体の構造を模式的に示す断面図と、Ｚ方向に係る光出力分布の模式図とを併せて表示した図面である。

【図14】本発明に係る窒化物半導体発光素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。

【図15】本発明に係る窒化物半導体発光素子の別実施形態の構造を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

本発明に係る窒化物半導体発光素子の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、あくまで模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致しない。また、各図面間においても、寸法比は必ずしも一致しない。

【0050】

本明細書内において、「ある層Ｑ１の上層に別の層Ｑ２が形成されている」という表現は、層Ｑ１の面上に直接層Ｑ２が形成されている場合はもちろん、層Ｑ１の面上に薄膜の層Ｑ３を介して層Ｑ２が形成されている場合も含む意図である。ここで「薄膜」とは、膜厚１０ｎｍ以下の層を指し、好ましくは５ｎｍ以下の層を指す。なお、上記において、「Ｑ１」、「Ｑ２」は、説明の便宜のために付した符号であり、図面の符号ではないことに留意されたい。

【0051】

［構造］
図３は、本発明に係る窒化物半導体発光素子（以下、「発光素子」と略記する。）の一実施形態の構造を模式的に示す断面図である。図３に示す発光素子１は、ＧａＮ基板３と、ＧａＮ基板３の上層に形成された、第一半導体層１１、第二半導体層１２、第三半導体層１３、第四半導体層１４、活性層５、第五半導体層１５、及び第六半導体層１６を備える。

【0052】

以下の説明では、ＧａＮ基板３の主面をＸＹ平面とし、ＧａＮ基板３の主面に対して半導体層が積層されている方向をＺ方向とした、Ｘ-Ｙ-Ｚ座標系が適宜参照される。この表記を用いると、図３は、発光素子１をＹＺ平面で劈開したときの模式的な平面図に対応する。また、本実施形態において発光素子１は、レーザダイオード素子（ＬＤ素子）であり、共振方向すなわち光出射方向がＸ方向である。このときＹＺ平面は光出射面に対応する。

【0053】

以下の説明では、方向を表現する際に正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。

【0054】

（ＧａＮ基板３）
ＧａＮ基板３は、ｎ型の基板である。ＧａＮ基板３は、Ｇａ極性を示す＋Ｃ面と、Ｎ極性を示す－Ｃ面とを備えている。図３において、ＧａＮ基板３の＋Ｚ側の面が「＋Ｃ面」であり、－Ｚ側の面が「－Ｃ面」である。

【0055】

（第一半導体層１１）
第一半導体層１１は、ＧａＮ基板３の＋Ｃ面上に形成されており、ｎ型窒化物半導体からなる。第一半導体層１１は、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、又はＴｅなどのｎ型不純物がドープされており、好ましくは、ドーパントがＳｉである。第一半導体層１１は、例えばｎ型のＡｌＧａＮである。

【0056】

第一半導体層１１の膜厚は、０．１μｍ～１０μｍであり、好ましくは、０．５μｍ～５μｍである。第一半導体層１１のｎ型不純物濃度は、１×１０¹⁷／ｃｍ³～３×１０¹⁹／ｃｍ³であり、好ましくは、５×１０¹⁷／ｃｍ³～１×１０¹⁹／ｃｍ³である。また、第一半導体層１１のＡｌ組成比率は、０％より大きく、１０％以下であり、好ましくは、１％～５％である。

【0057】

典型的な一例として、第一半導体層１１は、膜厚１μｍ、ｎ型不純物濃度５×１０¹⁸／ｃｍ³のＡｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎである。

【0058】

なお、第一半導体層１１は、ｎ型ＡｌＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層との積層体であっても構わない。また、ｎ型ＡｌＧａＮ層に替えて、ｎ型ＡｌＩｎＮ層、ｎ型ＩｎＧａＮ層、及びｎ型ＡｌＩｎＧａＮ層の少なくともいずれか１種の層を含む構造であっても構わない。

【0059】

（第二半導体層１２）
図３に示す第二半導体層１２は、第一半導体層１１の上層に位置し、ｎ型不純物及びｐ型不純物の両者が含有された窒化物半導体からなる。詳細には、第二半導体層１２は、第一半導体層１１よりも高濃度でｎ型不純物が含有され、また、後述する第三半導体層１３よりも高濃度でｐ型不純物が含有されている。第二半導体層１２は、ＧａＮ、Ａｌ組成比率が０．１％～５％のＡｌＧａＮ、又はＩｎ組成比率が０％より大きく１０％以下のＩｎＧａＮであり、好ましくはＧａＮである。

【0060】

第二半導体層１２に含まれるｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、又はＴｅなどが利用可能であり、好ましくはＳｉである。第二半導体層１２に含まれるｐ型不純物としては、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、又はＣなどが利用可能であり、好ましくはＭｇである。

【0061】

第二半導体層１２は、ｎ型不純物及びｐ型不純物が、共に１×１０²⁰／ｃｍ³以上といった高濃度でドープされている。好ましくは、ｎ型不純物濃度及びｐ型不純物濃度は、１×１０²⁰／ｃｍ³～３×１０²¹／ｃｍ³である。また、第二半導体層１２の膜厚は、２ｎｍ～３０ｎｍであり、好ましくは、５ｎｍ～２０ｎｍである。

【0062】

典型的な一例として、第二半導体層１２は、膜厚１５ｎｍ、ｎ型不純物濃度５×１０²⁰／ｃｍ³、ｐ型不純物濃度３×１０²⁰／ｃｍ³の、ＧａＮである。

【0063】

なお、第二半導体層１２は、ｎ型不純物が高濃度にドープされたＧａＮ層と、ｐ型不純物が高濃度にドープされたＧａＮ層とが積層されているものとしても構わない。ただし、この場合であっても、ｎ型不純物が高濃度にドープされた層と、ｐ型不純物が高濃度にドープされた層とが隣接して積層されるため、ｎ型不純物がｐ型層側に拡散し、同様にｐ型不純物がｎ型層側に拡散することで、両方の不純物が混在した層として形成される可能性がある。

【0064】

（ｐ型コンタクト層２１）
図３に示す発光素子１は、第二半導体層１２の上層に形成されたｐ型コンタクト層２１を備える。ただし、発光素子１がｐ型コンタクト層２１を備えるか否かは任意である。

【0065】

ｐ型コンタクト層２１は、例えばＭｇ，Ｂｅ，Ｚｎ又はＣなどのｐ型不純物がドープされており、好ましくは、ドーパントがＭｇである。ｐ型コンタクト層２１は、例えばｐ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮである。

【0066】

ｐ型コンタクト層２１のｐ型不純物濃度は、５×１０¹⁸／ｃｍ³～１×１０²¹／ｃｍ³であり、好ましくは、１×１０¹⁹／ｃｍ³～１×１０²⁰／ｃｍ³である。ｐ型コンタクト層２１の膜厚は２ｎｍ～３０ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ～２０ｎｍである。

【0067】

（第三半導体層１３）
図３に示す第三半導体層１３は、第二半導体層１２の上層に位置し、ｐ型不純物が含有された窒化物半導体からなる。第三半導体層１３は、活性層５に対してｐ側のクラッド層を構成する。

【0068】

第三半導体層１３は、例えばＭｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、又はＣなどのｐ型不純物がドープされており、好ましくは、ドーパントがＭｇである。第三半導体層１３は、例えばｐ型のＡｌＧａＮである。

【0069】

第三半導体層１３の膜厚は、１００ｎｍ～１０００ｎｍであり、好ましくは、２００ｎｍ～８００ｎｍである。第三半導体層１３のｐ型不純物濃度は、１×１０¹⁷／ｃｍ³～５×１０¹⁹／ｃｍ³であり、好ましくは１×１０¹⁸／ｃｍ³～３×１０¹⁹／ｃｍ³である。また、第三半導体層１３をＡｌＧａＮで構成する場合、Ａｌ組成比率は、０．１％～１０％であり、好ましくは１％～７％以下である。

【0070】

一例として、第三半導体層１３は、膜厚３００ｎｍ、ｐ型不純物濃度１×１０¹⁹／ｃｍ³のｐ型Ａｌ_0.06Ｇａ_0.94Ｎである。

【0071】

本実施形態において、第三半導体層１３の一部箇所で、幅（Ｙ方向に係る長さ）が変化している。より詳細には、ＧａＮ基板３に近い側では幅広であり、ＧａＮ基板３から離れる側では幅狭である。

【0072】

（電子ブロック層２３）
図３に示す発光素子１は、第三半導体層１３の上層に形成された電子ブロック層２３を備える。ただし、発光素子１が電子ブロック層２３を備えるか否かは任意である。電子ブロック層２３は、第三半導体層１３と同様に、例えばＭｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、又はＣなどのｐ型不純物がドープされており、好ましくは、ドーパントがＭｇである。電子ブロック層２３は、例えばｐ型のＡｌＧａＮである。

【0073】

電子ブロック層２３の膜厚は３ｎｍ～３０ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ～２０ｎｍである。電子ブロック層２３のｐ型不純物濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³～５×１０¹⁹／ｃｍ³であり、好ましくは５×１０¹⁸／ｃｍ³～３×１０¹⁹／ｃｍ³である。また、電子ブロック層２３をＡｌＧａＮで構成する場合、Ａｌ組成比率は５％～５０％であり、好ましくは１０％～３０％である。

【0074】

一例として、電子ブロック層２３は、膜厚１０ｎｍ、ｐ型不純物濃度１×１０¹⁹／ｃｍ³のｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎからなる。電子ブロック層２３は、活性層５内で正孔と再結合されなかった電子が、第三半導体層１３側へとオーバーフローするのを抑制するために設けられる。しかし、本実施形態の発光素子１は、図２Ａ～図２Ｂを参照して上述したのと同様の理由により、ピエゾ電界が逆向きになっているため、元々オーバーフローを抑制する機能が実現されていることから、前記のとおり電子ブロック層２３の存在は任意である。

【0075】

（第四半導体層１４）
図３に示す第四半導体層１４は、窒化物半導体からなり、第三半導体層１３の上層に位置し、活性層５に対してｐ側のガイド層を構成する。この実施形態では、第四半導体層１４は、ＧａＮ層１４ａと、ＩｎＧａＮ層１４ｂとを含む。ただし、第四半導体層１４は、ＧａＮ層１４ａとＩｎＧａＮ層１４ｂの一方のみを備える構成であっても構わない。

【0076】

ＧａＮ層１４ａは、例えばアンドープのＧａＮ層であり、膜厚は２０ｎｍ～３００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍである。一例として、ＧａＮ層１４ａは、膜厚１００ｎｍのアンドープＧａＮである。

【0077】

ＩｎＧａＮ層１４ｂは、例えばアンドープのＩｎＧａＮ層である。ＩｎＧａＮ層１４ｂのＩｎ組成比率は、０．１％～１０％であり、好ましくは１％～７％以下である。ＩｎＧａＮ層１４ｂの膜厚は２０ｎｍ～３００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍである。一例として、ＩｎＧａＮ層１４ｂは、膜厚１５０ｎｍのアンドープＩｎＧａＮである。

【0078】

なお、第四半導体層１４は、全体として膜厚が１００ｎｍ～３００ｎｍとするのがより好ましい。この点は後述される。

【0079】

（活性層５）
図３に示す活性層５は、窒化物半導体からなり、第四半導体層１４の上層に形成されている。活性層５は、量子井戸構造を有し、多重量子井戸構造でも単一量子井戸構造でも構わないが、好ましくは多重量子井戸構造である。

【0080】

活性層５を構成する材料によって、発光素子１の発光波長が決定される。一例として、活性層５は、Ｉｎ組成比率が０．１％～３０％の膜厚１０ｎｍのＩｎＧａＮからなる井戸層と、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、Ｉｎ組成比率が０．１％～５％で膜厚１０ｎｍのＩｎＧａＮからなる障壁層とが、２周期繰り返されて形成される。ただし、活性層５を構成する材料、膜厚及び周期数は、適宜設定される。

【0081】

（第五半導体層１５）
図３に示す第五半導体層１５は、窒化物半導体からなり、活性層５の上層に位置し、活性層５に対してｎ側のガイド層を構成する。この実施形態では、第五半導体層１５は、ＩｎＧａＮ層１５ａと、ＧａＮ層１５ｂとを含む。ただし、第五半導体層１５は、ＩｎＧａＮ層１５ａとＧａＮ層１５ｂの一方のみを備える構成であっても構わない。

【0082】

ＩｎＧａＮ層１５ａは、例えばｎ型のＩｎＧａＮ層である。ＩｎＧａＮ層１５ａのＩｎ組成比率は、０．１％～１０％であり、好ましくは１％～７％以下である。ＩｎＧａＮ層１５ａの膜厚は２０ｎｍ～３００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍである。ＩｎＧａＮ層１５ａのｎ型不純物濃度は、２×１０¹⁶／ｃｍ³～１×１０¹⁹／ｃｍ³であり、好ましくは、１×１０¹⁷／ｃｍ³～１×１０¹⁸／ｃｍ³である。一例として、ＩｎＧａＮ層１５ａは、膜厚１５０ｎｍ、ｎ型不純物濃度５×１０¹⁷／ｃｍ³のｎ型Ｉｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎからなる。

【0083】

ＧａＮ層１５ｂは、例えばｎ型のＧａＮ層である。ＧａＮ層１５ｂの膜厚は２０ｎｍ～３００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍである。ＧａＮ層１５ｂのｎ型不純物濃度は、２×１０¹⁶／ｃｍ³～１×１０¹⁹／ｃｍ³であり、好ましくは、１×１０¹⁷／ｃｍ³～１×１０¹⁸／ｃｍ³である。一例として、ＧａＮ層１５ｂは、膜厚１００ｎｍ、ｎ型不純物濃度５×１０¹⁷／ｃｍ³のｎ型ＧａＮである。

【0084】

本実施形態において、第五半導体層１５の一部箇所（この例ではＩｎＧａＮ層１５ａ内）で、幅（Ｙ方向に係る長さ）が変化している。より詳細には、第五半導体層１５は、ＧａＮ基板３に近い側では幅広であり、ＧａＮ基板３から離れる側では幅狭である。

【0085】

（第六半導体層１６）
図３に示す第六半導体層１６は、第五半導体層１５の上層に位置し、ｎ型不純物が含有された窒化物半導体からなる。第六半導体層１６は、活性層５に対してｎ側のクラッド層を構成する。

【0086】

第六半導体層１６は、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、又はＴｅなどのｎ型不純物がドープされており、好ましくはドーパントがＳｉである。第六半導体層１６は、例えばｎ型のＡｌＧａＮである。

【0087】

第六半導体層１６の膜厚は、１００ｎｍ～８００ｎｍであり、好ましくは２００ｎｍ～５００ｎｍである。第六半導体層１６のｎ型不純物濃度は、１×１０¹⁷／ｃｍ³～３×１０¹⁹／ｃｍ³であり、好ましくは５×１０¹⁷／ｃｍ³～１×１０¹⁹／ｃｍ³である。また、第六半導体層１６をＡｌＧａＮで構成する場合、Ａｌ組成比率は、３％～１５％であり、好ましくは、５％～１０％である。

【0088】

なお、第六半導体層１６のＡｌ組成比率は、第三半導体層１３のＡｌ組成比率よりも低いのが好ましい。この点については後述される。

【0089】

典型的な一例として、第六半導体層１６は、膜厚３５０ｎｍ、ｎ型不純物濃度５×１０¹⁸／ｃｍ³のＡｌ_0.04Ｇａ_0.96Ｎである。

【0090】

（第一電極６１，第二電極６２）
図３に示すように、発光素子１は、第六半導体層１６に連絡された第一電極６１、ＧａＮ基板３の裏面に形成された第二電極６２を備える。

【0091】

第一電極６１は、具体的にはｎ型ＡｌＧａＮからなる第六半導体層１６の面上に形成され、好ましくはＩＴＯで構成される。ただし、第六半導体層１６の上面に、ｎ型不純物が更に高濃度にドープされたコンタクト層が設けられ、このコンタクト層の上面に第一電極６１が形成されていても構わない。

【0092】

ＩＴＯの屈折率は約２．２であり、ｎ側のガイド層を構成するＧａＮ層１５ｂの屈折率２．４や、ｎ側のクラッド層を構成するＡｌＧａＮ（第六半導体層１６）の屈折率２．３５よりも低く、且つ、近い値を示す。このため、第一電極６１をＩＴＯで構成すると、活性層５を基準としたときに、第五半導体層１５及び第六半導体層１６よりも離れた位置に形成される第一電極６１内においても光を閉じ込めることができる。

【0093】

なお、第一電極６１は、必ずしも光を閉じ込める機能を有していなくてもよい。この場合、第一電極６１は、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで構成される。

【0094】

本実施形態では、第二電極６２は、ＧａＮ基板３の裏面（－Ｃ面）側に形成されている。第二電極６２は、例えば、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどで構成される。

【0095】

（パッド電極６３）
図３に示すように、第一電極６１の上面には、パッド電極６３が形成されている。パッド電極６３は、ボンディングワイヤを接続するための領域を形成し、例えばＴｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等で構成される。

【0096】

（絶縁層８１）
図３に示すように、発光素子１は、半導体層の一部上面及び側面を覆う、保護用の絶縁層８１を備える。絶縁層８１は、例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＮ等である。

【0097】

［段差構造］
図４は、図３に示す発光素子１から、半導体層の積層部分（以下、「半導体積層体８」という。）のみを抽出して模式的に図示した断面図である。また、図５は、図４を＋Ｚ側から見たときの模式的な平面図である。

【0098】

図４に示すように、半導体積層体８は、ＧａＮ基板３に平行な方向（ここではＸ方向）から見たときに、３つの異なる幅（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）を有する。更に、これらの幅は、Ｚ方向に関してＧａＮ基板３に近づくに連れて、すなわち－Ｚ方向に進むに連れて広がっている。

【0099】

より詳細には、図４の例では、半導体積層体８の幅は、第一高さ位置Ｈ１を境に－Ｚ方向に進行すると、Ｗ１から幅広のＷ２に変化している。更に、半導体積層体８の幅は、第二高さ位置Ｈ２を境に－Ｚ方向に進行すると、Ｗ２から幅広のＷ３に変化している。

【0100】

第一高さ位置Ｈ１から、活性層５の＋Ｚ側の主面までの距離ｄ１は、狭くすることで活性層５内の電流を狭窄する機能が実現される。図６は、活性層５内を流れる電流の流れを説明するための図面であり、図４の一部を拡大した図面に電流の流れを模擬的に付記した図面である。ただし、図６では、電子ブロック層２３の図示が省略されている。

【0101】

前記距離ｄ１が長くなると、ｐ側すなわち第三半導体層１３から、リッジ部９よりも外側に位置する活性層５を通過してｎ側（第五半導体層１５，第六半導体層１６）に向かう電流Ｉ２が流れやすくなる。電流Ｉ２は、活性層５内におけるリッジ部９の直下の領域５ａの発光には寄与しない。このため、電流Ｉ２はレーザ発振には寄与しない電流となり、電流Ｉ２が多くなることは発光効率の低下を招く。

【0102】

これに対し、距離ｄ１を短くすることで、電圧が印加されてｐ側から流れる電流は、リッジ部９の直下の領域を流れる電流Ｉ１が支配的になる。これにより、活性層５内におけるリッジ部９の直下の領域５ａを選択的に発光でき、発光効率が高められる。

【0103】

以下の表１は、上記距離ｄ１を変えながら発光素子１のサンプルを作成し、それぞれのＩ－Ｌ（電流－光出力）特性を評価した結果である。なお、表１において、ｄ１＝５０ｎｍとしたときの光出力を基準光出力として、基準光出力と同等（０．９倍～１．１倍）の光出力を示したものを「評価Ａ」、基準光出力の０．６倍～０．７倍程度の光出力を示したものを「評価Ｂ」、基準光出力の０．５倍以下の光出力を示したものを「評価Ｃ」とした。

【0104】

【表1】

【0105】

図７は、ｄ１＝５０ｎｍの場合と、ｄ１＝５００ｎｍの場合において、注入電流と光出力の関係を示すグラフである。図７によれば、ｄ１＝５００ｎｍの場合には、注入電流を高めても光出力が極めて低い値に留まって殆ど変化していないことが分かる。これに対し、ｄ１＝５０ｎｍの場合には、注入電流を高めるほど光出力が増加傾向を示すことが分かる。この結果は、ｄ１の値を５００ｎｍ程度まで大きくすると、活性層５内におけるリッジ部９の直下の領域５ａを選択的に発光させることができず、ほとんど発振に寄与しない光が得られていることを示唆するものである。

【0106】

図８は、ｄ１＝５０ｎｍの場合において、電流を増加させながら、発光素子１の光出射面近傍の出力分布であるＮＦＰ（Near Field Pattern）を測定した結果である。図８において、破線は発振が生じる前のＮＦＰを示し、実線は発振が生じた後のＮＦＰを示している。図８によれば、発振前後でＮＦＰの幅（発光幅）は殆ど変化していないことが分かる。このことからも、ｄ１＝５０ｎｍの場合には、活性層５内おいて、リッジ部９の直下の領域５ａに選択的に電流が流れ、当該領域が発光していることが示唆される。表１の結果と総合すると、ｄ１の値を３０ｎｍ～３５０ｎｍとすることで、同様に活性層５内のうちのリッジ部９の直下の領域５ａを選択的に発光できることが理解される。

【0107】

［製造方法］
発光素子１の製造方法の一例について説明する。

【0108】

（ステップＳ１）
ＧａＮ基板３を準備する。

【0109】

（ステップＳ２）
図９に示すように、ＧａＮ基板３の＋Ｃ面上に、各半導体層（１１，１２，２１，１３，２３，１４，５、１５，１６）をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長時には、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着）装置の処理炉内にＧａＮ基板３を配置し、窒素ガスや水素ガスといったキャリアガスを流しつつ、温度及び圧力を所定の値にしながら、各層に対応した原料ガスを流すことで実行される。また、材料ガスの導入時間によって膜厚が制御される。

【0110】

例えば、ＧａＮ層を成長させる際には、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）が用いられる。ＡｌＧａＮ層を成長させる際には、原料ガスとしてＴＭＧ及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）が用いられる。ＩｎＧａＮ層を成長させる際には、原料ガスとしてＴＭＧ及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）が用いられる。

【0111】

ｎ型不純物を半導体層にドープする際には、上記の半導体層の原料ガスに加えて、テトラエチルシラン及びアンモニアが炉内に供給される。ｐ型不純物を半導体層にドープする際には、上記の半導体層の原料ガスに加えて、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）及びアンモニアが炉内に供給される。不純物濃度は、これらドーパントを供給するためのガスの流量が制御されることで調整される。

【0112】

（ステップＳ３）
ステップＳ２まで完了したウェハ（エピタキシャルウェハ）をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、図４に示したような形状になるよう、半導体積層体８に対してエッチングする。エッチング方法は、ドライエッチングでもウェットエッチングでも構わない。

【0113】

本実施形態の例では、第二高さ位置Ｈ２が第三半導体層１３内に位置している。このため、ステップＳ３を経て、第三半導体層１３の一部上面が露出する。また、第一高さ位置Ｈ１が第五半導体層１５内に位置しているため、ステップＳ３を経て、第五半導体層１５の一部上面が露出する。

【0114】

（ステップＳ４）
ステップＳ３の処理が完了した後、エピタキシャルウェハに対して活性化処理が行われる。具体的な一例としては、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal：急速加熱）装置を用いて、酸素雰囲気又は空気雰囲気下中で加熱される。この工程は、第三半導体層１３等のｐ型半導体に含有されたｐ型不純物を活性化する目的で行われる。一例としては、７２０℃で３０分間の加熱処理が行われる。

【0115】

ステップＳ２において、第三半導体層１３を成長させる際には、アンモニアガスが利用されるため、このアンモニアに含まれる水素の一部が結晶格子内に混入し、正孔の生成の妨げとなることがある。つまり、ステップＳ２の完了時点において、第三半導体層１３は、ｐ型不純物はドープされているものの、キャリア濃度が低い状態である。本ステップＳ４において加熱処理が施されることで、格子に結合されていた水素が離脱し、正孔が現れる。

【0116】

図１０に示すように、ステップＳ３を経た状態では、第三半導体層１３の一部上面が露出している。このため、このステップＳ４の実行時に、第三半導体層１３の側面のみならず上面を通じて水素を第三半導体層１３の外へ離脱させることができる。これにより、第三半導体層１３をｐ型化できる。図１０では、水素が離脱する様子が矢印にて模式的に示されている。

【0117】

なお、ステップＳ３において、第二高さ位置Ｈ２がｐ型のコンタクト層２１内に位置するようにエッチングを行っても構わない。この場合、ステップＳ４においては、第三半導体層１３の側面及びコンタクト層２１の側面のみならず、コンタクト層２１の上面を通じて水素を離脱させることができる（図１１Ａ参照）。

【0118】

また、ステップＳ３において、第二高さ位置Ｈ２が、ｐ型不純物とｎ型不純物が含有された第二半導体層１２内に位置するようにエッチングを行っても構わない。この場合、ステップＳ４においては、第三半導体層１３の側面、コンタクト層２１の側面、及び第二半導体層１２の側面のみならず、第二半導体層１２の上面を通じて水素を離脱させることができる（図１１Ｂ参照）。

【0119】

更に、ステップＳ３において、第二高さ位置Ｈ２が、第一半導体層１１内に位置するようにエッチングを行っても構わない。この場合、ステップＳ４において、水素を離脱できる経路としては、第三半導体層１３の側面、コンタクト層２１の側面、及び第二半導体層１２の側面が挙げられ、第一半導体層１１の上面からは離脱させることができない（図１１Ｃ参照）。しかしながら、この態様の場合は、ステップＳ３においてエッチングされる、ｐ型不純物が含有された半導体層の量が多いため、ｐ型化する必要が生じる半導体層の体積自体が低下している。このため、上記側面のみからでも水素が十分に離脱でき、ｐ型化を実現できる場合がある。

【0120】

（ステップＳ５）
その後、図３に示すように、第六半導体層１６の上面に第一電極６１を形成する。具体的な一例としては、ＩＴＯを所定の膜厚だけ蒸着又は塗布した後、低抵抗化のためのアニール処理を行う。なお、このアニール処理を、ステップＳ４のアニール処理と兼ねても構わない。

【0121】

（ステップＳ６）
図３に示すように、第二高さ位置Ｈ２よりも上方（＋Ｚ側）に位置する半導体層の露出面及び、第一電極６１の一部上面を覆うように、例えばＳｉＯ₂からなる絶縁層８１が形成される。

【0122】

（ステップＳ７）
図３に示すように、第一電極６１の上面にパッド電極６３が形成される。パッド電極６３の形成に際しては、フォトリソグラフィ法、真空蒸着法、及びリフトオフ法が用いられる。

【0123】

（ステップＳ８）
図３に示すように、ＧａＮ基板３の裏面に第二電極６２が形成される。より詳細な一例としては、真空蒸着装置を用いて第二電極６２の材料（例えばＣｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を成膜した後、例えば、４５０℃、１０分間の加熱によるアニール処理が施される。

【0124】

ＧａＮ基板３の厚さを例えば１００μｍ程度に薄膜化した後、共振器端面を形成する為の劈開が行われる。その後、前方及び後方の共振器端面に、例えばＡｌＮ／Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅からなるコーティングが施される。双方の共振器端面に形成されるコーティング膜の材料及び膜厚は、必要とする反射率に応じて適宜変更可能である。その後、共振器と平行方向に素子ごとに分離するためのスクライブライン処理が施される。その後、スクライブラインに沿って素子ごとに分割された後、パッケージに組み込まれて実装される。

【0125】

［第四半導体層１４の厚みの検証］
図９を参照して上述したように、ステップＳ２では、活性層５が、ｐ型の半導体層である第三半導体層１３よりも後で成膜される。このため、ｐ型不純物が拡散し、活性層５内に侵入するおそれがある。

【0126】

特に、ｐ型不純物としてマグネシウム(Ｍｇ)を用いる場合、第三半導体層１３を成長させた後の処理炉内にはＭｇが残存しやすく、その後に、アンドープやｎ型の半導体層を成長させても、炉内に残存したＭｇが取り込まれるおそれがある。また、第三半導体層１３からもＭｇが拡散することが考えられる。もし、活性層５にＭｇが取り込まれると、Ｍｇによる非発光準位が非発光再結合中心を形成するため、発光効率を低下させる可能性がある。

【0127】

かかる観点から、第三半導体層１３と活性層５の間に成膜される、第四半導体層１４については、少なくとも活性層５に近い位置の層をアンドープ層とした上で、ある程度の厚みを有するのが好ましい。

【0128】

下記の表２は、第四半導体層１４の厚みｄ２（図６，図９参照）を異ならせて、上記ステップＳ１～Ｓ７に準じて発光素子１のサンプルを作成し、それぞれのＩ－Ｌ（電流－光出力）特性及びＩ－Ｖ（電流－電圧）特性を評価した結果である。

【0129】

表２のＩ－Ｌ特性では、ｄ２＝２５０ｎｍとしたときの光出力を基準光出力として、基準光出力と同等（０．９倍～１．１倍）の光出力を示したものを「評価Ａ」、基準光出力の０．７倍～０．８倍程度の光出力を示したものを「評価Ｂ」、基準光出力の０．６倍以下の光出力を示したものを「評価Ｃ」とした。

【0130】

表２のＩ－Ｖ特性では、ｄ２＝２５０ｎｍとしたときの、電流が流れ始めた時の立ち上がり電圧を基準電圧として、基準電圧と同等（基準電圧との差が０．１Ｖ未満）の立ち上がり電圧を示したものを「評価Ａ」、基準電圧よりも０．１Ｖ以上０．２Ｖ未満だけ高い立ち上がり電圧を示したものを「評価Ｂ」、基準電圧よりも０．２Ｖ以上高い立ち上がり電圧を示したものを「評価Ｃ」とした。

【0131】

【表2】

【0132】

表２によれば、ｄ２＝５０ｎｍの場合は、ｄ２＝２５０ｎｍのときと比較して、光出力が大幅に低下したことが確認された。ｄ２＝５０ｎｍの場合は、活性層５とｐ型の第三半導体層１３とが近接していることから、第三半導体層１３又は炉内から拡散したＭｇが活性層５内に侵入し、発光に寄与しない準位が活性層５内に生成されたことに由来するものと考えられる。

【0133】

図１２は、第三半導体層１３、電子ブロック層２３、及び第四半導体層１４内をＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）により分析し、Ｍｇの濃度の分布を調べた結果を示すグラフである。なお、図１２は、電子ブロック層２３の成膜時におけるＭｇの流量を、０ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍ、及び２００ｓｃｃｍの３種類の条件で行ったときの結果が示されている。なお、第四半導体層１４はアンドープ層としたため、成膜時のガスにＭｇは含まれていない。

【0134】

図１２によれば、Ｍｇ流量が７０ｓｃｃｍ及び２００ｓｃｃｍの場合、第四半導体層１４内のＭｇ濃度は、電子ブロック層２３の近傍においては高い値が示されており、電子ブロック層２３との界面から１００ｎｍ程度離れたところで、検出限界に近い値まで低下していることが確認される。また、Ｍｇ流量が０ｓｃｃｍの場合、第四半導体層１４内のＭｇ濃度は、電子ブロック層２３の近傍においては高い値が示されており、電子ブロック層２３との界面から１００ｎｍ程度離れたところで、検出限界に近い値まで低下していることが確認される。

【0135】

図１２の結果は、表２において、ｄ２＝５０ｎｍの場合が、ｄ２＝２５０ｎｍのときよりも光出力が大幅に低下した理由に関する上述した考察を裏付けるものであると考えられる。

【0136】

なお、表２によれば、ｄ２の値が３５０ｎｍ以上に達すると、無視できない程度に印加電圧の上昇を招くことが確認された。この理由は、活性層５とｐ型の第三半導体層１３との間に位置するアンドープの第四半導体層１４の膜厚が厚くなり過ぎたことで、実質的な抵抗成分を構成したことによるものと考えられる。

【0137】

以上の結果を踏まえると、Ｉ－Ｌ特性及びＩ－Ｖ特性の両者を良好にする観点からは、活性層５に近接して配置されるアンドープの半導体層（第四半導体層１４）の厚みｄ２を、１００ｎｍ～３００ｎｍとするのが好ましいことが分かる。

【0138】

［Ａｌ組成］
上述したように、発光素子１において、第六半導体層１６のＡｌ組成比率は、第三半導体層１３のＡｌ組成比率よりも低いのが好ましい。この理由について、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して説明する。

【0139】

図１３Ａは、図１Ａを参照して上述した、従来の発光素子９１が備える半導体積層体７８の構造を模式的に示す断面図と、Ｚ方向に係る光出力分布の模式図とを併せて表示した図面である。図１３Ｂは、図３を参照して上述した、本実施形態の発光素子１が備える半導体積層体８の構造を模式的に示す断面図と、Ｚ方向に係る光出力分布の模式図とを併せて表示した図面である。

【0140】

なお、図１３Ａでは、図１３Ｂと対応させる観点から、ｎ型半導体層７１と活性層７２との間にｎ側ガイド層７４が配置され、活性層７２とｐ型半導体層７３との間にｐ側ガイド層７５が配置されている場合が図示されている。

【0141】

図１３Ａに示す従来の発光素子９１は、活性層７２よりも＋Ｚ側にｐ型半導体層７３が配置されている。ＧａＮ系の場合、ｐ型の活性化率がｎ型に比べて低いため、ｐ型化を実現するためには、１×１０¹⁹／ｃｍ³以上の濃度でＭｇ等のｐ型不純物をドーピングする必要があり、Ｍｇによる光吸収ロスが大きくなる。加えて、図１２を参照して上述したように、ｐ型不純物は拡散しやすい性質を有している。このため、活性層７２のうち、ｐ型半導体層７３に近い側の領域には、Ｍｇが侵入して光吸収のロスの増加を引き起こす可能性があり、発光素子９１の発光効率の低下を抑制するためには、光強度分布のピーク位置を、活性層７２の中心から－Ｚ側、すなわちｐ型半導体層から離れる側に寄せる必要がある。これは、活性層７２よりも＋Ｚ側に位置するｐ型半導体層７３のＡｌ組成を、活性層７２よりも－Ｚ側に位置するｎ型半導体層７１のＡｌ組成よりも高めることで可能となる。

【0142】

発光素子９１において、活性層７２内の特定の箇所に光を閉じ込めて発振させる観点からは、ｐ型半導体層７３を図６のリッジ部９と同様の形状にすることが考えられる。ただし、リッジ部を構成するｐ型半導体層７３のＡｌ濃度を、幅広のｎ型半導体層７１のＡｌ濃度よりも高くすると、半導体積層体７８内において、リッジ部直下の領域と、その外側の領域との間の屈折率差を十分に稼ぐことができず、キンクが生じやすい。

【0143】

これに対し、本実施形態の発光素子１は、活性層５よりも＋Ｚ側にｎ型の第六半導体層１６が配置されているため、光強度分布のピーク位置を、活性層５の中心から＋Ｚ側に寄せても、発光効率が低下するおそれが低い。よって、活性層５よりも＋Ｚ側に位置するｎ型の第六半導体層１６のＡｌ組成を、活性層５よりも－Ｚ側に位置するｐ型の第三半導体層１３のＡｌ組成よりも低くすることができる。これにより、半導体積層体８内において、リッジ部９の直下の領域と、その外側の領域との間の屈折率差が十分に得られ、キンクを抑制する効果が得られる。

【0144】

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

【0145】

〈１〉上記実施形態では、第二電極６２がＧａＮ基板３の裏面（－Ｚ側の主面）に形成されるものとしたが、第一電極６１と同じく、ＧａＮ基板３よりも＋Ｚ側に形成されても構わない。より詳細な例としては、図１４に示すように、第一半導体層１１の一部を第三高さ位置Ｈ３において露出させ、この露出面の上面に第二電極６２及びパッド電極６４を配置する方法が採用できる。この場合には、半導体積層体は４つの異なる幅を有することになる。

【0146】

図１４に示す発光素子１を実現する場合には、ステップＳ３において、第一高さ位置Ｈ１において第五半導体層１５を露出させ、第二高さ位置Ｈ２において第三半導体層１３を露出させ、第三高さ位置Ｈ３において第一半導体層１１を露出させるように、エッチングを行えばよい。ただし、第二高さ位置Ｈ２においては、図１１Ａ～図１１Ｂを参照して上述したように、コンタクト層２１内に位置させても構わないし、第二半導体層１２内に位置させても構わない。また、図１１Ｃを参照して上述したように、第二高さ位置Ｈ２を第一半導体層１１内に位置させてもよく、この場合には、第三高さ位置Ｈ３と第二高さ位置が共通するため、エッチング回数は少なくとも２回で実現できる。

【0147】

〈２〉上記実施形態では、発光素子１がＬＤ素子であるものとしたが、端面に反射を抑制するコーティング層が形成された、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）素子としても構わない。

【0148】

〈３〉発光素子１は、紫外光領域である３６５ｎｍ～４３０ｎｍを主たる発光波長とする素子としても構わないし、青色光～緑色光領域である４３０ｎｍ～５５０ｎｍを主たる発光波長とする素子としても構わない。半導体積層体８を構成する各半導体層の材料組成は、発光波長に応じて適宜選択される。

【0149】

〈４〉発光素子１は、活性層５内の電流を狭窄する機能を更に高める観点から、第四半導体層１４内のＹ方向に係る両側に、第四半導体層１４よりも高抵抗な埋め込み層３１を設けるものとしても構わない（図１５参照）。図１５では、第四半導体層１４のうちのＧａＮ層１４ａ内に、ＧａＮよりも高抵抗な材料からなる埋め込み層３１が形成されている例が示されている。

【0150】

図１５は、図３に示す発光素子１に対して追加的に埋め込み層３１を設ける構成を示している。しかし、この埋め込み層３１は、図１１Ａ～図１１Ｃを参照して上述した別構成や、図１４に示す別構成に対しても適用可能である。

【0151】

埋め込み層３１は、第四半導体層１４よりも高抵抗な層であればよく、例えばＡｌＮ又はＡｌＩｎＮである。特に、ＧａＮ層１４ａ内に埋め込み層３１を設ける場合には、ＧａＮとの良好な格子整合を確保する観点から、埋め込み層３１はＡｌＩｎＮであるのが好ましい。詳細な一例として、埋め込み層３１は、膜厚１００ｎｍのアンドープのＡｌ_0.82Ｉｎ_0.18Ｎである。埋め込み層３１は、ＧａＮ層１４ａ内に埋め込まれる場合には、ＧａＮ層１４ａよりも薄い膜厚であればよい。

【0152】

第四半導体層１４内の領域のうち、Ｙ方向に関して埋め込み層３１に挟まれた領域３２は、Ｚ方向に関してリッジ部９（図６も参照）と重なり合う。より好ましくは、領域３２のＹ方向に係る幅が、リッジ部９のＹ方向に係る幅よりも狭い。このような埋め込み層３１が第四半導体層１４内に設けられることで、発光素子１に対して電圧を印加した際に、活性層５内を流れる電流のうちの殆どをリッジ部９の直下の領域に流すことができる。つまり、この構成によれば、図６を参照して上述した電流Ｉ２の量が更に低下され、活性層５内におけるリッジ部９の直下の領域５ａをより選択的に発光できるため、発光効率が更に高められる。

【0153】

埋め込み層３１を第四半導体層１４内に設ける方法としては、例えば以下の方法が利用できる。

【0154】

上述したステップＳ２において、ＧａＮ基板３の＋Ｃ面上に、各半導体層（１１，１２，２１，１３，２３）をエピタキシャル成長させた後、第四半導体層１４の一部をエピタキシャル成長させる。その後、第四半導体層１４の上層に埋め込み層３１を形成する材料（例えばＡｌＩｎＮ）を成長させる。

【0155】

次に、このＡｌＩｎＮの上面にパターニングされたＳｉＯ₂等からなるマスクを形成し、このマスクを介して熱リン酸等の溶液を用いてＡｌＩｎＮを除去して、第四半導体層１４の上面を露出させる。その後、マスクを除去し、引き続き、第四半導体層１４をエピタキシャル成長させ、次いで、残りの半導体層（５、１５，１６）をエピタキシャル成長させる。以下は、上述した実施形態と同様である。

【符号の説明】

【0156】

１ ：発光素子
３ ：ＧａＮ基板
５ ：活性層
５ａ ：活性層内のリッジ部の直下の領域
８ ：半導体積層体
９ ：リッジ部
１１ ：第一半導体層
１２ ：第二半導体層
１３ ：第三半導体層
１４ ：第四半導体層
１４ａ ：ＧａＮ層
１４ｂ ：ＩｎＧａＮ層
１５ ：第五半導体層
１５ａ ：ＩｎＧａＮ層
１５ｂ ：ＧａＮ層
１６ ：第六半導体層
２１ ：コンタクト層
２３ ：電子ブロック層
３１ ：埋め込み層
３２ ：埋め込み層に挟まれた領域
６１ ：第一電極
６２ ：第二電極
６３ ：パッド電極
６４ ：パッド電極
７１ ：ｎ型半導体層
７２ ：活性層
７３ ：ｐ型半導体層
７４ ：ｎ側ガイド層
７５ ：ｐ側ガイド層
７８ ：半導体積層体
８１ ：絶縁層
９１ ：発光素子

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-08

【手続補正1】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１Ｂ

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図1B】

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２Ｂ

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図2B】