(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を有する半導体層からなる端面発光型発光素子において、
前記ｎ型窒化物半導体層またはｐ型窒化物半導体層の少なくとも一方が、Ａｌを含む窒化物半導体からなるクラッド層を有し、
前記半導体層の端面に矩形状の突出部を有し、
該突出部を挟んで前記半導体層の端面のなす角が１８０°よりも小さいことを特徴とする端面発光型発光素子。
【請求項２】
前記矩形状の突出部は、光出射面と側面とからなり、該光出射面は劈開により形成されることを特徴とする請求項１に記載の端面発光型発光素子。
【請求項３】
前記クラッド層の膜厚が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の端面発光型発光素子。
【請求項４】
前記半導体層の総膜厚が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項５】
前記ｎ型窒化物半導体層またはｐ型窒化物半導体層は少なくともＧａＮ層を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項６】
前記ｎ型窒化物半導体層は、３μｍ以下のｎ型ＧａＮ層を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項７】
前記基板は基板上に接して形成された半導体層より屈折率が０．２以上小さい基板を用いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項８】
前記突出部の幅が３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項９】
少なくとも前記突出部が形成された側の前記突出部を除く半導体層の端面に反射膜が形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項１０】
前記反射膜は、誘電体多層膜であることを特徴とする請求項９に記載の端面発光型発光素子。
【請求項１１】
前記反射膜は、誘電体多層膜の上に金属薄膜を形成することを特徴とする請求項９に記載の端面発光型発光素子。
【請求項１２】
前記突出部は、前記基板が露出するまで前記半導体層をエッチングを行い形成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【請求項１３】
前記突出部の長さが１〜３０μｍであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の端面発光型発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる半導体層を有する端面発光型発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、発光出力が高い青色および緑色の窒化物半導体発光ダイオードを大型ディスプレイなどの光源として実用化している。たとえば、特開平９−１５３６４２号公報には、サファイア基板上に、ＧａＮからなるバッファ層、Ｓｉドープのｎ型ＧａＮ層、アンドープのＩｎＧａＮからなる発光層、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＮ層、Ｍｇドープのｐ型ＧａＮ層からなる発光ダイオードが記載されている。
【０００３】
しかしながら、このような大型ディスプレイなどに用いられている発光ダイオードでは、たとえば光ファイバ通信用あるいは電子写真用の光源あるいはバーチャル・リアリティーなどの微少光源として用いる場合、光の広がりが大きく十分満足できるものでない。
【０００４】
そこで、実用可能な微小光源として、端面発光型の発光ダイオードが挙げられる。一般的な窒化物半導体からなる半導体層を有する端面発光型発光素子は、基本素子構造は半導体レーザと同じであり、発光層をワイドバンドギャップのｐ型およびｎ型半導体層で挟んだダブルヘテロ構造が用いられており、窒化物半導体端面発光型発光ダイオードでは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ分離閉じ込め型ヘテロ構造（ＳＣＨ）が用いられている。さらに発光層はストライプ状に形成されており、端面に露出された発光層から光を放出させる構造となっているため、上記のような大型ディスプレイ用の発光ダイオードよりも集光したスポットサイズの小さい発光を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に述べたような端面発光型発光ダイオードは、スポットサイズの小さい光は得られるものの、発光層の端面だけでなく、発光層よりも基板側に積層されたｎ型半導体層の端面からも光が放出されるため、発光ピーク点が複数となり、ニァフィールドパターンが十分良好な単一スポットとして得られにくい。このため、従来の端面発光型発光ダイオードでは、微小光源として十分満足させることができなかった。
そこで、本発明は、光ファイバ通信用あるいは電子写真用の光源あるいはバーチャル・リアリティーなどに用いられる微少光源として、スポットサイズが小さく、且つ均一な光が得られる端面発光型発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明にかかる端面発光型発光素子は、基板上に、ｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層を有する半導体層からなる端面発光型発光素子において、前記ｎ型窒化物半導体層またはｐ型窒化物半導体層の少なくとも一方が、Ａｌを含む窒化物半導体からなるクラッド層を有し、前記半導体層の端面に矩形状の突出部を有し、該突出部を挟んで前記半導体層の端面のなす角が１８０°よりも小さいことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の発光素子は、前記矩形状の突出部は、光出射面と側面とからなり、該光出射面は劈開により形成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の発光素子は、前記クラッド層の膜厚が５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の発光素子は、前記半導体層の総膜厚が５μｍ以下であることを特徴とする。また、本発明の発光素子は、前記ｎ型窒化物半導体層またはｐ型窒化物半導体層は少なくともＧａＮ層を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の発光素子は、前記ｎ型窒化物半導体層は、３μｍ以下のｎ型ＧａＮ層を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の発光素子は、前記基板は基板上に接して形成された半導体層より屈折率が０．２以上小さい基板を用いることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の発光素子は、前記突出部の幅が３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の発光素子は、少なくとも前記突出部が形成された側の前記突出部を除く半導体層の端面に反射膜が形成されることを特徴とする。前記反射膜は、誘電体多層膜であることが好ましい。前記反射膜は、誘電体多層膜の上に金属薄膜を形成することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の発光素子は、前記突出部は、前記基板が露出するまで前記半導体層をエッチングを行い形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の発光素子は、前記突出部の長さが１〜３０μｍであることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の端面発光型発光素子について説明する。
【００１７】
本実施の形態の端面発光型発光素子は、図１に示すように、 基板１０１上に、ｎ型窒化物半導体層１０２、発光層１０３、およびｐ型窒化物半導体層１０４が順に積層され、エッチングにより露出された一つの端面（第１の端面）１０５に、その第１の端面１０５よりも突出した突出部１０６を有し、さらに、ｎ型窒化物半導体層１０２の一部が露出されて設けられたｎ電極１０８と、ｐ型窒化物半導体層１０４のほぼ全面に設けられたｐ電極１０７からなる。突出部１０６は、幅Ｗ、長さＬ、高さＨに形成される。高さＨは、半導体層の総膜厚と半導体層側から基板１０１を取り除いた深さの和とする。
【００１８】
図２は、図１に示す端面発光型発光素子において、突出した突出部１０６を形成するエッチング工程からｎ電極を設けるためのエッチング工程までを概略的に示す工程図である。図２（ａ）に示すように、本実施の形態の端面発光型発光素子は、基板１０１上に、半導体層を構成するｎ型窒化物半導体層１０２、発光層１０３、およびｐ型窒化物半導体層１０４が順に積層されている。ｎ型窒化物半導体層、発光層およびｐ型窒化物半導体層が積層された半導体層の総膜厚は５μｍ以下とする。また、半導体層をｎ型窒化物半導体層１０２およびｐ型窒化物半導体層１０４からなるｐｎ接合型発光素子とする場合は、ｎ型窒化物半導体層１０２およびｐ型窒化物半導体層１０４からなる半導体層の総膜厚を５μｍ以下、より好ましくは４μｍ以下とする。
【００１９】
この半導体層を、図２（ｂ）に示すように、端面１０５から半導体層が突出した形状となるように、ｐ型窒化物半導体層１０４の一部を基板１０１までエッチングする。これによって、突出部１０６の端面（第２の端面）１０６ａからの出射光を微小光源とすることができる。ここで、基板１０１までエッチングされていることは、単一スポットの光を得るために重要である。さらに、突出した突出部１０６の幅（Ｗ）が３μｍ以下となるようにエッチングすることが好ましい。さらに好ましくは１〜２μｍである。突出した突出部１０６の幅（Ｗ）がこれらの範囲であると、第２の端面１０６ａからの出射光を横方向に単一スポット光とすることができる。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、ｎ電極を形成すべきｎ型窒化物半導体層の表面をエッチングにより露出させる。このエッチング工程は、前記突出した半導体層のエッチング工程と同時に行うことも可能である。そして図２（ｄ）に示すように、エッチング後、最上層にあるｐ型窒化物半導体層１０４のほぼ全面にｐ電極１０７を形成し、エッチングにより露出させたｎ型窒化物半導体層のほぼ全面にはｎ電極１０８を形成し、図１に示す端面発光型発光素子が得られる。
【００２１】
また、突出した突出部１０６の長さ（Ｌ）は、１〜３０μｍになるように調整することが好ましい。なぜならば、長さ（Ｌ）が３０μｍよりも長くなると、第２の端面１０６ａからの光の取り出し効率が低下し、得られる光の輝度が低くなってしまうからである。この原因としては、突出した突出部１０６内に導かれた光は反射しながら第２の端面１０６ａ方向へ進んでいくが、ほとんど反射されるものの、わずかではあるが外部へ放出されるため、その距離（Ｌ）が長くなるに従い、突出した突出部１０６の第２の端面１０６ａ以外から漏れる光量が増加するからである。
【００２２】
さらに、図１の端面発光型発光素子に反射膜１０９を形成後、ｐパット１１０電極およびｎパット電極１１１を設けて図３および図４に示す端面発光型発光素子を作製する。反射膜１０９は、少なくとも突出部１０６が形成された側の半導体層の端面（第１の端面）１０５に、突出部１０６を除いて形成される。また、出射面１０６ａを除いた突出部の側面および上面にも反射膜１０９が形成されることが好ましく、また出射面１０６ａを除いた発光素子のほぼ全表面に形成されることがより好ましい。
【００２３】
本発明において用いられる反射膜１０９としては、光が反射されるような膜であれば特に限定されず、たとえば屈折率の小さい絶縁膜、誘電体多層膜、金属薄膜からなる反射膜等が挙げられる。金属薄膜は、半導体層とショットキーバリア接触する金属であれば、半導体層に直接形成してもよいし、また、絶縁膜を介して形成すればいずれの金属でもよい。反射膜１０９は誘電体多層膜を形成し、さらにその上に金属薄膜を形成することが特に好ましい。
【００２４】
また、反射膜が、絶縁膜あるいは誘電体多層膜のみで形成されている場合でも、図３に示すように誘電体多層膜を覆うようにｐパット電極１１０を形成することで、同様に光の放出を制御することができる。
【００２５】
本発明で用いられる金属薄膜としては、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ等の金属が挙げられる。本発明で用いられる絶縁膜としてはたとえばエポキシ樹脂、ＳｉＯ2、また誘電体多層膜としてはたとえば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2等の誘電体が挙げられる。これらの誘電体を、光を反射するように所望の膜厚で多数に積層された膜として形成して用いる。誘電体多層膜の膜厚は、発光波長（λ）と誘電体多層膜を形成する各物質の屈折率（ｎ）、λ／４ｎで表される。たとえば、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2より形成される場合、ＳｉＯ2の屈折率をｎ1、ＴｉＯ2の屈折率をｎ2とすると、誘電体多層膜の厚さは、λ／４ｎ1＋λ／４ｎ2、となる。また、誘電体多層膜は、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2のペアを２回以上繰り返して積層することで膜厚を調整することが好ましい。
【００２６】
反射膜１０９の形成方法としては、スパッタリング、蒸着が挙げられる。また、反射膜１０９を形成する場所としては、少なくとも突出した突出部１０６が形成された第１の端面１０５に形成されることが好ましく、また、出射面である第２の端面１０６ａを除く露出した半導体の端面にも反射膜を形成することができる。さらに基板１０１に反射膜１０９を形成することも可能である。
【００２７】
さらに、反射膜１０９をＳｉＯ2／ＴｉＯ2などの酸化物の誘電体多層膜で形成する場合は、突出した突出部１０６およびパット電極形成部を除いて、素子表面、およびエッチングにより露出された端面に連続して形成することで、保護膜としての機能も与えることができる。
【００２８】
本発明の端面発光型素子において、基板としては、サファイアＣ面、Ｒ面またはＡ面を主面とするサファイア、その他、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性の基板の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。基板１０１は基板１０１上に形成される半導体層よりも屈折率が０．２以上小さい物質から構成されることが好ましい。これによって、基板１０１上に形成される半導体層から光が基板１０１内に入射する量を低減できるからである。サファイアはその上に形成される窒化物半導体層の結晶性を良好にできることから特に基板として好ましい。
【００２９】
層構造としては、たとえば、基板上にＳｉがドープされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層、ＩｎＧａＮからなる発光層、ＭｇがドープされたＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層およびＭｇがドープされたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層が順に積層されたダブルヘテロ構造のものが挙げられる。ｐ型クラッド層は省略可能である。また、ｐ型およびｎ型のＡｌＧａＮからなるクラッド層を５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下で形成してもよい。発光層１０３は、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造として構成することもできる。
【００３０】
また、ｐ電極およびｎ電極としては、種々のものを用いることができ、公知の電極材料等から適宜選択して用いる。電極としての具体例は、後述の実施例に記載されているものが挙げられる。
【００３１】
また、本発明において、窒化物半導体層をエッチングする手段としては、好ましくはドライエッチングにより行われ、たとえばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の方法が挙げられる。
【００３２】
また、他の実施形態の端面発光型発光素子として、図５に発光素子を電極側から見た模式的概略図を示す。図１において同一平面としていた突出部１０６が形成される側の端面１０５（第１の端面）を、図５に示す通り、突出部１０６を挟んで第１の端面１０５のなす角θを１８０°よりも小さい値として本発明の端面発光型発光素子を形成してもよい。この場合、半導体層の内部において第１の端面１０５において反射される光を、より突出部１０６へと効果的に導くことができる。
【００３３】
【実施例】
［実施例１］
図１は本発明の一実施例である端面発光型発光素子の構造を示す斜視図であり、図２は、図１に示す端面発光型発光素子において、突出した半導体層６を形成するエッチング工程から電極を設ける工程までを概略的に示す工程図である。図３および図４は図１の端面発光型発光素子に反射膜およびパット電極を形成した後の構造を示す模式断面図であり、Ａ−Ａ方向で切断した断面図が図３であり、Ｂ−Ｂ方向に切断した断面図が図４である。図１〜図４において同一符号で示されている箇所は一箇所を示している。以下、これらの図を元に、実施例１について説明する。
（基板１０１）
サファイア（Ｃ面）よりなる基板１を、反応容器内において水素雰囲気中、１０５０℃で表面のクリーニングを行う。
（バッファ層）
続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスとアンモニアガスを用い、基板１０１上にＧａＮよりなるバッファ層を約２００オングストロームの膜厚で成長させる（図示しない）。
（ｎ型窒化物半導体層１０２）
次に、ＴＭＧガスを止め、温度を１０５０℃まで上昇させた後、原料ガスにＴＭＧガスとアンモニアガスを用い、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ4）を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層１０２を３μｍ以下の膜厚で成長させる。
（発光層１０３）
次に温度を８００℃まで下げ、キャリアガスを窒素に切り替え、原料ガスにＴＭＧガス、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスおよびアンモニアガスを用い、アンドープＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）よりなる発光層１０３を３０Åの膜厚で成長させる。発光層１０３は、たとえばＧａＮからなる障壁層を５０Åの膜厚で、ＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる井戸層を３０Åの膜厚で順に形成し、それらを２〜５層程度繰り返し形成した量子多重井戸層としてもよい。
（ｐ型窒化物半導体層１０４）
次に、原料ガスを止め、温度を１０５０℃まで上昇させた後、原料ガスとしてＴＭＧガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスおよびアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガス、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層を５０ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下の膜厚で成長させる。
【００３４】
続いて、ＴＭＡガスを止め、同様の温度でｐ型クラッド層上に、原料ガスとしてＴＭＧガスとアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガス、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を０．１μｍの膜厚で成長させる。
【００３５】
このようにしてｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層が積層されたｐ型窒化物半導体層１０４を形成する。
【００３６】
反応終了後、窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型窒化物半導体層１０４をさらに低抵抗化する。
【００３７】
アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面にＳｉＯ2よりなる保護膜を形成後、フォトリソグラフィーにより保護膜を所望の形状に形成する。続いて、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、ＣＦ４ガスを用い、ｐ型コンタクト層側から基板が露出するまでエッチングして、図２（ｂ）に示すような端面から突出した形状の半導体層を、幅２μｍ、長さ１０μｍで形成する。
【００３８】
さらに、突出した突出部１０６およびｐ型コンタクト層表面に上記と同様にＳｉＯ2よりなる保護膜を形成後、フォトリソグラフィーにより保護膜を所望の形状に形成し、同様にＲＩＥでエッチングして図２（ｃ）に示すようにｎ電極を形成すべきｎ型窒化物半導体層１０２の表面を露出させる。
【００３９】
エッチング後、最上層にあるｐ型コンタクト層のほぼ全面にＮｉとＡｕよりなるｐ電極１０７を形成する。一方、エッチングにより露出させたｎ型窒化物半導体層１０２のほぼ全面にはＴｉとＡｌよりなるｎ電極１０８を形成する。
【００４０】
次に、突出した突出部１０６およびパット電極形成部を除いて、素子表面、およびエッチングにより露出された端面に、スパッタにより、膜厚８１０ÅのＳｉＯ2と膜厚４５５ÅのＴｉＯ2のペアを２ペア積層した誘電体多層膜１０９を形成する。
【００４１】
誘電体多層膜形成後、パット電極として、ｐ側はｐ型窒化物半導体層１０４上の誘電体多層膜１０９およびｐ電極１０７を覆うようにＮｉ／Ｔｉ／Ａｕよりなるｐパット電極１１０を形成する。また、ｎ側は誘電体多層膜１０９の一部およびｎ電極１０８を覆うようにＮｉ／Ｔｉ／Ａｕよりなるｎパット電極１１１を形成する。
【００４２】
以上のようにしてパット電極形成後、ウェーハを研磨装置に移送し、窒化物半導体層を積層していない側のサファイア基板を研磨して１００μｍとした後、突出した半導体層が形成された端面と平行な方向でバー状に劈開し、突出した突出部１０６に第２の端面（光出射面）１０６ａを形成する。最後に第１の端面と垂直な方向で、バーを切断して図３および図４に示すような端面発光型発光素子とする。
【００４３】
本実施例において、ｎ型窒化物層として膜厚を３μｍのｎ型ＧａＮ層、発光層としてＧａＮからなる障壁層およびＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる５層構造の総膜厚４５０Åの多重量子井戸層、ｐ型窒化物半導体層として膜厚３０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層および膜厚０．１μｍのｐ型ＧａＮ層から形成したときの端面発光型発光素子は、発光波長４６０ｎｍ、縦方向のスポットサイズが３．５μｍの単一ピークからなる微小光源が得られた。
［実施例２］
次に、図６に示す、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層に、Ａｌを含む窒化物半導体であるＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなるクラッド層をさらに有する実施例について説明する。バッファ層の形成までは実施例１と同様に形成される。
（ｎ型ＧａＮ層１０２ａ）
次に、ＴＭＧガスを止め、温度を１０５０℃まで上昇させた後、原料ガスにＴＭＧガスとアンモニアガスを用い、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ4）を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型窒化物半導体層１０２を３μｍ以下の膜厚で成長させる。
（ｎ型クラッド層１０２ｂ）
続いて、１０５０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ4）を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなるｎ型クラッド層１０２ｂを膜厚５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下で形成する。ｘの値は０．０３〜０．２程度であることが好ましい。
（発光層１０３）
次に温度を８００℃まで下げ、キャリアガスを窒素に切り替え、原料ガスにＴＭＧガス、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスおよびアンモニアガスを用い、アンドープＩｎＧａＮよりなる発光層１０３を３０Åの膜厚で成長させる。発光層１０３は、たとえばＧａＮからなる障壁層を５０Åの膜厚で、ＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる井戸層を３０Åの膜厚で順に形成し、それらを２〜５層程度繰り返し形成した量子多重井戸層としてもよい。
（ｐ型クラッド層１０４ｂ）
次に、原料ガスを止め、温度を１０５０℃まで上昇させた後、原料ガスとしてＴＭＧガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスおよびアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガス、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）よりなるｐ型クラッド層１０４ｂを５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下の膜厚で成長させる。ｘの値は０．０３〜０．２程度であることが好ましい。
（ｐ型ＧａＮ層１０４ａ）
続いて、ＴＭＡガスを止め、同様の温度でｐ型クラッド層上に、原料ガスとしてＴＭＧガスとアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガス、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を０．１μｍの膜厚で成長させる。以降は実施例１と同様に形成する。
［比較例］
次に、比較例として、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ分離閉じ込め型ヘテロ構造（ＳＣＨ）のリッジ構造の端面発光素子について説明する。バッファ層の形成までは実施例１と同様に形成される。
（ｎ型ＧａＮ層１０２ａ）
次に、ＴＭＧガスを止め、温度を１０５０℃まで上昇させた後、原料ガスにＴＭＧガスとアンモニアガスを用い、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ4）を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層１０２ａを６μｍの膜厚で成長させる。
（ｎ型クラッド層１０２ｂ）
続いて、１０５０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ4）を用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ドープしたｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎからなるｎ型クラッド層１０２ｂを膜厚０．４μｍで形成する。
（光ガイド層１０３Ｇ）
次に、アンドープのＧａＮからなる光ガイド層１０３Ｇをｎ型クラッド層１０２ｂ上に０．１５μｍの膜厚で形成する。
（活性層１０３）
次に温度を８００℃まで下げ、キャリアガスを窒素に切り替え、原料ガスにＴＭＧガス、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスおよびアンモニアガスを用い、ＧａＮからなる障壁層を５０Åの膜厚で、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる井戸層を３０Åの膜厚で順に形成し、それらを３層繰り返し量子多重井戸層を形成する。
（光ガイド層１０３Ｇ）
次に、アンドープのＧａＮからなる光ガイド層１０３Ｇを活性層１０３上に０．１５μｍの膜厚で形成する。
（ｐ型クラッド層１０４ｂ）
次に、原料ガスを止め、温度を１０５０℃まで上昇させた後、原料ガスとしてＴＭＧガス、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスおよびアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガス、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ（０＜ｘ≦１）よりなるｐ型クラッド層１０４ｂを０．４μｍの膜厚で成長させる。
（ｐ型ＧａＮ層１０４ａ）
続いて、ＴＭＡガスを止め、同様の温度でｐ型クラッド層上に、原料ガスとしてＴＭＧガスとアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガス、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を０．１μｍの膜厚で成長させる。
【００４４】
次に、ｐ型コンタクト層１０４ａからｐ型クラッド層１０４ｂにかけてエッチングによってリッジ構造とし、以降は実施例１と同様に反射膜および電極形成をする。
【００４５】
本比較例における端面発光型発光素子は、発光波長４６０ｎｍ、縦方向のスポットサイズが６．０μｍの複数のピークからなる微小光源が得られた。
【００４６】
図７に、実施例１と比較例の出射面から出射される光の強度分布を示す。比較例においては、活性層１０３および光ガイド層１０３Ｇから構成される光導波路、ｎ型クラッド層１０２ｂおよびｎ型コンタクト層１０２ａに発光強度のピークがそれぞれ観測されるのに対して、実施例１においては発光層１０３を単一のピークとしてｎ型コンタクト層１０２ａと基板１０１との境界までの範囲に均一な単一のスポット光として発光する。本発明においては、半導体層の総膜厚を５μｍ以下とすることによって、端面から出射される出射光を微小光源とすることができる。また、発光層１０３を除いたＧａＮ以外の層、たとえばＡｌＧａＮからなる層を５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下として構成することによって、半導体層の層方向（結晶成長方向と垂直な方向）内において光が特定の層に閉じ込められることなく、単一スポットでありかつ均一な微小光源とすることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明は、光ファイバ通信用あるいは電子写真用の光源あるいはバーチャル・リアリティーなどに用いられる微少光源として、スポットサイズが小さく、且つ均一な光が得られる端面発光型発光ダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る実施例１の端面発光型発光素子の構造を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る実施例１の端面発光型発光素子を説明するための製造工程図である。
【図３】図３は、図１の端面発光型発光素子に反射膜およびパット電極を形成した後の構造を示す模式断面図である。
【図４】図４は、図１の端面発光型発光素子に反射膜およびパット電極を形成した後の構造を示す模式断面図である。
【図５】図５は、他の実施形態における端面発光型発光素子を電極側から見た模式上面図である
【図６】図６は、本発明に係る実施例２における端面発光型発光素子の半導体層の構造を示す模式断面図である。
【図７】図７は、実施例２と比較例における光強度分布に関する図である。
【符号の説明】
１０１・・・基板
１０２・・・ｎ型窒化物半導体層
１０２ｂ・・・ｎ型クラッド層
１０３・・・発光層
１０４・・・ｐ型窒化物半導体層
１０４ｂ・・・ｐ型クラッド層
１０５・・・第１の端面
１０６・・・突出した半導体層
１０６ａ・・・第２の端面（光出射面）
１０７・・・ｐ電極
１０８・・・ｎ電極
１０９・・・誘電体多層膜（反射膜）
１１０・・・ｐパット電極
１１１・・・ｎパッド電極
【図１】
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【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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