(57)【要約】【課題】  安定的に光を閉じ込めることにより、アスペクト比の最適化、遠視野像及び光導波路の改善等を図るとともに、光の漏れを防止して、閾値を抑え、さらにキンクを防止した高性能で高信頼性、かつ高寿命を実現することができる窒化物半導体素子を提供することを目的とする。【解決手段】  ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層７を含むコア領域を有する窒化物半導体素子であって、前記ｎ型及びｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一方に、前記コア領域の最外層から順に第１の窒化物半導体層５ｂと第２の窒化物半導体層５ａとを有しており、前記コア領域の最外層と第１の窒化物半導体層５ｂとの間及び第１の窒化物半導体層５ｂと第２の窒化物半導体層５ａとの間に屈折率差を有する窒化物半導体素子。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層を含むコア領域を有する窒化物半導体素子であって、
前記ｎ型及びｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一方に、前記コア領域の最外層から順に第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とを有しており、
前記コア領域の最外層と前記第１の窒化物半導体層との間及び前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層との間に屈折率差を有することを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項２】
第１の窒化物半導体層は前記コア領域の最外層よりも屈折率が低い請求項１に記載の窒化物半導体素子。
【請求項３】
第２の窒化物半導体層は第１の窒化物半導体層よりも屈折率が低い請求項１又は２に記載の窒化物半導体素子。
【請求項４】
コア領域の最外層と第１の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ１）は、０．００４〜０．０３である請求項１〜３のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項５】
第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ２）は、０．００４〜０．０３である請求項１〜４のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項６】
第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層と第１のｐ型窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ）は、０．００４〜０．０３である請求項６に記載の窒化物半導体素子。
【請求項７】
第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層と前記コア領域の最外層との屈折率差（Δｎｍ）は、０．００７〜０．０５である請求項６又は７に記載の窒化物半導体素子。
【請求項８】
ｎ型窒化物半導体層は、コア領域の最外層に接した第１のｎ型窒化物半導体層から順に第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層を有しており、
ｐ型窒化物半導体層は、前記コア領域の最外層に接した第１のｐ型窒化物半導体層を有しており、
第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層の屈折率は、第１のｐ型窒化物半導体層の屈折率より高い請求項１〜５のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項９】
第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、Ａｌを含む窒化物半導体からなる請求項１〜８のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項１０】
第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を含む請求項１〜９のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項１１】
第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、Ａｌを含む窒化物半導体層と、該Ａｌを含む窒化物半導体層とは組成の異なる窒化物半導体層との超格子構造からなる請求項１〜１０のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【請求項１２】
第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ≦１）とＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０≦ｂ＜１）との超格子構造からなる請求項１〜１１のいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体素子に関し、より詳細には、高出力で安定した連続発振が可能な窒化物半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体基板の上に形成された活性層を含む窒化物半導体素子が、世界で初めて室温での連続発振１万時間以上を達成したことが発表された（例えば、非特許文献１及び２）。
この窒化物半導体素子は、いわゆる、リッジ導波路構造の屈折率導波型のレーザ素子であり、基本的に、サファイア基板上に、部分的に形成されたＳｉＯ2膜を介して選択成長させたｎ型ＧａＮからなる窒化物半導体基板の上に、レーザ素子構造となる窒化物半導体層が複数積層されて構成されている。
【０００３】
【特許文献１】ICNS'97 予稿集、October 27-31,1997,P444-446
【特許文献２】Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997）pp.L1568-1571,Part2,No.12A,1 December 1997
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このようなリッジ導波路構造のレーザ素子は、エッチングの深さ、ストライプの高さなどにより、実効屈折率が変化するため、素子特性が大きく影響される。
また、通常、レーザ素子を光ディスクシステムやレーザプリンタへ応用する場合、レーザ光を各光学系により補正・調整する。従って、レーザ素子から照射される光のアスペクト比が大きくなれば、その補正光学系が大規模になり、その設計、製造、またその光学系を経ることによる損失が大きな問題となる。
【０００５】
このようなことから、上述したレーザ素子を読み取り用又は書き込み用光源等のレーザ光源として応用するためには、レーザ素子のさらなる特性向上、特に光学的な特性の向上が必要となる。つまり、レーザ光のビーム形状（すなわち、Ｆ．Ｆ．Ｐ．（ファー・フィールド・パターン）で）のアスペクト比の最適化、光の漏れ防止など、半導体レーザの光導波路の改善が要求される。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、安定的に光を閉じ込めることにより、アスペクト比の最適化、遠視野像及び光導波路の改善等を図るとともに、光の漏れを防止して、閾値を抑え、さらにキンクを防止した高性能で高信頼性、かつ高寿命を実現することができる窒化物半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の窒化物半導体素子は、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層を含むコア領域を有する窒化物半導体素子であって、前記ｎ型及びｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一方に、前記コア領域の最外層から順に第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とを有しており、前記コア領域の最外層と前記第１の窒化物半導体層との間及び前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層との間に屈折率差を有することを特徴とする。
また、この窒化物半導体素子は、第１の窒化物半導体層は前記コア領域の最外層よりも屈折率が低く、あるいは第２の窒化物半導体層は第１の窒化物半導体層よりも屈折率が低いことが好ましい。
【０００８】
さらに、コア領域の最外層と第１の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ１）は、０．００４〜０．０３、あるいは、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ２）は、０．００４〜０．０３であることが好ましい。
また、第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層と第１のｐ型窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ）は、０．００４〜０．０３、あるいは、第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層と前記コア領域の最外層との屈折率差（Δｎｍ）は、０．００７〜０．０５とすることができる。
【０００９】
さらに、ｎ型窒化物半導体層は、コア領域の最外層に接した第１のｎ型窒化物半導体層から順に第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層を有しており、ｐ型窒化物半導体層は、前記コア領域の最外層に接した第１のｐ型窒化物半導体層を有しており、第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層の屈折率は、第１のｐ型窒化物半導体層の屈折率より高い構成とすることができる。
また、第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、Ａｌを含む窒化物半導体からなることが好ましく、特に、第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を含むか、あるいは、Ａｌを含む窒化物半導体層と、該Ａｌを含む窒化物半導体層とは組成の異なる窒化物半導体層との超格子構造からなる、さらには、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ≦１）とＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０≦ｂ＜１）との超格子構造からなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ｎ型及びｐ型窒化物半導体層の内の少なくとも一方が、屈折率の異なる所定の層を含む。従来はＦ．Ｆ．Ｐ．は狭くなるが、Ｎ．Ｆ．Ｐ．は広がるため、閾値の上昇を招いていた。しかし、本発明では、ｎ層又はｐ層を多層化、特にｎ層を多層化することにより、Ｆ．Ｆ．Ｐ．が狭くなり、活性層での利得を減少させないで、Ｎ．Ｆ．Ｐを広げることができる、これによって、閾値電流を維持することができる。さらに、光の出射角度を上向き、下向き等に調整することができ、光出力効率を向上させて集光率の良好な半導体レーザ素子を得ることができる。
【００１１】
また、第１の窒化物半導体層がコア領域の最外層よりも低い屈折率を有する場合、さらに、第２の窒化物半導体層が第１の窒化物半導体層よりも低い屈折率を有する場合には、安定した光の閉じ込めにより、活性層から照射されるビームを安定化させることができ、レーザ光源として応用が広がる。
さらに、コア領域の最外層と第１の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ１）及び／又は第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ２）が、０．００４〜０．０３である場合には、活性層で発生する光の滞在領域をより一層適切に調整することができ、安定した光の閉じ込めを行うことが可能となり、ひいてはＦ．Ｆ．Ｐの広がり角の制御が可能となる。
【００１２】
さらに、第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層と第１のｐ型窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ）が０．００４〜０．０３であるか、第ｍ（ｍ≧２）のｎ型窒化物半導体層と前記コア領域の最外層との屈折率差（Δｎｍ）が０．００８〜０．０５である場合には、活性層で発生する光の滞在領域をより一層適切に調整することができ、安定した光の閉じ込めを行うことが可能となり、ひいてはＦ．Ｆ．Ｐの広がり角の制御が可能となる。
また、ｎ型窒化物半導体層側にｍ層のｎ型窒化物半導体層を有し、かつｐ型窒化物半導体層に第１のｐ型半導体層を含み、第ｍのｎ型窒化物半導体層が、第１のｐ型窒化物半導体層の屈折率よりも高い屈折率を有する場合には、ｐ側での光の閉じ込め効果を強くすることにより、より安定した光の閉じ込めを行うことができる。しかも、ｎ側での閉じ込めをｐ側よりも弱くすることにより、ｎ側でのキンクの発生を防止することが可能となる。これによって、活性層で発生する光の滞在領域を適切に調整して、安定した光の閉じ込めを行うことにより、垂直横モードマルチ、つまり縦方向マルチを防止するとともに、光強度分布の垂直方向への広がり角を低減させ、アスペクト比を最適化又は低減することができる。その結果、光の漏れによる閾値電圧の増大を防止し、さらに、光出力効率を向上させて集光率が良好で、高信頼性を有する半導体素子を得ることができる。
【００１３】
さらに、第１の窒化物半導体層及び／又は前記第２の窒化物半導体層は、Ａｌを含む窒化物半導体からなるか、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を含む場合には、所望の波長を有する半導体レーザ素子を得る場合に有効となり、特に、Ａｌを含む窒化物半導体層と、該Ａｌを含む窒化物半導体層とは組成の異なる窒化物半導体層との超格子構造からなるか、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ≦１）とＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０≦ｂ＜１）との超格子構造からなる場合には、その組成及び膜厚にかかわらず、層内部のクラックの発生を防止することができ、より適切な光の閉じ込めを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の窒化物半導体素子は、主として、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、活性層を含むコア領域を有する積層構造により構成されている。
ｎ型及びｐ型窒化物半導体層を構成する半導体層は、特に限定されるものではなく、例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＮ等のIII−Ｖ族窒化物半導体層が挙げられる。なかでも、Ａｌを含む窒化物半導体層が適当である、具体的にはＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｙ−ｚＮ（０≦ｙ、０≦ｚ、ｙ＋ｚ≦１）、特に、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）等の窒化ガリウム系化合物半導体層が好ましい。これらの半導体層は、単層でもよいし、積層構造でもよいし、超格子構造でもよい。例えば、Ａｌを含む窒化物半導体層と、Ａｌを含む窒化物半導体層とは組成の異なる窒化物半導体層との超格子構造、具体的には、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ≦１）とＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０≦ｂ＜１）との超格子構造が挙げられる。超格子構造を構成する場合には、例えば２種類の組成の層が交互に積層される構造でもよいが、一方の層又は両方の層においてその組成又は膜厚を変化させながら交互に積層される構造でもよい。
【００１５】
ｎ型及びｐ型窒化物半導体層は、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、当該分野で公知の方法のいずれによっても形成することができる。窒化物半導体層は、ｐ型不純物（例えば、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ等）又はｎ型不純物（例えば、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｃ、Ｔｉ等）がドーピングされることにより、ｎ型又はｐ型の導電性を有する。ドーピング濃度は、例えば、１×１０１６〜５×１０２０ｃｍ−３程度が挙げられる。
【００１６】
本発明の窒化物半導体素子においては、ｎ型及びｐ型窒化物半導体層の少なくとも一方に、好ましくはｎ型窒化物半導体層に、コア領域の最外層に隣接して、第１の窒化物半導体層及び第２の窒化物半導体層がこの順に配置している。ここで、コア領域とは、光導波路領域、つまり、活性層で発生した光を閉じ込め、光波を減衰させずに導波させることができる領域を意味する。通常、活性層とこれを挟む光ガイド層がコア領域を構成する。
【００１７】
ｎ型窒化物半導体層において、コア領域の最外層に隣接して形成される第１のｎ型窒化物半導体層、さらに第１のｎ型窒化物半導体層に隣接して形成される第２のｎ型窒化物半導体層は、それぞれ、光の出射角度を調整するための層、光ガイド層及びクラッド層として機能するものであるが、両層の積層により、これらの機能を調整することができる。これらの層は、それぞれ、コア領域の最外層、第１のｎ型窒化物半導体層と屈折率差を有していることが必要である。コア領域の最外層と第１の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ１）及び第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層との屈折率差（Δｎ２）は、それぞれ、０．００４〜０．０３程度の範囲内であることが好ましい。また、これらの層は、コア領域の最外層から順に屈折率が低くなるように設定されていることが好ましい。このような屈折率差を有する層が順次配置されることにより、光の閉じ込めを緩和して、Ｆ．Ｆ．Ｐ．での光の広がりを抑制することができる。なお、屈折率差が０．０４〜０．０３の範囲内でない場合には、光の閉じ込めが十分ではなく閾値電流の上昇を招く。
【００１８】
なお、ｎ型窒化物半導体層においては、コア領域の最外層に隣接して形成される窒化物半導体層は２層に限らず、３層以上、例えば、ｍ層（ｍ≧２）形成してもよい。その上限は特に限定されないが、光の閉じ込め効果を考慮すると１０層以下、８層以下、さらに６層以下が適当である。この場合においても、コア領域の最外層から順に屈折率が低くなるように設定されることが好ましい。特に、コア領域の最外層と第ｍのｎ型窒化物半導体層との屈折率差（Δｎｍ）は０．００７〜０．０５の範囲内であることが好ましい。このような範囲に設定することにより、光の閉じ込めを緩和しながら、光の漏れを防止することができる。
【００１９】
ｎ型窒化物半導体層の屈折率は、通常、その組成によって調整することができ、例えば、Ａｌの混晶比を大きくすることにより、屈折率を小さくすることができる。例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）からなる層の場合には、Ａｌの組成比を大きくすることにより、屈折率を小さくすることができる。従って、例えば、第１のｎ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間で０．００４〜０．０３の屈折率差を得るために、両者においてＡｌの組成比に０．０１〜０．０７程度差異を設けることが適当である。
また、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ≦１）とＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０≦ｂ＜１）との超格子構造からなる場合には、ＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０≦ｂ＜１）の膜厚のみを変化させる、つまり、第１のｎ型窒化物半導体層では厚く、第２のｎ型窒化物半導体層では薄くすることにより、ｎ型窒化物半導体層の屈折率を調整することができる。
【００２０】
ｎ型窒化物半導体層において、第１のｎ型窒化物半導体層は、例えば、膜厚１０００〜１００００Å程度、第２のｎ型窒化物半導体層は１０００〜１００００Å程度が適当である。また、ｎ型窒化物半導体層が第１層〜第ｍ層まで形成されている場合は、各層は、例えば、１０００〜１００００Å程度の膜厚で、その合計が２０００〜４００００Å程度であることが適当である。
特に、ｎ型窒化物半導体層が、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を含んで形成されている場合には、少なくとも、コア領域の最外層から５００〜５０００Å程度の位置に０．００４〜０．０３程度の屈折率差を有する層、１５００〜２００００Å程度の位置に０．００４〜０．０３程度の屈折率差を有する層が配置することが好ましく、さらに、２５００〜２５０００Å程度の位置に０．００４〜０．０３程度の屈折率を有する層が配置していることがより好ましい。
ｎ型窒化物半導体層は、上述した第１及び第２のｎ型窒化物半導体層、・・・第ｍのｎ型窒化物半導体層のほかに、クラック防止層、ｎ型コンタクト層等が形成されていることが好ましい。これらの層は、第２のｎ型窒化物半導体層又は第ｍのｎ型窒化物半導体層と、後述する基板との間に設けることが適当である。
【００２１】
また、ｐ型窒化物半導体層においては、ｎ型窒化物半導体層に、上述した第１及び第２のｎ型窒化物半導体層が形成されているのであれば、必ずしも、第１及び第２のｐ型窒化物半導体層が形成されていなくてもよいが、少なくとも第１のｐ型窒化物半導体層が形成されていることが好ましい。この第１のｐ型窒化物半導体層は、主としてクラッド層として機能するが、光の出射角度を調整する機能をも有する。
【００２２】
第１のｐ型窒化物半導体層が形成されている場合には、この第１のｐ型窒化物半導体層とコア領域の最外層との屈折率差は特に限定されないが、例えば、０．０１〜０．２程度が適当である。なお、第１のｐ型窒化物半導体層は、コア領域の最外層よりも屈折率が小さいことが好ましい。これにより、光の閉じ込めを確実に行うことができる。また、第ｍのｎ型窒化物半導体層と第１のｐ型窒化物半導体層との屈折率差は、例えば、０．００４〜０．０３程度の範囲内であることが好ましい。第１のｐ型窒化物半導体層は、第ｍのｎ型窒化物半導体層よりも屈折率が小さいことが好ましい。さらに、第１のｐ型窒化物半導体層の膜厚は、例えば、１０００〜１００００Å程度が適当である。第１のｐ型窒化物半導体層は、Ａｌを含む窒化物半導体層、特にＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜ｘ＜１）を含む超格子構造とすることが好ましく、さらにＧａＮとＡｌＧａＮとを積層した超格子構造とすることが好ましい。また、ｐ側の屈折率をｎ側よりも小さくするために、Ａｌの混晶比を高く設定したとしても、その膜厚を薄膜化することにより内部のクラックの発生を防止することができ、デバイスの安定性を保つ、つまり、リーク電流を低減させることができる。
【００２３】
ｐ型窒化物半導体層は、上述した第１のｐ型窒化物半導体層のほかに、キャップ層、電子閉じ込め層、ｐ型コンタクト層等が形成されていてもよい。これらの層は、コア領域と第１のｐ型窒化物半導体層との間又は第１のｐ型窒化物半導体層に隣接してコア領域とは反対側に設けることが適当である。
【００２４】
コア領域は、上述したように、通常、活性層と光ガイド層とから構成される。コア領域の膜厚は、活性層及び光ガイド層を併せて、例えば、１００Å〜１．５μｍ程度であることが適当である。
【００２５】
活性層は、Ｉｎを含有する窒化物半導体層により形成されるものが適当であり、特に、ＩｎｓＧａ1-ｓＮ（０＜ｓ≦１）で表される窒化物半導体からなるものが好ましい。窒化物半導体層は、ノンドープ、ｎ型不純物ドープ、ｐ型不純物ドープのいずれでもよいが、ノンドープ又はｎ型不純物ドープであることが好ましい。これにより、窒化物半導体素子において高出力化を図ることができる。
活性層は、単層、多層又は量子井戸構造のいずれで形成されていてもよい。量子井戸構造の場合には、Ｉｎを含む窒化物半導体が少なくとも井戸層に用いられる。ここで、量子井戸構造としては、多重量子井戸構造、単一量子井戸構造のどちらでもよい。多重量子井戸構造とすることで、出力の向上、発振閾値の低下などが図ることが可能となる。活性層の量子井戸構造としては、井戸層、障壁層を交互に積層したものを用いることができる。また、井戸層に挟まれた障壁層は、特に１層であるもの（井戸層／障壁層／井戸層）に限られず、２層又はそれ以上の層の障壁層を、「井戸層／障壁層（１）／障壁層（２）／障壁層（３）／・・・／井戸層」と、組成、不純物量等の異なる層として複数設けてもよい。また、活性層は、井戸層及び障壁層のいずれが最外層に配置されてもよい。
【００２６】
活性層の膜厚は、例えば、１００〜３０００Å程度が適当である。特に、量子井戸構造とする場合には、井戸層の膜厚及び井戸層の数は特に限定されないが、例えば、膜厚としては、１０〜３００Å程度の範囲とすることで、Ｖｆ、閾値電流密度を低減させることができる。数としては、１以上であることが適当である。井戸層の数が４以上である場合には、活性層を構成する各層の膜厚が厚くなると、活性層全体の膜厚が厚くなって、Ｖｆの上昇を招くこととなるため、井戸層の膜厚を１００Å以下の範囲として、活性層の膜厚を低く抑えることが好ましい。特に井戸層数を２とすることにより、閾値電流密度の低下、寿命特性の向上が認められる。障壁層の膜厚及び組成等は特に限定されないが、井戸層との間にバンドギャップエネルギー差が設けられ、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるように、井戸層よりＩｎ混晶比の低いＩｎを含む窒化物半導体又はＧａＮ、Ａｌを含む窒化物半導体などを用いることが好ましい。障壁層の膜厚としては、例えば、５００Å以下、好ましくは、１０〜３００Å程度の範囲が挙げられる。
【００２７】
光ガイド層は、窒化物半導体からなり、導波路形成に十分なエネルギーバンドギャップを有していれば、その組成、膜厚等は特に限定されるものではなく、単層、多層、超格子層のいずれの構造を有していてもよい。例えば、上述したｎ型及びｐ型窒化物半導体層を構成する半導体を用いることができる。具体的には、波長３７０〜４７０ｎｍでは、ＧａＮを用い、それよりも長波長ではＩｎＧａＮ／ＧａＮの多層又は超格子層を用いることが適当である。光ガイド層を構成する窒化物半導体の組成、膜厚、構造等は、ｎ側及びｐ側において同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００２８】
なお、本発明において、コア領域、ｎ型窒化物半導体層及びｐ型窒化物半導体層の具体的な積層構造は、
第１のｐ型窒化物半導体層として、ＡｌＧａＮ単層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの多層又は超格子層、
ｐ型光ガイド層として、ＡｌＧａＮ単層、ＧａＮ単層、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの多層又は超格子層、
活性層として、ＩｎＧａＮ単層、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮの多層又は超格子層、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多層又は超格子層、
ｎ型光ガイド層として、ＧａＮ単層、ＩｎＧａＮ単層、ＡｌＧａＮ単層、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、
第１のｎ型窒化物半導体層として、ＡｌＧａＮの単層、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、
第２のｎ型窒化物半導体層として、ＡｌＧａＮの単層、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの多層又は超格子層
等が挙げられ、これらの層を任意に組み合わせることができる。特に、超格子層の場合には、一方の層又は両方の層において、その組成を変化させたり、膜厚を変化させたり、組成及び膜厚を変化させることにより、各層の屈折率及び屈折率差を上述したように設定することができる。
【００２９】
また、この窒化物半導体の積層構造は、通常、基板上に積層される。基板としては、窒化物半導体と異なる異種基板を用いてもよいし、窒化物半導体基板を用いてもよい。異種基板としては、例えば、Ｃ面、Ｒ面及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で、従来から知られており、窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができる。なかでも、サファイア、スピネルが挙げられる。また、これらの異種基板は、オフアングルしていてもよく、特に、ステップ状にオフアングルしたものを用いることにより、窒化ガリウムからなる下地層の成長が結晶性よく成長させることができるため好ましい。さらに、異種基板を用いる場合には、異種基板上に素子構造形成前の下地層となる窒化物半導体を成長させた後、異種基板を研磨などの方法により除去して、窒化物半導体の単体基板として素子構造を形成してもよく、また、素子構造形成後に、異種基板を除去してもよい。なお、窒化物半導体基板としては、上述した窒化物半導体からなる基板が挙げられる。
【００３０】
異種基板を用いる場合には、バッファ層（低温成長層）、窒化物半導体（好ましくはＧａＮ）からなる下地層、ＥＬＯＧ(Epitaxially Laterally Overgrowth)成長させた窒化物半導体層、異種基板上に成長させた窒化物半導体層に開口部を設け、その開口部側面から横方向へ成長させた窒化物半導体層等を介して、上述した窒化物半導体の積層構造を形成することが好ましい。これにより、その上に形成される窒化物半導体の結晶性が良好となる。
【００３１】
ＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体層としては、例えば、異種基板上に、窒化物半導体層を成長させ、その表面に窒化物半導体の成長が困難な保護膜によるマスク領域と、窒化物半導体を成長させる非マスク領域とを、ストライプ状、島状、格子状等で設け、その非マスク領域から窒化物半導体を成長させることで、膜厚方向への成長に加えて、横方向へも成長し、マスク領域上に窒化物半導体が成長した層等が挙げられる。
【００３２】
以下に、本発明の窒化物半導体素子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例１
この実施例の窒化物半導体素子を図１に示す。この窒化物半導体素子１は、ｎ型窒化物半導体層における第２のｎ型窒化物半導体層５ａとして、Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ（２５Å）／ＧａＮ（２５Å）を２２０回繰り返した総膜厚１．１μｍの超格子構造（平均Ａｌ混晶は４％）、第１のｎ型窒化物半導体層５ｂとして、Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ（２５Å）／ＧａＮ（２５Å）を６０回繰り返した総膜厚３０００Åの超格子構造（平均Ａｌ混晶は２．５％）であり、コア領域におけるｎ型光ガイド層６として、
ＧａＮ層（１７００Å）、活性層７として、Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる障壁層（１４０Å）／Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる井戸層（７０Å）を２回繰り返し、その上にＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる障壁層（３００Å）を形成した総膜厚約７２０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）、ｐ型ガイド層８として、ＧａＮ（１５００Å）、ｐ型窒化物半導体層における第１のｐ型窒化物半導体層９として、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ（２０Å）／ＧａＮ（２０Å）を３００回繰り返した総膜厚４５００Åの超格子構造（平均Ａｌ混晶は４．９％）の構成を有する。
【００３３】
この窒化物半導体素子１は、以下のように形成することができる。
（基板２）
基板として、異種基板にＧａＮ層を厚膜（１００μｍ）で成長させた後、異種基板を除去して、８０μｍのＧａＮからなる窒化物半導体基板を用いる。
このような窒化物半導体基板は、以下のように形成した。
まず、２インチφ、Ｃ面を主面とするサファイアよりなる異種基板をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温度を５００℃にして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００Åの膜厚で成長させ、その後、温度を上げて、アンドープのＧａＮを１．５μｍの膜厚で成長させて、下地層とする。
【００３４】
次に、下地層表面にＳｉＯ２からなるストライプ状のマスクを複数形成する。このマスクは、マスク幅５μｍ、開口部（窓部）幅１５μｍとする。このマスク開口部からエッチングすることにより異種基板を露出させ、その後、マスクを除去することで下地層に凹凸を形成する。
さらに、凹凸が形成された下地層を成長核としてＧａＮ層を選択成長させる。この選択成長は、横方向の成長により成膜された領域を有する。この横方向成長領域は低転位領域となる。
その後、異種基板、バッファ層、下地層を除去して、窒化物半導体からなる基板２を得る。
【００３５】
（下地層）
次に、窒化物半導体基板２の上に、温度を１１００℃にして、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、アンモニアを用い、Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎよりなる下地層（図示せず）及び下地層を４μｍの膜厚で成長させる。この層は、ＧａＮからなる窒化物半導体基板２と、後述するＡｌＧａＮのｎ型コンタクト層３との間で、バッファ層として機能する。横方向成長層又はこれを用いて形成した基板がＧａＮである場合に、それよりも熱膨張係数の小さい窒化物半導体のＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ≦１）からなる下地層を用いることで、転位やピットを低減させることができる。なかでも、窒化物半導体の横方向成長層であるＧａＮの上に設けることが好ましい。また、下地層のＡｌ混晶比ａが、０＜ａ＜０．３であると、結晶性が良好な下地層を形成することができる。
【００３６】
なお、この層は省略することができる。また、この層を後述するｎ側コンタクト層３として形成してもよい。さらに、この層を形成した後、これと同じ組成のｎ側コンタクト層３を形成して、下地層とともにｎ型コンタクト層３にもバッファ効果をもたせてもよい。
【００３７】
（ｎ型コンタクト層３）
得られたバッファ層上にＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、不純物ガスとしてシランガスを用い、１１００℃でＳｉドープしたＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなるｎ型コンタクト層３を４μｍの膜厚で成長させる。
なお、基板２の裏面にｎ電極を形成する対向電極構造とする場合には、このｎ型コンタクト層は省略することができる。
【００３８】
（クラック防止層４）
次に、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、温度を９３０〜９４０℃にしてＩｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎよりなるクラック防止層１０４を０．１５μｍの膜厚で成長させる。なお、このクラック防止層は省略してもよい。
【００３９】
（第２のｎ型窒化物半導体層５ａ）
次に、温度を１１００℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ０．０８Ｇａ０．９２ＮよりなるＡ層を２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１〜２×１０１８／ｃｍ３ープしたＧａＮよりなるＢ層を２５Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ２２０回繰り返してＡ層とＢ層の積層し、総膜厚１．１μｍの多層膜（超格子構造）の第２のｎ型窒化物半導体層５ａを成長させる。この第２のｎ型窒化物半導体層１０５ａの平均Ａｌ混晶は４％である。
【００４０】
（第１のｎ型窒化物半導体層５ｂ）
続いて、温度を１１００℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ０．０５Ｇａ０．９５ＮよりなるＡ層を２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮからなるＢ層を２５Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ６０回繰り返してＡ層とＢ層の積層し、総膜厚３０００Åの多層膜（超格子構造）の第１のｎ型窒化物半導体層５ｂを成長させる。この第１のｎ型窒化物半導体層５ｂの平均Ａｌ混晶は２．５％である。
【００４１】
（コア領域：ｎ型光ガイド層６）
次に、同様の温度で、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｎ型光ガイド層６を１７００Åの膜厚で成長させる。また、ｎ型不純物をドープしてもよい。
【００４２】
（コア領域：活性層７）
次に、温度を９００℃にして、原料ガスにＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１×１０１８／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎよりなる障壁層（Ｂ）を１４０Åの膜厚で、シランガスを止め、アンドープのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎよりなる井戸層（Ｗ）を７０Åの膜厚で、この障壁層（Ｂ）、井戸層（Ｗ）を、（Ｂ）／（Ｗ）／（Ｂ）／（Ｗ）の順に積層する。最後に最上部の障壁層として、原料ガスにＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＥＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎを３００Åの膜厚で成長させる。活性層７は、総膜厚約７２０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）となる。
【００４３】
（ｐ型電子閉じ込め（キャップ）層）
次に、同温又は昇温して、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０１９／ｃｍ３ドープしたＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎよりなるｐ型電子閉じ込め層（図示せず）を１００Åの膜厚で成長させる。この層は、特に設けられていなくてもよいが、設けることで電子閉じ込めとして機能し、閾値の低下に寄与するものとなる。また、ここでは、ｐ型電子閉じ込め層１０８からｐ型不純物のＭｇが、それに隣接する最上部の障壁層に拡散して、最上部の障壁層にＭｇが５〜１０×１０１６／ｃｍ３程度ドープされた状態となる。
【００４４】
（コア領域：ｐ型光ガイド層８）
次に、温度を１１００℃にして、原料ガスにＴＭＧ及びアンモニアを用い、ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層８を１５００Åの膜厚で成長させる。
このｐ型光ガイド層８は、アンドープとして成長させるが、ｐ型電子閉じ込め層、後述するｐ型クラッド層９等の隣接層からのＭｇの拡散により、Ｍｇ濃度が５×１０１６／ｃｍ３となってｐ型を示す。また、この層は成長時に意図的にＭｇをドープしてもよい。
【００４５】
（第１のｐ型窒化物半導体層９）
続いて、１１００℃でアンドープＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる層を２５Åの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止め、Ｃｐ２Ｍｇを用いて、ＭｇドープＧａＮよりなる層を２５Åの膜厚で成長させ、それを９０回繰り返して総膜厚４５００Åの超格子層からなる第１のｐ型窒化物半導体層９を成長させる。この第１のｐ型窒化物半導体層９の平均Ａｌ混晶は４．９％である。
第１のｐ型窒化物半導体層９は少なくとも一方がＡｌを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンドギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した超格子で作製した場合、不純物はいずれか一方の層に多くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性が良くなる傾向にあるが、両方に同じようにドープしてもよい。
【００４６】
（ｐ型コンタクト層１０）
最後に、１０５０℃で、第１のｐ型窒化物半導体層９の上に、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０を１５０Åの膜厚で成長させる。ｐ型コンタクト層１０はｐ型のＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で構成することができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれば、ｐ電極１２０と最も好ましいオーミック接触が得られる。ｐ型コンタクト層１０は電極を形成する層であるので、１×１０１７／ｃｍ３以上の高キャリア濃度とすることが望ましい。１×１０１７／ｃｍ３よりも低いと電極と好ましいオーミックを得るのが難しくなる傾向にある。さらにｐ型コンタクト層１０の組成をＧａＮとすると、電極材料と好ましいオーミックが得られやすくなる。
反応終了後、反応容器内において、ウエハを窒素雰囲気中、７００〜１０００℃でアニーリングを行い、ｐ型窒化物半導体層をさらに低抵抗化する。なお、このアニーリングは省略してもよい。
【００４７】
（リッジの形成）
以上のようにして窒化物半導体の積層構造を形成した後、ウエハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層１０の表面にＳｉＯ２よりなる保護膜を形成して、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によりＳｉＣｌ４ガスを用いてエッチングし、図１に示すように、ｎ電極を形成するｎ型コンタクト層３の表面を露出させる。このように窒化物半導体を深くエッチングするには保護膜としてＳｉＯ２が最適である。
次に、導波路領域として、リッジストライプを形成する。
まず、最上層のｐ型コンタクト層１０のほぼ全面に、ＰＶＤ装置により、Ｓｉ酸化物（主として、ＳｉＯ２）からなる第１の保護膜（図示せず）を０．５μｍの膜厚で形成し、その後、第１の保護膜の上に所定の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置により、ＣＦ４ガスを用い、ストライプ幅１．６μｍの第１の保護膜とする。この第１の保護膜をマスクとして用いて、さらにＲＩＥにより、ｐ型コンタクト層１０及び第１のｐ型窒化物半導体層９、ｐ型光ガイド層８の一部をエッチングし、ｐ型光ガイド層８の膜厚が０．１μｍとなるように、リッジストライプを形成する。
【００４８】
リッジ幅としては、１〜３μｍ程度、好ましくは１．５〜２μｍ程度が挙げられる。このような範囲とすることにより、例えば、光ディスクシステムの光源として、優れたスポット形状、ビーム形状のレーザ光が得られる。また、本発明の窒化物半導体素子は、リッジ構造の屈折率導波型に限らず、利得導波型でもよく、リッジにおいて、リッジ側面を再成長により埋め込んだＢＨ構造又はリッジを再成長により埋め込む構造、電流狭窄層を設けた構造であってもよい。
【００４９】
（保護膜の形成）
次いで、第１の保護膜の上から、Ｚｒ酸化物（主としてＺｒＯ２）からなる第２の保護膜１１を、第１の保護膜の上と、エッチングにより露出されたｐ型光ガイド層８の上に０．５μｍの膜厚で連続して形成する。
第２の保護膜１１形成後、ウエハを６００℃で熱処理する。このようにＳｉＯ２以外の材料を第２の保護膜として形成した場合、第２の保護膜成膜後に、３００℃以上、好ましくは４００℃以上、窒化物半導体の分解温度以下（１２００℃）で熱処理することにより、第２の保護膜が第１の保護膜の溶解材料（フッ酸）に対して溶解しにくくなるため、この工程を加えることがさらに望ましい。
【００５０】
なお、第２の保護膜１１としては、リッジ側面に埋込層として機能する膜であれば、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ及びＴａの少なくとも一種の元素を含む酸化物、ＳｉＮ、ＢＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ等を利用することができる。なかでも、Ｚｒ、Ｈｆの酸化物、ＢＮ、ＳｉＣを用いることが好ましい。また、埋込層として、半絶縁性、ｉ型窒化物半導体、リッジ部とは逆導電型の窒化物半導体、電流狭窄層とするにはＡｌＧａＮなどのＡｌを含む窒化物半導体等を用いてもよい。さらに、エッチングなどによりリッジを設けずに、Ｂ、Ａｌなどのイオンを注入し、非注入領域をストライプ状として、電流が流れる領域とする構造としてもよい。この際に用いられる窒化物半導体としては、ＩｎｘＡｌ１−ｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ＝１）が好ましい。
【００５１】
次に、ウエハをフッ酸に浸漬し、第１の保護膜をリフトオフ法により除去する。このことにより、ｐ型コンタクト層１０の上に設けられていた第１の保護膜及び第２の保護膜１１の一部が除去されて、ｐ型コンタクト層１０が露出される。
以上のようにして、図１に示すように、リッジストライプの側面及びそれに連続する平面（ｐ型光ガイド層８の露出面）に第２の保護膜１１が形成される。
【００５２】
（電極の形成）
続いて、露出したｐ型コンタクト層１１の表面にＮｉ／Ａｕからなるｐ電極１２を形成する。ｐ電極１２は１００μｍのストライプ幅として、図１に示すように、第２の保護膜１１の上に渡って形成する。
また、ｎ型コンタクト層３の表面に、Ｔｉ／Ａｌからなるストライプ状のｎ電極１４をリッジストライプと平行な方向で形成する。
【００５３】
（パッド電極の形成）
ｐ電極１２及びｎ電極１４を含む素子の表面にＳｉＯ２からなる誘電体多層膜１３を形成する。この誘電体多層膜１３上であって、ｐ電極１２及びｎ電極１４の上方に開口を有するマスクを形成し、誘電体多層膜１３をエッチングして、ｐ電極１２及びｎ電極１４を露出させる。これらの上にＮｉ−Ｔｉ−Ａｕ（１０００Å−１０００Å−８０００Å）からなるパット電極１６、１５をそれぞれ設ける。
その後、ストライプ状のｐ電極１２、ｎ電極１４に垂直な方向で、窒化物半導体のＭ面（ＧａＮのＭ面、（１１−００）など）でバー状に分割し、さらにバー状のウエハをチップに分割してレーザ素子を得る。この時、共振器長は、６５０μｍである。
【００５４】
また、エッチング端面の共振面には誘電体多層膜からなる反射膜が設けられるが、劈開面の共振器面にも、劈開後に反射膜及び／又は保護膜を設けてもよい。反射膜及び／又は保護膜としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ又はポリイミドの単層膜又は積層膜が挙げられる。膜厚は、例えば、λ／４ｎ（λは波長、ｎは材料の屈折率）、保護膜として機能させるためにλ／２ｎが挙げられる。
素子加工工程で、エッチング端面を形成せずに、すなわち、ｎ電極形成面（ｎ側コンタクト層３）だけを露出させ、一対の劈開面を共振器面とするレーザ素子としてもよい。バー状のウエハをチップに分割する際にも、窒化物半導体（単体基板）の劈開面を用いることができ、バー状に劈開したときの劈開面に垂直な窒化物半導体（ＧａＮ）を六方晶系で近似したＭ面、Ａ面（｛１０１０｝）で劈開して、チップを取り出してもよく、また、バー状に劈開する際に、窒化物半導体のＡ面を用いてもよい。
【００５５】
このようにして得られた窒化物半導体素子１は、室温においてしきい値２．８ｋＡ／ｃｍ2、５〜３０ｍＷの出力において発振波長４０５ｎｍの連続発振であった。また、得られた素子の寿命は、６０℃、５ｍＷの連続発振において、２０００〜３０００時間であった。
さらに、この窒化物半導体素子１の広がり角及びアスペクト比を、それぞれ測定した。その結果を図２及び図３に示す。
【００５６】
なお、比較例として、上述した窒化物半導体素子１において、第２のｎ型窒化物半導体層５ａ及び第１のｎ型窒化物半導体層５ｂを設ける代わりに、ｎ型クラッド層として、Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ（２５Å）／ＧａＮ（２５Å）を繰り返し、総膜厚１．４μｍの超格子構造（平均Ａｌ混晶は４％）を１層のみ形成し、上記と同様に、広がり角及びアスペクト比を測定した。
【００５７】
実施例２
この実施例は、図１における窒化物半導体素子の第２のｎ型窒化物半導体層５ａを、超格子構造の２層構造とする以外、実施例１の窒化物半導体素子と同様である。
【００５８】
実施例１と同様にクラック防止層までを形成し、その上に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ０．１２Ｇａ０．８８ＮよりなるＡ層を２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮよりなるＢ層を２５Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ１６０回繰り返してＡ層とＢ層の積層し、総膜厚８０００Åの多層膜（超格子構造）よりなる第２のｎ型窒化物半導体層の下層を形成する。この第２のｎ型窒化物半導体層１０５ａの下層の平均Ａｌ混晶は６％である。
【００５９】
続いて、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ０．０８Ｇａ０．９２ＮよりなるＡ層を２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮよりなるＢ層を２５Åの膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ６０回繰り返してＡ層とＢ層の積層し、総膜厚３０００Åの多層膜（超格子構造）よりなる第２のｎ型窒化物半導体層の上層を成長させる。この第２のｎ型窒化物半導体層の上層の平均Ａｌ混晶は４％である。
【００６０】
その後、実施例１と同様に、第１のｎ型窒化物半導体層以降を形成し、窒化物半導体素子を得る。
得られた窒化物半導体素子の広がり角及びアスペクト比を、それぞれ測定した。その結果を図２及び図３に併せて示す。
【００６１】
図１及び２の結果から、実施例１及び２のように、コア領域の外側に、屈折率が異なる窒化物半導体層を２層又は３層以上設けることにより、比較例に比べて、光の閉じ込め効果が緩和されていることに起因して、Ｆ．Ｆ．Ｐ．における光の広がり角度を抑えることができ、これによって、アスペクト比を低減させることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子に幅広く利用することができ、特に、光ディスクシステムやレーザプリンタへ好適に応用するすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の窒化物半導体素子の実施例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の窒化物半導体素子の出射光の広がり角を示すグラフである。
【図３】本発明の窒化物半導体素子の出射光のアスペクト比を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１  窒化物半導体素子
２  基板
３  ｎ型コンタクト層
４  クラック防止層
５ａ  第２のｎ型窒化物半導体層
５ｂ  第１のｎ型窒化物半導体層
６  ｎ型光ガイド層
７  活性層
８  ｐ型光ガイド層
９  第１のｐ型窒化物半導体層
１０  ｐ型コンタクト層
１１  第２の保護膜
１２  ｐ電極
１３  誘電体多層膜
１４  ｎ電極
１５、１６  パット電極
【図１】
2005294306.tif 000003
【図２】
2005294306.tif 000004
【図３】
2005294306.tif 000005