(57)【要約】    【課題】  ３次元フォトニック結晶を用いた発光素子において、発光部にキャリア（正孔と電子）を高効率に供給する。    【解決手段】  ３次元フォトニック結晶を用いた発光素子であって、３次元フォトニック結晶は、結晶欠陥により形成される共振器と、Ｐ型半導体により構成されるＰクラッドと、Ｎ型半導体により構成されるＮクラッドとを有し、共振器は活性部を備えており、活性部は第１の半導体からなる発光部と、第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第２の半導体より構成される第１の障壁部と、第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第３の半導体より構成される第２の障壁部とを有し、第１の障壁部はＰクラッドと接しており、第２の障壁部は前記Ｎクラッドと接しており、発光部は、第１の障壁部と第２の障壁部の間に配置されており、ＰクラッドおよびＮクラッドに対して離間していることを特徴とする発光素子。【選択図】    図２
2010245246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元フォトニック結晶を用いた発光素子であって、
前記３次元フォトニック結晶は、結晶欠陥により形成される共振器と、Ｐ型半導体により構成されるＰクラッドと、Ｎ型半導体により構成されるＮクラッドとを有し、
前記共振器は活性部を備えており、前記活性部は第１の半導体により構成される発光部と、前記第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第２の半導体により構成される第１の障壁部と、前記第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第３の半導体により構成される第２の障壁部とを有し、前記第１の障壁部は前記Ｐクラッドと接しており、前記第２の障壁部は前記Ｎクラッドと接しており、
前記発光部は、前記第１の障壁部と前記第２の障壁部の間に配置されており、前記Ｐクラッドおよび前記Ｎクラッドに対して離間していることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光部は曲面形状又は複数の平面を含む多面体形状であることを特徴とする請求項１の発光素子。
【請求項３】
前記Ｐクラッドは前記第２の半導体よりも大きなバンドギャップを持つブロック部を有し、該ブロック部は前記第１の障壁部に接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１の障壁部と前記第２の障壁部と前記発光部によって量子井戸構造を形成していることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記量子井戸構造は多重量子井戸構造であることを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記３次元フォトニック結晶は電流が通る領域を制限するための絶縁部を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記３次元フォトニック結晶は、前記発光部から導光するための導波路を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記共振器が単一モードであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記結晶欠陥が点状欠陥であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記発光素子は、レーザ素子であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性媒質へのキャリア注入によって発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）、半導体光増幅器等の発光素子に関し、特に３次元フォトニック結晶を用いた発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体発光素子は、Ｐクラッド、活性部、Ｎクラッドを主要な構成要素としている。Ｐクラッドは正孔を輸送する機能を持ち、Ｐクラッドを構成するＰ型半導体は正孔が多数キャリアとして生成されるようにアクセプタがドープされている。また、Ｎクラッドは電子を輸送する機能を持ち、Ｎクラッドを構成するＮ型半導体は電子が多数キャリアとして生成されるようにドナーがドープされている。正孔と電子は、順バイアスの印加によって活性部に注入される。活性部は発光部と障壁部から構成され、正孔や電子が発光部に閉じ込められることにより、発光部のエネルギーギャップに対応した自然放出光や誘導放出光を発する。発光部を含むように共振器を形成すると、誘導放出光の増幅によってレーザ光が生成される。発光部に注入されたキャリアの一部は、表面再結合等の非発光再結合や、所望の波長以外の発光再結合によって消費されるため、発光効率が低下してしまう。
【０００３】
そこで、所望の波長以外の発光再結合を抑制するためにフォトニック結晶を利用することが提案されている（非特許文献１）。フォトニック結晶とは、波長以下の長さの構造を周期的に配列することによって誘電率分布を形成した構造である。非特許文献１は、フォトニック結晶のフォトニックバンドギャップを利用し、所望の波長以外の自然放出を抑制することによって高い発光効率が得られることを示している。自然放出光を制御して高い発光効率を得るためには、３次元的な誘電率分布を持つ３次元フォトニック結晶が適している。３次元フォトニック結晶について、これまでに様々な構造が提案されている（特許文献１、２、３）。また、３次元フォトニック結晶を用いた発光素子が知られている（非特許文献２、特許文献４）。
【０００４】
非特許文献２は、結晶欠陥を含む層の全面を活性部とし、光励起により発生させた正孔と電子を発光部に閉じ込めることにより発光させる構成を開示している。特許文献４は、金属電極（Ｐ型電極、Ｎ型電極）からフォトニック結晶中に正孔と電子を注入する構成を開示している。フォトニック結晶に注入された正孔と電子は、線状欠陥で形成されたＮクラッド伝導路（Ｎ型光導波路）およびＰクラッド伝導路（Ｐ型光導波路）を伝導し、発光部（活性層）で再結合することにより発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許５，３３５，２４０
【特許文献２】米国特許５，４４０，４２１
【特許文献３】米国特許６，５９７，８５１
【特許文献４】特開２００１−２５７４２５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Physical Review Letters、Vol.58、PP.2059、1987年
【非特許文献２】Science、Vol.305、PP.227、2004年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２は、結晶欠陥を含む層の全面を活性部としているため、層全面に正孔と電子が閉じ込められる。しかしながら、共振器外の活性部では、３次元フォトニック結晶によって発光が抑制されるため、注入された正孔と電子が発光に寄与せず、発光効率が低下してしまう。図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、共振器内にのみ活性部１０を形成した場合、発光部１１は障壁部１２、１３だけでなく半導体１４とも接するため、発光部１１の正孔と電子は半導体１４にオーバーフローしやすくなり、正孔と電子の注入効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、発光部にキャリア（正孔、電子）を効率的に供給することができる発光素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子は、３次元フォトニック結晶を備えており、該３次元フォトニック結晶は、結晶欠陥により形成される共振器と、Ｐ型半導体により構成されるＰクラッドと、Ｎ型半導体により構成されるＮクラッドとを有している。共振器は活性部を備えており、活性部は第１の半導体により構成される発光部と、第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第２の半導体により構成される第１の障壁部と、第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第３の半導体により構成される第２の障壁部とを有する。第１の障壁部はＰクラッドと接しており、第２の障壁部はＮクラッドと接している。発光部は、第１の障壁部と第２の障壁部の間に配置されており、ＰクラッドおよびＮクラッドに対して離間していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、３次元フォトニック結晶を利用した発光素子において、共振器中に形成された発光部にキャリア（正孔と電子）を高効率に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の発光素子の要部外略図
【図２】実施例１の活性部の説明図
【図３】実施例２の発光素子の要部外略図
【図４】実施例２の活性部の説明図
【図５】実施例２にかかる３次元フォトニック結晶構造の外略図
【図６】実施例２にかかる３次元フォトニック結晶構造の各層の説明図
【図７】実施例２の３次元フォトニック結晶のフォトニックバンドの説明図
【図８】実施例２にかかる点状欠陥構造の説明図
【図９】実施例２の共振モードスペクトルの説明図
【図１０】実施例２の共振モードの電場強度分布の説明図
【図１１】実施例２の活性部の説明図
【図１２】実施例２にかかる線状欠陥構造の説明図
【図１３】実施例３の３次元フォトニック結晶の作製方法の説明図
【図１４】実施例３の活性部の作製方法の説明図
【図１５】実施例３の３次元フォトニック結晶発光素子の説明図
【図１６】従来の３次元フォトニック結晶発光素子の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は３次元フォトニック結晶を用いた発光素子に関し、３次元フォトニック結晶は共振器を形成する結晶欠陥、Ｐ型半導体より構成されるＰクラッド、Ｎ型半導体より構成されるＮクラッドを有している。共振器内に配置された活性部は、第１の半導体からなる発光部と、第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第２の半導体からなる第１の障壁部と、第１の半導体よりも大きなバンドギャップを持つ第３の半導体からなる第２の障壁部とを有する。第１の障壁部はＰクラッドと接しており、第２の障壁部はＮクラッドと接している。発光部は、第１の障壁部と第２の障壁部の間に配置されており、ＰクラッドおよびＮクラッドに対して離間している。
【００１３】
[実施例１]
図１は、本発明の実施例１の発光素子１０００の要部概略図である。図１の発光素子１０００は３次元フォトニック結晶１００を備えており、３次元フォトニック結晶１００は、共振器１１０、Ｐクラッド（半導体）１２０、Ｎクラッド（半導体）１３０を有している。図２は、共振器１１０内に形成された活性部１４０の要部概略図である。活性部１４０は、発光部１４１、障壁部（第１の障壁部）１４２、障壁部（第２の障壁部）１４３を有している。
【００１４】
障壁部１４２、１４３は、正孔と電子を閉じ込めるため、第１の半導体より成る発光部１４１よりも大きなバンドギャップを持つ第２、第３の半導体によって構成されている。第２の半導体と第３の半導体のバンドギャップは同一でも良く、異なっていても良い。障壁部１４２はＰクラッド１２０と接しており、障壁部１４３はＮクラッド１３０と接している。また、発光部１４１はＰクラッド１２０およびＮクラッド１３０に対して離間している。発光部１４１は曲面形状又は複数の平面を含む多面体形状又は凹凸形状である。このような活性部１４０として、横方向エピタキシャル成長法を用いて作製されたInGaAs／GaAs、InGaAs／InP、InGaN／GaNなどを適用することができる。以下に、図１、２に基づいて、発光素子１０００の動作を説明する。
【００１５】
不図示のＰ型電極およびＮ型電極から注入された正孔と電子は各々Ｐクラッド１２０とＮクラッド１３０を介して活性部１４０へ導かれる。活性部１４０に到達した正孔と電子は、活性部１４０を構成する障壁部１４２、１４３によって発光部１４１に閉じ込められる。発光部１４１では、正孔と電子が結合し、エネルギーギャップに対応した自然放出光や誘導放出光が発生する。さらに、共振器１１０で共振することにより誘導放出光が増幅されて、レーザ光が発生する。
【００１６】
本実施例では、活性部１４０が共振器１１０にのみ配置されており、発光に寄与する領域に限定して正孔と電子を注入できるため、注入効率が高くなる。また、活性部１４０を構成する発光部１４１がＰクラッド１２０およびＮクラッド１３０に対して離間しているため、発光部１４１に閉じ込められた正孔と電子はオーバーフローしにくく、発光効率の高い発光素子を実現することができる。実施例１の構成では、共振器によってレーザ発振を生じさせることができるが、必ずしもレーザ素子とする必要はなく、波長の広がりが小さい高効率な共振器型ＬＥＤに適用してもよい。また、３次元フォトニック結晶１００の結晶構造は特に限られない。
【００１７】
３次元フォトニック結晶１００を構成する材料としては、InＰ、AlGaAs、InGaAsP、GaAs、GaN、AlN、TiO2、ZnOなどの半導体を用いることができる。共振器１１０は、３次元フォトニック結晶１００の結晶欠陥である、点状欠陥や線状欠陥によって構成されている。Ｐクラッド１２０とＮクラッド１３０はそれぞれＰ型半導体、Ｎ型半導体によって構成される。Ｐ型半導体のＰ型ドーパントとしてはZnやMgなど、Ｎ型半導体のＮ型ドーパントとしてはSiやSなどを用いることができる。TiO2の場合、強還元によりＰ型領域を形成する。
【００１８】
[実施例２]
図３は、本発明の実施例２の発光素子２０００の要部概略図である。図３の発光素子２０００は、３次元フォトニック結晶２００、Ｐ型電極２６０、Ｎ型電極２７０を備えている。３次元フォトニック結晶２００は、共振器２１０、Ｐクラッド２２０、Ｎクラッド２３０、導波路２５０、絶縁部２８０を有している。図４は、活性部２４０の要部概略図である。活性部２４０は、障壁部（第１の障壁部）２４２、障壁部（第２の障壁部）２４３、および、第１の半導体から成る発光部２４１を有している。
【００１９】
障壁部２４２はＰクラッド２２０と接しており、障壁部２４３はＮクラッド２３０と接している。一方、発光部２４１は、Ｐクラッド２２０およびＮクラッド２３０に対して離間している。本実施例の発光部２４１は、複数の平面からなる多面体形状（凹凸形状）であるため、発光部２４１に閉じ込められた正孔と電子はオーバーフローしにくく、注入効率の低下が少ない。図３、図４を用いて、本実施例の発光素子の動作を説明する。
【００２０】
Ｐ型電極２６０から注入された正孔はＰクラッド２２０を介して活性部２４０に導かれる。また、Ｎ型電極２７０から注入された電子はＮクラッド２３０を介して活性部２４０に導かれる。そして、活性部２４０に導かれた正孔と電子は発光部２４１に閉じ込められる。なお、絶縁部２８０は電流が通る領域を制限するための絶縁層である。発光部２４１では正孔と電子が結合し、発光部２４１のエネルギーギャップに対応した自然放出光や誘導放出光が発生する。さらに、共振器２１０で共振することにより誘導放出光が増幅され、レーザ光が発生する。発生したレーザ光は導波路２５０を介して外部に導光される。
【００２１】
図５は、本実施例の３次元フォトニック結晶２００の要部概略図である。３次元フォトニック結晶２００は、互いに接している層３０１〜層３１２の１２層を基本周期として構成されている。図６は、各層のｘｙ断面の一部の概略図である。第１の層３０１および第７の層３０７は、ｘ軸方向に延びる幅Ｃｗの複数の柱状構造３０１ａおよび３０７ａが等間隔（ピッチ）Ｐでｙ方向に配置されている。柱状構造３０１aと３０７ａはそれぞれｘ軸方向にＰ／２ずれた位置に配置されている。また、第４の層３０４および第１０の層３１０は、ｙ軸方向に延びる複数の柱状構造３０４ａおよび３１０ａが等間隔Ｐでｘ方向に配置されており、柱状構造３０４ａと３１０ａはそれぞれｙ軸方向にＰ／２ずれた位置に配置されている。
【００２２】
第２の層３０２および第３の層３０３には、第１の層３０１の柱状構造３０１ａおよび第４の層３０４の柱状構造３０４ａの交点に相当する位置に、離散構造３０２ａおよび３０３ａが配置されている。離散構造３０２ａ、３０３ａは、ｘｙ平面内において互いに接しないように離散的に配置されている。なお、離散構造３０２ａと離散構造３０３ａはｘｙ面内における９０度の回転により相互に重なる対称性を有している。第５の層３０５と第６の層３０６、第８の層３０８と第９の層３０９、第１１の層３１１と第１２の層３１２も同様である。即ち、隣接する層中の柱状構造の交点に相当する位置に、ｘｙ平面内において離散的に配置された離散構造３０５ａ、３０６ａ、３０８ａ、３０９ａ、３１１ａ、３１２ａが配置されている。
【００２３】
実施例２で用いた３次元フォトニック結晶２００の詳細な構造パラメータを表−１に示す。但し、表−１では柱状構造の格子周期（ピッチ）をＰとした。また、表中の屈折率は、３次元フォトニック結晶２００の柱状構造および離散構造を構成する媒質が同一としたときの屈折率を表している。３次元フォトニック結晶２００の柱状構造および離散構造以外の部分の媒質は空気であって屈折率は１.０である。さらに、柱状構造幅（Ｃｗ）とは、層内における柱状構造が延びる方向に垂直な方向の長さである。柱状構造高さ（Ｃｈ）とは、柱状構造の積層方向（ｚ方向）の長さをいう。また、離散構造幅（Ｄｗ１、Ｄｗ２）とは、図６に示す各離散構造の層内における長さをいい、離散構造高さ（Ｄｈ）とは、各離散構造の積層方向（ｚ方向）の長さをいう。３次元フォトニック結晶２００のフォトニックバンド図を平面波展開法にて計算した結果を図７に示す。
【００２４】
図７において、横軸は波数ベクトルすなわちフォトニック結晶に入射する電磁波の入射方向を表しており、縦軸は格子周期で規格化した周波数（規格化周波数）を示している。０．４４６から０．４９０の規格化周波数おいて、光の入射方向によらず光が存在できない完全フォトニックバンドギャップが形成されている。例えば、格子周期Ｐが２５０ｎｍのとき波長５１０ｎｍから波長５６１ｎｍにおいて完全フォトニックバンドギャップが形成され、周期格子Ｐが７５０ｎｍのとき波長１５３０ｎｍから波長１６８３ｎｍで完全フォトニックバンドギャップが形成される。 
【００２５】
【表１】
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図８は、共振器２１０の要部概略図である。共振器２１０は、３次元フォトニック結晶２００の結晶欠陥である、直方体形状の点状欠陥４００によって形成されており、点状欠陥４００は、屈折率２．４の材料により構成される活性部を含んでいる。点状欠陥４００はx方向に０．９Ｐ、ｙ方向に０．９Ｐ、ｚ方向に０．２５Ｐの幅を有している。このときの共振モードスペクトルを図９に示す。フォトニックバンドギャップ内にただ一つの共振モードが存在する、単一モード共振器を実現できる。このときの共振モードの電場強度分布を図１０に示す。点状欠陥付近に電場強度が集中して共振器が形成されている。
【００２６】
例えば、波長４００ｎｍの発光素子を得る場合は、格子周期Ｐは１９２ｎｍとし、活性部は横方向エピタキシャル成長法を用いたIII族窒化物半導体などを用いる。図１１を用いて活性部２４０の構成を説明する。発光部２４１は、Ｉｎ組成が０．０５程度、膜厚３ｎｍ程度から成るＩｎＧａＮにより形成され、障壁部２４２、２４３はＧａＮにより形成される。また、Ｐクラッド２２０は第２の半導体よりも大きなバンドギャップを持つＡｌＧａＮのブロック部２２１を有し、障壁部（第１の障壁部）２４２と接するように形成する。但し、ＡｌＧａＮのバンドギャップはＧａＮのバンドギャップより大きい。Ｐクラッド２２０の一部であるブロック部２２１は正孔を輸送する働きをもつだけでなく、活性部２４０に閉じ込めた電子のオーバーフローを防ぐ役割をもつ。
【００２７】
図１１に示した実施例２では、Ｐクラッド２２０にブロック部２２１を含んだ構成としたが、必ずしもブロック部を含まなくても良い。但し、通常、半導体では、Ｎ型半導体の電子の移動度がＰ型半導体の正孔の移動度に比べ高いため、発光部では電子が余り正孔が足りない状態に陥る。このため、発光部では、正孔に比べ電子はオーバーフローしやすくなる。この電子のオーバーフローを防ぐため、Ｐクラッド２２０に障壁部２４２よりも大きなバンドギャップを持つブロック部２２１を形成することで、電子がＰクラッドへオーバーフローすることを防ぐことができる。
【００２８】
図１２は、導波路２５０の要部概略図である。導波路２５０は線状欠陥５００から構成される。線状欠陥５００はｙ軸方向に延びる幅０．６Ｐの第１の線状欠陥５０１、および、第１の線状欠陥５０１を含む層からｚ軸負方向に０．３５Ｐ離れた層に位置し、ｙ軸方向に延びる空気からなる第２の線状欠陥５０２から構成される。共振器２１０で発生したレーザ光は導波路２５０を介して外部に放射される。絶縁部２８０は、電流狭窄として作用させる。電流狭窄を用いると、発光部に効率よく正孔と電子を注入し、注入効率の高い発光素子を得ることができるため好ましい。
【００２９】
実施例２では、共振器２１０を構成する結晶欠陥を点状欠陥としたが、必ずしも点状欠陥である必要はなく、線状欠陥であっても良い。但し、体積の小さい点状欠陥共振器のほうが共振器ＱＥＤによって所望の波長の自然放出が増強され、閾値の低い発振が可能となるため好ましい。実施例２では、第１の障壁部２４２、第２の障壁部２４３と発光部２４１より成る活性部２４０を量子井戸構造としたが、必ずしも量子井戸構造である必要はなく、ダブルへテロ構造や量子細線構造などであっても良い。但し、活性部２４０を量子井戸構造で形成すると、発光部２４１に高キャリア密度を得ながら、高出力を得ることが可能であるため好ましい。さらに、量子井戸構造を複数もつ多重量子井戸構造にすることで、高キャリア密度を維持しながら発光部２４１の体積を増やすことができる。このため、単一量子井戸構造に比べ高出力が得られるため好ましい。
【００３０】
本実施例は欠陥共振器がマルチモードである発光素子に適用しても良いが、モードホップが生じることが防げるため、単一モードであるほうが好ましい。実施例２では、共振器２１０内にのみ活性部２４０を配置し、発光部２４１がＰクラッド２２０ともＮクラッド２３０とも接しておらず、複数平面からなる凹凸形状で構成したことにより、キャリアを効率的に発光部に供給することができる。
【００３１】
[実施例３]
本実施例では、本発明の発光素子の作製方法を説明する。特に、３次元フォトニック結晶としてウッドパイル構造を例にとって説明する。図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は３次元フォトニック結晶の各製造工程の説明図である。図１３（ａ）の工程ではフォトリソグラフィーなどによって第１の媒質より成る半導体（柱状構造）６０１の周期構造を作製する。図１３（ｂ）の工程では周期構造以外の部分を第２の媒質より成る犠牲層６０２で埋め、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ（ＣＭＰ）などによって平面を平坦化する。図１３（ｃ）の工程では隙間が充填された周期構造上に図１３（ａ）と図１３（ｂ）の工程を繰り返して各層を積層する。
【００３２】
欠陥部６０３を含む層を形成したい場合は、欠陥部６０３を含むパターンを形成する（図１３（ｄ）の工程）。半導体欠陥部６０４のドープ濃度を変える場合は、選択的なイオン注入（図１３（ｅ）の工程）をする。また、電流狭窄を形成したい場合は、選択的なアニールや選択的なイオン注入によって形成する。実施例３では３次元フォトニック結晶を構成する各層を順次積層する手法を示したが、各層を接合することで積層構造を作製しても良い。
【００３３】
図１４（ａ）〜図１４（ｆ）は活性部を含む層６１０の作製手法の各工程の説明図である。図１４（ａ）の工程では、活性部６１１とＰ型半導体６１２を形成する領域以外の周期パターンをフォトリソグラフィーなどによってＮ型半導体６１３で形成する。但し、Ｐ型半導体６１２とＮ型半導体６１３はＰクラッド、Ｎクラッドを構成する半導体である。図１４（ｂ）の工程では、活性部６１１とＰ型半導体６１２を形成する領域以外の部分を犠牲層６１４で埋め、また、Ｎ型半導体６１３の周期パターンの上部をマスクする。図１４（ｃ）の工程では、有機金属化合物気相成長などの成長法による横方向エピタキシャル成長法を用いてＮ型半導体６１３を形成する。横方向エピタキシャル成長法は、Ｎ型半導体６１３の結晶成長が積層方向だけでなく横方向にも速く進むため、Ｎ型半導体６１３は犠牲層６１４の上部にも回り込み、複数の平面から結晶成長を行う成長方法である。
【００３４】
図１４（ｄ）の工程では、横方向エピタキシャル成長法で、障壁部６１７、発光部６１５、障壁部６１６を順次成長させる。障壁部６１７はＮ型半導体６１３、犠牲層６１４、発光部６１５と接し、障壁部６１６は犠牲層６１４、発光部６１５と接する。発光部６１５は、横方向エピタキシャル成長法を用いているため、複数の平面で形成されており、Ｎ型半導体６１３とは接していない。図１４（ｅ）の工程では、横方向エピタキシャル成長法で、Ｐ型半導体６１２を形成する。このとき、Ｐ型半導体６１２は発光部６１５とは接していない。図１４（ｆ）の工程では、エッチングプロセスやＣＭＰなどによってマスクなどを除去し平坦化する。
【００３５】
図１５（ａ）は図１３、図１４に示す３次元フォトニック結晶の作製方法により、作製した活性部を含む３次元フォトニック結晶を用いた発光素子の説明図である。図１５（ｂ）は犠牲層をエッチングプロセスにより除去することで作製した３次元フォトニック結晶を用いた発光素子の要部断面図である。実施例３では、活性部を横方向エピタキシャル成長法を用いて作製した。この横方向エピタキシャル成長法を用いると、転位などの半導体の結晶欠陥の少ない高品質な半導体が得られる。しかしながら、本発明を満たす構成で活性部などを作製するのであれば、横方向エピタキシャル成長法と異なる成長技術を用いて作製しても良い。（本実施例に限らないため）
【００３６】
実施例３では、Ｎ型半導体から活性部・Ｐ型半導体を順次作製したが、Ｐ型半導体から活性部・Ｎ型半導体を同様に順次作製しても良い。実施例３では、３次元フォトニック結晶としてウッドパイル構造を用いた。しかし、３次元フォトニック結晶は、実施例２や特許文献２、３等に記載されている３次元フォトニック結晶やその他のフォトニックバンドギャップを呈する構造体を用いても良い。以上のように本発明によれば、共振器中に形成された発光部にキャリアを高効率に供給することができる３次元フォトニック結晶を用いた発光素子を得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０００：発光素子
１００：３次元フォトニック結晶
１１０：共振器
１２０：Ｐクラッド
１３０：Ｎクラッド
１４０：活性部
１４１：発光部
１４２：障壁部
【図１】
2010245246.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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