(57)【要約】【課題】　光取り出し効率に優れている。【解決手段】　サファイア基板１１上に、ＧａＮバッファ層１２、ｎ型ＧａＮコンタク層１３、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６が順次積層されており、量子井戸活性層１４は、一対の障壁層にて挟まれた井戸層を有している。量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光は、サファイア基板１１の基板面に平行な方向に偏光している。【選択図】　図１
2004096132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体によって構成されて、基板上に積層する第１導電型層と、
　ＡｌPＧａQＩｎ1-P-QＮ（ただし、０≦Ｐ、０≦Ｑ、Ｐ＋Ｑ＜１）によって構成されて、この第１導電型層上に積層する量子井戸活性層と、
　窒化物半導体によって構成されて、この量子井戸活性層上に積層する第２導電型層と、を具備し、
　前記基板はサファイア基板であり、その（０００１）面から０．０５゜以上０．２゜未満の範囲で傾斜した面上に第１導電型層が積層し、
　前記量子井戸活性層内にはＩｎの混晶比の高い領域と低い領域とが混在しており、
　前記量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光が、前記基板に平行な方向に偏光していることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の面密度が、３×１０11個／ｃｍ2より大きく、６×１０12個／ｃｍ2未満である、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記量子井戸活性層と前記第２導電型層との間に、少なくともＡｌＧａＮからなる昇華防止層が積層されている、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記自然放出光の偏光比が５以上になっている、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記自然放出光の偏光比が１５以上になっている、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の平均の大きさが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光素子を使用したことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
窒化物半導体によって構成されて、基板上に積層する第１導電型クラッド層と、
　窒化物半導体によって構成されて、前記第１導電型クラッド層上に積層する第１導電型ガイド層と、
　ＡｌPＧａQＩｎ1-P-QＮ（ただし、０≦Ｐ、０≦Ｑ、Ｐ＋Ｑ＜１）によって構成されて、前記第１導電型ガイド層上に積層する量子井戸活性層と、
　窒化物半導体によって構成されて、前記量子井戸活性層上に積層する第２導電型ガイド層と、
　窒化物半導体によって構成されて、前記第２導電型ガイド層上に積層する第２導電型クラッド層と、
　窒化物半導体によって構成されて、前記第２導電型クラッド層上に積層する第２導電型コンタクト層と、を具備し、
　前記基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であり、その（０００１）面から０．０５゜以上０．２゜未満の範囲で傾斜した面上に第１導電型層が積層し、
　前記量子井戸活性層内にはＩｎの混晶比の高い領域と低い領域とが混在しており、
　閾値電流の半分の電流を印加したとき、前記量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光が、前記基板に平行な方向に偏光していることを特徴とする、半導体レーザである半導体発光素子。
【請求項９】
前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の面密度が、３×１０11個／ｃｍ2より大きく、６×１０12個／ｃｍ2未満である、請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記量子井戸活性層と前記第２導電型ガイド層との間に、少なくともＡｌＧａＮからなる昇華防止層が積層されている、請求項８または９に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記自然放出光の偏光比が１０以上になっている、請求項８〜１０のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の平均の大きさが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項９〜１１のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれかに記載の半導体発光素子である半導体レーザを使用したことを特徴とする光学式情報再生装置。
【請求項１４】
窒化物半導体によって構成されて、基板上に積層する第１導電型層と、
　ＡｌPＧａQＩｎ1-P-QＮ（ただし、０≦Ｐ、０≦Ｑ、Ｐ＋Ｑ＜１）によって構成されて、この第１導電型層上に積層する量子井戸活性層と、
　窒化物半導体によって構成されて、前記量子井戸活性層上に積層する第２導電型層と、を具備し、
　前記量子井戸活性層内にはＩｎの混晶比の高い領域と低い領域とが混在しており、
前記量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光が、前記基板に平行な方向に偏光し、
　前記量子井戸活性層は、少なくとも一対の障壁層に挟まれた井戸層を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
　前記井戸層の結晶成長前、または前記井戸層の結晶成長後の障壁層を成長する前までのいずれかにおいて、ＩＩＩ族原料の供給を停止する１秒以上３００秒以下の時間が設けられていることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記ＩＩＩ族原料の供給を停止する時間内において、基板の温度変化は一定である、請求項１４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記ＩＩＩ族原料の供給を停止する時間の全体にわたって、基板の温度は、６５０℃以上８６０℃以下の範囲内にある、請求項１４または１５のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、表示装置、信号器等に使用される発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー素子等の半導体発光素子、それを使用した表示装置および光学式情報再生装置、並びに、その半導体発光素子の製造方法に関し、さらに詳述すれば、六方晶の結晶構造を有する窒化物系の半導体発光素子、それを使用した表示装置および光学式情報再生装置、並びに、その半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはこれらの混晶に代表される窒化物半導体材料により、可視から紫外領域まで発光する発光素子（ＬＥＤ）等の半導体発光素子が実現されており、ディスプレイ・信号器等に応用されている。
【０００３】
　例えば、窒化ガリウム系半導体材料を用いた半導体発光素子では、サファイア基板の（０００１）面上に、ＧａＮバッファ層と、ｎ型ＧａＮコンタクト層と、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層と、ｐ型ＧａＮコンタクト層とが順次積層された積層体を有している。
【０００４】
　積層体は、ｐ型ＧａＮコンタクト層と、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層と、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層と、ｎ型ＧａＮコンタクト層の一部がそれぞれ除去されて、ｎ型ＧａＮコンタクト層の一部が、基板面とほぼ平行になるように露出した状態になったメサ構造になっている。そして、そのｎ型ＧａＮコンタクト層の露出面上に、負電極が設けられると共に、メサにおけるｐ型ＧａＮコンタクト層の上面には、ほぼ全面にわたって、透光性正電極が設けられて、その透光性正電極上の必要部分に正電極パッドが設けられている。
【０００５】
　ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層から発光した光は、透光性正電極を通って上方に出射されるとともに、メサの側面から側方に向かって出射される。
【０００６】
　また、例えば窒化ガリウム系半導体材料を用いた半導体レーザー素子では、サファイア基板の（０００１）面上に、ＧａＮバッファ層と、ｎ型ＧａＮコンタクト層と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮ光ガイド層と、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層と、ｐ型ＧａＮ光ガイド層と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と、ｐ型ＧａＮコンタクト層とが順次積層された積層体を有している。
【０００７】
　積層体は、ｐ型ＧａＮコンタクト層と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と、ｐ型ＧａＮ光ガイド層と、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層と、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層と、ｎ型ＧａＮ光ガイド層と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層と、ｎ型ＧａＮコンタクト層の一部がそれぞれ除去されて、ｎ型ＧａＮコンタクト層の一部が、基板面とほぼ平行になるように露出した状態になったメサ構造になっている。ｐ型ＧａＮコンタクト層上には、そのコンタクト層の上面の一部が露出するように、絶縁膜が設けられており、また絶縁膜は、メサにおける光が出射される側面を除いて、ほぼ全域にわたって設けられており、ｎ型ＧａＮコンタクト層の電極面も、一部が露出するように覆っている。絶縁層から露出したｐ型ＧａＮコンタクト層の上面には、正電極が設けられており、また、絶縁層から露出したｎ型ＧａＮコンタクト層の上面には、負電極が設けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　このような窒化物系半導体発光素子（発光ダイオード）では、通常、メサの側面から出射される光は、偏光が制御されていないために、光取り出し効率が良好でないという問題がある。
【０００９】
　また、半導体レーザー素子においては、活性層の端面から出射される自然放出光の偏光が制御されていないことによって、雑音特性が悪いという問題がある。すなわち、自然放出光のレーザー発振モードへの結合係数βspの制御がなされていないため、通常の半導体レーザー素子では、発振光のコヒーレント長（可干渉距離）が長くなり、光ディスク等の光学式情報再生装置の光源に使用すると、戻り光の雑音特性が増大するおそれがある。
【００１０】
　本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、光取り出し効率に優れ、また、雑音特性に優れた半導体発光素子およびその製造方法を提供すること、ならびに、半導体発光素子を使用した表示装置および光学式情報再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
　本発明の半導体発光素子は、窒化物半導体によって構成されて、基板上に積層する第１導電型層と、ＡｌPＧａQＩｎ1-P-QＮ（ただし、０≦Ｐ、０≦Ｑ、Ｐ＋Ｑ＜１）によって構成されて、この第１導電型層上に積層する量子井戸活性層と、窒化物半導体によって構成されて、この量子井戸活性層上に積層する第２導電型層と、を具備し、前記基板はサファイア基板であり、その（０００１）面から０．０５゜以上０．２゜未満の範囲で傾斜した面上に第１導電型層が積層し、前記量子井戸活性層内にはＩｎの混晶比の高い領域と低い領域とが混在しており、前記量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光が、前記基板に平行な方向に偏光していることを特徴とする。
【００１２】
　前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の面密度が、３×１０11個／ｃｍ2より大きく、６×１０12個／ｃｍ2未満である。
【００１３】
　前記量子井戸活性層と前記第２導電型層との間に、少なくともＡｌＧａＮからなる昇華防止層が積層されている。
【００１４】
　前記自然放出光の偏光比が５以上になっている。
【００１５】
　前記自然放出光の偏光比が１５以上になっている。
【００１６】
　前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の平均の大きさが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００１７】
　本発明の表示装置は、前記半導体発光素子を使用したことを特徴とする。
【００１８】
　また、本発明の半導体発光素子は、窒化物半導体によって構成されて、基板上に積層する第１導電型クラッド層と、窒化物半導体によって構成されて、前記第１導電型クラッド層上に積層する第１導電型ガイド層と、ＡｌPＧａQＩｎ1-P-QＮ（ただし、０≦Ｐ、０≦Ｑ、Ｐ＋Ｑ＜１）によって構成されて、前記第１導電型ガイド層上に積層する量子井戸活性層と、窒化物半導体によって構成されて、前記量子井戸活性層上に積層する第２導電型ガイド層と、窒化物半導体によって構成されて、前記第２導電型ガイド層上に積層する第２導電型クラッド層と、窒化物半導体によって構成されて、前記第２導電型クラッド層上に積層する第２導電型コンタクト層と、を具備し、前記基板は、サファイア基板またはＧａＮ基板であり、その（０００１）面から０．０５゜以上０．２゜未満の範囲で傾斜した面上に第１導電型層が積層し、前記量子井戸活性層内にはＩｎの混晶比の高い領域と低い領域とが混在しており、閾値電流の半分の電流を印加したとき、前記量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光が、前記基板に平行な方向に偏光していることを特徴とする半導体レーザである。
【００１９】
　前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の面密度が、３×１０11個／ｃｍ2より大きく、６×１０12個／ｃｍ2未満である。
【００２０】
　前記量子井戸活性層と前記第２導電型ガイド層との間に、少なくともＡｌＧａＮからなる昇華防止層が積層されている。
【００２１】
　前記自然放出光の偏光比が１０以上になっている。
【００２２】
　前記量子井戸活性層内のＩｎ組成の混晶比の高い領域の平均の大きさが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２３】
　本発明の光学式情報再生装置は、前記半導体発光素子である半導体レーザを使用したことを特徴とする。
【００２４】
　また、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、窒化物半導体によって構成されて、基板上に積層する第１導電型層と、ＡｌPＧａQＩｎ1-P-QＮ（ただし、０≦Ｐ、０≦Ｑ、Ｐ＋Ｑ＜１）によって構成されて、この第１導電型層上に積層する量子井戸活性層と、窒化物半導体によって構成されて、前記量子井戸活性層上に積層する第２導電型層と、を具備し、前記量子井戸活性層内にはＩｎの混晶比の高い領域と低い領域とが混在しており、前記量子井戸活性層の端面から外部に出射される自然放出光が、前記基板に平行な方向に偏光し、前記量子井戸活性層は、少なくとも一対の障壁層に挟まれた井戸層を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、前記井戸層の結晶成長前、または前記井戸層の結晶成長後の障壁層を成長する前までのいずれかにおいて、ＩＩＩ族原料の供給を停止する１秒以上３００秒以下の時間が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
　前記ＩＩＩ族原料の供給を停止する時間内において、基板の温度変化は一定である。
【００２６】
　前記ＩＩＩ族原料の供給を停止する時間の全体にわたって、基板の温度は、６５０℃以上８６０℃以下の範囲内にある。
【００２７】
　なお、本明細書において、量子井戸、量子井戸活性層とは、平均厚さが２０ｎｍ以下の半導体層（井戸層）を、これよりバンドギャップの大きな半導体層（障壁層）で挟まれた構造をいう。
【００２８】
　また、本明細書において、前記量子井戸活性層内に存在しているＩｎ組成の混晶比の高い領域、Ｉｎ混晶比の大きい領域（ＩｎＮ高混晶比領域）とは、井戸層のある位置において、基板面に平行な面内２４ｎｍ×２４ｎｍ四方内の平均組成に比べて、Ｉｎ組成が５％以上高い領域を意味し、前記Ｉｎ組成比の低い領域、Ｉｎ混晶比の小さい領域（ＩｎＮ低混晶比領域）とは、井戸層のある位置において、基板面に平行な面内２４ｎｍ×２４ｎｍ四方内の平均組成に比べて、Ｉｎ組成が５％以上低い領域を意味する。
【００２９】
　さらに、本明細書において、量子井戸活性層の井戸層の厚さは、ある場所における、基板面に平行な方向の長さ２４ｎｍ辺りの平均値を表しており、これを平均の厚さと呼んでいる。
【発明の効果】
【００３０】
　本発明の半導体発光素子は、このように、量子井戸活性層の端面から外部に取り出される自然放出光が、基板面にほぼ平行方向に偏光しているために、光取り出し効率が著しく向上する。また、半導体レーザー素子では雑音特性が著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
　以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、本発明の半導体発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った模式的断面図である。この半導体発光素子は、窒化物系の半導体発光ダイオードであり、基板面１１ａが、一辺、数百μｍ程度の正方形状に構成されたサファイア基板１１を有している。このサファイア基板１１の基板面１１ａは、（０００１）面または（０００１）面に対して０．０５°以上０．２°未満の範囲で傾斜している。
【００３２】
　サファイア基板１１の基板面１１ａ上には、ＧａＮバッファ層１２が全面にわたって積層されており、このＧａＮバッファ層１２上にｎ型ＧａＮコンタクト層１３が積層されている。このｎ型ＧａＮコンタクト層１３は、ＧａＮバッファ層１２の全面にわたって積層されており、その積層方向の中程における側縁部が全周にわたって除去されて、サファイア基板１１の基板面１１ａに平行する面が露出している。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の１つのコーナー部が扇形状に除去されて、サファイア基板１１の基板面１１ａに平行な扇形状の電極面１３ａが露出している。
【００３３】
　ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の扇形状をした電極面１３ａ上には、負電極１７が設けられている。この負電極１７は、電極面１３ａと同様の扇形状に形成されている。
【００３４】
　１つのコーナー部が扇形状に切り欠かれたｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上面には、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４が全面にわたって積層されている。この量子井戸活性層１４は、ＩｎxＧａ1-xＮ障壁層（ただし、０＜ｘ＜１）、ＩｎyＧａ1-yＮ井戸層（ただし、０＜ｙ＜１）、ＩｎZＧａ1-ZＮ井戸層（ただし、０＜ｚ＜１）が順次積層されて構成されている。量子井戸活性層１４は、サファイア基板１１における基板面１１ａにほぼ平行な方向に沿って、ＩｎＮ混晶比の大きな領域（ＩｎＮ高混晶比領域）と、ＩｎＮ混晶比の小さな領域（ＩｎＮ低混晶比領域）とが設けられている。ＩｎＮ高混晶比領域は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の長さにわたっており、活性層１４内におけるその密度は、１×１０11個／ｃｍ2以上になっている。
【００３５】
　量子井戸活性層１４には、Ｉｎの昇華を防止するために、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５が全面にわたって積層されており、さらに、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５上にｐ型ＧａＮコンタクト層１６が全面にわたって積層されている。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６上に、透光性正電極１８が、ほぼ全面にわたって設けられている。
【００３６】
　透光性正電極１８上には、正電極パッド１９が設けられている。この正電極パッド１９は、負電極１７が設けられたｎ型ＧａＮコンタクト層１３のコーナー部に対向したコーナー部に、負電極１７とは逆向きの平面扇形状に形成されている。
【００３７】
　このような半導体発光素子としては、例えば、４００μｍ×４００μｍ程度のサファイア基板１１の（０００１）面である基板面１１ａ上に、２０ｎｍ程度の厚さのＧａＮバッファ層１２が積層されて、４μｍ程度の厚さのｎ型ＧａＮコンタク層１３が、電極面１３ａを形成して積層されている。そして、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３上に、５ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層、平均３ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層、５ｎｍの厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が順次積層されたｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４が設けられている。量子井戸活性層１４には、厚さ３０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５、厚さが０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層１６が順次積層されている。さらに、コンタクト層１３の電極面１３ａ上に負電極１７、コンタクト層１６上に透光性正電極１８がそれぞれ設けられて、透光性正電極１８上に正電極パッド１９が設けられている。
【００３８】
　このような半導体発光素子は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって、次のようにして製造される。まず、サファイア基板１１を洗浄して、結晶成長装置内に設置する。サファイア基板１１は、１１００℃程度の水蒸気雰囲気中にて、１０分間にわたって熱処理される。その後、雰囲気温度は、５００℃〜６００℃程度にまで低下され、一定の温度になると、キャリアガスを窒素として、その窒素ガスの全流量が１０Ｌ／分になるように設定することによって、アンモニアが３Ｌ／分程度の流量となるように供給する。そして、数秒後に、ＴＭＧを約２０μｍｏｌ／分の流量にて１分間にわたって供給し、低温にてＧａＮバッファ層１２を２０ｎｍ程度の厚さに成長させる。
【００３９】
　その後、ＴＭＧの供給を停止して、温度を１０５０℃まで上昇して、再度、ＴＭＧを約５０μｍｏｌ／分、ＳｉＨ4ガスを約１０ｎｍｏｌ／分の割合で供給し、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３を４μｍ程度にまで成長させる。
【００４０】
　このような状態になると、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３上に、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４が成長される。ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４は、原料であるＮＨ3ガス、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡ、ＳｉＨ4ガス、Ｃｐ2Ｍｇガスが、それぞれ、図２に示すタイムチャートに基づいて供給される。すなわち、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３が成長されると（図２のＴ1参照、以下同様）、ＮＨ3ガスの供給を継続した状態で、ＳｉＨ4ガスとＴＭＧの供給が停止され、例えば、基板１１の温度が６５０〜８５０℃程度にまで低下され、量子井戸活性層１４の成長が開始される（Ｔ2）。
【００４１】
　量子井戸活性層１４の成長速度は、製造される半導体発光素子の発光波長を決定する１つのパラメータになり、低温であるほど、発光波長が長くなる傾向を示し、基板１１の温度が６５０〜８６０℃の温度では、製造される半導体発光素子から発せられる光の波長は、紫色〜緑色の波長帯になる。従って、他の色の波長帯の半導体発光素子を製造する場合には、基板１１の温度が変更される。
【００４２】
　基板１１の温度が安定した状態になると、ＮＨ3ガスの供給量を増加させると共に、１０μｍｏｌ／分の割合で、ＴＭＧおよびＴＭＩがそれぞれ供給され、平均の厚さが５ｎｍ程度のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層が成長される（Ｔ3）。この場合、ＳｉＨ4ガスを、１０μｍｏｌ／分程度の割合で供給して、井戸層にＳｉを添加するようにしてもよい。
【００４３】
　障壁層が成長されると、一旦、ＴＭＧおよびＴＭＩの供給が停止され、キャリアガスおよびＮＨ3ガスの供給を継続しつつ、１秒以上３００秒以下の時間にわたって、ＩＩＩ族原料ガスの供給を実質的に中断して、結晶成長を中断する（Ｔ4）。
【００４４】
　その後、再度、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／分の割合、ＴＭＩを５０μｍｏｌ／分の割合で、それぞれ供給し、平均厚さが３ｎｍ程度のＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層を成長させる（Ｔ5）。井戸層が成長されると、再度、ＴＭＧおよびＴＭＩの供給が停止され、キャリアガスおよびＮＨ3ガスの供給を継続しつつ、１秒以上３００秒以下の時間にわたって、ＩＩＩ族原料ガスの供給を実質的に中断して、結晶成長を中断する（Ｔ6）。そして、再度、１０μｍｏｌ／分の割合で、ＴＭＧおよびＴＭＩがそれぞれ供給され、５ｎｍの厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が形成される。
【００４５】
　このようにして、一対の遮蔽層の間に井戸層が挟まれた量子井戸活性層１４が形成されるが、必要に応じて、遮蔽層と井戸層との成長を複数回にわたって繰り返して、複数の井戸層を形成するようにしてもよい。図２のＴ7は、このように、複数の井戸層を設ける場合のタイムチャートを示している。なお、井戸層の成長の前後において、結晶成長を中断させて複数の井戸層を成長させる場合には、２〜１０層の井戸層を設けることにより、最も発光効率のよい量子井戸活性層１４とすることになることが確認されている。
【００４６】
　１または複数の井戸層が形成されると、ＴＭＧが１０μｍｏｌ／分の割合、ＴＭＡが５ｍｏｌ／分の割合で供給されると共に、Ｃｐ2Ｍｇガスが供給される（Ｔ8）。これにより、約３０ｎｍの厚さのｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５が形成される。
【００４７】
　その後、ＴＭＧ、ＴＭＩおよびＣｐ2Ｍｇガスの供給を停止して、ＮＨ3ガスの供給を継続した状態で、基板１１の温度を、再び、１０５０℃に上昇させる（Ｔ9）。基板１１が所定の温度にまで上昇されると、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／分の割合で供給すると共に、Ｃｐ2Ｍｇガスを供給して、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６を約０．５μｍの厚さに成長させる（Ｔ10）。その後、ＴＭＧおよびＣｐ2Ｍｇガスの供給が停止されて、基板１１の加熱を終了する。
【００４８】
　このようにして、ＭＯＣＶＤ法によって半導体層が積層されると、フォトリソグラフィー技術および反応性イオンエッチング技術により、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６の上面から、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の積層方向中程にわたって、半導体積層体の周縁部が除去されると共に、１つのコーナー部が所定の形状に除去されて、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３が露出した電極部１７ａが形成される。これにより、量子井戸活性層１４を有するメサ２０が形成される。
【００４９】
　その後、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の電極部１３ａ上に、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｗ等によって形成された負電極１７が設けられ、また、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６上に、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｐｄ等によって形成された透光性正電極１８が設けられる。そして、透光性正電極１８上における負電極１７が設けられたコーナー部との対角位置に、例えばＡｕにて構成された正電極パッド１９が設けられる。
【００５０】
　サファイア基板１１は、通常、ウエハーとして準備され、ウエハー上にて、ＭＯＣＶＤ法による半導体層の積層、エッチング等が実施された後に、４００μｍ×４００μｍの正方形状に切り出されて、図１に示す半導体発光素子とされる。
【００５１】
　このようにして製造された半導体発光素子の積層構造体の一部を切削して透過電子顕微鏡（略称：ＴＥＭ）により発光層内部の結晶組幟の構成を観察するための短冊状の試料を作製し、一般的な透過型電子頭微鏡を使用して、発光層の断面ＴＥＭ像を加速電圧２００キロボルト（ｋＶ）で撮像した。その結果、量子井戸活性層１４とｎ型ＧａＮコンタクト層１３との界面に、直径約２ｎｍの略球状の結晶体がほぼ一様に分布していることが認められた。これらの結晶体が、光学顕微鏡観察によって観察された輝点に相当していると考えられる。
【００５２】
　撮像したＴＥＭ断面像から量子井戸活性層１４内の結晶体の総数を計数したところ、（０１００）結晶面側のＴＥＭ断面像に撮像された結晶体数は、横幅が２４ｎｍ、高さ（層厚に相当する）が約３ｎｍの撮像面積において、５個程度であった。また、（１０００）結晶面側で計数された結晶体の総数は、同様の撮像面積内において、４〜５個程度であった。
【００５３】
　また、撮像する領域を変化させて、ある面積の領城において平均して含有される結晶体の数を求めたところ、一辺の長さを２４ｎｍとする正方形（面積＝５．８×１０-12ｃｍ2）内に含まれる結晶体の数は、平均して２３個であった。単位面積（１ｃｍ2）当たりの結晶体の総数に換算すれば、４．０×１０12ｃｍ-2となった。一方、結晶体の中心間の平均距離は約４．８ｎｍであった。この結晶体間の平均距離である４．８ｎｍを一辺とする正方形（面積＝２．３×１０-13ｃｍ2）内に１個の結晶体が存在するとすれば、単位面積（１ｃｍ2）内の結晶体の総数は、４．３×１０12ｃｍ-2と計算され、上記の換算値に、ほぼ一致していた。
【００５４】
　薄層化した上記試料の断面を、一般的な分析用電子顕微鏡で観察して量子井戸活性層１４の内部の結晶構造を解析した。インジウムの濃度を分析するために行ったＥＰＭＡ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｐｒｏｂｅ　ｍｉｃｒｏ−ａｎａｌｙｓｉｓ）の分析結果からは結晶体には他の領域、いわゆる母相の内部に比較してより多くのインジウムが合有されていることが認められた。母相からもインジウムの特性Ｘ線に起因すると推定される信号（ｓｉｇｎａｌ）が検知されたが、その濃度は、井戸層の平均Ｉｎ組成よりも５％以上低い値であった。これに対し、結晶体中に合有するインジウムの濃度は、井戸層の平均Ｉｎ組成より５％以上高い値であり、最大１０％以上高い値も検出された。検出されるインジウムのｋα特性Ｘ線の強度から判断すれば、結晶体の相互間にもインジウム濃度の相違が％の単位で存在することを教示する結果が得られたが、ＥＰＭＡ分析器の検出性能では、濃度の相違を正確に定量することができなかった。また、結晶体とその周囲の母相との境界には歪等によると思われる結晶格子の配列が乱れた領域が存在した。
【００５５】
　このような半導体発光素子では、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上部と、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４と、ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１６と、透光性正電極１８とによって、メサ２０が形成されており、正電極１８と、負電極１７との間に電流を流すことにより、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４から光が発生し、その発生した光の大部分が、サファイア基板１１の基板面１１ａにほぼ平行に伝播して、メサ２０の側面から出射される。
【００５６】
　この場合、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４には、ＩｎＮ混晶比の大きな領域（ＩｎＮ高混晶比領域）と、ＩｎＮ混晶比の小さな領域（ＩｎＮ低混晶比領域）とが設けられているために、メサ２０の側面からは、基板面１１ａに平行な方向に偏光した状態で、光が出射される。
【００５７】
　また、量子井戸活性層１４内に発生した残りの光は、基板面１１ａに対してほぼ垂直方向に伝播されて、透光性電極１８を通して上方に出射される。
【００５８】
　図１に示す半導体発光素子を発光させた状態で、基板面１１ａに対して垂直で、しかも、半導体成長面側の方向から光学顕微鏡にて発光の様子（発光パターン）を観察し、観測された映像の画像解析処理により、発光強度の面内分布を調ぺたところ、径が分解能以下（１００ｎｍ以下）になっている輝点が、１×１０11個／ｃｍ2以上の密度で観測された。
【００５９】
　なお、図１５は、本発明において、量子井戸活性層１４の端面から外部に取り出される自然放出光の偏光方向を調べるための光学系を示す模式図である。この光学系では、半導発光素子１０の量子井戸活性層１４の端面から放出された光は、レンズ１６３を通って光検出器１６２に集光されるようになっている。レンズ１６３は、１０〜１００倍程度の顕微鏡対物レンズ、例えば、ＵＭ−Ｐｌａｎ　ＦＩ（１００ｘ，０．９０ＢＤ　Ｐ、株式会社オリンパス社製）が使用される。このレンズ１６３と光検出器１６２との間の位置には、偏光子１６４が挿入されている。偏光子１６４は、光軸を中心に回転できるようになっている。
【００６０】
　このような光学系において、偏光子１６４の透過軸方向が半導体発光素子１０の基板面に対して平行となるように偏光子１６４を固定したときに、光検出器１６２にて検出される光強度をＰ１、偏光子１６４の透過軸方向が半導体発光素子１０の基板面に対して垂直となるように偏光子１６４を固定したときに、光検出器１６２にて検出される光強度をＰ２とすると、Ｐ１／Ｐ２が偏光比として求められる。
【００６１】
　この偏光比が１より大きい場合には、量子井戸活性層１４の端面から外部に取り出される自然放出光が基板面に対してほぼ平行方向に偏光しているものとし、偏光比が１より小さい場合には、量子井戸活性層１４の端面から外部に取り出される自然放出光が、基板面に対してほぼ垂直方向に偏光しているものとする。
【００６２】
　メサ２０の側面から基板面１１ａに平行な方向に偏光した状態で出射される光は、ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４には、ＩｎＮ混晶比の大きな領域（ＩｎＮ高混晶比領域）と、ＩｎＮ混晶比の小さな領域（ＩｎＮ低混晶比領域）とが設けられていることによるものであるが、このようなＩｎＮ混晶比の異なる領域は、半導体発光素子の製造に際して、量子井戸活性層１４内の井戸層の形成のための結晶成長の前後に、１秒以上３００秒以下にわたって、結晶の成長を中断させたことによって形成される。特に、結晶成長の中断時間を、５秒以上２００秒以下とすることが望ましく、さらに、１０秒以上８０秒以下とすることが望ましい。
【００６３】
　結晶成長の中断時間を５秒以上２００秒以下とした場合には、メサ２０の側面から出射される光の偏光比は１０より大きく、外部量子効率は８％以上であった。結晶成長の中断時間を１０秒以上８０秒以下とした場合には、メサ２０の側面から出射される光の偏光比は１５以上、外部量子効率８．５％以上であった。また、発光スペクトルのピーク波長は４７０ｎｍであった。
【００６４】
　図３のグラフ中の実線は、図１に示す半導体発光素子におけるメサ２０の側面から出射される光について、基板面１１ａに対してほぼ垂直方向に偏光した光の強度と、基板面１１ａにほぼ平行な方向に偏光した光の強度との割合（ＴＥ偏光比）に対する半導体発光素子の外部量子効率（％）を示すグラフである。このグラフは、半導体発光素子を製造する際に、量子井戸活性層１４の井戸層の結晶成長の前後における結晶成長の中断時間を変更して、複数の半導体発光素子を製造し、各半導体発光素子のＴＥ偏光比に対する外部量子効率をプロットしたものである。このような特性は、量子井戸活性層１４からの発光スペクトルの波長ピークが３９０ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下の範囲内になった半導体発光素子において、同様に認められることが確認された。
【００６５】
　図３のグラフにおいて、半導体発光素子のメサ２０側面から出射した光の偏光比が高くなるほど、外部量子効率が増大している。その理由については、必ずしも明確ではないが、次のように推測される。
【００６６】
　一般に、透光性正電極１８は光を吸収するために、半導体発光素子の光取り出し効率（外部量子効率）を向上させるためには、メサ２０の上面から放射される光の量を減らし、メサ２０の側面から放射される光の量を増加させることが望ましい。
【００６７】
　量子井戸活性層１４にて発生される光が基板面１１ａに対してほぼ平行方向に偏光している場合、すなわち、ＴＥ偏光比が１より大きい場合には、偏光が全く発生していない場合、すなわち、偏光比が１の場合に比較すると、メサ２０上面に入射する光のＰ偏光成分（入射光および反射光を含む平面に対して平行な成分）が小さくなる。一般に、Ｐ偏光成分は、Ｓ偏光成分（入射光および反射光を合む平面に対して垂直な成分）に比較して、界面における透過率が大きいために、Ｐ偏光成分を抑えることによってメサ２０上面における光の透過が抑制され、メサ２０側面から出射される光量が増加する。
【００６８】
　以上の理由により、量子井戸活性層１４から発生する光が基板面１１ａに対し平行方向に偏光している場合には、半導体発光素子の光取り出し効率（外部量子効率）が向上すると考えられる。
【００６９】
　他方、内部量子効率は半導体発光素子の作製時における量子井戸活性層１４の井戸層の結晶成長前後の結晶中断時間を変化させても、大きな変化はなく、外部量子効率が変化する限度内における内部量子効率の変化の程度は、１０％以内であると考えられる。その結果、量子井戸活性層１４から発生する光が基板面１１ａに対して平行方向に偏光した場合に、光取り出し効率が増加することによって、図３のグラフに示される特性が生じると推測される。
【００７０】
　図３のグラフにより、半導体発光素子のメサ２０側面から出射した光の偏光比が高いほど、半導体発光素子の外部量子効率は向上するが、半導体発光素子の外部量子効率向上のためには、偏光比が５より大きいことが望ましく、また、１０より大きいことがさらに望ましく、さらには、１５より大きいことが望ましい。
【００７１】
　図４は、図１に示す半導体発光素子における量子井戸活性層１４内に含まれる最下層の障壁層の結晶成長直後の結晶成長の中断時間と、半導体発光素子のメサ２０側面から出射する光のＴＥ偏光比との関係を示すグラフである。量子井戸活性層１４内に合まれる最下層の障壁層の結晶成長直後に、結晶成長の中断時間を１秒以上設けることにより、続いて形成される井戸層におけるＩｎＮ高混晶領域の密度を１×１０11個／ｃｍ2以上とすることができる。その結果、半導体発光素子のメサ２０側面から出射される光の偏光比を増大させることができるために、半導体発光素子の光取り出し効率が著しく向上する。
【００７２】
　なお、活性層１４における最下側の障壁層の結晶成長直後に設けられる結晶成長中断の時聞が３００秒以上になると、メサ側面から出射される光の偏光比が減少する。その理由は、必ずしも明らかではないが、次のように推測される。活性層内の最下側の障壁層の結晶成長直後の結晶成長の中断時間が、３００秒以上になると、続いて形成される井戸層内において、相分離が促進され、ＩｎＮ高混晶比領域のサイズが小さくなり、その領域内でのＩｎＮ混晶比が増大する。その結果、活性層１４内のキャリア密度がＩｎＮ高混晶比領域に局在し、異なるＩｎＮ高混晶比領域間における注入キャリア密度分布の重なりが消失することになり、注入キャリアは量子箱に閉じ込められたような挙動を示し、偏光比が滅少するものと考えられる。
【００７３】
　図４のグラフより、最下側の障壁層の結晶成長直後の結晶成長中断の時間は、１秒以上、３００秒以下に設定される。特に、５秒以上２００秒以下が望ましく、さらには、１０秒以上８０秒以下が望ましい。
【００７４】
　なお、図４は、活性層１４内に含まれる最下層の障壁層の結晶成長直後に設けられた結晶成長の中断時間と、半導体発光素子のメサ２０側面から出射される光のＴＥ偏光比との関係を示しているが、前記活性層１４内に含まれる井戸層の成長直後に設けられた成長中断時間に対しても、メサ２０側面から出射される光のＴＥ偏光比は、ほほ同様の依存性を示すことが確認されている。また、井戸層が複数設けられる多重量子井戸とする場合も、各井戸層の結晶成長の前後における成長の結晶中断時間に対するＴＥ偏光比が、ほほ同様の依存性を示すことが確認されている。
【００７５】
　図５は、傾斜角の異なる複数のサファイア基板を用いて、図１に示す構成の半導体発光素子を製造した場合において、各半導体発光素子のメサ２０側面から出射される光のＴＥ偏光比と、サファイア基板１１の基板面１１ａの傾斜角との関係を示すグラフである。このグラフは、サファイア基坂１１の基板面が＜１１−２０＞方向に傾斜した場合の特性曲線である。
【００７６】
　図５のグラフより、サファイア基板１１の基板面の傾斜角が、０．０５°以上０．２°未満の場合に、ＴＥ偏光比が向上している。また、＜０００１＞方向からの傾斜の方向にかかわらず、どの方向に傾斜していても、ＴＥ偏光比が向上していることがわかった。これは、結晶方位を＜０００１＞方向からごく僅かに傾斜させたサファイア基板１１上に半導体層を積層することにより、活性層１４の下地層の表面状態が変化し、ＩｎＮ高混晶比領域の大きさおよび密度の制御が容易になることによると考えられる。
【００７７】
　図６は、図１に示す半導体発光素子におけるメサ２０側面から出射される光のＴＥ偏光比に対する単一の量子井戸活性層１４中の井戸層内におけるＩｎＮ高混晶比領域の面内密度、およびサイズの関係をそれぞれ示すグラフである。
【００７８】
　図６のグラフでは、ＴＥ偏光比が増大すると、ＩｎＮ高混晶比領域の密度が１．０×１０11個／ｃｍ2以上と大きくなり、ＩｎＮ高混晶比領域のサイズが１ｎｍと大きくなっている。その理由については、必ずしも明らかではないが、以下のように推測される。電流注入時において、ＩｎＮ高混晶比領域では、ＩｎＮ低混晶比領域に比べて、注入キャリア密度が高くなるが、ＩｎＮ高混晶比領域のサイズが１ｎｍ以上であり、またＩｎＮ高混晶比領域の密度が１．０×１０11個／ｃｍ2以上と大きい場合には、隣接する注入キャリア密度の分布が重なりを生じる。その結果、注入キャリアは、０次元の量子箱でなく、２次元量子井戸に閉じ込められた場合のような挙動を示し、メサ２０側面から出射される光が、基板面１１ａに対してほぼ平行方向に偏光する。その結果、半導体発光素子の光取り出し効率が著しく向上する。
【００７９】
　なお、ＩｎＮ高混晶比領域のサイズが１ｎｍ以上と大きい場合に、ＴＥ偏光比を大きくすることができるが、１００ｎｍ以上となると、注入キャリア密度が低下し、光取り出し効率が増加するものの、内部量子効率の低下が無視できなくなり、外部量子効率が低下することになる。従って、ＩｎＮ高混晶比領域のサイズは１００ｎｍ以下が好ましい。
【００８０】
　このように、ＩｎＮ高混晶比領域の密度が１×１０11個／ｃｍ2以上、サイズが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の場合に、メサ２０側面から出射される光のＴＥ偏光比が大きくなる。
【００８１】
　なお、図１に示す半導体発光素子の活性層１４は単一量子井戸構造であり、障壁層、井戸層、障壁層からなる３層構造であるが、活性層１４として多重量子井戸構造を作製した場合は、ＩｎＮ高混晶比領域の面内密度およびサイズとしては、全ての井戸層におけるＩｎＮ高混晶比領域の面内密度およびサイズの平均値が、それぞれ採用される。その場合においても、ＴＥ偏光比とＩｎＮ高混晶比領域の面内密度およびサイズとの関係は、図６に示すグラフと、同様の傾向を示すことが確認されている。
【００８２】
　図７（ａ）は、本発明の半導体発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った模式的な断面図である。この半導体発光素子では、例えば、１００μｍ×２００μｍ程度のサファイア基板１１の（０００１）面である基板面１１ａ上に、図１に示す半導体発光素子と同様に、２０ｎｍ程度の厚さのＧａＮバッファ層１２が積層されて、４μｍ程度の厚さのｎ型ＧａＮコンタク層１３が積層されている。そして、このｎ型ＧａＮコンタクト層１３のほぼ半分の側部が除去されて長方形状の電極面１３ａが形成されている。電極面１３ａ以外のｎ型ＧａＮコンタクト層１３部分には、５ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層、３ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層、５ｎｍの厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が順次積層されたｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１４が設けられる。量子井戸活性層１４には、厚さ３０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１５、厚さが０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層１６が順次積層されている。
【００８３】
　ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の長方形状をした電極面１３ａ上には、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｗ等によって構成された負電極１７が、その電極面１３ａのほぼ全面にわたって、また、メサ２０と同様の高さにわたって設けられている。ｐ型ＧａＮコンタクト層１６上には、正電極パッドを兼用する正電極２３が設けられている。正電極２３としては、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｐｄ等が用いられる。
【００８４】
　このような構成の半導体発光素子も、図１に示す半導体発光素子と同様に、ＭＯＣＶＤ法によって、図２に示すタイムチャートに基づく同様の手順によって製造される。従って、図７に示す半導体発光素子も、量子井戸活性層１４には、基板面１１ａに対して平行方向にＩｎＮ高混晶比領域と、ＩｎＮ低混晶比領域とが存在しており、ＩｎＮ高混晶比領域の大きさが、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、しかも、ＩｎＮ高混晶比領域が活性層内に存在する密度は、１×１０11個／ｃｍ2以上になっている。その結果、メサ２０の側面から出射される光は、基板面１１ａに平行な方向に偏光した状態になっている。この場合の発光スペクトルのピーク波長は４７０ｎｍである。
【００８５】
　しかも、メサ２０の上面に設けられた正電極２３が正電極パッドを兼用しているために、メサ２０の上面から光が出射されず、従って、活性層１４にて生成される光のほとんどが、メサ２０の側面から出射されることになり、光取り出し効率が向上する。また、メサ２０の上面から光が出射されないために、正電極２３の上面全体をワイヤボンディング領域として使用することができるために、図１に示す半導体発光素子に比べて、チップサイズを小さくすることができる。さらに、正電極２３は、電極パッドを兼用しているために、電極パッドを形成するための工程が不要になり、製造コストを削減することができる。
【００８６】
　図７に示す半導体発光素子におけるメサ２０側面から出射される光のＴＥ偏光比と、外部量子効率（光取り出し効率）との関係を、図３のグラフに破線で示す。外部量子効率は、ＴＥ偏光比が低い場合には、図１に示す半導体発光素子に比べて劣るが、ＴＥ偏光比が高くなるほど、図１に示す半導体発光素子と同程度のレベルにまで達している。ＴＥ偏光比が１０より大きく、特に、１５よりも大きくなると、図１に示す半導体発光素子の外部量子効率にほぼ等しくなっている。これは、ＴＥ偏光比の増大により、メサ２０上面における光の透過率が減少し、反射率が増大したために、活性層１４にて発生した光のほとんどが、メサの側面から出射していることによるものと思われる。
【００８７】
　また、光学顕微鏡観察による発光パターン測定、ＴＥＭ解析およびＥＰＭＡ解析の結果は、図１に示す半導体発光素子とほぼ同様の結果であった。
【００８８】
　なお、図１および図７に示す半導体発光素子において、サファイア基板の基板面を、＜０００１＞方向から＜１１−２０＞方向に、０．１°の傾斜角をつけて鏡面研磨した（０００１）面としてもよい。図１に示す半導体発光素子において、このような基板面とすると、発光スペクトルのピーク波長は４７０ｎｍであり、メサ側面から出射される光の偏光比が１０以上であり、光取り出し効率が大きく、高輝度な半導体発光素子が得られる。
【００８９】
　図８は、本発明の半導体発光素子のさらに他の例を示す断面図である。この半導体発光素子は、例えば、４００μｍ×４００μｍ程度の正方形状をしたＧａＮ基板４１を有しており、ＧａＮ基板４１の（０００１）面の基板面４１ａ上に、２０ｎｍ程度の厚さのＧａＮバッファ層４２が積層されて、４μｍ程度の厚さのｎ型ＧａＮコンタク層４３が積層されている。そして、ｎ型ＧａＮコンタクト層４３上に、５ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層、平均３ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層、５ｎｍ程度の厚さのＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が順次積層されたｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層４４が設けられている。量子井戸活性層４４には、厚さ３０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層４５、厚さが０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層４６が順次積層されている。ｐ型ＧａＮコンタクト層４６の上面には、正電極４８が、そのほぼ全域にわたって設けられており、また、ＧａＮ基板４１における半導体層が設けられていない裏面側に、負電極１７が、そのほぼ全面にわたって設けられている。
【００９０】
　量子井戸活性層４４は、ＧａＮ基板４１にほぼ平行な方向に沿って、ＩｎＮ高混晶比領域と、ＩｎＮ低混晶比領域とが設けられている。ＩｎＮ高混晶比領域は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の長さにわたっており、活性層４４内におけるその密度は、１×１０11個／ｃｍ2以上になっている。
【００９１】
　このような半導体発光素子も、図１に示す半導体発光素子における半導体層の結晶成長と同様にして、半導体層の結晶が成長される。従って、量子井戸活性層４４の結晶成長に際して、井戸層の結晶成長の前後にわたって、結晶成長の中断時間が設けられる。そして、半導体層の結晶成長が終了した後に、ｐ型ＧａＮコンタクト層４６の上面に、正電極４８が設けられると共に、ＧａＮ基板４１の裏面に負電極１７が設けられて、図８に示す半導体発光素子とされる。
【００９２】
　このような構成の半導体発光素子では、ＧａＮ基板４１を使用していることにより、負電極４７をＧａＮ基板４１の基板面とは反対側の裏面に設けることができる。従って、負電極４７を設けるための特別な領域を、半導体層上に形成する必要がなく、素子全体を小型化することができる。本実施の形態では、素子は、１００μｍ×１００μｍの大きさである。
【００９３】
　また、ＧａＮ基板４１を使用しているために、ＧａＮ基板４１と半導体成長層との間に発生する格子歪を低減させることができ、従って、製造される半導体発光素子から発せられる光の波長の、素子毎のばらつき等を低減させることができる。その結果、半導体発光素子の製造の歩留まりが著しく向上する。
【００９４】
　図８に示す半導体発光素子において、活性層４４の側面から出射される光のＴＥ偏光比と、外部量子効率（光取り出し効率）との関係を、図９のグラフに示す。この半導体発光素子の外部量子効率は、　図７に示す半導体発光素子に比べて、全体的に向上している。これは、ＧａＮ基板４１が活性層４４にて発せられる光に対して透明であり、しかも、導電性基板であるために、正電極１８の大きさを、半導体発光素子の上面の大きさにほぼ等しくすることができ、半導体発光素子の側面から有効に光を取り出せることができることによる。
【００９５】
　また、光学顕微鏡観察による発光パターン測定、ＴＥＭ解析およびＥＰＭＡ解析の結果は、図１に示す半導体発光素子とほぼ同様の結果であった。
【００９６】
　なお、この半導体発光素子においても、ＧａＮ基板４１の基板面を、＜０００１＞方向から＜１１−２０＞方向に、０．０５°以上０．２°未満の傾斜角をつけて鏡面研磨した（０００１）面としてもよい。
【００９７】
　図１０は、本発明の半導体発光素子のさらに他の例を示す窒化ガリウム系半導体レーザー素子の構成を示す断面図である。この半導体レーザー素子は、サファイア基板１０１の（０００１）面である基板面１０１ａ上に、２０ｎｍ程度の厚さのＧａＮバッファ層１０２が積層されて、４μｍ程度の厚さのｎ型ＧａＮコンタク層１０３が積層されている。コンタクト層１０３には、電極面１０３ａが形成されている。そして、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上に、０．５μｍ程度の厚さのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１０４、０．１μｍ程度の厚さのＧａＮ光ガイド層１０５が、順次、積層されている。
【００９８】
　ＧａＮ光ガイド層１０５上には、約５ｎｍの厚さのｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層、平均厚さが約３ｎｍのｎ型Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層、約５ｎｍの厚さのｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が順次積層されたｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０６が設けられている。量子井戸活性層１０６には、厚さ３０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１０７、厚さが０．１μｍ程度のｐ型ＧａＮ光ガイド層１０８、０．５μｍ程度の厚さのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１０９、厚さが０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層１１０が順次積層されている。
【００９９】
　量子井戸活性層１０６は、サファイア基板１０１における基板面１０１ａにほぼ平行な方向に沿って、ＩｎＮ高混晶比領域と、ＩｎＮ低混晶比領域とが設けられている。ＩｎＮ高混晶比領域は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の長さにわたっており、活性層１４内におけるその密度は、１×１０11個／ｃｍ2以上になっている。
【０１００】
　ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０上には、そのコンタクト層１１０の上面の一部が露出するように、絶縁膜１１１が設けられており、また、絶縁膜１１１は、メサ１１４における光が出射される側面を除いて、ほぼ全域にわたって設けられており、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の電極面１０３ａも、一部が露出するように覆っている。絶縁層１１１から露出したｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の上面には、正電極１１３が設けられており、また、絶縁層１１１から露出したｐ型ＧａＮコンタクト層１０３の上面には負電極１１２が設けられている。
【０１０１】
　このような構成の半導体レーザー素子も、図１に示す半導体発光素子の製造方法と同様に、ＭＯＣＶＤ法によって製造される。この場合、基板１０１を洗浄して、結晶成長装置内に設置する。基板１０１は、水素雰囲気中１１００℃程度の温度で約１０分程度熱処理を施し、その後温度を５００℃〜６００℃程度に降温する。温度が一定になれば、キャリアガスを窒素に替え、室素ガスの全流量を１０Ｌ／分として、アンモニアを約３Ｌ／分の流量で供給し、数秒後、ＴＭＧを約２０μｍｏｌ／分の流量で、約１分間にわたって供給して、低温にて、ＧａＮバッファ層１０２を成長させた。成長したＧａＮバッファ層１０２の厚さは約２０ｎｍである。その後、ＴＭＧの供給を停止し、温度を１０５０℃まで昇温し、再びＴＭＧを約５０μｍｏｌ／分の流量にて供給すると共に、ＳｉＨ4ガスを約１０ｎｍｏｌ／分にて供給して、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３を約４μｍにわたって成長させる。次に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／分の流量で供給し、０．５μｍの厚さのｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１０４を成長させる。次に、ＴＭＡの供給を停止し、約０．１μｍ厚さのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０５を成長させる。
【０１０２】
　その後、図１に示す半導体発光素子の場合と同様に、図２に示すタイムチャートに基づいて、各原料が供給される。すなわち、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０５が成長されると（図２のＴ1参照、以下同様）、ＮＨ3ガスの供給を継続した状態で、ＳｉＨ4ガスとＴＭＧの供給が停止され、例えば、基板１１の温度が６５０〜８５０℃程度にまで低下され、量子井戸活性層１０６の成長が開始される（Ｔ2）。
【０１０３】
　量子井戸活性層１０６の成長速度は、製造される半導体レーザー素子から発振されるレーザー光の波長を決定する１つのパラメータになり、低温であるほど、レーザー光の波長が長くなる傾向を示し、基板１０１の温度が６５０〜８６０℃の温度では、製造される半導体発光素子から発せられる光の波長は、紫色〜緑色の波長帯になる。従って、他の色の波長帯の半導体発光素子を製造する場合には、基板１０１の温度が変更される。
【０１０４】
　基板１０１の温度が安定した状態になると、ＮＨ3ガスの供給量を増加させると共に、１０μｍｏｌ／分の割合で、ＴＭＧおよびＴＭＩがそれぞれ供給され、平均の厚さが５ｎｍ程度のｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層が成長される（Ｔ3）。この場合、ＳｉＨ4ガスを１０μｍｏｌ／分程度の割合で供給して、井戸層にＳｉを添加するようにしてもよい。
【０１０５】
　障壁層が成長されると、一旦、ＴＭＧおよびＴＭＩの供給が停止され、キャリアガスおよびＮＨ3ガスの供給を継続しつつ、１秒以上３００秒以下の時間にわたって、ＩＩＩ族原料ガスの供給を実質的に中断して、結晶成長を中断する（Ｔ4）。
【０１０６】
　その後、再度、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／分の割合、ＴＭＩを５０μｍｏｌ／分の割合で、それぞれ供給し、平均厚さが３ｎｍ程度のＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層を成長させる（Ｔ5）。井戸層が成長されると、再度、ＴＭＧおよびＴＭＩの供給が停止され、キャリアガスおよびＮＨ3ガスの供給を継続しつつ、１秒以上３００秒以下の時間にわたって、ＩＩＩ族原料ガスの供給を実質的に中断して、結晶成長を中断する（Ｔ6）。そして、再度、１０μｍｏｌ／分の割合で、ＴＭＧおよびＴＭＩがそれぞれ供給され、５ｎｍの厚さのｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が形成される。
【０１０７】
　このようにして、一対の遮蔽層の間に井戸層が挟まれた量子井戸活性層１０６が形成されるが、必要に応じて、遮蔽層と井戸層との成長を複数回にわたって繰り返して、複数の井戸層を形成するようにしてもよい。なお、井戸層の成長の前後において、結晶成長を中断させて複数の井戸層を成長させる場合には、２〜１０層の井戸層を設けることにより、レーザー光の発光効率が最もよい量子井戸活性層１０６とすることができる。
【０１０８】
　１または複数の井戸層が形成されると、ＴＭＧが１０μｍｏｌ／分の割合、ＴＭＡが５ｍｏｌ／分の割合で供給されると共に、Ｃｐ2Ｍｇガスが供給される（Ｔ8）。これにより、約３０ｎｍの厚さのｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層１０７が形成される。
【０１０９】
　その後、ＴＭＧ、ＴＭＩおよびＣｐ2Ｍｇガスの供給を停止して、ＮＨ3ガスの供給を継続した状態で、基板１１の温度を、再び、１０５０℃に上昇させる（Ｔ9）。基板１１が所定の温度にまで上昇されると、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／分の割合で供給すると共に、Ｃｐ2Ｍｇガスを供給して、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０８を約０．１μｍの厚さに成長させる（Ｔ10）。その後、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／分の割合で供給し、０．５μｍ程度の厚さのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１０９を成長させる。その後、ＴＭＡの供給を停止して、厚さが０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層１１０を成長させる。このようにして、半導体層が積層されると、ＴＭＧおよびＣｐ2Ｍｇガスの供給が停止されて、基板１１の加熱が終了される。
【０１１０】
　このようにして、ＭＯＣＶＤ法によって半導体層が積層されると、フォトリソグラフィー技術および反応性イオンエッチング技術により、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の中程まで除去して、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３が露出した電極部１０３ａが形成される。
【０１１１】
　その後、フォトリソグラフィー技術によって、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の電極部１０３ａ上面における正電極１１３および負電極１１２がそれぞれ接触する部分を除いて、絶縁膜１１１を形成する。
【０１１２】
　このような状態になると、絶縁膜１１１から露出したｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の上面およびｎ型ＧａＮコンタクト層１０３の電極部１０３ａ上面に正電極１１３および負電極１１２がそれぞれ設けられる。
【０１１３】
　サファイア基板１０１は、通常、ウエハーとして準備され、ウエハー上にて、ＭＯＣＶＤ法による半導体層の積層、エッチング等が実施された後に、４００μｍ×４００μｍの正方形状に切り出されて、図１０に示す半導体レーザー素子とされる。
【０１１４】
　なお、図１０に示す半導体レーザー素子において、サファイア基板の基板面を、＜０００１＞方向から＜１１−２０＞方向に、０．１°の傾斜角をつけて鏡面研磨した（０００１）面としてもよい。図１に示す半導体発光素子において、このような基板面とすると、発光スペクトルのピーク波長は４７０ｎｍであり、メサ側面から出射される光の偏光比が１０以上になり、光取り出し効率が大きく、高輝度な半導体発光素子が得られる。
【０１１５】
　また、図１０に示す半導体レーザー素子において、基板の面方位を０．１゜傾斜させることにより、半導体レーザー素子の活性層で生じる白然放出光の偏光比を大きく取ることができ、注入電流が閾値の１／２のときにおいても、自然放出光の偏光比を１０以上とすることができる。その結果、自然放出光のレーザー発振モードヘの結合が大きくなり、戻り光の雑音を低減させることができる。なお、基板の面方位の傾斜角は、０．１°に限らず、０．０５°以上０．２°未満であればよい。
【０１１６】
　図１１は、本発明の半導体レーザー素子のさらに他の例を示す窒化ガリウム系半導体レーザー素子の構成を示す断面図である。この半導体レーザー素子は、ＧａＮ基板２０１の（０００１）面である基板面２０１ａ上に、２０ｎｍ程度の厚さのＧａＮバッファ層２０２が積層されて、４μｍ程度の厚さのｎ型ＧａＮコンタク層２０３が積層されている。そして、ｎ型ＧａＮコンタクト層２０３上に、０．５μｍ程度の厚さのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層２０４、０．１μｍ程度の厚さのＧａＮ光ガイド層２０５が、順次、積層されている。
【０１１７】
　ＧａＮ光ガイド層２０５上には、約５ｎｍの厚さのｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層、平均厚さが約３ｎｍのｎ型Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層、約５ｎｍの厚さのｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ遮蔽層が順次積層されたｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層２０６が設けられている。量子井戸活性層２０６には、厚さ３０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層２０７、厚さが０．１μｍ程度のｐ型ＧａＮ光ガイド層２０８、０．５μｍ程度の厚さのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層２０９、厚さが０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層２１０が順次積層されている。
【０１１８】
　量子井戸活性層２０６は、ＧａＮ基板２０１における基板面２０１ａにほぼ平行な方向に沿って、ＩｎＮ高混晶比領域と、ＩｎＮ低混晶比領域とが設けられている。ＩｎＮ高混晶比領域は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の長さにわたっており、活性層１４内におけるその密度は、１×１０11個／ｃｍ2以上になっている。
【０１１９】
　ｐ型ＧａＮコンタクト層２１０上には、そのコンタクト層２１０の上面の一部が露出するように、絶縁膜２１１がほぼ全域にわたって設けられている。絶縁層２１１から露出したｐ型ＧａＮコンタクト層２１０の上面には、正電極２１３が設けられており、また、ＧａＮ基板２０３の裏面に負電極２１２が設けられている。
【０１２０】
　このような半導体レーザー素子も、図１０に示す半導体レーザー素子における半導体層の結晶成長と同様にして、半導体層の結晶が成長される。従って、量子井戸活性層２０６の結晶成長に際して、井戸層の結晶成長の前後にわたって、結晶成長の中断時間が設けられる。そして、半導体層の結晶成長が終了した後に、フォトリソグラフィー技術を用いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１０の上面に、正電極２１３が接触する部分を除いて絶縁膜２１１が形成される。その後、絶縁膜２１１から露出したｐ型ＧａＮコンタクト層２１０の上面に、正電極２１３が設けられると共に、ＧａＮ基板２０１の裏面に負電極２１２が設けられて、図１１に示す半導体レーザー素子とされる。
【０１２１】
　このような構成の半導体レーザー素子の活性層２０６は、図１０の半導体レーザー素子活性層１０６と全く同じであり、発振閾値の１／２に相当する注入電流によって素子を駆動し、端面からの自然放出光を観測したところ、端面から出射した自然放出光のＴＥ偏光比は、半導体結晶の成長中における成長の中断時間に依存しており、その依存性は、図４に示すグラフと同様である。また、前記自然放出光のＴＥ偏光比と、活性層１０６における井戸層のＩｎＮ高混晶比領域の面内密度およびサイズの関係も、図６に示すグラフと同様である。
【０１２２】
　図１１に示す半導体レーザー素子においても、半導体層の成長中における結晶成長の中断時間を、図４に示すグラフに基づいて、１秒以上３００秒以下とされる。各井戸層の前後における結晶成長の中断時間としては、５秒以上２００秒以下が望ましく、さらに、１０秒以上８０秒以下が望ましい。このようにして製造される半導体レーザー素子は、注入電流が閾値の１／２のときにおいて、端面から出射した自然放出光は基板面に対しほぼ平行方向に偏光する。なお、発振ピーク波長は４１０ｎｍである。
【０１２３】
　また、光学顕微鏡による発光パターン測定、ＴＥＭ解析の結果およびＥＰＭＡ解析の結果は、図１０に示す半導体レーザー素子と同様であった。
【０１２４】
　本実施の形態における半導体レーザー素子も、閾値電流以上で駆動（レーザー発振）させたところ、ＴＥモードで発振し、発振スペクトルは縦多モードを生じ易かった。これは、上記量子井戸活性層２０６に生じる自然放出光が基板面に対しほぼ平行方向に偏光しているために、自然放出光がレーザー発振モードヘ容易に移行し得るようになっており、自然放出光が偏光していない場合に比べて、自然放出光係数βspが大きいことによる。
【０１２５】
　本実施の形態における半導体レーザー素子は、コヒーレント長（可干渉距離）が短いために、光ディスク等の光学式情報再生装置の光源に使用すると、戻り光の雑音を低減させることができる。
【０１２６】
　このような構成の半導体レーザー素子では、ＧａＮ基板２０１を使用していることにより、負電極２０１をＧａＮ基板２０１の裏面に設けることができる。従って、負電極２０１を設けるための特別な領域を、半導体層上に形成する必要がなく、その結果、素子全体を小型化することができる。本実施の形態では、素子は、４００μｍ×２００μｍの大きさである。
【０１２７】
　また、ＧａＮ基板２０１を使用していいるために、ＧａＮ基板２０１と半導体成長層との間に発生する格子歪を低減させることができ、従って、製造される半導体レーザー素子から発せられる光の波長のばらつき等を低減させることができる。その結果、半導体レーザー素子の製造の歩留まりが著しく向上する。
【０１２８】
　なお、図１１に示す半導体レーザー素子において、ＧａＮ基板の基板面を、＜０００１＞方向から＜１１−２０＞方向に、０．１°の傾斜角をつけて鏡面研磨した（０００１）面としてもよい。図８に示す半導体発光素子において、基板面をこのようにすると、発光スペクトルのピーク波長が４７０ｎｍであり、メサ側面から出射される光の偏光比が１０以上になり、光取出し効率が大きく、高輝度な半導体発光素子が得られる。
【０１２９】
　また、図１１に示す半導体レーザー素子において、基板の面方位を０．１°傾斜させることにより、半導体レーザー素子の活性層で生じる自然放出光の偏光比を大きくとることができ、注入電流が閾値の１／２のときにおいても、自然放出光の偏光比を１０以上とすることができる。その結果、自然放出光のレーザー発振モードへの結合が大きくなり、戻り光の雑音を低減させることができる。なお、基板の面方位の傾斜角は、０．１°に限らず、０．０５°以上０．２°未満であればよい。
【０１３０】
　図１２は、図２に示す半導体発光素子１０を垂直な状態で保持するモールドケース１２０の一例を示す斜視図である。このモールドケース１２０は、上部中央に幅方向に沿った溝部１２８が設けられた直方体状の絶縁基体１２９を有している。絶縁基体１２９の溝部１２８は、幅方向に沿った水平な底面１２４と、底面の各側縁からそれぞれ垂直に立ち上がった壁面１２５と、各壁面１２５の上側にそれぞれ連続して設けられた各傾斜面１２６とによって構成されている。各傾斜面１２７は、絶縁基体１２９の平坦な上面にそれぞれ連続している。
【０１３１】
　絶縁基体１２９の幅方向中央部、すなわち、溝部１２８の長手方向中央部には、一方の壁面１２５、傾斜面１２６、絶縁基体１２９の上面にわたって、スリット１２３が、絶縁基体１２９の幅方向に沿って垂直に設けられている。スリット１２３は、溝部１２８の内部に向かって開口している。
【０１３２】
　スリット１２３の一方の側方には、壁面１２５、傾斜面１２６、絶縁基体１２９の上面にわたって、スリット１２３に沿った配線１２１が設けられている。また、スリット１２３の他方の側方には、傾斜面１２６、壁面１２５にわたる配線１２２が、スリット１２３に沿って設けられている。この配線１２２は、溝部１２８の底面１２４に延出しており、他方の壁面１２５、傾斜面１２６、絶縁基体１２９の上面にわたって設けられている。
【０１３３】
　壁面１２５の高さは、２０μｍ以上５００μｍ以下であり、装着される半導体発光素子の一辺の長さより僅かに小さいことが望ましく、特に、１００μｍ以上２００μｍ以下が望ましい。また、スリット１２３の幅は１９０μｍ以下であることが好ましく、特に、１００μｍ程度が好ましい。
【０１３４】
　図１３（ａ）は、図７に示す半導体発光素子１０をモールドケース１２０に装着した状態を示す平面図、図１３（ｂ）は、その断面図である。半導体発光素子１０を装着する際には、まず、スリット１２３を挟んで壁面１２５上に設けられた各配線１２１および１２２にわたって、例えばハイソール社製の「モーフィットＴＧ−９０００Ｒ」等のように、液状の透光性エポキシ樹脂に数〜数十重量％の導電性素粒子（粒径約１０μｍ以下）を配合した異方製導電樹脂接着剤１２７が塗布される。次に、異方性導電樹脂接着剤１２７が塗布された壁面１２５に対して、半導体発光素子１０が、サファイア基板１１が平行になるように、しかも、配線１２１および１２２と正負の各電極パッドがそれぞれ対向するように配置される。
【０１３５】
　このような状態になると、半導体発光素子１０に対して、約２〜２０ｋｇ／ｃｍ2の荷重を壁面１２５に向かって加えつつ、異方導電性樹脂接着剤１２７が硬化される。硬化条件は、異方導電性樹脂接着剤１２７の種類により異なるが、本実施例では、１５０℃にて２分〜２００℃にて３０秒程度とした。
【０１３６】
　この場合、正負の各電極パッドと壁面１２５上の配線１２１および１２２との間にて、荷重を受けて硬化した異方導電性樹脂接着剤１２７は、、内部の導電性物質同士が相互に直接接触した状態になるために導電状態となるが、配線１２１および１２２との間のスリット１２３内に位置する異方導電性樹脂接着剤１２７は、荷重を受けずに硬化するために、内部の導電性物質同士が接触することがほとんどなく樹脂中に分散した状態になっており、絶縁性が保持される。その結果、正負の各電極パッドと、各配線１２１および１２２とが、それぞれ導電状態になると共に、各電極パッド間は絶縁状態が保持された状態で半導体発光素子１０がモールドケース１２０に装着される。
【０１３７】
　このようにモールドケース１２０に装着された半導体発光素子１０は、基板に対して平行な方向に光が出射されるために、底面１２４に対して垂直な方向に光を容易に取り出すことができる。
【０１３８】
　なお、スリット１２３の深さは、使用する異方導電性樹脂接着剤１２７中に含まれる金属粉等の導電性物質の最大径を例えば５μｍとすると、少なくとも５μｍ以上に設計する必要がある。
【０１３９】
　図１４（ａ）は、図７に示す半導体光素子１０を複数用いた本発明の液晶表示装置の要部断面図である。この液晶表示装置では、図１２に示すモールドケース１２０がマトリクス状に配置されて一体化された構造のモールドケース１３０が使用される。従って、このモールドケース１３０は、それぞれが平行になった複数の溝部１２８が、マトリクス状に配置されており、各溝部１２８は、それぞれ、図１２に示す形状になっている。各溝部１２８内には、溝部１２８に沿って半導体発光素子１０が、それぞれ、図１２に示すように、異方性導電樹脂１２７によって取り付けられている。そして、図１４（ｂ）に示すように、溝部１２８に沿った各配線１２１同士および１２２同士が、相互に接続された状態になっている。
【０１４０】
　モールドケース１３０の上方には、各半導体発光素子１０を覆うように、液晶板１３２が配置されている。液晶板１３２の両面には、透明電極１３１がそれぞれ設けられている。そして、液晶板１３２におけるモールドケース１３０の配置側とは反対側に、偏光子１３４が設けられている。
【０１４１】
　半導体発光素子１０は、モールドケース１３０の各溝部１２８内に素子基板であるサファイア基板１１が垂直になるように取り付けられており、半導体発光素子１０の正負の各電極は、モールドケース１３０上に設けられた各配線板１２１および１２２に対して、異方性導電樹脂１２７を介して接続されている。
【０１４２】
　半導体発光素子１０から発せられる光のほとんどは、サファイア基板１１に平行して、液晶板１３２に向かって垂直方向に出射される。この場合、半導体発光素子１０から出射される光は、サファイア基板１１に平行な方向に偏光しているために、半導体発光素子１０に対する電流量および発光電力を一定の状態として、液晶板１３２に印加されるする電圧をオンおよびオフとすることによって、偏光子１３３を通過する光を、それぞれ、オンおよびオフ制御することができる。
【０１４３】
　すなわち、液晶板１３２に電圧が印加されないオフ状態では、液晶板１３２を通過することによって光が偏光されるが、この場合の光の透過量が最大となるよう偏光子１３３の方向を設定しておけば、電圧を印加したオン時には、液晶板１３２を通過する光の偏光方向が変化して、偏光子１３３を透過する光量が減少することになる。これにより、偏光子１３３を透過する光をオンおよびオフ制御することができる。
【０１４４】
　このように、液晶板１３２における各半導体発光素子１０に近接した表面には、偏光子を配置する必要がないために、液晶パネルを製造が容易になり、しかも、製造コストも削減することができる。また、各半導体発光素子１０を、基板面がモールドケース１３０に対してほぼ垂直な状態になるように実装しているために、液晶パネルに対して１つの半導体発光素子１０が占める面積を減少させることができる。その結果、液晶表示装置の表示を高精細化することができる。さらに、、青色の発光源である窒化物系半導体発光素子において、側面からの出射光を偏光させることができるために、半導体発光素子を光源に用いたフルカラー液晶表示装置が実現可能になる。
【０１４５】
　図１６は、本発明の半導体レーザ素子を使用した本発明の光学式情報再生装置の構成を示す概略図である。この光学式情報再生装置は、基台１００１と、基台１００１上に設置された、例えば図１０または図１１に示す半導体レーザー素子１００２と、半導体レーザ素子１００２から出射された光を平行光とするコリメータレンズ１００３と、コリメータレンズ１００３による平行光が照射されるビームスプリッタ１００４と、ビームスプリッタ１００４から出射される光を、光ディスク１００６に集光する対物レンズ１００５とを有している。また、ビームスプリッタ１００４の側方には、光ディスク１００６にて反射された光を集光するためのレンズ１００７と、集光された光を検出する光検出器１００８とが設けられている。
【０１４６】
　この光学式情報再生装置では、半導体レーザー素子１００２から出射したレーザー光は、コリメータレンズ１００３によって、平行光もしくは平行光に近い光に変換され、その後、ビームスプリッタ１００４を透過して、対物レンズ１００５により光ディスク１００６の情報記録面に集光される。光ディスク１００６の情報記録面には、凹凸もしくは磁気変調、あるいは屈折率変調によりビット情報が書き込まれている。光ディスク１００６に集光されたレーザー光は、この情報記録面で反射されて、対物レンズ１００５を通してビームスプリッタ１００４によって分岐され、反射光を集光するためのレンズ１００７によって光検出器１００８に集光される。そして、光検出器１００８によって、光学的に検出された信号が電気的信号に変換されることにより、記録情報の読み取りが行われる。
【０１４７】
　このような構成の光学式情報再生装置においては、ＦＦＰのリップルが抑制された光学的特性の良好な半導体レーザー素子１００２を用いているために、レーザー光が、対物レンズ１００５により光ディスク１００６の情報記録面に高解像に集光されている。
【０１４８】
　なお、半導体レーザー素子１００２として、例えば、図１０または図１１の半導体レーザー素子を用いた図１６に示す光学式情報再生装置においては、５Ｍ／ｍｍ2もの高密度で記録された光ディスクから、ビット誤り率１０-6で、書き込まれた情報を読み出すことができた。これに対して、従来技術の半導体レーザー素子を図１６に示す光学式情報再生装置の半導体レーザー素子１００２として用いたところ、同様の条件のもとでのビット誤り率は１０-3程度であり、実用には適さなかった。
【０１４９】
　このように、高密度に記録された光ディスクから低誤り率で情報を読み出せることにより、本発明の光学式情報再生装置によれば、従来技術の光学式情報再生装置に比べて、雑音特性が大幅に向上することが確認された。
【０１５０】
　なお、上記各実施の形態において、活性層内の障壁層および井戸層の半導体として、ＩｎＧａＮを使用したが、このような半導体に限定されるものではなく、他の半導体を使用するようにしてもよい。例えば、波長４５０〜６００ｎｍの光を発光する場合には、ＧａＮＡｓが使用され、波長４５０〜６５０ｎｍの光を発光させる場合には、ＧａＮＰが使用される。また、各実施の形態において、ＧａＮバッファ層を省略するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】（ａ）は、本発明の半導体発光素子の実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】その半導体発光素子を製造する際の原料供給のタイムチャートである。
【図３】図１に示す半導体発光素子におけるメサの側面から出射される光について、基板面に対してほぼ垂直方向に偏光した光の強度と、基板面にほぼ平行な方向に偏光した光の強度との割合に対する半導体発光素子の外部微分効率（％）を示すグラフである。
【図４】図１に示す半導体発光素子における量子井戸活性層内に合まれる最下層の障壁層の結晶成長直後の結晶成長の中断時間と、半導体発光素子のメサ側面から出射する光のＴＥ偏光比との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す構成の半導体発光素子を、傾斜角の異なる複数のサファイア基板を用いて製造した場合における各半導体発光素子のメサ側面から出射される光のＴＥ偏光比と、サファイア基板の基板面の傾斜角との関係を示すグラフである。
【図６】図１に示す半導体発光素子におけるメサ側面から出射される光のＴＥ偏光比に対する単一の量子井戸活性層中の井戸層内におけるＩｎＮ高混晶比領域の面内密度、およびサイズの関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】（ａ）は、本発明の半導体発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った模式的な断面図である。
【図８】本発明の半導体発光素子の実施の形態のさらに他の例を示す断面図である。
【図９】その半導体発光素子におけるメサの側面から出射される光について、基板面に対してほぼ垂直方向に偏光した光の強度と、基板面にほぼ平行な方向に偏光した光の強度との割合に対する半導体発光素子の外部微分効率（％）を示すグラフである。
【図１０】本発明の半導体発光素子である半導体レーザー素子の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の半導体発光素子である半導体レーザー素子の他の例を示す断面図である。
【図１２】図２に示す半導体発光素子を垂直な状態で保持するモールドケースの一例を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）は、そのモールドケースに半導体発光素子を実装した状態の平面図、（ｂ）は、その断面図である。
【図１４】（ａ）は、図７に示す半導体光素子を複数用いた液晶表示装置の要部断面図、（ｂ）は、その要部の概略平面図である。
【図１５】半導体発光素子の活性層の端面から外部に取り出される自然放出光の偏光方向を調べるための光学系を示す模式図である。
【図１６】本発明の半導体レーザ素子を用いた光学式情報再生装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１５２】
　１０　半導体発光素子
　１１　サファイア基板
　１１ａ　基板面上
　１２　ＧａＮバッファ層１２
　１３　ｎ型ＧａＮコンタク層１３
　１３ａ　電極面
　１４　ｎ型ＩｎＧａＮ量子井戸活性層
　１５　ｐ型ＡｌＧａＮ昇華防止層
　１６　ｐ型ＧａＮコンタクト層
　１７　負電極
　１８　透光性正電極
　１９　正電極パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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