(57)【要約】【課題】発光特性に優れ、かつ、製造歩留まりが高い高信頼性の酸化物半導体発光素子およびその加工方法を提供する。【解決手段】ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１上には、ｎ型ＺｎＯバッファ層１０２、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３、ｎ型ＺｎＯ光ガイド層１０４、量子井戸活性層１０５、ｐ型ＺｎＯ光ガイド層１０６、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層１０７、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９、ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０がこの順で積層されている。Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８は、アクセプタ不純物としてのＮが５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングされていると共に、ドナー不純物としてのＧａが１×１０１７ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子であって、
不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＺｎＯ系半導体を含むエッチングストップ層を備えたことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項２】
基板上に順次積層された第１導電型下クラッド層、活性層、第１の第２導電型上クラッド層、エッチングストップ層、第２の第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層を備え、
上記第１導電型下クラッド層、活性層、第１の第２導電型上クラッド層、エッチングストップ層、第２の第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層はＺｎＯ系半導体から成り、
上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項３】
請求項２に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記第２の第２導電型上クラッド層の少なくとも一部は、ＺｎＯ系半導体より成る第１導電型電流ブロック層で埋め込まれていることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項４】
基板上に順次積層された第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層を備え、
上記第１導電型下クラッド層、第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層のうちのいずれか１つと接するように電流ブロック層が形成され、
上記電流ブロック層の上記基板側の表面に接するようにエッチングストップ層が形成され、
上記第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型上クラッド層、第２導電型コンタクト層および電流ブロック層がＺｎＯ系半導体からなり、
上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１つに記載の酸化物半導体発光素子において、
上記活性層からの発振光を反射させると共に、上記発振光を共振させる一対の反射鏡を備えたことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１つに記載の酸化物半導体発光素子において、
上記基板と上記第１導電型クラッド層との間にエッチングストップが形成されており、
このエッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｚ≦１）を含むことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の酸化物半導体発光素子において、
上記エッチングストップ層には少なくともアクセプタ不純物がドーピングされていることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項８】
請求項７に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記アクセプタ不純物は、Ｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｓおよびＰのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項９】
請求項７に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記エッチングストップ層にはドナー不純物がドーピングされていることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の酸化物半導体発光素子において、
上記ドナー不純物は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の酸化物半導体発光素子において、
上記エッチングストップ層の不純物ドーピング濃度は１×１０１８ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下であることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の酸化物半導体発光素子において、
上記エッチングストップ層の厚みは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする酸化物半導体発光素子。
【請求項１３】
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の加工方法であって、
基板上に、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むエッチングストップ層を形成する工程と、
上記エッチングストップ層上に、ＺｎＯ系半導体より成る被エッチング物を形成する工程と、
上記被エッチング物を、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いて選択的にエッチング加工する工程とを備えたことを特徴とする酸化物半導体発光素子の加工方法。
【請求項１４】
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の加工方法であって、
基板上に、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むエッチングストップ層を形成する工程と、
上記エッチングストップ層上に、ＺｎＯ系半導体より成る被エッチング物を形成する工程と、
上記被エッチング物を、不活性ガスを用いて選択的にミリング加工する工程とを備えたことを特徴とする酸化物半導体発光素子の加工方法。
【請求項１５】
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の加工方法であって、
基板上に、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むエッチングストップ層を形成する工程と、
上記エッチングストップ層上に、ＺｎＯ系半導体より成る被エッチング物を形成する工程と、
上記被エッチング物を、反応性ガスで選択的にエッチング加工する工程とを備えたことを特徴とする酸化物半導体発光素子の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば発光ダイオード素子や半導体レーザ素子などの酸化物半導体発光素子およびその加工方法に関する。より詳しくは、製造歩留まりと信頼性に優れた酸化物半導体発光素子およびその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、約３．４ｅＶのバンドギャップエネルギを有する直接遷移型半導体で、励起子結合エネルギが６０ｍｅＶと極めて高く、また原材料が安価、環境や人体に無害で成膜手法が簡便であるなどの特徴を有し、高効率・低消費電力で環境性に優れた発光デバイスを実現出来る可能性がある。
【０００３】
半導体発光素子の作製プロセスにおいては、結晶成長技術と同様にエッチング加工技術が重要であり、特に高輝度な発光ダイオード素子や高出力・低消費電力な半導体レーザ素子など、その特性が高機能化するに伴って微細加工技術の更なる進展が求められている。
【０００４】
青色〜紫外領域の発光素子として既に実用化されているＩＩＩ族窒化物半導体は、化学的に極めて安定であり、酸やアルカリ溶液を用いたエッチング加工が困難であることから、主に反応性ガスを用いた加工技術によって発光素子を作製している。
【０００５】
これに対して、ＺｎＯ系半導体は、酸やアルカリ溶液を用いて容易にエッチングが出来るので、微細加工による構造複雑化が高い歩留まりで行えるという利点を有する。
【０００６】
従来、ＺｎＯ系半導体の加工方法としては、電流狭窄層と基板との間にＣｄＺｎＯまたはＢｅＺｎＯから成るエッチングストップ層を設けた状態で、酸性またはアルカリ性のエッチング液を用いて電流狭窄層のエッチングを行うことによって、エッチングストップ層下の層がエッチング液でエッチングされるのを防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
国際公開第００／１６４１１号パンフレット
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＣｄＺｎＯから成るエッチングストップ層が実用的なエッチング選択比を有するのは、被エッチング物がＺｎＯあるいはＭｇＺｎＯの場合に限られる。したがって、上記エッチングストップ層を用いてＺｎＯあるいはＭｇＺｎＯ以外の被エッチング物（例えば、ＣｄＺｎＯ）のエッチングを行った場合、エッチングの制御が困難になり、製造歩留まりが低下するという問題がある。
【０００９】
一方、ＢｅＺｎＯから成るエッチングストップ層は結晶成長条件が他のＺｎＯ系半導体と大きく異なるので、このエッチングストップ層を用いた素子では結晶中に多くの欠陥が生じる。その結果、上記欠陥で発振光が吸収されて、発光特性が悪くなるという問題がある。
【００１０】
また、ＢｅＺｎＯから成るエッチングストップ層は、他のＺｎＯ系半導体に対するエッチング選択比があまり高くないので、製造歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【００１１】
なお、ＢｅＺｎＯから成るエッチングストップ層を用いた場合に生じる問題は、ＩＩＩ族窒化物半導体などの異種半導体材料をエッチングストップ層に用いた場合にも生じる。
【００１２】
すなわち、従来の技術では、例えばＭｇＺｎＯ混晶で構成されたクラッド層中に、発光特性に影響を及ぼさないようなエッチングストップ層を形成して、被エッチング層の残し厚を一定にするようエッチング加工し、高歩留りで酸化物半導体発光素子を製造することは出来なかった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、発光特性に優れ、かつ、製造歩留まりが高い高信頼性の酸化物半導体発光素子およびその加工方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＺｎＯ系半導体に不純物をドーピングして半絶縁化させると、エッチング速度が極端に低下することを発見し、これをエッチングストップ層に用いることで目的が達せられることを見い出し本発明に至った。
【００１５】
本明細書において、半絶縁とは抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下の状態を指す。
【００１６】
第１の発明の酸化物半導体発光素子は、ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子であって、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＺｎＯ系半導体を含むエッチングストップ層を備えたことを特徴としている。
【００１７】
本明細書において、ＺｎＯ系半導体とは、ＺｎＯおよびこれを母体としたＭｇＺｎＯあるいはＣｄＺｎＯなどで表される混晶を含めるものとする。
【００１８】
また、本明細書において、第１導電型とは、ｐ型またはｎ型を意味する。また、第２導電型とは、第１導電型がｐ型の場合はｎ型、ｎ型の場合はｐ型を意味する。
【００１９】
上記構成の酸化物半導体発光素子によれば、例えば、ＺｎＯ系半導体で構成された発光素子にＺｎＯ系エッチングストップ層を用いた場合は、他の材料系で構成されたエッチングストップ層を用いる場合に比べて、その発光素子の結晶性を損なうことが無い。つまり、ＺｎＯ系半導体を含むエッチングストップ層は、ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさない。これにより、上記酸化物半導体発光素子における発光特性の低下を防ぐことが出来る。
【００２０】
また、ＺｎＯ系半導体の抵抗率は不純物ドーピングによって容易に制御することが出来る。特に、抵抗率が１Ωｃｍ以上であるＺｎＯ系半導体は、抵抗率が低いＺｎＯ系半導体とのエッチング選択比を大きく取れるので、製造歩留まりを高めることが出来る。
【００２１】
また、抵抗率が１０５Ωｃｍ以下であるＺｎＯ系半導体は、発光素子の電気抵抗の増大を抑えることが出来る。
【００２２】
したがって、構造制御性および発光特性に優れ信頼性の高い酸化物半導体発光素子を作製することが出来る。つまり、発光特性に優れ、かつ、製造歩留まりが高い高信頼性の酸化物半導体発光素子を得ることが出来る。
【００２３】
また、ＺｎＯ系半導体をエッチングストップ層に用いることによって、エッチングストップ層に他の効果を持たせることが出来る。例えば、ＭｇＺｎＯクラッド層上に、これよりもＭｇ組成比の大きなＭｇＺｎＯエッチングストップ層を形成した場合、発振光をエッチングストップ層が吸収することが無く、発光効率が低下しない。また、ＣｄＺｎＯ層やＭｇ組成比の小さなＭｇＺｎＯ層でエッチングストップ層を構成した場合、そのエッチングストップ層は光吸収層としても作用し、発光素子において屈折率差が制御され、横モードを安定化させることが出来る。このような機能を、ＺｎＯ系半導体以外の材料系で構成されたエッチングストップ層で得ようとする場合、多くの制限が存在する。これに対して、本発明はエッチングストップ層が半導体発光素子と同じ材料系で構成されているため多機能なエッチングストップ層を簡便に形成出来る。
【００２４】
なお、上記「活性層」は、発光ダイオード素子の場合には「発光層」と称されるが、発光を司る層という意味において同義であるので、以下においては特に区別しない。
【００２５】
第２の発明の酸化物半導体発光素子は、基板上に順次積層された第１導電型下クラッド層、活性層、第１の第２導電型上クラッド層、エッチングストップ層、第２の第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層を備え、
上記第１導電型下クラッド層、活性層、第１の第２導電型上クラッド層、エッチングストップ層、第２の第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層はＺｎＯ系半導体から成り、
上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むことを特徴としている。
【００２６】
上記構成の酸化物半導体発光素子によれば、上記エッチングストップ層はＺｎＯ系半導体であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさない。つまり、上記エッチングストップ層による欠陥が発光素子の結晶に生じるのを防ぐことが出来る。また、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯはバンドギャップが広いので、Ｍｇ組成比を適切に制御することにより、発光を吸収することがない。これにより、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。
【００２７】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であると、抵抗率が低いＺｎＯ系半導体に対して十分な選択比をエッチングストップ層に持たせることが出来るので、製造歩留まりを高めることができる。
【００２８】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１０５Ωｃｍ以下であるから、発光素子の電気抵抗が増大するの阻止することが出来る。
【００２９】
したがって、構造制御性および発光特性に優れ信頼性の高い酸化物半導体発光素子を作製することが出来る。つまり、発光特性に優れ、且つ、製造歩留まりが高い高信頼性の酸化物半導体発光素子を得ることが出来る。
【００３０】
例えば、リッジストライプ構造を有する半導体レーザの場合、クラッド層の少なくとも一部をエッチング加工でリッジストライプにするが、安定した屈折率導波を実現するには、エッチング加工後においてクラッド層の残し厚に精密な制御が必要であり、高い製造歩留まりを確保するためにエッチングストップ層を形成する必要がある。
【００３１】
そこで、上記エッチング加工時、抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下のＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を用いる。これにより、上記リッジストライプの形成と第２の第２導電型上クラッド層の残し厚制御とが簡便に行える。
【００３２】
また、上記半導体レーザがＺｎＯ系半導体から成っていれば、エッチングストップ層は半導体レーザ素子の動作に悪影響を及ぼさない。
【００３３】
このことにより、発光効率と信頼性に優れたリッジストライプ構造のＺｎＯ系半導体レーザ素子を高い歩留りで作製することが出来る。
【００３４】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記第２の第２導電型上クラッド層の少なくとも一部がリッジストライプ形状を有している。
【００３５】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子はリッジストライプ構造を有するので、光学特性に優れると共に、発振閾値電流を低くすることが出来、電流路に再結合界面を介さないので信頼性が高い。
【００３６】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記第２の第２導電型上クラッド層の少なくとも一部は、ＺｎＯ系半導体より成る第１導電型電流ブロック層で埋め込まれている。
【００３７】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記第２の第２導電型上クラッド層と第１導電型電流ブロック層とにより電流狭窄を行えるので、発光特性をさらに高めることが出来る。
【００３８】
例えば、電流ブロック層内にチャネルが形成されたＳＡＳ（自己整合）型半導体レーザ素子の場合、製造プロセスの簡便性に優れた半導体レーザ素子を実現することが出来る。このＳＡＳ型半導体レーザ素子において安定した屈折率導波を実現するには、電流ブロック層とすべき層のエッチング加工時に、電流ブロック層下のクラッド層がエッチングされないようにする必要がある。
【００３９】
そこで、上記エッチング加工時、抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下のＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を用いる。これにより、上記電流ブロック層を形成するためのエッチングを精密に制御することが出来る。
【００４０】
また、上記半導体レーザ素子がＺｎＯ系半導体から成っていれば、エッチングストップ層は半導体レーザ素子の動作に悪影響を及ぼさない。
【００４１】
このことにより、発光効率と信頼性に優れたＺｎＯ系自己整合半導体レーザ素子を高い歩留りで作製することが出来る。
【００４２】
第３の発明の酸化物半導体発光素子は、基板上に順次積層された第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層を備え、
上記第１導電型下クラッド層、第２導電型上クラッド層および第２導電型コンタクト層のうちのいずれか１つと接するように電流ブロック層が形成され、
上記電流ブロック層の上記基板側の表面に接するようにエッチングストップ層が形成され、
上記第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型上クラッド層、第２導電型コンタクト層および電流ブロック層がＺｎＯ系半導体からなり、
上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むことを特徴としている。
【００４３】
上記構成の酸化物半導体発光素子によれば、上記エッチングストップ層はＺｎＯ系半導体であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさない。つまり、上記エッチングストップ層による欠陥が発光素子の結晶に生じるのを防ぐことが出来る。また、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯはバンドギャップが広いので、Ｍｇ組成比を適切に制御することにより、発光を吸収することがない。これにより、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。
【００４４】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であると、抵抗率が低いＺｎＯ系半導体に対して十分な選択比をエッチングストップ層に持たせることが出来るので、製造歩留まりを高めることができる。
【００４５】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１０５Ωｃｍ以下であるから、発光素子の電気抵抗が増大するの阻止することが出来る。
【００４６】
したがって、構造制御性および発光特性に優れ信頼性の高い酸化物半導体発光素子を作製することが出来る。つまり、発光特性に優れ、且つ、製造歩留まりが高い高信頼性の酸化物半導体発光素子を得ることが出来る。
【００４７】
例えば、発光ダイオード素子においては、コンタクト層上に形成されたオーミック電極やパッド電極が活性層からの光取り出しを阻害し、発光効率が低下する。このため、上記パッド電極直下に電流ブロック層を形成することにより、素子周辺部に電流を広げて光取り出し効率を向上させることが行われる。
【００４８】
上記電流ブロック層をエッチング加工で形成する場合、エッチング加工時、抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下のＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を用いる。これにより、上記電流ブロック層のエッチング加工を精密に行える。
【００４９】
また、上記発光ダイオード素子がＺｎＯ系半導体から成っていれば、エッチングストップ層は発光ダイオード素子の動作に悪影響を及ぼさない。
【００５０】
このことにより、発光効率と信頼性に優れたＺｎＯ系発光ダイオード素子を高い歩留りで作製することが出来る。
【００５１】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記活性層からの発振光を反射させると共に、上記発振光を共振させる一対の反射鏡を備えている。
【００５２】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記一対の反射鏡によって発振光の光強度を高めることが出来る。
【００５３】
例えば、面発光型の半導体レーザ素子は、発振閾値電流が低く微分効率が高いため、高速変調性と信頼性に優れる。また、ＺｎＯ系半導体を用いた面発光型の半導体レーザ素子は可視光領域での光通信などに極めて有用であるが、より優れた特性を得るために電流狭窄構造を安定して作製技術が不可欠である。
【００５４】
そこで、上記電流狭窄構造を形成するためのエッチング加工時、抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下のＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を用いる。これにより、上記電流狭窄構造のエッチング加工を精密に行える。
【００５５】
また、上記半導体レーザがＺｎＯ系半導体から成っていれば、エッチングストップ層は半導体レーザ素子の動作に悪影響を及ぼさない。
【００５６】
このことにより、発光効率と信頼性に優れたＺｎＯ系面発光型半導体レーザ素子を高い歩留りで作製することが出来る。
【００５７】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記基板と上記第１導電型クラッド層との間にエッチングストップが形成されており、このエッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含む。
【００５８】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記基板と第１導電型クラッド層との間にエッチングストップがあるので、基板にエッチング加工で例えば開口を形成しても、第１導電型クラッド層がエッチングで侵食されるのを阻止出来る。
【００５９】
また、上記基板に開口を形成した場合、この開口から発振光を取り出すことが出来る。これによって、上記基板での吸収や散乱を抑止出来、また、共振器長が短かくなって発振閾値電流を低減することが出来る。
【００６０】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記エッチングストップ層には、少なくともアクセプタ不純物がドーピングされている。
【００６１】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、ＺｎＯ系半導体は酸素空孔や格子間亜鉛がドナー準位を形成するので、ｎ型となりやすい。したがって、上記エッチングストップ層にアクセプタ不純物をドーピングすることによって、ドナー欠陥を補償して高抵抗化することが出来、エッチング選択性を向上させることが出来る。
【００６２】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記アクセプタ不純物は、Ｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｓおよびＰのうちの少なくとも１つを含む。
【００６３】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、Ｉ族およびＶ族元素はＺｎＯ系半導体においてアクセプタ不純物となり、活性化率が高く結晶欠陥を生じにくい。したがって、上記アクセプタ不純物がＮ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｓおよびＰのうちの少なくとも１つを含むことによって、エッチングストップ層を高抵抗化することが出来、エッチング選択性を向上させることが出来る。
【００６４】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記エッチングストップ層にはドナー不純物がドーピングされている。
【００６５】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記エッチングストップ層は、アクセプタ不純物と共にドナー不純物をドーピングされているので、残留キャリアが補償されやすくなっている。その結果、上記エッチングストップ層を更に高抵抗化することが出来、エッチング選択性を向上させることが出来る。
【００６６】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記ドナー不純物は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎのうちの少なくとも１つを含む。
【００６７】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記ドナー不純物がＡｌ、ＧａおよびＩｎのうちの少なくとも１つを含んでいるので、エッチングストップ層が確実に高抵抗化し、エッチング選択性が確実に向上する。
【００６８】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記エッチングストップ層の不純物ドーピング濃度は１×１０１８ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下である。
【００６９】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記不純物ドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上１×１０２１ｃｍ−３以下であれば、エッチングストップ層を高抵抗化することが出来、且つ、不純物吸収などによる損失を阻止出来る。
【００７０】
一実施形態の酸化物半導体発光素子は、上記エッチングストップ層の厚みは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７１】
上記実施形態の酸化物半導体発光素子によれば、上記エッチングストップ層の厚みは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるあれば、十分なエッチングストップ機能を得ることができ、且つ、素子の電気抵抗の増大を抑えることが出来る。
【００７２】
第４の発明の酸化物半導体発光素子の加工方法は、
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の加工方法であって、
基板上に、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むエッチングストップ層を形成する工程と、
上記エッチングストップ層上に、ＺｎＯ系半導体より成る被エッチング物を形成する工程と、
上記被エッチング物を、酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いて選択的にエッチング加工する工程と
を備えたことを特徴としている。
【００７３】
上記構成の酸化物半導体発光素子の加工方法によれば、上記エッチングストップ層はＺｎＯ系半導体であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさない。つまり、上記エッチングストップ層による欠陥が発光素子の結晶に生じるのを防ぐことが出来る。また、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯはバンドギャップが広いので、Ｍｇ組成比を適切に制御することにより、発光を吸収することがない。これにより、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造出来る。
【００７４】
また、上記エッチングストップ層上の被エッチング物は酸性溶液またはアルカリ性溶液で選択的にエッチング加工する。このとき、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、被エッチング物に対するエッチングストップ層のエッチング選択比を大きく取れる。したがって、上記酸化物半導体発光素子を簡便に高い歩留まりで製造出来る。
【００７５】
また、上記酸性溶液またはアルカリ性溶液を用いたエッチング加工は簡便かつ生産性に優れた半導体素子の加工方法である。
【００７６】
第５の発明の酸化物半導体発光素子の加工方法は、
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の加工方法であって、
不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むエッチングストップ層を形成する工程と、
上記エッチングストップ層上に、ＺｎＯ系半導体より成る被エッチング物を形成する工程と、
上記被エッチング物を、不活性ガスを用いて選択的にミリング加工する工程とを備えたことを特徴としている。
【００７７】
上記構成の酸化物半導体発光素子の加工方法によれば、上記エッチングストップ層はＺｎＯ系半導体であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさない。つまり、上記エッチングストップ層による欠陥が発光素子の結晶に生じるのを防ぐことが出来る。また、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯはバンドギャップが広いので、Ｍｇ組成比を適切に制御することにより、発光を吸収することがない。これにより、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造出来る。
【００７８】
また、上記エッチングストップ層上の被エッチング物は不活性ガスを用いて選択的にミリング加工する。このとき、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、被エッチング物に対するエッチングストップ層のエッチング選択比を大きく取れる。したがって、上記酸化物半導体発光素子を簡便に高い歩留まりで製造出来る。
【００７９】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１０５Ωｃｍ以下であるから、発光素子の電気抵抗が増大するの阻止することが出来る。
【００８０】
また、例えばアルゴンなどの不活性ガスを用いたイオンミリングは、酸化物など硬質材料の加工に優れたエッチング技術である。
【００８１】
第６の発明の酸化物半導体発光素子の加工方法は、
ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子の加工方法であって、
基板上に、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むエッチングストップ層を形成する工程と、
上記エッチングストップ層上に、ＺｎＯ系半導体より成る被エッチング物を形成する工程と、
上記被エッチング物を、反応性ガスで選択的にエッチング加工する工程と
を備えたことを特徴としている。
【００８２】
上記構成の酸化物半導体発光素子の加工方法によれば、上記エッチングストップ層はＺｎＯ系半導体であるＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさない。つまり、上記エッチングストップ層による欠陥が発光素子の結晶に生じるのを防ぐことが出来る。また、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯはバンドギャップが広いので、Ｍｇ組成比を適切に制御することにより、発光を吸収することがない。これにより、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造出来る。
【００８３】
また、上記エッチングストップ層上の被エッチング物は反応性ガスで選択的にエッチング加工する。このとき、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、被エッチング物に対するエッチングストップ層のエッチング選択比を大きく取れる。したがって、上記酸化物半導体発光素子を簡便に高い歩留まりで製造出来る。
【００８４】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１０５Ωｃｍ以下であるから、発光素子の電気抵抗が増大するの阻止することが出来る。
【００８５】
また、反応性ガスイオンを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）は、半導体素子に与えるダメージが小さく異方性に富んだエッチング技術である。
【００８６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の酸化物半導体発光素子およびその加工方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００８７】
（実施形態１）
本実施形態１では、リッジストライプ型のＺｎＯ系半導体レーザ素子に本発明を適用した例を示す。
【００８８】
図１に、本実施形態１のＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図を示す。
【００８９】
上記半導体レーザ素子では、亜鉛面を主面としたｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１上に、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのｎ型ＺｎＯバッファ層１０２、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ１．０μｍのｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３、Ｇａドーピング濃度が５×１０１７ｃｍ−３で厚さ３０ｎｍのｎ型ＺｎＯ光ガイド層１０４、ノンドープ量子井戸活性層１０５、Ｎドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ３０ｎｍのｐ型ＺｎＯ光ガイド層１０６、Ｎドーピング濃度が１×１０２０ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層１０７、厚さ２０ｎｍのＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８、Ｎドーピング濃度が１×１０２０ｃｍ−３で厚さ１．１μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９、Ｎドーピング濃度が５×１０２０ｃｍ−３で厚さ０．５μｍのｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０がこの順で積層されている。
【００９０】
本実施形態１では、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１が基板の一例に、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３が第１導電型下クラッド層の一例に、量子井戸活性層１０５が活性層の一例に、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層１０７が第１の第２導電型上クラッド層の一例に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８がエッチングストップ層の一例に、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９が第２の第２の第２導電型上クラッド層の一例に、ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０が第２導電型コンタクト層の一例にそれぞれ相当している。
【００９１】
上記量子井戸活性層１０５は、厚さ５ｎｍのＺｎＯ障壁層と、厚さ６ｎｍのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層とが交互に積層されて成っている。上記ＺｎＯ障壁層は２層ある一方、Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層は３層ある。
【００９２】
上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８には、アクセプタ不純物としてのＮが５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングされていると共に、ドナー不純物としてのＧａが１×１０１７ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。このドーピングにより、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８は半絶縁化している。
【００９３】
上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０およびｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９は、リッジストライプ形状にエッチング加工され、側面がＧａが１×１０１８ｃｍ−３の濃度でドーピングされたｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１１１によって埋め込まれている。
【００９４】
上記ｎ型ＺｎＯ基板１０１の下にはｎ型オーミック電極１１２が形成されている。一方、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０およびｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１１１の主表面上には、ｐ型オーミック電極１１３が形成されている。
【００９５】
本発明の酸化物半導体発光素子は、固体あるいは気体原料を用いたＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、レーザＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法などの結晶成長手法で作製することが出来るが、本実施形態１の半導体レーザ素子は、図２に示すレーザＭＢＥ装置で形成した。
【００９６】
上記レーザＭＢＥ装置は超高真空に排気可能な成長室１００１を備えている。この成長室１００１の上部には基板ホルダー１００２が配置され、この基板ホルダー１００２により基板１００３が保持されている。また、上記基板ホルダー１００２上に配置されたヒーター１００４により、基板ホルダー１００２の裏面（基板１００３とは反対側の表面）が加熱される。この基板ホルダ１００２の熱が基板１００３に伝わって、基板１００３が加熱される。そして、上記基板ホルダー１００２直下には適当な距離を置いてターゲットテーブル１００５が配置され、ターゲットテーブル１００５上には原料ターゲット１００６が複数配置出来る。上記原料ターゲット１００６の表面は成長室１００１の側面に設けられたビューポート１００７を通じて照射されるパルスレーザ光１００８によりアブレーションされ、瞬時に蒸発した原料ターゲット１００６の原料が基板１００下に堆積することにより薄膜が成長する。また、図示しないが、上記ターゲットテーブル１００５は回転機構を有し、パルスレーザ光１００８の照射シーケンスに同期して回転を制御することにより、異なるターゲット原料を薄膜上に積層することが可能となる。また、上記成長室１００１には、成長室１００１内に複数のガスを導入出来るようガス導入管１０１０，１０１１が複数設けられている（図２では２つのみ示す）。また、上記基板１００３には、ラジカルセル１００９によって活性化された原子状ビームを照射することも可能である。
【００９７】
上記レーザＭＢＥ装置によるレーザＭＢＥ法は、原料ターゲット１００６と、この原料ターゲット１００６の表面をアブレーションすることで成長させた薄膜との間において組成ずれが小さく、またＺｎＧａ２Ｏ４などの意図しない副生成物の生成を抑えることができるので好ましい。
【００９８】
以下、図３（ａ），（ｂ）および図４（ｃ）〜（ｅ）に沿って上記半導体レーザ素子の製造方法を順に説明する。
【００９９】
まず、図３（ａ）に示すｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１を洗浄処理した後、レーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に導入する。そして、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１を基板温度６００℃で３０分間加熱して清浄化する。
【０１００】
次に、上記ガス導入管１０１０を通して成長室１００１内にＯ２を導入する。引き続いて、基板温度を５５０℃に降温し、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６と、Ｇａ２Ｏ３を添加したＺｎＯ燒結体から成る原料ターゲット１００６とを、所望のＧａドーピング濃度が得られる比率で交互にアブレーションして、ｎ型ＺｎＯバッファ層１０２をｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１上に成長させる。このｎ型ＺｎＯバッファ層１０２の成長中は、回転機構によるターゲットテーブル１００５の駆動周期と、パルスレーザ光１００８のパルス照射周期とを外部制御装置（図示しない）によって同期させている。また、上記パルスレーザ光１００８としては、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ、パルス数：１０Ｈｚ、出力１Ｊ／ｃｍ２）を用いた。
【０１０１】
次に、ノンドープＺｎＯ単結晶とから成る原料ターゲット１００６と、Ｇａ２Ｏ３を添加したＭｇＺｎＯ燒結体とから成る原料ターゲット１００６とを所望のＭｇ組成，Ｇａドーピング濃度が得られる比率で交互にアブレーションして、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３をｎ型ＺｎＯバッファ層１０２上に成長させる。
【０１０２】
次に、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６と、Ｇａ２Ｏ３を添加したＺｎＯ燒結体から成る原料ターゲット１００６とを所望のＧａドーピング濃度が得られる比率で交互にレーザアブレーションして、ｎ型ＺｎＯ光ガイド層１０４をｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３上に成長させる。
【０１０３】
次に、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６と、ノンドープＣｄＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６とを所望のＣｄ組成が得られる比率で交互にレーザアブレーションして、ＺｎＯ障壁層とＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層より成る量子井戸活性層１０５をｎ型ＺｎＯ光ガイド層１０４上に成長させる。
【０１０４】
次に、上記ガス導入管１０１１より導入したＮ２ガスをラジカルセル１００９でプラズマ化して量子井戸活性層１０５へ向けて照射しながら、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６をレーザアブレーションして、ｐ型ＺｎＯ光ガイド層１０６を量子井戸活性層１０５上に成長させる。
【０１０５】
次に、上記ガス導入管１０１１より導入したＮ２ガスをラジカルセル１００９でプラズマ化してｐ型ＺｎＯ光ガイド層１０６へ向けて照射しながら、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６と、ノンドープＭｇＺｎＯ燒結体から成る原料ターゲット１００６とを所望のＭｇ組成が得られる比率で交互にレーザアブレーションして、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層１０７をｐ型ＺｎＯ光ガイド層１０６上に成長させる。
【０１０６】
次に、上記ガス導入管１０１１より導入したＮ２ガスをラジカルセル１００９でプラズマ化してｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層１０７へ向けて照射しながら、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６と、Ｇａ２Ｏ３を添加したＭｇＺｎＯ燒結体から成る原料ターゲット１００６とを所望のＧａドーピング濃度およびＭｇ組成が得られる比率で交互にレーザアブレーションして、半絶縁性のＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８をｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層１０７上に成長させる。
【０１０７】
次に、上記ガス導入管１０１１より導入したＮ２ガスをラジカルセル１００９でプラズマ化してＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８へ向けて照射しながら、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６と、ノンドープＭｇＺｎＯ燒結体から成る原料ターゲット１００６とを所望のＭｇ組成が得られる比率で交互にレーザアブレーションして、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１１０９をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８上に成長させる。
【０１０８】
次に、上記ガス導入管１０１１より導入したＮ２ガスをラジカルセル１００９でプラズマ化してｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９へ向けて照射しながら、ノンドープＺｎＯ単結晶から成る原料ターゲット１００６をレーザアブレーションして、ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１１０をｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９上に成長させる。
【０１０９】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、図３（ｂ）に示すように、幅３μｍのストライプ形状のレジストマスク１１４をｐ型ＺｎＯコンタクト層１１１０上に形成する。
【０１１０】
次に、１重量％の硝酸水溶液を用いてｐ型ＺｎＯコンタクト層１１１０およびｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１１０９をリッジストライプ形状にエッチングする。このとき、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８によって、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８よりも下の層は硝酸水溶液で侵食されない。その結果、図４（ｃ）に示すように、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８より下の層がエッチングされていない状態で、ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９が得られる。また、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０のレジストマスク１１４側の部分の幅は１．５μｍとなっている。その後、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１をエッチング液、つまり硝酸水溶液から引き上げて水洗する。
【０１１１】
リッジストライプ幅、つまりｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９の幅は、狭い方がキャリア注入効率が高く、また高次横モードをカットオフしてキンクレベルを向上させることが出来る。しかし、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９の幅が狭すぎると、素子の動作電圧が上昇し信頼性も悪化してしまう。したがって、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９の幅は、およそ０．５〜３μｍの範囲で適宜制御されることが好ましい。
【０１１２】
次に、上記レジストマスク１１４を洗浄除去し、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１をレーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に再度導入して、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３を形成するためのレーザアブレーションと同様のレーザアブレーションを行う。これにより、図４（ｄ）に示すようなｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ層１１１がＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８およびｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０上に成長する。
【０１１３】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、リッジストライプ（ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０）上に堆積したｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ層を除去するためのエッチングを行って、ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０を露出させる。そうるすると、図４（ｅ）に示すようなｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１１１が得られる。つまり、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０とｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１０９とから成るリッジストライプの両側に、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１１１が形成される。
【０１１４】
電流ブロック層のＭｇ組成は、実屈折率型の導波機構を実現し光吸収を生じないためにクラッド層組成より高く、且つ結晶性の悪化を生じないよう０．５以下であることが好ましい。
【０１１５】
次に、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層１１０およびｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１１１の上面全面に、ｐ型オーミック電極１１３として厚さ１００ｎｍのＮｉを真空蒸着する。
【０１１６】
最後に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１の裏面（図下面）にｎ型オーミック電極１１２として厚さ１００ｎｍのＡｌを真空蒸着する。
【０１１７】
図４（ｅ）に示すような構造を作製した後、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１を劈開して端面ミラーを形成し、その端面ミラーに保護膜を真空蒸着して、劈開されたｎ型ＺｎＯ単結晶基板１０１をさらに幅３００μｍに分割すると本実施形態１の半導体レーザ素子が得られる。この半導体レーザ素子に電流を流したところ、端面から波長４０５ｎｍの青色発振光が得られた。
【０１１８】
比較例１として、ＣｄＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の代わりに用いた他は、本実施形態１と同様に半導体レーザ素子を作製した。この比較例１の半導体レーザ素子は、発振光を吸収したため、発振閾値電流が２０％増大した。
【０１１９】
比較例２として、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の代わりに用いた他は、本実施形態１と同様に半導体レーザ素子を作製した。この比較例２の半導体レーザ素子は、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層の層厚が２００ｎｍ以下だと所望としない層もエッチングされ、また、その層厚が２００ｎｍを越えると高抵抗化して動作電圧が５０％増大する。
【０１２０】
以上より、本発明のエッチングストップ層を用いたリッジストライプ型半導体レーザ素子は、発光特性や電気特性に殆ど影響を及ぼさず、高い歩留りで発光素子を製造することが出来る。
【０１２１】
図５に、Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層に対するＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の選択比と、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の抵抗率の関係を示す。
【０１２２】
図５から判るように、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の抵抗率が１Ωｃｍ以上であれば、クラッド層に対して１０以上の選択比を有し、十分なエッチング機能を有する。
【０１２３】
このように、エッチングストップ層が高抵抗化するとエッチング選択比が向上する理由は、電荷の授受を行いにくくなるので、エッチングを律速する酸化還元反応が進みにくくなるためと考えられる。また、抵抗率があまり高いと素子の動作電圧が増大し、素子寿命も悪化するので、抵抗率は１０５Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【０１２４】
ＺｎＯ系半導体の高抵抗化は、不純物ドーピングによって実現することが出来る。特に、少なくともアクセプタ不純物がドーピングされていることが好ましく、ノンドープでは上記の好適な抵抗率を実現することが難しい。
【０１２５】
エッチングストップ層にドーピングするアクセプタ不純物としては、Ｉ族元素のＬｉ、Ｃｕ、ＡｇやＶ族元素のＮ、Ａｓ、Ｐなどを用いることが出来る。本発明の効果を最大限に得るためには、Ｌｉ、Ｎａ、ＣｕおよびＡｇが特に好ましく、更にＮはＮ２をプラズマ化し結晶成長中に照射する手法によって、結晶性を良好に保って高濃度ドーピングが行えるので好ましい。
【０１２６】
更に、エッチングストップ層にはアクセプタ不純物と共にドナー不純物がドーピングされていることが好ましい。上記アクセプタ不純物とドナー不純物とを同時にドーピングすると、アクセプタ不純物の固溶限が増大し、残留キャリアが補償されやすくなって高抵抗化し易くなる。
【０１２７】
エッチングストップ層にドーピングするドナー不純物としては、ＩＩＩ族元素のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなどを用いることが出来るが、ＺｎＯ系半導体中での活性化率が高いＧａ、ＡｌまたはＩｎが好ましい。
【０１２８】
なお、上記アクセプタ不純物とドナー不純物との同時ドーピングは、ＺｎＯ系半導体を高抵抗化させるために行うものであり、低抵抗なｐ型ＺｎＯ系半導体を得る技術として開示されている所謂「同時ドーピング技術」とは異なる。
【０１２９】
エッチングストップ層への不純物ドーピングは、濃度が低いと高抵抗化しにくく、逆に濃度が高いと不純物吸収などによる損失を生じる。したがって、上記エッチングストップ層の不純物濃度は、アクセプタ不純物およびドナー不純物を合せて１×１０１８〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲で調整されることが好ましい。
【０１３０】
図６に、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の層厚と、素子の発振閾値電圧との関係を示す。
【０１３１】
上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８は、１ｎｍ以上の層厚で所謂エッチングストップ機能を十分に発揮できるが、１００ｎｍを越える層厚では動作電圧の上昇が顕著になる。したがって、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層１０８の層厚は１〜１００ｎｍの範囲で調整されることが好ましい。
【０１３２】
上記実施形態１では、ＺｎＯ単結晶の原料ターゲット１００６とＧａドープＭｇＺｎＯ燒結体の原料ターゲット１００６とを交互にレーザアブレーションすることにより、所望のＭｇ組成およびＧａドーピング濃度を得ていたが、ＺｎＯ単結晶の原料ターゲット１００６、ノンドープＭｇＺｎＯ燒結体の原料ターゲット１００６およびＧａドープＺｎＯ燒結体の原料ターゲット１００６を所定の順番でレーザアブレーションすることにより、所望のＭｇ組成およびＧａドーピング濃度を得てもよい。この場合、Ｍｇ組成およびＧａドーピング濃度の制御性が向上するので好ましい。
【０１３３】
また、Ｇａ添加ＺｎＯあるいはＭｇＺｎＯ燒結体の原料ターゲット１００６を用いる代りに、蒸発セルを用いてＧａをドーピングしてもよい。
【０１３４】
（実施形態２）
図７に、本実施形態２のＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図を示す。なお、図７において、図１に示す構成部と同一構成部は、図１における構成部と同一参照番号を付して説明を省略または簡単にする。
【０１３５】
上記半導体レーザ素子は、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３より下側の構成が上記実施形態１と異なっている。具体的には、上記半導体レーザ素子は絶縁性のサファイア基板２０１を用いている。このサファイア基板２０１上には、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのｎ型ＺｎＯバッファ層２０２を形成している。そして、上記ｎ型ＺｎＯバッファ層２０２上には、厚さ５ｎｍのＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層２０８を形成している。
【０１３６】
上記ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層１０３からｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１１１までの層を形成すべきエピタキシャル層を一部エッチングして、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層２０８の表面の一部を露出させた後、この一部上にｎ型オーミック電極２１２を形成している。このようなエッチングを行っても、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層２０８より下の構成部はエッチングされない。
【０１３７】
比較例３として、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層２０８を形成せずにエピタキシャル層のエッチングを行ったところ、エッチング深さが不均一になってｎ型ＺｎＯ系半導体層上、つまりｎ型ＺｎＯバッファ層２０２上にｎ型オーミック電極２１２を形成することが出来ず、本実施形態２に比べて歩留りが５０％に低下した。
【０１３８】
本実施形態２にて示したように、ｎ型オーミック電極を素子表面に形成する場合に適用しても、本発明のエッチングストップ層は十分な効果を有する。
【０１３９】
また、本実施形態２では高抵抗なＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層２０８上にｎ型オーミック電極２１２を形成したが、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層２０８の層厚が５ｎｍと非常に薄くトンネル効果が顕著なため電圧増大に至らず、動作電圧は上記実施形態１と変わらなかった。
【０１４０】
なお、本実施形態３の半導体レーザ素子は、上記実施形態１と同様に図２のレーザＭＢＥ装置を用いて作製している。
【０１４１】
本実施形態２では、サファイア基板２０１が基板の一例に相当する。また、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層がエッチングストップの一例に相当する。
【０１４２】
（実施形態３）
本実施形態３では、自己整合型のＺｎＯ系半導体レーザ素子に本発明を適用した例を示す。
【０１４３】
図８に、本実施形態３の自己整合型ＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図を示す。
【０１４４】
上記半導体レーザ素子では、亜鉛面を主面としたｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１上に、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのＺｎＯバッファ層３０２、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ１．０μｍのｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層３０３、Ｇａドーピング濃度が５×１０１７ｃｍ−３で厚さ３０ｎｍのｎ型ＺｎＯ光ガイド層３０４、ノンドープ量子井戸活性層３０５、Ｎドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ３０ｎｍのｐ型ＺｎＯ光ガイド層３０６、Ｎドーピング濃度が５×１０１８ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層３０７、厚さ２０ｎｍのＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ１．０μｍのｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９がこの順で積層されている。
【０１４５】
本実施形態３では、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１が基板の一例に、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層３０３が第１導電型下クラッド層の一例に、量子井戸活性層３０５が活性層の一例に、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層３０７が第１の第２導電型上クラッド層の一例に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８がエッチングストップ層の一例に、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９が第１導電型電流ブロック層の一例にそれぞれ相当する。
【０１４６】
上記量子井戸活性層３０５は、厚さ５ｎｍのＺｎＯ障壁層と、厚さ６ｎｍのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層とが交互に積層されている。上記ＺｎＯ障壁層は２層ある一方、Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層は３層ある。
【０１４７】
上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８には、アクセプタ不純物のＮが５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングされていると共に、ドナー不純物のＧａが１×１０１７ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。これにより、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８は半絶縁化している。
【０１４８】
上記ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９にはエッチングによって所謂チャネルストライプが形成されている。つまり、上記ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９にはストライプ形状の溝が形成されている。上記ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９の溝はＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８まで達しており、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８の表面の一部がその溝から露出している。
【０１４９】
上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８の表面の一部と、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９との上には、Ｎドーピング濃度が５×１０１９ｃｍ−３で厚さ１．１μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層３１０が形成されている。このｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層３１０の一部は、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９の溝を隙間なく埋めてストライプ形状となっている。すなわち、上記型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層３１０は、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９の溝を隙間なく埋めるストライプ形状の部分を有している。
【０１５０】
上記型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層３１０上には、Ｎドーピング濃度が１×１０２０ｃｍ−３で厚さ０．５μｍのｐ型ＺｎＯコンタクト層３１１が形成されている。
【０１５１】
上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層３１１上にはｐ型オーミック電極２１３が形成されている一方、上記ｎ型ＺｎＯ基板３０１下にはｎ型オーミック電極３１２が形成されている。
【０１５２】
本実施形態３の自己整合型のＺｎＯ系半導体レーザ素子は、上記実施形態１と同様に図２のレーザＭＢＥ装置で作製している。
【０１５３】
以下、図９（ａ），（ｂ）および図１０（ｃ）〜（ｅ）に沿って上記半導体レーザ素子の製造方法を順に説明する。
【０１５４】
まず、図９（ａ）に示すｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１を洗浄処理した後、レーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に導入する。そして、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１を基板温度６００℃で３０分間加熱して清浄化する。
【０１５５】
次に、基板温度を５５０℃に降温した後、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１上に、ｎ型ＺｎＯバッファ層３０２、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層３０３、ｎ型ＺｎＯ光ガイド層３０４、量子井戸活性層３０５、ｐ型ＺｎＯ光ガイド層３０６、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層３０７、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８およびｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１３０９を順次成長させる。このとき、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１上の各層は、上記実施形態１と同様のレーザアブレーションにより成長させている。
【０１５６】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、図９（ｂ）に示すように、幅１μｍのストライプ形状の開口を有するレジストマスク２１４をｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１３０９上に形成する。
【０１５７】
次に、上記実施形態１と同様のエッチングをｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１３０９に行う。このとき、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８によって、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８よりも下の層はエッチング溶液で侵食されない。その結果、図１０（ｃ）に示すように、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８よりも下の層がエッチングされていない状態で、ストライプ形状の溝を有するｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９が得られる。このｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層３０９の溝において、レジストマスク２１４側の幅は１．５μｍとなっている。その後、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１をエッチング液から引き上げて水洗する。
【０１５８】
次に、上記レジストマスク３１４を洗浄除去し、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１をレーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に再度導入して、上記実施形態１と同様のレーザアブレーションを行う。これにより、図１０（ｄ）に示すようなｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層３１０およびｐ型ＺｎＯコンタクト層３１１を成長させる。
【０１５９】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１をレーザＭＢＥ装置の成長室１００１から取り出し、図１０（ｅ）に示すように、ｐ型ＺｎＯコンタクト層３１１の上面全面にｐ型オーミック電極２１３として厚さ１００ｎｍのＮｉを真空蒸着する。
【０１６０】
最後に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１の裏面全面にｎ型オーミック電極３１２として厚さ１００ｎｍのＡｌを真空蒸着する。
【０１６１】
図１０（ｅ）示すような構造を作製した後、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１を劈開して端面ミラーを形成し、その端面ミラーに保護膜を真空蒸着した後、劈開されたｎ型ＺｎＯ単結晶基板３０１をさらに幅３００μｍに分割すると本実施形態３の半導体レーザ素子が得られる。この半導体レーザ素子に電流を流したところ、端面から波長４０５ｎｍの青色発振光が得られた。
【０１６２】
本実施形態３の半導体レーザ素子の製造プロセスは、上記実施形態１の製造プロセスよりも簡便である。また、本実施形態３の半導体レーザ素子は、横方向光閉じ込め率が高くできる。したがって、低コストで光学特性に優れた半導体レーザ素子を作製出来る。
【０１６３】
比較例４として、ＣｄＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８の代わりに用いた他は、本実施形態３と同様にして半導体レーザ素子を作製した。この比較例４の半導体レーザ素子は発振光を吸収したため、発振閾値電流が２０％増大した。
【０１６４】
比較例５として、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層３０８の代わりに用いた他は、本実施形態３と同様にして半導体レーザ素子を作製した。この比較例５の半導体レーザ素子は、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層の層厚が２００ｎｍ以下だと所望としない層もエッチングされ、また、その層厚が２００ｎｍを越えると高抵抗化して動作電圧が５０％増大した。
【０１６５】
以上より、本発明のエッチングストップ層を用いた自己整合型半導体レーザ素子は、発光特性や電気特性を劣化させること無く、高い歩留りで製造することが出来ることが判る。
【０１６６】
（実施形態４）
本実施形態４では、面発光型のＺｎＯ系半導体レーザ素子に本発明を適用した例を示す。
【０１６７】
図１１に、本実施形態４の面発光型のＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図を示す。なお、図１１の一部は上記半導体レーザ素子の断面を図示している。また、上記型半導体レーザ素子は、基板側から発振光を取り出す構造になっており、図１１に示された積層構造は積層順とは上下が逆になっている。つまり、図１１では、積層時の状態とは上下が逆の状態となっているので、図中上側の成長層は図中下側の成長層よりも先に積層されたものである。以下では、成長層を基板上に順次積層して行くものとして説明する。
【０１６８】
上記半導体レーザ素子は、亜鉛面を主面としたｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１上に、厚さ２０ｎｍのＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのＺｎＯバッファ層４０３、Ｇａドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３で厚さ１．０μｍのｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層４０４、ノンドープ量子井戸活性層４０５、Ｎドーピング濃度が５×１０１８ｃｍ−３で厚さ０．１μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層４０６、厚さ２０ｎｍのＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７、Ｎドーピング濃度が５×１０１９ｃｍ−３で厚さ１．１μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８、Ｎドーピング濃度が１×１０２０ｃｍ−３で厚さ０．５μｍのｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９がこの順で積層されている。
【０１６９】
本実施形態４では、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１が基板の一例に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２がエッチングストップに一例に、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層４０４が第１導電型下クラッド層の一例に、量子井戸活性層４０５が活性層の一例に、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層４０６が第１の第２導電型上クラッド層の一例に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７がエッチングストップ層の一例に、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８が第２の第２導電型上クラッド層の一例に、ｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９が第２導電型コンタクト層の一例にそれぞれ相当している。
【０１７０】
上記量子井戸活性層４０５は、厚さ５ｎｍのＺｎＯ障壁層と、厚さ６ｎｍのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層とが交互に積層されている。上記ＺｎＯ障壁層は２層ある一方、厚さ６ｎｍのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ井戸層は３層ある。
【０１７１】
上記第１Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層４０２および第２Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層４０７には、アクセプタ不純物としてのＮが５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングされていると共に、ドナー不純物としてのＧａが１×１０１７ｃｍ−３の濃度でドーピングされている。これにより、上記第１Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層４０２および第２Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層４０７が半絶縁化している。
【０１７２】
上記ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８およびｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９は円柱形状にエッチング加工されている。そして、上記ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８およびｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９の側面は、Ｇａが１×１０１８ｃｍ−３の濃度でドーピングされたｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層４１０によって埋め込まれている。
【０１７３】
上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９およびｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層４１０上には、ｐ型オーミック電極４１３およびＡｇ高反射電極４１４およびＡｕパッド電極４１５が形成されている。上記Ａｇ高反射膜４１４の波長４００ｎｍの発光に対する反射率は９５％にしている。
【０１７４】
上記ｎ型ＺｎＯ基板４０１下にはｎ型オーミック電極４１１が形成されている。このｎ型オーミック電極４１１およびｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１において、円柱形状のｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４１８の直下に位置する部分はエッチングで除去されている。このエッチングにより露出したＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０７上には、ＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互積層による多層反射膜４１２が形成されている。上記多層反射膜４１２の波長４００ｎｍの発光に対する反射率は２０％にしている。
【０１７５】
本実施形態４の面発光型のＺｎＯ系半導体レーザ素子は、上記実施形態１〜３と同様に図２のレーザＭＢＥ装置を用いて作製している。
【０１７６】
以下、図１２（ａ）〜（ｄ）および図１３（ｅ）〜（ｇ）に沿って上記半導体レーザ素子の製造方法を順に説明する。
【０１７７】
まず、図１２（ａ）に示すｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１を洗浄処理した後、レーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に導入する。そして、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１を基板温度６００℃で３０分間加熱し清浄化する。
【０１７８】
次に、基板温度を５５０℃に降温した後、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１上に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２、ｎ型ＺｎＯバッファ層４０３、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層４０４、量子井戸活性層４０５、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層４０６、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層１４０８およびｐ型ＺｎＯコンタクト層１４０９を順次成長させる。このとき、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１上の各層は、上記実施形態１と同様のレーザアブレーションにより成長させている。
【０１７９】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、図１２（ｂ）に示すように、直径１．５μｍのドット形状（円板形状）のレジストマスク４１６をｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９上に形成する。
【０１８０】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１を反応性イオンエッチング装置（図示しない）に導入し、ハロゲンガスを用いた反応性イオンエッチングを行う。このとき、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７によって、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７よりも下の層はハロゲンガスで侵食されない。その結果、上記ｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７よりも下の層がエッチングされていない状態で、図１２（ｃ）に示すように、円柱形状のｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９およびｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８が得られる。このｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９およびｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８の直径はほぼ１．５μｍとなっている。
【０１８１】
上記反応性イオンエッチングは異方性が強いため、サイドエッチングを生じずに半導体を微細に加工することが出来る。
【０１８２】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１を反応性イオンエッチング装置から取り出し、レジストマスク４１６を洗浄除去した後、レーザＭＢＥ装置の成長室１００１に再度導入し、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ層を成長させる。これにより、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９およびｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８の側面がｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ層によって埋め込まれる。
【０１８３】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１をレーザＭＢＥ装置１００から取り出し、ｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９上に堆積したＭｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ層を除去するためのエッチングを行って、図１２（ｄ）に示すように、ｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９を露出させる。そうすると、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層４０９およびｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層４０８の側面を埋め込むｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層４１０が得られる。
【０１８４】
次に、上記ｐ型コンタクト層４０９およびｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層４１０の上面全面に、図１３（ｅ）に示すように、ｐ型オーミック電極４１３として厚さ１５ｎｍのＮｉを真空蒸着する。そして、そのＮｉ層の上面全面に高反射膜４１４として厚さ１００ｎｍのＡｇを真空蒸着し、更にそのＡｇ層の上面全面に厚さ１００ｎｍのＡｕパッド電極４１５を形成すべきＡｕを蒸着する。そして、このＡｕ層を直径１００μｍのドット形状に加工して、Ａｕパッド電極４１５を得る。
【０１８５】
次に、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１の裏面下に、真空蒸着によって厚さ１００ｎｍのＡｌ層１４１１を形成する。
【０１８６】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板１４０１の上下を逆にして、図１３（ｆ）に示すように、ｎ型オーミック電極４１１上に直径２００μｍの開口を有する第２のレジストマスク４１７を形成した後、リン酸と過酸化水素水の混合溶液と硝酸水溶液とによるエッチングを行う。このとき、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２によって、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２よりも下の層はエッチング溶液で侵食されない。その結果、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２よりも下の層がエッチング溶液で侵食されていない状態で、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１およびｎ型オーミック電極４１１が得られる。
【０１８７】
最後に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１およびｎ型オーミック電極４１１の開口から露出した、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２上に、図１３（ｇ）に示すように、ＳｉＯ２とＴｉＯ２を交互積層して反射率２０％の多層反射膜４１２を形成した後、第２レジストマスク４１７を洗浄除去する。
【０１８８】
本実施形態４の半導体レーザ素子に電流を流したところ、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１およびｎ型オーミック電極４１１の開口から波長４００ｎｍの青色発振光を取り出すこと出来た。
【０１８９】
比較例６として、ＣｄＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層４０２の代わりに用いた他は、本実施形態４と同様に半導体レーザ素子を作製した。この比較例６の半導体レーザ素子は発振光を吸収したため、発振閾値電流が４０％増大した。
【０１９０】
比較例７として、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層４０７の代わりに用いた他は、本実施形態４と同様に半導体レーザ素子を作製した。この比較例７の半導体レーザ素子は、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層の層厚が２００ｎｍ以下だと所望としない層もエッチングされ、また、その層厚が２００ｎｍを越えると高抵抗化して動作電圧が５０％増大した。
【０１９１】
以上より、本発明のエッチングストップ層を用いた面発光型半導体レーザ素子は、発光特性や電気特性に殆ど影響を及ぼさず、高い歩留りで発光素子を製造することが出来ることが判る。
【０１９２】
（実施形態５）
本実施形態５では、ＺｎＯ系発光ダイオード素子に本発明を適用した例を示す。
【０１９３】
図１４に、本実施形態５の発光ダイオード素子の模式斜視図を示す。
【０１９４】
上記発光ダイオード素子は、亜鉛面を主面とするｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１上に、Ｇａを３×１０１８ｃｍ−３の濃度でドーピングした厚さ１μｍのｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０２、ノンドープで厚さ０．５μｍのＣｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ発光層５０３、厚さ２０ｎｍのＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４、Ｎを１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドーピングした厚さ１．０μｍのｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０５、Ｎを１×１０２０ｃｍ−３の濃度でドーピングした厚さ０．５μｍのｐ型ＺｎＯコンタクト層５０６が積層されている。
【０１９５】
上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４上には、Ｇａが１×１０１８ｃｍ−３の濃度でドーピングされた島形状の厚さ０．２μｍのｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７が形成されている。このｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７はｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０５で覆われている。これにより、上記ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７の側面はｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０５で埋め込まれている。
【０１９６】
上記ｐ型コンタクト層５０６の主表面全面には、Ｎｉから成る厚さ１５ｎｍのｐ型オーミック電極５０９が形成されている。そして、上記ｐ型オーミック電極５０９上には、島形状のボンディング用Ａｕパッド電極５１０が形成されている。このＡｕパッド電極５１０は、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７とほぼ同じ表面積を有し、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７直上に位置している。つまり、上記Ａｕパッド電極５１０のｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７側の表面積と、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７のＡｕパッド電極５１０側の表面積とはほぼ同じなっている。
【０１９７】
上記ＺｎＯ基板５０１の裏面下には、Ａｌから成る厚さ１００ｎｍのｎ型オーミック電極５０８が形成されている。
【０１９８】
本実施形態５では、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１が基板の一例に、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０２が第１導電型下クラッド層の一例に、Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ発光層５０３が活性層の一例に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４がエッチングストップ層の一例に、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０５が第２導電型上クラッド層の一例に、ｐ型ＺｎＯコンタクト層５０６が第２導電型コンタクト層の一例に、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７が電流ブロック層の一例にそれぞれ相当している。
【０１９９】
本実施形態５の発光ダイオード素子によれば、Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ発光層５０３においてＡｕパッド電極５１０直下の部分は、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７によってキャリア注入が阻止される。その結果、主に素子周辺部で発光して、素子周辺部からの光取り出し効率が高くなっている。
【０２００】
本実施形態５の発光ダイオード素子は、上記実施形態１〜４と同様に図２のレーザＭＢＥ装置で作製している。
【０２０１】
以下、図１５（ａ），（ｂ）および図１６（ｃ）〜（ｅ）に沿って上記発光ダイオードの製造方法を順に説明する。
【０２０２】
まず、図１５（ａ）に示すｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１を洗浄処理した後、レーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に導入する。そして、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１を基板温度６００℃で３０分間加熱し清浄化する。
【０２０３】
次に、基板温度を５５０℃に降温した後、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１上に、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０２、Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ発光層５０３、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４およびｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層１５０７を順次成長させる。このとき、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１上の各層は、上記実施形態１と同様のレーザアブレーションにより成長させている。
【０２０４】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、図１５（ｂ）に示すように、１００μｍ角のレジストマスク５１１をｎ型電流ブロック層１５０７上に形成する。
【０２０５】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１をイオンミリング装置（図示しない）内に導入し、アルゴンガスを用いたイオンミングによってエッチングを行う。このとき、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４によって、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４よりも下の層はエッチングされない。その結果、上記Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４よりも下の層がエッチングされてない状態で、図１６（ｃ）に示すような島形状のｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７が得られる。
【０２０６】
イオンミリングは酸化物の異方性エッチングに適しており、サイドエッチングを起こさずに酸化物半導体を微細に加工することが出来る。また、イオンミリングの場合は化学反応によるエッチングは殆ど進行しないが、エッチングストップ層が半絶縁性であるためチャージアップし、ミリング速度が顕著に低下する。よって、エッチング選択比を大きくすることが出来る。
【０２０７】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１をイオンミリング装置から取り出し、レジストマスク５１１を洗浄除去した後、レーザＭＢＥ装置の成長室１００１内に再度導入し、図１６（ｄ）に示すように、ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０５およびｐ型ＺｎＯコンタクト層５０６を順次成長させる。
【０２０８】
次に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１をレーザＭＢＥ装置から取り出し、図１６（ｅ）に示すように、Ｎｉ薄膜から成る厚さ１５ｎｍのｐ型オーミック電極５０９をｐ型ＺｎＯコンタクト層５０６上に真空蒸着で形成する。そして、上記ｐ型ＺｎＯコンタクト層５０６の表面上に１００ｎｍのＡｕ層を真空蒸着で形成し、そのＡｕ層を１００μｍ角に加工してＡｕパッド電極５１０を得る。
【０２０９】
最後に、上記ｎ型ＺｎＯ単結晶基板５０１の裏面下に、Ａｌから成る厚さ１００ｎｍのｎ型オーミック電極５０８を真空蒸着で形成する。
【０２１０】
比較例８として、ＣｄＺｎＯ混晶で構成したエッチングストップ層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４の代わりに用いた他は、本実施形態５と同様に発光ダイオードを作製した。この比較例８の発光ダイオードは発振光を吸収したため、動作電流２０ｍＡでの輝度が４０％減少した。
【０２１１】
比較例２として、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチング層をＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４の代わりに用いた他は、本実施形態５と同様に発光ダイオードを作製した。この比較例８の発光ダイオードは、ＢｅＺｎＯ混晶で構成したエッチング層の層厚が２００ｎｍ以下だと所望としない層もエッチングされ、また、その層厚が２００ｎｍを越えると高抵抗化して動作電圧が４０％増大してしまう。
【０２１２】
以上より、本発明のエッチングストップ層を用いた発光ダイオード素子は、発光特性や電気特性に殆ど影響を及ぼさず、高い歩留りで発光素子を製造することが出来る。
【０２１３】
上記実施形態５では、島形状のｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層５０７をｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層５０５で覆っていたが、ｐ型ＺｎＯコンタクト層５０６で覆うようにしてもよい。この場合、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層とｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層との間に、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層を形成する。つまり、ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層の基板側の表面に接するように、Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層を形成する。
【０２１４】
また、上記実施形態５では、ＺｎＯ系半導体で形成されたｐ型電流ブロック層を用いてもよい。この場合、上記ＺｎＯ単結晶基板５０１上にＭｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層５０４と同様のエッチングストップ層を形成した後、このエッチングストップ層よりも小さい表面積でｐ型ＺｎＯ電流ブロック層をエッチグストップ層上に形成する。そして、上記ｐ型ＺｎＯ電流ブロック層をｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層で覆う。つまり、上記エッチングストップ層の露出している部分上、および、ｐ型ＺｎＯ電流ブロック層上に、ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層を形成する。
【０２１５】
本発明の酸化物半導体発光素子は、基板上に順次積層されたｐ型下クラッド層、活性層、第１のｎ型上クラッド層、エッチングストップ層、第２のｎ電型上クラッド層およびｎ型コンタクト層を備えるものであってもよい。このとき、上記ｐ型下クラッド層、活性層、第１のｎ型上クラッド層、エッチングストップ層、第２のｎ電型上クラッド層およびｎ型コンタクト層はＺｎＯ系半導体で構成する。また、上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むようにするか、または、そのＭｇｘＺｎ１−ｘＯで構成する。
【０２１６】
また、本発明の酸化物半導体発光素子は、基板上に順次積層されたｐ型下クラッド層、活性層、ｎ型上クラッド層およびｎ型コンタクト層を備えて、ｎ型上クラッド層とｎ型コンタクト層とのうちのいずれか１つと接するようにｐ型電流ブロック層が形成されたものであってもよい。この場合、上記ｐ型下クラッド層、活性層、ｎ型上クラッド層、ｎ型コンタクト層およびｐ型電流ブロック層はＺｎＯ系半導体で構成し、エッチングストップ層はｐ型電流ブロック層の上記基板側の表面に接するよう形成する。また、上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むようにするか、または、そのＭｇｘＺｎ１−ｘＯで構成する。
【０２１７】
また、本発明の酸化物半導体発光素子は、基板上に順次積層されたｐ型下クラッド層、活性層、ｎ型上クラッド層およびｎ型コンタクト層を備え、上記ｐ型下クラッド層と接するようにｎ型電流ブロック層が形成されたものであってもよい。この場合、この場合、上記ｐ型下クラッド層、活性層、ｎ型上クラッド層、ｎ型コンタクト層およびｎ型電流ブロック層はＺｎＯ系半導体で構成し、エッチングストップ層はｎ型電流ブロック層の上記基板側の表面に接するように形成する。また、上記エッチングストップ層は、不純物がドーピングされて抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下となったＭｇｘＺｎ１−ｘＯ（０≦ｘ≦１）を含むようにするか、または、そのＭｇｘＺｎ１−ｘＯで構成する。
【０２１８】
また、本発明の酸化物半導体発光素子は、シングルヘテロ構造またはダブルへテロ構造のものであってもよい。
【０２１９】
以上のように、本発明の酸化物半導体発光素子は、上記実施形態１〜５以外の構成を取ることも可能である。すなわち、本発明の酸化物半導体発光素子は、上記実施形態１〜５に限定されない。
【０２２０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第１の発明の酸化物半導体発光素子は、ＺｎＯ系半導体で構成した発光素子において、不純物がドーピングされ抵抗率が１Ωｃｍ以上１０５Ωｃｍ以下のＺｎＯ系半導体を含むエッチングストップ層が形成されているので、発光素子の結晶性を損うこと無く選択比の大きいエッチングを実現出来、構造制御性に優れ信頼性の高い酸化物半導体発光素子を作製することが出来る。
【０２２１】
第２の発明酸化物半導体発光素子によると、エッチングストップ層はＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさず、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造できる。
【０２２２】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、ＺｎＯ系半導体に対して十分な選択比がエッチングストップ層に生じ、製造歩留まりを高めることができる。
【０２２３】
第３の酸化物半導体発光素子によると、エッチングストップ層はＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むので、発光素子の結晶性に悪影響を及ぼさず、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造できる。
【０２２４】
また、上記ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、ＺｎＯ系半導体に対して十分な選択比がエッチングストップ層に生じ、製造歩留まりを高めることができる。
【０２２５】
第４の酸化物半導体発光素子の加工方法によると、ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子において、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を形成するので、発光素子の結晶性に悪影響が生じず、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造できる。
【０２２６】
また、上記エッチングストップ層上の被エッチング物を酸性溶液またはアルカリ性溶液で選択的にエッチング加工しても、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、被エッチング物に対するエッチングストップ層のエッチング選択比が大きく、被エッチング物のエッチングを精密に制御することが出来る。したがって、上記酸化物半導体発光素子を簡便に高い歩留まりで製造出来る。
【０２２７】
第５の酸化物半導体発光素子の加工方法によると、ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子において、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を形成するので、発光素子の結晶性に悪影響が生じず、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造できる。
【０２２８】
また、上記エッチングストップ層上の被エッチング物を不活性ガスを用いて選択的にミリング加工しても、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、被エッチング物に対するエッチングストップ層のエッチング選択比が大きく、被エッチング物のエッチングを精密に制御することが出来る。したがって、上記酸化物半導体発光素子を簡便に高い歩留まりで製造出来る。
【０２２９】
第６の酸化物半導体発光素子の加工方法によると、ＺｎＯ系半導体で構成された酸化物半導体発光素子において、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯを含むエッチングストップ層を形成するので、発光素子の結晶性に悪影響が生じず、発光素子における発光特性の低下を阻止出来る。したがって、発光特性に優れた酸化物半導体発光素子を製造できる。
【０２３０】
また、上記エッチングストップ層上の被エッチング物を反応性ガスで選択的にエッチング加工しても、ＭｇｘＺｎ１−ｘＯの抵抗率が１Ωｃｍ以上であるので、被エッチング物に対するエッチングストップ層のエッチング選択比が大きく、被エッチング物のエッチングを精密に制御することが出来る。したがって、上記酸化物半導体発光素子を簡便に高い歩留まりで製造出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態１のＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図である。
【図２】図２はレーザＭＢＥ装置の概略構成図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は上記実施形態１のＺｎＯ系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図４】図４（ｃ）〜（ｅ）は上記実施形態１のＺｎＯ系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図５】図５はクラッド層に対するエッチングストップ層の選択比と抵抗率の関係を示す図である。
【図６】図６はエッチングストップ層の層厚と発振閾値電圧の関係を示す図である。
【図７】図７は本発明の実施形態２のＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図である。
【図８】図８は本発明の実施形態３の自己整合型ＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は上記実施形態３の自己整合型ＺｎＯ系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０（ｃ）〜（ｅ）は上記実施形態３の自己整合型ＺｎＯ系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は本発明の実施形態４の面発光型のＺｎＯ系半導体レーザ素子の模式斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｄ）は上記実施形態４の面発光型のＺｎＯ系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１３】図１３（ｅ）〜（ｇ）は上記実施形態４の面発光型のＺｎＯ系半導体レーザ素子の製造方法を説明するための図である。
【図１４】図１４は本発明の実施形態５の発光ダイオード素子の模式斜視図である。
【図１５】図１５（ａ），（ｂ）は上記実施形態５の発光ダイオード素子の製造方法を説明するための図である。
【図１６】図１６（ｃ）〜（ｅ）は上記実施形態５の発光ダイオード素子の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１  ｎ型ＺｎＯ単結晶基板
１０３  ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層
１０５  量子井戸活性層
１０７  第１クラッド層
１０８  Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層
１０９  ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層
１１０  ｐ型ＺｎＯコンタクト層
２０１  サファイア基板
２０８  Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層
３０１  ｎ型ＺｎＯ単結晶基板
３０３  ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層
３０５  量子井戸活性層
３０７  ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層
３０８  Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層
３０９  ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層
４０１  ｎ型ＺｎＯ単結晶基板
４０２  Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第１エッチングストップ層
４０４  ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層
４０５  量子井戸活性層
４０６  ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第１クラッド層
４０７  Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏ第２エッチングストップ層
４０８  ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏ第２クラッド層
４０９  ｐ型ＺｎＯコンタクト層
５０１  ｎ型ＺｎＯ単結晶基板
５０２  ｎ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層
５０３  Ｃｄ０．０５Ｚｎ０．９５Ｏ発光層
５０４  Ｍｇ０．１５Ｚｎ０．８５Ｏエッチングストップ層
５０５  ｐ型Ｍｇ０．１Ｚｎ０．９Ｏクラッド層
５０６  ｐ型ＺｎＯコンタクト層
５０７  ｎ型Ｍｇ０．３Ｚｎ０．７Ｏ電流ブロック層
【図１】
2004335712.tif 000003
【図２】
2004335712.tif 000004
【図３】
2004335712.tif 000005
【図４】
2004335712.tif 000006
【図５】
2004335712.tif 000007
【図６】
2004335712.tif 000008
【図７】
2004335712.tif 000009
【図８】
2004335712.tif 000010
【図９】
2004335712.tif 000011
【図１０】
2004335712.tif 000012
【図１１】
2004335712.tif 000013
【図１２】
2004335712.tif 000014
【図１３】
2004335712.tif 000015
【図１４】
2004335712.tif 000016
【図１５】
2004335712.tif 000017
【図１６】
2004335712.tif 000018