(57)【要約】【課題】レーザ発振寿命の一層優れた窒化物半導体レーザ素子を提供することである。【解決手段】窒化物半導体レーザ素子１は、転位集中領域１０２と広い低転位領域とを有し、その表面をｃ面に対して０．３〜０．７°の範囲で傾斜させた窒化物半導体基板１０１とその上に積層された窒化物半導体層１０４より成る。窒化物半導体層１０４は、転位集中領域１０２直上に凹部１０８を有し、その凹部を除いた領域で極めて平坦性良くクラックのない高品質な量子井戸活性層と、成長したままでなんら活性化処理施すことなくｐ型伝導を示す層およびストライプ状のレーザ光導波領域１０５を有する。レーザ光導波領域１０５は低転位領域１０５上に設けられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体基板と、その上に積層された複数の窒化物半導体層とからなる窒化物半導体レーザ素子であって、
前記窒化物半導体層が、単数または複数層の井戸層と障壁層から形成される量子井戸構造の活性層と、アクセプタードーピング層とを有し、
前記窒化物半導体基板が、転位集中領域と、転位集中領域を除いた領域である低転位領域とを有し、
転位集中領域及び低転位領域の直上に積層された窒化物半導体層は、転位集中領域直上に凹部を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記窒化物半導体の表面から見て、表面に露出した転位集中領域と低転位領域の形状によらず、転位集中領域の面積が低転位領域の面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記窒化物半導体基板が、六方晶であって、
転位集中領域および低転位領域が、それぞれｃ−面およびｃ面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記窒化物半導体基板の最表面が、ｃ面に対して０．３°から０．７°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記窒化物半導体基板の表面方位のｃ面からの傾斜方向が＜１１−２０＞方向または＜１−１００＞方向であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記アクセプタードーピング層が成長したままの状態でｐ型導電性を示すことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記アクセプタードーピング層の正孔濃度が１０１７ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記量子井戸構造の活性層の下面の平均表面荒さが該活性層厚より小さいことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体層の前記活性層の直下層までの総膜厚が１μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
Ａｓ，ＰおよびＳｂの元素群のうち少なくともいずれかの元素が、前記活性層に含有されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子を光源として備えることを特徴とする半導体光学装置。
【請求項１２】
転位集中領域と転位集中領域を除いた領域である低転位領域とを有する窒化物半導体基板上に、単数または複数層の井戸層と障壁層から形成される量子井戸構造の活性層とアクセプタードーピング層とを備えた複数の窒化物半導体層を形成する工程を含む窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、
転位集中領域及び低転位領域の直上に積層された窒化物半導体層は、転位集中領域直上に凹部を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記窒化物半導体基板の最表面が、ｃ面に対して０．３°から０．７°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記アクセプタードーピング層が成長したままの状態でｐ型導電性を示すことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記アクセプタードーピング層の正孔濃度が１０１７ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１２〜１４の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子、その製造方法および窒化物半導体レーザ素子を光源として備える半導体光学装置に関し、特に、窒化物半導体を基板として用いる窒化物半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびそれらの混晶に代表される窒化物半導体材料により、紫外から可視領域で発振する半導体レーザ素子が試作されている。非特許文献１で報告された半導体レーザ素子もこの一例であり、ＧａＮ基板上に周期的なストライプ状の開口部をもつＳｉＯ２マスクパターンを形成し、この上に、ストライプ状導波路（リッジストライプ構造）を有する窒化物半導体の積層構造を形成し、前記ＧａＮ層上に窒化物半導体レーザ素子を形成することが示されている。
【０００３】
基板の製造には、次の方法を用いることが報告されている。周期的なストライプ状の開口部をもつＳｉＯ２マスクパターン（周期２０μｍ）を形成した下地ＧａＮ上に、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、１５μｍ厚のＧａＮ層を形成して、表面が平坦なウェハーを得る。これは、ＥＬＯＧ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌｌｙ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｎ）と呼ばれる技術であり、ラテラル成長の利用により、欠陥を低減する手法である。さらに、通常のＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）により２００μｍ厚のＧａＮ層を形成し、下地を除去することでＧａＮ基板を製造する。こうして得られた半導体レーザの寿命特性は、６０℃において３０ｍＷで、推定寿命１５０００時間であった。
【０００４】
【非特許文献１】
ジャパニーズ＝ジャーナル＝オブ＝アプライド＝フィジックス３９号Ｌ６４７〜Ｌ６５０頁（Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｖｏｌ．３９（２０００）  ｐｐ．Ｌ６４７−６５０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献１に記載の半導体レーザ素子では、基板の製造方法が、３回の結晶成長（下地成長、ＭＯＣＶＤ成長、ＨＶＰＥ成長）を必要としており、複雑で、生産性に問題があった。また、レーザ発振寿命もまだ十分でなく、さらに高温で高出力（例えば、７０℃、６０ｍＷ）の条件での寿命が十分でなかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑み、レーザ発振寿命の一層優れた窒化物半導体レーザ素子、その簡便な製造方法およびそれを備えた半導体光学装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本明細書で説明する窒化物半導体基板とは、少なくともＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で構成された基板である。さらに、窒化物半導体基板は、その構成成分である窒素元素の約２０％以下が、Ａｓ，ＰおよびＳｂの元素群のうち少なくともいずれかの元素で置換されても構わない。
【０００８】
窒化物半導体基板として、最も好ましい材料は、二元結晶となるＧａＮである。二元結晶とすることで、組成が一定となり、基板として安定した特性が得られやすくなるとともに、エピタキシャル成長を行う際に、組成の変化が無くなる。また、ＧａＮとすることで、良好な導電性が得られるようになる。ＧａＮに次ぐ基板材料として、ＡｌＧａＮが挙げられる。ＡｌＧａＮのように、屈折率がＧａＮよりも小さい材料を基板として用いることで、紫外〜青色領域で発光するの半導体レーザを上記材料系で構成する場合、レーザ光の活性層への光閉じ込めが良好になる。
【０００９】
また、窒化物半導体基板は、ｎ型もしくはｐ型のドーパント等の不純物が添加されていても構わない。不純物としては、Ｃｌ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｚｎ，Ｃｄ，ＭｇおよびＢｅ等を用いることができる。その不純物の総添加量は５×１０１６ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下が好ましい。窒化物半導体基板にｎ型導電性を持たせるための不純物は、前記不純物群のうち、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｏ，Ｓｅ，Ｃｌのいずれかが特に好ましい。
【００１０】
本発明で説明する窒化物半導体基板に積層された窒化物半導体層とは、少なくともＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で構成された層である。また、積層する窒化物半導体層は、その構成成分である窒素元素の約２０％以下が、Ａｓ，ＰおよびＳｂの元素群のうち少なくともいずれかの元素で置換されても構わない。
【００１１】
また、窒化物半導体層は、ｎ型もしくはｐ型のドーパント等の不純物が添加されていても構わない。不純物としては、Ｃｌ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｚｎ，Ｃｄ，ＭｇおよびＢｅ等を用いることができる。その不純物の総添加量は５×１０１６ｃｍ−３以上５×１０２０ｃｍ−３以下が好ましい。窒化物半導体層がｎ型導電性を有するための不純物は、前記不純物群のうち、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅのいずれかが特に好ましく、ｐ型導電性を有するための不純物はＭｇ，Ｃｄ，Ｂｅのいずれかが特に好ましい。
【００１２】
本明細書で説明する活性層とは、井戸層もしくは井戸層と障壁層から構成された層の総称を指すものとする。例えば、単一量子井戸構造の活性層は、１つの井戸層のみから構成されるか、あるいは、障壁層／井戸層／障壁層から構成される。また、多重量子井戸構造の活性層は複数の井戸層と複数の障壁層から構成される。
【００１３】
なお、結晶の面や方位を示す指数が負の場合、絶対値の上に横線を付して表記するのが結晶学の決まりであるが、本明細書では、そのような表記ができないため、絶対値の前に負号「−」を付して負の指数を表す。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、窒化物半導体基板の上に複数の窒化物半導体層が積層され、前記窒化物半導体層が、単数または複数層の井戸層と障壁層から形成される量子井戸構造の活性層と、アクセプタードーピング層とを有し、前記窒化物半導体基板が、転位集中領域と、転位集中領域を除いた領域である低転位領域とを有し、転位集中領域及び低転位領域の直上に積層された窒化物半導体層は、転位集中領域直上に凹部を有することを特徴とするものである。
【００１５】
この凹部により隣接する低転位領域間が分断され、本来であれば、素子構造中に含まれる混晶組成の違う層（例えば、クラッド層として用いられるＡｌＧａＮ層とそれ以外の層）により生じる応力や歪みを効果的に低減させることが可能となる。それにより、低転位領域直上に積層した格子定数が相互に異なる複数の窒化物半導体層に生じる応力を効果的に低減させ、より高品質なエピタキシャル成長を可能とし、素子の発光特性と電気特性および寿命特性を向上させる。
【００１６】
その際、特性を向上させた素子を歩留まり良く得るため、窒化物半導体基板表面の転位集中領域の面積を低転位領域の面積以下にすることが好ましい。
【００１７】
転位集中領域直上に凹部を設けやすくするために、転位集中領域は、極性を反転させたｃ−面としてもよい。
【００１８】
また、素子構造を積層する窒化物半導体基板の最表面をｃ面に対して絶対値が０．３°から０．７°の範囲で僅かに傾斜させることで、上記に加えてより好ましい効果が得られる。すなわち、基板に残留する欠陥が窒化物半導体層へ伝搬することを防止すると共に、素子表面の平坦性を改善し、より高品質なエピタキシャル成長を可能とする。それにより、窒化物半導体層中の貫通転位を低減し、発光に寄与しない電流経路を減少させ、活性層下地層の表面平坦性を向上させる。
【００１９】
また、積層した窒化物半導体層中の欠陥が大幅に低減されることにより、熱処理等の活性化処理を必要とせず、成長したままの状態でアクセプタードーピング層がｐ型電導性を示す。
【００２０】
転位集中領域と低転位領域を有する基板上に、素子構造を構成する複数の窒化物半導体層を積層する際、転位集中領域直上に積層する各層の総厚さを、低転位領域直上に比べて１／２以下とすることにより、互いに隣接し合う、高ルミネッセンス領域を含む低転位領域間を凹部で不連続に分断することができて、隣接する低転位領域直上の窒化物半導体層に印可される応力と、その結果として生じる歪みを大きく低減させることができる。
【００２１】
そのため、素子構造中の活性層は歪みから開放され、Ｉｎの相分離や局所的な凝集といった、素子特性を悪化させる要因を除くことができる。また、歪みが大きい場合に素子中に発生するクラックも、隣接する低転位領域間を分断することで効果的に抑制することが可能で、生産における歩留りを向上させることができる。転位集中領域直上の窒化物半導体層は、高密度に集中した転位が基板から伝搬しているため、この部分への素子構造作製は好ましくない。しかし、窒化物半導体層が成長する段階で、転位集中領域直上の総厚さを薄くしておくことにより自動的に素子構造の作り込みが不可能となり、チップ分割の際、容易に選別可能で、生産における歩留りを向上させることができる。
【００２２】
上記のように、転位集中領域直上の窒化物半導体層に凹部を形成し、隣接する低転位領域直上の領域を分断することで、素子特性と歩留りを同時に改善することが可能となるが、基板表面の面方位がｃ面である場合、成長した窒化物半導体層表面に六角錐状の凹凸を生じる場合がある。このように凹凸を生じた状態では、活性層の急峻性と面内均一性が悪化する可能性がある。
【００２３】
そこで、基板表面にｃ面に対して絶対値で０．３°から０．７°の範囲で傾斜角を付けることで、平坦性を向上させることができる。そのメカニズムは、窒化物半導体層の成長初期において、ｃ面に対して絶対値で０．３°から０．７°の範囲で傾斜した基板表面に存在するテラス状構造のキンクを基点に成長核を形成し、その成長核よりテラス方向に一様に横方向成長することで良好な２次元成長が実現され、最終的に製膜後の表面が平坦化されると考えられる。
【００２４】
その際、２次元成長の有無に関らず基板に存在する転位は成長層中に伝搬するため、転位集中領域の影響を無くし、素子化工程での歩留りを向上させるために、前記のように転位集中領域直上の成長層の総厚さを薄くすることが有効となる。
【００２５】
また、基板表面の傾斜角をｃ面に対して絶対値で０．３°から０．７°の範囲とすることにより、テラスは最適かつ均一となり、気相より基板表面に到達した原料種はマイグレーションと再蒸発を繰り返しつつ均一に成長核を形成し、一層ずつ面で積層される２次元成長モードとなる。その結果、貫通転位が減少し、効率的な電流注入が実現され、熱の発生を抑制しつつ平滑性が向上した表面を持つ素子が得られる。またＩｎを含む発光層の結晶性向上と均一な組成が実現される。そのため、素子の発光特性が向上し、長寿命化が達成される。
【００２６】
また、基板上に積層した窒化物半導体多層膜に含まれるアクセプタードーピング層中の欠陥が減少することにより、それら欠陥に囚われることのないアクセプター不純物は水素による不活性化を受け難く、熱処理等の活性化処理をすることなく、成長したままで、正孔濃度が１０１７ｃｍ−３以上のｐ型電導性を示す。それにより、活性層へ与える熱履歴を減少させることができて、活性層を劣化させることなく、素子特性を悪化させることなく素子化が可能となる。その際、基板表面のｃ面（＜０００１＞方向）からの傾斜方向は特に限定はないが、＜１１−２０＞あるいは＜１−１００＞方向が好ましい。
【００２７】
基板表面を傾斜させることにより、積層される素子構造中への欠陥の伝搬が抑制される結果、各層表面の平坦性が改善され、それぞれの界面が急峻に形成されるようになる。この効果は、特に活性層の品質向上に寄与する。通常、量子井戸構造の活性層は、個々の井戸層および障壁層の厚さが数ｎｍ程度と薄いため、それぞれの層厚さの均一性に、下地層の表面状態が大きく影響する。活性層直下の層の表面平坦性が、例えば数ｎｍであれば、井戸層あるいは障壁層の厚さと同程度であるため、量子井戸構造の元素組成あるいは厚さ等の場所により均一性が乱され、量子順位が不均一となり、発光特性に影響を与える。本発明により、基板表面をｃ面に対して、絶対値で０．３°から０．７°の範囲で傾斜させることで、素子を構成する各層を平坦に形成することができ、前記した問題点を改善することができる。
【００２８】
活性層を構成する井戸層あるいは障壁層の平坦性を十分に向上させるために、基板から活性層までの間に積層する各層の総厚さを少なくとも１μｍ以上とすることによって、前記効果がより顕著となる。また、Ａｓ，ＰおよびＳｂの元素群のうち少なくともいずれかの元素を前記活性層に含有されるようにしても構わない。
【００２９】
基板は、窒化物半導体でかつ、転位集中領域と、転位集中領域を除いた領域である低転位領域とを有することにより、通常基板に比べて低転位領域に存在する転位の密度を大幅に低減させることができて、前記効果がさらに顕著になる。
【００３０】
本発明の半導体光学装置は、上述したような窒化物半導体レーザ素子を光源とすることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
以下に、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。図１は実施の形態１の半導体レーザ素子１を示す断面模式図である。同図は、本実施の形態の半導体レーザ素子１を光出射方向から見た図である。図１において、１０１は最表面をｃ面に対して絶対値で０．３°から０．７°の範囲で僅かに傾斜させたｎ型ＧａＮ基板である。基板１０１中には、転位集中領域１０２が存在し、転位集中領域１０２以外の部分は低転位領域となっている。また、低転位領域中には、さらに転位集中領域１０２に平行して高ルミネッセンス領域１０３が存在する。基板１０１上には、窒化物半導体層（エピタキシャル成長層）１０４が形成されている。窒化物半導体層１０４中には、レーザ光導波領域１０５が位置するとともに、転位集中領域１０２直上に凹部１０８が形成されている。また、窒化物半導体層１０４上面および基板１０１下面には、電極１０６、１０７がそれぞれ形成されている。
【００３２】
以下に、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法について解説しつつ、さらに詳しくその構造についても説明する。
【００３３】
（ＧａＮ基板の作製方法）
まず、ｎ型ＧａＮ基板１０１の結晶成長方法の概略を述べる。ＧａＮの結晶は、ファセット面からなる斜面が表出するようにして、その斜面を維持しながら成長させる。つまり、斜面を成長方向に次第に移動させていく。これにより、斜面の途中に発生する転位が斜面の下端に伝搬して集合し、斜面の下端であった部位が転位集中領域、斜面の途中であった部位が低転位領域となる。
【００３４】
転位集中領域にはいくつかの状態がある。例えば多結晶となることがある。また、周囲の低転位領域に対して僅かに傾斜した単結晶となることもある。さらに、周囲の低転位位領域の成長方向が［０００１］方向であるのに対して、成長方向が逆に［０００−１］方向となることもある。このため、転位集中領域と低転位領域の間には明確な境界が生じる。
【００３５】
斜面を成長方向に移動させるため、ファセット面を最初にどのような形状で発生させるかにより、転位集中領域の形状を規定することができる。上下を逆にした（頂点が下で底面が上の）角錐の側面のようなファセット面を最初に発生させておけば、転位はその角錐の頂点の部位に集まり、転位集中領域は成長方向に平行な直線状となってピットを形成する。また、断面がＶ字状である溝の側面のようなファセット面を最初に発生させておけば、転位はその溝の底（直線状の部位）に集まり、転位集中領域は成長方向に平行な面状となってストライプを形成する。
【００３６】
最初に生じさせるファセット面の種としては、結晶成長を妨げるマスクを利用することができる。マスクを設けていない部位で結晶成長が始まって、マスクのない部位とある部位との境界にファセット面が生じ、水平方向への成長によってマスク上でファセット面が接し合い、その接点が転位集中領域の開始位置となる。
【００３７】
ファセット面が接し合った後は、垂直方向（本来の成長方向）への結晶成長が安定して進み、ファセット面はそのまま成長方向に移動し、転位集中領域は成長方向に伸びていく。結晶成長を妨げるマスクをドット状とすれば、上下が逆の角錐の側面のようなファセット面を発生させることができ、マスクを直線状とすれば、断面がＶ字状の溝の側面のようなファセット面を発生させることができる。マスクとしては非結晶または多結晶の層を設ければよく、例えばＳｉＯ２の薄膜を基体表面に形成しておく。
【００３８】
結晶成長後、その表面を最表面がｃ面に対して絶対値で０．３°から０．７°の範囲で僅かに傾斜させるように研磨して鏡面化することで、高品質な窒化物半導体層を積層しうる基板が得られる。
【００３９】
本実施の形態では、ストライプ状もしくは、ドット状に配置された転位集中領域を有する基板について説明する。すなわち、Ｖ字状にファセット面を生じさせて、転位集中領域がストライプ状となるようにするか、あるいは、ドットを取り巻く形状のファセット面を短い周期で多数生じさせて、転位集中領域が巨視的にストライプ状となるようにする。または、ドットを取り巻く形状のファセット面を長い周期で入れ子状に多数生じさせて、転位集中領域が離散的なドット状となるようにする。
【００４０】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１０１の具体的な製造方法を、図２を参照して説明する。支持基体２０１上に、ＨＶＰＥ法により、ｎ型ＧａＮ層２０２を、ファセット面｛１１−２２｝面２０３が成長中の表面に主として表出するように成長させる。その結果、表面の断面図形は鋸歯状の凹凸形状となる。ただし、凸部の頂点付近には、わずかに、｛０００１｝面２０６が表出した部分がストライプ状に見られた。図２（ａ）は、この状態を説明した断面図（一部のみ表示）である。
【００４１】
ここで、ＨＶＰＥ法とは、ホットウォール型の反応炉の上流部にボートを設けて加熱したＧａ融液にＨＣｌガスを吹き込んでＧａＣｌを生成して下方へ送り、反応炉の下流部に基体を設けてＮＨ３を吹き込んで、下方で双方を反応させ、ＧａＮを基体に堆積させる手法である。
【００４２】
支持基体２０１としては２インチ（１１１）ＧａＡｓウェハーを用いた。基体２０１の材料に特に制約はなく、一般的なサファイアを用いることも可能であるが、後に基体と、堆積させたＧａＮの分離を容易にするため、ＧａＡｓ等を材料として用いて無駄を抑えるのが好ましい。
【００４３】
上記凹凸はピッチＰ＝４００μｍの周期構造であり、図面奥行き方向に畝状に延びる形状である。このように、凹凸の位置を規定するためには、基体２０１上にあらかじめ上記凹部に対応させるように、ＳｉＯ２等でマスクを形成しておき、これを種としてファセットが表出する状態で、結晶成長を行えば良い。つまりマスクは、ＧａＮ結晶の［１−１００］方向に平行になるように、ピッチＰ＝４００μｍでストライプ状に配置されており、その形状は、連続したストライプ状、あるいは略一定間隔で直線上に位置する多数のドット状である。
【００４４】
ファセット｛１１−２２｝面が表出した状態で、結晶成長を持続させる手法（成長条件）については、本出願人が先に出願した特願平１１−２７３８８２号に詳細に開示している。なお、成長時にＯをドーピングすることで、成長する結晶をｎ型とした。
【００４５】
このような成長モードを保ったまま、さらにＧａＮ結晶の形成を続けることで、基体２０１上に高さ３０ｍｍのインゴットを作製した。図２（ｂ）は、インゴットを模式的に示した図である。
【００４６】
このインゴットを、スライサーによりスライス切断加工して薄片（ｎ型ＧａＮ基板）を得た。薄片を研磨し、表面が平坦な２インチ（約５ｃｍ）径、厚さ３５０μｍのｎ型ＧａＮ基板１０１を得た。エピタキシャル成長を行うための表面は鏡面研磨仕上げとした。表面は、ほぼ（０００１）面としたが、上にエピタキシャル成長される窒化物半導体層１０４への基板からの欠陥の伝搬を効果的に防止し、表面モフォロジが良好なエピタキシャル成長を実現するにするために、（０００１）面から任意の方向に絶対値で０．２〜１°の範囲の比較的小さい傾斜角度を有していることが望ましく、特に表面の平坦性が最小になるようにするためには、傾斜角を絶対値で０．３〜０．７°の範囲とすることが好ましかった。
【００４７】
図２（ｃ）は、こうして得られたｎ型ＧａＮ基板１０１の断面図（一部のみ表示）であり、図２（ｄ）および図２（ｅ）は、上面図（一部のみ表示）である。ここで、図２（ｄ）は転位集中領域２０４および高ルミネッセンス領域２０５がストライプ状に配置された基板表面の模式図を示し、図２（ｅ）は転位集中領域２０４が点状もしくは円形で、低転位領域が１２角形状に形成され、各々の低転位領域が接した隙間に高ルミネッセンス領域２０５が配置された基板表面の模式図である。転位集中領域２０４、低転位領域および高ルミネッセンス領域２０５の基板面内での配置は、図２（ｄ）および（ｅ）に示した例の他に、例えば、転位集中領域を破線状に配置した形状でも良い。成長初期のマスクパターンを選択することにより、それぞれの領域を基板で調整することができる。
【００４８】
こうして得られたＧａＮ基板１０１の評価を次のように行った。まず、ｎ型ＧａＮ基板１０１の表面を顕微鏡で詳細に観察した。研磨加工された表面は必ずしも平坦でなく、結晶成長時に凹部の最底部が生じていた領域（図２（ａ）において符号２０４で示した部分）に対応する領域がやや窪んでいた。
【００４９】
さらに、硫酸、燐酸の混酸を２５０℃に加熱した液にサンプルを浸してエッチングを行い、エッチピットが表面に出るようにした。その結果、結晶成長時に凹部の最底部が生じていた領域（図２（ａ）において符号２０４で示した部分）に対応する領域で、多数のエッチピットが現れ、この領域は転位（あるいは結晶欠陥）が極めて集中している領域（転位集中領域）であることが判明した。つまり、上記窪みは、この領域に対応していた。
【００５０】
このように窪みの部分は、転位が極めて集中しているために、研磨工程で他の部分よりも侵食されやすく、そのため生じてしまったものと考えられる。転位集中領域の幅は約１０〜４０μｍであった。それ以外の領域は、ＥＰＤ（エッチピット密度）が１０４〜１０５ｃｍ−２台の低転位領域となっていた。転位集中領域のＥＰＤは、これよりも３桁以上大きく観察された。このように、符号１０２で表される領域は、周囲に比べて数桁も転位密度が大きくなっている部分であるため、本明細書では、「転位集中領域」と呼称した。
【００５１】
また、サンプルに紫外線（Ｈｇランプ３６５ｎｍ輝線を用いることができる）を照射して、表面からのルミネッセンスを顕微鏡を用いて観察した（蛍光顕微鏡観察）。その結果、転位集中領域１０２に挟まれた低転位領域の中央に、比較的はっきりと境界を持った、周囲とコントラストが異なるストライプ状の領域が観察された。この領域は、周囲よりも肉眼で観察される発光（ルミネッセンス）が強く、やや黄色がかって明るく観察される領域である。
【００５２】
この領域は、結晶成長時にファセット面｛０００１｝面が表出しつつ成長していた部分２０３であり、図１および図２（ｄ）にそれぞれ符号１０３および２０５で表される領域である。このように周囲と異なって観察されるのは、ドーパントの取り込まれ具合が周囲と異なるなどの理由が考えられる。上述の事実から、本明細書では、この領域を「高ルミネッセンス領域」と呼称した。結晶成長時に、ファセット面｛０００１｝面が表出しつつ成長していた部分２０３が必ずしも同一の幅をもって均一に進行するものではないために、高ルミネッセンス領域２０５の幅は、やや揺らぎを持っているものの、広いところで、３０μｍの程度であった。
【００５３】
なお、このような高ルミネッセンス領域は、上記インゴットを作成するときの条件や、インゴットにおける位置（支持基体からの距離）によっては、ほとんど形成されないこともある。しかしながら、転位集中領域２０４に挟まれた部分のほぼ中央の領域は、上記凹凸の頂点付近の領域に対応している部分であり、これを、本明細書では、「低転位領域中央領域」とも呼称する。本明細書において、高ルミネッセンス領域として説明する部分は、低転位領域中央領域に置き換えて考えることができる。
【００５４】
なお、上記ＧａＮ基板１０１の形成のための結晶成長は、ＨＶＰＥ法以外の気相成長によってもよく、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＯＣ法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、昇華法などを用いても実施することができる。
【００５５】
ＧａＮ基板１０１の形成のための成長に用いる基体３０１としては、ＧａＡｓの他にも、軸廻りに六回対称性あるいは三回対称性がある結晶基板を用いることができる。つまり結晶系としては六方晶系であるか立方晶系である結晶が挙げられる。立方晶系の場合（１１１）面を使えば三回対称性がある。ＳｉＣ、石英、ＮｄＧａＯ３、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＡｌＮなどの六方晶系の結晶を用いることができる。また、厳密には菱面体構造であるものの、六方晶に極めて近いサファイアも同様に用いることができる。さらに、Ｓｉ、スピネル、ＭｇＯ、ＧａＰなどの立方晶系の（１１１）面基板を用いることもできる。これらはＧａＮをｃ面で成長させるものである。
【００５６】
ＧａＮ基板１０１の形成のためのマスクの設け方にも２種類の選択肢がある。一つは基体の上に直接にマスクを形成する手法である。この場合、エピタキシャル成長に先立ち、マスク開口部の基体露出面にＧａＮバッファ層を堆積する等の工夫を行ったほうがよい。もう一つは基体の上に予め比較的薄くＧａＮ層を形成しておいて、その上にマスクを形成する手法である。後者の方が成長がスムーズに進行し、より好ましい場合が多い。
【００５７】
また、ここでは基板１０１としてＧａＮを用いた例を説明したが、「課題を解決するための手段」の欄に記載した材料で構成される窒化物半導体に置換してもよい。
【００５８】
「従来の技術」の欄に示した窒化物半導体基板の製造方法では、基板結晶の成長を進行させるに従って、横方向成長技術（ＥＬＯＧ技術）を用いることで、転位を低減しているが、転位（欠陥）が生じる位置は特に制御されず、結晶成長が進むに従って、転位は面内に一様に分布するようになる。一方、本発明で用いる窒化物半導体基板では、転位集中領域の位置が、基板結晶の成長を通じて、所定の位置（ピッチが数１００μｍオーダである）に制御される。従来技術のＧａＮ基板と、本発明で用いる窒化物半導体基板には、このような違いがある。
【００５９】
そのため、同程度の転位密度の基板を得ようとする場合、本実施の形態で説明する基板結晶の製造方法の方が、結晶成長回数が少なくてすみ、生産性が良好になる。
【００６０】
（窒化物半導体層のエピタキシャル成長）
次に、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に窒化物半導体層１０４等を形成して半導体レーザ素子１を作製する方法について、図３および図４を参照して解説する。図３は、図１の半導体レーザ素子１を、窒化物半導体層１０４の層構造を詳細に示した模式図であり、基板１０１中の上記構造については記載を省略した。また、図４はＧａＮのｃ面基板および、ｃ面に対して表面に絶対値で０．３〜０．７°の範囲で傾斜角を付けたＧａＮ基板に窒化物半導体層を成長させた場合の成長の様子を模式的に示す図である。
【００６１】
ＭＯＣＶＤ装置を用いて、Ｖ族原料のＮＨ３とＩＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）またはＴＥＧａ（トリエチルガリウム）に、ドーパント原料としてのＳｉＨ４を加え、ｎ型ＧａＮ基板１０１に、基板温度１０５０℃で、膜厚３μｍのｎ型ＧａＮ層３０１を形成した。基板１０１は、上記の（ＧａＮ基板の作製方法）で示した、転位集中領域がストライプ状に配された形状でも良いし、転位集中領域がドット状で入れ子状に配列した形状でも差し支えない。また、転位集中領域がドット状の場合でも、必ずしも入れ子状配列になっている必要はなく、基板１０１内で、転位集中領域と低転位領域が明瞭に区別できる状態で存在し、窒化物半導体層を成長させるべき面を垂直に見たとき、転位集中領域の面積が低転位領域より小さければ、各々がどのような配置であっても、問題なく基板として使用することができる。
【００６２】
ｎ型ＧａＮ層３０１に次いで、８００℃の基板温度で、上記原料にＩＩＩ族原料としてのＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）を加え、ｎ型Ｉｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラック防止層３０２を４０ｎｍ成長させた。次に、基板温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）またはＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）のＩＩＩ族原料も用いて、１．２μｍ厚のｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層３０３を成長させた。ｎ型不純物としてＳｉを５×１０１７〜１×１０１９ｃｍ−３添加した。続いて、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３０４（Ｓｉ不純物濃度１０１６〜１０１８ｃｍ−３）を０．１μｍ成長させた。ここまでに成長する各層の総厚さは、少なくとも１μｍ以上でなければ、活性層の均一性と品質を向上させるに必要な活性層直下層（本実施の形態においてはｎ型ＧａＮ光ガイド層）の十分な平坦化が実現できないことがわかっている。さらに好ましくは、３μｍ以上の厚さに積層すればよい。
【００６３】
その後、基板温度を７５０℃に下げ、３周期で厚さ４ｎｍのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ井戸層と厚さ８ｎｍのＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ障壁層から成る活性層（多重量子井戸構造）３０５を、障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層の順序で成長させた。その際、障壁層または障壁層と井戸層の両方にＳｉＨ４（Ｓｉ不純物濃度は１０１６〜１０１８ｃｍ−３）を添加した。障壁層と井戸層、または井戸層と障壁層との間に、１秒以上１８０秒以内の成長中断を実施すると、各層の平坦性が向上し、発光半値幅が減少して好ましい。
【００６４】
活性層にＡｓを添加する場合はＡｓＨ３（アルシン）またはＴＢＡｓ（ターシャリブチルアルシン）を、活性層にＰを添加する場合はＰＨ３（ホスフィン）またはＴＢＰ（ターシャリブチルホスフィン）を、活性層にＳｂを添加する場合はＴＭＳｂ（トリメチルアンチモン）またはＴＥＳｂ（トリエチルアンチモン）を、それぞれ原料に用いると良い。また、活性層を形成する際、Ｎ原料として、ＮＨ３以外にＮ２Ｈ４（ヒドラジン）、Ｃ２Ｎ２Ｈ８（ジメチルヒドラジン）あるいはＮを含む有機原料を用いても構わない。
【００６５】
次に、基板温度を再び１０５０℃まで上昇させて、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎキャリアブロック層３０６、０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層３０７、０．５μｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層３０８、および０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層３０９を順次成長させた。ｐ型不純物として原料にＥｔＣＰ２Ｍｇ（ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１０１８〜２×１０２０ｃｍ−３で添加した。ｐ型ＧａＮコンタクト層３１０のｐ型不純物濃度は、ｐ電極３１１の方向に向かって高くなるようにした方が好ましい。これによりｐ電極形成によるコンタクト抵抗が低減する。また、ｐ型不純物であるＭｇの活性化を妨げているｐ型層中の残留水素を除去するために、ｐ型層成長中に微量の酸素を混入させてもよい。
【００６６】
このようにして、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０９を成長させた後、ＭＯＣＶＤ装置のリアクター内を全て窒素キャリアガスとＮＨ３に替えて、６０℃／分で温度を降下させた。基板温度が８００℃になった時点で、ＮＨ３の供給を停止し、５分間その基板温度で待機してから、室温まで降下した。ここでの基板の保持温度は６５０℃から９００℃の間が好ましく、待機時間は、３分以上１０分以下が好ましかった。また、温度の降下速度は、３０℃／分以上が好ましい。
【００６７】
ここで、ｃ面基板およびｃ面に対して絶対値で０．３〜０．７°の範囲で表面に傾斜角を付けた基板での窒化物半導体層が成長する様子について図４を参照して説明する。なお、図４は説明の便宜上、誇張した表現となっている。図４（ａ）に示すように、基板表面の傾斜がなく、基板内部に転位集中領域４０２と高ルミネッセンス領域４０３が存在するｃ面基板４０１上に窒化物半導体層４０４を成長させた場合、成長層４０４の表面に凹凸を生じる場合がある。これは、転位集中領域４０２以外の部分で十分に２次元成長していないことを意味する。その凹凸は例えば六角錐状の突起であり、荒れた表面となる。
【００６８】
また、表面が窒素原子で終端されている転位集中領域４０２直上では結晶成長が遅くなるため、他の部分に比べて成長層の総厚さが薄くなり、転位集中領域４０２直上に凹部４０５を形成するように結晶成長が起こる。２次元成長が十分でない場合、基板内に存在する転位集中領域４０２は、成長層４０４の厚さが増加するに従い、その領域を拡大しつつ成長層中に伝搬して斜め方向の転位集中領域４０６を形成する。その詳細な機構は不明であるが、本来、垂直に伝搬すべき転位が、不完全な２次元成長のため斜め方向に伝搬することにより、転位集中領域が拡大するものと考えられる。
【００６９】
一方、図４（ｂ）に示すように、基板内部に転位集中領域４０２と高ルミネッセンス領域４０３が存在し、表面に傾斜角を付けた基板４０７の表面は、ミクロに見ると、テラス状のキンク４０８が等間隔に整列した状態になっている。このような基板４０７をＭＯＣＶＤ装置にセットして窒化物半導体層を成長する場合、成長の初期段階においては、基板表面に整然と存在するキンク４０８が結晶成長の主たる開始点となり、例えばＧａ等のＩＩＩ族原料種がマイグレーションと吸着を繰り返しつつ、窒化物半導体層４０９がキンク部分を基点に横方向へ成長を始める。このような成長の状態を２次元成長と呼ぶ。
【００７０】
横方向への成長が進行し、次のキンクに達すると、基板表面は全て窒化物半導体成長層４０９で被われ、新たな層が２次元成長を開始し、その繰り返しによって、時間とともに、図４（ｃ）に示すように厚さ方向への成長が進行する。基板表面の微小な傾斜によるキンク４０８を基点として整然と２次元成長が進行するため、ある程度の厚さに成長した窒化物半導体成長層４０９表面は、例えば、各々数ｎｍの厚さである井戸層と障壁層を繰り返し積層する多重量子井戸活性層を品質良く作製するに十分な平坦性を得る。転位集中領域４０２は表面が窒素原子で終端されているため、成長速度が遅く、転位集中領域４０２直上は、成長が進んだ後でも凹部４１０として残る。
【００７１】
基板表面をｃ面に対して０．３〜０．７°の範囲で傾斜させることにより、基板内に存在する転位集中領域４０２は、窒化物半導体成長層４０９に対して垂直に伝搬し、窒化物半導体成長層４０９中へ転位を拡散させることがない。以上のことから、基板表面をｃ面に対して０．３〜０．７°の範囲で傾斜させることにより、窒化物半導体成長層４０９表面の平坦性向上と、基板内の転位集中領域４０２を拡大させることなく、窒化物半導体層のエピタキシャル成長が可能となる。
【００７２】
このようにして作製した成長膜をラマン測定によって評価した結果、ＭＯＣＶＤ装置からのウェハー取り出し後のｐ型化アニールを実行しなくても、成長後すでにｐ型化の特性（Ｍｇの活性化）が示されていた。また、ｐ電極形成によるコンタクト抵抗も低下する。上記手法に加えて従来のｐ型化アニールを組み合わせると、Ｍｇの活性化率がより向上して好ましかった。
【００７３】
また、基板表面が窒素原子で終端された転位集中領域４０２直上の成長速度が遅く、凹部４１０を形成しているため、隣り合う転位集中領域のピッチで窒化物半導体成長層４０９が分断された結果、素子中の残留応力が低減されており、従来の素子構造に比べてクラック密度が低減し、歩留りが向上した。そのため、Ｉｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラック防止層３０２は、Ｉｎ組成比が０．０７以外であっても構わないし、ＩｎＧａＮクラック防止層３０２自体がなくても構わない。
【００７４】
活性層３０５は、障壁層で始まり障壁層で終わる構成であるが、井戸層で始まり井戸層で終わる構成であってもよい。また、井戸層の層数は、前述の３層に限らず、１０層以下であれば閾値電流密度が低く、室温連続発振が可能であった。特に２層以上６層以下のとき閾値電流密度が低く好ましかった。さらに上記で説明した活性層に、Ａｌを含有するようにしてもよい。
【００７５】
また、ここでは活性層３０５を成す井戸層と障壁層の両層にＳｉを所要量添加したが、不純物を添加しなくても構わない。しかしながら、Ｓｉのような不純物を活性層に添加した方が発光強度は強かった。このような不純物としては、Ｓｉ以外に、Ｏ、Ｃ、Ｇｅ、ＺｎおよびＭｇのうちのいずれか、またはこれらの２種類以上を組み合わせて用いることができる。また、不純物の添加量の総和は、約１０１７〜８×１０１８ｃｍ−３程度が好ましかった。さらに、不純物を添加する層は井戸層と障壁層の両層に限らず、片方の層のみに不純物を添加しても良い。
【００７６】
ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎキャリアブロック層３０６は、この組成以外であっても構わない。Ｉｎを添加したＡｌＧａＮとすれば、より低温での成長でｐ型化するので、結晶成長時に活性層３０５が受けるダメージを低減することができて、好ましい。なお、キャリアブロック層３０６自体が無くても構わないが、これを設けた方が閾値電流密度は低かった。これは、キャリアブロック層３０６が活性層３０５にキャリアを閉じ込める働きがあるからである。キャリアブロック層３０６のＡｌ組成比を高くすることによって、キャリアの閉じ込めが強くなって好ましい。また、キャリアの閉じ込めが保持される程度までＡｌ組成比を小さくすれば、キャリアブロック層内のキャリア移動度が大きくなり電気抵抗が低くなって好ましい。
【００７７】
またここでは、ｐ型クラッド層３０８とｎ型クラッド層３０３として、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ結晶を用いたが、Ａｌの組成比が０．１以外のＡｌＧａＮ３元結晶であっても構わない。Ａｌの混晶比が高くなると活性層３０５とのエネルギーギャップ差及び屈折率差が大きくなり、キャリアや光が活性層に効率良く閉じ込められ、レーザ発振閾値電流密度を低減することができる。また、キャリアおよび光の閉じ込めが保持される程度までＡｌ組成比を小さくすれば、クラッド層でのキャリア移動度が大きくなり、素子の動作電圧を低くすることができる。この点を考慮してｐ型クラッド層３０８のＡｌ組成比を０．０６〜０．０９程度にすることも、好ましい。
【００７８】
なお、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３０３の厚さは、０．７μｍ〜１．５μｍが好ましい。これにより、垂直横モードの単峰化と光閉じ込め効率が増し、レーザの光学特性の向上とレーザ閾値電流密度の低減が図れる。
【００７９】
また、クラッド層３０３、３０８は、上記ではＡｌＧａＮの３元混晶としたが、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮＰ、ＡｌＧａＮＡｓ等の４元混晶であっても良い。さらに、ｐ型クラッド層３０８は、電気抵抗を低減するために、ｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層からなる超格子構造、ｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＡｌＧａＮ層からなる超格子構造、またはｐ型ＡｌＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層からなる超格子構造を有していても良い。
【００８０】
ここでは、ＭＯＣＶＤ装置による結晶成長方法を説明したが、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）を用いても構わない。
【００８１】
続いて、窒化物半導体層１０４の各層がｎ型ＧａＮ基板１０１上に形成されたエピウェハーを、ＭＯＣＶＤ装置から取り出して、窒化物半導体レーザ素子チップに加工するプロセス工程を説明する。
【００８２】
（素子化プロセス）
レーザ光導波領域１０５であるリッジストライプ部を、ｎ型ＧａＮ基板１０１に対して、図１を用いて説明した所望の位置に形成する。これは、エピウェハー表面側より、ｐ型クラッド層３０８の途中または下端までを、ストライプ状の部分を残してエッチングすることにより行う。ここで、ストライプ幅は１〜３μｍ、好ましくは１．３〜２μｍとし、また、エッチング底面のｐ型ガイド層３０７からの距離は、０〜０．１μｍとした。その後、リッジストライプ部以外の部分に絶縁膜３１０を形成した。ここで、絶縁膜３１０としてはＡｌＧａＮを用いた。エッチングされずに残ったｐ型ＧａＮコンタクト層３０９は露出しているので、この部分および絶縁膜３１０上に、ｐ電極３１１をＰｄ／Ｍｏ／Ａｕの順序で蒸着して形成した。
【００８３】
絶縁膜３１０としては上記以外に珪素、チタン、ジルコニア、タンタル、アルミニウム等の酸化物もしくは窒化物を用いることもでき、また、ｐ電極３１１の材料の組み合わせとして他に、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、またはＮｉ／Ａｕのいずれかを用いても構わない。
【００８４】
さらに、エピウェハー裏面側（基板側）を研磨することにより、ウェハーの厚さを８０〜２００μｍに調整し、後にウェハーの分割を行いやすいようにした。ｎ電極３１２は、基板の裏側にＨｆ／Ａｌの順序で形成した。ｎ電極３１２の材料の組み合わせとして他に、Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｗ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｕ、Ｈｆ／Ｍｏ／Ａｕや、これらのうちのＨｆをＴｉ、Ｚｒに置き換えたものを用いても構わない。
【００８５】
最後に、エピウェハーを、リッジストライプ方向に対して垂直方向に劈開し、共振器長６００μｍのファブリ・ペロー共振器を作製した。共振器長は２５０μｍから１０００μｍが好ましい。この工程により、ウェハーは個々のレーザ素子が横に連なったバー状の形態となった。ストライプが＜１−１００＞方向に沿って形成された窒化物半導体レーザ素子の共振器端面は、窒化物半導体結晶の｛１−１００｝面である。劈開はウェハー全面にスクライバーにより罫書き傷をつけて行うのではなく、ウェハーの一部、例えば、ウェハーの両端にのみ、あるいは、チップ両端に対応する部分にのみスクライバーによって罫書き傷をつけ、これを起点に劈開した。なお、端面で帰還させる手法以外に、内部に回折格子を設けて帰還させるＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）、外部に回折格子を設けて帰還させるＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を用いても構わない。
【００８６】
ファブリ・ペロー共振器の共振器端面を形成した後、この端面に約８０％の反射率を有するＳｉＯ２とＴｉＯ２の誘電体膜を交互に蒸着し、誘電体多層反射膜を形成した。誘電体多層反射膜は他の誘電体材料で形成しても構わない。さらにこの後、バーを個々のレーザ素子に分割することで、図１の半導体レーザ素子１を得た。レーザチップの中央にレーザ光導波領域１０５（リッジストライプ）を配置し、レーザ素子１の横幅Ｗは４００μｍとした。
【００８７】
素子構造作製のために用いたｎ型ＧａＮ基板１０１にはピッチＰ＝４００μｍで転位集中領域１０２が配置され、各低転位領域の中央部に高ルミネッセンス領域１０３が配置され、また、レーザ光導波領域１０５と高ルミネッセンス領域１０３との距離ｄ＝８０μｍ、レーザ光導波領域１０５と転位集中領域１０２との距離ｔ＝１２０μｍとして、各領域を配置したため、各半導体レーザ素子（チップ）には、１本の転位集中領域と、１本の高ルミネッセンス領域が含まれる。つまり、本実施の形態では、Ｗ＝Ｐであり、２（ｔ＋ｄ）＝Ｐである。
【００８８】
以上のようにして図１および図３に示す窒化物半導体レーザ素子１のチップを作製した。
【００８９】
（半導体レーザ素子の特性）
得られた窒化物半導体レーザ素子１では、最適位置に電流狭窄部分が存在することによって、レーザ出力６０ｍＷ、雰囲気温度７０℃の条件の下、レーザ発振寿命５０００時間以上が達成された。なお、本発明者らが前述の従来技術によって半導体レーザを作製し、同一条件で試験を行ったところ、その寿命は１０００時間程度であった。
【００９０】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２の半導体レーザ素子は実施の形態１の半導体レーザ素子１と同様であるが、素子構造を積層する際に用いるｎ型ＧａＮ基板表面の傾斜角を０〜２°の間で変化させたものであり、その作製方法については実施の形態１に準ずる。基板１０１は、上記の（ＧａＮ基板の作製方法）で示した、転位集中領域がストライプ状に配された形状でも良いし、転位集中領域がドット状で入れ子状に配列した形状でも差し支えない。また、転位集中領域がドット状の場合でも、必ずしも入れ子状配列になっている必要はなく、基板内で、転位集中領域と低転位領域が明瞭に区別できる状態で存在し、窒化物半導体層を成長させるべき面を垂直に見たとき、転位集中領域の面積が低転位領域より小さければ、各々がどのような配置になっていようとも、問題なく基板として使用することができる。
【００９１】
図５は、ｃ面からの傾斜方向を＜１１−２０＞および＜１−１００＞として、傾斜角度を０〜２°の間で変えた場合の素子構造積層後のエピウェハー表面の平均荒さを示すものである。傾斜の方向によらず、角度が０〜０．３°未満の領域では、六角錐状の突起がウェハー表面に発生しており、その径は２００〜４００μｍ程度であった。この突起に対応して、触針型段差計による走査幅２ｍｍでの平均表面荒さは２０〜５０ｎｍと、活性層を構成する井戸層あるいは障壁層個々の厚さに比べて１０倍以上大きく、活性層の発光特性および素子寿命の悪化を予想させるものであった。
【００９２】
また、傾斜角が０．７°を超えると、エピウェハー表面に現れる突起の形状が低角側の六角錐から深い溝を有する筋状に変化し、溝と溝および筋と筋の間隔は５０〜１００μｍ程度であった。溝が深いため、平均表面荒さは５０ｎｍを超え、非常に荒れた状態に移行した。対照的に傾斜角度が０．３〜０．７°の領域では、エピウェハー表面の突起が消滅し、平坦性が非常に向上した。平均表面荒さは１０ｎｍ程度と井戸層あるいは障壁層と比べても十分小さく、ウェハー面内で均一に量子井戸活性層が作製できていることが伺える。
【００９３】
図６は図５に示すのと同じ素子を使って通電し、ＬＥＤモードでの発光半値幅を傾斜角に対してプロットしたものである。表面モフォロジおよび、平均表面荒さに対応して方向によらず傾斜角度０．３〜０．７°の範囲で半値幅の狭い発光が得られた。このことは、傾斜角を０．３〜０．７°に規定することによって、成長層の表面平坦性と量子井戸活性層の各界面が急峻にかつ均一に形成されたこと意味し、その効果によって活性層中のＩｎ凝集が解消され半値幅が狭く鋭い発光が得られたと考えられる。
【００９４】
図７は、同じ素子を使い、電極形成前に燐酸および硫酸の混合液中で２５０℃にて２０分間エッチングを施し、転位集中領域から２００μｍの範囲内で表面に現れたエッチピット密度（ＥＰＤ）を傾斜角に対してプロットしたものである。一般に、窒化物半導体をエッチングすることで現れるピットはその大きさで大小２種類に分類することができて、大ピットは刃状転位に、小ピットは螺旋転位や刃状転位など全ての転位にそれぞれ対応すると言われている。本実施の形態においては、全ての転位に対応する小ピットをカウントして評価した。表面平坦性および発光特性の向上に対応し、方向によらず傾斜角０．３〜０．７°の範囲でＥＰＤが１０４ｃｍ−２のオーダーに低下していることがわかる。表面に傾斜を付けない基板で同様の測定を実施した所、同じく転位集中領域から２００μｍの範囲内でＥＰＤは１０７ｃｍ−２のオーダーで存在し、基板表面に傾斜角を付けないことで転位集中領域から成長層内へと転位が拡散していることがわかった。
【００９５】
通常、半導体レーザ素子の面積を考慮すると、ＥＰＤが１０４ｃｍ−３以下であれば、１素子中に含まれる転位は１個以下となるため、基板表面に傾斜を付けることにより、素子寿命の向上が期待できる。
【００９６】
本実施の形態で示した傾斜角０．３〜０．７°の範囲において作製した素子は、レーザ出力６０ｍＷ、雰囲気温度７０℃の条件の下、レーザ発振寿命５０００時間以上が達成できた。また、表面が窒素原子で終端された転位集中領域直上の成長速度が遅く、凹部となっているため、隣り合う転位集中領域のピッチで成長層が分断された結果、素子中の残留応力が低減されており、従来の素子構造に比べてクラック密度が低減し、歩留りが向上した。
【００９７】
＜実施の形態３＞
実施の形態３は、実施の形態１で述べた、表面に０．３〜０．７°の範囲で傾斜角度を付けたＧａＮ基板を使い、ｎ型層のみを厚さを変えて成長させた時のＥＰＤおよび平均表面荒さの変化を調べて、傾斜付き基板に成長する場合に、成長層表面が量子井戸活性層を品質良く作製可能な程度まで平坦化されるに必要な層厚さを見るものである。
【００９８】
結晶成長について、図８を参照して説明する。実施の形態１に記載したと同様のＧａＮ基板８０１を用いる。基板８０１は、上記の（ＧａＮ基板の作製方法）で示した、転位集中領域がストライプ状に配された形状でも良いし、転位集中領域がドット状で入れ子状に配列した形状でも差し支えない。また、転位集中領域がドット状の場合でも、必ずしも入れ子状配列になっている必要はなく、基板内で、転位集中領域と低転位領域が明瞭に区別できる状態で存在し、窒化物半導体層を成長させるべき面を垂直に見たとき、転位集中領域の面積が低転位領域より小さければ、各々がどのような配置になっていようとも、問題なく基板として使用することができる。
【００９９】
ＧａＮ基板８０１中には、実施の形態１で説明したように、転位集中領域８０２と、転位集中領域８０２以外の低転位領域および、低転位領域中に、転位集中領域８０２に平行して高ルミネッセンス領域８０３が存在する。ＧａＮ基板８０１上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、Ｖ族原料のＮＨ３とＩＩＩ族原料のＴＭＧａ（トリメチルガリウム）またはＴＥＧａ（トリエチルガリウム）に、基板温度１０５０℃で、ＧａＮ層８０４を形成した。その際、１０００℃程度の高温で成長する前に、５００〜７００℃程度の比較的低い温度でいわゆる低温バッファ層を成長し、昇温して１０００℃程度の高温でＧａＮ層８０４を成長しても差し支えない。
【０１００】
同様の手順でＧａＮ層８０４の厚さを０．５〜４μｍの間で変化させた試料を数種類作製し、まず段差計により平均表面荒さを測定した。図９に示すように、ＧａＮ層８０４の厚さが１μｍ未満では、１０ｎｍ以上の荒さを示しており、例えば、ＧａＮ層に続いて量子井戸活性層を成長させる場合には、ＧａＮ層の厚さが少なくとも１μｍ以上でなければ表面平坦性が十分でなく、従って、発光特性が改善されないことが予想される。
【０１０１】
平坦化されるまでのＧａＮ層の厚さが１μｍ以上必要となる理由は定かでないが、転位集中領域は、その表面が窒素原子で終端されているため、ガリウムで終端されたその他の部分に比べて原料種の安定性が低く、ガリウムで終端された領域へと原料種を吐き出す効果を生じており、ＧａＮ層が薄い間は転位集中領域から吐き出された原料種によって、基板表面で濃度分布を生じ、成長層が薄い状態では、相対的に表面の凹凸を生じやすくなっているのではないかと考えている。
【０１０２】
ＧａＮのみならず、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で現される任意の組成の窒化物半導体を成長させる場合においても、平均表面荒さおよびＥＰＤを十分に低減させるに必要な成長層の厚さは上記のＧａＮと同様に少なくとも１μｍ以上必要であった。
【０１０３】
また、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の任意の組成を有する多層膜を積層する場合でも、それら多層膜の総厚さが少なくとも１μｍ以上であるとき、平均表面荒さおよびＥＰＤの低減効果が見られた。また、前記全ての場合において、ｎ型あるいはｐ型ドーパントを添加して成長した場合でも、高品質な多重量子井戸活性層を作製するに必要な平坦性とＥＰＤ低減が得られる成長層総厚さは少なくとも１μｍ以上であった。
【０１０４】
＜実施の形態４＞
実施の形態４では、実施の形態１と同様のＧａＮ基板を用いて、ｐ型窒化物半導体層を成長し、そのｐ型キャリア濃度を測定し、なんら後処理をすることなく成長したままの状態でｐ型化することを示す。
【０１０５】
実施の形態３と同様の手順によりＧａＮ層を３μｍの厚さに成長し、成長装置から取り出した直後にホール測定を行い、ｐ型キャリアの濃度を評価した。その結果、ｐ型キャリア濃度は５×１０１７ｃｍ−３と、成長したままの状態でｐ型化していることがわかった。同じ試料に通常の熱処理を施すことにより、さらにキャリア濃度が増加し７×１０１７ｃｍ−３を示した。成長したままの状態でｐ型化する機構の詳細は不明であるが、転位が減少したことにより、結晶中に取り込まれたＭｇは、水素と結合せず、従って不活性化し難い状態になっていると考えられる。
【０１０６】
ＧａＮのみならず、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の任意の組成の窒化物半導体を成長させた場合でも、ＧａＮと同様に成長したままの状態でｐ型を示した。また、基板１０１は、上記の（ＧａＮ基板の作製方法）で示した、転位集中領域がストライプ状に配された形状でも良いし、転位集中領域がドット状で入れ子状に配列した形状でも差し支えない。また、転位集中領域がドット状の場合でも、必ずしも入れ子状配列になっている必要はなく、基板内で、転位集中領域と低転位領域が明瞭に区別できる状態で存在し、窒化物半導体層を成長させるべき面を垂直に見たとき、転位集中領域の面積が低転位領域より小さければ、各々がどのような配置になっていようとも、問題なく基板として使用することができる。
【０１０７】
＜実施の形態５＞
実施の形態５は、実施の形態１で述べたリッジストライプ構造を有する窒化物半導体レーザ素子１を、電流阻止層を有する窒化物半導体レーザ素子２に替えたものである。電流阻止層を有する本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子２について、図１０を参照して説明する。
【０１０８】
本実施の形態の半導体レーザ素子２は、ｎ型ＧａＮ基板１００１、その上に順次形成されたｎ型ＧａＮ層１００２、ｎ型Ｉｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラック防止層１００３、ｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層１００４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１００５、活性層１００６、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャリアブロック層１００７、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１００８、ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ第１クラッド層１００９ａ、電流阻止層１０１０、ｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ第２クラッド層１００９ｂ、ｐ型ＩｎＧａＮコンタクト層１０１１、ｐ電極１０１２、およびｎ電極１０１３から構成される。
【０１０９】
電流阻止層１０１０は、ｐ型電極１０１２から注入された電流が、図１０に示した電流阻止層間幅のみを通過できるように電流を阻止する層であれば良い。例えば、電流阻止層１０１０として、ｎ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ｎ層を用いても良い。電流阻止層１１１０のＡｌ組成比は０．２５に限らず、その他の値でも構わない。本実施の形態では、電流阻止層１０１０の開口部がレーザ光導波領域１０１４に対応しており、実施の形態１で述べた効果が得られる。
【０１１０】
また、基板１００１は、上記の（ＧａＮ基板の作製方法）で示した、転位集中領域がストライプ状に配された形状でも良いし、転位集中領域がドット状で入れ子状に配列した形状でも差し支えない。また、転位集中領域がドット状の場合でも、必ずしも入れ子状配列になっている必要はなく、基板内で、転位集中領域と低転位領域が明瞭に区別できる状態で存在し、窒化物半導体層を成長させるべき面を垂直に見たとき、転位集中領域の面積が低転位領域より小さければ、各々がどのような配置になっていようとも、問題なく基板として使用することができる。
【０１１１】
＜実施の形態６＞
実施の形態６は、Ａｓ、ＰおよびＳｂの元素群のうち少なくともいずれかの元素を窒化物半導体レーザ素子１または２の活性層に含有するようにしたものである。他の構成は既に述べたとおりである。
【０１１２】
本実施の形態では、Ａｓ、ＰおよびＳｂの元素群のうち少なくともいずれかの元素を、窒化物半導体発光レーザ素子１、２を構成している活性層３０５、１００６のうち少なくとも井戸層に含有させる。ここで、井戸層に含有させる上記元素群の総和の組成比をＸとし、井戸層のＮ元素の組成比をＹとするとき、ＸはＹよりも小さく、Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）は０．３（３０％）以下であり、好ましくは０．２（２０％）以下である。また、上記元素群の総和の下限値は、１×１０１８ｃｍ−３以上である。
【０１１３】
組成比Ｘが２０％よりも高くなると、井戸層内の領域ごとに各元素の組成比が異なる濃度分離が次第に生じ始める。さらに、組成比Ｘが３０％よりも高くなると、今度は濃度分離から六方晶系と立方晶系が混在する結晶系分離に移行し始めて、井戸層の結晶性が低下し始める。一方、上記元素群の総和の添加量が１×１０１８ｃｍ−３よりも小さくなると、井戸層に上記元素を含有したことによる効果が得られにくくなる。
【０１１４】
本実施の形態による効果は、井戸層にＡｓ、ＰまたはＳｂを含有させることによって、井戸層の電子とホールの有効質量が小さく、また、井戸層の電子とホールの移動度が大きくなる点にある。半導体レーザ素子の場合、前者は少ない電流注入量でレーザ発振のためのキャリア反転分布が得られることを意味し、後者は活性層で電子とホールが発光再結合によって消滅しても新たに電子、ホールが拡散により高速に注入されることを意味する。即ち、現在報告されているような活性層にＡｓ、Ｐ、Ｓｂのいずれの元素をも含有しないＩｎＧａＮ系窒化物半導体レーザ素子と比べて、本実施の形態の窒化物半導体レーザ素子は、閾値電流密度が低く、雑音特性にも優れたものとなる。
【０１１５】
また、基板１００１は、上記の（ＧａＮ基板の作製方法）で示した、転位集中領域がストライプ状に配された形状でも良いし、転位集中領域がドット状で入れ子状に配列した形状でも差し支えない。また、転位集中領域がドット状の場合でも、必ずしも入れ子状配列になっている必要はなく、基板内で、転位集中領域と低転位領域が明瞭に区別できる状態で存在し、窒化物半導体層を成長させるべき面を垂直に見たとき、転位集中領域の面積が低転位領域より小さければ、各々がどのような配置になっていようとも、問題なく基板として使用することができる。
【０１１６】
＜実施の形態７＞
実施の形態７は、基板上に各窒化物半導体層を形成する際に、選択成長技術を用いるものであり、他は上述の実施の形態のいずれかと同様である。
【０１１７】
選択成長技術は、成長を抑制する材料（例えばＳｉＯ２等の酸化物や、ＳｉＮ、ＡｌＮなどの窒化物）からなり開口部を有するマスクを、基板上にあらかじめ設けておき、基板上に各窒化物半導体層を形成する際、その成長初期に、横方向への成長が進行するように制御する技術である。これにより、各窒化物半導体層の成長に伴って生じうるクラックが有効に防止される。マスクは、転位集中領域１０２上、高ルミネッセンス領域１０３上に対応して設けることができ、また、これらの領域に関わらず設けることもできる。少なくともレーザ光導波領域１０５の直下にマスクを設けることが、レーザ光導波領域１０５に発生しうるクラックを効果的に防止できる点から望ましい。
【０１１８】
上述の各実施の形態１〜７においては、基板としてＧａＮを用いる例を説明したが、「課題を解決するための手段」の欄に記載したような材料で構成される窒化物半導体基板に置換することもできる。また、窒化物半導体基板上に成長させる各窒化物半導体層の材料についても、「課題を解決するための手段」の欄に記載したような窒化物半導体材料に置換することができる。
【０１１９】
＜実施の形態８＞
実施の形態８は、本発明の窒化物半導体レーザ素子を半導体光学装置に適用したものである。
【０１２０】
本発明の窒化物半導体レーザ素子（３３０〜５５０ｎｍの発振波長）は、半導体光学装置、例えば光ピックアップ装置に利用すると、以下の点において好ましい。各窒化物半導体レーザ素子は、高出力（３０ｍＷ）であり、高温雰囲気中（６０℃）でも安定して動作し、しかもレーザ発振寿命が長いことから、高い信頼性が要求される高密度記録再生用光ディスク装置に最適である（発振波長が短いほど、より高密度に記録再生が可能となる）。
【０１２１】
図１１に、本発明の窒化物半導体レーザ素子を半導体光学装置に利用した一例として、光ディスク装置（光ピックアップを有する装置、例えば、ＤＶＤ装置など）の概略構成を示す。光ディスク装置１１０１は、光ピックアップ１１０２、制御回路１１０３、ディスクＤを回転させるモータ１１０４、および光ピックアップ１１０２を移動させるモータ１１０５を備えている。光ピックアップ１１０２には、半導体レーザ素子１１０６、ビームスプリッタ１１０７、ミラー１１０８、対物レンズ１１０９、および光検出器１１１０が含まれている。半導体レーザ素子１１０６は、上述のいずれかの実施の形態の窒化物半導体レーザ素子１、２である。
【０１２２】
情報の記録に際し、半導体レーザ素子１１０６が発するレーザ光Ｌは、制御回路１１０３によって入力情報に応じて変調され、ビームスプリッタ１１０７、ミラー１１０８および対物レンズ１１０９を経てディスクＤの記録面上に収束して、情報をディスクＤに記録する。また、半導体レーザ素子１１０６が無変調のレーザ光Ｌを発している間に、ディスクＤの記録面のうちレーザ光Ｌが収束する部位の磁界を入力情報に応じて変調することによっても、情報を記録することができる。情報の再生に際しては、ディスクＤ上のピット配列によって光学的に変化を受けたレーザ光Ｌが、対物レンズ１１０９、ミラー１１０８、ビームスプリッタ１１０７を経て光検出器１１１０に入射し、光検出器１１１０によって再生信号とされる。半導体レーザ素子１１０６が出力するレーザ光Ｌのパワーは、例えば、記録時には３０ｍＷ、再生時には５ｍＷ程度である。
【０１２３】
本発明の半導体レーザ素子は、光ピックアップ装置を有するこのような光ディスク装置の他に、例えば、レーザプリンター、バーコードリーダー、光の三原色（青色、緑色、赤色）レーザによるプロジェクター等にも利用可能であり、高出力で高寿命の光源として適している。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によると、転位集中領域直上に凹部を有する構造のため素子中の応力が緩和され、クラックが低減する。従って、半導体レーザ素子の発光特性と電気特性および寿命特性が向上する。
【０１２５】
また本発明によると、広い低転位領域と転位集中領域とが存在する窒化物半導体基板の表面をｃ面に対して０．３〜０．７°傾斜させたので、半導体レーザ素子中への基板の転位の影響が抑えられ、成長層が平坦化されることによりレーザ発振寿命の長い窒化物半導体レーザ素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の半導体レーザ素子を示す断面模式図である。
【図２】（ａ）製造過程の窒化物半導体基板の断面図である。
（ｂ）インゴットを模式的に示した斜視図である。
（ｃ）窒化物半導体基板の断面図である。
（ｄ）窒化物半導体基板の上面図である。
（ｅ）窒化物半導体基板の上面図である。
【図３】実施の形態１の半導体レーザ素子の層構成を示す断面模式図である。
【図４】（ａ）表面に傾斜のない基板上における窒化物半導体成長層の様子を示す断面模式図である。
（ｂ）表面に傾斜角を付けた基板上における窒化物半導体成長層の成長初期の様子を示す断面模式図である。
（ｃ）表面に傾斜角を付けた基板上における窒化物半導体成長層の成長完了時の様子を示す断面模式図である。
【図５】実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子における基板表面のｃ面からの傾斜角と平均表面荒さの関係を示す図である。
【図６】実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子における基板表面のｃ面からの傾斜角とＬＥＤモードでの発光半値幅の関係を示す図である。
【図７】実施の形態２の窒化物半導体レーザ素子における基板表面のｃ面からの傾斜角と、転位集中領域から２００μｍ幅内のＥＰＤの関係を示す図である。
【図８】実施の形態３の基板と窒化物半導体成長層を示す断面模式図である。
【図９】実施の形態３の窒化物半導体成長層厚さと平均表面荒さの関係を示す図である。
【図１０】実施の形態５の半導体レーザ素子の層構成を示す断面模式図である。
【図１１】実施の形態８の半導体光学装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    窒化物半導体レーザ素子
１０１    ｎ型ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）
１０２    転位集中領域
１０４    窒化物半導体層
１０８、４０５、４１０    凹部
３０５    活性層
【図１】
2004327655.tif 000003
【図２】
2004327655.tif 000004
【図３】
2004327655.tif 000005
【図４】
2004327655.tif 000006
【図５】
2004327655.tif 000007
【図６】
2004327655.tif 000008
【図７】
2004327655.tif 000009
【図８】
2004327655.tif 000010
【図９】
2004327655.tif 000011
【図１０】
2004327655.tif 000012
【図１１】
2004327655.tif 000013