(57)【要約】【課題】誘電体マスクを用いることなく作製可能な構造を有しており実屈折率導波が可能である半導体光素子を提供する。【解決手段】活性層５は、第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂ上に設けられている。活性層５は、一対の側面５ａを有している。第２導電型半導体領域７は、第１導電型半導体領域３の第１の半導体部３ａの第２の領域３ｄ上、第２の半導体部３ｂの側面３ｅ上、活性層５上、及び活性層５の側面５ａ上に設けられている。第２導電型半導体領域７の第２の領域７ｄは第１導電型半導体領域３の第２の領域３ｄおよび第２の半導体部３ｂの側面７ｅとｐｎ接合を構成している。活性層５は、第１導電型半導体領域３の第１の領域３ｃと第２導電型半導体領域７の第１の領域７ｃとの間に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体混晶から成る第１及び第２の半導体部を有する第１導電型半導体領域を備え、前記第１の半導体部は、所定の面に沿って配置された第１および第２の領域を有しており、前記第２の半導体部は、前記第１の半導体部の前記第１の領域上に設けられており、前記第２の半導体部は側面を有しており、
第１の領域と前記第１の領域と異なる第２の領域とを有しており窒化物半導体混晶から成る第２導電型半導体領域を備え、前記第２導電型半導体領域の前記第２の領域は前記第１導電型半導体領域の前記第２の領域および前記第２の半導体部の前記側面とｐｎ接合を構成しており、
前記第１導電型半導体領域の前記第２の半導体部と前記第２導電型半導体領域の前記第１の領域との間に設けられており窒化物半導体混晶から成る活性層を備え、前記第１導電型半導体領域及び前記第２導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。
【請求項２】
所定の面に沿って配置された第１および第２の領域を有し窒化物半導体混晶から成る第１導電型半導体領域を備え、
第１の領域と前記第１の領域と異なる第２の領域とを有しており窒化物半導体混晶から成る第２導電型半導体領域を備え、前記第２導電型半導体領域の前記第２の領域は前記第１導電型半導体領域の前記第２の領域とｐｎ接合を構成しており、
前記第１導電型半導体領域の前記第１の領域と前記第２導電型半導体領域の前記第１の領域との間に設けられており窒化物半導体混晶から成る活性層を備え、前記第１導電型半導体領域及び前記第２導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい、半導体光素子。
【請求項３】
前記活性層、前記第１導電型半導体領域及び前記第２導電型半導体領域を搭載する表面を有する基板を更に備え、
前記基板の表面は、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｒＢ２のいずれかからなる、請求項１または請求項２に記載された半導体光素子。
【請求項４】
前記第１導電型半導体領域はＡｌＸＧａ１−ＸＮ半導体（０＜Ｘ＜１）から構成されており、
前記第２導電型半導体領域はＡｌＹＧａ１−ＹＮ半導体（０＜Ｙ＜１）から構成されており、
前記活性層は、ＩｎＺＧａ１−ＺＮ半導体（０＜Ｚ＜１）、ＡｌＳＧａ１−ＳＮ半導体（０＜Ｓ＜１）、ＧａＮ半導体、ＩｎＮ半導体の少なくともいずれかから構成されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記第２導電型半導体領域上且つ前記活性層上に設けられた第２導電型の窒化物半導体混晶コンタクト層を更に備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項６】
前記第１導電型半導体領域は、該第１導電型半導体領域における前記第２導電型半導体領域側の表面を含む第３の領域を有しており、
前記第３の領域のドーパント濃度は、前記第１導電型半導体領域における他の領域のドーパント濃度と異なる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項７】
前記第２導電型半導体領域は、該第２導電型半導体領域における前記第１導電型半導体領域側の表面を含む第４の領域を有しており、
前記第４の領域のドーパント濃度は、前記第２導電型半導体領域における他の領域のドーパント濃度と異なる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項８】
前記第１導電型半導体領域と前記活性層との間に設けられた第１の光閉じ込め層と、
前記第２導電型半導体領域と前記活性層との間に設けられた第２の光閉じ込め層と
を更に備える、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項９】
当該半導体光素子は、半導体レーザ、発光ダイオード、半導体光増幅素子、電界吸収型変調素子、及び半導体光導波路の少なくともいずれかを含む、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子などの半導体光素子の構造の一つとして、埋め込みヘテロストラクチャー構造が知られている。非特許文献１には、埋め込みヘテロテロストラクチャー構造の半導体レーザが示されている。この半導体レーザは、ＩｎＧａＡｓＰ半導体からなる活性層を備えている。活性層は、ｐ型ＩｎＰ半導体層とｎ型ＩｎＰ半導体層との間に設けられ、また、ＩｎＰ半導体からなる電流ブロック部の間に設けられる。注入されたキャリアは、活性層と電流ブロック層との間のヘテロ障壁によって活性層内に閉じ込められる。
【０００３】
図１５（ａ）〜図１５（ｄ）を参照しながら、この埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザ素子の製造方法の一例を説明する。図１５（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１１１上にｎ型ＩｎＰ半導体層（ｎ型クラッド層）１０３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０５、ｐ型ＩｎＰ半導体層（ｐ型クラッド層）１０６及び保護層１０８をエピタキシャル成長する。保護層１０８上に導波路を形成するためのマスク１１０を形成する。マスクとしては、通常、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の誘電体膜が用いられる。図１５（ｂ）に示すように、誘電体マスク１１０を用いて、保護層１０８、ｐ型ＩｎＰ半導体層１０６、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０５、及びｎ型ＩｎＰ半導体層１０３の一部をエッチングすることにより、導波路メサ部１１２を形成する。
【０００４】
図１５（ｃ）に示すように、導波路メサ部１１２の両側に、ｐ型半導体層１０９ａ及びｎ型半導体層１０９ｂからなる電流ブロック部１０９を埋め込み再成長する。誘電体マスク１１０が導波路メサ部１１２上に設けられているので、電流ブロック部１０９は、活性層を含む導波路メサ部１１２上には堆積されない。図１５（ｄ）に示すように、保護層１０８及び誘電体膜マスク１１０を除去した後に、電流ブロック部１０９上および活性層を含む導波路メサ部１１２上に、ｐ型ＩｎＰ半導体層（ｐ型クラッド層）１０７及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰ半導体層（ｐ型コンタクト層）１１７をエピタキシャル成長する。この後、図示しないアノード電極及びカソード電極をそれぞれｐ型半導体層１１７上及びｎ型ＩｎＰ基板１１１の裏面上に形成する。これらの工程により、埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザ素子が完成する。
【非特許文献１】IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS，VOL.QE-17，NO.2，FEBRUARY 1981，pp.202-207
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ等の窒化物半導体混晶を成長して作製される青色系半導体レーザにおいては、以下に示す理由により、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）に示した従来の作製法を用いて埋め込みヘテロストラクチャー構造を作製しようとすると、次のような技術的課題に直面する。即ち、良好な結晶性を有する上記窒化物半導体混晶を得るためには、摂氏１０００度近辺、あるいは摂氏１０００度を超える高温で結晶成長する必要がある。しかしながら、このような高温の成長では、埋め込み再成長時のマスクとして用いる誘電体膜と下地の半導体との熱膨張係数の大きな差に起因して誘電体膜に過大な熱応力が加わり、誘電体膜が剥がれてしまう。その結果、図１５（ｃ）に示した誘電体マスクを用いて埋め込み電流ブロック層を再成長できないので、上記の方法による素子作製はきわめて困難であり、この結果、作製歩留まりが非常に低くなる可能性が高い。そのため従来の青色系半導体レーザでは、専ら埋め込み再成長が不要なリッジ型導波構造が用いられていた。
【０００６】
そこで、本発明は、誘電体マスクを用いることなく埋め込み再成長が可能な構造を有しており実屈折率導波が可能な半導体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】
【０００７】
本発明の一側面は、半導体光素子に係わる。この半導体光素子は、（ａ）窒化物半導体混晶から成る第１及び第２の半導体部を有する第１導電型半導体領域を備え、前記第１の半導体部は、所定の面に沿って配置された第１および第２の領域を有しており、前記第２の半導体部は、前記第１の半導体部の前記第１の領域上に設けられており、前記第２の半導体部は側面を有しており、（ｂ）第１の領域と前記第１の領域と異なる第２の領域とを有しており窒化物半導体混晶から成る第２導電型半導体領域を備え、前記第２導電型半導体領域の前記第２の領域は前記第１導電型半導体領域の前記第２の領域および前記第２の半導体部の前記側面とｐｎ接合を構成しており、（ｃ）前記第１導電型半導体領域の前記第２の半導体部と前記第２導電型半導体領域の前記第１の領域との間に設けられており窒化物半導体混晶から成る活性層を備え、前記第１導電型半導体領域及び前記第２導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい。
【０００８】
本発明の別の側面は、半導体光素子に係わる。この半導体光素子は、（ａ）所定の面に沿って配置された第１および第２の領域とを有し窒化物半導体混晶から成る第１導電型半導体領域を備え、（ｂ）第１の領域と前記第１の領域と異なる第２の領域とを有しており窒化物半導体混晶から成る第２導電型半導体領域を備え、前記第２導電型半導体領域の前記第２の領域は前記第１導電型半導体領域の前記第２の領域とｐｎ接合を構成しており、（ｃ）前記第１導電型半導体領域の前記第１の領域と前記第２導電型半導体領域の前記第１の領域との間に設けられており窒化物半導体混晶から成る活性層を備え、前記第１導電型半導体領域及び前記第２導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは、前記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きい。
【０００９】
これらの半導体光素子においては、第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域のバンドギャップエネルギーは活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きいので、第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域との接合部分における接合電位（ビルトインポテンシャル）が、第１導電型半導体領域、活性層、及び第２導電型半導体領域によって生じる接合電位よりも大きくなる。これにより、第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域に注入されたキャリアは、所定の印加電圧範囲において第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域との接合部分でブロックされ、活性層へ集中的に流入して効果的に閉じ込められることとなる。従って、これらの半導体素子によれば、活性層にキャリアを効果的に閉じ込めることができる。また、第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域の屈折率は活性層の屈折率よりも小さい。故に、活性層は第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域によって囲まれるので、実屈折率導波が可能な光導波路構造が提供される。
【００１０】
例えば、半導体光素子が、発光ダイオード、半導体レーザおよび半導体光増幅素子等のＰＮ接合に対し順方向に電圧印加してキャリア注入する素子である場合、上記のように第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域に注入されたキャリアは、所定の印加電圧範囲において第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域との接合部分でブロックされ、活性層へ流入することとなる。したがって、これらの半導体素子によれば、活性層にキャリアを効果的に閉じ込めることができる。
【００１１】
また、例えば、半導体光素子が電界吸収型変調素子等のＰＮ接合に対し逆方向に電圧印加してキャリア注入する素子である場合、上記のように第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域が活性層を囲む実屈折率光導波路に光が閉じ込められる。閉じ込められた光は、第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域との間に印加される電界により効果的に変調される。
【００１２】
また、これらの半導体光素子の作製では、活性層上に設けられた誘電体マスクを用いて活性層を埋め込む半導体領域を再成長する必要がない。故に、従来の青色系埋め込みヘテロストラクチャー構造半導体レーザの作製で致命的問題となっていた工程、つまり埋め込み再成長時にマスク剥がれが起こる工程がなく、半導体光素子の作製が格段に容易となる。また、本実施の形態に係る半導体光素子の構造を作製するプロセスでは、半導体の結晶成長工程が２回で済むため、埋込ヘテロテロストラクチャー構造を形成するために３回の結晶成長が必要であるプロセスに比べてプロセスの簡略化および短時間化が実現され、歩留まり向上やコストダウンが図れる。
【００１３】
本発明の半導体光素子では、前記活性層、前記第１導電型半導体領域及び前記第２導電型半導体領域を搭載する表面を有する基板を更に備え、前記基板の表面は、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｒＢ２のいずれかからなることができる。
【００１４】
本発明の半導体光素子では、前記第１導電型半導体領域はＡｌＸＧａ１−ＸＮ半導体（０＜Ｘ＜１）から構成されており、前記第２導電型半導体領域はＡｌＹＧａ１−ＹＮ半導体（０＜Ｙ＜１）から構成されており、前記活性層は、ＩｎＺＧａ１−ＺＮ半導体（０＜Ｚ＜１）、ＡｌＳＧａ１−ＳＮ半導体（０＜Ｓ＜１）、ＧａＮ半導体、ＩｎＮ半導体の少なくともいずれかから構成されている。
【００１５】
本発明の半導体光素子は、前記第２導電型半導体領域上且つ前記活性層上に設けられた第２導電型の窒化物半導体混晶コンタクト層を更に備えることができる。このコンタクト層は、活性層上のみに設けることもできる。この構造によれば、活性層にキャリアをより効果的に閉じ込めることができる。
【００１６】
本発明の半導体光素子では、第１導電型半導体領域は、該第１導電型半導体領域における第２導電型半導体領域側の表面を含む第３の領域を有してもよい。第３の領域のドーパント濃度は、第１導電型半導体領域における他の領域のドーパント濃度と異なるようにしてもよい。
【００１７】
本発明の半導体光素子では、第２導電型半導体領域は、該第２導電型半導体領域における第１導電型半導体領域側の表面を含む第４の領域を有してもよい。第４の領域のドーパント濃度は、第２導電型半導体領域における他の領域のドーパント濃度と異なるようにしてもよい。
【００１８】
第１導電型半導体領域における第２導電型半導体領域側の表面を含む第３の領域のドーパント濃度が他の領域と異なる場合、第１導電型半導体領域の第３の領域の擬フェルミレベル及び抵抗が変化し、この変更によって、（１）第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域との間のｐｎ接合のターンオン電圧、（２）第１導電型半導体領域、活性層及び第２導電型半導体領域から成るｐｉｎ接合部のターンオン電圧、及び（３）この接合部がターンオンした後の線形動作領域（光出力が電流に対して線形に増加する領域）における素子の直列抵抗(電流−電圧特性曲線の傾き)が変更される。
【００１９】
このようなターンオン電圧や直列抵抗の変化は、第２導電型半導体領域における第１導電型半導体領域側の表面を含む第４の領域のドーパント濃度を他の領域と異ならせることによっても同様に生じる。故に、この半導体光素子によっても、（１）第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域とのｐｎ接合部分におけるターンオン電圧、（２）第１導電型半導体領域、活性層、及び第２導電型半導体領域から成るの接合部におけるターンオン電圧、（３）この接合部ターンオン後の線形動作領域における素子の直列抵抗の大きさが変更される。したがって、半導体光素子の用途に応じて線形動作領域の範囲を変えることが可能となる。
【００２０】
本発明の半導体光素子は、前記第１導電型半導体領域と前記活性層との間に設けられた第１の光閉じ込め層と、前記第２導電型半導体領域と前記活性層との間に設けられた第２の光閉じ込め層とを更に備えることができる。第１及び第２の光閉じ込め半導体層は、活性層へのキャリアの閉じ込めと光の閉じ込めとを別個に行うことを可能にする。光閉じ込め層の追加により、活性層への光閉じ込めが強められ、閾値電流の低減、温度特性の向上等、発振特性の改善が得られる。
【００２１】
本発明の半導体光素子は、ＧａＮ層若しくはＧａＮ基板上、またはＡｌＮ層若しくはＡｌＮ基板、またはＺｒＢ２層若しくはＺｒＢ２基板を下地の基板または層として用い、その上に形成されることが好ましい。第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域に用いるＡｌＧａＮ半導体並びに活性層に用いるＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＩｎＧａＮ半導体は、ＧａＮまたはＡｌＮまたはＺｒＢ２と同じかそれに近い格子定数を有するので、ＧａＮ層若しくはＧａＮ基板、またはＡｌＮ層若しくはＡｌＮ基板、またはＺｒＢ２層若しくはＺｒＢ２基板を用いる場合には、結晶成長中に、成長層と下地の基板または層との格子不整に起因する欠陥が成長層中に生じず、より良好なＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＩｎＧａＮ半導体といったIII族窒化物半導体の結晶成長が行える。
【００２２】
本発明の半導体光素子は、半導体レーザ素子、発光ダイオード、半導体光増幅素子、電界吸収型変調素子、及び半導体光導波路の少なくともいずれかを含むことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による半導体光素子によれば、誘電体マスクを用いることなく作製可能な構造を有しており実屈折率導波が可能である半導体光素子が提供される。
【００２４】
この結果、マスク剥がれの問題が生じることなく、素子作製歩留まりが向上する。半導体光素子が、発光ダイオード、半導体レーザまたは半導体光増幅素子であれば、埋め込みヘテロストラクチャー構造のように活性層への強いキャリア閉じ込めが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体光素子に係わる実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分に同一の符号を付する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の半導体光素子を示す斜視図である。図１には、ＸＹＺ座標系Ｓが描かれている。図２（ａ）は、図１に示されたI−I線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示されたII−II線に沿ったバンドギャップを示すダイアグラムである。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示されたII−II線に沿った屈折率を示すダイアグラムである。
【００２７】
図１及び図２（ａ）を参照すると、半導体レーザ素子といった半導体光素子１が示されている。この半導体光素子１は、第１導電型半導体領域３と、活性層５と、第２導電型半導体領域７とを備える。第１導電型半導体領域３は、第１及び第２の半導体部３ａ、３ｂを有する。第１の半導体部３ａは、図２（ａ）に示されるように、基板１１の表面１１ａに沿って配置された第１の領域３ｃおよび第２の領域３ｄを有する。第２の半導体部３ｂは、第１の半導体部３ａの第１の領域３ｃ上に設けられている。第２の半導体部３ｂはＺ軸方向に伸びており、一対の側面３ｅを有する。第２導電型半導体領域７は、第１導電型半導体領域３とは異なる導電型を有し、所定の面に沿って配列された第１の領域７ｃおよび第２の領域７ｄを有する。活性層５は、第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂ上に設けられている。活性層５は、一対の側面５ａを有している。第２導電型半導体領域７は、第１導電型半導体領域３の第１の半導体部３ａの第２の領域３ｄ上、第２の半導体部３ｂの側面３ｅ上、活性層５の上面上、及び活性層５の側面５ａ上に設けられている。第２導電型半導体領域７の第２の領域７ｄは第１導電型半導体領域３の第２の領域３ｄおよび第２の半導体部３ｂの側面７ｅとｐｎ接合を構成している。活性層５は、第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂと第２導電型半導体領域７の第１の領域７ｃとの間に設けられている。
【００２８】
第１導電型半導体領域３はIII−Ｖ族窒化物半導体混晶から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーは、活性層５を構成するIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーよりも大きい。換言すれば、第１導電型半導体領域３のIII−Ｖ族窒化物半導体混晶が示すフォトルミネッセンス波長値は、活性層５が示すフォトルミネッセンス波長値より短い。同様に、第２導電型半導体領域７はIII−Ｖ族窒化物半導体混晶から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーは、活性層５を構成するIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーよりも大きい。換言すれば、第２導電型半導体領域７のIII−Ｖ族窒化物半導体混晶が示すフォトルミネッセンス波長値は、活性層５が示すフォトルミネッセンス波長値より短い。フォトルミネッセンス波長値は、材料のバンドギャップエネルギーに対応する波長値に等しい。図２（ｂ）のバンドギャップダイアグラムに示されるように、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７は、キャリアを活性層５に閉じ込めるように働く。結果として、第１導電型半導体領域３は第１導電型クラッド層として働くことができ、第２導電型半導体領域７は第２導電型クラッド層として働くことができる。活性層５では、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７から注入されたキャリアが再結合して光が発生する。上記のIII−Ｖ族窒化物半導体混晶として、ガリウム、インジウム、アルミニウムのいずれかを少なくとも含むIII族窒化物半導体を用いることができる。
【００２９】
また、図２（ｃ）の屈折率分布に示されるように、第１導電型半導体領域３が示す屈折率は、活性層５が示す屈折率より小さい。第２導電型半導体領域７が示す屈折率は、活性層５が示す屈折率より小さい。故に、活性層５は活性層５の屈折率より小さな屈折率を有する第１導電型半導体領域３および第２導電型半導体領域７に囲まれるので、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７は、活性層５において発生された光をＸ方向及びＹ方向において活性層５に閉じ込めるように働く。結果として、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７は光学的なクラッド層として作用する。
【００３０】
活性層５の構造は、単一の層からなるバルク構造、一つの井戸層からなる単一量子井戸構造、或いは複数の井戸層とバリア層とを交互に積層した多重量子井戸構造のいずれを用いてもよい。
【００３１】
半導体光素子１は、半導体基板１１を更に備える。半導体基板１１としては、導電性を有する基板を用いることができ、例えばＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｒＢ２等の各基板が例示される。半導体基板１１の主面１１ａ上には、第１導電型半導体領域３が設けられている。第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂ、及び活性層５は、半導体リッジ部１３を形成する。一実施例では、半導体リッジ部１３は、Ｚ軸方向に伸びている。
【００３２】
半導体光素子１は、第２導電型のコンタクト層１７と、電極２１と、電極２３とを更に備える。コンタクト層１７は、III−Ｖ族窒化物半導体混晶から成り、第２導電型半導体領域７上に設けられている。電極２１は、コンタクト層１７上に設けられている。電極２１は、半導体リッジ部１３が伸びる方向に伸びている。電極２３は、半導体基板１１の裏面１１ｂに設けられている。コンタクト層１７のバンドギャップは、第２導電型半導体領域７のバンドギャップより小さい。故に、電極２１とコンタクト層１７との間にオーミックコンタクトを形成することが容易になる。
【００３３】
半導体光素子１の動作を、図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら説明する。図３は、半導体光素子１を電子素子で等価回路として示す模式図である。等価回路的には、第１導電型半導体領域３、活性層５、及び第２導電型半導体領域７のｐｉｎ接合部分（図３のシンボル「Ａ」で示される破線）及び第１導電型半導体領域３と第２導電型半導体領域７とのｐｎ接合部分（図３のシンボル「Ｂ」で示される破線）は、各々ダイオードＤ１及びＤ２を構成し、両者が並列に接続されていると見做すことが出来る。また図３に示された抵抗Ｒ１は、第１導電型半導体領域３、基板１１、及び電極２３の領域における等価的な素子抵抗を表す。抵抗Ｒ２は、第２導電型半導体領域７、コンタクト層１７、及び電極２１の領域における等価的な素子抵抗を表す。第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７のバンドギャップエネルギーが活性層５のバンドギャップエネルギーよりも大きいので、Ｂ部分における接合電位（ビルトインポテンシャル）が、Ａ部分における接合電位よりも大きくなる。したがって、Ａ部分のダイオードＤ１がＢ部分のダイオードＤ２より低い電圧値にてターンオンし、Ａ部分に大きな電流が順方向に流れ出す。
【００３４】
図４（ａ）は、半導体光素子１の動作における駆動電圧と駆動電流との関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、半導体光素子１の動作における駆動電流と光出力（発光強度）との関係（Ｉ−Ｌ特性）を示すグラフである。すなわち、図４（ａ）に示されるように、ダイオードＤ１のターンオン電圧ＶＡはＡ部分の接合電位によって定まり、主として活性層５の材料のバンドギャップエネルギーで決まる。また、ダイオードＤ２のターンオン電圧ＶＢは、Ｂ部分の接合電位によって定まり、主として第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７の材料のバンドギャップエネルギーで決まる。Ｂ部分の接合電位がＡ部分の接合電位よりも高いということは、ダイオードＤ２のターンオン電圧ＶＢが、ダイオードＤ１のターンオン電圧ＶＡよりも高いことを意味する。また、Ａ部分の接合電位とＢ部分の接合電位との差が大きいほど、ターンオン電圧ＶＡとターンオン電圧ＶＢとの差が大きくなる。換言すれば、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７の材料のバンドギャップエネルギーと活性層５のバンドギャップエネルギーとの差が大きいほど、ターンオン電圧ＶＡとターンオン電圧ＶＢとの差が大きくなる。
【００３５】
電極２１及び２３に印加する駆動電圧を０Ｖから徐々に増加させた場合、図４（ａ）に示すように、ターンオン電圧ＶＡにおいてまずダイオードＤ１がターンオンする。そのため、Ａ部分が低抵抗化し、ターンオン電圧ＶＡにおいて順方向電流ＩＡが流れる。活性層５にキャリアが大量に供給され、キャリアの再結合により活性層５において光が発生する。共振器ロスや内部ロスが通常範囲にあるレーザであれば、電流がＩＡを越えた近傍で発振開始するので、電流ＩＡは発振閾値電流と同等の値であり、電流がＩＡを超えて以降、急激に光出力が増加する。このとき、Ｂ部分のダイオードＤ２はターンオンしていないので、Ｂ部分は依然高抵抗であり、キャリアはＢ部分においてブロックされて、Ａ部分（活性層５）に効果的に流れ込む。また、活性層５の屈折率は第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７の屈折率よりも大きいので、活性層５において発生した光は活性層５付近に閉じ込められる。故に、この動作領域Ｒ１では光及び電流の双方を活性層５内に効果的に閉じ込めることができるので、活性層５において誘導放出が効率よく生じ、半導体レーザを低閾値電流でもって発振させることができ、且つ電流の大きさに対して発光強度が線形に増加する。
【００３６】
続いて、駆動電圧がターンオン電圧ＶＢに達すると、ダイオードＤ２がターンオンする。このとき、Ｂ部分も低抵抗化するので、Ａ部分だけでなくなくＢ部分にも同等に電流が流れるようになり、活性層５以外の領域を流れるリーク電流が急激に増える。その結果、ターンオン電圧ＶＢに対応する電流ＩＢよりも大きな電流を半導体レーザに供給した場合には、誘導放出に寄与しない無効電流が急激に増加するのでスロープ効率が急激に低下する。故に、供給電流が電流ＩＢよりも大きい領域は、電流供給に対する発光強度の増加が小さい出力飽和領域となる。この出力飽和領域は、発光強度と供給電流との相関の程度が低い非線形動作領域Ｒ２となる。発光強度と電流との相関が線形であることを必要とする場合には、ターンオン電圧ＶＢ以下の駆動電圧にて半導体レーザを動作させる必要がある。
【００３７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７と活性層５とのバンドギャップ差の大きさに応じた線形動作領域幅の違いを説明するためのグラフである。図５（ａ）は、半導体光素子１のＡ部分（図３参照）のターンオン電圧がＶＡ１でありＢ部分のターンオン電圧がＶＢ１である半導体レーザの電流−電圧特性を示す特性線Ｇ２と、半導体光素子１のＡ部分のターンオン電圧がＶＡ２でありＢ部分のターンオン電圧がＶＢ２である半導体レーザの電流−電圧特性を示す特性線Ｇ２とを示すグラフである。なお、図５（ａ）において、
ＶＢ２−ＶＡ２＞ＶＢ１−ＶＡ１
である。図５（ｂ）の特性線Ｇ３及びＧ４は、それぞれ図５（ａ）の特性線Ｇ１及びＧ２に対応する電流−光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）を示すグラフである。
【００３８】
第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７と活性層５とのバンドギャップ差が大きい（ターンオン電圧差ＶＢ−ＶＡが大きい）場合、図５（ａ）及び図５（ｂ）の特性線Ｇ２及びＧ４が示すように、ターンオン電圧ＶＡ２に対応する電流ＩＡ２とターンオン電圧ＶＢ２に対応する電流ＩＢ２との間の線形動作領域Ｓ１の幅が大きくなる。これに対して、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７と活性層５とのバンドギャップ差が小さい（ターンオン電圧差ＶＢ−ＶＡが小さい）場合、グラフＧ１及びＧ３が示すように、ターンオン電圧ＶＡ１に対応する電流ＩＡ１とターンオン電圧ＶＢ１に対応する電流ＩＢ１との間の線形動作領域Ｔ１の幅が小さくなる。故に、Ａ部分のターンオン電圧ＶＡとＢ部分のターンオン電圧ＶＢとの差が大きいほど線形動作領域が拡大するので、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７と活性層５とのバンドギャップ差は大きいほど好ましい。
【００３９】
また、上記のように、同じく活性層-クラッド層間のバンドギャップ差が大きい半導体レーザでは、ストライプ領域以外の領域は高電流域までターンオンしなくなるので、高出力域まで直線性に優れたＩ−Ｌ特性を有する半導体レーザを実現できる。
【００４０】
図１０は、好適な材料の一覧を示す。活性層はＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮの少なくとも何れかから成ることができ、クラッド層はＡｌＧａＮから成ることができる。コンタクト層にはＧａＮおよびＩｎＧａＮが使用できる。ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮはＧａＮやＡｌＮ、またはＺｒＢ２と同じかそれに近い格子定数を有するため、ＧａＮ基板やＡｌＮ基板、ＺｒＢ２基板またはＧａＮ半導体層やＡｌＮ半導体層、ＺｒＢ２半導体層を結晶成長の下地として用いる場合には、下地との格子不整が生じないので、より良好なＡｌＧａＮおよびＩｎＧａＮ結晶の成長が行える。ＡｌＧａＮ半導体は約５．４×１０−１９〜９．９×１０−１９ジュール（３．４〜６．２ｅＶ）のバンドギャップエネルギーを有する高バンドギャップ材料であり、ＩｎＧａＮ半導体は約３．２×１０−１９〜５．４×１０−１９ジュール（２〜３．４ｅＶ）のバンドギャップエネルギーを有する。上記のようにＡｌＧａＮ半導体は最大６．２ｅＶの高バンドギャップエネルギーを有する。従って、ＡｌＧａＮ半導体をクラッド層に用いると、活性層−クラッド層のバンドギャップ差が大きくなる。従って上記のように、高出力域まで直線性に優れたＩ−Ｌ特性を有する半導体レーザを実現できる。また同じく活性層−クラッド層のバンドギャップ差が大であるため、キャリアの活性層への閉じ込めを強化でき、活性層に入ったキャリアは容易には出て来られなくなる。その結果、高温でのレーザ発振が容易になるなど、温度特性が改善された半導体レーザを実現できる。
【００４１】
また、図１０に示した材料群は、本実施形態の半導体光素子１に限らず、以下に説明される第２、第３実施形態の半導体光素子５１、８１、９１や本発明に係る他の半導体光素子にも適用することが可能であり、したがって、これら他の実施形態においても、上述した半導体光素子１と同様の優れた温度特性やＩ−Ｌ特性の良好な直線性が得られる。
【００４２】
次に、半導体光素子１の製造方法を、図６（ａ）〜図６（ｅ）を参照しつつ説明する。理解を容易にするために、半導体素子１と同じ参照番号を用いる。まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板１１上に、第１導電型半導体層２、活性層４、第２導電型半導体層６、及び保護膜９を結晶成長させる（一回目の結晶成長工程）。次に、ストライプ状の半導体リッジ部１３を形成するためのエッチングマスク１０を保護膜９上に形成する。各層の結晶成長には、例えばＯＭＶＰＥ（Organo-Metallic Vapor Phase Epitaxy）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、ＨＶＰＥ法等を用いるとよい。また、エッチングマスク１０の材料としては、ＳｉＮやＳｉＯ２といった誘電体を用いることができる。
【００４３】
続いて、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク１０を用いて保護膜９、第２導電型半導体層６、活性層４、及び第１導電型半導体層２の所定深さまでドライエッチングまたはウェットエッチングによってエッチングを行い、第２導電型半導体領域７の一部となる第２導電型半導体層７ａ、活性層５、及び第１導電型半導体領域３を形成する。この結果、第２導電型半導体層７ａの側面７ｅ、活性層５の側面５ａ、及び第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂの側面３ｅが形成される。活性層５及び第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂは、半導体リッジ部１３を構成する。図６（ｂ）において半導体リッジ部１３は逆メサ状に形成されているが、半導体リッジ部１３を形成する面方位やエッチング液を適宜選択することによって、半導体リッジ部１３を他のメサ形状に形成することも可能である。
【００４４】
図６（ｃ）に示すようにエッチングマスク１０及び保護膜９を除去した後に、図６（ｄ）に示すように、第２導電型半導体領域７の残りの部分とコンタクト層１７とを結晶成長する（二回目の結晶成長工程）。コンタクト層１７上及び半導体基板１１の裏面上に、それぞれ、電極２１及び２３を形成する。これらの工程により、半導体光素子１が完成する。
【００４５】
半導体光素子１は、従来の埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザ素子（図１５（ｄ）参照）のような電流ブロック層を必要としない。半導体光素子１を製造する際には、上述した製造方法から理解されるように、活性層を埋め込む半導体領域を再成長する時に、活性層を保護するための誘電体マスクを必要としない。故に、青色系埋め込みヘテロストラクチャー構造半導体レーザの作製プロセスにおける誘電体マスクの剥がれの虞がない。そのため、埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザを製造する場合と比較して、良好な特性を有するレーザ構造を格段に容易なプロセスで作製することが可能となり、大幅な歩留まり向上や製造コスト削減が可能になる。また、本実施の形態のレーザ構造では半導体の結晶成長工程が２回で済むが、青色系埋め込みヘテロストラクチャー半導体レーザを作製する従来プロセスでは３回の結晶成長工程が必要となる。故に、本実施例によれば、従来プロセスに比べてプロセスの簡略化、短時間化が実現され、歩留まり向上やコストダウンが図れる。
【００４６】
半導体光素子１においては、コンタクト層１７が第２導電型半導体領域７上且つ活性層５が存在する領域上のみに設けられていても良い。これによって、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７のｐｎ接合部分（図３のＢ部分）とコンタクト層１７との距離が、活性層５とコンタクト層１７との距離よりも長くなる。したがって、コンタクト層１７とｐｎ接合部分（図３のＢ部分）との間の抵抗値をより大きくできるので、このｐｎ接合部分におけるターンオン電圧ＶＢをより高くできる。その結果、ターンオン電圧ＶＡとターンオン電圧ＶＢとの差ＶＢ−ＶＡが拡大し、活性層５にキャリアをより高出力域まで閉じ込めることができるので、線形動作領域を拡大することができる。あるいは、コンタクト層１７が活性層５に沿って伸びるストライプ形状を有していてもよい。
【００４７】
また、例えば非特許文献１に開示された埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザでは、電流ブロック部を構成するｐ型半導体層及びｎ型半導体層によるｐｎ接合部分が逆バイアスとなることを利用してキャリアをブロックする。埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザの場合、電流ブロックのために複数のｐｎ接合部を形成する必要があることに起因して接合容量が大となり、その結果、高速動作が妨げられる。これに対して、本実施形態の半導体光素子１は、第１導電型半導体領域３と第２導電型半導体領域７との間の唯一つの順方向のｐｎ接合によってキャリアをブロックするので、このような容量成分を低減することができる。したがって、半導体光素子１によれば、より高速な動作が可能になる。
【００４８】
本実施の形態に係る半導体光素子は、ＧａＮ層かＧａＮ基板、もしくはＡｌＮ層かＡｌＮ基板、もしくはＺｒＢ２層かＺｒＢ２基板を下地の基板または層として用い、その上に形成されることを特長としてもよい。第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域に用いるＡｌＧａＮ半導体や活性層に用いるＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＩｎＧａＮ半導体は、ＧａＮやＡｌＮ、ＺｒＢ２と同じかそれに近い格子定数を有するので、ＧａＮ層若しくはＧａＮ基板、ＡｌＮ層若しくはＡｌＮ基板、またはＺｒＢ２層若しくはＺｒＢ２基板を用いる半導体光素子では、結晶成長中に下地の基板または層との格子不整に起因する欠陥が成長層中に生じず、より良好なＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＩｎＧａＮ半導体の結晶成長が行える。
【００４９】
図７（ａ）は、本発明の半導体光素子の変形例を示す断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたIII−III線に沿ったバンドギャップを示す図面である。図７（ｃ）は、図７（ａ）に示されたIII−III線に沿った屈折率を示す図面である。半導体光素子１ａは、第１の光閉じ込め層２５及び第２の光閉じ込め層２７を更に備えることができる。第１の光閉じ込め層２５は、第１導電型半導体領域３と活性層５との間に設けられている。第２の光閉じ込め層２７は、活性層５と第２導電型半導体領域７との間に設けられている。第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂ、活性層５、第１の光閉じ込め層２５、及び第２の光閉じ込め層２７は、半導体リッジ部１３ａを形成する。
【００５０】
第１の光閉じ込め層２５は、活性層５の材料のバンドギャップエネルギーと第１導電型半導体領域３の材料のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。第２の光閉じ込め層２７は、活性層５の材料のバンドギャップエネルギーと第２導電型半導体領域７の材料のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。活性層５には、第１の光閉じ込め層２５及び第２の光閉じ込め層２７を介して第１導電型半導体領域３の第２の半導体部３ｂ及び第２導電型半導体領域７からキャリアが注入される。図７（ｂ）に示されるように、半導体光素子１ａにおいては、注入されたキャリアは、第１の光閉じ込め層２５及び第２の光閉じ込め層２７の働きによって活性層５に閉じ込められる。
【００５１】
第１の光閉じ込め層２５は、活性層５が示す屈折率と第１導電型半導体領域３が示す屈折率との間の屈折率値を示している。第２の光閉じ込め層２７は、活性層５が示す屈折率と第２導電型半導体領域７が示す屈折率との間の屈折率値を示している。図７（ｃ）に示されるように、第１導電型半導体領域３及び第２導電型半導体領域７は、活性層５において発生された光を活性層５、第１の光閉じ込め層２５及び第２の光閉じ込め層２７に閉じ込めるように働く。
【００５２】
第１及び第２の光閉じ込め層２５、２７は、キャリアの閉じ込めと、光の閉じ込めを別個に行うことを可能にする。これらの光閉じ込め層の挿入により、活性層５への光閉じ込めが強められ、閾値電流の低減、温度特性の向上等、発振特性の改善が得られる。特に、活性層５が薄膜の量子井戸構造からなる場合には、量子井戸構造のみでは小さな光閉じ込め係数しか得られないが、第１及び第２の光閉じ込め層２５、２７を導入することによって光閉じ込め係数を増大できるので、発振特性を劇的に改善できる。一実施例では、光閉じ込め層の材料としては、図１０に示したように、ＡｌＧａＮ、ＧａＮまたはＩｎＧａＮ半導体を使用できる。
【００５３】
活性層５に光を閉じ込める必要上、第１の光閉じ込め層２５は、活性層５が示す屈折率と第１導電型半導体領域３が示す屈折率との間の屈折率値を有しており、第２の光閉じ込め層２７は、活性層５が示す屈折率と第２導電型半導体領域７が示す屈折率との間の屈折率値を示している。また半導体レーザの波長範囲は約４００〜約１６００ｎｍであり、光閉じ込め層２５、２７は、この波長範囲の光がその存在を感じる程度に厚くなけらばならない。そのため通常数十ｎｍ〜数百ｎｍの厚さが必要である。また光閉じ込め層２５、２７は上記のようにある程度厚い必要があるが、このような厚い層を挿入しても活性層へキャリアが効率よく注入されるようにするために、第１の光閉じ込め層２５は、活性層５の材料のバンドギャップエネルギーと第１導電型半導体領域３の材料のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。第２の光閉じ込め層２７は、活性層５の材料のバンドギャップエネルギーと第２導電型半導体領域７の材料のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態の半導体光素子を示す斜視図である。図８には、ＸＹＺ座標系Ｓが描かれている。図９（ａ）は、図８に示されたＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示されたＶ−Ｖ線に沿ったバンドギャップを示す図面である。図９（ｃ）は、図９（ａ）に示されたＶ−Ｖ線に沿った屈折率を示す図面である。図８及び図９（ａ）を参照すると、半導体レーザといった半導体光素子５１が示されている。
【００５５】
この半導体光素子５１は、第１導電型半導体領域５３と、活性層５５と、第１導電型半導体領域５３とは導電型の異なる第２導電型半導体領域５７とを備える。第１導電型半導体領域５３は、図９（ａ）に示されるように、第１の領域５３ａおよび第２の領域５３ｂを有する。第１の領域５３ａは、Ｚ軸方向に伸びている。活性層５５は、第１の領域５３ａ上に設けられている。活性層５５は、一対の側面５５ａを有している。第２導電型半導体領域５７は、第１導電型半導体領域５３の第２の領域５３ｂ上及び活性層５５上に設けられている。第２導電型半導体領域５７は、所定の面に沿って伸びる第１の領域５７ａおよび第２の領域５７ｂを有する。第２導電型半導体領域５７の第２の領域５７ｂは、第１導電型半導体領域５３の第２の領域５３ｂとｐｎ接合を構成している。活性層５５は、第２導電型半導体領域５７の第１の領域５７ａと第１導電型半導体領域５３の第１の領域５３ａとの間に設けられている。
【００５６】
第１導電型半導体領域５３はIII−Ｖ族窒化物混晶半導体から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物混晶半導体のバンドギャップエネルギーは、活性層５５を構成するIII−Ｖ族窒化物混晶半導体のバンドギャップエネルギーよりも大きい。同様に、第２導電型半導体領域５７はIII−Ｖ族窒化物混晶半導体から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物混晶半導体のバンドギャップエネルギーは、活性層５５を構成するIII−Ｖ族窒化物混晶半導体のバンドギャップエネルギーよりも大きい。図９（ｂ）に示されるように、第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７は、キャリアを活性層５５に閉じ込めるように働くことができる。結果として、第１導電型半導体領域５３は第１導電型クラッド層として働くことができ、第２導電型半導体領域５７は第２導電型クラッド層として働くことができる。半導体発光素子では、活性層５５は、第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７から注入されたキャリアが再結合して光を発生する。
【００５７】
また、図９（ｃ）の屈折率分布に示されるように、第１導電型半導体領域５３が示す屈折率は、活性層５５が示す屈折率より小さい。第２導電型半導体領域５７が示す屈折率は、活性層５５が示す屈折率より小さい。故に、第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７は、活性層５５において発生された光をＸ方向及びＹ方向において活性層５５に閉じ込めるように働く。結果として、第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７は光学的なクラッド層として作用する。
【００５８】
活性層５５の構造は、単一の層からなるバルク構造、一つの井戸層からなる単一量子井戸構造、或いは複数の井戸層とバリア層とを交互に積層した多重量子井戸構造のいずれを用いてもよい。
【００５９】
半導体光素子５１は、基板６１を更に備える。基板６１としては、導電性基板を使用することができ、例えばＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｒＢ２等の各基板が例示される。半導体基板６１の主面６１ａ上には、第１導電型半導体領域５３が設けられている。
【００６０】
半導体光素子５１は、第２導電型のコンタクト層６７と、電極７１と、電極７３とを更に備える。コンタクト層６７は、第２導電型半導体領域５７上に設けられている。電極７１は、コンタクト層６７上に設けられている。電極７１は、活性層５５が伸びる方向に伸びている。電極７３は、半導体基板６１の裏面６１ｂに設けられている。コンタクト層６７は、III−Ｖ族窒化物混晶半導体から構成されており、そのバンドギャップは第２導電型半導体領域５７のバンドギャップより小さい。故に、電極７１とコンタクト層６７との間にオーミックコンタクトを形成することが容易になる。
【００６１】
本実施形態の半導体光素子５１においては、活性層５５のバンドギャップエネルギーよりも第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７のバンドギャップエネルギーのほうが大きいので、第１導電型半導体領域５３と第２導電型半導体領域５７とのｐｎ接合部分における接合電位が、第１導電型半導体領域５３、活性層５５、及び第２導電型半導体領域５７から成るｐｉｎ接合部分の接合電位よりも大きくなる。これにより、半導体光素子５１は、図３に示した第１実施形態の半導体光素子１と同様に動作する。すなわち、第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７のキャリアは、所定の印加電圧範囲において第１導電型半導体領域５３と第２導電型半導体領域５７とのｐｎ接合部分でブロックされ、活性層５５へ効果的に流れ込むこととなる。故に、この半導体素子によれば、活性層にキャリアを効果的に閉じ込めることができる。
【００６２】
また、半導体光素子５１の製造方法は、図６（ａ）〜図６（ｅ）に示された第１実施形態の半導体光素子１の製造方法において図６（ｂ）に示したエッチング工程において第１導電型半導体領域５３をエッチングしない点で相違するのみである。故に、半導体光素子５１を製造する際にも、図１５（ｃ）に示される電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程が必要ないので、活性層を埋め込む半導体領域を再成長する時に、活性層を保護するための誘電体マスクを必要としない。故に、青色系埋め込みヘテロストラクチャー構造半導体レーザを作製する際に生じる埋め込み再成長時の誘電体マスクの剥がれの虞がない。そのため、埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザを製造する場合と比較して、格段に容易なプロセスで埋め込みヘテロストラクチャー構造と同等以上の特性を有するレーザ構造を作製することが可能となり、大幅な歩留まり向上や製造コスト削減が可能になる。
【００６３】
半導体光素子５１においては、コンタクト層６７が第２導電型半導体領域５７上且つ活性層５５が存在する領域上のみに設けられていても良い。これによって、第１導電型半導体領域５３及び第２導電型半導体領域５７のｐｎ接合部分（図３のシンボル「Ｂ」で示される破線に対応する）とコンタクト層６７との距離が、活性層５５とコンタクト層６７との距離よりも長くなる。したがって、コンタクト層６７とｐｎ接合部分（図３のシンボル「Ｂ」で示される破線に対応する）との間の抵抗値をより大きくできるので、このｐｎ接合部分におけるターンオン電圧ＶＢをより高くできる。その結果、ターンオン電圧ＶＡとターンオン電圧ＶＢとの差ＶＢ−ＶＡが拡大し、活性層５５にキャリアをより高出力域まで閉じ込めることができるので、線形動作領域を拡大することができる。あるいは、コンタクト層６７が活性層５５に沿って伸びるストライプ形状を有していてもよい。
【００６４】
半導体素子５１においては、半導体光素子1と同じく第１導電型半導体領域５３と第２導電型半導体領域５７との間に設けられた唯一つのｐｎ接合によってキャリアをブロックするので、電流ブロックのために複数のｐｎ接合部を積層する必要がある従来の埋め込みヘテロストラクチャー構造に比べて、第１導電型半導体領域５３と第２導電型半導体領域５７との間のキャパシタンスを低減できる。故に、半導体光素子５１によれば、より高速な動作が可能になる。
【００６５】
また、半導体素子５１においては、半導体光素子1と同じくＧａＮ層かＧａＮ基板上、もしくはＡｌＮ層かＡｌＮ基板上、もしくはＺｒＢ２層かＺｒＢ２基板を下地の基板または層として用い、その上に形成されることを特長としてもよい。第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域に用いるＡｌＧａＮ半導体や活性層に用いるＡｌＧａＮ、ＧａＮ、またはＩｎＧａＮ半導体はＧａＮやＡｌＮ、ＺｒＢ２と同じかそれに近い格子定数を有するため、ＧａＮ層かＧａＮ基板、もしくはＡｌＮ層かＡｌＮ基板、またはＺｒＢ２層かＺｒＢ２基板を用いる場合には、結晶成長中に成長層と下地の基板または層との格子不整に起因する欠陥が成長層中に生じず、より良好なＡｌＧａＮ、ＧａＮ及びＩｎＧａＮの結晶成長が行える。
【００６６】
本実施形態の半導体光素子５１の各層に、図１０に示された材料群と同じ材料を用いることが可能である。これらの材料で構成することにより、上述した半導体光素子１と同様の優れた温度特性、や良好な直線性を示すＩ−Ｌ特性が得られる。
【００６７】
図１１（ａ）は、本実施形態の半導体光素子の変形例を示す断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示されたＶＩ−ＶＩ線に沿ったバンドギャップを示す図面である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示されたＶＩ−ＶＩ線に沿った屈折率を示す図面である。半導体光素子５１ａは、第１の光閉じ込め層７５及び第２の光閉じ込め層７７を更に備えることができる。第１の光閉じ込め層７５は、第１導電型半導体領域５３と活性層５５との間に設けられている。第２の光閉じ込め層７７は、活性層５５と第２導電型半導体領域５７との間に設けられている。活性層５５、第１の光閉じ込め層７５、及び第２の光閉じ込め層７７は、半導体リッジ部６３ａを形成する。
【００６８】
第１の光閉じ込め層７５及び第２の光閉じ込め層７７は、先に述べた第１実施形態の第１の光閉じ込め層２５及び第２の光閉じ込め層２７と同様の構成および作用を有している。すなわち、第１の光閉じ込め層７５は、図１１（ｂ）に示されるように活性層５５の材料のバンドギャップエネルギーと第１導電型半導体領域５３の材料のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。第２の光閉じ込め層７７は、活性層５５の材料のバンドギャップエネルギーと第２導電型半導体領域５７の材料のバンドギャップエネルギーとの間のバンドギャップエネルギーを有する材料からなる。また、第１の光閉じ込め層７５は、図１１（ｃ）に示されるように活性層５５が示す屈折率と第１導電型半導体領域５３が示す屈折率との間の屈折率値を示している。第２の光閉じ込め層７７は、活性層５５が示す屈折率と第２導電型半導体領域５７が示す屈折率との間の屈折率値を示している。したがって、第１の光閉じ込め層７５及び第２の光閉じ込め層７７は、活性層５５への電流の閉じ込めと光の閉じ込めを別個に行うことを可能にする。これらの光閉じ込め層の追加により、活性層５５への光閉じ込めが強められ、閾値電流の低減や温度特性の向上といった発振特性の改善効果が得られる。一実施例の光閉じ込め層としては、図１０に示したように、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、及びＩｎＧａＮを使用できる。
【００６９】
図１２は、本実施形態の半導体光素子の別の変形例を示す断面図である。本変形例では、第１導電型半導体領域５４が、第３の領域５４ａ及び他の領域５４ｂを有する。第１導電型半導体領域５４の第３の領域５４ａは、第１導電型半導体領域５４における第２導電型半導体領域５８側の表面５４ｃおよび５４ｄを含む。第３の領域５４ａは、半導体領域５４ｂと第２導電型半導体領域５８との間に位置し、第２導電型半導体領域５８と接合している。第１導電型半導体領域５４において、第３の領域５４ａのドーパント濃度は他の領域５４ｂのドーパント濃度と異なっている。また、第２導電型半導体領域５８が、第４の領域５８ａ及び他の領域５８ｂを有する。第２導電型半導体領域５８の第４の領域５８ａは、第２導電型半導体領域５８における第１導電型半導体領域５４側の表面５８ｃ及び５８ｄを含む。第４の領域５８ａは、半導体領域５８ｂと第１導電型半導体領域５４との間に位置し、第１導電型半導体領域５４と接合している。第２導電型半導体領域５８において、第４の領域５８ａのドーパント濃度は他の領域５８ｂのドーパント濃度と異なっている。
【００７０】
図１３（ａ）は、半導体光素子５１ｂにおいて、第３の領域５４ａ及び第４の領域５８ａを高ドープ化する前の電流―電圧特性を示す特性線Ｇ６と高ドープ化した後の電流―電圧特性を示す特性線Ｇ５とを示すグラフである。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示された特性線Ｇ５及びＧ６にそれぞれ対応する電流−光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）を示す特性線Ｇ７およびＧ８を示すグラフである。半導体光素子５１ｂでは、第３の領域５４ａ及び第４の領域５８ａがそれぞれ領域５４ｂ及び５８ｂと異なる濃度でドープされることによって、第３の領域５４ａ及び第４の領域５８ａの擬フェルミレベル及び抵抗が変化するので、次の部分（１）第１導電型半導体領域５４と第２導電型半導体領域５８とのｐｎ接合部分、（２）第１導電型半導体領域５４、活性層５５、及び第２導電型半導体領域５８によるｐｉｎ接合部分におけるターンオン電圧、（３）ｐｉｎ接合部がターンオンした後の線形動作領域における素子の直列抵抗が変化する。
【００７１】
例えば、第３の領域５４ａ及び第４の領域５８ａを領域５４ｂ及び５８ｂよりも高いドーパント濃度にすると、これらのクラッド部分の抵抗が下がり、この結果、ｐｎ接合部分及びｐｉｎ接合部分におけるターンオン電圧が低下する。故に、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、ｐｉｎ接合部分のターンオン電圧ＶＡ２がより低いターンオン電圧ＶＡ３に変化し、ｐｎ接合部分のターンオン電圧ＶＢ２がより低いターンオン電圧ＶＢ３に変化する。さらに、第３の領域５４ａ及び第４の領域５８ａの抵抗値も低下するので、ｐｉｎ接合部ターンオン後の線形動作領域における電流―電圧特性のグラフの傾き(直列抵抗)も低下する。この結果、ｐｎ接合部分がターンオンに至る電流値がＩＢ２からＩＢ３へと増大するので、電流−光出力特性における線形動作領域の範囲が拡大され、より大きな光出力を得ることができる。
【００７２】
以上説明したように、本構造においては領域５４ａ及び５８ａのドーパント濃度を変更することにより、電流−電圧特性のターンオン電圧やターンオン後の直列抵抗を変化させ、その結果、半導体光素子の用途に応じて線形動作領域範囲を変更することが可能となる。上記の変形例では領域５４ａと５８ａが両方存在する場合について説明したが、どちらか一方の領域を導入した場合でも同様の効果が得られる。
【００７３】
上述したようなターンオン電圧の制御は、第１導電型半導体領域５４（第２導電型半導体領域５８）全体のドーパント濃度を変化させることによっても可能である。また、ターンオン電圧の制御は、第１導電型半導体領域５４及び第２導電型半導体領域５８のうち一方の半導体領域のみドーパント濃度を調整することによっても可能である。上述の例では、第１導電型半導体領域５４及び第２導電型半導体領域５８における一部の領域のみドーパント濃度を変化させているが、この場合ドープ量の変化した領域は狭い範囲に限られるので、ドープ量の変更による素子特性への影響を抑えることもできる。
【００７４】
また上述した第１導電型半導体領域、または第２導電型半導体領域における一部あるいは全体のドーパント濃度の変更によるターンオン電圧の制御法は、本実施形態の半導体光素子５１ｂに限らず、第１実施形態の半導体光素子１や本発明に係る他の全ての半導体光素子にも適用することができる。
【００７５】
（第３の実施の形態）
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、それぞれ、第３の実施の形態に係る半導体光素子を示す図面である。図１４（ａ）を参照すると、半導体レーザ素子といった半導体光素子８１が示されている。この半導体光素子８１は、基板８９上に設けられている。基板８９は導電性、絶縁性の両方が使用可能である。この半導体光素子８１は、半導体光素子１と類似の構造を有しており、第１導電型半導体領域８３と、活性層８５と、第２導電型半導体領域８７とを備える。第１導電型半導体領域８３は、基板８９上に設けられており、電極２３ａが形成された第１の領域８３ｅと、活性層８５および第２導電型半導体領域８７が設けられる第２の領域８３ｆとを有する。第１の領域８３ｅおよび第２の領域８３ｆは所定の軸に沿って配列されている。第２の領域８３ｆは、第１及び第２の半導体部８３ａ、８３ｂを有する。第１の半導体部８３ａは、所定の面の沿って設けられた第１の領域８３ｃおよび第２の領域８３ｄを有する。第２の半導体部８３ｂは第１の領域８３ｃ上に形成される。活性層８５は第２の半導体部８３ｂと第２導電型半導体領域８７の間に形成されている。第２導電型半導体領域８７上には、コンタクト層１７ａが設けられており、コンタクト層１７ａ上には電極２１ａが設けられている。第１導電型半導体領域８３はIII−Ｖ族窒化物半導体混晶から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーは、活性層８５を構成するIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーよりも大きい。第２導電型半導体領域８７はIII−Ｖ族窒化物半導体混晶から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーは、活性層８５を構成するIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーよりも大きい。電極２１ａからの電流は、活性層８５、第１導電型半導体領域８３ｆおよび８３ｅを介して電極２３ａに流れ込む。この半導体光素子８１は、第１の実施の形態に係る半導体光素子１が享受するのと同じ作用および効果を享受できる。
【００７６】
図１４（ｂ）を参照すると、半導体レーザ素子といった半導体光素子９１が示されている。この半導体光素子９１は、基板８９上に設けられている。半導体光素子８１の場合と同じく、基板８９は導電性、絶縁性の両方が使用可能である。この半導体光素子９１は、半導体光素子５１と類似の構造を有しており、第１導電型半導体領域９３と、活性層９５と、第２導電型半導体領域９７とを備える。第１導電型半導体領域９３は、電極２３ｂが形成された第１の領域９３ｅと、活性層９５および第２導電型半導体領域９７が設けられる第２の領域９３ｆとを有する。第１の領域９３ｅおよび第２の領域９３ｆは、基板８９の表面に沿って配置されている。第２の領域９３ｆは、基板８９の表面に沿って配列された第１の領域９３ｃおよび第２の領域９３ｄを有する。活性層９５は第１の領域９３ｃと第２導電型半導体領域９７との間に形成されている。第２導電型半導体領域９７上には、コンタクト層１７ｂが設けられており、コンタクト層１７ｂには電極２１ｂが設けられている。第１導電型半導体領域９３はIII−Ｖ族窒化物半導体混晶から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーは、活性層９５を構成するIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーよりも大きい。第２導電型半導体領域９７はIII−Ｖ族窒化物半導体混晶から構成されており、このIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーは、活性層９５を構成するIII−Ｖ族窒化物半導体混晶のバンドギャップエネルギーよりも大きい。電極２１ｂからの電流は、活性層、第１導電型半導体領域９３ｆおよび９３ｅを介して電極２３ａに流れ込む。この半導体光素子９１の第２の実施の形態に係る半導体光素子５１が享受するのと同じ作用および効果を享受できる。半導体光素子８１及び９１において絶縁性基板８９としては、例えばＧａＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＭｇＡｌ２Ｏ４等の基板が使用される。また導電性基板８９としては、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｒＢ２等の基板が使用できる。上記のように、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮの各基板は、導電性基板と絶縁性基板の両方に用いることが可能であるが、これはドーピング条件によりこれらの基板を導電性にも絶縁性にもすることが出来るためである。
【００７７】
また半導体素子８１及び９１においては、必要に応じてさらに光閉じ込め層を活性層の両側に挿入することも出来る。またコンタクト層が活性層の直上部のみにあるようにしても良い。これらの構造変更により得られる特性改善は、第１、及び第２の実施例において述べたものと同様である。
【００７８】
また、以上の第１〜第３の実施の形態においては、結晶成長の下地となる結晶としてＧａＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｒＢ２の各基板を用いる場合を示したが、これらは基板である必要は無く、他の基板上にこれらの層を成長したものを用いても同じ効果が得られる。この場合、基板の選択肢が増えるため、構造設計、及び製造プロセスの自由度が増す利点がある。
【００７９】
また、本実施の形態に係る半導体光素子では、活性層を埋め込む半導体領域を再成長する時に、活性層を保護するための誘電体マスクを必要としない。故に、従来の青色系埋め込みヘテロストラクチャー構造半導体レーザの作製で致命的問題となっていた埋め込み成長時のマスク剥がれが生じない。そのため、従来の埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザを製造する場合と比較して、格段に容易なプロセスで同等の特性を有するレーザ構造を作製することが可能となり、大幅な歩留まり向上や製造コスト削減につながる。また、本実施の形態に係る半導体光素子の構造では、半導体の結晶成長工程が２回で済むため、３回の結晶成長が必要だった従来プロセスに比べてプロセスの簡略化、短時間化が実現され、歩留まり向上やコストダウンが図れる。
【００８０】
以上説明したように、従来の青色系III−Ｖ族窒化物半導体光素子はリッジ構造を有していたのに対して、本実施の形態に係る青色系III−Ｖ族窒化物半導体光素子の構造（以下、バンドギャップディファレンス（ＢＧＤ）構造と呼ぶ）は、構造的には埋込ヘテロストラクチャー（ＢＨ）構造と等価な構造となっている。したがって、ＢＧＤ構造の半導体光素子は、従来のリッジ構造に比べて、次のような利点を有する。
【００８１】
リッジ構造では、活性層が基板の全面にあるので、活性層に注入されたキャリアは、活性層内を水平横方向に広がる。このため、光子と相互作用しない（つまり、誘導放出に寄与しない）多数の無効キャリアが生じる。一方、ＢＧＤ構造では、活性層はストライプ領域内にのみ存在し、注入されたキャリアは活性層と電流ブロック層（埋め込み層）との間のヘテロ障壁によって活性層内に効果的に閉じ込められる。故に、リッジ構造に比べて無効電流が減る一方で、誘導放出が強まって、閾値電流低減、出力向上など発振特性が大幅に改善される。
【００８２】
リッジ構造では、水平横方向の光閉じ込めが、垂直横方向の閉じ込めに比べて著しく弱いので、出射端面における導波モードは、垂直横方向に比べて水平横方向に大きく広がって分布している。その結果、水平横方向の遠視野像（ＦＦＰ）の放射角は垂直横方向の放射角に比べて顕著に狭くなる。このため、出射ビームの形状は楕円形になり、このビームを波長と同程度の微小スポットに絞るためには特殊レンズを用いたビーム整形が必要となり、レンズ系が複雑且つコスト高になる。一方、ＢＧＤ構造では、実屈折率導波となり、水平横方向の光閉じ込めを垂直横方向と同等に強くできる。このため、水平横方向の遠視野像（ＦＦＰ）も垂直横方向と同様に大きく広がり、水平横モードおよび垂直横モードのビーム放射角の差が少なくなる。したがって、出射ビームは真円に近くなり、ビーム整形すること無く微小スポットへビーム絞り込みが可能となり、レンズ系を簡素にできると共に低コストを実現できる。これは、特に、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ（ＤＶＤ）およびコンパクトディスク（ＣＤ）等の光記録媒体の光源として本実施の形態の半導体レーザを用いる際に大きな利点になる。
【００８３】
リッジ構造では熱伝導性の悪い誘電体膜を用いて電流狭窄するのに対し、ＢＧＤ構造では熱伝導性の良好な半導体材料を用いて電流狭窄を行う。従って、ＢＧＤ構造は、リッジ構造に比べて放熱性に優れる。故に、熱的なストレスが軽減されるので、半導体レーザの特性が改善されると共に信頼性が向上される。
【００８４】
リッジ構造では、半導体光素子の表面の凹凸が大きいので、エピダウン実装は困難であるが、ＢＧＤ構造の半導体光素子の表面は、平坦にできるので、エピダウン実装を行うことが容易になる。エピダウン実装は放熱性に優れ熱的ストレスを緩和できるので、ＢＧＤ構造の半導体光素子をエピダウン実装することにより、さらに半導体レーザの特性が改善されると共に信頼性が向上される。
【００８５】
以上では好適な実施の形態として、半導体レーザ素子に適用した場合について、本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明はこれに限られるものでは無く、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることができることは、当業者によって認識される。例えば、本発明は発光ダイオード、半導体光増幅素子、電界吸収型変調素子、半導体光導波路、及びそれらを集積した半導体光集積素子への適用も可能である。これら全ての素子形態において本発明を適用すれば、ヘテロ構造における活性層へのキャリア閉じ込めが強化され、素子の発振特性や温度特性が効果的に改善される。これらの素子の構造の詳細は必要なように変更されることができる。また、コンタクト層の一部または全部が活性層に沿って伸びるストライプ形状を有していてもよい。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、第１の実施の形態の半導体光素子を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示されたI−I線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示されたII−II線に沿ったバンドギャップを示すダイアグラムである。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示されたII−II線に沿った屈折率を示すダイアグラムである。
【図３】図３は、半導体光素子の電気的性質を等価回路に置き換えた模式図である。
【図４】図４（ａ）は、半導体光素子における、駆動電圧と駆動電流との関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、半導体光素子における、駆動電流と光出力（発光強度）との関係（Ｉ−Ｌ特性）を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１導電型半導体領域及び第２導電型半導体領域と活性層とのバンドギャップ差の大きさに応じた線形動作領域幅の違いを説明するためのグラフである。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｅ）は半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の半導体光素子の変形例を示す断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたIII−III線に沿ったバンドギャップを示す図面である。図７（ｃ）は、図７（ａ）に示されたIII−III線に沿った屈折率を示す図面である。
【図８】図８は、第２の実施の形態の半導体光素子を示す斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、図８に示されたIV−IV線に沿った断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示されたＶ−Ｖ線に沿ったバンドギャップを示す図面である。図９（ｃ）は、図９（ａ）に示されたＶ−Ｖ線に沿った屈折率を示す図面である。
【図１０】図１０は本発明の効果を好適に得ることができる材料の一例を示す図面である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の半導体光素子の変形例を示す断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示されたVI−VI線に沿ったバンドギャップを示す図面である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示されたVI−VI線に沿った屈折率を示す図面である。
【図１２】図１２は、本発明の半導体光素子の別の変形例を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、半導体光素子における電流−電圧特性を示すグラフである。図１３（ｂ）は、半導体光素子における電流−光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）を示すグラフである。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、それぞれ、第３の実施の形態に係る半導体光素子を示す図面である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は埋め込みヘテロストラクチャー構造の半導体レーザ素子の製造方法の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００８７】
１、１ａ…半導体光素子、３…第１導電型半導体領域、３ａ…第１の半導体部、３ｂ…第２の半導体部、３ｃ…第１の領域、３ｄ…第２の領域、５…活性層、７…第２導電型半導体領域、１１ａ…主面、１１…半導体基板、１１ｂ…裏面、１３…半導体リッジ部、１７…コンタクト層、２１，２３…電極、２５…第１の光閉じ込め層、２７…第２の光閉じ込め層、５１…半導体光素子、５３…第１導電型半導体領域、５５…活性層、５７…第２導電型半導体領域、５３ａ…第１の領域、５３ｂ…第２の領域、５７ａ…第１の領域、５７ｂ…第２の領域、６１…半導体基板、６７…コンタクト層、７１…電極、７３…電極、８１、９１…半導体光素子、８３、９３…第１導電型半導体領域、８５、９５…活性層、８７、９７…第２導電型半導体領域、２３ａ、２３ｂ…カソード電極、１７ａ、１７ｂ…コンタクト層、２１ａ、２１ｂ…アノード電極、８９…絶縁性基板  
【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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【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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