(57)【要約】【課題】発光部を構成する積層体にクラックが発生するのを抑制することができる半導体発光素子、及び半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体発光素子１は、単結晶構造を有するＧａＮ膜３と、ＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａの両側の第２領域３１ｂ上に形成されたアモルファス状態の中間層４と、第１領域３１ａ上、及び中間層４におけるＧａＮ膜３とは反対側の表面４１上に形成された複数の窒化物半導体層を含み、発光部を構成する積層体５と、を備える。積層体５における第１領域３１ａ上の第１部分５ａは、単結晶構造を有する。積層体５における表面４１上の第２部分５ｂは、多結晶構造を有する。【選択図】図１
2020096067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶構造を有する窒化物半導体層である第１層と、
前記第１層の第１表面のうち第１領域の両側の第２領域上に形成されたアモルファス状態の第２層と、
前記第１領域上、及び前記第２層における前記第１層とは反対側の第２表面上に形成された複数の窒化物半導体層を含み、発光部を構成する積層体と、を備え、
前記積層体における前記第１領域上の第１部分は、単結晶構造を有し、
前記積層体における前記第２表面上の第２部分は、多結晶構造を有する、半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１層は、ＧａＮ層である、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ＧａＮ層は、ＧａＮ基板、又はＧａＮ基板上に形成されたＧａＮ膜である、請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記ＧａＮ層は、基板上に形成されたＧａＮ膜である、請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第２層は、アモルファス状態の窒化物半導体層である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１部分における前記第１層とは反対側の部分は、リッジ部として構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
単結晶構造を有する窒化物半導体層である第１層を用意する第１工程と、
前記第１層の第１表面のうち第１領域の両側の第２領域上にアモルファス状態の第２層を形成する第２工程と、
前記第１領域上、及び前記第２層における前記第１層とは反対側の第２表面上に複数の窒化物半導体層を結晶成長させることで、発光部を構成する積層体を形成する第３工程と、を備える、半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程においては、前記第３工程における結晶成長温度よりも低い温度で結晶成長を実施することで、前記第２領域上に前記第２層を形成する、請求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記第２工程においては、５０ｎｍ〜１０μｍの厚さに前記第２層を形成する、請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＧａＮ膜の表面上に例えばＳｉＯ２からなるマスク層をストライプ状に形成し、ＧａＮ膜の表面のうちマスク層が形成されていない領域を起点とした横方向選択エピタキシャル成長を実施することで、窒化物半導体からなる下地層を形成する方法が記載されている。また、特許文献２には、例えばサファイア等からなる基板の表面上に窒化物半導体層をストライプ状に形成し、当該窒化物半導体層を起点とした横方向選択エピタキシャル成長を実施することで、窒化物半導体からなる下地層を形成する方法が記載されている。特許文献１，２に記載された方法は、窒化物半導体からなる下地層を低欠陥で形成することを目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１４８２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に記載された方法で形成した下地層上に、更に複数の窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることで、発光部を構成する積層体を形成する場合に、例えば発振波長を調整するためにＡｌ又はＩｎの割合を増加させると、格子不整合に起因して生じる応力によって積層体にクラックが発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、発光部を構成する積層体にクラックが発生するのを抑制することができる半導体発光素子、及び半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体発光素子は、単結晶構造を有する窒化物半導体層である第１層と、第１層の第１表面のうち第１領域の両側の第２領域上に形成されたアモルファス状態の第２層と、第１領域上、及び第２層における第１層とは反対側の第２表面上に形成された複数の窒化物半導体層を含み、発光部を構成する積層体と、を備え、積層体における第１領域上の第１部分は、単結晶構造を有し、積層体における第２表面上の第２部分は、多結晶構造を有する。
【０００７】
この半導体発光素子では、単結晶構造を有する窒化物半導体層である第１層の第１表面のうち第１領域上において、積層体の第１部分が単結晶構造を有している。これにより、積層体の第１部分が発光部として機能する。また、第１層の第１表面のうち第１領域の両側の第２領域上に形成されたアモルファス状態の第２層の第２表面上において、積層体の第２部分が多結晶構造を有している。これにより、格子不整合に起因して積層体の第１部分に応力が生じていたとしても、第２層及び積層体の第２部分においては応力が緩和された状態になっている。したがって、複数の窒化物半導体層を含む積層体の全体で発生している応力は、例えば、アモルファス状態の第２層を介さずに第１層の第１表面の全体に積層体を形成する場合に比べ、軽減されている。よって、この半導体発光素子によれば、発光部を構成する積層体にクラックが発生するのを抑制することができる。
【０００８】
本発明の半導体発光素子では、第１層は、ＧａＮ層であってもよい。これによれば、信頼性の高い半導体発光素子を得ることができる。
【０００９】
本発明の半導体発光素子では、ＧａＮ層は、ＧａＮ基板、又はＧａＮ基板上に形成されたＧａＮ膜であってもよい。これによれば、信頼性の高い半導体発光素子を得ることができる。
【００１０】
本発明の半導体発光素子では、ＧａＮ層は、基板上に形成されたＧａＮ膜であってもよい。これによれば、信頼性の高い半導体発光素子を得ることができる。
【００１１】
本発明の半導体発光素子では、第２層は、アモルファス状態の窒化物半導体層であってもよい。これによれば、第２層の材料が分解して積層体の第１部分に拡散したとしても、第２層の材料が積層体の材料と同種であるため、積層体の第１部分の電気的特性、発光特性等に悪影響が及ぶのを防止することができる。また、第２層の熱膨張係数が積層体の熱膨張係数に近付くため、半導体発光素子の安定性を維持することができる。
【００１２】
本発明の半導体発光素子では、第１部分における第１層とは反対側の部分は、リッジ部として構成されていてもよい。これによれば、積層体の第１部分に電流を閉じ込め、積層体の第１部分を発光部として好適に機能させることができる。
【００１３】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、単結晶構造を有する窒化物半導体層である第１層を用意する第１工程と、第１層の第１表面のうち第１領域の両側の第２領域上にアモルファス状態の第２層を形成する第２工程と、第１領域上、及び第２層における第１層とは反対側の第２表面上に複数の窒化物半導体層を結晶成長させることで、発光部を構成する積層体を形成する第３工程と、を備える。
【００１４】
この半導体発光素子の製造方法では、単結晶構造を有する窒化物半導体層である第１層の第１表面のうち第１領域上において、積層体の第１部分が単結晶構造を有することになる。また、第１層の第１表面のうち第１領域の両側の第２領域上に形成されたアモルファス状態の第２層の第２表面上において、積層体の第２部分が多結晶構造を有することになる。これにより、格子不整合に起因して積層体の第１部分に応力が生じたとしても、第２層及び積層体の第２部分においては応力が緩和された状態になる。したがって、複数の窒化物半導体層を含む積層体の全体（積層体の形成をウェハレベルで実施する場合には、ウェハの全体）で発生している応力は、例えば、アモルファス状態の第２層を介さずに第１層の第１表面の全体に積層体を形成する場合に比べ、軽減される。よって、半導体発光素子の製造中及び製造後において、発光部を構成する積層体にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１５】
本発明の半導体発光素子の製造方法では、第２工程においては、第３工程における結晶成長温度よりも低い温度で結晶成長を実施することで、第２領域上に第２層を形成してもよい。これによれば、アモルファス状態の第２層を得ることができる。
【００１６】
本発明の半導体発光素子の製造方法では、第２工程においては、５０ｎｍ〜１０μｍの厚さに第２層を形成してもよい。５０ｎｍ以上の厚さに第２層を形成することで、アモルファス状態の第２層を確実に得ることができる。また、１０μｍ以下の厚さに第２層を形成することで、複数の窒化物半導体層のそれぞれが第１領域上からその両側の第２領域上に渡って連続するように、複数の窒化物半導体層を結晶成長させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光部を構成する積層体にクラックが発生するのを抑制することができる半導体発光素子、及び半導体発光素子の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態の半導体発光素子の斜視図である。
【図２】図１に示される半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図３】図１に示される半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示される半導体発光素子の製造方法を説明するための図である。
【図５】実施例の半導体発光素子の積層体の微分干渉顕微鏡像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［半導体発光素子の構成］
【００２０】
図１に示されるように、半導体発光素子１は、ＧａＮ基板２と、ＧａＮ膜（第１層）３と、中間層（第２層）４と、積層体５と、上部電極層（第１電極層）６と、下部電極層（第２電極層）７と、を備えている。半導体発光素子１は、例えば、ＬＤ（Laser  Diode）である。以下の説明では、ＧａＮ基板２の厚さ方向をＺ方向、半導体発光素子１の共振方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向という。
【００２１】
ＧａＮ基板２は、単結晶構造を有している。Ｘ方向におけるＧａＮ基板２の長さ、及びＹ方向におけるＧａＮ基板２の幅は、それぞれ、例えば３００μｍ程度である。ＧａＮ基板２の厚さは、例えば１００μｍ程度である。
【００２２】
ＧａＮ膜３は、ＧａＮ基板２の表面２１に形成されている。ＧａＮ膜３は、ＧａＮ基板２の表面２１に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させられた層であり、単結晶構造を有している。ＧａＮ膜３は、例えばＳｉドープのＧａＮ層であり、ＧａＮ膜３の厚さは、例えば数μｍ程度である。
【００２３】
中間層４は、ＧａＮ膜３の表面（第１表面）３１のうち第１領域３１ａの両側の第２領域３１ｂ上に形成されている。第１領域３１ａは、Ｘ方向（すなわち、半導体発光素子１の共振方向）に沿って延在する領域である。第２領域３１ｂは、Ｙ方向における第１領域３１ａの両側においてＸ方向に延在する領域である。Ｙ方向における第１領域３１ａの幅は、例えば１０μｍ程度である。Ｙ方向における一方の第２領域３１ｂの幅とＹ方向における他方の第２領域３１ｂの幅とは、互いに等しい。中間層４は、アモルファス状態の窒化物半導体層である。中間層４は、例えばＡｌＮ層であり、中間層４の厚さは、例えば２００ｎｍ程度である。
【００２４】
積層体５は、複数の窒化物半導体層を含んでいる。具体的には、積層体５は、下部クラッド層５１と、下部ガイド層５２と、活性層５３と、上部ガイド層５４と、キャリアブロック層５５と、上部クラッド層５６と、上部コンタクト層５７と、を含んでいる。積層体５は、Ｘ方向を共振方向とする発光部を構成している。つまり、Ｘ方向における積層体５の両方の端面間で共振が起こり、Ｘ方向における積層体５の一方の端面からレーザ光が出射される。
【００２５】
下部クラッド層５１（積層体５における最下層、すなわち、積層体５を構成する複数の窒化物半導体層のうちＧａＮ膜３の表面３１に最も近い層）は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、ＧａＮ膜３の第１領域３１ａ上、及び中間層４におけるＧａＮ膜３とは反対側の表面（第２表面）４１上に形成されている。下部ガイド層５２は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、下部クラッド層５１上に形成されている。活性層５３は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、下部ガイド層５２上に形成されている。上部ガイド層５４は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、活性層５３上に形成されている。キャリアブロック層５５は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、上部ガイド層５４上に形成されている。上部クラッド層５６は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、キャリアブロック層５５上に形成されている。上部コンタクト層５７は、第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、上部クラッド層５６上に形成されている。
【００２６】
下部クラッド層５１は、例えばＳｉドープのＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層である。下部ガイド層５２は、例えばＳｉドープのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層である。活性層５３は、例えば、ＳｉドープのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層であるバリア層、及びアンドープのＧａＮ層であるウェル層を含む量子井戸層である。上部ガイド層５４は、例えばアンドープのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層である。キャリアブロック層５５は、例えば高Ａｌ組成ＡｌＧａＮ層（例えばＡｌが０．３以上）である。上部クラッド層５６は、例えばＭｇドープのＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層である。上部コンタクト層５７は、例えばＭｇドープのＧａＮ層である。積層体５の厚さは、例えば数μｍ程度である。
【００２７】
積層体５における第１領域３１ａ上の第１部分５ａは、単結晶構造を有している。本実施形態では、第１部分５ａにおいて、複数の窒化物半導体層（すなわち、下部クラッド層５１、下部ガイド層５２、活性層５３、上部ガイド層５４、キャリアブロック層５５、上部クラッド層５６及び上部コンタクト層５７）は、第１領域３１ａから結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させられた部分である。積層体５における中間層４の表面４１上の第２部分５ｂは、多結晶構造を有している。図１では、便宜上、第１部分５ａとその両側の第２部分５ｂとの境界を二点鎖線で示している。
【００２８】
第１部分５ａにおけるＧａＮ膜３とは反対側の部分は、リッジ部５ｃとして構成されている。リッジ部５ｃは、Ｚ方向において第１領域３１ａに対向している。本実施形態では、上部クラッド層５６におけるＧａＮ膜３とは反対側の部分、及び上部コンタクト層５７においてＹ方向の幅が狭められることで、リッジ部５ｃが形成されている。Ｙ方向におけるリッジ部５ｃの幅は、Ｙ方向における第１領域３１ａの幅よりも小さい。Ｙ方向におけるリッジ部５ｃの幅は、例えば５μｍ程度である。
【００２９】
上部電極層６は、上部コンタクト層５７上に形成されている。下部電極層７は、ＧａＮ基板２の裏面２２に形成されている。上部電極層６及び下部電極層７のそれぞれは、例えば金属の複合膜であり、上部電極層６及び下部電極層７のそれぞれの厚さは、例えば数百ｎｍ程度である。上部電極層６と下部電極層７との間には、積層体５においてレーザ発振を起こさせるためのバイアス電圧が印加される。
［半導体発光素子の製造方法］
【００３０】
まず、図２の（ａ）に示されるように、ＧａＮ基板２を用意する。ＧａＮ基板２は、単結晶構造を有しており、ＧａＮ基板２の表面２１は、例えば（０００１）面である。続いて、図２の（ｂ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置（図示省略）において、例えば１０５０℃の結晶成長温度で、ＧａＮ基板２の表面２１にＧａＮ膜３を結晶成長させる。このようにして、単結晶構造を有するＧａＮ膜３を用意する（第１工程）。
【００３１】
続いて、ＭＯＣＶＤ装置において、例えば４５０℃の温度で結晶成長を実施することで、ＧａＮ膜３の表面３１に中間層４を形成する。本実施形態では、後工程において積層体５を形成する際の結晶成長温度よりも低い温度で結晶成長を実施することで、ＧａＮ膜３の表面３１に、５０ｎｍ〜１０μｍの厚さに中間層４を形成する。これにより、アモルファス状態の中間層４が得られる。なお、結晶成長を実施するとは、ＭＯＣＶＤ装置等の結晶成長装置において成膜を実施することを意味する。単結晶状の膜が得られる結晶成長温度よりも低い温度で結晶成長を実施することで、アモルファス状態の層が得られる。
【００３２】
続いて、プラズマＣＶＤ装置における成膜、フォトリソグラフィ及びエッチングを実施することで、図３の（ａ）に示されるように、パターニングされたＳｉＯ２膜９を中間層４の表面４１に形成する。続いて、図３の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、アルカリ溶液によるエッチングを実施することで、ＳｉＯ２膜９をマスクとして中間層４をパターニングし、その後、フッ酸によるエッチングを実施することで、ＳｉＯ２膜９を除去する。以上のようにして、ＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａの両側の第２領域３１ｂ上にアモルファス状態の中間層４を形成する（第２工程）。
【００３３】
続いて、図４の（ａ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ装置（図示省略）において、例えば１１００℃の結晶成長温度で、ＧａＮ膜３の第１領域３１ａ上、及び中間層４の表面４１上に複数の窒化物半導体層（すなわち、下部クラッド層５１、下部ガイド層５２、活性層５３、上部ガイド層５４、キャリアブロック層５５、上部クラッド層５６及び上部コンタクト層５７）を結晶成長させる。これにより。単結晶構造を有するＧａＮ膜３の第１領域３１ａ上の第１部分５ａが単結晶構造を有することになり、アモルファス状態の中間層４の表面４１上の第２部分５ｂが多結晶構造を有することになる。続いて、マスクの成膜、フォトリソグラフィ及びエッチングを実施することで、図４の（ｂ）に示されるように、第１部分５ａにおけるＧａＮ膜３とは反対側の部分にリッジ部５ｃを形成する。以上のようにして、発光部を構成する積層体５を形成する（第３工程）。
【００３４】
続いて、上部コンタクト層５７上に上部電極層６を形成する。続いて、ＧａＮ基板２の裏面２２を研磨することで、ＧａＮ基板２を薄化する。続いて、ＧａＮ基板２の裏面２２に下部電極層７を形成する。以上の各工程を実施することで、半導体発光素子１を得る。なお、以上の各工程をウェハレベルで実施し、最後にウェハをダイシングして複数の半導体発光素子１を得ることが可能である。
【００３５】
図５は、図４の（ａ）に示される状態での半導体発光素子の積層体の微分干渉顕微鏡像を示す図であって、当該積層体の一部分をＺ方向から見た図である。図５に示されるように、単結晶構造を有する第１部分５ａの表面は、鏡面状の表面となったのに対し、多結晶構造を有する第２部分５ｂの表面は、面粗さの大きいマット状の面となった。
［作用及び効果］
【００３６】
半導体発光素子１では、単結晶構造を有するＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａ上において、積層体５の第１部分５ａが単結晶構造を有している。これにより、積層体５の第１部分５ａが発光部として機能する。また、ＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａの両側の第２領域３１ｂ上に形成されたアモルファス状態の中間層４の表面４１上において、積層体５の第２部分５ｂが多結晶構造を有している。これにより、格子不整合に起因して積層体５の第１部分５ａに応力が生じていたとしても、中間層４及び積層体５の第２部分５ｂにおいては応力が緩和された状態になっている。したがって、複数の窒化物半導体層を含む積層体５の全体で発生している応力は、例えば、アモルファス状態の中間層４を介さずにＧａＮ膜３の表面３１の全体に積層体５を形成する場合に比べ、軽減されている。よって、半導体発光素子１によれば、発光部を構成する積層体５にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００３７】
半導体発光素子１では、ＧａＮ基板２上に形成されたＧａＮ膜３上に、複数の窒化物半導体層（すなわち、下部クラッド層５１、下部ガイド層５２、活性層５３、上部ガイド層５４、キャリアブロック層５５、上部クラッド層５６及び上部コンタクト層５７）が形成されている。これにより、信頼性の高い半導体発光素子１を得ることができる。ＧａＮ基板２は、汎用性の高い基板であるため、半導体発光素子１の低コスト化も可能である。
【００３８】
半導体発光素子１では、中間層４がアモルファス状態の窒化物半導体層である。これにより、中間層４の材料が分解して積層体５の第１部分５ａに拡散したとしても、中間層４の材料が積層体５の材料と同種であるため、積層体５の第１部分５ａの電気的特性、発光特性等に悪影響が及ぶのを防止することができる。また、中間層４の熱膨張係数が積層体５の熱膨張係数に近付くため、半導体発光素子１の安定性を維持することができる。
【００３９】
半導体発光素子１では、第１部分５ａにおけるＧａＮ膜３とは反対側の部分が、リッジ部５ｃとして構成されている。これにより、積層体５の第１部分５ａに電流を閉じ込め、積層体５の第１部分５ａを発光部として好適に機能させることができる。
【００４０】
半導体発光素子１の製造方法では、ＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａの両側の第２領域３１ｂ上にアモルファス状態の中間層４を形成し、その後、ＧａＮ膜３の第１領域３１ａ上、及び中間層４の表面４１上に複数の窒化物半導体層（すなわち、下部クラッド層５１、下部ガイド層５２、活性層５３、上部ガイド層５４、キャリアブロック層５５、上部クラッド層５６及び上部コンタクト層５７）を結晶成長させる。これにより、単結晶構造を有するＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａ上において、積層体５の第１部分５ａが単結晶構造を有することになる。また、ＧａＮ膜３の表面３１のうち第１領域３１ａの両側の第２領域３１ｂ上に形成されたアモルファス状態の中間層４の表面４１上において、積層体５の第２部分５ｂが多結晶構造を有することになる。これにより、格子不整合に起因して積層体５の第１部分５ａに応力が生じたとしても、中間層４及び積層体５の第２部分５ｂにおいては応力が緩和された状態になる。したがって、複数の窒化物半導体層を含む積層体５の全体（積層体５の形成をウェハレベルで実施する場合には、ウェハの全体）で発生している応力は、例えば、アモルファス状態の中間層４を介さずにＧａＮ膜３の表面３１の全体に積層体５を形成する場合に比べ、軽減される。よって、半導体発光素子１の製造中及び製造後において、発光部を構成する積層体５にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００４１】
半導体発光素子１の製造方法では、積層体５を形成する際の結晶成長温度よりも低い温度で結晶成長を実施することで、ＧａＮ膜３の表面３１に中間層４を形成する。これにより、アモルファス状態の中間層４を得ることができる。なお、積層体５を形成する際の結晶成長温度は、７００〜１６００℃であり、中間層４を形成する際の温度は、３００〜９００℃である。
【００４２】
半導体発光素子１の製造方法では、５０ｎｍ〜１０μｍの厚さに中間層４を形成する。５０ｎｍ以上の厚さに中間層４を形成することで、アモルファス状態の中間層４を確実に得ることができる。５０ｎｍ以上の厚さに中間層４を形成することで、積層体５を形成する際に中間層４がアニールされて中間層４が単結晶化するような事態も防止することができる。また、１０μｍ以下の厚さに中間層４を形成することで、複数の窒化物半導体層（すなわち、下部クラッド層５１、下部ガイド層５２、活性層５３、上部ガイド層５４、キャリアブロック層５５、上部クラッド層５６及び上部コンタクト層５７）のそれぞれが第１領域３１ａ上からその両側の第２領域３１ｂ上に渡って連続するように、当該複数の窒化物半導体層を結晶成長させることができる。
【００４３】
上記「半導体発光素子の構造」及び「半導体発光素子の製造方法」で述べた一例の数値でＧａＮ膜３及び中間層４が形成されたＧａＮ基板２を用意し、ＭＯＣＶＤ装置において、ＧａＮ膜３の第１領域３１ａ上、及び中間層４の表面４１上にＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層を結晶成長させたところ、１．５μｍの厚さに当該Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層を結晶成長させても、当該Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層にクラックが発生しなかった。このＡｌ組成比及びこの厚さを有するＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層は、発振波長３５０ｎｍ台のＡｌＧａＮ系ＬＤのクラッド層としては、十分なものある。
【００４４】
一方、上記「半導体発光素子の構造」及び「半導体発光素子の製造方法」で述べた一例の数値でＧａＮ膜３のみ形成されたＧａＮ基板２を用意し、ＭＯＣＶＤ装置において、ＧａＮ膜３上にＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層を結晶成長させたところ、数百ｎｍの厚さに当該Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層を結晶成長させた時点で、当該Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層にクラックが発生した。
【００４５】
以上により、半導体発光素子１、及び半導体発光素子１の製造方法によれば、複数の窒化物半導体層（すなわち、下部クラッド層５１、下部ガイド層５２、活性層５３、上部ガイド層５４、キャリアブロック層５５、上部クラッド層５６及び上部コンタクト層５７）において、発振波長を調整するためにＡｌ又はＩｎの割合を増加させること、及び／又は、複数の窒化物半導体層のそれぞれの厚さを増加させることが可能となる。
［変形例］
【００４６】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、本発明の第１層がＧａＮ層である場合、本発明の第１層は、ＧａＮ基板２上に形成されたＧａＮ膜３に限定されず、ＧａＮ基板２そのものであってもよいし、或いは、ＧａＮ基板２以外の基板（例えばサファイア基板）上に形成されたＧａＮ膜（すなわち、ＧａＮテンプレートのＧａＮ膜）等であってもよい。また、本発明の第１層は、単結晶構造を有する窒化物半導体層であればよく、ＧａＮ層に限定されない。なお、窒化物半導体は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で示される。
【００４７】
また、積層体５は、複数の窒化物半導体層を含み、発光部を構成するものであればよく、上述した構成を有するものに限定されない。また、中間層４は、アモルファス状態の層であればよく、アモルファス状態の窒化物半導体層に限定されない。例えば、中間層４は、アモルファス状態のＳｉＯ２層等であってもよい。また、中間層４は、スパッタ、蒸着等で形成されてもよい。また、例えば、中間層４の電気抵抗値が高い場合には、第１部分５ａにおけるＧａＮ膜３とは反対側の部分が、リッジ部５ｃとして構成されていなくてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…半導体発光素子、３…ＧａＮ膜（第１層）、４…中間層（第２層）、５…積層体、５ａ…第１部分、５ｂ…第２部分、５ｃ…リッジ部、３１…表面（第１表面）、３１ａ…第１領域、３１ｂ…第２領域、４１…表面（第２表面）、５１…下部クラッド層（窒化物半導体層）、５２…下部ガイド層（窒化物半導体層）、５３…活性層（窒化物半導体層）、５４…上部ガイド層（窒化物半導体層）、５５…キャリアブロック層（窒化物半導体層）、５６…上部クラッド層（窒化物半導体層）、５７…上部コンタクト層（窒化物半導体層）。
【図１】
2020096067.tif 000003
【図２】
2020096067.tif 000004
【図３】
2020096067.tif 000005
【図４】
2020096067.tif 000006
【図５】
2020096067.tif 000007