(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ基板、
ＧａＮ基板上に形成され、それぞれが離間して設けられた複数の選択成長用マスク層、
複数の選択成長用マスク層の内の１つから成る第１光反射層、
複数の選択成長用マスク層上に亙り形成された第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層から成る積層構造体、並びに、
第２化合物半導体層上に形成された第２電極及び第２光反射層、
を少なくとも備えた発光素子であって、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部には、ＧａＮ基板の露出表面の一部から構成された種結晶層成長領域が設けられており、
種結晶層成長領域上には、種結晶層が形成されており、
第１化合物半導体層は、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき形成されており、
種結晶層の厚さは、選択成長用マスク層の厚さよりも薄く、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹部、凸部及び凹部がこの順に並んだ形状であり、
凸部頂面によって種結晶層成長領域が構成されている発光素子。
【請求項２】
仮想垂直面内における、凸部の長さをＬcv、凹部の合計長さをＬccとしたとき、
０．２≦Ｌcv／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
ＧａＮ基板、
ＧａＮ基板上に形成され、それぞれが離間して設けられた複数の選択成長用マスク層、
複数の選択成長用マスク層の内の１つから成る第１光反射層、
複数の選択成長用マスク層上に亙り形成された第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層から成る積層構造体、並びに、
第２化合物半導体層上に形成された第２電極及び第２光反射層、
を少なくとも備えた発光素子であって、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部には、ＧａＮ基板の露出表面の一部から構成された種結晶層成長領域が設けられており、
種結晶層成長領域上には、種結晶層が形成されており、
第１化合物半導体層は、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき形成されており、
種結晶層の厚さは、選択成長用マスク層の厚さよりも薄く、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凸部、凹部及び凸部がこの順に並んだ形状であり、
凹部底面によって種結晶層成長領域が構成されている発光素子。
【請求項４】
仮想垂直面内における、凹部の長さをＬcc、凸部の合計長さをＬcvとしたとき、
０．２≦Ｌcc／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
種結晶層の厚さをＴseed、選択成長用マスク層の厚さをＴ1としたとき、
０．１≦Ｔseed／Ｔ1＜１
を満足する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、非結晶成長層、平坦部及び非結晶成長層がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、非結晶成長層の合計長さをＬnovとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌno）≦０．９
を満足する請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹凸部、平坦部及び凹凸部がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、凹凸部の合計長さをＬcc-cvとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌcc-cv）≦０．９
を満足する請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
種結晶層の断面形状は、二等辺三角形、等脚台形又は矩形である請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１１】
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の長さをＬ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層開口領域の上方に位置する第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層の縁から距離Ｌ0までの第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ1、
としたとき、
Ｄ1／Ｄ0≦０．２
を満足する請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１２】
ＧａＮ基板上にそれぞれが離間して設けられ、その内の１つが第１光反射層として機能する複数の選択成長用マスク層を形成し、併せて、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に露出したＧａＮ基板の部分の一部の表面に種結晶層成長領域を形成した後、
種結晶層成長領域上に、選択成長用マスク層の厚さよりも薄い種結晶層を形成し、次いで、
種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき第１化合物半導体層を形成し、更に、
第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成する、
各工程を少なくとも有し、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹部、凸部及び凹部がこの順に並んだ形状であり、
凸部頂面によって種結晶層成長領域が構成されている発光素子の製造方法。
。
【請求項１３】
ＧａＮ基板上にそれぞれが離間して設けられ、その内の１つが第１光反射層として機能する複数の選択成長用マスク層を形成し、併せて、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に露出したＧａＮ基板の部分の一部の表面に種結晶層成長領域を形成した後、
種結晶層成長領域上に、選択成長用マスク層の厚さよりも薄い種結晶層を形成し、次いで、
種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき第１化合物半導体層を形成し、更に、
第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成する、
各工程を少なくとも有し、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凸部、凹部及び凸部がこの順に並んだ形状であり、
凹部底面によって種結晶層成長領域が構成されている発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光素子（具体的には、垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬとも呼ばれる面発光レーザ素子）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザ素子においては、一般に、２つの光反射層（Distributed Bragg Reflector 層、ＤＢＲ層）の間で光を共振させることによりレーザ発振が生じる。従って、ＤＢＲ層を形成するための半導体表面をサブ・ナノメートルオーダーで平滑にする必要がある。適切な平滑度が得られないと各ＤＢＲ層の光反射率が低下し、特性（発振閾値等）のバラツキが大きくなり、しいては、レーザ発振を得ることすら困難となる。【０００３】
選択成長法を用いた窒化物面発光レーザを製造する方法が、特開平１０−３０８５５８から周知である。即ち、この特許公開公報に開示された窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、
基板表面に誘電体から成る多層膜を選択的に形成する工程と、
多層膜上部に窒化物半導体層を成長させる工程と、
多層膜上部に形成された窒化物半導体層上部に活性層を含む窒化物半導体層を成長させる工程と、
多層膜を活性層の発光の少なくとも一方の反射鏡とする工程、
とを含む。【０００４】
そして、多層膜上部に窒化物半導体層を成長させるために、多層膜と多層膜との間に位置する基板の部分の表面に種結晶層を形成し、この種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき窒化物半導体層を成長させる方法が、屡々、採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０８５５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、種結晶層が厚い場合、多層膜（選択成長用マスク層）の上に形成された窒化物半導体層（化合物半導体層）が厚くなり（図１６参照）、窒化物半導体レーザ素子（発光素子）全体が厚くなる結果、発光素子に悪影響が生じる。即ち、化合物半導体層が厚すぎると、化合物半導体層自体が光を吸収してしまうといった問題、導波路を伝搬する光に回折が発生するといった問題が生じる。研磨法やドライエッチング法によって化合物半導体層を薄くすることは可能であるが、このようなエピタキシャル成長後の加工は、エピタキシャル成長の精密な膜厚制御性を損ねるだけでなく、研磨やエッチングによるダメージを化合物半導体層に与えるという新たな問題を発生させる。また、種結晶層が厚い場合、この種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき化合物半導体層を成長させたとき、種結晶層からの転位が選択成長用マスク層の上の化合物半導体層の水平方向の深部まで延びる結果（図１６参照）、発光素子の特性に悪影響を与える。選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する基板の部分を狭くすることで種結晶層を薄くすることも考えられるが、この場合、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する基板の部分が狭い選択成長用マスク層の形成は困難であるし、種結晶層の形成も困難となる。【０００７】
従って、本開示の目的は、活性層を含む化合物半導体層全体の厚さを薄くすることができ、しかも、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する基板の部分において確実に種結晶層を形成し得る構成、構造を有する発光素子、及び、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本開示の発光素子は、
ＧａＮ基板、
ＧａＮ基板上に形成され、それぞれが離間して設けられた複数の選択成長用マスク層、
複数の選択成長用マスク層の内の１つから成る第１光反射層、
複数の選択成長用マスク層上に亙り形成された第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層から成る積層構造体、並びに、
第２化合物半導体層上に形成された第２電極及び第２光反射層、
を少なくとも備えており、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部には、ＧａＮ基板の露出表面の一部から構成された種結晶層成長領域が設けられており、
種結晶層成長領域上には、種結晶層が形成されており、
第１化合物半導体層は、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき形成されており、
種結晶層の厚さは、選択成長用マスク層の厚さよりも薄い。尚、種結晶層の厚さとは、選択成長用マスク層とＧａＮ基板との界面を基準として、この界面から種結晶層の頂面（あるいは頂点）までの距離を指す。また、選択成長用マスク層の厚さとは、この界面から選択成長用マスク層の頂面までの距離を指す。以下の説明においても同様である。【０００９】
上記の目的を達成するための本開示の発光素子の製造方法は、
ＧａＮ基板上にそれぞれが離間して設けられ、その内の１つが第１光反射層として機能する複数の選択成長用マスク層を形成し、併せて、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に露出したＧａＮ基板の部分の一部の表面に種結晶層成長領域を形成した後、
種結晶層成長領域上に、選択成長用マスク層の厚さよりも薄い種結晶層を形成し、次いで、
種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき第１化合物半導体層を形成し、更に、
第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成する、
各工程を少なくとも有する。尚、第１化合物半導体層で、選択成長用マスク層を全て被覆してもよいし、選択成長用マスク層の一部を被覆してもよい。また、選択成長用マスク層を被覆した第１化合物半導体層の頂面は、平坦であってもよいし、一部に凹部を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の発光素子及びその製造方法にあっては、種結晶層成長領域が設けられており、種結晶層成長領域上には種結晶層が形成されており、種結晶層の厚さは選択成長用マスク層の厚さよりも薄い。従って、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき形成された第１化合物半導体層の厚さを薄くすることができる結果、活性層を含む化合物半導体層全体の厚さを薄くすることができる。しかも、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する基板の部分において確実に種結晶層を形成することができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、実施例１の発光素子の模式的な一部断面図、及び、実施例１の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、図２Ｃに引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ｂに引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、実施例２の発光素子の模式的な一部断面図、及び、実施例２の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、実施例３の発光素子の模式的な一部断面図、及び、実施例３の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、実施例４の発光素子の模式的な一部断面図、及び、実施例４の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図である。
【図８】図８は、実施例５の発光素子の模式的な一部断面図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、実施例６の発光素子及びその変形例の模式的な一部断面図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例６の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部端面図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、実施例７の発光素子の模式的な一部断面図、及び、実施例１の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施例１の発光素子の変形例の模式的な一部断面図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施例１の発光素子の別の変形例の模式的な一部端面図である。
【図１４】図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施例１の発光素子の更に別の変形例の模式的な一部断面図である。
【図１５】図１５は、選択成長用マスク層の模式的な平面図である。
【図１６】図１６は、従来の技術における問題点を説明するための発光素子の模式的な一部端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の発光素子及びその製造方法、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の発光素子及びその製造方法）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１の別の変形）
５．実施例４（実施例１の更に別の変形）
６．実施例５（実施例１〜実施例４の変形）
７．実施例６（実施例１〜実施例５の変形）
８．実施例７（実施例１〜実施例６の変形）、その他
【００１３】
［本開示の発光素子及びその製造方法、全般に関する説明］
本開示の発光素子、あるいは、本開示の発光素子の製造方法によって得られる発光素子を、以下、総称して、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある。活性層と対向する第１化合物半導体層の面を第１化合物半導体層の第２面と呼び、第１化合物半導体層の第２面と対向する第１化合物半導体層の面を第１化合物半導体層の第１面と呼ぶ場合がある。活性層と対向する第２化合物半導体層の面を第２化合物半導体層の第１面と呼び、第２化合物半導体層の第１面と対向する第２化合物半導体層の面を第２化合物半導体層の第２面と呼ぶ場合がある。
【００１４】
本開示の発光素子等において、種結晶層の厚さをＴseed、選択成長用マスク層の厚さをＴ1としたとき、
０．１≦Ｔseed／Ｔ1＜１
を満足することが好ましい。
【００１５】
そして、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等にあっては、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
凸部によって種結晶層成長領域が構成されている構成とすることができる。即ち、この凸部が、ＧａＮ基板の露出表面の一部に該当する。尚、このような形態の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第１の構成に係る発光素子等』と呼ぶ。本開示の第１の構成に係る発光素子等においては、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹部、凸部及び凹部がこの順に並んだ形状であり、
凸部頂面によって種結晶層成長領域が構成されている構成とすることができ、更には、この場合、仮想垂直面内における、凸部の長さをＬcv、凹部の合計長さをＬccとしたとき、
０．２≦Ｌcv／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する構成とすることができる。選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面部分に形成された凸部の数は、２以上であってもよい。仮想垂直面で凹部を切断したときの凹部の断面形状として、矩形、三角形、台形（上辺が凹部の底面となる）、これらの形状においてコーナー部が丸みを帯びた形状、細かい凹凸形状を挙げることができる。凹部の深さとして、０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上を例示することができる。
【００１６】
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等にあっては、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
凹部によって種結晶層成長領域が構成されている構成とすることができる。即ち、この凹部が、ＧａＮ基板の露出表面の一部に該当する。尚、このような形態の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第２の構成に係る発光素子等』と呼ぶ。本開示の第２の構成に係る発光素子等においては、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凸部、凹部及び凸部がこの順に並んだ形状であり、
凹部底面によって種結晶層成長領域が構成されている構成とすることができ、更には、この場合、仮想垂直面内における、凹部の長さをＬcc、凸部の合計長さをＬcvとしたとき、
０．２≦Ｌcc／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する構成とすることができる。選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面部分に形成された凹部の数は、２以上であってもよい。仮想垂直面で凸部を切断したときの凸部の頂面の形状として、平坦、上に向かって湾曲した形状、下に向かって湾曲した形状、細かい凹凸形状を挙げることができる。凹部の深さとして、０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上を例示することができる。
【００１７】
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等にあっては、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、非結晶成長層、平坦部及び非結晶成長層がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている構成とすることができる。即ち、この平坦部が、ＧａＮ基板の露出表面の一部に該当する。尚、このような形態の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第３の構成に係る発光素子等』と呼ぶ。本開示の第３の構成に係る発光素子等においては、仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、非結晶成長層の合計長さをＬnovとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌno）≦０．９
を満足する構成とすることができる。選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面部分における平坦部の数は、２以上であってもよい。
【００１８】
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子等にあっては、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹凸部、平坦部及び凹凸部がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている構成とすることができる。即ち、この平坦部が、ＧａＮ基板の露出表面の一部に該当する。尚、このような形態の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第４の構成に係る発光素子等』と呼ぶ。本開示の第４の構成に係る発光素子等においては、仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、凹凸部の合計長さをＬcc-cvとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌcc-cv）≦０．９
を満足する構成とすることができる。選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面部分における平坦部の数は、２以上であってもよい。
【００１９】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、種結晶層の断面形状（具体的には、上記の仮想垂直面内における種結晶層の断面形状）は、二等辺三角形、等脚台形又は矩形である形態とすることができる。
【００２０】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、
隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の長さをＬ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層開口領域の上方に位置する第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層の縁から距離Ｌ0までの第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ1、
としたとき、
Ｄ1／Ｄ0≦０．２
を満足する形態とすることができる。尚、
Ｌ0＝Ｌcv＋Ｌcc
であるし、
Ｌ0＝Ｌflat＋Ｌcc-cv
である。
【００２１】
ところで、上記の特許公開公報に開示された窒化物半導体レーザ素子の製造方法にあっては、窒化物半導体と異なる基板を用いる。しかしながら、このような基板を用いると、具体的には、例えばサファイア基板を用いると、ＧａＮ系化合物半導体層とサファイア基板の格子不整合に起因する転位が多数発生し、発光素子の信頼性に大きな悪影響を及ぼす。また、サファイア基板は通常の半導体基板に比べ熱伝導性が悪く、発光素子の熱抵抗が非常に大きくなってしまい、発振閾値電流の増加、光出力の低下、素子寿命の悪化等の要因となる。加えて、サファイア基板は電気伝導性を有していないため、ｎ側電極を基板裏面に設けることができず、ｐ側電極と同じ側にｎ側電極を設ける必要があるため、素子面積が増大し、生産性に乏しいといった問題もある。更には、基板の線熱膨張係数と多層膜（選択成長用マスク層）の線熱膨張係数の差に起因した基板からの多層膜（選択成長用マスク層）の剥がれといった問題、活性層を含む窒化物半導体層を成長させたときの窒化物半導体層の表面の粗さに起因した特性バラツキ（例えば、光反射率のバラツキ）といった問題は、上記の特許公開公報には、何ら言及されていない。
【００２２】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、
ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、
ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であり、
選択成長用マスク層の最下層として熱膨張緩和膜がＧａＮ基板上に形成されており（このような形態の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第５の構成に係る発光素子等』と呼ぶ）、あるいは又、ＧａＮ基板と接する選択成長用マスク層の最下層の線熱膨張係数ＣＴＥは、
１×１０-6／Ｋ≦ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
好ましくは、
１×１０-6／Ｋ＜ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
を満足することが好ましい（このような形態の本開示の発光素子等を、便宜上、『本開示の第６の構成に係る発光素子等』と呼ぶ）。また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子の製造方法にあっては、
ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、
ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であり、
選択成長用マスク層の最下層として、ＧａＮ基板上に熱膨張緩和膜を形成し、あるいは又、ＧａＮ基板と接する選択成長用マスク層の最下層の線熱膨張係数ＣＴＥは、
１×１０-6／Ｋ≦ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
好ましくは、
１×１０-6／Ｋ＜ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
を満足する。
【００２３】
このように、ＧａＮ基板表面の結晶面の面方位のオフ角、及び、選択成長用マスク層の面積割合を規定することで、第２化合物半導体層の表面粗さを小さくすることができる。即ち、優れた表面モホロジーを有する第２化合物半導体層を形成することができる。それ故、平滑性に優れた第２光反射層を得ることができ、即ち、所望の光反射率を得ることができ、特性バラツキが生じ難い。しかも、熱膨張緩和膜を形成し、あるいは又、ＣＴＥの値を規定することで、ＧａＮ基板の線熱膨張係数と選択成長用マスク層の線熱膨張係数の差に起因してＧａＮ基板から選択成長用マスク層が剥がれるといった問題の発生を回避することができ、高い信頼性を有する発光素子を提供することができる。更には、ＧａＮ基板を用いるので、化合物半導体層に転位が発生し難いし、発光素子の熱抵抗が大きくなるといった問題を回避することができ、高い信頼性を発光素子に付与することができるし、ＧａＮ基板を基準としてｐ側電極と異なる側にｎ側電極を設けることができる。
【００２４】
ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角とは、ＧａＮ基板表面の結晶面の面方位と、巨視的に見たＧａＮ基板表面の法線との成す角度を指す。また、本開示の第５の構成〜第６の構成に係る発光素子等において、ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であると規定されているが、「ＧａＮ基板の面積Ｓ0」とは、最終的に発光素子が得られたときに残されたＧａＮ基板の面積を指す。本開示の第５の構成〜第６の構成に係る発光素子等において、第１光反射層の最下層は、光反射層としての機能は有していない。
【００２５】
本開示の第５の構成に係る発光素子等において、熱膨張緩和膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮX）、酸化アルミニウム（ＡｌＯX）、酸化ニオブ（ＮｂＯX）、酸化タンタル（ＴａＯX）、酸化チタン（ＴｉＯX）、酸化マグネシウム（ＭｇＯX）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯX）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮX）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る形態とすることができる。尚、各物質の化学式に付した添え字「Ｘ」あるいは後述する添え字「Ｙ」、添え字「Ｚ」の値は、各物質における化学量論に基づく値だけでなく、化学量論に基づく値から外れた値も包含する。以下においても同様である。そして、このような好ましい形態を含む本開示の第５の構成に係る発光素子等において、熱膨張緩和膜の厚さをｔ1、発光素子の発光波長をλ0、熱膨張緩和膜の屈折率をｎ1としたとき、
ｔ1＝λ0／（４ｎ1）
好ましくは、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足することが望ましい。但し、熱膨張緩和膜の厚さｔ1の値は本質的に任意とすることができ、例えば、１×１０-7ｍ以下とすることができる。
【００２６】
本開示の第６の構成に係る発光素子等において、選択成長用マスク層（第１光反射層）の最下層は、窒化ケイ素（ＳｉＮX）、酸化アルミニウム（ＡｌＯX）、酸化ニオブ（ＮｂＯX）、酸化タンタル（ＴａＯX）、酸化チタン（ＴｉＯX）、酸化マグネシウム（ＭｇＯX）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯX）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮX）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る形態とすることができる。そして、このような好ましい形態を含む本開示の第６の構成に係る発光素子等において、選択成長用マスク層（第１光反射層）の最下層の厚さをｔ1、発光素子の発光波長をλ0、選択成長用マスク層（第１光反射層）の最下層の屈折率をｎ1としたとき、
ｔ1＝λ0／（４ｎ1）
好ましくは、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足することが望ましい。但し、選択成長用マスク層（第１光反射層）の最下層の厚さｔ1の値は本質的に任意とすることができ、例えば、１×１０-7ｍ以下とすることができる。
【００２７】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の発光素子の製造方法においては、ＧａＮ基板を残したままとしてもよいし、第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成した後、選択成長用マスク層をストッパ層として、ＧａＮ基板を除去してもよい。具体的には、第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成し、次いで、第２光反射層を支持基板に固定した後、選択成長用マスク層をストッパ層としてＧａＮ基板を除去して、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）及び選択成長用マスク層を露出させればよい。更には、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）の上に第１電極を形成すればよい。
【００２８】
ＧａＮ基板の除去は、化学的／機械的研磨法（ＣＭＰ法）に基づき行う形態とすることができる。尚、先ず、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液、アンモニア溶液＋過酸化水素水、硫酸溶液＋過酸化水素水、塩酸溶液＋過酸化水素水、リン酸溶液＋過酸化水素水等を用いたウェットエッチング法や、ドライエッチング法、レーザを用いたリフトオフ法、機械研磨法等によって、あるいは、これらの組合せによって、ＧａＮ基板の一部の除去を行い、あるいは、ＧａＮ基板の厚さを薄くし、次いで、化学的／機械的研磨法を実行することで、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）及び選択成長用マスク層を露出させればよい。
【００２９】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、第２化合物半導体層（第２化合物半導体層の第２面）の表面粗さＲａは、１．０ｎｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ−６１０：２００１に規定されており、具体的には、ＡＦＭや断面ＴＥＭに基づく観察に基づき測定することができる。
【００３０】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、選択成長用マスク層の平面形状は、正六角形を含む各種の多角形、円形、楕円形、格子状（矩形）、島状形状又はストライプ状である形態とすることができる。選択成長用マスク層の断面形状は、矩形とすることもできるが、台形であることが、即ち、選択成長用マスク層の側面は順テーパー状であることが、より好ましい。選択成長用マスク層の形成方法として、スパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、塗布法と、リソグラフィ技術やエッチング技術との組合せを挙げることができる。
【００３１】
選択成長用マスク層の最上層の厚さをｔ2、選択成長用マスク層の最上層の屈折率をｎ2としたとき、
ｔ2＝λ0／（４ｎ2）
を満足することが好ましく、更には、
ｔ2＝λ0／（２ｎ2）
を満足することで、第１光反射層の最上層は、波長λ0の光に対して不在層となる。選択成長用マスク層の最上層（第１化合物半導体層と接する層）を窒化シリコン膜から構成する形態とすることができる。
【００３２】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、第１光反射層から第２光反射層まで距離は、０．１５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等にあっては、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に、第２光反射層の面積重心点は存在しない形態とすることができる。
【００３４】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等にあっては、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に、活性層の面積重心点は存在しない形態とすることができる。
【００３５】
選択成長用マスク層が形成されたＧａＮ基板上に、第１化合物半導体層を、ＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長により形成したとき、選択成長用マスク層の縁部から選択成長用マスク層の中心部に向かってエピタキシャル成長する第１化合物半導体層が会合すると、会合部分に結晶欠陥が多く発生する場合がある。この結晶欠陥が多く存在する会合部分が素子領域（後述する）の中心部に位置すると、発光素子の特性に悪影響が生じる虞がある。上記のとおり、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に第２光反射層の面積重心点が存在しない形態、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に活性層の面積重心点が存在しない形態とすることで、発光素子の特性への悪影響の発生を確実に抑制することができる。
【００３６】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等にあっては、活性層において生成した光は、第２光反射層を介して外部に出射される形態（以下、便宜上、『第２光反射層出射タイプの発光素子』と呼ぶ）とすることができるし、第１光反射層を介して外部に出射される形態（以下、便宜上、『第１光反射層出射タイプの発光素子』と呼ぶ）とすることもできる。尚、第１光反射層出射タイプの発光素子にあっては、場合によっては、前述したとおり、ＧａＮ基板を除去してもよい。
【００３７】
そして、第１化合物半導体層の第１面と接する第１光反射層の部分（第２光反射層と対向する第１光反射層の部分）の面積をＳ1、第２化合物半導体層の第２面に対向する第２光反射層の部分（第１光反射層と対向する第２光反射層の部分）の面積をＳ2としたとき、第１光反射層出射タイプの発光素子の場合、
Ｓ1＞Ｓ2
を満足することが望ましいし、第２光反射層出射タイプの発光素子の場合、
Ｓ1＜Ｓ2
を満足することが望ましいが、これに限定するものではない。
【００３８】
また、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に第２光反射層の面積重心点が存在しない形態、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に活性層の面積重心点が存在しない形態において、第１化合物半導体層の第１面と接する第１光反射層の部分（第２光反射層と対向する第１光反射層の部分）であって、素子領域（後述する）を構成する部分の面積をＳ3、第２化合物半導体層の第２面に対向する第２光反射層の部分（第１光反射層と対向する第２光反射層の部分）であって、素子領域を構成する部分の面積をＳ4としたとき、第１光反射層出射タイプの発光素子の場合、
Ｓ3＞Ｓ4
を満足することが望ましいし、第２光反射層出射タイプの発光素子の場合、
Ｓ3＜Ｓ4
を満足することが望ましいが、これに限定するものではない。
【００３９】
第１光反射層出射タイプの発光素子において、ＧａＮ基板を除去する場合、第２光反射層は支持基板に固定されている形態とすることができる。第１光反射層出射タイプの発光素子において、ＧａＮ基板を除去する場合、第１化合物半導体層の第１面における第１光反射層と第１電極の配置状態として、第１光反射層と第１電極とが接している状態を挙げることができるし、あるいは又、第１光反射層と第１電極とが離間している状態を挙げることができるし、場合によっては、第１光反射層の縁部の上にまで第１電極が形成されている状態、第１電極の縁部の上にまで第１光反射層が形成されている状態を挙げることもできる。ここで、第１電極の縁部の上にまで第１光反射層が形成されている状態とする場合、第１電極は、レーザ発振の基本モード光を出来る限り吸収しないように、或る程度の大きさの開口部を有する必要がある。開口部の大きさは、基本モードの波長や横方向（第１化合物半導体層の面内方向）の光閉じ込め構造によって変化するので、限定するものではないが、おおよそ発光波長λ0の数倍のオーダーであることが好ましい。あるいは又、第１光反射層と第１電極とは離間しており、即ち、オフセットを有しており、離間距離は１ｍｍ以内である構成とすることができる。
【００４０】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、第１電極は金属又は合金から成る形態とすることができるし、第２電極は透明導電性材料から成る形態とすることができる。第２電極を透明導電性材料から構成することで、電流を横方向（第２化合物半導体層の面内方向）に広げることができ、効率良く、素子領域（次に述べる）に電流を供給することができる。
【００４１】
「素子領域」とは、狭窄された電流が注入される領域、あるいは又、屈折率差等により光が閉じ込められる領域、あるいは又、第１光反射層と第２光反射層で挟まれた領域の内、レーザ発振が生じる領域、あるいは又、第１光反射層と第２光反射層で挟まれた領域の内、実際にレーザ発振に寄与する領域を指す。
【００４２】
発光素子は、上述したとおり、第１化合物半導体層の頂面から第１光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る構成とすることができるし、あるいは又、第２化合物半導体層の頂面から第２光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子から成る構成とすることもできる。
【００４３】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層から成る積層構造体は、具体的には、ＧａＮ系化合物半導体から成る構成とすることができる。また、種結晶層は、第１化合物半導体層を構成する化合物半導体と同じ化合物半導体から構成することができる。ここで、ＧａＮ系化合物半導体として、より具体的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを挙げることができる。更には、これらの化合物半導体に、所望に応じて、ホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。活性層は、量子井戸構造を有することが望ましい。具体的には、単一量子井戸構造（ＱＷ構造）を有していてもよいし、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有していてもよい。量子井戸構造を有する活性層は、井戸層及び障壁層が、少なくとも１層、積層された構造を有するが、（井戸層を構成する化合物半導体，障壁層を構成する化合物半導体）の組合せとして、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＧａＮ）、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＩｎzＧａ(1-z)Ｎ）［但し、ｙ＞ｚ］、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＡｌＧａＮ）を例示することができる。第１化合物半導体層を第１導電型（例えば、ｎ型）の化合物半導体から構成し、第２化合物半導体層を第１導電型とは異なる第２導電型（例えば、ｐ型）の化合物半導体から構成することができる。第１化合物半導体層、第２化合物半導体層は、第１クラッド層、第２クラッド層とも呼ばれる。第２電極と第２化合物半導体層との間に、電流狭窄構造が形成されていることが好ましい。第１化合物半導体層、第２化合物半導体層は、単一構造の層であってもよいし、多層構造の層であってもよいし、超格子構造の層であってもよい。更には、組成傾斜層、濃度傾斜層を備えた層とすることもできる。
【００４４】
電流狭窄構造を得るためには、第２電極と第２化合物半導体層との間に絶縁材料（例えば、ＳｉＯXやＳｉＮX、ＡｌＯX）から成る電流狭窄層を形成してもよいし、あるいは又、第２化合物半導体層をＲＩＥ法等によりエッチングしてメサ構造を形成してもよいし、あるいは又、積層された第２化合物半導体層の一部の層を横方向から部分的に酸化して電流狭窄領域を形成してもよいし、第２化合物半導体層に不純物をイオン注入して導電性が低下した領域を形成してもよいし、あるいは、これらを、適宜、組み合わせてもよい。但し、第２電極は、電流狭窄により電流が流れる第２化合物半導体層の部分と電気的に接続されている必要がある。
【００４５】
ＧａＮ基板は成長面によって、極性／無極性／半極性と特性が変わることが知られているが、ＧａＮ基板のいずれの主面も化合物半導体層の形成に使用することができる。また、ＧａＮ基板の主面に関して、結晶構造（例えば、立方晶型や六方晶型等）によっては、所謂Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｒ面、Ｍ面、Ｎ面、Ｓ面等の名称で呼ばれる結晶面の面方位を特定方向にオフさせた面（オフ角が０度の場合を含む）を用いる。発光素子を構成する各種の化合物半導体層の形成方法として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法，ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法等を挙げることができる。尚、種結晶層の形成条件と第１化合物半導体層の形成条件を変えることで、同じ化合物半導体材料から成る種結晶層及び第１化合物半導体層を形成することができる。
【００４６】
ここで、ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源として、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンを挙げることができる。ｎ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ4ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウムやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｅ、Ｓ、Ｏ、Ｐｄ、Ｐｏを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃ、Ｈｇ、Ｓｒを挙げることができる。
【００４７】
支持基板は、例えば、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板といった各種の基板から構成すればよいし、あるいは又、ＡｌＮ等から成る絶縁性基板、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇｅ等から成る半導体基板、金属製基板や合金製基板から構成することもできるが、導電性を有する基板を用いることが好ましく、あるいは又、機械的特性、弾性変形、塑性変形性、放熱性等の観点から金属製基板や合金製基板を用いることが好ましい。支持基板の厚さとして、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．５ｍｍを例示することができる。第２光反射層の支持基板への固定方法として、半田接合法、常温接合法、粘着テープを用いた接合法、ワックス接合を用いた接合法等、既知の方法を用いることができるが、導電性の確保という観点からは半田接合法あるいは常温接合法を採用することが望ましい。例えば導電性基板であるシリコン半導体基板を支持基板として使用する場合、熱膨張係数の違いによる反りを抑制するために、４００゜Ｃ以下の低温で接合可能な方法を採用することが望ましい。支持基板としてＧａＮ基板を使用する場合、接合温度が４００゜Ｃ以上であってもよい。
【００４８】
第１電極は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属（合金を含む）を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、具体的には、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄを例示することができる。尚、多層構成における「／」の前の層ほど、より活性層側に位置する。以下の説明においても同様である。第１電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。
【００４９】
第２電極を構成する透明導電性材料として、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯやＢドープのＺｎＯを含む）を例示することができる。あるいは又、第２電極として、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電膜を挙げることができる。但し、第２電極を構成する材料として、第２光反射層と第２電極との配置状態に依存するが、透明導電性材料に限定するものではなく、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）等の金属を用いることもできる。第２電極は、これらの材料の少なくとも１種類から構成すればよい。第２電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。
【００５０】
第１電極や第２電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。第１電極をＡｇ層あるいはＡｇ／Ｐｄ層から構成する場合、第１電極の表面に、例えば、Ｎｉ／ＴｉＷ／Ｐｄ／ＴｉＷ／Ｎｉから成るカバーメタル層を形成し、カバーメタル層の上に、例えば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成あるいはＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成から成るパッド電極を形成することが好ましい。
【００５１】
光反射層（分布ブラッグ反射鏡層、Distributed Bragg Reflector 層、ＤＢＲ層）や選択成長用マスク層は、例えば、半導体多層膜や誘電体多層膜から構成される。誘電体材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物、窒化物（例えば、ＳｉＮX、ＡｌＮX、ＡｌＧａＮ、ＧａＮX、ＢＮX等）、又は、フッ化物等を挙げることができる。具体的には、ＳｉＯX、ＴｉＯX、ＮｂＯX、ＺｒＯX、ＴａＯX、ＺｎＯX、ＡｌＯX、ＨｆＯX、ＳｉＮX、ＡｌＮX等を例示することができる。そして、これらの誘電体材料の内、屈折率が異なる誘電体材料から成る２種類以上の誘電体膜を交互に積層することにより、光反射層や選択成長用マスク層を得ることができる。例えば、ＳｉＯX／ＳｉＮY、ＳｉＯX／ＮｂＯY、ＳｉＯX／ＺｒＯY、ＳｉＯX／ＡｌＮY等の多層膜が好ましい。所望の光反射率を得るために、各誘電体膜を構成する材料、膜厚、積層数等を、適宜、選択すればよい。各誘電体膜の厚さは、用いる材料等により、適宜、調整することができ、発光波長λ0、用いる材料の発光波長λ0での屈折率ｎによって決定される。具体的には、λ0／（４ｎ）の奇数倍とすることが好ましい。例えば、発光波長λ0が４１０ｎｍの発光素子において、光反射層や選択成長用マスク層をＳｉＯX／ＮｂＯYから構成する場合、４０ｎｍ乃至７０ｎｍ程度を例示することができる。積層数は、２以上、好ましくは５乃至２０程度を例示することができる。光反射層や選択成長用マスク層の全体の厚さとして、例えば、０．６μｍ乃至１．７μｍ程度を例示することができる。非結晶成長層を構成する材料は、光反射層を構成する材料から、適宜、選択すればよい。
【００５２】
あるいは又、選択成長用マスク層は、少なくともＮ（窒素）原子を含んだ誘電体膜を備えていることが望ましく、更には、このＮ原子を含んだ誘電体膜は、誘電体多層膜の最上層であることが一層望ましい。あるいは又、選択成長用マスク層は、少なくともＮ（窒素）原子を含んだ誘電体材料層によって被覆されていることが望ましい。あるいは又、選択成長用マスク層の表面に対して窒化処理を施すことで、選択成長用マスク層の表面を、少なくともＮ（窒素）原子を含んだ層（以下、便宜上、『表面層』と呼ぶ）とすることが望ましい。少なくともＮ原子を含んだ誘電体膜あるいは誘電体材料層、表面層の厚さは、λ0／（４ｎ）の奇数倍とすることが好ましい。少なくともＮ原子を含んだ誘電体膜あるいは誘電体材料層を構成する材料として、具体的には、ＳｉＮX、ＳｉＯXＮZを挙げることができる。このように、少なくともＮ原子を含んだ誘電体膜あるいは誘電体材料層、表面層を形成することで、選択成長用マスク層を覆う化合物半導体層を形成したとき、選択成長用マスク層を覆う化合物半導体層の結晶軸とＧａＮ基板の結晶軸のずれを改善することが可能となり、共振器となる積層構造体の品質を高めることが可能となる。
【００５３】
選択成長用マスク層は、周知の方法に基づき形成することができ、具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＥＣＲプラズマスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法等のＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；スプレー法、スピンコート法、ディップ法等の塗布法；これらの方法の２種以上を組み合わせる方法；これらの方法と、全体又は部分的な前処理、不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等）又はプラズマの照射、酸素ガスやオゾンガス、プラズマの照射、酸化処理（熱処理）、露光処理のいずれか１種以上とを組み合わせる方法等を挙げることができる。
【００５４】
また、積層構造体の側面や露出面を絶縁膜で被覆してもよい。絶縁膜の形成は、周知の方法に基づき行うことができる。絶縁膜を構成する材料の屈折率は、積層構造体を構成する材料の屈折率よりも小さいことが好ましい。絶縁膜を構成する材料として、ＳｉＯ2を含むＳｉＯX系材料、ＳｉＮX系材料、ＳｉＯXＮZ系材料、ＴａＯX、ＺｒＯX、ＡｌＮX、ＡｌＯX、ＧａＯXを例示することができるし、あるいは又、ポリイミド樹脂等の有機材料を挙げることもできる。絶縁膜の形成方法として、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができるし、塗布法に基づき形成することもできる。
【実施例１】
【００５５】
実施例１は、本開示の発光素子及びその製造方法に関し、より具体的には、本開示の第１の構成に係る発光素子等に関する。実施例１の発光素子の模式的な一部断面図を図１Ａに示し、実施例１の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図を図１Ｂに示す。【００５６】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７の発光素子は、具体的には、面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）であり、
ＧａＮ基板１１、
ＧａＮ基板１１上に形成され、それぞれが離間して設けられた複数の選択成長用マスク層４３、
複数の選択成長用マスク層４３の内の１つから成る第１光反射層４１、
複数の選択成長用マスク層４３上に亙り形成された第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２から成る積層構造体２０、並びに、
第２化合物半導体層２２上に形成された第２電極３２及び第２光反射層４２、
を少なくとも備えている。【００５７】
そして、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７の発光素子において、
選択成長用マスク層４３と選択成長用マスク層４３との間に位置する選択成長用マスク層開口領域５１の底部には、ＧａＮ基板１１の露出表面の一部から構成された種結晶層成長領域５２が設けられており、
種結晶層成長領域５２上には、種結晶層６１が形成されており、
第１化合物半導体層２１は、種結晶層６１から横方向エピタキシャル成長に基づき形成されており、
種結晶層６１の厚さは、選択成長用マスク層４３の厚さよりも薄い。【００５８】
ここで、種結晶層６１の厚さをＴseed、選択成長用マスク層４３の厚さをＴ1としたとき、
０．１≦Ｔseed／Ｔ1＜１
を満足している。具体的には、
Ｔseed／Ｔ1＝０．６７
としたが、この値に限定するものではない。【００５９】
尚、ＧａＮ基板１１の表面１１ａの結晶面の面方位を［０００１］とした。即ち、ＧａＮ基板１１の（０００１）面（Ｃ面）上に、選択成長用マスク層４３や積層構造体２０を形成する。また、選択成長用マスク層４３の平面形状は、正六角形である。正六角形は、化合物半導体層が［１１−２０］方向若しくはこれと結晶学的に等価な方向に横方向にエピタキシャル成長するように、配置あるいは配列されている。【００６０】
実施例１の発光素子にあっては、選択成長用マスク層４３と選択成長用マスク層４３との間に位置する選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面には凹凸部５３が形成されており、凸部５３Ａによって種結晶層成長領域５２が構成されている。即ち、この凸部５３Ａが、ＧａＮ基板１１の露出表面の一部に該当する。そして、隣接する２つの選択成長用マスク層４３の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面（以下、単に、『仮想垂直面』と呼ぶ）で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面の断面形状は、凹部５３Ｂ、凸部５３Ａ及び凹部５３Ｂがこの順に並んだ形状である。更には、凸部５３Ａの頂面によって種結晶層成長領域５２が構成されており、仮想垂直面内における、凸部５３Ａの長さをＬcv、凹部５３Ｂの合計長さをＬccとしたとき、
０．２≦Ｌcv／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する。具体的には、
Ｌcv／（Ｌcv＋Ｌcc）＝０．７
とした。【００６１】
また、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７の発光素子において、種結晶層６１の断面形状（具体的には、仮想垂直面内における種結晶層６１の断面形状）は、等脚台形［脚部（傾斜面）の傾斜角：５８度］である。尚、等脚台形の脚部（傾斜面）の結晶面は｛１１−２２｝面である。更には、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７の発光素子において、
仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域５１の長さをＬ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層開口領域５１の上方に位置する第１化合物半導体層２１の領域における転位密度をＤ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層４３の縁から距離Ｌ0までの第１化合物半導体層２１の領域における転位密度をＤ1、
としたとき、
Ｄ1／Ｄ0≦０．２
を満足する。【００６２】
尚、積層構造体２０は、第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２から成るが、より具体的には、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと接する活性層（発光層）２３、及び、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第１面２２ａが活性層２３と接する第２化合物半導体層２２、
が積層されて成る。そして、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上には、第２電極３２及び多層膜から成る第２光反射層４２が形成されており、積層構造体２０が形成されたＧａＮ基板１１の表面１１ａと対向するＧａＮ基板１１の他方の面１１ｂに第１電極３１が形成されている。多層膜から成る第１光反射層４１は、ＧａＮ基板１１の表面１１ａに形成されているし、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａと接して形成されている。【００６３】
ここで、実施例１にあっては、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂから第２光反射層４２を介して光を出射する、第２光反射層出射タイプの発光素子である。ＧａＮ基板１１は残されたままである。【００６４】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７の発光素子においては、第２電極３２と第２化合物半導体層２２との間に、ＳｉＯX、ＳｉＮX、ＡｌＯXといった絶縁材料から成る電流狭窄層２４が形成されている。電流狭窄層２４には開口２４Ａが形成されており、この開口２４Ａの底部に第２化合物半導体層２２が露出している。第２電極３２は、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上から電流狭窄層２４上に亙り形成されており、第２光反射層４２は第２電極３２上に形成されている。更には、第２電極３２の縁部の上には、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するためのパッド電極３３が接続されている。実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７の発光素子において、素子領域の平面形状は正六角形であり、第１光反射層４１、第２光反射層４２、電流狭窄層２４に設けられた開口２４Ａの平面形状は円形である。尚、第１光反射層４１及び第２光反射層４２は多層構造を有するが、図面の簡素化のため、１層で表している。尚、電流狭窄層２４の形成は、必須ではない。【００６５】
そして、実施例１の発光素子において、第１光反射層４１から第２光反射層４２まで距離は、０．１５μｍ以上、５０μｍ以下であり、具体的には、例えば、１０μｍである。【００６６】
第１化合物半導体層２１は厚さ５μｍのｎ型ＧａＮ層から成り、総厚さ１８０ｎｍの活性層２３はＩｎ0.04Ｇａ0.96Ｎ層（障壁層）とＩｎ0.16Ｇａ0.84Ｎ層（井戸層）とが積層された５重の多重量子井戸構造から成り、第２化合物半導体層２２は、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層（厚さ１０ｎｍ）及びｐ型ＧａＮ層の２層構成を有する。尚、電子障壁層が活性層側に位置する。第１電極３１はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成り、第２電極３２は、透明導電性材料、具体的には、ＩＴＯから成り、パッド電極３３はＴｉ／Ｐｄ／Ａｕ又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成り、第１光反射層４１及び第２光反射層４２は、ＳｉＮX層とＳｉＯY層の積層構造（誘電体膜の積層総数：２０層）から成る。各層の厚さは、λ0／（４ｎ）である。種結晶層６１もｎ型ＧａＮから成る。【００６７】
以下、積層構造体等の模式的な一部端面図である図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂを参照して、実施例１の発光素子の製造方法を説明する。【００６８】
［工程−１００］
先ず、ＧａＮ基板１１上にそれぞれが離間して設けられ、その内の１つが第１光反射層４１として機能する複数の選択成長用マスク層４３を形成し、併せて、選択成長用マスク層４３と選択成長用マスク層４３との間に位置する選択成長用マスク層開口領域５１の底部に露出したＧａＮ基板１１の部分の一部の表面に種結晶層成長領域５２を形成する。【００６９】
［工程−１００Ａ］
即ち、具体的には、先ず、ＧａＮ基板１１上に、多層膜から成る複数の選択成長用マスク層４３を形成する。複数の選択成長用マスク層４３の内の１つが、第１光反射層４１として機能する。そして、選択成長用マスク層４３をパターニングする。こうして、図２Ａに示す構造を得ることができる。図１５に模式的な平面図を示すように、選択成長用マスク層４３の形状は正六角形である。但し、選択成長用マスク層４３の形状はこれに限定するものではなく、例えば、円形、格子状又はストライプ状とすることもできる。尚、図１５において、選択成長用マスク層４３を明確に表示するために、選択成長用マスク層４３に斜線を付した。選択成長用マスク層４３と選択成長用マスク層４３との間には、ＧａＮ基板１１が露出しており、この領域が選択成長用マスク層開口領域５１に該当する。【００７０】
［工程−１００Ｂ］
次いで、周知の方法に基づき、選択成長用マスク層開口領域５１にエッチング用マスクを形成し、選択成長用マスク層開口領域５１における凸部５３Ａを形成すべき部分をエッチング用マスクで覆う。凹部５３Ｂを形成すべきＧａＮ基板１１の部分は露出した状態にある。そして、周知の方法に基づき、凹部５３Ｂを形成すべきＧａＮ基板１１の部分をエッチングした後、エッチング用マスクを除去する。こうして、図２Ｂに示す状態を得ることができる。即ち、選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面には凹凸部５３が形成され、凸部５３Ａによって種結晶層成長領域５２が構成される。【００７１】
尚、［工程−１００Ｂ］と［工程−１００Ａ］の実行順序を逆にしてもよい。【００７２】
［工程−１１０］
次に、種結晶層成長領域５２上に、選択成長用マスク層４３の厚さよりも薄い種結晶層６１を形成する。具体的には、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＴＭＧガス及びＳｉＨ4ガスを用いたＭＯＣＶＤ法に基づき、種結晶層成長領域５２上に種結晶層６１を形成する。ＭＯＣＶＤ法における成膜条件にも依るが、仮想垂直面内における種結晶層６１の断面形状は、等脚台形［脚部（傾斜面）の傾斜角：５８度］となる。こうして、図２Ｃに示す状態を得ることができる。尚、凹部５３Ｂの底面にも、断面形状が等脚台形の種結晶６２が生成する。また、［工程−１００Ｂ］において、ＧａＮ基板１１の部分をエッチングして凹部５３Ｂを形成した後、凹部５３Ｂの底面を更に荒らすことによって凹部５３Ｂの底面に細かい凹凸部を形成すれば、このような凹部５３Ｂの底面には種結晶は生成し難くなる。【００７３】
［工程−１２０］
引き続き、ＭＯＣＶＤ法における成膜条件を変更して、種結晶層６１から横方向エピタキシャル成長に基づき第１化合物半導体層２１を形成する。第１化合物半導体層２１の成膜途中の状態を図３Ａに示し、第１化合物半導体層２１の成膜完了後の状態を図３Ｂに示す。図３Ａにおいて、第１化合物半導体層２１に斜線を付すことは省略した。参照番号６３は、種結晶層６１から略水平方向に延びる転位を示す。種結晶層６１の厚さが選択成長用マスク層４３の厚さよりも薄いが故に、転位６３は、概ね、選択成長用マスク層４３の側壁まで延び、そこで止まり、選択成長用マスク層４３の上に形成される第１化合物半導体層２１の部分にまでは延びない。【００７４】
［工程−１３０］
引き続き、ＭＯＣＶＤ法における成膜条件を変更して、第１化合物半導体層２１上に活性層２３、第２化合物半導体層２２を形成し、更に、第２電極３２、第２光反射層４２を順次形成する。具体的には、エピタキシャル成長法に基づき、第１化合物半導体層２１の上に、ＴＭＧガス及びＴＭＩガスを用いて活性層２３を形成した後、ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ2Ｍｇガスを用いて電子障壁層を形成し、ＴＭＧガス、Ｃｐ2Ｍｇガスを用いてｐ型ＧａＮ層を形成することで、第２化合物半導体層２２を得る。以上の工程によって積層構造体２０を得ることができる。即ち、選択成長用マスク層４３を含むＧａＮ基板１１上に、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと接する活性層２３、及び、
ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第１面２２ａが活性層２３と接する第２化合物半導体層２２、
が積層されて成る積層構造体２０をエピタキシャル成長させる。次いで、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に、周知の方法に基づき、厚さ０．２μｍの絶縁材料から成り、開口２４Ａを有する電流狭窄層２４を形成する。こうして、図４Ａに示す構造を得ることができる。【００７５】
その後、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に第２電極３２及び多層膜から成る第２光反射層４２を形成する。具体的には、例えば、リフトオフ法に基づき、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂの上から電流狭窄層２４の上に亙り、厚さ５０ｎｍのＩＴＯから成る第２電極３２を形成し、更に、第２電極３２の上から電流狭窄層２４の上に亙り、周知の方法に基づきパッド電極３３を形成する。こうして、図４Ｂに示す構造を得ることができる。その後、第２電極３２の上からパッド電極３３の上に亙り、周知の方法に基づき第２光反射層４２を形成する。一方、ＧａＮ基板１１の他方の面１１ｂに、周知の方法に基づき第１電極３１を形成する。こうして、図１Ａに示す構造を得ることができる。【００７６】
［工程−１４０］
その後、所謂素子分離を行うことで発光素子を分離し、積層構造体の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯXから成る絶縁膜で被覆する。そして、第１電極３１やパッド電極３３を外部の回路等に接続するために端子等を周知の方法に基づき形成し、パッケージや封止することで、実施例１の発光素子を完成させる。【００７７】
以上のとおり、実施例１の発光素子及びその製造方法にあっては、種結晶層成長領域が設けられており、種結晶層成長領域上には種結晶層が形成されており、種結晶層の厚さは選択成長用マスク層４３の厚さよりも薄い。それ故、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき形成された第１化合物半導体層の厚さを薄くすることができる結果、積層構造体の厚さを薄くすることができる。しかも、種結晶層の厚さが選択成長用マスク層４３の厚さよりも薄いので、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき化合物半導体層を成長させたとき、種結晶層からの転位が選択成長用マスク層の上の化合物半導体層にまで延びることが無く、発光素子の特性に悪影響を与えることが無い。また、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する基板の部分である種結晶層成長領域において確実に種結晶層を形成することができる。更には、選択成長用マスク層の面積が広い場合であっても、種結晶層の大きさを小さくすることができるので、薄い第１化合物半導体層で選択成長用マスク層を確実に覆うことができる。
【実施例２】
【００７８】
実施例２は実施例１の変形であり、本開示の第２の構成に係る発光素子等に関する。模式的な一部断面図を図５Ａに示し、選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図を図５Ｂに示すように、実施例２の発光素子にあっては、選択成長用マスク層４３と選択成長用マスク層４３との間に位置する選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面には凹凸部５４が形成されており、凹部５４Ｂによって種結晶層成長領域５２が構成されている。即ち、この凹部５４Ｂが、ＧａＮ基板１１の露出表面の一部に該当する。そして、仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面の断面形状は、凸部５４Ａ、凹部５４Ｂ及び凸部５４Ａがこの順に並んだ形状である。更には、凹部５４Ｂの底面によって種結晶層成長領域５２が構成されており、仮想垂直面内における、凹部５４Ｂの長さをＬcc、凸部５４Ａの合計長さをＬcvとしたとき、
０．２≦Ｌcc／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する。具体的には、
Ｌcc／（Ｌcv＋Ｌcc）＝０．７
とした。【００７９】
以上の点を除き、実施例２の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子の構成、構造と同様とすることができるし、実施例２の発光素子の製造方法も、実質的に、実施例１の発光素子の製造方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。【００８０】
尚、実施例１の［工程−１００Ａ］と同様の工程において、選択成長用マスク層４３をパターニングして、ＧａＮ基板１１を露出させた後、露出したＧａＮ基板１１の表面に細かい凹凸部を形成し、その後、実施例１の［工程−１００Ｂ］と同様にして、凹部５４Ｂを形成すれば、凹凸部が形成された凸部５４Ａの頂面には種結晶は生成し難くなる。
【実施例３】
【００８１】
実施例３も実施例１の変形であるが、本開示の第３の構成に係る発光素子等に関する。模式的な一部断面図を図６Ａに示し、選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図を図６Ｂに示すように、実施例３の発光素子にあっては、仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面の断面形状は、非結晶成長層５５Ｂ、平坦部５５Ａ及び非結晶成長層５５Ｂがこの順に並んだ形状であり、平坦部５５Ａによって種結晶層成長領域５２が構成されている。即ち、この平坦部５５Ａが、ＧａＮ基板の露出表面の一部に該当する。そして、仮想垂直面内における、平坦部５５Ａの長さをＬflat、非結晶成長層５５Ｂの合計長さをＬnovとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌno）≦０．９
を満足する。具体的には、
Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌno）＝０．７
とした。また、非結晶成長層５５Ｂを窒化シリコン（ＳｉＮX）から構成した。尚、非結晶成長層５５Ｂを、選択成長用マスク層４３の最上層（第１化合物半導体層２１と接する層）にも形成する場合、非結晶成長層５５Ｂ（選択成長用マスク層４３の最上層）の厚さをｔ2、非結晶成長層５５Ｂの屈折率をｎ2としたとき、
ｔ2＝λ0／（４ｎ2）
を満足することが好ましく、更には、
ｔ2＝λ0／（２ｎ2）
を満足すれば、第１光反射層４１の最上層４１Ｂは、波長λ0の光に対して不在層となる。【００８２】
具体的には、実施例３にあっては、実施例１の［工程−１００Ｂ］と同様の工程において、周知の方法に基づき、選択成長用マスク層開口領域５１にリフトオフ用マスクを形成し、選択成長用マスク層開口領域５１における平坦部５５Ａを形成すべき部分をリフトオフ用マスクで覆う。非結晶成長層５５Ｂを形成すべきＧａＮ基板１１の部分は露出した状態にある。そして、周知の方法に基づき、全面に非結晶成長層５５Ｂを形成した後、リフトオフ用マスク及びその上に形成された非結晶成長層５５Ｂの部分を除去する。【００８３】
以上の点を除き、実施例３の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子の構成、構造と同様とすることができるし、実施例３の発光素子の製造方法も、実質的に、実施例１の発光素子の製造方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。【００８４】
尚、実施例１の［工程−１００Ａ］と同様の工程において、選択成長用マスク層の最下層あるいは下層をＧａＮ基板１１の上に形成し、パターニングを行うことで、選択成長用マスク層の最下層あるいは下層から延在した非結晶成長層５５Ｂ及び平坦部５５Ａを形成してもよい。そして、その後、選択成長用マスク層の最下層あるいは下層の上に、選択成長用マスク層の残部を形成すればよい。あるいは又、後述する実施例７において、選択成長用マスク層４３の最下層を構成する熱膨張緩和膜４４をＧａＮ基板１１の上に形成し、パターニングを行うことで、熱膨張緩和膜４４の延在部から成る非結晶成長層５５Ｂ、及び、平坦部５５Ａを形成してもよい。そして、その後、熱膨張緩和膜４４の上に、選択成長用マスク層の残部を形成すればよい。
【実施例４】
【００８５】
実施例４も実施例１の変形であるが、本開示の第４の構成に係る発光素子等に関する。模式的な一部断面図を図７Ａに示し、選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図を図７Ｂに示すように、実施例４の発光素子にあっては、仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域５１の底部に位置するＧａＮ基板１１の露出表面の断面形状は、凹凸部５６Ｂ、平坦部５６Ａ及び凹凸部５６Ｂがこの順に並んだ形状であり、平坦部５６Ａによって種結晶層成長領域５２が構成されている。即ち、この平坦部５６Ａが、ＧａＮ基板１１の露出表面の一部に該当する。凹凸部５６Ｂには種結晶は生成し難い。そして、仮想垂直面内における、平坦部５６Ａの長さをＬflat、凹凸部５６Ｂの合計長さをＬcc-cvとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌcc-cv）≦０．９
を満足する。具体的には、
Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌcc-cv）＝０．７
とした。【００８６】
具体的には、実施例４にあっては、実施例１の［工程−１００Ｂ］と同様の工程において、周知の方法に基づき、選択成長用マスク層開口領域５１にエッチング用マスクを形成し、選択成長用マスク層開口領域５１における平坦部５６Ａをエッチング用マスクで覆う。凹凸部５６Ｂを形成すべきＧａＮ基板１１の部分は露出した状態にある。そして、周知の方法に基づき、凹凸部５６Ｂを形成すべきＧａＮ基板１１の部分をエッチングした後、エッチング用マスクを除去する。【００８７】
以上の点を除き、実施例４の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子の構成、構造と同様とすることができるし、実施例４の発光素子の製造方法も、実質的に、実施例１の発光素子の製造方法と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００８８】
前述したとおり、選択成長用マスク層４３（あるいは第１光反射層４１）が形成されたＧａＮ基板１１の上に、第１化合物半導体層２１を、ＥＬＯ法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長により形成したとき、選択成長用マスク層４３の縁部から選択成長用マスク層４３の中心部に向かってエピタキシャル成長する第１化合物半導体層２１が会合すると、会合部分に結晶欠陥が多く発生する場合がある。【００８９】
実施例５の発光素子にあっては、図１Ａに示した実施例１の発光素子の変形例を図８に示すように、第１光反射層４１の面積重心点を通る第１光反射層４１に対する法線ＬＮ1上に、第２光反射層４２の面積重心点は存在しない。あるいは又、第１光反射層４１の面積重心点を通る第１光反射層４１に対する法線ＬＮ1上に、活性層２３の面積重心点は存在しない。第２光反射層４２の面積重心点を通る第２光反射層４２に対する法線と、活性層２３の面積重心点を通る活性層２３に対する法線とは一致しており、この法線を「ＬＮ2」で示す。尚、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａに示した発光素子に対して、実施例５の発光素子の構成、構造を適用することができることは云うまでもない。以上の点を除き、実施例５の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。【００９０】
実施例５にあっては、結晶欠陥が多く存在する会合部分（具体的には、法線ＬＮ1上あるいはその近傍に位置する）が素子領域の中心部に位置することが無くなり、発光素子の特性に悪影響が生じることが無くなり、あるいは又、発光素子の特性への悪影響が少なくなる。
【実施例６】
【００９１】
実施例６は、実施例１〜実施例５の変形である。模式的な一部断面図を図９Ａに示すように、実施例６の発光素子にあっては、具体的には、活性層２３において生成した光は、第１化合物半導体層２１の頂面から第１光反射層４１を介して外部に出射される。即ち、面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る実施例６の発光素子は、第１光反射層出射タイプの発光素子である。そして、実施例６の発光素子において、第２光反射層４２は、金（Ａｕ）層あるいは錫（Ｓｎ）を含む半田層から成る接合層２５を介して、シリコン半導体基板から構成された支持基板２６に半田接合法に基づき固定されている。【００９２】
実施例６にあっては、第１化合物半導体層２１上に活性層２３、第２化合物半導体層２２、第２電極３２、第２光反射層４２を順次形成した後、第１光反射層４１をストッパ層として、ＧａＮ基板１１を除去する。具体的には、第１化合物半導体層２１上に活性層２３、第２化合物半導体層２２、第２電極３２、第２光反射層４２を順次形成し、次いで、第２光反射層４２を支持基板２６に固定した後、第１光反射層４１をストッパ層としてＧａＮ基板１１を除去して、第１化合物半導体層２１（第１化合物半導体層２１の第１面）及び第１光反射層４１を露出させる。そして、第１化合物半導体層２１（第１化合物半導体層２１の第１面）の上に第１電極３１を形成する。【００９３】
第１光反射層４１から第２光反射層４２まで距離は、０．１５μｍ以上、５０μｍ以下であり、具体的には、例えば、１０μｍである。実施例６の発光素子にあっては、第１光反射層４１と第１電極３１とは離間しており、即ち、オフセットを有しており、離間距離は１ｍｍ以内、具体的には、例えば、平均０．０５ｍｍである。【００９４】
以下、積層構造体等の模式的な一部端面図である図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、実施例６の発光素子の製造方法を説明する。【００９５】
［工程−６００］
先ず、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１３０］と同様の工程を実行することで、図１Ａに示した構造を得る。但し、第１電極３１は形成しない。【００９６】
［工程−６１０］
その後、第２光反射層４２を、接合層２５を介して支持基板２６に固定する。こうして、図１０Ａに示す構造を得ることができる。【００９７】
［工程−６２０］
次いで、ＧａＮ基板１１を除去して、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ及び第１光反射層４１を露出させる。具体的には、先ず、機械研磨法に基づき、ＧａＮ基板１１の厚さを薄くし、次いで、ＣＭＰ法に基づき、ＧａＮ基板１１の残部を除去する。こうして、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ（図１０Ｂには明示していない）並びに第１光反射層４１及び選択成長用マスク層４３を露出させ、図１０Ｂに示す構造を得ることができる。【００９８】
［工程−６３０］
その後、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に、周知の方法に基づき第１電極３１を形成する。こうして、図９Ａに示す構造を有する実施例６の発光素子を得ることができる。【００９９】
［工程−６４０］
その後、所謂素子分離を行うことで発光素子を分離し、積層構造体の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯXから成る絶縁膜で被覆する。そして、第１電極３１やパッド電極３３を外部の回路等に接続するために端子等を周知の方法に基づき形成し、パッケージや封止することで、実施例６の発光素子を完成させる。【０１００】
実施例６の発光素子の製造方法にあっては、第１光反射層及び選択成長用マスク層が形成されている状態でＧａＮ基板を除去する。それ故、第１光反射層及び選択成長用マスク層が、ＧａＮ基板の除去時に一種のストッパーとして機能する結果、ＧａＮ基板面内におけるＧａＮ基板の除去バラツキ、更には、第１化合物半導体層の厚さバラツキの発生を抑制することができ、共振器の長さの均一化を図ることができる結果、得られる発光素子の特性の安定化を達成することができる。しかも、第１光反射層と第１化合物半導体層との界面における第１化合物半導体層の面（平坦面）は平坦であるが故に、平坦面での光の散乱を最小限に抑えることができる。【０１０１】
図９Ａに示した発光素子の例では、第１電極３１の端部は第１光反射層４１から離間している。一方、図９Ｂに示す発光素子の例では、第１電極３１の端部は第１光反射層４１の外縁まで延在している。あるいは又、第１電極の端部が第１光反射層と接するように、第１電極を形成してもよい。
【実施例７】
【０１０２】
実施例７は、実施例１〜実施例６の変形であるが、本開示の第５の構成及び第６の構成に係る発光素子等に関する。実施例７の発光素子の模式的な一部断面図を図１１Ａに示し、実施例１の発光素子における選択成長用マスク層開口領域等を拡大した模式的な一部端面図を図１１Ｂに示す。実施例７の発光素子において、ＧａＮ基板１１の表面１１ａの結晶面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、ＧａＮ基板１１の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層４３の面積は０．８Ｓ0以下である。限定するものではないが、選択成長用マスク層４３の面積の下限値として０．００４×Ｓ0を例示することができる。そして、選択成長用マスク層４３の最下層として熱膨張緩和膜４４がＧａＮ基板１１の上に形成されているし（本開示の第５の構成に係る発光素子等）、ＧａＮ基板１１と接する第１光反射層４１の最下層（熱膨張緩和膜４４が該当する）の線熱膨張係数ＣＴＥは、
１×１０-6／Ｋ≦ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
好ましくは、
１×１０-6／Ｋ＜ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
を満足する（本開示の第６の構成に係る発光素子等）。【０１０３】
具体的には、熱膨張緩和膜４４（選択成長用マスク層４３の最下層）は、例えば、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足する窒化ケイ素（ＳｉＮX）から成る。尚、このような膜厚を有する熱膨張緩和膜４４（選択成長用マスク層４３の最下層）は、波長λ0の光に対して透明であり、光反射層としての機能は有していない。窒化ケイ素（ＳｉＮX）及びＧａＮ基板１１のＣＴＥの値は以下の表１のとおりである。ＣＴＥの値は２５゜Ｃにおける値である。【０１０４】
［表１］
ＧａＮ基板           ：５．５９×１０-6／Ｋ
窒化ケイ素（ＳｉＮX）：２．６〜３．５×１０-6／Ｋ【０１０５】
以下、実施例７の発光素子の製造方法を説明する。【０１０６】
［工程−７００］
先ず、ＧａＮ基板１１上に選択成長用マスク層４３を形成する。具体的には、ＧａＮ基板１１上に、選択成長用マスク層４３の最下層を構成する熱膨張緩和膜４４を形成し、更に、熱膨張緩和膜４４上に、多層膜から成る選択成長用マスク層４３の残部（第１光反射層４１として機能する）を形成する。そして、選択成長用マスク層４３をパターニングする。選択成長用マスク層４３と選択成長用マスク層４３との間には、ＧａＮ基板１１が露出しており、この領域が選択成長用マスク層開口領域５１に該当する。【０１０７】
［工程−７１０］
その後、実施例１の［工程−１００Ｂ］〜［工程−１４０］と同様の工程を実行することで、実施例７の発光素子を得ることができる。【０１０８】
実施例７において、オフ角と第２化合物半導体層２２の表面粗さＲａとの関係を調べた。その結果を、以下の表２に示す。表２から、オフ角が０．４度を超えると、第２化合物半導体層２２の表面粗さＲａの値が大きくなることが判る。即ち、オフ角を０．４度以下、好ましくは０．４０度以内とすることで、化合物半導体層の成長中のステップバンチングを抑制することができ、第２化合物半導体層２２の表面粗さＲａの値を小さくすることができる結果、平滑性に優れた第２光反射層４２を得ることができ、光反射率等の特性バラツキが生じ難い。【０１０９】
［表２］
オフ角（度）        表面粗さＲａ（ｎｍ）
０．３５            ０．８７
０．３８            ０．９５
０．４３            １．３２
０．４５            １．５５
０．５０            ２．３０【０１１０】
また、ＧａＮ基板１１の面積Ｓ0と、選択成長用マスク層４３の面積と、第２化合物半導体層２２の表面粗さＲａとの関係を調べた。その結果を、以下の表３に示す。表３から、選択成長用マスク層４３の面積を０．８Ｓ0以下にすることで、第２化合物半導体層２２の表面粗さＲａの値を小さくすることができることが判った。【０１１１】
［表３］
選択成長用マスク層４３の面積割合    表面粗さＲａ（ｎｍ）
０．８８Ｓ0                     １．１２
０．８３Ｓ0                     １．０５
０．７５Ｓ0                     ０．９７
０．６９Ｓ0                     ０．９１
０．６３Ｓ0                     ０．８５【０１１２】
以上の結果から、第２化合物半導体層２２（第２化合物半導体層２２の第２面）の表面粗さＲａは、１．０ｎｍ以下であることが好ましいことが判る。【０１１３】
更には、熱膨張緩和膜４４を形成せずに、選択成長用マスク層４３の最下層をＳｉＯX（ＣＴＥ：０．５１〜０．５８×１０-6／Ｋ）から構成し、その他は、実施例７と同様の構成、構造を有する発光素子を製造したところ、製造条件に依るが、積層構造体の成膜中に選択成長用マスク層４３がＧａＮ基板１１から剥離してしまう場合があった。一方、実施例７にあっては、積層構造体の成膜中に選択成長用マスク層４３がＧａＮ基板１１から剥離することがなかった。【０１１４】
以上のとおり、実施例７の発光素子及びその製造方法にあっては、ＧａＮ基板表面の結晶面の面方位のオフ角、及び、選択成長用マスク層の面積割合が規定されているので、第２化合物半導体層の表面粗さを小さくすることができる。即ち、優れた表面モホロジーを有する第２化合物半導体層を形成することができる。その結果、平滑性に優れた第２光反射層を得ることができるので、所望の光反射率を得ることができ、発光素子の特性にバラツキが生じ難い。しかも、熱膨張緩和膜が形成され、あるいは又、ＣＴＥの値が規定されているので、ＧａＮ基板の線熱膨張係数と選択成長用マスク層の線熱膨張係数の差に起因してＧａＮ基板から選択成長用マスク層が剥がれるといった問題の発生を回避することができ、高い信頼性を有する発光素子を提供することができる。更には、ＧａＮ基板を用いるので、化合物半導体層に転位が発生し難いし、発光素子の熱抵抗が大きくなるといった問題を回避することができるので、高い信頼性を発光素子に付与することができるし、ＧａＮ基板を基準としてｐ側電極と異なる側にｎ側電極を設けることができる。【０１１５】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した発光素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができるし、実施例の発光素子の製造方法も、適宜、変更することができる。【０１１６】
各実施例においては、選択成長用マスク層４３の断面形状を矩形としたが、これに限定するものではなく、図１２Ａに示すように、台形とすることもできる。また、図１２Ｂに示すように、第１光反射層４１（選択成長用マスク層４３）の最上層（第１化合物半導体層２１と接する層）４５を窒化シリコン膜から構成してもよい。そして、この場合、第１光反射層４１の最上層４５の厚さをｔ2、第１光反射層４１の最上層４５の屈折率をｎ2としたとき、
ｔ2＝λ0／（２ｎ2）
を満足することが好ましく、これによって、第１光反射層４１の最上層４５は、波長λ0の光に対して透明となる。更には、図１Ａに示した例では、選択成長用マスク層４３を第１化合物半導体層２１で完全に覆ったが、選択成長用マスク層４３の一部が露出した状態としてもよいし（図１３Ａ参照）、選択成長用マスク層４３上の第１化合物半導体層２１が完全に平坦になっていない状態としてもよい（図１３Ｂ参照）。尚、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいては、電流狭窄層２４、第２電極３２、パッド電極３３、第２光反射層４２、第１電極３１の図示を省略している。発光素子を、第１光反射層４１の露出した領域や、第１化合物半導体層２１が完全に平坦になっていない領域を外して作製すればよい。具体的には、実施例５を適用することが好ましい。【０１１７】
仮想垂直面内における種結晶層６１の断面形状は、等脚台形に限定されるものではなく、模式的な一部端面図を図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、二等辺三角形とすることもできるし、矩形とすることもできる。種結晶層６１の断面形状を二等辺三角形とする場合、種結晶層６１の結晶成長を断面形状が等脚台形となるよりも更に進めればよい。種結晶層６１の断面形状を矩形とする場合、種結晶層６１の形成条件を、種結晶層６１の断面形状を等脚台形を形成するための形成条件と異ならせればよい。【０１１８】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《発光素子》
ＧａＮ基板、
ＧａＮ基板上に形成され、それぞれが離間して設けられた複数の選択成長用マスク層、
複数の選択成長用マスク層の内の１つから成る第１光反射層、
複数の選択成長用マスク層上に亙り形成された第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層から成る積層構造体、並びに、
第２化合物半導体層上に形成された第２電極及び第２光反射層、
を少なくとも備えた発光素子であって、
選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部には、ＧａＮ基板の露出表面の一部から構成された種結晶層成長領域が設けられており、
種結晶層成長領域上には、種結晶層が形成されており、
第１化合物半導体層は、種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき形成されており、
種結晶層の厚さは、選択成長用マスク層の厚さよりも薄い発光素子。
［Ａ０２］種結晶層の厚さをＴseed、選択成長用マスク層の厚さをＴ1としたとき、
０．１≦Ｔseed／Ｔ1＜１
を満足する［Ａ０１］に記載の発光素子。
［Ａ０３］選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
凸部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の発光素子。
［Ａ０４］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹部、凸部及び凹部がこの順に並んだ形状であり、
凸部頂面によって種結晶層成長領域が構成されている［Ａ０３］に記載の発光素子。
［Ａ０５］仮想垂直面内における、凸部の長さをＬcv、凹部の合計長さをＬccとしたとき、
０．２≦Ｌcv／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する［Ａ０４］に記載の発光素子。
［Ａ０６］選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面には凹凸部が形成されており、
凹部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の発光素子。
［Ａ０７］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凸部、凹部及び凸部がこの順に並んだ形状であり、
凹部底面によって種結晶層成長領域が構成されている［Ａ０６］に記載の発光素子。
［Ａ０８］仮想垂直面内における、凹部の長さをＬcc、凸部の合計長さをＬcvとしたとき、
０．２≦Ｌcc／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する［Ａ０７］に記載の発光素子。
［Ａ０９］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、非結晶成長層、平坦部及び非結晶成長層がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の発光素子。
［Ａ１０］仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、非結晶成長層の合計長さをＬnovとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌno）≦０．９
を満足する［Ａ０９］に記載の発光素子。
［Ａ１１］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹凸部、平坦部及び凹凸部がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の発光素子。
［Ａ１２］仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、凹凸部の合計長さをＬcc-cvとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌcc-cv）≦０．９
を満足する［Ａ１１］に記載の発光素子。
［Ａ１３］種結晶層の断面形状は、二等辺三角形、等脚台形又は矩形である［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１４］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の長さをＬ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層開口領域の上方に位置する第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層の縁から距離Ｌ0までの第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ1、
としたとき、
Ｄ1／Ｄ0≦０．２
を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０１］ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、
ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であり、
選択成長用マスク層の最下層として熱膨張緩和膜がＧａＮ基板上に形成されている［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０２］熱膨張緩和膜は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム及び窒化アルミニウムから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る［Ｂ０１］に記載の発光素子。
［Ｂ０３］熱膨張緩和膜の厚さをｔ1、発光素子の発光波長をλ0、熱膨張緩和膜の屈折率をｎ1としたとき、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足する［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の発光素子。
［Ｂ０４］ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、
ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であり、
ＧａＮ基板と接する選択成長用マスク層の最下層の線熱膨張係数ＣＴＥは、
１×１０-6／Ｋ≦ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
好ましくは、
１×１０-6／Ｋ＜ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０５］選択成長用マスク層の最下層は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム及び窒化アルミニウムから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る［Ｂ０４］に記載の発光素子。
［Ｂ０６］選択成長用マスク層の最下層の厚さをｔ1、発光素子の発光波長をλ0、選択成長用マスク層の最下層の屈折率をｎ1としたとき、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足する［Ｂ０４］又は［Ｂ０５］に記載の発光素子。
［Ｂ０７］第２化合物半導体層の表面粗さＲａは、１．０ｎｍ以下である［Ｂ０１］乃至［Ｂ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０１］《発光素子の製造方法》
ＧａＮ基板上にそれぞれが離間して設けられ、その内の１つが第１光反射層として機能する複数の選択成長用マスク層を形成し、併せて、選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に露出したＧａＮ基板の部分の一部の表面に種結晶層成長領域を形成した後、
種結晶層成長領域上に、選択成長用マスク層の厚さよりも薄い種結晶層を形成し、次いで、
種結晶層から横方向エピタキシャル成長に基づき第１化合物半導体層を形成し、更に、
第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成する、
各工程を少なくとも有する発光素子の製造方法。
［Ｃ０２］種結晶層の厚さをＴseed、選択成長用マスク層の厚さをＴ1としたとき、
０．１≦Ｔseed／Ｔ1＜１
を満足する［Ｃ０１］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０３］選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面に凹凸部を形成し、
凸部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０４］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹部、凸部及び凹部がこの順に並んだ形状であり、
凸部頂面によって種結晶層成長領域が構成されている［Ｃ０３］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０５］仮想垂直面内における、凸部の長さをＬcv、凹部の合計長さをＬccとしたとき、
０．２≦Ｌcv／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する［Ｃ０４］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０６］選択成長用マスク層と選択成長用マスク層との間に位置する選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面に凹凸部を形成し、
凹部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０７］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凸部、凹部及び凸部がこの順に並んだ形状であり、
凹部底面によって種結晶層成長領域が構成されている［Ｃ０６］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０８］仮想垂直面内における、凹部の長さをＬcc、凸部の合計長さをＬcvとしたとき、
０．２≦Ｌcc／（Ｌcv＋Ｌcc）≦０．９
を満足する［Ｃ０７］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ０９］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、非結晶成長層、平坦部及び非結晶成長層がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ１０］仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、非結晶成長層の合計長さをＬnovとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌno）≦０．９
を満足する［Ｃ０９］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ１１］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の底部に位置するＧａＮ基板の露出表面の断面形状は、凹凸部、平坦部及び凹凸部がこの順に並んだ形状であり、
平坦部によって種結晶層成長領域が構成されている［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ１２］仮想垂直面内における、平坦部の長さをＬflat、凹凸部の合計長さをＬcc-cvとしたとき、
０．２≦Ｌflat／（Ｌflat＋Ｌcc-cv）≦０．９
を満足する［Ｃ１１］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ１３］種結晶層の断面形状は、二等辺三角形、等脚台形又は矩形である［Ｃ０１］乃至［Ｃ１２］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
［Ｃ１４］隣接する２つの選択成長用マスク層の中心点を通過する２本の法線を含む仮想垂直面で発光素子を切断したときの選択成長用マスク層開口領域の長さをＬ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層開口領域の上方に位置する第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ0、
該仮想垂直面内において、選択成長用マスク層の縁から距離Ｌ0までの第１化合物半導体層の領域における転位密度をＤ1、
としたとき、
Ｄ1／Ｄ0≦０．２
を満足する［Ｃ０１］乃至［Ｃ１３］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０１］ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、
ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であり、
選択成長用マスク層の最下層として、ＧａＮ基板上に熱膨張緩和膜を形成する［Ｃ０１］乃至［Ｃ１４］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０２］熱膨張緩和膜は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム及び窒化アルミニウムから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る［Ｄ０１］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０３］熱膨張緩和膜の厚さをｔ1、発光素子の発光波長をλ0、熱膨張緩和膜の屈折率をｎ1としたとき、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足する［Ｄ０１］又は［Ｄ０２］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０４］ＧａＮ基板表面の面方位のオフ角は０．４度以内、好ましくは０．４０度以内であり、
ＧａＮ基板の面積をＳ0としたとき、選択成長用マスク層の面積は０．８Ｓ0以下であり、
ＧａＮ基板と接する選択成長用マスク層の最下層の線熱膨張係数ＣＴＥは、
１×１０-6／Ｋ≦ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
好ましくは、
１×１０-6／Ｋ＜ＣＴＥ≦１×１０-5／Ｋ
を満足する［Ｃ０１］乃至［Ｃ１４］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０５］選択成長用マスク層の最下層は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム及び窒化アルミニウムから成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成る［Ｄ０４］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０６］選択成長用マスク層の最下層の厚さをｔ1、発光素子の発光波長をλ0、選択成長用マスク層の最下層の屈折率をｎ1としたとき、
ｔ1＝λ0／（２ｎ1）
を満足する［Ｄ０４］又は［Ｄ０５］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０７］第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成した後、第１光反射層をストッパ層として、ＧａＮ基板を除去する［Ｄ０１］乃至［Ｄ０６］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０８］第２化合物半導体層の表面粗さＲａは、１．０ｎｍ以下である［Ｄ０１］乃至［Ｄ０７］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
［Ｄ０９］選択成長用マスク層の平面形状は、正六角形、円形、格子状又はストライプ状である［Ｄ０１］乃至［Ｄ０８］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【符号の説明】
【０１１９】
１１・・・ＧａＮ基板、２０・・・積層構造体、２１・・・第１化合物半導体層、２１ａ・・・第１化合物半導体層の第１面、２１ｂ・・・第１化合物半導体層の第２面、２２・・・第２化合物半導体層、２２ａ・・・第２化合物半導体層の第１面、２２ｂ・・・第２化合物半導体層の第２面、２３・・・活性層（発光層）、２４・・・電流狭窄層、２４Ａ・・・電流狭窄層に設けられた開口、２５・・・接合層、２６・・・支持基板、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極、３３・・・パッド電極、４１・・・第１光反射層、４２・・・第２光反射層、４３・・・選択成長用マスク層、４４・・・熱膨張緩和膜、４５・・・第１光反射層（選択成長用マスク層）の最上層、５１・・・選択成長用マスク層開口領域、５２・・・種結晶層成長領域、５３，５４・・・凹凸部、５３Ａ，５４Ａ・・・凸部、５３Ｂ，５４Ｂ・・・凹部、５５Ａ・・・平坦部、５５Ｂ・・・非結晶成長層、５６Ａ・・・平坦部、５６Ｂ・・・凹凸部、６１・・・種結晶層、６２・・・種結晶、６３・・・転位
【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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