(57)【要約】【課題】  高精度のフォトニック結晶を含む半導体発光素子を容易に得ることができる製造方法およびその製造方法を用いた半導体発光素子を提供する。【解決手段】  フォトニック結晶効果を有する構造３，５を含む素子を製造する方法であって、結晶反転領域４を含むＧａＮ系半導体層３を形成する工程と、結晶反転領域４をウェットエッチングにより除去する工程とを含む。【選択図】        図１
2006165051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニック結晶効果を有する構造を含む素子を製造する方法であって、結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層を形成する工程と、前記結晶反転領域をウェットエッチングにより除去する工程とを含む、半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層の形成工程では、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成し、次いで前記基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長して前記パターンマスク上の少なくとも一部分には結晶反転領域が形成されるようにする、請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層の形成工程では、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成し、次いで前記基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長して前記パターンマスク上の少なくとも一部分には結晶反転領域が形成されるようにし、前記エピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層の少なくとも一部の厚み部分を層状に前記基板から取り出して成膜用基層として用い、その成膜用基層の上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長して前記成膜用基層の結晶反転領域上には直接結晶反転領域が形成されるようにする、請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層の形成工程では、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成し、前記基板上にｎ型ＧａＮ系半導体層、量子井戸構造型ＧａＮ系半導体活性層およびｐ型ＧａＮ系半導体層を順次エピタキシャル成長して前記パターンマスク上の少なくとも一部分にはこれら層それぞれの結晶反転領域が形成されるようにする、請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記ウェットエッチング工程では、前記パターンマスク上の少なくとも一部分に形成された結晶反転領域をアルカリ性溶剤により除去する、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
フォトニック結晶効果を有する構造を含む素子を製造する方法であって、
基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成する工程と、
前記基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長して前記パターンマスク上の少なくとも一部分には結晶反転領域が形成されるようにする工程と、
前記エピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層を平坦化する工程と、
前記パターンマスク上の結晶反転領域をアルカリ性溶剤により除去する工程と、
前記基板と異なる活性層形成用基板を準備してその活性層形成用基板上に、活性層を含む複数の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程と、
前記活性層を含む半導体層の上面を平坦化する工程と、
前記基板の平坦化したＧａＮ系半導体層の面と、前記活性層形成用基板の平坦化した面とを向かい合わせて前記基板と前記活性層形成用基板とを貼り合わせる工程とを備える、半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記活性層を含む複数の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程では、前記活性層形成用基板上に、第１導電型のＧａＮ系半導体層、量子井戸構造型ＧａＮ系半導体活性層および第２導電型のＧａＮ系半導体層を順次エピタキシャル成長する、請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記基板および前記活性層形成用基板の少なくとも一方を除去する工程と、前記除去工程で除去したあとの面を平坦化する工程とをさらに備える、請求項６または７に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体発光素子は、半導体面上に複数個形成され、それら複数個の半導体発光素子を個片化する工程をさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板が、単結晶Ｓｉ（１１１）面基板、単結晶ＧａＡｓ（１１１）面基板、単結晶ＧａＮ（０００１）面基板、高配向ＧａＮ（０００１）面基板およびサファイア（０００１）面基板のうちから選ばれた基板である、請求項２〜９のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記活性層形成用基板が、単結晶Ｓｉ（１１１）面基板、単結晶ＧａＡｓ（１１１）面基板、単結晶ＧａＮ（０００１）面基板、高配向ＧａＮ（０００１）面基板およびサファイア（０００１）面基板のうちから選ばれた基板である、請求項６〜１０のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記結晶反転領域はＧａＮ系材料のＮ面方位（０００-１）の領域であって、Ｇａ面方位（０００１）が主である領域の中に配置されている、請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記Ｓｉを含む材料層が、ＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4の少なくとも一方を含む、請求項２〜１２のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記パターンマスクの形状が、円形および多角形のいずれかであり、３角格子および正方格子のいずれかの格子状に配列される、請求項２〜１３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記パターンマスクの形状が、３角格子および正方格子のいずれかの格子状配列で、円形および多角形の形状の孔が開いている、請求項２〜１３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記平坦化工程において、ラッピング、ポリッシング、ウェットエッチングおよびドライエッチングのうちの少なくとも１つの方法を用いる、請求項２〜１５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記結晶反転領域をウェットエッチングにより除去する工程では、ＮａＯＨおよびＫＯＨの少なくとも一方を含む液を用いる、請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
ＧａＮ系半導体層を含む発光素子であって、
２次元周期パターンのパターンマスクを有し、
前記パターンマスク上において、前記ＧａＮ系半導体層と屈折率が異なる物質が前記ＧａＮ系半導体層と２次元周期配列を形成するように配置されている、半導体発光素子。
【請求項１９】
前記パターンマスクがＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4の少なくとも一方で形成されている、請求項１８に記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
成膜用基層上に形成された発光素子であって、
前記成膜用基層が、２次元周期配列された結晶反転領域を含むエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層であり、
前記成膜用基層上において、前記エピタキシャル成長されたＧａＮ系半導体層と、前記成膜用基層中の結晶反転領域上に位置して前記ＧａＮ系半導体層と異なる屈折率を有する物質とが２次元周期配列されている、半導体発光素子。
【請求項２１】
前記ＧａＮ系半導体層と屈折率が異なる物質が、空隙に封入された気体である、請求項１８〜２０のいずれかに記載の半導体発光素子。
【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その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体発光素子の中でも、特に半導体レーザ（ＬＤ）は、その発光波長が４００ｎｍ近辺と従来の半導体レーザよりも短波長なことから、高密度記録媒体用の光源として開発が進められてきた。その形態は端面発光型が大多数であり、近年、高出力化が進んできている。
【０００３】
一方、面発光型の開発も進められている。垂直共振器構造においては通常よく用いられるサファイア基板とＧａＮとの格子定数不適合により、反射を得るためのミラーを形成する途中でクラックが発生するなどの問題がある。このため未だ十分な発光がなされていないという状況である。
【０００４】
これに対して、近年、フォトニック結晶構造を用いて面発光レーザを形成する技術がＩｎＰ系材料で提案されている（非特許文献１）。光バンドギャップに相当する波長域の光は、光周期構造体中を伝播することはできない。このため、光バンドギャップに相当する光を、上記光周期構造体の周期性を消失させた導光路に導入すれば、その光は周囲の周期性を有する領域に漏れることなくその導光路を伝播する。そこでフォトニックバンド構造におけるバンド端において、光が多方向の面内分布帰還を受けることにより定在波が生じることを利用して作製される面発光素子などが提案されている。
【０００５】
ＧａＮ系半導体レーザは、ＧａＮの化学的安定性の高さから、端面発光レーザの構成に必須であるリッジ構造の形成にウェットエッチングを用いることができず、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching :RIE)法が適用されている（非特許文献２）。ＲＩＥを用いて孔あけ加工等を行なうことにより、高能率でフォトニック結晶を作製することができる。
【０００６】
上記のフォトニック結晶は、光媒体として屈折率の異なる部分が交互に配列された周期構造を有するため、作製に際しては、異なる２種以上の光媒体の周期構造を形成する必要がある。この場合、可視光域の光を対象とする場合には、波長がサブミクロンの範囲になるので、加工精度もサブミクロンの加工精度が必要となる。
【０００７】
上記光周期構造体の周期構造として、例えば、半導体基板の作製において低密度欠陥領域を広く得るために欠陥を集中させた高密度欠陥領域を周期的に設けた半導体基板の構造が考えられる（特許文献１）。この構造では、低密度欠陥領域中に高密度欠陥領域が配列され、屈折率の高低領域が交互に並ぶことになる。また、上記とは別に半導体基板の結晶欠陥密度を高める方法のなかでウェットエッチングを用いる方法が提案されている（特許文献２）。この方法では、結晶欠陥密度を高めるためにイオン注入を用いる。これによって高い制御性で結晶欠陥密度の高低の周期構造を形成することができる。
【特許文献１】特開２００３−１８３１００号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３３８５号公報
【非特許文献１】横山光、野田進「二次元フォトニック結晶面発光レーザー」日本赤外線学会誌、第12巻2号  2003年
【非特許文献２】Thomas D.Happ, Alexander Markard, Martin Kamp, and Alfred Forchel, "Single-mode operation of coupled-cavity lasers based on two-dimensional photonic crystals",Applied Physics Letters, Vol.79,No.25,pp.4091-4093
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば上記の特許文献１に開示された方法は、光周期構造を得るために欠陥集中領域を配置するという発想がないために、可視光域を対象とするサブミクロン周期のフォトニック結晶を高精度で得ることできない。また、特許文献２に開示された方法では、高密度欠陥領域をイオン注入で形成するため、工程が増加して高コストとなる。また結晶欠陥密度を高める材料を付着させることが示されているが、平均で１０4／ｃｍ2程度の結晶欠陥密度領域でも、局所的にエッチングされると記載されている１０10／ｃｍ2以上の領域が形成されてエッチピット等が形成される可能性がある。したがって、本方法は、フォトニック結晶の作製に用いることは難しい。
【０００９】
また、非特許文献２に開示されたＲＩＥを用いる方法では、ＲＩＥは化学的な反応とともに、物理的な除去加工が平行して行なわれるため、加工表面に物理的加工に起因するダメージ層が形成される。ＧａＮ系半導体はＧａＡｓやＩｎＰに比べて強固であるため、ＲＩＥ法でリッジ構造を形成してもレーザ発振が可能なものが作製されるが、少なからず入るダメージ層により発光出力の低下が問題となっている。また、フォトニック結晶構造型面発光レーザは、基板とのミスマッチによるクラックは解決できても、そのフォトニック結晶の微細構造を形成する方法が上記のＲＩＥ法であるため、ＲＩＥの条件によってはそのダメージ層の深さは数百ｎｍにも及び、周期構造体全体にダメージが入ったものとなることがある。
【００１０】
本発明は、結晶性に優れた高精度のフォトニック結晶を含む半導体発光素子を容易に得ることができる製造方法およびその製造方法を用いた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】
【００１１】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、フォトニック結晶効果を有する構造を含む素子を製造する方法であって、結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層を形成する工程と、結晶反転領域をウェットエッチングにより除去する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、パターンマスク上、ＧａＮ系材料層中に結晶反転領域を２次元周期配列しておけば、ＧａＮ系材料の屈折率と、ウェットエッチングで除去された部分の大気または他の気体などの１付近の屈折率とが、２次元的に周期配列される。このためフォトニック結晶効果を発現させることができる。本方法のポイントは２次元周期パターンのパターンマスク上にＧａＮ系材料の結晶反転領域が形成される点、およびその結晶反転領域が容易にウェットエッチされやすい点にある。上記の方法によれば簡単に高精度のフォトニック効果を得ることができる。
【００１３】
本発明の別の半導体発光素子の製造方法は、フォトニック結晶効果を有する構造を含む素子を製造する方法であって、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成する工程と、基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長してパターンマスク上の少なくとも一部分には結晶反転領域が形成されるようにする工程と、エピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層を平坦化する工程と、パターンマスク上に形成された結晶反転領域をアルカリ性溶剤により除去する工程とを備える。そして、上記の基板と異なる活性層形成用基板を準備してその活性層形成用基板上に、活性層を含む複数の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程と、活性層を含む半導体層の上面を平坦化する工程と、上記の基板の平坦化したＧａＮ系半導体層の面と、活性層形成用基板において平坦化した面とを向かい合わせて基板と活性層形成用基板とを貼り合わせる工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、フォトニック効果を有する層を簡単に高精度で形成した上で、活性層を含む層と一体化することができる。したがって、簡単にフォトニック効果を有する層を含む発光素子をコンパクト化することができる。
【００１５】
本発明の半導体発光素子は、ＧａＮ系半導体層を含む発光素子であって、２次元周期パターンのパターンマスクを有し、そのパターンマスク上において、ＧａＮ系半導体層と屈折率が異なる物質がＧａＮ系半導体層と２次元周期配列を形成するように配置されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の構造の発光素子は、簡単に高精度で製造されたフォトニック効果を発現する部分を含む半導体発光素子である。
【００１７】
本発明の別の半導体発光素子は、成膜用基層上に形成された発光素子であって、成膜用基層が、２次元周期配列された結晶反転領域を含むエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層であり、その成膜用基層上において、エピタキシャル成長されたＧａＮ系半導体層と、成膜用基層中の結晶反転領域上に位置して前記ＧａＮ系半導体層と異なる屈折率を有する物質とが、２次元周期配列されていることを特徴とする。
【００１８】
上記の構造によれば、１つのパターンマスク上に、結晶反転領域を含むエピタキシャル層を厚く形成しておけば、多数の成膜用基層を得ることができ、半導体発光素子ごとにパターンマスクを作製する必要がない。このため、半導体発光素子の製造能率を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体発光素子の例としてフォトニック結晶を用いた半導体レーザ素子の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、半導体レーザ素子１０は、たとえば、基板１と、パターンマスク２と、二次元回折格子としてのフォトニック結晶３、５と、ｎ型クラッド層１４と、活性層１５と、ｐ型クラッド層１６と、アノード電極２１と、カソード電極２２とを有している。
【００２１】
基板１は、たとえばｎ型のＧａＮ（窒化ガリウム）よりなっている。基板１の表面１ａに、２次元周期性を有するパターンマスク２が位置している。また、基板表面１ａ上にはフォトニック結晶３、５が配置されている。このフォトニック結晶３、５は、第１の屈折率を有する媒質３とその媒質の表面に二次元回折格子を構成するように設けられた第２の屈折率の部分５とを有している。第１の屈折率を有する媒質３はたとえばエピタキシャル成長で形成されたｎ型のＧａＮクラッド層（屈折率：２．５４）である。第２の屈折率の部分５はウェットエッチングで抜かれた跡なので、たとえば空気で満たされた孔（屈折率：１）である。第２の屈折率の部分５は、柱状（例えば、円柱形状）の空間部であり、第１の屈折率を有する媒質３の表面に、たとえば三角格子、正方格子などを構成するようにその格子点に配列されている。
【００２２】
また第２の屈折率の部分５内には空気が満たされた場合について説明したが、空気以外の気体が満たされていてもよく、また固体が満たされていてもよい。この場合、第２の屈折率の部分５内に満たされる材料、つまり低屈折率の誘電体材料としては、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）などを用いることができる。このように屈折率の差を大きくとると、第１の屈折率の媒質３内に光を閉じ込めることができる。
【００２３】
フォトニック結晶３、５の表面上には、ｎ型クラッド層１４、活性層１５およびｐ型クラッド層１６が順に形成されている。
【００２４】
活性層１５はキャリアの注入により光を発生する材質よりなっており、たとえばＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ（０≦ｘ、ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）よりなる多重量子井戸により構成されていてもよく、単一の半導体材料より構成されていてもよい。
【００２５】
ｎ型クラッド層１４はたとえばｎ型ＧａＮよりなっており、ｐ型クラッド層１６はたとえばｐ型ＧａＮよりなっている。ｎ型クラッド層１４およびｐ型クラッド層１６は、活性層１５に与えられるべきキャリアが伝導する導電層として機能する。このため、ｎ型クラッド層１４およびｐ型クラッド層１６は、活性層１５を挟むように設けられている。また、ｎ型クラッド層１４およびｐ型クラッド層１６は、共に、活性層１５にキャリア（電子および正孔）を閉じ込める閉じ込め層として機能する。つまり、ｎ型クラッド層１４、活性層１５およびｐ型クラッド層１６はダブルヘテロ接合を形成しており、発光に寄与するキャリアを活性層１５に集中させることができる。
【００２６】
また、ｎ型クラッド層１４は、フォトニック結晶３、５への正孔の進入をブロックするブロック層としても機能させるようにしてもよい。これにより、フォトニック結晶３，５内で電子と正孔とが非発光再結合するのを抑止することができる。特に、回折格子点５が空気よりなっている場合には、回折格子点５の表面において非発光再結合が起こりやすくなるので、ブロック層としての機能が重要になる。
【００２７】
ｐ型クラッド層１６の表面にはアノード電極２１がｐ型クラッド層１６と電気的に接続するように形成されており、基板１の裏面にはカソード電極２２が基板１と電気的に接続するように形成されている。
【００２８】
なおアノード電極２１にはボンディングワイヤ（図示せず）が電気的に接続されている。
【００２９】
図２は、図１に示す半導体発光素子１０の平面図である。この図１および図２に示す半導体発光素子１０が、図３に示すようにアレイ状に配列されていてもよい。
【００３０】
図１に示す半導体発光素子では、フォトニック結晶構造のフォトニックバンド端において、光が多方向の面内分布帰還を受けることにより定在波が生じる。このため、たとえば光が上方（電極２１の側）に向けて出射される。本実施の形態の半導体発光素子は面発光タイプの素子である。
【００３１】
次に、上記の半導体発光素子の製造方法について、原理的な部分も含めて説明する。
【００３２】
（製造原理）
図４は、ＧａＮの結晶構造の模式図である。ウルツ鉱構造のｃ軸に垂直にＧａ面とＮ面とが交互に配置される。ｃ軸は成長方向でもあり、単結晶基板、高配向基板またはエピタキシャル層はｃ軸に垂直な表面を形成しやすい。ｃ軸方向に関して、ＧａとＮとの結合は、図４に示す点線部Ｂ1、Ｂ2で切れやすいため、ＧａＮ基板はその上面（表面）１ａでたとえばＧａ面の極性を、また下面（裏面）１ｂでＮ面の極性を有する。
【００３３】
図５は、基板上にパターンマスク２を形成した状態を示す図である。この上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長した状態を図６に示す。図６を参照して、本発明者らは、パターンマスク２を選択的に形成した基板１（たとえばＧａＮ（０００１）基板）上に、塩素系ガスを導入した雰囲気中でＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させた場合、基板１に接してエピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層３の部分の上面３ａはＧａ面となり、かつパターンマスク２に接するＧａＮ系半導体層４の部分の上面４ａはＮ面となることを見出した。つまり、本発明者らは、パターンマスク２上においてＧａＮ系半導体層に結晶反転領域４が生成することを見出した。このように本発明では、パターンマスク２上に結晶反転領域４を形成できることを利用して、２次元周期パターンを形成する点に大きな特徴を有している。
【００３４】
なお、ＧａＮ系半導体層の形成方法は、有機金属ＣＶＤ法、ＣＶＤ法、各種の真空蒸着法などを用いることができる。
【００３５】
図７は、図６に示すエピタキシャル成長層３、４における表面凹凸部分（除去部分）１７をなくすために平坦化した状態を示す図である。図７では、研磨によって平坦化しているが、内部に大きなダメージを与えない方法として通常知られている任意の平坦化方法を用いてもよい。
【００３６】
次にパターンマスクの形状について詳しく説明する。図８は、図５に示すパターンマスク２の形状を示すための平面図である。基板表面１ａに円状のマスク２が離散的に規則配列（たとえば正方格子配列）されている。図９は、図８に示すパターンマスク上に形成された結晶反転領域４のパターンを示す平面図である。マスクの円の径より小さい径の結晶反転領域４がＧａＮ系半導体層３の中にたとえば正方格子状に規則配列されている。結晶反転領域４の径が、パターンマスク２の径より小さくなるのは、図６に示すようにマスクの縁の少し内側までＧａＮエピタキシャル成長層３が入り込むためである。パターンマスク２はＳｉを含む材料で形成されることができるが、その下の基板にＧａＮ系半導体層３、４をエピタキシャル成長させたときパターンマスク上にＧａＮ系材料層の結晶反転領域４が形成されるものであれば、Ｓｉを含む材料に限定されない。
【００３７】
図９に示すエピタキシャル成長層３、４のＮ面領域（結晶反転領域）４はアルカリ液によって腐食されやすく、Ｇａ面領域３は腐食されにくい。この特性を利用して、エピタキシャル成長層３、４をアルカリ液によりウェットエッチングすることにより、Ｎ面領域（結晶反転領域）４のみを選択的に除去することができる。これにより、図１０に示すように結晶反転領域のＮ面領域４は孔（空隙）５となり、孔５がＧａＮ系半導体層３の中に規則配列することにより、フォトニック結晶３、５が形成される。孔５中には空気が自然に入ることになる。また、後工程で発生するガスなどが含まれてもよい。
【００３８】
図８〜図１０は規則配列した孔を開けるためのパターンマスクの形状について説明したが、図１１〜図１３には、空間（空隙）中に規則配列された柱状構造を形成するためのパターンマスクについて説明する。図１１は、空間中に規則配列された柱状構造を形成するためのパターンマスクを示す図である。蜂の巣状に六角形の孔が開いたパターンマスクが基板表面１ａ上に形成されている。図１１の状態の基板上にＧａＮ系半導体層を形成すると、蜂の巣の壁面に相当する領域に結晶反転領域（Ｎ面領域）４が形成され、蜂の巣の六角形の孔に相当する領域にＧａＮ系半導体層（Ｇａ面領域）３がエピタキシャル成長する。
【００３９】
図１２の状態の基板を裏面を保護しながらアルカリ液でウェットエッチングすると、結晶反転領域（Ｎ面領域）４が選択的に除去されて、図１３に示すような柱６が空隙中に規則配列（三角格子配列）された柱状構造を得ることができる。図１３は六角柱を示すが図１１のパターンを修正するだけで、円柱とすることは容易である。図１３において、柱の間の空間（空隙）５は、図１０における孔（空隙）５に対応する部分であり、どちらもパターンマスク上に形成された結晶反転領域（Ｎ面領域）４をアルカリ液でウェットエッチングすることにより空間（空隙）となった部分である。
【００４０】
（製造方法）
図１４（ａ）はフォトニック結晶を作製するための基板１を示す。基板１上に、図１４（ｂ）に示すように、パターンマスク２を形成する。図１４（ｂ）のパターンは、図８〜図１０に示す孔パターンを形成するためのパターンマスクである。このあと、図５〜図７に示す各工程を経て、結晶反転領域が２次元周期配列された状態を得る（図７参照）。次いで、アルカリ液を用いてウェットエッチングを行い、図１４（ｃ）に示すように、結晶反転領域があった領域を選択的に除去して孔または空間５を開ける。
【００４１】
一方、発光部分を形成するために、図１４（ｄ）に示すように、上記基板１とは別の活性層形成用基板５１を準備する。次に、図１４（ｅ）に示すように活性層形成用基板５１の上に、ｐ型クラッド層１６、活性層１５およびｎ型クラッド層１４を順に形成する。活性層形成用基板５１とｐ型クラッド層１６との間にはキャリアブロック層や電極形成用のコンタクト層を設けることができる。またｎ型クラッド層１４と活性層１５との間にはｎ型ガイド層を設けることができ、またｎ型クラッド層１４にはｎ型バッファ層を設けることもできる。さらにこの後、図１４（ｆ）に示すように、積層したエピタキシャル成長層の表面凹凸層１７をなくすために、ポリッシングなどの平坦化法を用いて平坦化する。
【００４２】
図１４（ｃ）の状態の基板と、図１４（ｆ）の状態の活性層形成用基板とを、互いに平坦化した面を向き合わせて貼り合わせる。貼り合わせは加熱雰囲気中で加圧しながら加熱して行なうことができる。図１４（ｇ）は貼り合わせたあとの状態を示す図である。この後、活性層形成用基板５１が除去される。さらにこの後、図１に示すように、ｐ型クラッド層１６の表面にアノード電極２１を形成し、基板１の裏面にカソード電極２２を形成することにより、図１に示す半導体発光素子を得ることができる。
【００４３】
図１４（ｇ）に示すように、本実施の形態の発光素子１０は、活性層１５を含み、パターンマスク２上の孔または空間５と、ＧａＮ系半導体層３とが高精度で２次元周期配列されている。上記空間５と、ＧａＮ系半導体層３との２次元周期配列は、「２次元周期パターンのマスクの形成と、その上に形成される結晶反転領域（Ｎ面領域）、およびその結晶反転領域のウェットエッチングによる除去」という非常に簡単な方法で得ることができる。
【００４４】
上記の（製造方法）は次のように包括的に述べることができる。本実施の形態における半導体発光素子の製造方法は、フォトニック結晶効果を有する構造を含む素子を製造する方法であって、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成する工程と、基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長してパターンマスク上には結晶反転領域が形成されるようにする工程と、エピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層を平坦化する工程と、パターンマスク上に形成された結晶反転領域をアルカリ性溶剤により除去する工程とを有する。また、本実施の形態に係る方法は、上記の基板と異なる活性層形成用基板を準備してその上に、活性層を含む複数の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程と、活性層を含む半導体層の上面を平坦化する工程と、上記の基板の平坦化したＧａＮ系半導体層の面と、活性層形成用基板において平坦化した面とを向かい合わせて基板と活性層形成用基板とを貼り合わせる工程とを備える。
【００４５】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、表面発光タイプの半導体発光素子について説明したが、端面発光タイプの半導体発光素子に本発明が適用されてもよい。
【００４６】
図１５および図１６は、本発明の実施の形態２における端面発光タイプの半導体発光素子の構成を示す断面図および平面図である。また図１７は光伝播領域２７を示す図である。
【００４７】
図１５および図１６を参照して、基板１の表面上には所定のパターンでパターンマスク２が形成されている。このパターンマスク２上には、ｎ型クラッド層１４と活性層１５とｐ型クラッド層１６とが順に積層して形成されている。パターンマスク２上には、ｎ型クラッド層１４と活性層１５とｐ型クラッド層１６とを貫通するように孔５が形成されている。この孔５は平面的に見て三角格子の格子点に配列されており、このような孔５の配置によりフォトニック結晶が構成されている。ただし図１７に示すように、光伝播領域２７には孔５は形成されていない。この光伝播領域２７上においてはｐ型クラッド層１６と電気的に接続するようにアノード電極２１が形成されており、基板１の裏面には基板１と電気的に接続するようにカソード電極２２が形成されている。また光の出射面となる端面には反射防止膜２５が形成されている。
【００４８】
このｎ型クラッド層１４と活性層１５とｐ型クラッド層１６とに孔５を形成する工程に、図５〜図１０に示す方法を適用することができる。つまり、図１５を参照して、パターンマスク２上にｎ型クラッド層１４と活性層１５とｐ型クラッド層１６とを順に積層して形成することで、パターンマスク２上のみを結晶反転領域（Ｎ面領域）とし、それ以外をＧａ面領域とし、アルカリ液でウェットエッチングすることにより結晶反転領域のみを選択的に除去して、孔５を形成することができる。
【００４９】
アノード電極２１に正電圧を印加し、カソード電極２２に負電圧を印加することにより活性層１５から発光した光の波長は、孔５と各層１４、１５、１６とによって形成される２次元周期パターンのフォトニック結晶のフォトニックバンド域の波長とされる。このため、活性層１５で生じた光はフォトニック結晶中を伝播することができず、光伝播領域２７のみを伝播する。このため、端面に反射防止膜２５を形成しておけば、光伝播領域２７を伝播する光は反射防止膜２５を通してのみ外部に出射される。
【００５０】
（実施の形態３）
図１８は、本発明の実施の形態３における製造方法を説明する図である。図１９は結晶反転領域４を含むＧａＮ系半導体層から形成される成膜用基層６１を示す図である。図１８に示すように、本実施の形態では、パターンマスク２を用いて形成した結晶反転領域４を含むＧａＮ系半導体層３から層Ｓ1，..ＳNを取り出して成膜用基層６１とする。その成膜用基層６１の上に、図２０に示すように、ＧａＮ系半導体層３，４をエピタキシャル成長させ、パターンマスクを用いることなく結晶反転領域４を含むＧａＮ系半導体層６２を得ることができる。
【００５１】
本実施の形態によれば、パターンマスクを用いることなく結晶反転領域を含むＧａＮ系半導体層を得ることができるので、フォトニック結晶構造を含む半導体発光素子を安価に供給することが可能となる。
【００５２】
次に上記実施の形態１〜３における変形例または具体例について説明する。上記の結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層の形成工程では、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成し、基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長してパターンマスク上には結晶反転領域が含まれるようにすることができる。この方法により、簡単に結晶反転領域が２次元周期配列されたパターンを得て、そのあとウェットエッチングによりフォトニック結晶を容易に形成することができる。
【００５３】
上記の結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層の形成工程では、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成し、基板上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長してパターンマスク上には結晶反転領域が含まれるようにし、次いで、エピタキシャル成長したＧａＮ系半導体層の少なくとも一部の厚み部分を層状に基板から取り出して成膜用基層とし、その成膜用基層の上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長して成膜用基層の結晶反転領域の上には、直接エピタキシャル成長した結晶反転領域が形成されるようにしてもよい。パターンマスクを用いることなく容易に結晶反転領域を含むＧａＮ系半導体層を得ることができ、その後、フォトニック結晶を得ることができ、本半導体発光素子を安価に提供することが可能になる。
【００５４】
また、上記の結晶反転領域を含むＧａＮ系材料層の形成工程では、基板上にＳｉを含む材料層のパターンマスクを形成し、基板上にｎ型ＧａＮ系半導体層、量子井戸構造型ＧａＮ系半導体活性層およびｐ型ＧａＮ系半導体層を順次エピタキシャル成長してパターンマスク上にはこれら層それぞれの結晶反転領域が形成されるようにしてもよい。
【００５５】
上記のウェットエッチング工程では、パターンマスク上に形成された結晶反転領域をアルカリ性溶剤により除去するのがよい。
【００５６】
上記活性層を含む複数の半導体層を順次エピタキシャル成長する工程では、活性層形成用基板上に、ｐ型ＧａＮ系半導体層、量子井戸構造型ＧａＮ系半導体活性層およびｎ型ＧａＮ系半導体層を順次エピタキシャル成長してもよい。この方法により、基板と活性層形成用基板とを貼り合わせたとき、活性層形成用基板の表層のｎ型導電型が基板の表層のｎ導電型に合うので不要なｐｎ接合を形成しないですむ。
【００５７】
上記の基板および活性層形成用基板の少なくとも一方を除去する工程と、前記除去工程で除去したあとの面を平坦化する工程とを、さらに備えることができる。この方法により、必要な印加電圧、電流の減少による電源の簡素化、小型化、軽量化を実現することができる。
【００５８】
また、半導体発光素子は、半導体面上に複数個形成され、それら複数個の半導体発光素子を個片化する工程をさらに備えてもよい。この方法に製造の高能率化をはかり大量生産することが可能となる。
【００５９】
上記の基板は、単結晶Ｓｉ（１１１）面基板、単結晶ＧａＡｓ（１１１）面基板（Ｇａ面基板）、単結晶ＧａＮ（０００１）面基板、高配向ＧａＮ（０００１）面基板およびサファイア（０００１）面基板のうちから選ばれた基板としてもよい。これらの基板により、ＧａＮ系半導体層に結晶反転領域を含ませながら容易にエピタキシャル層を形成することができる。
【００６０】
また、上記の活性層形成用基板は、単結晶Ｓｉ（１１１）面基板、単結晶ＧａＡｓ（１１１）面基板（Ｇａ面基板）、単結晶ＧａＮ（０００１）面基板、高配向ＧａＮ（０００１）面基板およびサファイア（０００１）面基板のうちから選ばれた基板としてもよい。この構成により、活性層にＧａＮ系半導体を含む層を用いて高効率の可視域の発光層を得ることができる。
【００６１】
上記の結晶反転領域は、ＧａＮ系材料のＧａ面方位（０００１）が主である領域の中に存在するＮ面方位（０００−１）の領域とするのがよい。この構成により、ウェットエッチングで容易に除去できるＮ面領域を結晶反転領域としてＧａＮ系エピタキシャル層を得ることができる。
【００６２】
上記のＳｉを含む材料層は、ＳｉＯ2およびＳｉ3Ｎ4の少なくとも一方を含むようにしてもよい。この構成により、既存の半導体デバイス製造装置を用いて安価にパターンマスクを得ることができる。
【００６３】
上記のパターンマスクの形状は、円形および多角形のいずれかであり、３角格子および正方格子のいずれかの格子状に配列されるようにしてもよい。また、上記のパターンマスクの形状は、３角格子および正方格子のいずれかの格子状配列で、円形および多角形の形状の孔が開いていてもよい。いずれも、標準的な２次元周期パターンを容易に得ることができる。
【００６４】
上記の平坦化工程において、ラッピング、ポリッシング、ウェットエッチングおよびドライエッチングのうちの少なくとも１つの方法を用いてもよい。この方法により、内部に大きな損傷を与えることなく高精度の平坦面を得ることができる。
【００６５】
上記の結晶反転領域をウェットエッチングにより除去する工程では、ＮａＯＨおよびＫＯＨの少なくとも一方を含む液を用いることができる。この方法により、ＧａＮ系半導体層中の反転領域であるＮ面領域を容易に除去して、屈折率がＧａＮ系材料と大きく相違する気体が封入される空間（空隙）領域を、安価に設けることができる。
【実施例１】
【００６６】
本発明の実施例１では、図１５〜図１７に示す端面発光タイプの半導体発光素子を製作した。まず、直径２インチの単結晶ｎ型ＧａＡｓ（１１１）基板を用意した。洗浄後、基板全面にスパッタ蒸着で厚さ０．１μｍのＳｉＯ2膜を形成した。次いで、露光技術により径０．３μｍ、ピッチ０．５μｍで３角格子配列のパターンマスクを３μｍの幅部分（光伝播領域）２７が開くように形成した（図１７参照）。このパターンマスクの上に有機金属ＣＶＤ法を用いて、順にｎ型ＧａＮバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮガイド層、ＧａＮ／ＩｎＧａＮからなる量子井戸構造の活性層１５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６およびｐ型ＧａＮコンタクト層をエピタキシャル成長させた。
【００６７】
基板のＧａＡｓ基板面１ｂをレジストで保護しながら、５規定のＫＯＨアルカリ溶液中で１時間エッチング処理した。エピタキシャル成長した層のＳｉＯ2パターンマスク２の位置にはＮ型結晶反転領域４が形成されており、基板を取り出してみると上記パターンマスクに対応する位置に、直径０．２３μｍの孔（空隙）５が開いていた（図１０参照）。
【００６８】
この基板のエピタキシャル成長面１ａ側において、３μｍ幅のパターンマスクがなく、エッチングされなかった領域（光伝播領域）２７にＰｔ電極２１を形成した。また、ＧａＡｓ基板面にはＡｕＧｅ電極２２を形成した。このあと、レーザの発振面に垂直な方向にへき開し、発振端部にＡｌ2Ｏ3で反射防止膜２５を形成した。
【００６９】
上記のように作製した端面発光型レーザのチップをＡｌＮ製のサブマウントに搭載し、発振試験を実施したところ、低閾値での発振を確認することができた。
【実施例２】
【００７０】
本発明の実施例２においても、図１５〜図１７に示す端面発光タイプの半導体発光素子を製作した。ただし、基板にＳｉ基板１を用い、また、パターン形状も異なる。まず、直径２インチの単結晶ｎ型Ｓｉ（１１１）基板を用意した。洗浄後、基板全面にスパッタ蒸着で厚さ０．１μｍのＳｉ3Ｎ4膜を形成した。次いで、露光技術により径０．３２μｍ、ピッチ０．５４μｍで正方格子配列のパターンマスク２を２μｍの幅が開くように形成した。このパターンマスクの上に有機金属ＣＶＤ法を用いて、順にｎ型ＧａＮバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮガイド層、ＧａＮ／ＩｎＧａＮからなる量子井戸構造の活性層１５、ｐ型電子ブロック層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６およびｐ型ＧａＮコンタクト層をエピタキシャル成長させた。
【００７１】
基板裏面１ｂをレジストで保護しながら、３規定のＫＯＨアルカリ溶液中で３時間エッチング処理した。基板には、上記の理由により、エピタキシャル層の領域中のＳｉ3Ｎ4パターンマスクの位置に、直径０．２μｍの孔（空隙）５が開いていた。
【００７２】
この基板のエピタキシャル成長面１ａ側において、２μｍ幅のパターンマスクがなく、エッチングされなかった領域（光伝播領域）２７にＰｔ電極２１を形成した。また、Ｓｉ基板裏面１ｂにはＡｌ電極２２を形成した。このあと、レーザの発振面に垂直な方向にへき開し、発振端部にＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の積層構造で反射防止膜２５を形成した。
【００７３】
上記のように作製した端面発光型レーザのチップをＡｌＮ製のサブマウントに搭載し、発振試験を実施したところ、低閾値での発振を確認することができた。
【実施例３】
【００７４】
本発明の実施例３では、図１または図１４（ｇ）に示す端面発光タイプの半導体発光素子を製作した。まず、直径５０ｍｍの高配向ｎ型ＧａＮ（０００１）基板１を用意した。この基板のＧａ型結晶面１ａ上にＳｉＯ2膜をスパッタ蒸着で厚み０．１μｍに成膜した。このＳｉＯ2薄膜に対して露光技術を用い、開口径０．２μｍ、ピッチ０．５μｍで３角格子に配列したパターンマスク２を形成した。
【００７５】
このパターンマスク２の上に有機金属ＣＶＤ法を用いて、結晶反転領域（Ｎ面領域）４を含むｎ型ＧａＮ層３を厚さ０．３μｍだけエピタキシャル成長させた。このエピタキシャル成長面をポリッシングでＲＭＳ１０Å（１ｎｍ）まで平坦化した。このとき、エピタキシャル成長層の厚みは０．１５μｍとなっていた。このポリッシング加工面の加工ダメージを除去するため、塩素ガスを用いたＲＩＥで表面を１分間加工した。この基板の裏面（ＧａＮ基板のＮ型結晶面）１ｂをレジストで保護し、５規定のＫＯＨアルカリ溶液中に約２時間漬けた。これによりＳｉＯ2パターンマスク２上に形成されたＮ型結晶領域４のみ選択的にエッチングされ、直径０．１８μｍ、高さ０．１５μｍの柱状構造が形成された。
【００７６】
次に活性層形成用基板５１のサファイア基板（図１４（ｄ）参照）を用意して、有機金属ＣＶＤ法を用いて、順にｐ型ＧａＮコンタクト層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、ＧａＮ／ＩｎＧａＮからなる量子井戸構造の活性層１５、ｎ型ＧａＮガイド層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、およびｎ型ＧａＮバッファ層をエピタキシャル成長させた。ｎ型ＧａＮバッファ層は、ラッピング、ポリッシングによりＲＭＳ１２Å（１．２ｎｍ）まで平坦化した。その後、加工ダメージを除去するため、塩素系ガスを用いたＲＩＥで表面を１分間加工した。
【００７７】
さきに柱状構造を作製したＧａＮ基板１（図１４（ｃ）参照）と、上記サファイア基板５１（図１４（ｆ）参照）とを、平坦化した面を向かい合わせ、表面を窒素プラズマに曝した。その後、真空中で互いの表面を接して、７５０℃まで加熱しながら加圧して貼り合わせた（図１４（ｇ）参照）。サファイア基板５１は不要となるためＲＩＥ法にて平坦面を維持したまま除去した。露出されたｐ型ＧａＮコンタクト層上およびｎ型ＧａＮ基板裏面１ｂにそれぞれ、Ｐｔ基板２１および0Ｔｉ／Ａｌ電極２２とを形成した。
【００７８】
上記面発光タイプのＧａＮ系半導体発光素子をＡｌＮサブマウントに搭載し、通電したところ低閾値での発光を確認することができた。
【実施例４】
【００７９】
本発明の実施例４でも、図１または図１４（ｇ）に示す端面発光タイプの半導体発光素子を製作した。まず、１辺３０ｍｍの四角形の高配向ｎ型ＧａＮ（０００１）基板１を用意した。この基板のＧａ型結晶面上にＳｉ3Ｎ4膜をスパッタ蒸着で厚み０．１２μｍ成膜した。このＳｉ3Ｎ4薄膜に対して露光技術を用い、開口径０．２７μｍ、ピッチ０．５２μｍで正方格子に配列したパターンマスク２を形成した。
【００８０】
このパターンマスクの上に有機金属ＣＶＤ法を用いて、結晶反転領域（Ｎ面領域）４を含むｎ型ＧａＮ３層を厚さ０．３２μｍだけエピタキシャル成長させた。このエピタキシャル成長面をポリッシングでＲＭＳ１０Å（１ｎｍ）まで平坦化した。このとき、エピタキシャル成長層の厚みは０．１８μｍとなっていた。このポリッシング加工面の加工ダメージを除去するため、塩素ガスを用いたＲＩＥで表面を１分間加工した。この基板の裏面（ＧａＮ基板のＮ型結晶面）をレジストで保護し、５規定のＫＯＨアルカリ溶液中に約２．５時間漬けた。これによりＳｉ3Ｎ4パターンマスク上に形成されたＮ型結晶領域４のみ選択的にエッチングされ、直径０．２３μｍ、深さ０．１５μｍの孔構造が形成された。
【００８１】
次に同様に１辺３０ｍｍの四角形の高配向ｎ型ＧａＮ（０００１）基板５１を用意して（図１４（ｄ）参照）、有機金属ＣＶＤ法を用いて、順にｐ型ＧａＮコンタクト層、ｐ型ＡｌＧａＮ・ＧａＮ超格子クラッド層１４、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、ＧａＮ／ＩｎＧａＮからなる量子井戸構造の活性層１５、ｎ型ＧａＮガイド層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、およびｎ型ＧａＮバッファ層をエピタキシャル成長させた。ｎ型ＧａＮバッファ層は、ラッピング、ポリッシングによりＲＭＳ１１Å（１．１ｎｍ）まで平坦化した。その後、加工ダメージを除去するため、塩素系ガスを用いたＲＩＥで表面を１分間加工した。
【００８２】
さきに孔構造を作製したＧａＮ基板（図１４（ｃ）参照）と、上記ｎ型ＧａＮ基板５１（図１４（ｆ）参照）とを、平坦化した面を向かい合わせ、表面を窒素プラズマに曝した。その後、真空中で互いの表面を接して、７５０℃まで加熱しながら加圧して貼り合わせた（図１４（ｇ）参照）。活性層１５を形成したＧａＮ基板５１は不要となるためＲＩＥ法にて平坦面を維持したまま除去した。露出されたｐ型ＧａＮコンタクト層上およびｎ型ＧａＮ基板裏面１ｂに、それぞれ、Ｐｔ基板２１とＴｉ／Ａｌ電極２２とを形成した。
【００８３】
上記ＧａＮ系半導体発光素子をＡｌＮサブマウントに搭載し、通電したところ低閾値での発光を確認することができた。
【００８４】
上記のように本発明の実施例のいずれの半導体発光素子においても、非常に簡単な方法でフォトニック結晶構造を形成し、通常よりも低い閾値で発光することを確認することができた。
【００８５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、その独自の製造方法に拠り、結晶反転領域をＧａＮ系半導体層中に形成でき、ウェットエッチングによりその結晶反転領域を簡単に除去して、空間とＧａＮ系半導体層との２次元周期パターンからなるフォトニック結晶を形成することができる。そして、そのフォトニック結晶を含む半導体発光素子を容易に提供することができる。このため、今後、光を用いる多くの装置において多大な貢献をすることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体発光素子を示す断面図である。
【図２】図１の半導体発光素子の平面図である。
【図３】図２の半導体発光素子を個片化する前の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＧａＮの結晶構造の模式図である。
【図５】基板表面にパターンマスクを形成した状態を示す図である。
【図６】ＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させたあとの状態を示す図である。
【図７】平坦化した状態を示す図である。
【図８】孔構造を形成するためのパターンマスクを基板表面に形成した状態を示す図である。
【図９】結晶反転領域を含むＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させた状態を示す図である。
【図１０】ウェットエッチングにより結晶反転領域のＮ面領域を除去して孔構造を形成した状態を示す図である。
【図１１】柱状構造を形成するためのパターンマスクを基板表面に形成した状態を示す図である。
【図１２】結晶反転領域を含むＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させた状態を示す図である。
【図１３】ウェットエッチングにより結晶反転領域のＮ面領域を除去して柱状構造を形成した状態を示す図である。
【図１４】図１の半導体発光素子の製造方法を示す図であり、（ａ）フォトニック結晶を形成するための基板、（ｂ）パターンマスクを形成した状態、（ｃ）ウェットエッチングにより結晶反転領域（Ｎ面領域）を除去した状態、（ｄ）活性層形成用基板、（ｅ）活性層を含む積層構造を形成した状態、（ｆ）平坦化した状態、（ｇ）フォトニック結晶形成用基板と活性層形成用基板とを貼り合わせた状態、をそれぞれ示す。
【図１５】本発明の実施の形態２における半導体発光素子を示す断面図である。
【図１６】図１５の半導体発光素子の平面図である。
【図１７】図１５の半導体発光素子の光伝播を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における半導体発光素子の製造方法を示す図である。
【図１９】図１８に説明する製造方法によって得られた成膜用基層を示す図である。
【図２０】成膜用基層上にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  基板（フォトニック結晶形成用）、１ａ  基板表面、１ｂ  基板裏面、２  パターンマスク、３  ＧａＮ系半導体層（Ｇａ面領域）、４  結晶反転領域（Ｎ面領域）、５  孔（空隙）、６  柱、１０  半導体発光素子、１４，１６  クラッド層、１５  活性層、１７  凹凸表面層、２１，２２  電極、２５  反射防止膜、２７  光伝播領域、５１  活性層形成用基板、６１  成膜用基層、６２  成膜用基層上のＧａＮ系半導体層、Ｓ1,・・・,ＳN  成膜用基層。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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