(57)【要約】【課題】外部からの光照射によって結晶構造を実質的に変化させることなく高抵抗化することが可能となるｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法、面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法等を提供する。【解決手段】ｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法であって、  前記ｎ型の１３族窒化物半導体の外部から、結晶構造の変化を伴わない光エネルギー密度範囲の光照射によって、ｎ型の１３族窒化物半導体を高抵抗化する。また、このような方法を適用して、活性層への電流注入領域を画定する電流狭窄層を備えた面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法を構成する。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法であって、
前記ｎ型の１３族窒化物半導体の外部から、結晶構造の変化を伴わない光エネルギー密度範囲の光照射によって、ｎ型の１３族窒化物半導体を高抵抗化することを特徴とするｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法。
【請求項２】
前記光照射が、１０ｍＪ／ｃｍ2以上、２００ｍＪ／ｃｍ2以下のエネルギー密度によることを特徴とする請求項１に記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法。
【請求項３】
前記光照射が、波長３５０ｎｍ以上、波長３７０ｎｍ以下の光によることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法。
【請求項４】
前記光照射によって、前記ｎ型の１３族窒化物半導体を８００℃以上、１０００℃以下に温度上昇させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法。
【請求項５】
前記ｎ型の１３族窒化物半導体は、膜厚が１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法。
【請求項６】
活性層への電流注入領域を画定する電流狭窄層を備えた面発光レーザであって、
前記電流狭窄層が、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法によるｎ型の１３族窒化物半導体で構成されていることを特徴とする面発光レーザ。
【請求項７】
面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法であって、
前記面発光レーザが、ｎ型ＤＢＲ層、量子井戸型活性層、ｎ型の１３族窒化物半導体からなる電流狭窄層、ｎ型のコンタクト層を含むエピタキシャル成長したプレーナー型の面発光レーザであり、
前記電流狭窄構造の製造に際し、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法を用い、前記電流狭窄層を高抵抗化することを特徴とする電流狭窄構造の製造方法。
【請求項８】
前記電流狭窄層がｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ（但し、０≦ｘ＜０．４）からなる電流狭窄層であると共に、前記コンタクト層がｎ型Ａｌx'Ｇａ1-x'Ｎ（但し、０＜ｘ’≦  ０．４、かつｘ＜ｘ’）からなるコンタクト層であり、
前記光照射に用いる光として、結晶構造にダメージを与えない範囲のエネルギー密度で、且つ前記コンタクト層の禁制帯波長以上、前記電流狭窄層の禁制帯波長以下の光を用い、前記電流狭窄構造を形成することを特徴とする請求項７に記載の電流狭窄構造の製造方法。
【請求項９】
前記電流狭窄層の禁制帯波長が、つぎの（１）式で与えられる禁制帯波長より短く、
前記コンタクト層の禁制帯波長が、つぎの（２）式で与えられる禁制帯波長より長いことを特徴とする請求項８に記載の電流狭窄構造の製造方法。
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ＋ｂｘ2（ｂ＝１．０±０．３，０≦ｘ  ≦  ０．４）……（１）
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ’＋ｂｘ’2（ｂ＝１．０±０．３，０＜ｘ’≦  ０．４）………（２）
【請求項１０】
窒化物半導体の抵抗を変化させる方法であって、
ｎ型窒化物半導体に、３５０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下の波長の光を照射して抵抗を変化させることを特徴とする窒化物半導体の抵抗を変化させる方法。
【請求項１１】
半導体レーザの製造方法であって、
基板上に、第１のミラーと、活性層と、ｎ型１３族窒化物半導体層とを含み構成される部材を用意する工程、
前記ｎ型１３族窒化物半導体層に、３５０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下の波長の光を照射して電流狭窄領域を形成する工程、及び
ｎ型１３族窒化物半導体層上に、第２のミラーを形成する工程を有することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法、面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法、窒化物半導体の抵抗を変化させる方法、及び半導体レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電流狭窄構造の作製に際し、ＧａＡｓ系の半導体材料を用いる場合には、メサ構造を作製して露出したＡｌＡｓ層のみを水蒸気などで選択的に酸化し、これによりＡｌ2Ｏ3を形成して狭窄部分の電気抵抗を高くする方法が用いられている。
これに対して、１３族窒化物系の半導体材料を用いる場合には、特定の組成層のみを酸化する選択的酸化狭窄が困難なため、上記したＧａＡｓ系で用いられている電流狭窄方法を用いることができず、１３族窒化物系独自の方法によることが必要となる。
その際、このような１３族窒化物系の電流狭窄構造の作製に、ウエットエッチングを用いた場合には数十時間以上を要することから、ドライエッチング方法が用いられる。しかし、これによる場合にも、つぎのような不都合が生じる。
すなわち、ウエハ面内のドライエッチング速度のばらつきが±２５％程度と大きいことから、電流注入不良や、活性層の結晶品質の劣化等が生じる。
また、ドライエッチング方法では選択比が低いため、制御が困難で、電流狭窄層以外にも結晶品質の劣化が生じる。
さらに、特許文献１では、図１３に示すように、１３族窒化物系の電流狭窄構造を、フォトリソ加工した後の凹凸上へ（ノンプレーナー）クラッド層の再成長を行うことによって形成する方法が開示されている。
しかし、これによるとｐ型１３族窒化物半導体の結晶品質が劣化し、特に開口部のアクセプタ不純物濃度分布が不均一になるため、電気特性が劣化するという問題が生じる。
【０００３】
以上のような問題に対応するため、従来においてプレーナー型の１３族窒化物半導体に、外部表面からパターン光を照射する方法が開発されている。
しかし、１３族窒化物に限らず半導体に吸収波長帯の光を照射すると、様々な反応が生じる。
これら光化学反応は、主に、結晶構造変化を伴わない反応と、結晶構造変化を伴う反応に分けて考えることができる。
【０００４】
結晶構造変化を伴わない反応には、電子励起やキャリア発生による蛍光・光導電性・カラーセンター形成、あるいは光による低温アニールなどが挙げられる。このようなアニールによる抵抗変化につき、非特許文献１では、つぎのように報告されている。
すなわち、ｐ型窒化ガリウムはエピタキシャル成膜直後には抵抗率が１０の６乗程度の高抵抗状態であり、７００〜８００℃でアニールすることにより抵抗率が数Ω・ｃｍ程度になることが報告されている（図７参照）。
そして、この抵抗変化を利用して高抵抗なｐ型窒化ガリウム層の一部をレーザアニールにより低抵抗化して電流狭窄開口部を形成する方法が、特許文献２、あるいは特許文献３に開示されている。
【０００５】
一方、結晶構造変化を伴うものには、レーザアブレーションやレーザリフトオフ、あるいはカルコゲンの結晶／アモルファス相変化などが知られている。
このような結晶構造変化を伴う従来例として、特許文献３によれば、結晶構造変化を伴うアモルファス化によって高抵抗化するという提案がなされている。
これによれば、結晶構造をアモルファス化できるほどの高出力のレーザ光によって、電流狭窄部が形成されるべき部分を除く電流狭窄層の全面にわたり一様に照射することにより、照射部分を高抵抗化する方法が用いられている。
【特許文献１】特開平１１−２６１１６０号公報
【特許文献２】特開平８−２２２７９７号公報
【特許文献３】特開２００４−１６５４３６号公報
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３１  （１９９２）ｐｐ１２５８−１２６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ｐ型の１３族窒化物は電気抵抗が高いため、特に面発光レーザにおいては電流狭窄層として使えないという問題があった。
特に、ｐ型窒化ガリウムの場合、電流狭窄層のみならずコンタクト層においてもｎ型のコンタクト層に比べて高抵抗なため電流拡散が不十分で、特に面発光レーザにおいてはしきい値電圧が高く、発熱により発振に至らないことが知られている。
このようなｐ型の１３族窒化物半導体の場合、上記した非特許文献１の技術を用いてｐ型の１３族窒化物半導体を低抵抗化しても、抵抗率が数Ω・ｃｍであるために電流拡散が小さく、面発光レーザとすることは困難である。
例えば、抵抗率１Ω・ｃｍのｐ型の１３族窒化物半導体で、膜厚５００ｎｍ、電極開口径１２μｍで２ｍＡを流した場合、横方向への電流拡散距離は０．２５μｍ程度しか広がらないことが計算から明らかである。
【０００７】
また、上記特許文献３によれば、結晶構造変化を伴うアモルファス化によって高抵抗化することができるが、つぎのような問題が生じる。
すなわち、結晶構造が変化するほどの高出力レーザ光を照射すれば、活性層やクラッド層などへの熱的・機械的・光学的ダメージが避けられずデバイス特性が劣化するという問題が生じる。
さらに、１３族窒化物半導体は大気圧下で８００℃以上に加熱すると、ガリウム金属液体と窒素ガスに分解する不可逆な反応を起こすことが、つぎの非特許文献２（図８参照）、非特許文献３において知られている（図９参照）。
［非特許文献２］：Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔ  ｓｏｌ（ｃ）０  Ｎｏ．６  １６２７−１６５０（２００３）
［非特許文献３］：Ｓｐｒｉｎｇ−８利用者情報２００４．０１  ｐｐ４２日本原子力研究所  関西研究所  放射光科学研究センター  内海渉ら「高圧下における窒化ガリウムの一致溶融」
また、カルコゲンなどに見られる結晶／アモルファスの相転移は、１３族窒化物においては確認されていない。そのため、上記特許文献３によれば、結晶構造変化を伴うアモルファス化によって高抵抗化することができる方法を１３族窒化物半導体に適用することは困難である。
さらに、カルコゲンのようにアモルファス化できたとしても、アモルファスは結晶格子定数が変化し体積変化を引き起こすため、エピタキシャル成長膜が大きく歪んで結晶ダメージとなる。
【０００８】
以上のとおり、ｐ型の１３族窒化物半導体は電気抵抗が高いため、面発光レーザ用の電流狭窄層として使用する場合には、更なる改良が求められていた。
一方、電流狭窄層はｎ型の１３族窒化物半導体で構成することが望ましいが、これを、光の照射によって電流狭窄層の結晶構造を実質的に変化させることなく高抵抗化する手法は、未だ見出されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、外部からの光照射によって結晶構造を実質的に変化させることなく高抵抗化することが可能となるｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法、面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法の提供を目的とする。
また、本発明は、窒化物半導体の抵抗を変化させる方法、及び半導体レーザの製造方法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】
【００１０】
本発明は、次のようなｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法、面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法、窒化物半導体の抵抗を変化させる方法、及び半導体レーザの製造方法を提供するものである。
本発明は、ｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法であって、
前記ｎ型の１３族窒化物半導体の外部から、結晶構造の変化を伴わない光エネルギー密度範囲の光照射によって、ｎ型の１３族窒化物半導体を高抵抗化することを特徴とする。
また、本発明のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法は、前記光照射が、１０ｍＪ／ｃｍ２以上、２００ｍＪ／ｃｍ２以下のエネルギー密度によることを特徴とする。
また、本発明のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法は、前記光照射が、波長３５０ｎｍ以上、波長３７０ｎｍ以下の光によることを特徴とする。
また、本発明のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法は、前記光照射によって、前記ｎ型の１３族窒化物半導体を８００℃以上、１０００℃以下に温度上昇させることを特徴とする。
また、本発明のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法は、前記ｎ型の１３族窒化物半導体は、膜厚が１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることを特徴とする。
また、本発明の活性層への電流注入領域を画定する電流狭窄層を備えた面発光レーザは、
前記電流狭窄層が、上記したいずれかに記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法によるｎ型の１３族窒化物半導体で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法は、
前記面発光レーザが、ｎ型ＤＢＲ層、量子井戸型活性層、ｎ型の１３族窒化物半導体からなる電流狭窄層、ｎ型のコンタクト層を含むエピタキシャル成長したプレーナー型の面発光レーザであり、
前記電流狭窄構造の製造に際し、上記したいずれかに記載のｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法を用い、前記電流狭窄層を高抵抗化することを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法は、
前記電流狭窄層がｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（但し、０≦ｘ＜０．４）からなる電流狭窄層であると共に、前記コンタクト層がｎ型Ａｌｘ´Ｇａ１−ｘ´Ｎ（但し、０＜ｘ’≦  ０．４、かつｘ＜ｘ’）からなるコンタクト層であり、
前記光照射に用いる光として、結晶構造にダメージを与えない範囲のエネルギー密度で、且つ前記コンタクト層の禁制帯波長以上、前記電流狭窄層の禁制帯波長以下の光を用い、前記電流狭窄構造を形成することを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法は、
前記電流狭窄層の禁制帯波長が、つぎの（１）式で与えられる禁制帯波長より短く、
前記コンタクト層の禁制帯波長が、つぎの（２）式で与えられる禁制帯波長より長いことを特徴とする。
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ＋ｂｘ２（ｂ＝１．０±０．３，０≦ｘ  ≦  ０．４）……（１）
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ’＋ｂｘ’２（ｂ＝１．０±０．３，０＜ｘ’≦  ０．４）………（２）
また、本発明の窒化物半導体の抵抗を変化させる方法は、
ｎ型窒化物半導体に、３５０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下の波長の光を照射して抵抗を変化させることを特徴とする。
また、本発明の半導体レーザの製造方法は、
基板上に、第１のミラーと、活性層と、ｎ型１３族窒化物半導体層とを含み構成される部材を用意する工程、
前記ｎ型１３族窒化物半導体層に、３５０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下の波長の光を照射して電流狭窄領域を形成する工程、及び
ｎ型１３族窒化物半導体層上に、第２のミラーを形成する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外部からの光照射によって結晶構造を実質的に変化させることなく高抵抗化することが可能となる高抵抗化されたｎ型の１３族窒化物半導体の製造方法、面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法を実現することができる。
なお、１３族窒化物半導体とは、周期表におけるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＴＩを意味する。１３族とは、旧周期表における３Ｂ族に該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の上記構成によれば、ｎ型の１３族窒化物半導体を、結晶構造に実質的なダメージを与えることなく高抵抗化することが可能となる。これは本発明者によって結晶構造に実質的なダメージを与えない範囲のレーザ露光により電気抵抗が高抵抗化する現象が見出されたことによる。
なお、ここでいう結晶構造に実質的にダメージを与えないとは、結晶構造を実質的に変化させないこと、即ち、後述するように、光照射の前後でロッキングカーブが実質的に変化していない（ピーク値の変化の割合が１０パーセント以内）であることを意味する。
１３族窒化物半導体に１４族（４Ｂ族）のＳｉなどをドーピングするとｎ型となる。例えば窒化ガリウムの場合に１ｃｍ3当たりキャリア密度は１０の２１乗程度までドーピング可能で、抵抗率が１０の−２乗乃至１０の−３乗Ω・ｃｍ程度のものが一般に入手可能である。
ここで、図６に示したように、３５５ｎｍ（ＹＡＧ３倍波）で５０ｍＪ／ｃｍ2、パルス幅５ｎｓのレーザをｎ型窒化ガリウムに照射したときの抵抗変化を観測した結果、８乃至１０パルス程度で２桁以上の高抵抗化が認められた。
本発明は、この抵抗変化を利用してｎ型１３族窒化物の電流狭窄を行うようにしたものである。
【００１３】
上記知見によれば、エピタキシャル成長したプレーナー型の１３族窒化物半導体のｎ型電流狭窄層を外部から光で高抵抗化し、電流狭窄構造を形成することができる。
そして、これらを利用することによって、つぎのような特性を備えた面発光レーザを実現することができる。
（１）最表面コンタクト層および電流狭窄層をｎ型１３族窒化物半導体とし、さらに電流狭窄効果により活性層へ十分な電流供給を行うことができるため、低しきい値で発振し、発光効率の高い面発光レーザを得ることが可能となる。
（２）電流狭窄構造形成の高抵抗化には結晶構造変化を伴わないため、電流狭窄部に隣接するコンタクト層、クラッド層、活性層および電流狭窄開口部の結晶性にダメージを与えず、良好なデバイス特性を得ることが可能となる。
（３）熱放散が容易なプレーナー型であるため、メサ構造と比較して電流注入に伴う発熱の影響を少なくすることが可能となる。
（４）プレーナー構造であるため、フォトニック結晶構造の形成や電極形成などのプロセスが容易となる。
【００１４】
以下、これらについて、更に詳細に説明する。
上記したｎ型窒化ガリウムをはじめとする１３族窒化物半導体ＡｌxＧａ1-xＮの禁制帯は、組成比ｘから、つぎの式（１）などの経験式で求められることが知られている（非特許文献４）。
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ＋ｂｘ2（ｂ＝１．０±０．３，０≦ｘ  ≦  ０．４）……（１）
［非特許文献４］：ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体、赤崎勇  編著（倍風館）
１３族窒化物の場合、禁制帯に相当する波長帯域は紫外にあるため、加工用レーザは紫外レーザを用いる。
また、１３族窒化物半導体はすべて直接遷移型のエネルギーバンド構造であるので、急峻な光の吸収端を有し、且つ光吸収係数は１０の４乗〜５乗／ｃｍ程度で大きい。よって、適切な組成と適切なレーザ波長を組み合わせることにより、電流狭窄層のみに選択的に光を吸収させることができる。
【００１５】
表１に、組成のエピタキシャル膜の一例を示す。
［表１］
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【００１６】
上記表１の組成のエピタキシャル膜に３５５ｎｍのレーザを照射すると、ｎ型コンタクト層（Ｌａｙｅｒ１４）においては禁制帯より長波長なので実質的に透過し、抵抗率は初期値１０の−２乗オーダーΩ・ｃｍの低抵抗のままである。
電流狭窄層（ａｂｓｏｒｂ）においては禁制帯より短波長で、且つ１０の４乗〜５乗／ｃｍ程度の高い吸収係数のため、４００ｎｍの膜厚があれば電流狭窄層においてほぼ完全に光吸収される。
透過率は数％程度となるため、クラッド層や活性層へのダメージはほとんどない。
【００１７】
上記した非特許文献２によれば、図１１に示したように、３５５ｎｍのレーザよる分解反応においては２００ｍＪ／ｃｍ2に明確なダメージ開始点（ｏｎｓｅｔ）があり、これ以下ではｎｍオーダーの深ささえ分解しないと言える。
本発明はこのダメージ開始点（ｏｎｓｅｔ）以下のエネルギー密度のレーザをｎ型１３族窒化物に照射することにより、結晶構造にダメージを与えることなく高抵抗化することが可能となることを見出したものである。
【００１８】
大きな結晶構造変化が起きていないことはＸ線を用いたロッキングカーブからも検証できる。
図１２は本発明に用いたｎ型窒化ガリウムの低抵抗状態（Ｉｎｉｔｉａｌ）（丸数字１）、高抵抗状態（丸数字２）、およびダメージ開始点（ｏｎｓｅｔ）以上のレーザ露光条件での状態（丸数字３）を比較したものである。
（丸数字１）と（丸数字２）は見分けがつかないほど結晶性に変化がないが、（丸数字３）においては半値幅が広がり明らかに結晶性が劣化していることがわかる。本発明において、結晶構造が実質的に変化していないとは、例えば、光照射前のロッキングカーブ曲線から、光照射後の当該曲線の変化（ずれ）が１０％以下であることを意味する。なお、変化の割合は、ピーク値やピーク値の半分の値の部分のシフト量から見積もることができる。
【００１９】
本発明の実施の形態における上記手法により高抵抗化されたｎ型の１３族窒化物半導体層を備えた面発光レーザについて説明する。
図１に、本実施形態における面発光レーザを説明するための図を示す。
図１において、１は１３族窒化物基板（およびコンタクト層を含む）、２はｎ型１３族窒化物半導体ＤＢＲ、３はトンネルジャンクション、４はｐ型クラッド層、５は量子井戸型活性層、６はｎ型クラッド層である。７はｎ型１３族窒化物半導体電流狭窄層、８はｎ型１３族窒化物半導体コンタクト層である。
【００２０】
本実施形態の面発光レーザは、１３族窒化物基板１上に、順次、つぎの各層が積層されて構成されている。
すなわち、ｎ型１３族窒化物半導体ＤＢＲ２、トンネルジャンクション３、ｐ型クラッド層４、量子井戸型活性層５、ｎ型クラッド層６、ｎ型１３族窒化物半導体電流狭窄層７、ｎ型１３族窒化物半導体コンタクト層８を備える。
そして、上部電極１１及び下部電極１２が設けられている。
ここで、ｎ型１３族窒化物半導体電流狭窄層７には、結晶構造にダメージを与えない範囲による光の照射によって高抵抗化された電流狭窄部７−１と、低抵抗な電流狭窄開口７−２とによって、活性層５への電流注入領域を画定する電流狭窄層が形成されている。
さらに、コンタクト層８には、フォトニック結晶から成る反射鏡８−１が形成されている。
【００２１】
つぎに、本実施形態における面発光レーザの製造方法について説明する。
まず、ｎ型窒化ガリウム基板、もしくはサファイア基板の上に、低温成長した１３族窒化物基板を形成し、その上にｎ型窒化ガリウムをエピタキシャル成長した基板をスターティングマテリアルする。すべてエピタキシャル成長で結晶を作製する。
つぎにこのようにして作製した基板１の上に、ｎ型１３族窒化物半導体ＤＢＲ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）２を形成する。
ＤＢＲ２はＡｌaＧａ1-aＮのａ組成および屈折率が異なる複数の層を３０層前後積み重ねて形成する。
その上にトンネルジャンクション３を形成し、さらにｐ型のＡｌbＧａ1-bＮ層４を形成し、その上にＧａcＩｎ1-cＮで二重量子井戸構造の活性層（量子井戸型活性層５）を形成する。
そして、活性層５上に形成したｎ型クラッド層６の上に、ｎ型のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ（但し、０≦ｘ＜０．４）で電流狭窄層７を形成し、さらにｎ型Ａｌx'Ｇａ1-x'Ｎ（但し、０＜ｘ’≦  ０．４、かつｘ＜ｘ’）からなるコンタクト層８を形成する。
これにより、図１に示されるような構造の面発光レーザが形成される。
【００２２】
つぎに、この図２を用いて、結晶構造にダメージを与えない範囲による光の照射によって、活性層５への電流注入領域を画定する電流狭窄構造を製造する方法について説明する。
ここで、電流狭窄層７を構成するｎ型のｎ型ＡｌxＧａ1-xＮは、活性層５よりワイドバンドギャップで、且つ表面のｎ型コンタクト層よりバンドギャップが小さくなるようなｘ組成とする。
これにより、活性層からの発光を実質的に透過し、且つ加工用レーザ波長は電流狭窄層で選択的に吸収することができる。
このようにエピタキシャル成長したプレーナー型１３族窒化物半導体に、つぎのようにして電流狭窄構造を形成する。
まず、図２に示すように、電流狭窄開口部を形成しようとする位置に、遮光マスク９を置き、上記した電流狭窄層を構成するｎ型ＡｌxＧａ1-xＮで選択的に吸収される波長のレーザで露光する。
【００２３】
ここで、加工用レーザには、波長３５０ｎｍ以上、波長３７０ｎｍ以下の範囲から選択できるものを用いることができる。
例えば、ＹＡＧ３倍波（３５５ｎｍ）、窒素ガスレーザ（３３７ｎｍ）、ＸｅＦエキシマレーザ（３５０ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザ（３０８ｎｍ）およびその他のレーザ光を非線形光学変換した紫外領域レーザ光を用いることができる。
【００２４】
加工用レーザによる露光に際しては、結晶構造が変化しない範囲のエネルギー密度で、且つコンタクト層の禁制帯波長以上、電流狭窄層の禁制帯波長以下の光を用る。
その際、上記電流狭窄層の禁制帯波長が、つぎの（１）式で与えられる禁制帯波長より短く、
上記コンタクト層の禁制帯波長が、つぎの（２）式で与えられる禁制帯波長より長い波長とすることが好ましい。
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ＋ｂｘ2（ｂ＝１．０±０．３，０≦ｘ  ≦  ０．４）……（１）
εｇ（Γ）＝３．３９＋１．８１ｘ’＋ｂｘ’2（ｂ＝１．０±０．３，０＜ｘ’≦  ０．４）………（２）
なお、上記結晶構造を変化させないレーザの光エネルギー密度範囲は、いくつかのパラメータにより決定される。
パラメータは用いる加工用レーザ波長および単色性、ビームプロファイル、パルス幅、パルス繰返し周期、パルス数などである。
ＹＡＧ３倍波３５５ｎｍの５ｎｓパルスであれば、１０ｍＪ／ｃｍ2以上２００ｍＪ／ｃｍ2以下、特に２０ｍＪ／ｃｍ2以上１００ｍＪ／ｃｍ2以下が好ましい。
また、電流狭窄層の膜厚は、１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲から選択することができる。
また、上記加工用レーザ光によって、上記電流狭窄層を８００℃以上、１０００℃以下の範囲において温度上昇させ、露光する。
【００２５】
上記加工用レーザ光による露光によって、図３に示すように、露光領域７−１は、未露光領域７−２に比べて抵抗率で２桁程度高抵抗化し、電流狭窄部となる。また、未露光領域７−２部分は、低抵抗による電流狭窄開口となる。
この電流狭窄開口７−２は、電流狭窄部７−１より低抵抗であるため電流集中により低しきい値で発光するため、この上に、図４に示すように、フォトニック結晶から成る反射鏡を構成する。
その際、ｎ型コンタクト層にフォトニック結晶構造を作製する代わりに、電極開口部にｎ型ＤＢＲ層による反射鏡を構成するようにしてもよい。
電流狭窄部７−１上部のｎ型コンタクト層８に金属などで電極１１を形成し、さらに基板側のｎ型１３族窒化物層１にも電極１２を形成する。
本実施形態においてサファイア基板１３を用いた場合には、図５に示すように、基板側のｎ型１３族窒化物層１をドライエッチングなどで露出させ、その上に電極１２を形成してもよい。
また、別の実施形態として、以下に、窒化物半導体の抵抗を変化させる方法に係る発明について説明する。
具体的には、ｎ型窒化物半導体（ＧａＮやＡｌＧａＮやＡｌＮなど）に、３５０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下の波長の光を照射して抵抗を変化させる。この波長域の光を、その累積の光エネルギー密度が、１０ｍＪ／ｃｍ2以上、２００ｍＪ／ｃｍ2以下の範囲になるように光照射を行う。斯かる照射により照射した部分を選択的に高抵抗化できるので、電流狭窄層などに適用できる。
更に、別の形態として、半導体レーザの製造方法に係る発明について説明する。具体的には、以下の３つの工程を含む。
（ａ）基板上に、第１のミラーと、活性層と、ｎ型１３族窒化物半導体層とを含み構成される部材を用意する工程、
（ｂ）前記ｎ型１３族窒化物半導体層に、３５０ｎｍ以上３７０ｎｍ以下の波長の光を照射して電流狭窄領域を形成する工程、及び
（ｃ）ｎ型１３族窒化物半導体層上に、第２のミラーを形成する工程。
上記工程（ｂ）と（ｃ）の順番は、逆でもよい。第１のミラーとしては、いわゆるＤＢＲミラーが好ましい。第２のミラーとしては、ＤＢＲミラーは勿論、フォトニック結晶を利用することもできる。なお、上記特定波長の光の照射は、その累積の光エネルギー密度が、１０ｍＪ／ｃｍ2以上、２００ｍＪ／ｃｍ2以下の範囲になるように行うのがよい。こうして、ｎ型１３族窒化物半導体層を実質的に結晶構造を変化させないで、部分的に高抵抗化し、当該部分を電流狭窄のための領域として利用することができる。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
２インチサイズのｎ型窒化ガリウム基板を数社のメーカーから調達し、表１の組成比でエピタキシャル成長した。
エピタキシャル成長の膜厚は発振波長によって最適化されている。本発明の特徴であるＬａｙｅｒ１４は１００ｎｍ、Ａｂｓｏｒｂ層は４００ｎｍに成長させた。
Ｌａｙｅｒ１４で示されるｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層の表面に、電流狭窄開口部となる部分に遮光マスクを形成し、ＹＡＧ３倍波レーザを加工用レーザとして照射した。
レーザ条件は波長３５５ｎｍ、パルス幅５ナノ秒、繰返し１０Ｈｚ、エネルギー密度５０ｍＪ／ｃｍ2で、ビームプロファイルを光学系によりフラットトップに成型した。ＹＡＧ３倍波レーザの単色性は高く、±０．１ｎｍ以内に制御されている。
【００２７】
表１に記載の組成比結晶からなるＬａｙｅｒ１４で示されるｎ型ＡｌＧａＮコンタクト層の禁制帯は、３．５４ｅＶで直接遷移のため図１０に示すように吸収端の立ち上がりが急峻である。
このため、３５５ｎｍ（３．４９ｅＶ）の吸収は実質的にゼロであり、一方Ａｂｅｏｒｂで表されるｎ型ＧａＮ電流狭窄層の禁制帯は３．３９ｅＶであり３５５ｎｍにおける吸収係数は１０の５乗である。
したがって、ｎ型ＧａＮ電流狭窄層に入射した光の９８％は電流狭窄層内部で吸収される。
【００２８】
上記加工用レーザを繰返し１０Ｈｚのタイミングで８パルス照射し、電流狭窄層の照射部分を高抵抗化し、電流狭窄構造を形成した。
遮光マスクを除去し、ドライエッチングによりフォトニック構造を形成し、上部ミラーとした。
フォトニック構造の周期ａは２００ｎｍ乃至３００ｎｍ、ホール半径ｒは０．２ａ乃至０．５ａとした。
前記、フォトニック結晶ミラーの周囲にリング状金属電極を、ｎ型窒化ガリウム基板全面に金属電極を形成した。
【００２９】
［実施例２］
実施例１において、加工用レーザとしてＸｅＦエキシマレーザを用いた以外は同じ条件で行った。
レーザ条件は波長３５１±０．１ｎｍ、パルス幅２０ナノ秒、繰返し１０Ｈｚ、エネルギー密度４０ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００３０】
［実施例３］
実施例１において、加工用レーザとして窒素レーザを用い、コンタクト層にｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ（Ｅｇ＝３．７９ｅＶ＝３２７ｎｍ）を用いた以外は同じ条件で行った。
レーザ条件は波長３３７±０．１ｎｍ、パルス幅４ナノ秒、繰返し１０Ｈｚ、エネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ2とした。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態における面発光レーザの構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施形態における面発光レーザの電流狭窄構造の製造方法を説明するための面発光レーザの断面図である。
【図３】本発明の実施形態における面発光レーザの電流狭窄構造の製造方法を説明するための面発光レーザの断面図である。
【図４】本発明の実施形態における面発光レーザの電流狭窄構造の製造方法を説明するための面発光レーザの断面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるサファイア基板を用いた場合の構成例を説明するための面発光レーザの断面図である。
【図６】本発明におけるｎ型１３族窒化物半導体の３５５ｎｍレーザ照射量と抵抗率を示す図である。
【図７】非特許文献１に記載のｐ型窒化ガリウムの抵抗変化を示す図である。
【図８】非特許文献２に記載の窒化ガリウムの分解温度スレッショールドを示す図である。
【図９】非特許文献３に記載の窒化ガリウムの相図である。
【図１０】窒化ガリウムの禁制帯付近の吸収係数を示す図である。
【図１１】非特許文献２に記載の窒化ガリウム分解のレーザエネルギー密度スレッショールドを示す図である。
【図１２】本発明におけるレーザ露光による窒化ガリウムｃ軸のロッキングカカーブで、図中丸数字１はｎ型窒化ガリウムの低抵抗状態（Ｉｎｉｔｉａｌ）、丸数字２は高抵抗状態、丸数字３は図１１におけるｏｎｓｅｔ以上のレーザ露光条件でのデータである。
【図１３】従来技術を説明する図であって、電流狭窄部を形成後にｐ型１３族窒化物半導体を再成長させたデバイス構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：１３族窒化物基板（およびコンタクト層）
２：ｎ型１３族窒化物半導体ＤＢＲ
３：トンネルジャンクション
４：ｐ型クラッド層
５：量子井戸型活性層
６：ｎ型クラッド層、
７：ｎ型１３族窒化物半導体電流狭窄層
８：ｎ型１３族窒化物半導体コンタクト層
８−１：ｎ型１３族窒化物半導体コンタクト層内に形成し上部ミラーとして機能するフォトニック結晶
９：電流狭窄開口部を形成するための遮光マスク
１０：加工用レーザ光
１１：上部電極
１２：下部電極
１３：サファイア基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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