(57)【要約】【課題】高い光学特性を有しながら、下層の結晶性層との選択エッチングを容易に行うことができる電流狭窄層を備えた、窒化物半導体素子を得ること。【解決手段】一電導型の第１の窒化物半導体層（１０７）と、前記一電導型とは逆の二電導型、もしくは高抵抗のＡｌＩｎＮにより形成された第２の窒化物半導体層（１０８）とが直接積層されていて、前記第２の窒化物半導体層（１０８）に、前記第１の窒化物半導体層（１０７）が露出するような開口部（１１２）が形成されている。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一電導型の第１の窒化物半導体層と、
前記第一電導型とは逆の第二電導型、もしくは高抵抗のＡｌＩｎＮにより形成された第２の窒化物半導体層とが直接積層されていて、
前記第２の窒化物半導体層に、前記第１の窒化物半導体層が露出するような開口部が形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項２】
第一電導型の第３の窒化物半導体層が、前記開口部を覆うように、前記第２の窒化物半導体層に直接積層されている請求項１に記載の窒化物半導体素子。
【請求項３】
前記第２の窒化物半導体層の膜厚が０．１μｍ以上である請求項１または２に記載の窒化物半導体素子。
【請求項４】
形成されている基板が、ＧａＮ基板である請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項５】
前記第２の窒化物半導体層のＡｌＩｎＮの格子定数と、ＧａＮの格子定数との差の絶対値が、０．５％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項６】
前記第２の窒化物半導体層のＡｌＩｎＮのＧａの含有量が、０．５％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
【請求項７】
前記第２の窒化物半導体層が、ＡｌＩｎＮ膜の前記第１の窒化物半導体層とは反対の側にＧａＮ膜が積層された積層体であり、かつ、前記ＧａＮ膜および前記ＡｌＩｎＮ膜の膜厚が、いずれも窒化物半導体層における光の波長よりも小さい値である請求項１に記載の窒化物半導体素子。
【請求項８】
前記ＧａＮ膜にＩｎが添加され、前記ＧａＮ膜の、ＧａＮに対する水平面内の格子定数差の絶対値が０．５％以下となっている請求項７に記載の窒化物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体材料を用いた窒化物半導体素子に関し、特に、電流狭窄構造を有する窒化物半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）を代表とし、一般式がＩｎXＧａYＡｌ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）で表されるIII族元素であるアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、および、インジウム（Ｉｎ）と、Ｖ族元素である窒素（Ｎ）とからなるIII-Ｖ族窒化物系化合物半導体、いわゆる窒化物半導体が注目を集めている。
【０００３】
例えば、光デバイスとしては、窒化物半導体を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）が、大型ディスプレイ装置の光源や信号機等に用いられている。また、窒化物半導体を用いたＬＥＤと蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤも一部商品化されており、将来的に発光効率が改善されれば、現状の照明装置に置き換わることも期待されている。
【０００４】
また、窒化物半導体を用いた青紫色半導体レーザ装置も非常に盛んに研究開発が行われている。青紫色半導体レーザ装置は、従来のＣＤおよびＤＶＤ等の光ディスクに用いられている赤色域や赤外域の光を発光する半導体レーザ装置と比べて、光ディスク上におけるスポット径を小さくすることが可能であるため、光ディスクの記録密度を向上させることが可能である。
【０００５】
また、窒化物半導体は、高絶縁破壊電界、高電界における高い飽和電子速度、ヘテロ接合での高い２次元電子ガス密度という優れた物性を有するため、電子デバイス用材料としても有望視されている。
【０００６】
図３に、窒化物半導体を用いた青紫色半導体レーザ素子２００の一例を示す。
【０００７】
図３に示すように、従来の青紫色半導体レーザ素子２００は、ｎ−ＧａＮ基板２０１に、ｎ−ＧａＮ層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮガイド層２０４、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮオーバーフロー抑制層２０６、ｐ−ＧａＮガイド層２０７および２０８に挟まれたｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層２０９、そしてｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２１０、ｐ−ＧａＮコンタクト層２１１が順次積層されている。そして、ｐ−ＧａＮコンタクト層２１１上にはｐ電極２２１が、また、ｎ−ＧａＮ基板２０１の下面にはｎ電極２２２が形成されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この青紫色半導体レーザ素子２００において、電流は、電流狭窄層２０９が形成されている部分は流れずに、電流狭窄層２０９が除去された開口部２１４の部分のみを流れる。また、光閉じ込めは電流狭窄層２０９とガイド層２０８との屈折率差を利用して発生する。
【０００９】
図３に示したような、埋め込み構造の青紫色半導体レーザ素子２００の製造方法が、特許文献１に記載されている。その方法を図４に示す。
【００１０】
図４に示す従来の青紫色半導体レーザ素子２００の製造方法としては、まず、図４（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＮ基板２０１上に、ｎ−ＧａＮ層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮガイド層２０４、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮオーバーフロー抑制層２０６、ｐ−ＧａＮガイド層２０７、ｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層２０９を順に成長させる。このような、各種半導体層の成長方法としては、ＭＯＣＶＤ法を用いるのが一般的である。
【００１１】
次に、図４（ｂ）に示すように、ｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層２０９上に、中央部２１３を除いてレジストマスク２１２を形成する。
【００１２】
次に、図４（ｃ）に示すように、レジストマスク２１２を用いてエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層２０９の中央部分に開口部２１４を形成する。
【００１３】
続いて、レジストマスク２１２を除去した後、２回目の成長を行い、ｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層２０９上に、ｐ−ＧａＮガイド層２０８、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２１０、ｐ−ＧａＮコンタクト層２１１を順次積層形成する。最後に、ｐ−ＧａＮコンタクト層２１１上にｐ電極２２１が、また、ｎ−ＧａＮ基板２０１の裏面にｎ電極２２２が形成されることにより、図４（ｄ）に示す、従来の青紫色半導体レーザ素子が作製される。
【００１４】
上記従来の青紫色半導体レーザ素子の製造方法では、ｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層１０９をエッチングで形成しているため、ｎ−ＡｌＧａＮ電流狭窄層１０９は、下層のＰ−ＧａＮガイド層１０７に対して、高いエッチング選択性を有している必要がある。ここで、結晶性の窒化物半導体は化学耐性が強く、ウェットエッチングが困難であるために、ドライエッチング法が多く用いられるのであるが、窒化物半導体をドライエッチングする条件では、ＡｌＧａＮとＧａＮのエッチング速度に差が少ない、すなわちエッチングの選択性が低いという問題がある。
【００１５】
このため、上記従来の青紫色半導体レーザ素子では、製造プロセスごとの変動が大きく、歩留まりが低い。また、ドライエッチング時のイオン衝突により、窒素抜けや原子の格子位置ずれなどの結晶欠陥がＭＱＷ活性層１０５に導入される。そのため、素子の信頼性が低下しやすい。
【００１６】
一方、窒化物半導体を用いた青紫色半導体レーザ素子として、電流狭窄層を、非晶質、もしくは多結晶の窒化物半導体を用いて１回目の成長で形成する技術が開示されている（特許文献２参照）。このような非晶質、もしくは多結晶の窒化物半導体を用いた電流狭窄層であれば、ウェットエッチング速度が速く、下層の結晶性層との選択エッチングを容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−１４２７８０号公報
【特許文献２】特開平１１−２６１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、上記特許文献２に記載された技術では、電流狭窄層として非晶質もしくは多結晶の窒化物半導体を用いるため、結晶化しても電流狭窄層中に結晶欠陥や結晶粒界が残存する。これらの結晶欠陥や結晶粒界によって、光が吸収、または、散乱されて、レーザ光の発光効率が低下する。
【００１９】
また、非晶質または多結晶の電流狭窄層を成長させるため、電流狭窄層の屈折率や消衰係数などの光学特性が安定せず、歩留が低下する。さらに、非晶質または多結晶の電流狭窄層が結晶化する際に応力が発生し、活性層に結晶欠陥が発生し信頼性を低下させる、あるいは、結晶化した電流狭窄層に残留する結晶欠陥が、動作時に活性層へ伝搬し信頼性を低下させるという問題が生じるおそれがある。
【００２０】
本発明はこのような従来技術の課題を解決するものであり、高い光学特性を有しながら、下層の結晶性層との選択エッチングを容易に行うことができる電流狭窄層を備えた、窒化物半導体素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、本発明の窒化物半導体素子は、第一電導型の第１の窒化物半導体層と、前記第一電導型とは逆の第二電導型、もしくは高抵抗のＡｌＩｎＮにより形成された第２の窒化物半導体層とが直接積層されていて、前記第２の窒化物半導体層に、前記第１の窒化物半導体層が露出するような開口部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の窒化物半導体素子は、電流狭窄層として機能する第２の窒化物半導体層に、第二電導型、もしくは高抵抗のＡｌＩｎＮを用いているため、高い光学特性を有しながら、第１の窒化物半導体層との選択エッチングを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態としての窒化物半導体素子を示す断面構成図である。
【図２】本発明の実施形態としての窒化物半導体素子の製造方法を示す断面構成図である。
【図３】従来の窒化物半導体素子を示す断面構成図である。
【図４】従来の窒化物半導体素子の製造方法を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の窒化物半導体素子は、一電導型の第１の窒化物半導体層と、前記第一電導型とは逆の第二電導型、もしくは高抵抗のＡｌＩｎＮにより形成された第２の窒化物半導体層とが直接積層されていて、前記第２の窒化物半導体層に、前記第１の窒化物半導体層が露出するような開口部が形成されている。
【００２５】
このようにすることで、第２の窒化物半導体層であるＡｌＩｎＮ層が電流狭窄層として機能する。ＡｌＩｎＮは結晶性であるが、第１の窒化物半導体層であるＧａＮ層に対して選択ウェットエッチングが可能となる。このため、容易に電流狭窄層に開口を形成することができる一方、結晶性であるために、結晶欠陥や結晶粒界による光吸収・散乱が少なく、また、屈折率や消衰係数などの光学特性が安定して制御でき、結晶欠陥に由来する劣化も抑制できる。その結果、高発光効率や半導体素子としての安定した歩留と、高い信頼性を実現することができる。
【００２６】
本発明の窒化物半導体素子において、第一電導型の第３の窒化物半導体層が、前記開口部を覆うように、前記第２の窒化物半導体層に直接積層されていることが好ましい。このようにすることで、第２の窒化物半導体層の開口部を通して電流を第１の窒化物半導体層に狭窄して注入することができる。
【００２７】
また、前記第２の窒化物半導体層の膜厚が０．１μｍ以上であることが好ましい。このようにすることで、第２の窒化物半導体層の膜厚が、キャリアがトンネルしない厚さとなるため、第２の窒化物半導体層が電流阻止層として機能することとなる。このため、ＡｌＩｎＮ層を用いた、実屈折率導波構造の半導体レーザなどの高機能素子を実現することができる。
【００２８】
さらに、形成されている基板が、ＧａＮ基板であることが好ましい。最も膜厚が厚い層である基板が、ＡｌＩｎＮ層とほぼ格子整合するＧａＮであることで、格子不正による特性の低下が生じることを効果的に回避できるからである。
【００２９】
また、前記第２の窒化物半導体層のＡｌＩｎＮの格子定数と、ＧａＮの格子定数との差の絶対値が、０．５％以下であることが好ましい。このようにすることで、高い格子整合を得ることができるからである。
【００３０】
さらに、前記第２の窒化物半導体層のＡｌＩｎＮのＧａの含有量が、０．５％以下であることが好ましい。このようにすることで、第２の窒化物半導体層と第１の窒化物半導体層との格子定数値の差を、より確実に小さいものとすることができる。
【００３１】
さらにまた、本発明の窒化物半導体素子においては、前記第２の窒化物半導体層が、ＡｌＩｎＮ膜の前記第１の窒化物半導体層とは反対の側にＧａＮ膜が積層された積層体であり、かつ、前記ＧａＮ膜および前記ＡｌＩｎＮ膜の膜厚が、いずれも窒化物半導体層における光の波長よりも小さい値であることが好ましい。このようにすることで、第２の窒化物半導体層の屈折率を、ＧａＮ膜の屈折率とＡｌＩｎＮ膜の屈折率との間で調整できるため、特に半導体レーザとして用いる場合には、導波路の屈折率設計の裕度を高めることができる。
【００３２】
この場合において、前記ＧａＮ膜にＩｎが添加され、前記ＧａＮ膜の、ＧａＮに対する水平面内の格子定数差の絶対値が０．５％以下となっていることが好ましい。このようにすることで、ＧａＮ膜とＡｌＩｎＮ膜とを同時に結晶成長させることができる。
【００３３】
（実施形態）
以下、本発明にかかる窒化物半導体素子の実施形態として、窒化物半導体レーザの場合を例示して説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施形態である窒化物半導体レーザ１００の構成を示す断面構成図である。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態の窒化物半導体レーザ１００は、ｎ−ＧａＮ基板１０１上に、ｎ−Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎクラッド層１０２、ｎ−ＧａＮガイド層１０３、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層１０４、ｐ−ＧａＮガイド層１０５、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎオーバーフロー抑制層１０６、第１の窒化物半導体層であるｐ−ＧａＮガイド層１０７、第２の窒化物半導体層であるｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８、第３の窒化物半導体層であるｐ−ＧａＮガイド層１０９、ｐ−Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎクラッド層１１０、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１１が積層されている。ｎ−Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ電流狭窄層１０８には、電流を流すための開口部２１３が形成されていて、その部分で下層のｐ−ＧａＮガイド層１０７が露出するようになっている。また、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１０上にｐ電極１２１が、ＧａＮ基板１０１の裏面側にｎ電極１２２が形成されている。
【００３６】
なお、本実施形態の窒化物半導体レーザ１００では、第１の窒化物半導体層１０７と第３の窒化物半導体層１０９の電導型は、上記のようにｐ型（第一の電導型）であるのに対し、第２の窒化物半導体層１０８は、これと異なる電導型のｎ型（第二の電導型）となっている。
【００３７】
ここで、図２を用いて、本実施形態の窒化物半導体レーザ１００の製造方法を説明する。
【００３８】
本実施形態の窒化物半導体レーザ１００は、まず、図２（ａ）に示す１回目の成長として、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用い、ｎ−ＧａＮ基板１０１上に、ｎ−Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎクラッド層１０２、ｎ−ＧａＮガイド層１０３、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ活性層１０４、ｐ−ＧａＮガイド層１０５、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎオーバーフロー抑制層１０６、ｐ−ＧａＮガイド層１０７、ｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８までを順に形成する。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｎ−Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ電流狭窄層１０８に、ウェットエッチングによって開口部２１３を形成する。ここでのウェットエッチングには、水酸化アルミニウムやジアミノエタンなどのアルカリ水溶液を用いることで、下層のｐ−ＧａＮガイド層１０７に対しての選択エッチングが容易に実現できる。
【００４０】
その後、図２（ｃ）に示すように、２回目の成長で、ｎ−Ａｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ電流狭窄層１０８上に、ｐ−ＧａＮガイド層１０９、ｐ−Ａｌ0.06Ｇａ0.94Ｎクラッド層１１０、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１１を順次積層形成する。
【００４１】
次に、窒素雰囲気中で８００℃、２０分の活性化アニールを行い、表面のｐ−ＧａＮコンタクト層１１１をより低抵抗化する。その後、ｐ−ＧａＮコンタクト層１１０上にｐ電極１２１を形成する。ｐ電極１２１としては、ＮｉあるいはＰｄを含む多層膜が好ましい。
【００４２】
続いて、ＧａＮ基板１０１の裏面側に対して研磨を行い、ＧａＮ基板１０１を薄膜化した後、研磨した面にｎ電極１２２を形成する。ｎ電極１２２としては、ＴｉあるいはＶを含む多層膜が好ましい。最後に、１チップごとに分離することにより、図２（ｄ）に示す本実施形態の窒化物半導体レーザ１００が作製される。
【００４３】
上記した、本実施形態の窒化物半導体レーザでは、直接積層された下層の第１の窒化物半導体層が露出するような開口部を有していることから電流狭窄層として機能する、第２の窒化物半導体層をＡｌＩｎＮ層としている。Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎと、ＧａＮのａ軸方向での格子定数は、いずれも約０．３２ｎｍであるため、両者の格子定数値の差が±０．５％以下となって、Ａｌ0.8Ｉｎ0.2ＮとＧａＮとがほぼ格子整合している状態となる。このため、結晶成長時に、ｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８にクラックが発生することを効果的に防止することができる。このため、図３に示した、従来の窒化物半導体レーザのように、電流狭窄層としてＡｌＧａＮを用いた場合のように、結晶成長時にクラックが発生することが防止でき、電流狭窄層に開口部を形成する際の選択エッチングを容易に行うことができる。その結果、窒化物半導体レーザとしての製造歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
第２の窒化物半導体層である、ｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８の厚さは、０．１μｍ以上とすることが好ましい。このようにすることで、ＡｌＩｎＮ層の膜厚が、キャリアがトンネルしない十分な厚さとなるため、第２の窒化物半導体層が電流阻止層として機能することとなる。このため、実屈折率導波構造の半導体レーザなどとして、高機能な素子を実現することができる。一方で、第２の窒化物半導体層の膜厚について、半導体素子としての機能上の上限はないが、膜厚を大きく設定しすぎると結晶成長時間が長くなり、結晶成長工程のスループットが低下する。このため、製造コストを考慮すると、第２の窒化物半導体層である、ｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８の厚さは、１μｍ程度以下が好ましいと考えられる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８に添加されているＧａの含有量を０．５％以下としている。このように、ｎ−Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ電流狭窄層１０８に含まれるＧａの含有量を少量とすることで、Ａｌ0.8Ｉｎ0.2Ｎ層とＧａＮ層との格子定数値の差をより確実に小さいものとすることができる。
【００４６】
また、本実施形態の窒化物半導体レーザ１００として示したように、半導体素子の基板にＧａＮを用いることによって、最も膜厚が厚い層である基板が、ＡｌＩｎＮ層とほぼ格子整合するＧａＮとなり、ＧａＮとＡｌＩｎＮとの格子整合の効果を最大限に発揮できる。しかし、このことは、本発明の窒化物半導体素子の基板材料を限定するものではなく、基板材料としては、ＡｌＧａＮやＳｉＣ、Ｓｉなどの材料を用いることもできる。
【００４７】
さらに、上記の本実施形態では、第２の窒化物半導体層である電流狭窄層に、ＡｌＩｎＮの単層膜を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２の窒化物半導体層を、第１の窒化物半導体層に直接積層されたＡｌＩｎＮ膜にＧａＮ膜を積層した多層膜とし、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜、それぞれの膜厚を窒化物半導体層の波長４０５ｎｍ以下の１０ｎｍとすることもできる。
【００４８】
このように、第２の窒化物半導体層をＡｌＩｎＮ膜にＧａＮ膜を積層した多層膜とした場合には、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜との膜厚を調整することで、電流狭窄層として機能する第２の窒化物半導体層の屈折率を調整することができ、窒化物半導体素子としての設計裕度を向上させることができる。
【００４９】
具体的には、例えば、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜との膜厚を、ともに０．０２５μｍとした場合には、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜の膜厚は、窒化物半導体層における光の波長である４０５ｎｍよりも小さいため、電流狭窄層の屈折率は、ＡｌＩｎＮの屈折率とＧａＮの屈折率との中間の値である２．４８となる。この屈折率の値は、ＡｌＩｎＮ膜の膜厚とＧａＮ膜の膜厚をそれぞれ制御することで調整可能であるから、第２の窒化物半導体層を多層膜とすることにより、その屈折率を所定のものとすることができる。その結果、窒化物半導体素子を半導体レーザとして使用する場合には、電流狭窄層の屈折率が調整できるため、半導体レーザのように導波路の屈折率設計に高精度が要求される場合に、放射パターンなどの特性歩留を向上することができる。
【００５０】
また、第２の窒化物半導体層を、ＡｌＩｎＮ単層とする場合よりも、ＡｌＩｎＮとＧａＮの多層膜とすることによって、膜の成長が容易となるため、結晶成長の高い歩留を実現することができるという効果もある。
【００５１】
このように、電流狭窄層として機能する第２の窒化物半導体層をＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜との多層膜とする場合に、開口部を形成するためのウェットエッチングをより容易に行うためには、ＧａＮ膜の膜厚を数１０ｎｍ以下と薄くすればよい。このように薄いＧａＮ膜を用いた場合には、ＧａＮ膜のウェットエッチングが完全に停止する前に、次のＡｌＩｎＮ膜までエッチングが進行するため、下地層となる第１の窒化物半導体層に対して選択的にウェットエッチングを施すことができる。
【００５２】
また、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜の多層膜中のＧａＮ膜に、Ｉｎを添加することも好ましい。ＧａＮ膜のＧａＮにＩｎを添加することにより、ＧａＮ膜をＡｌＩｎＮ膜と同様の低温で成長させても、ＧａＮ中の低結晶欠陥を低減することができる。
【００５３】
すなわち、ＡｌＩｎＮ膜は、２０％程度の高いＩｎ組成を実現するために、成長温度を８００〜９００℃の低温にする必要がある。一方で、低欠陥のＧａＮ膜を成長させるためには、１０００℃程度の成長温度が望ましい。このように、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜との最適な成長温度が異なることにより、ＡｌＩｎＮ膜とＧａＮ膜との多層膜を成長させるためにそれぞれの膜成長温度を個別に設定すると、昇温と降温のための時間が別途必要となり、結晶成長のスループットが低下する。しかし、ＧａＮ膜にＩｎを添加することにより、Ｉｎがサーファクタントとなり表面マイグレーションを促進することになって、ＧａＮ膜をＡｌＩｎＮ膜と同程度の低温で良好に成長させることができる。
【００５４】
なお、Ｉｎを含有させることにより、ＧａＮの格子定数が大きくなる傾向となるため、第３の窒化物半導体層として用いられるＧａＮと格子整合するためには、Ｉｎ含有量を０．１％以下とすることなどにより、Ｉｎを含有したＧａＮの水平面内の格子定数と、ＧａＮの水平面内の格子定数との値の差の絶対値が、０．５％以下となるようにすればよい。
【００５５】
さらに、上記の本実施形態では、第２の窒化物半導体層である電流狭窄層と、第１の窒化物半導体層とが異なる導電型、すなわち、ｐ型のＡｌＩｎＮ膜とｎ型のＧａＮ層とを用いた例を示した。しかし、本発明において、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層との導電型が異なることは必須の要件ではなく、第２の窒化物半導体層であるＡｌＩｎＮ膜が、抵抗率として１０Ωｃｍ以上の高抵抗膜である場合には、第１の窒化物半導体層と同じ導電型であってもかまわない。第２の窒化物半導体層が高抵抗である場合には、第１の半導体層と同じ導電型であっても、抵抗が小さい開口部領域を電流が透過することとなるため、異なる導電型の窒化物半導体層を用いた場合と同様に、電流狭窄が可能となるからである。
【００５６】
また、上記本実施形態では、第１の窒化物半導体層として、ＧａＮを用いた例を示したが、本発明の窒化物半導体素子はこれら限られるものではない。第１の窒化物半導体層として、ＡｌＩｎＮと格子定数がほぼ同じであるＡｌＧａＮ膜やＩｎＧａＮ膜などを用いることもできる。
【００５７】
さらにまた、第３の窒化物半導体膜として、上記の実施形態ではＧａＮを用いた例を示したが、その他にもＡｌＧａＮ膜やＩｎＧａＮ膜を用いることができる。
【００５８】
なお、上記本発明の窒化物半導体素子の実施形態として、半導体レーザに用いられる例を用いて説明したが、面発光レーザ、発光ダイオードなどの電流狭窄構造を必要とする素子であれば、本発明を有効に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明にかかる窒化物半導体素子は、高い光学特性を有しながら、下層の結晶性層との選択エッチングを容易に行うことができる電流狭窄層を備えた窒化物半導体素子として、有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１００    窒化物半導体レーザ（窒化物半導体素子）
１０１    ｎ−ＧａＮ基板（基板）
１０２    ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
１０３    ｎ−ＧａＮガイド層
１０４    ＩｎＧａＮ活性層
１０５    ｐ−ＧａＮガイド層
１０６    ｐ−ＡｌＧａＮオーバーフロー抑制層
１０７    ｐ−ＧａＮガイド層（第１の窒化物半導体層）
１０８    ｎ−ＡｌＩｎＮ電流狭窄層（第２の窒化物半導体層）
１０９    ｐ−ＧａＮガイド層（第３の窒化物半導体層）
１１０    ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
１１１    ｐ−ＧａＮコンタクト層
１１２    開口部
１２１    ｐ電極
１２２    ｎ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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