(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ZnO単結晶基板と、
窒化ガリウムインジウム［In x Ga 1-x N（０＜x＜１）］からなる活性層と、
前記ZnO単結晶基板と前記活性層との間に形成された擬似格子整合層と、
前記活性層又は前記ZnO単結晶基板の少なくとも一方に格子整合された上部クラッド層および下部クラッド層と、
前記上部クラッド層上に形成されたコンタクト層とを備え、
前記擬似格子整合層は、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下となる２０ｎｍ以下であり、単結晶化されたGaNからなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記活性層は、上記擬似格子整合層を介して、ＺｎＯ基板の格子定数を維持した状態で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記下部クラッド層が酸化亜鉛マグネシウムベリリウムカドミウム［Zn 1-a-b-c Mg aBeb Cd c O（0≦a＜1、0≦b＜1、0≦c＜1、a＋b+c≦１）］であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記下部クラッド層が酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記下部クラッド層が窒化アルミニウムガリウムインジウム［Al 1-p-q Ga p In q N （0≦p＜1、0≦q＜1、p＋q≦１）］であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記活性層において、インジウム（In）の組成比は、発光波長が480nm以上、650nm以下となるように設定されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記インジウム（In）の組成比は、20％以上、60%以下とされていることを特徴とする、請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記活性層と前記クラッド層との間に光ガイド層を有していることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記ZnO単結晶基板と前記活性層との間に、ZnOからなるバッファ層が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
ZnO単結晶基板を用い、該ZnO単結晶基板の表面を改質させる基板表面処理工程と、
前記ZnO単結晶基板又は活性層の少なくとも一方に格子整合された下部クラッド層を形成する下部クラッド層形成工程と、
前記下部クラッド層上に窒化ガリウムインジウム［Inx Ga1-x N（０＜x＜１）］からなる活性層を形成する活性層形成工程と、
前記ZnO単結晶基板と前記活性層との間に擬似格子整合層を形成する擬似格子整合層形成工程と、
前記ZnO単結晶基板又は前記活性層の少なくとも一方に格子整合された上部クラッド層を前記活性層上に形成する上部クラッド層形成工程と、前記上部クラッド層上にコンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と、を備えた半導体発光素子の製造方法であって、
前記擬似格子整合層形成工程は、前記擬似格子整合層を、膜厚が1ML以上、ZnO基板に対して臨界膜厚以下となる２０ｎｍ以下であり、単結晶化されたGaN層で形成する工程であることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記活性層形成工程は、上記擬似格子整合層を介して、ＺｎＯ基板の格子定数を維持した状態で形成する工程であることを特徴とする請求項１０に記載した半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記基板表面処理工程は、前記ZnO単結晶基板に窒化処理を施す工程であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記基板表面処理工程は、窒素プラズマにより、前記ZnO単結晶基板に窒化処理を施す工程であり、
前記擬似格子整合層形成工程は、前記窒化処置を施された前記ZnO単結晶基板上に、前記GaN層を低温で成長させる工程と、前記GaN層に熱処理を施すことにより該GaN層を単結晶化する工程とを含むものであることを特徴とする請求項１０乃至１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板表面処理工程の前に、真空中又は酸素雰囲気中又は酸素プラズマ照射しながら、前記ZnO単結晶基へ熱処理を施す基板表面浄化処理工程を有することを特徴とする請求項１０乃至１３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記擬似格子整合層形成工程において、前記擬似格子整合層を、前記ZnO単結晶基板の酸素（O）極性のｃ面（０００＿１）上に形成することを特徴とする、請求項１０乃至１４のいずれか１項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、ZnO単結晶基板と、その基板上に成長させて形成される窒化物半導体層を含む素子とを備えた半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、青色発光（発光波長４８０ｎｍ以下）の半導体発光素子としてInGaN を用いた半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このInGaN を用いた半導体発光素子でより長波長の緑色発光を得るためには、Inの組成比を大きくすることにより、活性層の禁制帯幅を狭くすることが考えられる。
【特許文献１】特開平０６−０６１５２７号公報
【非特許文献１】MRSIJ vol1,Article16,1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Inの組成比を大きくすると、相分離が生じ、均一なIn組成を有する活性層を得ることが困難となり、発光効率が低下する。また、結晶構造に起因してピエゾ電界が発生すると、発光再結合確率が低下し、さらに発光効率が低下してしまうという問題点が生じる。また、基板との格子定数が大きく異なるために貫通転位が多量に存在し、発光効率の低下や良好な信頼性が得られないという問題がある。
【０００５】
これらを抑制するために、InGaNなどの窒化物半導体の活性層に格子整合する（格子定数の近い）基板や格子定数が近いクラッド層を使うことができる。その基板としてZnO単結晶基板が適している。ところが、ZnO単結晶基板上に、InGaNなどの窒化物半導体を成長する際に、アンモニア（NH3）を使った雰囲気中で成長させると、750℃以上で酸化亜鉛ZnOが昇華してしまうという問題があった。
【０００６】
また、ZnO単結晶基板上にGaN層を直接成長する場合に、ZnO単結晶基板とGaN層界面が反応して、界面の急峻性が得られず、良好な結晶が得られないという問題がある（例えば、Ga2ZnO4が形成される非特許文献１参照）。
【０００７】
また、ZnO単結晶基板上にInGaN層を直接成長する場合に、上記のような界面反応による複雑な界面層の形成や、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ZnO基板中へのGaの局所的な拡散が観測され、良好な結晶のInGaN層が得られなかった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、均一な組成分布を有する高In組成のInGaN系の素子であって、発光効率の高い半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
まず、上記課題を解決するための手段の概要を説明する。
良好な結晶性を有するInGaN層が得られない原因として、ZnO単結晶基板中にGaが拡散して、界面の急峻性が得られないことが挙げられる。ZnO単結晶基板中にGaが拡散するのは、ZnO単結晶基板の表面の平坦性が良くないことや、化学機械研磨での不純物が完全に取り除かれていない、成長初期の高温状態によるZnOの昇華などが挙げられる。
【００１０】
そこで、基板表面を平坦化するために、次の4つの手段が挙げられる。
(a) ZnO焼結体で作製した箱中での高温熱処理(1000-1300℃、1-5時間)を行うこと。
(b)本熱処理により、より平坦な面が得られる酸素(O)極性面を利用すること。
(c)成長前に真空チャンバー中で真空中又は酸素中又は酸素プラズマ照射しながら熱処理(1000℃30min)を実施する。
(d)ZnO基板上にZnOバッファ層をエピタキシャル成長する。
【００１１】
また、高温で成長するとGa2ZnO4が形成してしまうために、アンモニアを使用せずに、750℃以下の低温で成長可能な窒素プラズマを使用したMBE、PLD及びMOCVD成長によりZnO基板上に窒化物半導体を成長する。
【００１２】
ZnO基板表面でのInとGaの吸着係数の違いによるもので、InはGaに比べて吸着係数が小さく、InGaNを成長している際に、Inが表面に偏析しやすく、表面にInドロップが形成しやすく、In表面過剰層が形成されてしまうことや、ZnO単結晶基板の表面エネルギーよりも、ZnO単結晶基板とInGaN成長層界面のエネルギーと、InGaN成長層のエネルギーとの和が大きいために、基板を露出する方が低エネルギーになるため、成長開始から三次元的な島が現れる、いわゆるVolumer-Weber(VW)成長モードとなる。そこで、ZnO基板上にInを含まない二元系材料であるGaN層を最初に成長する。もしくは、Gaを含まない二元系材料であるInN層を成長する。その際に、ZnO基板の格子定数を上部に維持するために、膜厚は1ML以上で臨界膜厚以下にする。
【００１３】
次に、上記課題を解決するための手段を以下に具体的に記載する。
本発明の第１の態様に係る半導体発光素子は、ZnO単結晶基板と、窒化ガリウムインジウム［In x Ga 1-x N（０＜x＜１）］からなる活性層と、前記ZnO単結晶基板と前記活性層との間に形成された擬似格子整合層と、前記活性層又は前記ZnO単結晶基板の少なくとも一方に格子整合された上部クラッド層および下部クラッド層と、前記上部クラッド層上に形成されたコンタクト層と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この態様によれば、ZnO単結晶基板と活性層との間に擬似格子整合層が形成されているので、ZnO単結晶基板と活性層の間に急峻な窒化物/酸化物界面が得られ、InGaNからなる活性層の良好な結晶が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体発光素子を得ることができる。
【００１５】
また、ZnO単結晶基板を用いることにより、青色よりも長波長の可視光（例えば緑色）での発光素子実現のために必要なInの組成比の高いInGaN活性層を用いても、ピエゾ電界による影響、GaとInの相分離や貫通転位を抑制できるので、均一な組成分布を有する高In組成のInGaN系で、長波長の緑色発光が得られる半導体発光素子を実現できる。
【００１６】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記擬似格子整合層は、膜厚が1分子層（１ML）以上、基板に対して臨界膜厚以下のGaNからなることを特徴とする。
【００１７】
この態様によれば、擬似格子整合層を、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下の薄いGaNで構成することにより、下地のZnO単結晶基板の格子定数を維持させたまま、上部にZnO単結晶基板と格子整合したInGaNからなる活性層を成長させることにより、良好な結晶を有する活性層が得られる。
【００１８】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記擬似格子整合層は、超格子からなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、超格子からなる前記擬似格子整合層は、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下のGaNとInNからなる超格子層であることを特徴とする。
【００２０】
この態様によれば、擬似格子整合層を、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下のGaNとInNからなる超格子層で構成することにより、下地のZnO単結晶基板の格子定数を維持させたまま、上部にZnO単結晶基板と格子整合したInGaNからなる活性層を成長させることにより、良好な結晶を有する活性層が得られる。
【００２１】
また、擬似格子整合層を、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下のGaNで構成した場合よりも、擬似格子整合層全体の膜厚を厚くすることができる。これにより、下地からの不純物がInGaNからなる活性層に届きにくくなり、更に良好な結晶を有する活性層が得られる。
【００２２】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記下部クラッド層が酸化亜鉛マグネシウムベリリウムカドミウム［Zn 1-a-b-c Mg aBeb Cd c O（0≦a＜1、0≦b＜1、0≦c＜1、a＋b+c≦１）］であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記下部クラッド層が酸化亜鉛であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記下部クラッド層が窒化アルミニウムガリウムインジウム［Al 1-p-q Ga p In q N （0≦p＜1、0≦q＜1、p＋q≦１）］であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記活性層において、インジウム（In）の組成比は、発光波長が480nm以上となるように設定されていることを特徴とする。発光波長が480nm以上、650nm以下となるように設定されている
この態様によれば、青色より長波長の可視光（例えば緑色）の発光が可能な半導体レーザダイオードを実現できる。
【００２６】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記インジウム（In）の組成比は、20％以上とされていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記活性層と前記クラッド層との間に光ガイド層を有していることを特徴とする。
【００２８】
この態様によれば、光ガイド層により、コアとして機能する中央の活性層内に光を安定に、効率よく閉じ込めることができる。
【００２９】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子は、前記ZnO単結晶基板と前記活性層との間に、ZnOからなるバッファ層が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
この態様によれば、平坦性の良いバッファ層表面ができるので、その上部にZnO単結晶基板と格子整合したInGaNからなる活性層を成長させることにより、更に良好な結晶を有するInGaNからなる活性層が得られる。
【００３１】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る半導体発光素子の製造方法は、ZnO単結晶基板を用い、該ZnO単結晶基板の表面を改質させる基板表面処理工程と、前記ZnO単結晶基板又は活性層の少なくとも一方に格子整合された下部クラッド層を形成する下部クラッド層形成工程と、前記下部クラッド層上に窒化ガリウムインジウム［Inx Ga1-x N（０＜x＜１）］からなる活性層を形成する活性層形成工程と、前記ZnO単結晶基板と前記活性層との間に擬似格子整合層を形成する擬似格子整合層形成工程と、前記ZnO単結晶基板又は前記活性層の少なくとも一方に格子整合された上部クラッド層を前記活性層上に形成する上部クラッド層形成工程と、前記上部クラッド層上にコンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と、を備えたことを特徴とする。
【００３２】
この態様によれば、ZnO単結晶基板と窒化ガリウムインジウムからなる活性層との間に擬似格子整合層が形成されているので、ZnO単結晶基板と活性層の間の急峻な窒化物/酸化物界面が得られ、InGaNからなる活性層の良好な結晶が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体発光素子を得ることができる。
【００３３】
また、ZnO単結晶基板を用いることにより、緑色域での発光素子実現のために必要なInの組成比の高いInGaNからなる活性層を用いても、ピエゾ電界による影響、相分離及び貫通転位を抑制できるので、均一な組成分布を有する高In組成のInGaN系で、青色より長波長の可視光（例えば緑色）の発光が可能な半導体レーザダイオードを実現できる。
【００３４】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子の製造方法は、前記擬似格子整合層形成工程は、前記擬似格子整合層を、膜厚が1ML以上、ZnO基板に対して臨界膜厚以下のGaN層で形成することを特徴とする。
【００３５】
この態様によれば、擬似格子整合層を、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下の薄いGaNで構成することにより、下地のZnO単結晶基板の格子定数を維持させたまま、上部にZnO単結晶基板と格子整合したInGaNからなる活性層を成長させることにより、良好な結晶を有する活性層が得られる。
【００３６】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子の製造方法は、前記擬似格子整合層形成工程は、窒素プラズマを利用し、低温で成長することを特徴とする。
【００３７】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子の製造方法は、前記擬似格子整合層形成工程は、擬似格子整合層を形成前に、真空中又は酸素雰囲気中又は酸素プラズマ照射しながら熱処理をすることを特徴とする。
【００３８】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子の製造方法は、前記擬似格子整合層を、前記ZnO単結晶基板の酸素（O）極性のｃ面（０００＿１）上に形成することを特徴とする。
【００３９】
この態様によれば、擬似格子整合層を、ZnO単結晶基板の酸素（O）極性のｃ面（０００＿１）上に形成することで、ZnO単結晶基板表面の平坦化処理、つまり、化学機械研磨と熱処理を行うことにより、酸素（O）極性のｃ面において平坦性の良い綺麗な表面が得られる。これにより、ZnO単結晶基板と活性層の間の急峻な窒化物/酸化物界面が得られ、InGaNからなる活性層の更に良好な結晶が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体発光素子を得ることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、均一な組成分布を有する高In組成のInGaN系の素子であって、発光効率の高く、高信頼性な半導体発光素子を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子としての半導体レーザダイオード１０を、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体レーザダイオード１０の概略構成を示す断面図である。
【００４３】
この半導体レーザダイオード１０は、図１に示すように、ZnO単結晶基板１２と、このZnO単結晶基板１２上に順に形成された擬似格子整合層１３、下部クラッド層１４、光ガイド層２１、活性層１５、光ガイド層２２、上部クラッド層１６及びコンタクト層１７と、を備えている。さらに、半導体レーザダイオード１０は、ZnO単結晶基板１２の裏面側に形成された下部電極層１１と、パッシベーション膜１８と、上部電極層１９と、を備えている。
【００４４】
この半導体レーザダイオード１０では、ZnO単結晶基板１２上に形成される緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード用のエピタキシャルウェハが、擬似格子整合層１３、下部クラッド層１４、光ガイド層２１、活性層１５、光ガイド層２２、上部クラッド層１６及びコンタクト層１７により構成されている。また、本実施形態では、そのエピタキシャルウェハが、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO単結晶基板１２上に形成されている。
【００４５】
ZnO単結晶基板（以下、ZnO基板という。）１２と活性層１５との間に形成された擬似格子整合層１３は、膜厚が1ML（分子層）以上、ZnO基板１２に対して臨界膜厚以下のGaNからなる。また、擬似格子整合層１３は、シリコン（Si）をドーピングすることにより、ｎ型導電性を有している。
【００４６】
ここにいう「臨界膜厚」は、下のZnO基板１２に対して、その上にどれだけの膜厚の層を成長できるかを計算して求めたものである(図３参照)。図２から、GaNからなる擬似格子整合層１３の臨界膜厚は、最大で約20nm程度である。なお、この臨界膜厚は、上にInGaNからなる活性層１５等を形成するので、擬似格子整合層の上に形成する層も考慮すると、GaNからなる擬似格子整合層１３の臨界膜厚は50nm程度まで厚くすることが可能である。このように、GaNからなる擬似格子整合層１３の臨界膜厚は、１ML以上、50nm以下の範囲内に設定可能であり、好ましくは、１ML以上、約20nm以下の範囲内に設定される。
【００４７】
下部クラッド層１４は、活性層１５又はZnO基板１２の少なくとも一方に格子整合された格子整合系クラッド層である。下部クラッド層１４は、活性層１５又はZnO基板１２の少なくとも一方に格子整合するAl(Ga)InNを、擬似格子整合層１３上に成長して形成される。ここでは、下部クラッド層１４は、シリコン（Si）をドーピングすることにより、ｎ型導電性を有している。
【００４８】
光ガイド層２１は、下部クラッド層１４上にInGaN結晶を成長させて形成されている。この光ガイド層２１は、シリコン（Si）を供給することにより、n型導電性を有している。
【００４９】
活性層１５は、光ガイド層２１上に窒化ガリウムインジウム［In x Ga 1-x N（０＜x＜１）］結晶（InGaN層）を成長させて形成されている。この活性層１５において、インジウム（In）の組成比は、発光波長が480nm以上となるように設定されている。具体的には、この活性層１５は、緑色域での発光波長を有するIn組成（Inの組成比が20％以上）のInGaN層で構成されている。本例では、そのInGaN層におけるInの組成比が30％程度になっている。
【００５０】
光ガイド層２２は、活性層１５上にInGaN結晶を成長させて形成されている。この光ガイド層２２は、マグネシウム（Mg）をドーピングすることにより、p型導電性を有している。
【００５１】
上部クラッド層１６は、活性層１５又はZnO基板１２の少なくとも一方に格子整合するAl(Ga)InNを、光ガイド層２２上に成長して形成される。ここでは、上部クラッド層１４は、マグネシウム（Mg）をドーピングすることにより、p型導電性を有している。
【００５２】
そして、コンタクト層１７は、最適なセル温度に設定したGa、In原料と一緒にNを基板上に供給することにより、上部クラッド層１６上に形成されている。コンタクト層１７は、マグネシウム（Mg）を供給することにより、ｐ型導電性を有している。つまり、コンタクト層はp型ドーピングされている。
【００５３】
このような構成を有する第1実施形態に係る半導体レーザダイオード１０の特徴は、以下の構成にある。
【００５４】
・ZnO（酸化亜鉛）基板１２を用いている。
・ZnO基板１２と活性層１５との間に形成された擬似格子整合層１３を備えている。
・擬似格子整合層１３は、膜厚が1ML（分子層）以上、ZnO基板１２に対して臨界膜厚以下のGaNからなる。
【００５５】
次に、上記構成を有する半導体レーザダイオード１０を製造する方法について説明する。
なお、本実施形態では、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード用の上記エピタキシャルウェハを、以下の工程により、RFMBE法を用いて酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成する。
（工程１）まず、ZnO基板１２を用意し、ZnO基板１２に対する表面処理を行う。この表面処理として、以下に説明する表面平坦化処理、表面清浄化処理、及び表面改質処理を行う。
【００５６】
（工程１ａ）表面平坦化処理では、まず、ZnO基板１２のCMP(機械化学研磨)処理を行い、この後、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２に対して大気中で熱処理を行い、ステップ・テラス構造を形成する。この際には、酸化ジルコニアや酸化亜鉛などの無機材質平板で挟んだ状態で行うのが好ましい。熱処理条件は、温度1000-1300℃で1-5時間が好ましい。この表面平坦化処理後、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２の裏面に高融点金属であるモリブデン(Mo)等をスパッタ、EB法等により蒸着した後、成長チャンバーに導入する。
【００５７】
（工程１ｂ）表面清浄化処理では、成長チャンバー内で、大気圧下または減圧下でサーマルクリーニング処理を行う。具体的には、真空中、700〜750℃の温度でZnO基板１２を30〜60分加熱し、有機物などを除去する。
【００５８】
あるいは、サーマルクリーニング処理条件として1000℃で30分間の高温熱処理を施すことにより、ZnO基板１２の洗浄と、ZnO基板１２の表面再構成により、RHEED測定によりストリークパターンが観測される。酸素雰囲気中又は酸素プラズマ照射中で行うのが好ましい。
【００５９】
（工程１ｃ）表面清浄化処理後に行う表面改質処理では、ZnO基板１２上に窒化物であるGaNからなる擬似格子整合層１３を形成するため、窒化処理を行う。具体的には、窒素プラズマガンによって基板温度500℃で30〜60分、窒素ラジカルを供給し、ZnO基板１２の表面の酸素を窒素で置換して上面に堆積させる窒化物の結晶状態を良好とする。
【００６０】
（工程２）次に、750℃より低い温度、例えば500℃程度の低温でGaと窒素ラジカル(N)を基板表面に同時に供給することにより、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上にGaN結晶を4ML成長させて擬似格子整合層１３を形成する。
【００６１】
GaN結晶の成長温度を低温で行うのは、ZnO基板１２とGaNからなる擬似格子整合層１３との界面反応を抑制するためである。ここで、GaNを4ML成長した後にInNを1ML成長したり、InNを1ML成長した後にGaNを4ML成長したり、或いは、GaN層とInN層を交互に積層させた層を成長して、擬似格子整合層１３を形成しても良い。
【００６２】
ZnOとGaNとの格子定数差はa軸で1.8%程度、ZnOとInNとの格子定数差はa軸でそれぞれ8.8%程度存在するが、擬似格子整合層１３を構成するGaN層とInN層の合計の膜厚を、該GaN層とInN層の平均組成をとったInGaNの臨界膜厚以下にすることにより、ZnOの格子定数を維持させることができる。ここで、擬似格子整合層１３にシリコン（Si）をドーピングすることにより、ｎ型導電性を有する擬似格子整合層１３が形成される。
【００６３】
また、500℃程度の低温でGaN結晶を成長した後で、700-1000℃程度で30分から2時間の熱処理を施すことにより、低温で堆積されたGaN薄膜からなる擬似格子整合層１３の結晶化が進み、次第にストリークパターンが現れてくる。これにより、GaNからなる擬似格子整合層１３の上部に形成する層の結晶性を向上させることもできる。GaN結晶を成長させる温度があまりに高いとGaがZnOに拡散してGa2ZnO4が形成されてしまうので、最適な温度にする必要がある(擬似格子整合層１３の結晶化)。
【００６４】
（工程３）次に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃に設定して、所望のセル温度に設定した原料であるIn、Ga及びAlをNと一緒にZnO基板１２上に供給させることにより、活性層１５又はZnO基板１２の少なくとも一方に格子整合するAlGaInNを成長して下部クラッド層１４を形成する。このInGaN結晶は、ｃ面ZnO基板１２上に成長されるので、a軸の格子定数を合わせれば良い。この際に、シリコン（Si）をドーピングすることにより、下部クラッド層１４をｎ型導電性にすることができる。
【００６５】
このように、本実施形態では、下部クラッド層１４は、窒化アルミニウムガリウムインジウム［Al 1-p-q Ga p In q N （0≦p＜1、0≦q＜1、p＋q≦１）］である。なお、下部クラッド層１４を、Al(Ga)InNに代えて、酸化亜鉛マグネシウムベリリウムカドミウム［Zn 1-a-b-c Mg aBeb Cd c O（0≦a＜1、0≦b＜1、0≦c＜1、a＋b+c≦１）］、或いは酸化亜鉛で構成してもよい。
【００６６】
（工程４）次に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃のまま、GaとNに加えてInを供給することによりInGaN結晶を成長させて、下部クラッド層１４上に光ガイド層２１を形成する。この際に、InGaN層のIn組成は下部クラッド層と活性層のIn組成の間にすることにより良好なInGaN結晶を成長することができる。また、この際にInGaNからなる光ガイド層２１にシリコン（Si）を供給することにより、光ガイド層２１をn型導電性にすることができる。
【００６７】
（工程５）次に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃のまま、最適なIn/Ga比、V/III比になるようにセル温度の設定を変更して（もしくは、複数のセルを有していれば、あらかじめ設定しておいたInとGaセルに切り替えて）、Nと一緒に基板へ供給することにより、緑色域での発光波長を有するIn組成（30％程度）のInGaNからなる活性層１５を形成する。
【００６８】
（工程６）次に、750℃より低い成長温度、例えば450℃のまま、再び活性層と上部クラッド層のIn組成の間のIn組成のInGaNからなる光ガイド層２２を活性層１５上に形成する。この際に、最適なIn/Ga比、V/III比になるようにセル温度の設定を変更して（もしくは、複数のセルを有していれば、あらかじめ設定しておいたInとGaセルに切り替えて）、Nと一緒に基板へ供給してInGaNからなる光ガイド層２２を形成する。この際、InGaNにマグネシウム（Mg）をドープすることにより光ガイド層２２をｐ型導電性にすることができる。
【００６９】
（工程７）次に、750℃より低い成長温度、例えば450℃のまま、所望のセル温度に設定した原料であるIn、Ga及びAlをNと一緒に基板上に供給させることにより、活性層１５又はZnO基板１２の少なくとも一方（或いはZnO基板１２及びInGaNからなる光ガイド層２２）に格子整合するAl(Ga)InNを成長して、上部クラッド層１６を形成する。この際に、マグネシウム（Mg）をドーピングすることにより、上部クラッド層１６をｐ型導電性にすることができる。
【００７０】
（工程８）最後に、最適なセル温度に設定したGa、In原料と一緒にNを基板上に供給することによりコンタクト層１７を形成する。この際にMgを同時に供給することにより、ｐ型導電性にすることができる。
【００７１】
なお、上記工程において、ｐ型ドーパントとして、マグネシウム（Mg）に代えて、ベリリウムBeや、マグネシウムMgとシリコンSiの（コドープ）などを用いることができる（ｐ型コドーピング）。
【００７２】
また、エピ成長した後に、成長チャンバー内もしくは真空中から取り出した後、高温で熱処理を施すことにより、Mgを活性化させることにより、Mgをドーピングした層をp型導電性にすることができる（Mgの活性化熱処理）。
以上の工程１〜工程８により、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード１０用のエピタキシャルウェハが製造される。
次に、このようにして製造されたエピタキシャルウェハを用いて、半導体レーザダイオード１０のレーザダイオード構造を作製する手順を説明する。
【００７３】
（工程９）次に、リッジ構造を形成する。
リッジ構造は、半導体レーザダイオードの構造の一種で、光導波路での光の損失を小さくできる実屈折率導波路構造を実現できる。比較的単純な構造ではあるが、レーザ光の発振状態を安定に保つためには加工技術の精密制御が必要となる。具体的には、フォトリソグラフィーおよびドライエッチング技術によりリッジ構造を形成する。
【００７４】
（工程１０）次に、パッシベーション膜１８を形成する。
パッシベーション膜１８は、保護層として機能しており、SiO2、ZrO2をPCVD（Plasma
Chemical Vapor Deposition ）法により堆積させて形成する。
【００７５】
（工程１１）次に、上部電極層１９を形成する。ここで、コンタクト層１７がp型導電性を有する場合を考える。
具体的には、フォトリソグラフィーにより電極パターンを形成し、パッシベーション膜１８を除去した後、抵抗加熱、EB（電子ビーム）或いはスパッタ法により電極金属を蒸着させた後、シンタリング（焼結）処理により、例えば、Ni/Au或いはPd/Pt/Au電極をｐ型の上部電極層１９として形成する。この場合に、形成されたｐ型の上部電極層１９は、ｐ型のコンタクト層１７に対してオーム性接触することとなる。
【００７６】
（工程１２）次に、上述した緑色域等の長波長の可視域レーザダイオード用のエピタキシャルウェハの裏面側に下部電極層１１を形成する。ここで、ZnO基板１２はn型導電性を有する場合を考える。
【００７７】
具体的には、フォトリソグラフィーにより電極パターンを形成し、抵抗加熱、EB（電子ビーム）或いはスパッタ法により電極金属を蒸着させた後、シンタリング（焼結）処理により、例えば、Ti/Al或いはTi/Pt/Au電極をn型下部電極層１１として形成する。この場合、形成されたn型の下部電極層１１は、ZnO基板１２に対してオーム性接触することとなる。
なお、下部電極層１１を形成する前に、ZnO基板１２をCMP(機械化学研磨)処理により薄くしておくのが好ましい。
【００７８】
（工程１３）次に、半導体レーザダイオードの共振器端面を形成する。その共振器端面をへき開で形成する。ここで、へき開面はm面とする。
【００７９】
（工程１４）次に、形成された共振器端面の光出射側端面および光反射側端面に低反射膜および高反射膜をそれぞれ形成する。
これにより、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード１０の製造が完了する。  以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８０】
○ZnO基板１２と活性層１５との間に擬似格子整合層１３が形成されているので、ZnO基板１２と活性層１５の間の窒化物/酸化物急峻な界面が得られ、InGaNからなる活性層１５の良好な結晶が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体発光素子としての半導体レーザダイオードを得ることができる。
【００８１】
○図４には、本実施形態のような擬似格子整合層１３が無い場合と有る場合におけるPL半値幅の相対値を示している。図４において、（イ）乃至（ホ）は、In組成が0.24,0.31、0.37、0.3、0.325の場合におけるPL半値幅をそれぞれ示している。
【００８２】
図４から、ZnO基板１２と活性層１５との間に擬似格子整合層１３を形成することで、擬似格子整合層が無い場合よりも半値幅が狭くなり、発光特性の良い（発光強度の強い）半導体レーザダイオードを得ることができる。
【００８３】
○擬似格子整合層１３を、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下のGaNで構成することにより、下地のZnO基板１２の格子定数を維持させたまま、上部にZnO基板１２と格子整合したInGaNからなる活性層を成長させることにより、良好な結晶を有する活性層が得られる。
【００８４】
○ZnO基板１２を用いることにより、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード（緑色域での発光素子）実現のために必要なInの組成比の高いInGaN活性層１５を用いても、ピエゾ電界による影響及び相分離を抑制できる。このため、均一な組成分布を有する高In組成のInGaN系で、長波長の緑色発光が得られる導体レーザダイオードを実現できる。
【００８５】
○ZnO基板１２はｎ型導電性を有するので、その裏面に下部電極層１１を形成することで、縦型デバイスの半導体レーザダイオード１０を構成することができる。つまり、ZnO基板１２の表面側から裏面側へ電流が流せるようになり、縦型デバイス（縦方向注入型デバイス）の半導体レーザダイオード１０を実現できる。
【００８６】
○InGaNからなる活性層１５において、インジウム（In）の組成比は、発光波長が480nm以上となるように設定されている。具体的には、この活性層１５は、緑色域での発光波長を有するIn組成（Inの組成比が30％程度）のInGaN層で構成されているので、青色より長波長の可視光（例えば緑色）の発光が可能な半導体レーザダイオード１０を実現できる。
【００８７】
○下部クラッド層１４と活性層１５の間に光ガイド層２１が、活性層１５と上部クラッド層１６との間に光ガイド層２２がそれぞれ形成されているので、これらの光ガイド層２１，２２により、コアとして機能する中央の活性層１５内に光を安定に、効率よく閉じ込めることができる。
【００８８】
○半導体レーザダイオード用の上記エピタキシャルウェハを、RFMBE法を用いて酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成している。そして、上記（工程１ａ）で表面平坦化処理、即ち、ZnO基板１２のCMP(機械化学研磨)処理を行い、この後、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２に対して酸化亜鉛などの無機材質平板で挟んだ状態で、大気中で熱処理を行うことにより、酸素（O）極性のｃ面において平坦性の良い綺麗な表面が得られる（図２参照）。この図２には、上記エピタキシャルウェハを、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上及び亜鉛（Zn）極性のc面(000_1)ZnO基板上にそれぞれ形成した場合における、CMP処理後の表面粗さ（RMS）と熱処理後の表面粗さ（RMS）を示している。図２において、（Ａ）は、亜鉛（Zn）極性のc面(000_1)ZnO基板におけるCMP処理（化学機械研磨）後の表面粗さを示している。また、同図（Ｂ）は、亜鉛（Zn）極性のc面(000_1)ZnO基板における熱処理後の表面粗さを示している。また、同図（Ｃ）は、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上におけるCMP処理後の表面粗さを示している。そして、同図（Ｄ）は、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上における熱処理後の表面粗さを示している。
【００８９】
図２から、上記エピタキシャルウェハを酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成する場合において、上記（工程１ａ）の表面平坦化処理を行うことにより、酸素（O）極性のｃ面において平坦性の良い綺麗な表面が得られていることが分かる。このように、ZnO基板１２表面が平坦性の良い綺麗な表面になることで、ZnO基板１２中に活性層１５のGaが拡散するのが更に抑制されので、ZnO基板１２と活性層１５の間の急峻な界面が得られ、InGaNからなる活性層１５の更に良好な結晶が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体レーザダイオード１０を得ることができる。
【００９０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子としての半導体レーザダイオード１０Ａを、図５に基づいて説明する。図５は、第２実施形態に係る半導体レーザダイオード１０Ａの概略構成を示している。
【００９１】
図１に示す上記第１実施形態に係る半導体レーザダイオード１０では、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード用のエピタキシャルウェハを、上記（工程１）乃至（工程８）により、RFMBE法を用いて酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成している。
【００９２】
これに対して、第２実施形態に係る半導体レーザダイオード１０Ａでは、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード用のエピタキシャルウェハを、RFMBE法を用いてm面(10_10)ZnO基板１２上に形成する。
【００９３】
また、この半導体レーザダイオード１０Ａのエピタキシャルウェハには、ZnO基板１２上に形成されたZnOからなるバッファ層２３と、このバッファ層２３上に形成された超格子からなる擬似格子整合層１３Ａとが含まれている。超格子からなる擬似格子整合層１３Ａは、膜厚が4MLのGaN結晶をバッファ層２３上に成長させて形成されている。半導体レーザダイオード１０Ａのエピタキシャルウェハのその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９４】
次に、半導体レーザダイオード１０Ａを製造する方法について、第１実施形態で説明した製造方法との相違点を中心に説明する。
【００９５】
なお、本実施形態では、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード用の上記エピタキシャルウェハを、以下の工程により、RFMBE法を用いてm面(10_10)ZnO基板１２上に形成する。
【００９６】
まず、上記（工程１）（（工程１ａ）から（工程１ｃ）を含む）を実施した後、次の（工程２０）で、ZnOからなるバッファ層（ZnOバッファ層）２３をm面(10_10)ZnO基板１２上に形成する。
【００９７】
（工程２０）成長温度を750℃より低い温度にして、100nm程度のZnOバッファ層２３を成長した後、1000℃で熱処理を施したのち、800℃で1000nm程度のZnOバッファ層２３を堆積させる。これにより、高品質のZnOバッファ層２３を成長することができる。この際に、ZnOバッファ層２３にAl, Ga, Inの少なくともいずれか1種類をドーピングすることにより、ZnOバッファ層２３をn型導電性にする。
【００９８】
次に、上記（工程２）に代えて、次の（工程２１）を行う。
（工程２１）750℃より低い温度、例えば500℃程度の低温でGaと窒素ラジカル(N)を基板表面に同時に供給することにより、ZnOバッファ層２３上に、GaN結晶を4ML成長させて膜厚が4MLのGaN結晶からなる擬似格子整合層１３Ａを形成する。
【００９９】
ここで、シリコン（Si）をドーピングすることにより、擬似格子整合層１３Ａをｎ型導電性にすることができる。成長温度を低温で行うのは、ZnO基板とGaNとの界面反応を抑制するためである。
【０１００】
また、本実施形態では、上記（工程３）で下部クラッド層１４を形成する際に、成長温度を750℃より低い温度、例えば、450℃に設定して、所望のセル温度に設定した原料であるIn、Ga及びAlをNと一緒にZnO基板１２上に供給させることによりAlGaInN結晶を成長する。この際に、AlGaInNの組成はZnOに格子整合するようにするが、m面基板12上成長なのでa軸とc軸の格子定数を両方整合させることはできない。そこで、(a)a軸方向に格子整合するように組成を調整する、(b)c軸方向に格子整合するように組成を調整する、(c)aとc軸の格子整合組成の中間に組成を調整するという３つの格子調整条件を、ここではm面ZnO基板上での窒化物半導体成長の格子整合とよび、格子定数を合わせることにする。
【０１０１】
（工程４）で光ガイド層２１を形成する際に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃のまま、GaとNに加えてInを供給することによりInGaN結晶を成長する。この際に、InGaN層のIn組成は下部クラッド層１４と活性層１５の組成の間にする。
【０１０２】
（工程５）次に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃のまま、最適なIn/Ga比、V/III比になるようにセル温度の設定を変更して（もしくは、複数のセルを有していれば、あらかじめ設定しておいたInとGaセルに切り替えて）、Nと一緒に基板へ供給することにより、緑色域での発光波長を有するIn組成（30％程度）のInGaNからなる活性層１５を形成する。
【０１０３】
また、上記（工程６）で光ガイド層２２を形成する際に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃のまま、GaとNに加えてInを供給することによりInGaN結晶を成長する。この際に、InGaN層のIn組成は下部クラッド層１４と活性層１５の組成の間にする。
【０１０４】
上記エピタキシャルウェハを作製するためのその他の工程は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０５】
また、上記（工程７）で上部クラッド層１６を形成する際に、成長温度を750℃より低い温度、例えば450℃のまま、所望のセル温度に設定した原料であるIn、Ga及びAlをNと一緒にZnO基板１２上に供給させることによりAlGaInN結晶を成長する。この際に、AlGaInNの組成はZnOに格子整合するようにするが、m面基板12上成長なのでa軸とc軸の格子定数を両方整合させることはできない。そこで、(a)a軸方向に格子整合するように組成を調整する、(b)c軸方向に格子整合するように組成を調整する、(c)aとc軸の格子整合組成の中間に組成を調整するという３つの格子調整条件を、ここではm面ZnO基板上での窒化物半導体成長の格子整合とよび、格子定数を合わせることにする。
【０１０６】
以上の工程により、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード１０Ａ用のエピタキシャルウェハが製造される。この後、製造されたエピタキシャルウェハを用いて、レーザダイオード構造を上記第１実施形態で説明した（工程９）乃至（工程１４）により作製することで、緑色域等の長波長の可視域で発光する半導体レーザダイオード１０Ａの製造が完了する。  以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
【０１０７】
○ZnO基板１２と活性層１５との間にZnOからなるバッファ層２３を形成することで、平坦性の良いバッファ層表面ができるので、その上部にZnO基板１２と格子整合したInGaNからなる活性層１５を成長させることにより、更に良好な結晶を有するInGaNからなる活性層１５が得られる。その結果、発光効率と信頼性が更に向上した半導体レーザダイオードを得ることができる。
【０１０８】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態において、光ガイド層２１，２２の無い構成の半導体レーザダイオードなどの半導体発光素子にも本発明は適用可能である。つまり、本発明は、ZnO単結晶基板と、このZnO単結晶基板上に順に形成された擬似格子整合層、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層及びコンタクト層と、を備えた半導体発光素子としての半導体レーザダイオードに広く適用可能である。
【０１０９】
また、本発明は、ZnO単結晶基板を用い、その表面を改質させる基板表面処理工程と、ZnO単結晶基板又は活性層の少なくとも一方に格子整合された下部クラッド層を形成する下部クラッド層形成工程と、下部クラッド層上に窒化ガリウムインジウム［Inx Ga1-x N（０＜x＜１）］からなる活性層を形成する活性層形成工程と、ZnO単結晶基板と活性層との間に擬似格子整合層を形成する擬似格子整合層形成工程と、ZnO単結晶基板又は活性層の少なくとも一方に格子整合された上部クラッド層を活性層上に形成する上部クラッド層形成工程と、前記上部クラッド層上にコンタクト層を形成するコンタクト形成工程と、を備えた半導体レーザダイオードなどの半導体発光素子の製造方法に広く適用可能である。
【０１１０】
・上記各実施形態において、ZnO基板１２、擬似格子整合層１３、下部クラッド層１４、光ガイド層２１及び下部電極層１１にそれぞれｐ型導電性を持たせ、光ガイド層２２、上部クラッド層１６及びコンタクト層１７にそれぞれｎ型導電性を持たせた半導体発光素子としての半導体レーザダイオードにも本発明は適用可能である。
【０１１１】
・上記第１実施形態では、半導体レーザダイオード用の上記エピタキシャルウェハを、RFMBE法を用いて酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成しているが、そのエピタキシャルウェハを亜鉛（Zn）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成した半導体レーザダイオードなどの半導体発光素子にも本発明は適用可能である。この場合、図２に示すように、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板に比べて平坦性が多少粗いが、上記（工程１ａ）の表面平坦化処理で熱処理後に再度CMP処理を行うことにより、亜鉛（Zn）極性のc面において平坦性の良い綺麗な表面が得られる。これにより、ZnO基板１２中に活性層１５のGaが拡散するのが抑制されので、ZnO基板１２と活性層１５の間の急峻な界面が得られ、InGaNからなる活性層１５の更に良好な結晶が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体レーザダイオードなどの半導体発光素子を得ることができる。
【０１１２】
・上記第１実施形態において、擬似格子整合層１３は、ZnO基板１２上での成長初期にGaNの2元系材料を成長させ、そのGaN層上に、In組成が次第に増やした層（InGaN傾斜組成層）を形成した擬似格子整合層であっても良い。この構成では、擬似格子整合層１３の成長初期にGaNの2元系材料を成長させることにより、急峻なZnOと窒化物半導体（InGaNからなる活性層）の界面が得られる。
【０１１３】
・上記第２実施形態において、擬似格子整合層１３Ａを形成するのに、4MLのGaNに代えて、4ML のInNを成長しても良い。また、超格子からなる擬似格子整合層１３Ａを、膜厚が1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下のGaNとInNを積層した層で構成しても良い。例えば、擬似格子整合層１３Ａを、4MLのGaNと1ML のInNを交互に積層した層、あるいは、1MLのGaNと4ML のInNを交互に積層した層で構成しても良い。このような積層構造の超格子からなる擬似格子整合層１３Ａの場合、擬似格子整合層１３Ａの臨界膜厚は、GaNとInNの平均組成をとった場合のInGaNに対応する臨界膜厚で定義される。
【０１１４】
そして、このような構成のいずれの場合においても、超格子からなる擬似格子整合層１３Ａは、その膜厚を、1ML以上、基板に対して臨界膜厚以下にすることにより、下地のZnO基板１２の格子定数を維持させたまま、上部にZnO基板１２と格子整合したInGaNからなる活性層１５を成長させることにより、良好な結晶を有する活性層１５が得られる。その結果、発光効率が高く、信頼性の高い半導体レーザダイオードなどの半導体発光素子を得ることができる。
【０１１５】
・上記第１実施形態では、エピタキシャルウェハを、酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板１２上に形成しているが、ZnO基板１２の面方位を、c面(000_1)から微傾斜(オフ角がa軸方向に1°以下)した面或いは微傾斜(オフ角がm軸方向に1°以下)した面にしても良い。
【０１１６】
・上記第２実施形態において、ZnO基板１２の面方位を、（１＿１００）面(m面)に等価な面にしても良い。
【０１１７】
・上記各実施形態において、ZnO基板１２の面方位を、（１１＿２０）面(a面) 、又はa面に等価な面、又は（１１＿２２）面、又は（１１＿２２）面に等価な面、又は（１０＿１＿１）面、又は（１０＿１＿１）面に等価な面にしても良い。
【０１１８】
・上記各実施形態では、半導体レーザダイオードとして構成した半導体発光素子について説明したが、ｐｎ接合部を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子にも本発明は適用可能である。
【０１１９】
・上記各実施形態では、活性層１５はInGaNで構成されているが、活性層１５をAlGaInNなどの他のIII-V族窒化物系化合物半導体で構成した半導体発光素子にも本発明は適用可能である。
【０１２０】
・上記各実施形態において、活性層１５を量子井戸構造にした構成にも本発明は適用可能である。
【０１２１】
・上記各実施形態において、InGaNで構成した活性層１５をAlGaInNで構成した場合にも、ZnO基板１２の格子定数はInGaN と同様にAlGaInNにも近い（格子整合する）ので、活性層１５のInの組成を高くしても、相分離が抑制される。これにより、Inの組成を高くしても均一なIn組成を有するAlGaInN活性層が得られるので、青色から赤色までの可視光領域、特に青色よりも長波長の可視光（例えば緑色）で発光する半導体発光素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】第１実施形態に係る半導体レーザダイオードの概略構成を示す断面図。
【図２】酸素（O）極性のc面(000_1)ZnO基板上及び亜鉛（Zn）極性のc面(000_1)ZnO基板の、CMP処理後の表面粗さ（RMS）と熱処理後の表面粗さ（RMS）を示すグラフ。
【図３】臨界膜厚を説明するためのグラフ。
【図４】擬似格子整合層が無い場合と有る場合におけるPL半値幅の数値をそれぞれ示すグラフ。
【図５】第２実施形態に係る半導体レーザダイオードの概略構成を示す断面図。
【図６】（Ａ）はZnO単結晶基板中にGaが拡散した様子を示す説明図、（Ｂ）はその様子を示す写真。
【符号の説明】
【０１２３】
１０，１０Ａ…半導体発光素子としての半導体レーザダイオード、１１…下部電極層、１２…ZnO単結晶基板、１３，１３Ａ…擬似格子整合層、１４…下部クラッド層、１５…活性層、１６…上部クラッド層、１７…コンタクト層、１８…パッシベーション膜、１９…上部電極層、２１，２２…光ガイド層、２３…バッファ層。
【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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