(57)【要約】半導体光デバイスは、第１化合物半導体層３１、活性層３３及び第２化合物半導体層３２から成る積層構造体３０を有し、第２化合物半導体層３２上には、コンタクト層３４を介して第２電極４２が形成されており、コンタクト層３４の厚さは４原子層以下の厚さであり、コンタクト層３４と第２化合物半導体層３２の界面をｘｙ平面、コンタクト層３４と接する第２化合物半導体層の部分である界面層３２Ａを構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ2、ｚ軸に沿った格子定数をｚ2、コンタクト層３４を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC’、ｚ軸に沿った長さをｚC’としたとき、（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）を満足する。
2016006298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、
第２化合物半導体層上には、コンタクト層を介して、第２電極が形成されており、
コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層と第２化合物半導体層の界面をｘｙ平面、コンタクト層と接する第２化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ2、ｚ軸に沿った格子定数をｚ2、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC’、ｚ軸に沿った長さをｚC’としたとき、
（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）
を満足する半導体光デバイス。
【請求項２】
コンタクト層は、第２化合物半導体層の界面層に対して疑似格子整合している請求項１に記載の半導体光デバイス。
【請求項３】
コンタクト層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ2＝ｘC’＜ｘC
ｚC’＞ｚC
を満足する請求項２に記載の半導体光デバイス。
【請求項４】
第２化合物半導体層の界面層を構成する結晶の結晶構造は六方晶系である請求項１に記載の半導体光デバイス。
【請求項５】
積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、第２化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る請求項４に記載の半導体光デバイス。
【請求項６】
積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、第２化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る請求項４に記載の半導体光デバイス。
【請求項７】
積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ及びＣｄＳｅから成る群から選択された１種類の材料から成る請求項１に記載の半導体光デバイス。
【請求項８】
コンタクト層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値は、第２化合物半導体層の界面層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値よりも小さい請求項１に記載の半導体光デバイス。
【請求項９】
第２電極は、インジウム原子を含む透明導電性材料から成る請求項１に記載の半導体光デバイス。
【請求項１０】
第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である請求項１に記載の半導体光デバイス。
【請求項１１】
第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、
第１化合物半導体層上には、コンタクト層を介して、第１電極が形成されており、
コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層と第１化合物半導体層の界面をｘｙ平面、コンタクト層と接する第１化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ1、ｚ軸に沿った格子定数をｚ1、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC”、ｚ軸に沿った長さをｚC”としたとき、
（ｚC”／ｘC”）＞（ｚ1／ｘ1）
を満足する半導体光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子や発光ダイオードに代表される半導体光デバイスは、例えば、第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、第２化合物半導体層上には第２電極が形成されており、第１化合物半導体層は電気的に第１電極に接続された構造を有する。【０００３】
図５（出典：Ishikawa, et.al., J. Appl. Phys. 81. 1315(1997)）に、ｐ型ＧａＮから成る第２化合物半導体層上に形成された第２電極（ｐ側電極）を構成する金属と抵抗値との関係を示す。尚、黒丸印はアニール処理前の値を示し、白丸印は５００゜Ｃでのアニール処理後の値を示す。ｐ型ＧａＮから成る第２化合物半導体層に対する第２電極は、仕事関数の値が大きい金属の方が、より低いショットキバリアを有するため、良好なコンタクト特性が得られる傾向がある。図５から、金属の仕事関数の値が増加するに従い、抵抗値が低下することが判る。そして、このことから、一般に、ｐ型ＧａＮから成る第２化合物半導体層に対するオーミック電極として、仕事関数の値が５ｅＶ乃至５．６５ｅＶに分布するＰｄ、Ｐｔ等の白金族やＮｉ、Ａｕ等が用いられている。【０００４】
駆動電圧の低減を目的とした窒化物半導体素子が、例えば、特開平１０−２４２５８７に開示されている。この窒化物半導体素子は、ｐ型窒化物半導体層上に、ｐ型コンタクト層を介して形成されたｐ型電極を備えた窒化物半導体素子である。そして、ｐ型コンタクト層は、ｐ型窒化物半導体層よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導体から成り、且つ、５０ｎｍ以下の厚さに形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４２５８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この特許公開公報に開示された技術にあっても、第２電極を構成する材料には、ＮｉとＡｕを含む合金、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｇ／Ａｕといった仕事関数の値の高い材料が用いられている。即ち、第２電極を構成する材料の選択自由度が低いといった問題がある。【０００７】
従って、本開示の目的は、駆動電圧の低減を図ることができ、しかも、第２電極を構成する材料の選択自由度を向上させ得る構成、構造を有する半導体光デバイス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第１の態様に係る半導体光デバイスは、
第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、
第２化合物半導体層上には、コンタクト層を介して、第２電極が形成されており、
コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層と第２化合物半導体層の界面をｘｙ平面、コンタクト層と接する第２化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ2、ｚ軸に沿った格子定数をｚ2、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC’、ｚ軸に沿った長さをｚC’としたとき、
（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）
を満足する。【０００９】
上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る半導体光デバイスは、
第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、
第１化合物半導体層上には、コンタクト層を介して、第１電極が形成されており、
コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層と第１化合物半導体層の界面をｘｙ平面、コンタクト層と接する第１化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ1、ｚ軸に沿った格子定数をｚ1、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC”、ｚ軸に沿った長さをｚC”としたとき、
（ｚC”／ｘC”）＞（ｚ1／ｘ1）
を満足する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体光デバイスにあっては、コンタクト層と接する第２化合物半導体層あるいは第１化合物半導体層の部分である界面層における格子定数と、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおける長さとが、所定の関係を満足しているが故に、コンタクト層には一種の歪みが発生し、その結果、駆動電圧の低減を図ることができるだけでなく、仕事関数の値の低い材料から第２電極あるいは第１電極を構成することが可能となり、第２電極あるいは第１電極を構成する材料の選択自由度を向上させることができる。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、実施例１の半導体光デバイスの模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、実施例１の半導体光デバイスの走査透過電子顕微鏡像である。
【図３】図３は、半導体光デバイスのシリーズ抵抗値と、ｐ側電極を構成する材料の仕事関数の値との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施例３の半導体光デバイスの模式的な一部断面図である。
【図５】図５は、ｐ型ＧａＮから成る第２化合物半導体層上に形成された第２電極と抵抗値との関係を示す図である。
【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．本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイス、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る半導体光デバイス）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（本開示の第２の態様に係る半導体光デバイス）
５．その他
【００１３】
〈本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイス、全般に関する説明〉
本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイスにおいて、コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さである。コンタクト層の厚さが４原子層を超える厚さであると、コンタクト層に結晶欠陥が発生し、コンタクト抵抗値の増加に繋がる虞がある。コンタクト層は、「層状」であってもよいし、アイランド状（島状）に形成され、層状には形成されていない状態にあってもよい。
【００１４】
本開示の第１の態様に係る半導体光デバイスにおいて、コンタクト層は、第２化合物半導体層の界面層に対して疑似格子整合している形態とすることができる。ここで、疑似格子整合しているとは、ｘC’の値とｘ2の値は等しく、しかも、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットの体積は、コンタクト層を構成する結晶の格子定数から求められる体積と等しいことを意味する。即ち、このような形態の本開示の第１の態様に係る半導体光デバイスにおいて、コンタクト層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ2＝ｘC’＜ｘC
ｚC’＞ｚC
を満足する形態とすることができる。尚、「ｘ2＝ｘC’」と表現しているが、この式は、算術的に厳密に等しいだけでなく、
０．９０≦ｘC’／ｘ2≦１．１０
である場合を包含する。
【００１５】
また、本開示の第２の態様に係る半導体光デバイスにおいて、コンタクト層は、第１化合物半導体層の界面層に対して疑似格子整合している形態とすることができる。ここで、疑似格子整合しているとは、ｘC”の値とｘ1の値は等しく、しかも、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットの体積は、コンタクト層を構成する結晶の格子定数から求められる体積と等しいことを意味する。即ち、このような形態の本開示の第２の態様に係る半導体光デバイスにおいて、コンタクト層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ1＝ｘC”＜ｘC
ｚC”＞ｚC
を満足する形態とすることができる。尚、「ｘ1＝ｘC”」と表現しているが、この式は、算術的に厳密に等しいだけでなく、
０．９０≦ｘC”／ｘ1≦１．１０
である場合を包含する。
【００１６】
上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様（あるいは第２の態様）に係る半導体光デバイスにおいて、第２化合物半導体層（あるいは第１化合物半導体層）の界面層を構成する結晶の結晶構造は六方晶系である構成とすることができる。そして、このような構成において、積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層は、第２化合物半導体層（あるいは第１化合物半導体層）の界面層を構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る構成とすることができ、あるいは又、積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層は、第２化合物半導体層（あるいは第１化合物半導体層）の界面層を構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る構成とすることができる。ここで、後者の場合、具体的には、第２化合物半導体層（あるいは第１化合物半導体層）の界面層はＧａＮ層から成り、コンタクト層は、
（ａ）ＡｌXＧａYＩｎZＮ（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１）から成る構成
（ｂ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＯT（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０＜Ｓ≦１，０＜Ｔ≦１）から成る構成
（ｃ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＰ1-S（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０≦Ｓ＜１）から成る構成
（ｄ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＡｓ1-S（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０≦Ｓ＜１）から構成
（ｅ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＳｂ1-S（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０≦Ｓ＜１）から成る構成
を挙げることができる。ＧａＮ系化合物半導体に酸素原子が含まれるか否かは、例えば、透過電子顕微鏡付属エネルギー分散型Ｘ線分析法や三次元アトムプローブ法によって測定することができる。
【００１７】
あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体光デバイスにおいて、積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層は、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ及びＣｄＳｅから成る群から選択された１種類の材料から成る構成とすることができる。
【００１８】
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第１の態様（あるいは第２の態様）に係る半導体光デバイスにおいて、コンタクト層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値は、第２化合物半導体層（あるいは第１化合物半導体層）の界面層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値よりも小さいことが好ましい。
【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第１の態様（あるいは第２の態様）に係る半導体光デバイスにおいて、第２電極（あるいは第１電極）は、インジウム原子を含む透明導電性材料から成ることが好ましい。
【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第１の態様あるいは第２の態様に係る半導体光デバイスにおいて、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である形態とすることができる。
【００２１】
上述したとおり、積層構造体やコンタクト層はＧａＮ系化合物半導体から構成することが好ましいが、第２化合物半導体層の界面層以外の第２化合物半導体層の部分、活性層、第１化合物半導体層を構成する化合物半導体として、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮといったＧａＮ系化合物半導体を挙げることができるし、活性層を構成する化合物半導体として、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。積層構造体の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法）や有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ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（ＨＶＰＥ法）、プラズマアシステッド物理的気相成長法（ＰＰＤ法）を挙げることができる。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。また、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（ＳｉＨ4）を用いればよいし、Ｍｇ源として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。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からリッジストライプ構造を形成する場合、リッジストライプ構造を形成するために積層構造体をエッチングする方法として、リソグラフィ技術とウェットエッチング技術の組合せ、リソグラフィ技術とドライエッチング技術の組合せを挙げることができる。積層構造体の構成、それ自体は、周知の構成とすることができる。積層構造体は半導体光デバイス製造用基板（以下、単に『製造用基板』と呼ぶ）上に形成されており、製造用基板側から、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層が積層された構造を有し、あるいは又、第２化合物半導体層、活性層及び第１化合物半導体層が積層された構造を有する。コンタクト層の形成方法として、上記の積層構造体の形成方法の他、原子層堆積法（ＡＬＤ法， Atomic Layer Deposition 法）、マイグレーション・エンハンスト・エピタキシー法（ＭＥＥ法， Migration-Enhanced Epitaxy）、パルスレーザー堆積法（ＰＬＤ法， Pulsed Laser Deposition 法）、熱処理法等を挙げることができる。
【００２２】
活性層は、単一の化合物半導体層から構成されていてもよいし、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）あるいは多重量子井戸構造（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、（ＩｎＧａＮ，ＧａＮ）や（ＩｎＧａＮ，ＡｌＩｎＧａＮ）、（ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＮ）［但し、井戸層を構成するＩｎＧａＮの組成と障壁層を構成するＩｎＧａＮの組成とは異なる］を例示することができる。更には、障壁層は複数の組成を有する層群で構成されていてもよい。
【００２３】
第１化合物半導体層に第１導電型を付与し、第２化合物半導体層及びコンタクト層に第２導電型を付与するためには、第１化合物半導体層、第２化合物半導体層及びコンタクト層のそれぞれに、不純物を導入すればよい。化合物半導体層に添加されるｎ型不純物として、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、テルル（Ｔｅ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）、パラジウム（Ｐｄ）を挙げることができるし、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、炭素（Ｃ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）を挙げることができる。
【００２４】
本開示の第１の態様に係る半導体光デバイスにおいて、第２電極は、コンタクト層を介して第２化合物半導体層と接している一方、第１電極は、電気的に第１化合物半導体層に接続されている。即ち、第１電極は、第１化合物半導体層上に形成されており、あるいは又、第１電極は、導電材料層や製造用基板を介して第１化合物半導体層に接続されている。また、本開示の第２の態様に係る半導体光デバイスにおいて、第１電極は、コンタクト層を介して第１化合物半導体層と接している一方、第２電極は、第２化合物半導体層上に形成されている。尚、第２電極は、コンタクト層を介して第２化合物半導体層と接しており、第１電極は、第２のコンタクト層を介して第１化合物半導体層と接している形態とすることもできる。
【００２５】
第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型とする場合、第２電極は、例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）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から成る形態とすることができる。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）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、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、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、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電極や第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。
【００２６】
あるいは又、第２電極をｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層上に形成する場合、前述したとおり、第２電極を透明導電性材料層から構成してもよい。また、第１電極をｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層上に形成する場合、第１電極を透明導電性材料層から構成してもよい。透明導電性材料層を構成する透明導電性材料として、前述したとおり、インジウム原子を含む透明導電性材料［具体的には、酸化インジウム、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）、インジウム−ガリウム複合酸化物（ＩＧＯ）、インジウム・ドープのガリウム−亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ−ＧａＺｎＯ4）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）］を挙げることができるし、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、ＧａドープのＺｎＯを含む）、酸化アンチモン、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物を例示することができる。あるいは又、第１電極や第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性材料層を挙げることもできる。
【００２７】
あるいは又、第１電極や第２電極を構成する光透過性が良好で仕事関数の値が小さい材料として、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ土類金属、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）等を挙げることもできる。更には、Ｌｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｃｏ3、Ｃｓ2ＳＯ4、ＭｇＦ、ＬｉＦやＣａＦ2等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類フッ化物を挙げることもできる。
【００２８】
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（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。
【００２９】
製造用基板を残したままとしてもよいし、製造用基板上に第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層、コンタクト層、第２電極等を順次形成した後、製造用基板を除去してもよい。具体的には、製造用基板上に第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体層、コンタクト層、第２電極を順次形成し、第２電極を支持基板に固定した後、製造用基板を除去して、第１化合物半導体層を露出させればよい。製造用基板の除去は、エッチング法や研磨法に基づき行う形態とすることができるし、あるいは又、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、製造用基板の一部の除去を行い、あるいは、製造用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化合物半導体層を露出させてもよい。この場合、本開示の第２の態様に係る半導体光デバイスにあっては、露出した第１化合物半導体層の上にコンタクト層、第１電極を、順次、形成してもよい。
【００３０】
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第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイスにあっては、活性層において生成した光は、積層構造体の端面（側面）から外部に出射される形態とすることができるし、第２化合物半導体層を介して外部に出射される形態とすることもできるし、第１化合物半導体層を介して外部に出射される形態とすることもできる。第１化合物半導体層側から光が外部に出射される形態の半導体光デバイスにあっては、場合によっては、前述したとおり、製造用基板を除去してもよい。
【００３１】
製造用基板として、ＧａＮ基板やサファイア基板の他にも、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。主に、ＧａＮ系化合物半導体層を基板に形成する場合、ＧａＮ基板が欠陥密度の少なさから好まれるが、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。
【００３２】
あるいは又、製造用基板として、上述した各種の基板以外にも、ガラス基板、石英基板といった透明無機基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂；ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリフッ化ビニリデン樹脂；テトラアセチルセルロース樹脂；ブロム化フェノキシ樹脂；アラミド樹脂；ポリイミド樹脂；ポリスチレン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリスルフォン樹脂；アクリル樹脂；エポキシ樹脂；フッ素樹脂；シリコーン樹脂；ジアセテート樹脂；トリアセテート樹脂；ポリ塩化ビニル樹脂；環状ポリオレフィン樹脂等の透明プラスチック基板やフィルムを挙げることができる。ガラス基板として、例えば、ソーダガラス基板、耐熱ガラス基板、石英ガラス基板を挙げることができる。
【００３３】
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電極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。
【００３４】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイスとして、発光・受光素子、具体的には、端面発光型の半導体レーザ素子、端面発光型のスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬとも呼ばれる）、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった半導体発光素子、あるいは、半導体光増幅器を挙げることができるし、太陽電池や光センサーを挙げることもできる。半導体光増幅器は、光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅するものであり、共振器効果を極力排除したレーザ構造を有し、半導体光増幅器の光利得に基づき入射光を増幅する。半導体レーザ素子にあっては、第１端面における光反射率と第２端面における光反射率との最適化を図ることで、共振器が構成され、光は第１端面から出射される。あるいは、外部共振器を配置してもよい。一方、スーパールミネッセントダイオードにあっては、第１端面における光反射率を非常に低い値とし、第２端面における光反射率を非常に高い値とし、共振器を構成することなく、活性層で生成した光が第２端面において反射され、第１端面から出射される。半導体レーザ素子及びスーパールミネッセントダイオードにおいて、第１端面には、無反射コート層（ＡＲ）あるいは低反射コート層が形成されているし、第２端面には、高反射コート層（ＨＲ）が形成されている。また、半導体光増幅器にあっては、第１端面及び第２端面における光反射率を非常に低い値とし、共振器を構成することなく、第２端面から入射した光を増幅して第１端面から出射する。面発光レーザ素子にあっては、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ってレーザ発振が生じる。
【００３５】
一般に、光出射端面あるいは光入射端面には、無反射コート層（ＡＲ）あるいは低反射コート層が形成されている。また、光反射端面には、高反射コート層（ＨＲ）が形成されている。無反射コート層（低反射コート層）として、酸化チタン層、酸化タンタル層、酸化ジルコニウム層、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、及び、窒化ケイ素層から成る群から選択された少なくとも２種類の層の積層構造を挙げることができ、スパッタリング法や真空蒸着法等のＰＶＤ法に基づき形成することができる。
【００３６】
半導体レーザ素子として、限定するものではないが、リッジストライプ型の分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ構造、Separate Confinement Heterostructure）を有する半導体レーザ素子を挙げることができる。あるいは又、斜めリッジストライプ型の分離閉じ込めヘテロ構造を有する半導体レーザ素子を挙げることができる。即ち、半導体レーザ素子の軸線とリッジストライプ構造の軸線とは、所定の角度で交わっている構成とすることができる。ここで、所定の角度φとして、０．１度≦φ≦１０度を例示することができる。リッジストライプ構造の軸線とは、光出射端面におけるリッジストライプ構造の両端の二等分点と、光反射端面におけるリッジストライプ構造の両端の二等分点とを結ぶ直線である。また、半導体レーザ素子の軸線とは、光出射端面における仮想垂直面及び光反射端面における仮想垂直面と直交する軸線を指す。リッジストライプ構造の平面形状は、直線状であってもよいし、湾曲していてもよい。あるいは又、テーパー状（フレア状）のリッジストライプ型（例えば、光出射端面から光反射端面に向かって、単調に、テーパー状に緩やかに広げられる構成、光出射端面から光反射端面に向かって、先ず広げられ、最大幅を超えた後、狭められる構成を含む）の分離閉じ込めヘテロ構造を有する半導体レーザ素子を挙げることができる。リッジストライプ構造は、第２化合物半導体層の厚さ方向の一部から構成されていてもよいし、第２化合物半導体層及び活性層から構成されていてもよいし、第２化合物半導体層、活性層、及び、第１化合物半導体層の厚さ方向の一部分から構成されていてもよい。但し、半導体レーザ素子は、これらの構造に限定するものではない。半導体レーザ素子として、その他、インデックス・ガイド構造の半導体レーザ素子や、共振器方向に発光領域と可飽和吸収領域とを並置したバイ・セクション（Bi Section）型、マルチセクション型（多電極型）の半導体レーザ素子、発光領域と可飽和吸収領域とを垂直方向に配置したＳＡＬ（Saturable Absorber Layer）型や、リッジストライプ構造に沿って可飽和吸収領域を設けたＷＩ（Weakly Index guide）型の半導体レーザ素子を挙げることもできる。
【００３７】
本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイス等は、例えば、表示装置に適用することができる。即ち、このような表示装置として、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイス等を光源として備えたプロジェクター装置や画像表示装置、モニター装置、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイス等を光源として備えた反射型液晶表示装置、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、各種照明を挙げることができる。また、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイス等を顕微鏡の光源として用いることができる。但し、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る半導体光デバイスの適用分野はこれらに限定するものではない。
【実施例１】
【００３８】
実施例１は、本開示の第１の態様に係る半導体光デバイスに関する。実施例１の半導体光デバイスの模式的な一部断面図を図１Ａ及び図１Ｂに示す。尚、図１Ａは、図１Ｂの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図であり、導波路構造（共振器構造）の延びる方向に対して垂直な仮想平面で半導体光デバイスを切断したときの模式的な一部断面図である。また、図１Ｂは、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な一部断面図であり、導波路構造（共振器構造）の延びる方向に対して平行な仮想平面で半導体光デバイスを切断したときの模式的な一部断面図である。【００３９】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の半導体光デバイスは、具体的には、半導体レーザ素子、より具体的には、リッジストライプ型の分離閉じ込めヘテロ構造を有する半導体レーザ素子から構成されている。そして、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である。即ち、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の半導体光デバイスは、第１導電型（具体的には、実施例においてはｎ型）を有する第１化合物半導体層３１、活性層３３、及び、第１導電型とは異なる第２導電型（具体的には、実施例においてはｐ型）を有する第２化合物半導体層３２から成る積層構造体３０を有する。【００４０】
そして、実施例１の半導体光デバイスにおいて、第２化合物半導体層３２上には、コンタクト層３４を介して、第２電極４２が形成されており、コンタクト層３４の厚さは、４原子層以下の厚さである。また、コンタクト層３４と第２化合物半導体層３２の界面をｘｙ平面、コンタクト層３４と接する第２化合物半導体層３２の部分である界面層３２Ａを構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数（具体的には、ａ軸に沿った格子定数）をｘ2、ｚ軸に沿った格子定数（具体的には、ｃ軸に沿った格子定数）をｚ2、コンタクト層３４を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さ（具体的には、ａ軸に沿った長さ）をｘC’、ｚ軸に沿った長さ（具体的には、ｃ軸に沿った長さ）をｚC’としたとき、
（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）
を満足する。【００４１】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の半導体光デバイスにおいて、リッジストライプ構造２０は、第１化合物半導体層３１、活性層３３及び第２化合物半導体層３２が積層された積層構造体３０から成り、光を出射する第１端面２１、及び、第１端面２１と対向する第２端面２２を有する。図示した例では、リッジストライプ構造２０の平面形状は、直線状である。また、リッジストライプ構造２０は、第２化合物半導体層３２を厚さ方向に一部エッチングすることで形成されている。リッジストライプ構造２０の下方の活性層３３の領域が、発光領域（電流注入領域）に相当する。光出射端面（第１端面）２１及び光反射端面（第２端面）には高反射コート層（ＨＲ）が形成されているが、これらのコート層の図示は省略している。尚、光出射端面（第１端面）２１の光反射率は、光反射端面（第２端面）２２の光反射率よりも低い。リッジストライプ構造２０及びその両側は、ＳｉＯXやＳｉＮX、ＡｌＯXから成る絶縁層３６で被覆されている。コンタクト層３４（後述する実施例３においては、第２化合物半導体層３２）の頂面上の絶縁層３６の部分は除去されており、コンタクト層３４（後述する実施例３においては、第２化合物半導体層３２）の頂面には、第２電極４２が形成されている。ここで、実施例１の半導体光デバイスにおいて、第２電極４２は、インジウム原子を含む透明導電性材料、具体的には、ＩＴＯや、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ等から成る。また、ＧａＮ基板１１の裏面（主面と対向する面）には、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層が積層されて成る第１電極４１が形成されている。【００４２】
ここで、実施例１の半導体光デバイスにおいて、第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａを構成する結晶の結晶構造は六方晶系である。また、コンタクト層３４を構成する結晶の結晶構造も六方晶系である。積層構造体３０は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層３４は、第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａを構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る。積層構造体３０の具体的な構成を、以下の表１に示すが、最下段に記載された化合物半導体層がｎ型ＧａＮ基板から成るＧａＮ基板１１上に形成されている。コンタクト層３４の組成を「ｐ型ＧａＮ（Ｏ）」と表現しているが、これは、コンタクト層３４が、酸素原子を含むＧａＮから成ることを示している。活性層３３は、ＩｎＧａＮ層から成る井戸層と、ＧａＮ層から成る障壁層とが積層された量子井戸構造を有する。ＧａＮ基板１１には、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されている。表１に示す組成の半導体光デバイスは緑色を出射する。即ち、実施例１の半導体光デバイスの発光波長は、４４０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下、より具体的には、４９５ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下である。第２化合物半導体層３２における界面層３２Ａは、超格子構造を有する第２クラッド層を構成する厚さ２．５ｎｍのｐ型ＧａＮから成る。第２クラッド層にあっては、ｐ型ＡｌＧａＮ層あるいはｐ型ＧａＮ層の一方のみを変調ドーピング構造としてもよい。また、第１クラッド層や第２クラッド層を、後述するように、４元ＩｎＡｌＧａＮ層から構成することもできる。尚、組成を変更することで、青色を出射する半導体光デバイスを得ることができる。【００４３】
［表１］
2016006298.tif 000003
【００４４】
以下、実施例１の半導体光デバイスの製造方法の概要を説明する。【００４５】
［工程−１００］
例えば、｛０００１｝面であるｃ面を主面として有するＧａＮ基板１１を準備する。但し、ＧａＮ基板１１の主面は、極性面であるｃ面に限定するものではない。｛１１−２０｝面であるＡ面、｛１−１００｝面であるＭ面、｛１−１０２｝面といった無極性面、あるいは又、｛１１−２４｝面や｛１１−２２｝面を含む｛１１−２ｎ｝面、｛１０−１１｝面、｛１０−１２｝面といった半極性面を主面として有するＧａＮ基板１１を用いることもできる。そして、先ず、サーマルクリーニング等によって、ＧａＮ基板１１の主面を清浄化する。次いで、このＧａＮ基板１１の主面の上に、ＭＯＣＶＤ法に基づき、バッファ層１２を結晶成長させる。続いて、第１クラッド層を成長させた後、第１ガイド層、活性層、第２ガイド層、電子障壁層、第２クラッド層を、順次、形成する。その後、コンタクト層３４をＡＬＤ法に基づき形成することで、ｐ型ＧａＮ（Ｏ）から成るコンタクト層３４を得る。コンタクト層３４は、厚さ２．５ｎｍのｐ型ＧａＮから成る界面層３２Ａの上に形成される。尚、コンタクト層３４の形成方法は、ＡＬＤ法に限定するものではない。【００４６】
［工程−１１０］
次に、第２化合物半導体層３２（具体的には、コンタクト層３４）の上にエッチング用マスクを形成し、このエッチング用マスクを用いて、例えばＲＩＥ法に基づき、第２化合物半導体層３２を厚さ方向に一部分、エッチングすることで、リッジストライプ構造２０を形成した後、エッチング用マスクを除去する。第２化合物半導体層３２及び活性層３３を厚さ方向にエッチングしてもよいし、第２化合物半導体層３２、活性層３３、及び、第１化合物半導体層３１を厚さ方向に一部分、エッチングしてもよい。【００４７】
［工程−１２０］
その後、全面に絶縁層３６を形成し、第２化合物半導体層３２（具体的には、コンタクト層３４）の頂面上に位置する絶縁層３６の部分を除去する。そして、露出した第２化合物半導体層３２（具体的には、コンタクト層３４）の上に第２電極４２を形成する。また、ＧａＮ基板１１の裏面側を例えばラッピング及びポリッシングすることで、ＧａＮ基板１１の厚さを１００μｍ程度にした後、ＧａＮ基板１１の裏面に第１電極４１を形成する。尚、全面に第２電極４２を形成した後、第２電極４２をパターニングし、次いで、全面に絶縁層３６を形成した後、絶縁層３６をパターニングすることで、第２電極４２の一部を露出させてもよい。【００４８】
［工程−１３０］
次いで、積層構造体３０を劈開することで光出射端面（第１端面）２１や光反射端面（第２端面）２２を形成する。その後、電極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の半導体光デバイスを完成させる。【００４９】
得られた半導体光デバイスの走査透過電子顕微鏡像を図２に示す。走査透過電子顕微鏡像から測定されるコンタクト層３４を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さ（具体的には、ａ軸に沿った長さ）をｘC’、ｚ軸に沿った長さ（具体的には、ｃ軸に沿った長さ）ｚC’は、
ｘC’／２＝０．１７ｎｍ
ｚC’／２＝０．３１ｎｍ
であった。一方、界面層３２Ａを構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数（具体的には、ａ軸に沿った格子定数）をｘ2、ｚ軸に沿った格子定数（具体的には、ｃ軸に沿った格子定数）ｚ2は、
ｘ2／２  ＝０．１７ｎｍ
ｚ2／２  ＝０．２７ｎｍ
であった。即ち、
（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）
を満足している。しかも、コンタクト層３４は、第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａに対して疑似格子整合している。即ち、コンタクト層３４を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ2＝ｘC’＜ｘC
ｚC’＞ｚC
を満足している。【００５０】
図１Ａ及び図１Ｂに示した構造を有する電子デバイスのシリーズ抵抗値と、第２電極４２（ｐ側電極）を構成する材料の仕事関数の値との関係のグラフを図３に示す。Ｔｉ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄに関しては、従来の半導体レーザ素子と同様に、ｐ型ＧａＮ層から成る第２クラッド層上に、Ｔｉ、Ｎｉ／ＡｕあるいはＰｄから成る第２電極を形成したときのシリーズ抵抗値である。シリーズ抵抗値と仕事関数の値には相関が見られる。一方、実施例１のコンタクト層３４を形成した場合、即ち、２原子層の厚さを有するコンタクト層３４を、ｐ型ＧａＮから成る界面層３２ＡとＩＴＯから成る第２電極４２との間に設けた場合、ＩＴＯの仕事関数の値（成膜条件にも依るが、例えば、４．４ｅＶ〜４．７５ｅＶ）から推測されるシリーズ抵抗値に対して、実際のシリーズ抵抗値は１／３程度に小さくなっている。そして、シリーズ抵抗値の低下、即ち、コンタクト抵抗値の低下によって、半導体光デバイスの駆動電圧の低減を図ることができる。【００５１】
以上のとおり、実施例１の半導体光デバイスにあっては、コンタクト層と接する第２化合物半導体層の部分である界面層における格子定数と、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおける長さとが、所定の関係を満足しているが故に、コンタクト層には一種の歪みが発生し、その結果、駆動電圧の低減を図ることができるだけでなく、例えば、ＩＴＯといった仕事関数の値の低い材料から第２電極を構成することが可能となり、第２電極を構成する材料の選択自由度を向上させることができる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２において、積層構造体３０は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層３４は、第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａを構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る。あるいは又、積層構造体３０は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層３４は、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ及びＣｄＳｅから成る群から選択された１種類の材料から成る。尚、コンタクト層３４を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値は、第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａを構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値（ＧａＮ：３．４ｅＶ）よりも小さい。第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａを構成するＧａＮ系化合物半導体（具体的には、ＧａＮ）と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体として、具体的には、コンタクト層３４は、
（ａ）ＡｌXＧａYＩｎZＮ（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１）から成る構成
（ｂ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＯT（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０＜Ｓ≦１，０＜Ｔ≦１）から成る構成
（ｃ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＰ1-S（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０≦Ｓ＜１）から成る構成
（ｄ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＡｓ1-S（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０≦Ｓ＜１）から構成
（ｅ）ＡｌXＧａYＩｎZＮSＳｂ1-S（但し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１，０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｚ≦１，０≦Ｓ＜１）から成る構成
を挙げることができる。尚、これらの材料のバンドギャップエネルギーの値は、いずれも、例えば、３．３ｅＶと、３．４ｅＶよりも小さい。【００５３】
以上に説明した実施例２の半導体光デバイスにおけるコンタクト層３４にあっても、
（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）
を満足していた。しかも、コンタクト層３４は、第２化合物半導体層３２の界面層３２Ａに対して疑似格子整合していた。即ち、コンタクト層３４を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ2＝ｘC’＜ｘC
ｚC’＞ｚC
を満足していた。また、２原子層の厚さを有するコンタクト層３４を、ｐ型ＧａＮから成る界面層３２ＡとＩＴＯから成る第２電極４２との間に設けた場合、ＩＴＯの仕事関数の値から推測されるシリーズ抵抗値に対して、実施例２の半導体光デバイスのシリーズ抵抗値は１／３程度に小さくなっていた。【００５４】
即ち、以上のとおり、実施例２の半導体光デバイスにあっても、コンタクト層と接する２化合物半導体層の部分である界面層における格子定数と、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおける長さとが、所定の関係を満足しているが故に、コンタクト層には一種の歪みが発生し、その結果、駆動電圧の低減を図ることができるだけでなく、例えば、ＩＴＯといった仕事関数の値の低い材料から第２電極を構成することが可能となり、第２電極を構成する材料の選択自由度を向上させることができる。
【実施例３】
【００５５】
実施例３は、本開示の第２の態様に係る半導体光デバイスに関する。実施例３の半導体光デバイスの模式的な一部断面図を図４に示す。尚、図４は、図１Ｂの矢印Ａ−Ａに沿ったと同様の模式的な一部断面図であり、導波路構造（共振器構造）の延びる方向に対して垂直な仮想平面で半導体光デバイスを切断したときの模式的な一部断面図である。【００５６】
実施例３の半導体光デバイスにおいて、
第１化合物半導体層３１上には、コンタクト層３５を介して、第１電極４１が形成されており、
コンタクト層３５の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層３５と第１化合物半導体層３１の界面をｘｙ平面、コンタクト層３５と接する第１化合物半導体層３１の部分である界面層３１Ａを構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ1、ｚ軸に沿った格子定数をｚ1、コンタクト層３５を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC”、ｚ軸に沿った長さをｚC”としたとき、
（ｚC”／ｘC”）＞（ｚ1／ｘ1）
を満足する。【００５７】
リッジストライプ構造２０は、実施例１の半導体光デバイスにおけるリッジストライプ構造２０と同様の構造、構成を有する。ここで、実施例３において、第２電極４２は、Ｐｄ、Ａｕ等から成り、第１電極４１は、ＩＴＯ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ等から成る。【００５８】
第１化合物半導体層３１の界面層３１Ａを構成する結晶の結晶構造は六方晶系である。また、コンタクト層３５を構成する結晶の結晶構造も六方晶系である。積層構造体３０は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層３５は、第１化合物半導体層３１の界面層３１Ａを構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る。積層構造体３０の組成は、上記の表１に示したと同様である。あるいは又、積層構造体３０は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、コンタクト層３５は、第１化合物半導体層３１の界面層３１Ａを構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る。【００５９】
実施例３の半導体光デバイスは、実施例１の半導体光デバイスの製造方法において、［工程−１００］でのコンタクト層３４の形成を除き、［工程−１００］〜［工程−１１０］と同様の工程を実行し、［工程−１２０］と同様の工程において、全面に絶縁層３６を形成し、第２化合物半導体層３２の頂面上に位置する絶縁層３６の部分を除去する。そして、露出した第２化合物半導体層３２の上に第２電極４２を形成する。あるいは又、全面に第２電極４２を形成し、第２化合物半導体層３２の頂面上に位置する第２電極４２の部分を残す。そして、全面に絶縁層３６を形成した後、絶縁層３６の一部を除去し、第２電極４２の一部を露出させてもよい。その後、第１化合物半導体層３１の上の絶縁層３６の一部を除去し、第１化合物半導体層３１の一部を露出させ、露出した第１化合物半導体層３１の上に、コンタクト層３５、第１電極４１を形成することで、図４に示した構造を得ることができる。その後、実施例１の［工程−１３０］と同様の工程を実行すればよい。【００６０】
以上に説明した実施例３の半導体光デバイスにおけるコンタクト層３５にあっても、
（ｚC”／ｘC”）＞（ｚ1／ｘ1）
を満足していた。しかも、コンタクト層３５は、第１化合物半導体層３１の界面層３１Ａに対して疑似格子整合していた。即ち、コンタクト層３５を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ1＝ｘC”＜ｘC
ｚC”＞ｚC
を満足していた。また、２原子層の厚さを有するコンタクト層３５を界面層３１Ａと第１電極４１との間に設けたので、実施例３の半導体光デバイスのシリーズ抵抗値は充分に小さな値であった。【００６１】
即ち、以上のとおり、実施例３の半導体光デバイスにあっても、コンタクト層と接する第１化合物半導体層の部分である界面層における格子定数と、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおける長さとが、所定の関係を満足しているが故に、コンタクト層には一種の歪みが発生し、その結果、コンタクト抵抗値の一層の低下を図ることができる。【００６２】
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されるものではない。実施例において説明した半導体光デバイスや表示装置の構成、構造、半導体光デバイスの製造方法は例示であり、適宜、変更することができる。実施例１〜実施例２において説明した半導体光デバイスと、実施例３において説明した半導体光デバイスとを、組み合わせることができる。実施例においては、半導体光デバイスを専ら半導体レーザ素子として説明したが、半導体光デバイスとして、その他、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、面発光レーザ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった半導体発光素子、あるいは、半導体光増幅器とすることもできるし、太陽電池や光センサーとすることもできる。【００６３】
また、実施例にあっては、リッジストライプ構造２０は、直線状に延びている形状としたが、これに限定するものでもないし、一定幅で延びているだけでなく、テーパー状あるいはフレア状としてもよい。具体的には、例えば、光出射端面から光反射端面に向かって、単調に、テーパー状に緩やかに広げられる構成、光出射端面から光反射端面に向かって、先ず広げられ、最大幅を超えた後、狭められる構成とすることができる。【００６４】
更には、半導体レーザ素子を、斜め導波路を有する斜めリッジストライプ型の分離閉じ込めヘテロ構造の半導体レーザ素子とすることもできる。このような半導体レーザ素子にあっては、例えば、直線状の２つのリッジストライプ構造が組み合わされた構造を有し、２つのリッジストライプ構造の交差する角度φの値は、例えば、
０＜φ≦１０（度）
好ましくは、
０＜φ≦６（度）
とすることが望ましい。斜めリッジストライプ型を採用することで、無反射コートされた光出射端面の反射率を、より０％の理想値に近づけることができ、その結果、半導体レーザ素子内で周回してしまうレーザ光の発生を防ぐことができ、メインの誘導放出光に付随する副次的な誘導放出光の生成を抑制できるといった利点を得ることができる。【００６５】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《半導体光デバイス：第１の態様》
第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、
第２化合物半導体層上には、コンタクト層を介して、第２電極が形成されており、
コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層と第２化合物半導体層の界面をｘｙ平面、コンタクト層と接する第２化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ2、ｚ軸に沿った格子定数をｚ2、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC’、ｚ軸に沿った長さをｚC’としたとき、
（ｚC’／ｘC’）＞（ｚ2／ｘ2）
を満足する半導体光デバイス。
［Ａ０２］コンタクト層は、第２化合物半導体層の界面層に対して疑似格子整合している［Ａ０１］に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０３］コンタクト層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ2＝ｘC’＜ｘC
ｚC’＞ｚC
を満足する［Ａ０２］に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０４］第２化合物半導体層の界面層を構成する結晶の結晶構造は六方晶系である［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０５］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、第２化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る［Ａ０４］に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０６］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、第２化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る［Ａ０４］に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０７］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ及びＣｄＳｅから成る群から選択された１種類の材料から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０８］コンタクト層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値は、第２化合物半導体層の界面層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値よりも小さい［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ａ０９］第２電極は、インジウム原子を含む透明導電性材料から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ａ１０］第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０１］
第１化合物半導体層上には、第２のコンタクト層を介して、第１電極が形成されており、
第２のコンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
第２のコンタクト層と第１化合物半導体層の界面をｘｙ平面、第２のコンタクト層と接する第１化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ1、ｚ軸に沿った格子定数をｚ1、第２のコンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC”、ｚ軸に沿った長さをｚC”としたとき、
（ｚC”／ｘC”）＞（ｚ1／ｘ1）
を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０２］第２のコンタクト層は、第１化合物半導体層の界面層に対して疑似格子整合している［Ｂ０１］に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０３］第２のコンタクト層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ1＝ｘC”＜ｘC
ｚC”＞ｚC
を満足する［Ｂ０２］に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０４］第１化合物半導体層の界面層を構成する結晶の結晶構造は六方晶系である［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０５］第２のコンタクト層は、第１化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る［Ｂ０４］に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０６］第２のコンタクト層は、第１化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る［Ｂ０４］に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０７］第２のコンタクト層は、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ及びＣｄＳｅから成る群から選択された１種類の材料から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｂ０８］第２のコンタクト層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値は、第１化合物半導体層の界面層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値よりも小さい［Ｂ０１］乃至［Ｂ０７］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０１］《半導体光デバイス：第２の態様》
第１導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２化合物半導体層から成る積層構造体を有し、
第１化合物半導体層上には、コンタクト層を介して、第１電極が形成されており、
コンタクト層の厚さは、４原子層以下の厚さであり、
コンタクト層と第１化合物半導体層の界面をｘｙ平面、コンタクト層と接する第１化合物半導体層の部分である界面層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘ1、ｚ軸に沿った格子定数をｚ1、コンタクト層を構成する結晶の１ユニットにおけるｘ軸に沿った長さをｘC”、ｚ軸に沿った長さをｚC”としたとき、
（ｚC”／ｘC”）＞（ｚ1／ｘ1）
を満足する半導体光デバイス。
［Ｃ０２］コンタクト層は、第１化合物半導体層の界面層に対して疑似格子整合している［Ｃ０１］に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０３］コンタクト層を構成する結晶のｘ軸に沿った格子定数をｘC、ｚ軸に沿った格子定数をｚCとしたとき、
ｘ1＝ｘC”＜ｘC
ｚC”＞ｚC
を満足する［Ｃ０２］に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０４］第１化合物半導体層の界面層を構成する結晶の結晶構造は六方晶系である［Ｃ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０５］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、第１化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と同じ組成のＧａＮ系化合物半導体であって、更に、酸素原子を含むＧａＮ系化合物半導体から成る［Ｃ０４］に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０６］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、第１化合物半導体層を構成するＧａＮ系化合物半導体と異なる組成のＧａＮ系化合物半導体から成る［Ｃ０４］に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０７］積層構造体は、ＧａＮ系化合物半導体から成り、
コンタクト層は、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ及びＣｄＳｅから成る群から選択された１種類の材料から成る［Ｃ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０８］コンタクト層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値は、第１化合物半導体層の界面層を構成する化合物半導体のバンドギャップエネルギーの値よりも小さい［Ｃ０１］乃至［Ｃ０７］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
［Ｃ０９］第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である［Ｃ０１］乃至［Ｃ０８］のいずれか１項に記載の半導体光デバイス。
【符号の説明】
【００６６】
１１・・・ＧａＮ基板、１２・・・バッファ層、２０・・・リッジストライプ構造、２１・・・光出射端面（第１端面）、２２・・・光反射端面（第２端面）、３０・・・積層構造体、３１・・・第１化合物半導体層、３１Ａ・・・第１化合物半導体層の界面層、３２・・・第２化合物半導体層、３２Ａ・・・第２化合物半導体層の界面層、３３・・・活性層、３４，３５・・・コンタクト層、３６・・・絶縁層、４１・・・第１電極、４２・・・第２電極
【図１】
2016006298.tif 000004
【図４】
2016006298.tif 000005
【図５】
2016006298.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2016006298.tif 000010
2016006298.tif 000011
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