(57)【要約】【課題】電流の閉じ込めのためにｐ型半導体の加工を必要としない構造を有する半導体発光素子を提供する。【解決手段】第１の窒化ガリウム系半導体層１７は、活性層１５の主面１５ａの全体を覆う。第２の窒化ガリウム系半導体層１９は、第１の窒化ガリウム系半導体層１７の主面１７ａの全体を覆う。第１の電極２１は第２の窒化ガリウム系半導体層１９上に設けられる。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａおよび第２の領域１７ｂは活性層１５に沿って配置される。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａの活性化されていないｐ型ドーパント１７ｃの濃度Ｎａ１７ｃは第２の領域１７ｂの活性化されていないｐ型ドーパント２５ｂの濃度Ｎａ１７ｂより小さい。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａの第１の比抵抗は第２の領域１７ｂの第２の比抵抗より小さい。【選択図】図１
2007250909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に設けられたｎ型窒化ガリウム系半導体層と、
前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、
前記活性層の主面の全体を覆うように設けられておりｐ型ドーパントを含む第１の窒化ガリウム系半導体層と、
前記第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられておりｐ型ドーパントを含む第２の窒化ガリウム系半導体層と、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層上に設けられた電極と
を備え、
前記第１の窒化ガリウム系半導体層は、活性化されたｐ型ドーパントおよび活性化されていないｐ型ドーパントを含み第１の比抵抗を有する第１の領域と、活性化されていないｐ型ドーパントを含み第２の比抵抗を有する第２の領域とを含み、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１および第２の領域は前記活性層に沿って配置されており、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度は前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度より小さく、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記第１の比抵抗は前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記第２の比抵抗より小さく、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層は、活性化されたｐ型ドーパントおよび活性化されていないｐ型ドーパントを含み第１の比抵抗を有する第１の領域と、活性化されていないｐ型ドーパントを含み第２の比抵抗を有する第２の領域とを含み、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域および第２の領域は前記活性層に沿って配置されており、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度は前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度より小さく、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記第１の比抵抗は前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記第２の比抵抗より小さく、
前記第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の領域は前記基板の主面に交差する軸に沿って配置されており、
前記電極は、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域を覆うと共に、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の少なくとも一部を覆う、ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域はストライプ形状を成し、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の両側には前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域が位置しており、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域はストライプ形状を成し、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の両側には前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域が位置している、ことを特徴とする請求項１に記載された半導体発光素子。
【請求項３】
基板上に設けられたｎ型窒化ガリウム系半導体層と、
前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、
活性化されたｐ型ドーパントを含み前記活性層の主面の全体を覆うように設けられた第１の窒化ガリウム系半導体層と、
前記第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられておりｐ型ドーパントを含む第２の窒化ガリウム系半導体層と、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層上に設けられた電極と
を備え、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層は、活性化されたｐ型ドーパントおよび活性化されていないｐ型ドーパントを含み第１の比抵抗を有する第１の領域と、活性化されていないｐ型ドーパントを含み第２の比抵抗を有する第２の領域とを含み、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域および第２の領域は前記第１の窒化ガリウム系半導体層に沿って配置されており、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度は前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度より小さく、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記第１の比抵抗は前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記第２の比抵抗より小さく、
前記電極は、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域を覆うと共に、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の少なくとも一部を覆う、ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域はストライプ形状を成し、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の両側には前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域が位置している、ことを特徴とする請求項３に記載された半導体発光素子。
【請求項５】
基板上に設けられたｎ型窒化ガリウム系半導体層と、
前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、
活性化されたｐ型ドーパントを含み前記活性層の主面の全体を覆うように設けられた第１の窒化ガリウム系半導体層と、
活性化されたｐ型ドーパントを含み前記第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられた第２の窒化ガリウム系半導体層と、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており開口を有する絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられており前記開口を通して前記第３の窒化ガリウム系半導体層に接続された電極と
を備える、ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
前記活性化されたｐ型ドーパントは、フェムト秒レーザを用いて活性化されている、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された半導体発光素子。
【請求項７】
前記ｐ型ドーパントは、マグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれかである、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載された半導体発光素子。
【請求項８】
前記基板はIII族窒化物基板である、ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載された半導体発光素子。
【請求項９】
前記III族窒化物基板は窒化ガリウム支持基体を含む、ことを特徴とする請求項８に記載された半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＧａＮ系半導体層内のｐ型ドーパントを活性化する方法が記載されている。ｐ型ドーパントＭｇがドープされたＧａＮなどの窒化物系III−Ｖ族化合物半導体にレーザ光を照射することによりｐ型ドーパントの活性化を行う場合に、ドーパントの活性化を行うべき厚さｄの半導体の吸収係数が１／ｄとなる光子エネルギを半導体の実測のバンドギャップＥｇ−ｒｅａｌとし、光子エネルギーがＥｇ−ｒｅａｌに対してプラス０．５ｅＶおよびマイナス０．５ｅＶの範囲（±０．５ｅＶ）の光を用いる。
【０００３】
特許文献２では、II族元素の不純物が相当量含まれている場合にも該不純物が活性化していないｐ型窒化物系半導体層に１０Ｗ／ｃｍ２以上５００Ｗ／ｃｍ２以下のレーザ光を照射して活性化を行う。この文献によれば、ｐ型窒化物系半導体層にｎ型ドーパントを導入しておくことによりさらに活性化が促進される。
【０００４】
特許文献３には、窒化ガリウム系化合物半導体装置内のｐ型層を活性化する方法が記載されている。この方法は、紫外線から可視光までの範囲内に含まれる波長を含む光を摂氏２００度〜５００度の範囲内の温度の下でｐ型層に照射している。この照射によって、ｐ型層に含まれるｐ型ドーパントに結合した水素を除去してｐ型ドーパントをアクセプタとして活性化する。
【０００５】
特許文献４では、結晶成長後アニーリングを行わずに低抵抗なｐ型II−ＶI族化合物半導体または窒化ガリウム系化合物半導体を形成する方法が記載されている。ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長されたｐ型II−ＶI族化合物半導体または窒化ガリウム系化合物半導体に、これらの化合物半導体の禁制帯幅のエネルギ以上である光子エネルギをもつパルスレーザ光を照射して電子−正孔対を生成する。つまり、パルスレーザ光は、照射される半導体の禁制帯幅以上のエネルギに対応する波長を有するので、単一のフォトンによって一対の電子正孔対が生成される。該電子正孔対から生成したキャリアの電気的効果によりｐ型ドーパントと水素との結合を切り、ｐ型化合物半導体内から水素を除去している。
【０００６】
特許文献５には、固体試料のアニール方法および半導体不純物ドーピング層形成方法が記載されている。この方法は、従来のアニール技術は、不純物ドープ層の活性化には有効であるが、基板全体が摂氏１０００度程度の高温に加熱され、１０秒程度の短時間の加熱であっても、注入された不純物が基板深部へも拡散してしまうという問題があった。この問題を解決するために、固体試料に、電磁波を照射して格子振動（フォノン）を直接励起することにより、熱的に非平衡な状態で原子、分子及び格子欠陥の振動、再配列及び拡散を行っている。
【０００７】
特許文献６には、半導体装置の製造方法が記載されている。この方法では、フォノン吸収を利用し、格子欠陥の発生や形状の変化を伴わずに不純物の活性化を行う。シリコンに対して波長１６〜１７マイクロメートルを有するレーザビームを照射すると、多重フォノン格子吸収が生じる。レーザビームにより供給されたエネルギーが周辺に拡散する前に、その照射部での固相エピタキシーが完了するため、レーザビームが照射されている局部のみで結晶化が生じ、照射されていない部分では生じない。余分な吸熱が生じない。また局部的な溶融および凝固といった相変態が生じない。
【特許文献１】特開２００１−１２７００２号公報
【特許文献２】特開平１１−２２４９５７号公報
【特許文献３】特開２０００−３０６８５４号公報
【特許文献４】特開平９−２６６２１８号公報
【特許文献５】特開２００１−３３８８９４号公報
【特許文献６】特開２００４−１５８６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
窒化物半導体レーザおよび窒化物発光ダイオードといった半導体素子を実現する為には、低抵抗なｐ型ＧａＮ膜およびＡｌＧａＮ膜といったｐ型半導体膜が必要になる。このためには、窒化物半導体領域内のｐ型ドーパントを活性化しなければならない。なぜなら、結晶成長中に結晶に添加されたｐ型ドーパントは、成長中または成長直後の高温状態において雰囲気中に含まれる水素原子と結合することがあり、結合したドーパントは、これら半導体素子が動作する温度範囲、通常室温付近ではイオン化しない。
【０００９】
ドーパントを活性化するために、上記の文献に記載されているように、光照射を利用してドーパントと水素との結合を切り離す方法がある。特許文献１に記載された方法では、半導体の吸収係数ａが不純物の活性化を行うべき半導体厚さｄと所定の関係（ａ＝１／ｄ）を満たすエネルギ付近の光子エネルギを有する光を用いる。これ故に、使用される光の光子エネルギが、活性化される半導体層の厚さに応じて変更される。
【００１０】
特許文献２に記載された方法では、１０Ｗ／ｃｍ２以上５００Ｗ／ｃｍ２以下のエネルギを有するレーザ光を用いて活性化している。このレーザ光は、チタンサファイアレーザの第３次高調波（３４０ナノメートル）、またはアルゴンガスレーザの第２次高調波（２５７ナノメートル）である。この方法では、バンドギャップエネルギに対応する波長より短い波長の光を用いているので、単一光子の励起を利用している。
【００１１】
特許文献３に記載された方法では、紫外線から可視光に含まれる波長を含む光を照射して、直接的にドーパントと水素との結合物からプロトンを分離させている。プロトンは、窒化ガリウム系半導体のバンドギャップエネルギより大きなエネルギを有する光を窒化ガリウム系半導体層に照射して生成された電子によって中性化される。この方法では、光だけでなく多量の電子を供給することが必須である。
【００１２】
特許文献４に記載された方法では、レーザ照射によって生成された電子−正孔といったキャリアの電気的効果により、ｐ型化合物半導体内から水素を除去している。この方法では、電子−正孔対の生成が必須である。
【００１３】
また、特許文献５および６では、フォノンを利用している。
このように、ｐ型ドーパントを活性化するために、上記の文献に記載された技術では、電磁波或いは光の照射を利用している。
【００１４】
上記の文献で記載されているｐ型ドーパントの活性化とは別に、ｐ型窒化物を用いる半導体発光素子では、素子自体の特性を向上するために電極からのキャリアを活性層に効率的に導くことが求められる。III−Ｖ化合物半導体を用いる発光素子では、ｐ型半導体膜をエッチング等により加工して、電極からのキャリアを活性層に導く構造を作製している。しかしながら、ｐ型半導体膜のエッチングでは、エッチングによるダメージが避けられない。特に窒化物からなる発光素子では、エッチングによるｐ型半導体領域へのダメージは今後の発光素子の開発において重要であると考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は、上記の事情を鑑みて為されたものであり、電流の閉じ込めのためにｐ型半導体の加工を必要としない構造を有する半導体発光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】
【００１６】
本発明の一側面によれば、半導体発光素子は、（ａ）基板上に設けられたｎ型窒化ガリウム系半導体層と、（ｂ）前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、（ｃ）前記活性層の主面の全体を覆うように設けられておりｐ型ドーパントを含む第１の窒化ガリウム系半導体層と、（ｄ）前記第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられておりｐ型ドーパントを含む第２の窒化ガリウム系半導体層と、（ｅ）前記第２の窒化ガリウム系半導体層上に設けられた電極とを備える。前記第１の窒化ガリウム系半導体層は、活性化されたｐ型ドーパントおよび活性化されていないｐ型ドーパントを含み第１の比抵抗を有する第１の領域と、活性化されていないｐ型ドーパントを含み第２の比抵抗を有する第２の領域とを含み、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域および第２の領域は前記活性層に沿って配置されており、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度は前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度より小さく、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記第１の比抵抗は前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記第２の比抵抗より小さい。前記第２の窒化ガリウム系半導体層は、活性化されたｐ型ドーパントおよび活性化されていないｐ型ドーパントを含み第１の比抵抗を有する第１の領域と、活性化されていないｐ型ドーパントを含み第２の比抵抗を有する第２の領域とを含み、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域および第２の領域は前記活性層に沿って配置されており、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度は前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度より小さく、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記第１の比抵抗は前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記第２の比抵抗より小さい。前記第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域は前記基板の主面に交差する軸に沿って配置されており、前記電極は、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域を覆うと共に、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の少なくとも一部を覆う。
【００１７】
この半導体発光素子によれば、第１の窒化ガリウム系半導体層が活性層の主面の全体を覆うように設けられると共に、第２の窒化ガリウム系半導体層が第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられているので、第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の導電性を有する部分は加工されることがない。また、電極が第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の領域を覆うので、該第１の領域は電極により保護される。第２の窒化ガリウム系半導体層の第２の領域の第２の比抵抗は高抵抗なので、電極から第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の第２の領域を通して活性層に流れる電流は非常に小さい。さらに、電極から供給されるキャリアは、第２の領域の比抵抗より小さい第１の領域を通して活性層に至る。基板の主面に交差する軸に沿って第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の領域が配置されていると共に、電極が第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の領域を覆うので、電極が第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の領域に位置合わせされている。
【００１８】
本発明に係る半導体発光素子では、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域はストライプ形状を成し、前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の両側には前記第１の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域が位置しており、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域はストライプ形状を成し、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の両側には前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域が位置していることができる。
【００１９】
この半導体発光素子によれば、選択的な活性化によりエッチング等の加工を伴うことなくストライプ形状の電流閉じ込め構造が提供されるので、結晶欠陥といったダメージが第１および第２の窒化ガリウム系半導体層に残りにくい。
【００２０】
本発明の別の側面によれば、半導体発光素子は、（ａ）基板上に設けられたｎ型窒化ガリウム系半導体層と、（ｂ）前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、（ｃ）活性化されたｐ型ドーパントを含み前記活性層の主面の全体を覆うように設けられた第１の窒化ガリウム系半導体層と、（ｄ）前記第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられておりｐ型ドーパントを含む第２の窒化ガリウム系半導体層と、（ｅ）前記第２の窒化ガリウム系半導体層上に設けられた電極とを備える。前記第２の窒化ガリウム系半導体層は、活性化されたｐ型ドーパントおよび活性化されていないｐ型ドーパントを含み第１の比抵抗を有する第１の領域と、活性化されていないｐ型ドーパントを含み第２の比抵抗を有する第２の領域とを含み、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域および第２の領域は前記第１の窒化ガリウム系半導体層に沿って配置されており、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度は前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記活性化されていないｐ型ドーパントの濃度より小さく、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の前記第１の比抵抗は前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の前記第２の比抵抗より小さい。前記電極は、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域を覆うと共に、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域の少なくとも一部を覆う。
【００２１】
この半導体発光素子によれば、第１の窒化ガリウム系半導体層が活性層の主面の全体を覆うように設けられると共に、第２の窒化ガリウム系半導体層が第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられているので、第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の導電性を有する部分は加工されることがない。また、電極が第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の領域を覆うので、該第１の領域は電極により保護される。第２の窒化ガリウム系半導体層の第２の領域の第２の比抵抗は高抵抗なので、電極から第２の窒化ガリウム系半導体層の第２の領域を通して活性層に流れる電流は非常に小さい。さらに、電極から供給されるキャリアは、第２の領域の比抵抗より小さい第１の領域を通して活性層に至る。
【００２２】
本発明に係る半導体発光素子では、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域はストライプ形状を成し、前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第１の領域の両側には前記第２の窒化ガリウム系半導体層の前記第２の領域が位置していることができる。
【００２３】
この半導体発光素子によれば、エッチング等の加工を伴うことなく選択的な活性化によりストライプ形状の電流閉じ込め構造が提供されるので、結晶欠陥といったダメージが第２の窒化ガリウム系半導体層に残りにくい。
【００２４】
本発明の更なる別の側面によれば、半導体発光素子は、（ａ）基板上に設けられたｎ型窒化ガリウム系半導体層と、（ｂ）前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、（ｃ）活性化されたｐ型ドーパントを含み前記活性層の主面の全体を覆うように設けられた第１の窒化ガリウム系半導体層と、（ｄ）活性化されたｐ型ドーパントを含み前記第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられた第２の窒化ガリウム系半導体層と、（ｅ）前記第３の窒化ガリウム系半導体層の主面上に設けられており開口を有する絶縁膜と、（ｆ）前記絶縁膜上に設けられており前記開口を通して前記第２の窒化ガリウム系半導体層に接続された電極とを備える。
【００２５】
この半導体発光素子によれば、第１の窒化ガリウム系半導体層が活性層の主面の全体を覆うように設けられると共に、第２の窒化ガリウム系半導体層が第１の窒化ガリウム系半導体層の主面の全体を覆うように設けられているので、第１および第２の窒化ガリウム系半導体層の導電性を有する部分は加工されることがない。また、電極が絶縁膜の開口を通して第２の窒化ガリウム系半導体層に接続されるので、利得導波型の発光素子が提供される。
【００２６】
本発明に係る半導体発光素子では、前記活性化されたｐ型ドーパントは、フェムト秒レーザを用いて活性化されている。特定の領域内のｐ型ドーパントを選択的に活性化できる。また、本発明に係る半導体発光素子では、前記ｐ型ドーパントはマグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれかであることが好ましい。これらのドーパントはフェェムト秒レーザを用いて活性化されることが可能である。
【００２７】
本発明に係る半導体発光素子では、前記基板はIII族窒化物基板であることが好ましい。また、本発明に係る半導体発光素子では、前記III族窒化物基板は窒化ガリウム支持基体を含むことが好ましい。低転位の窒化ガリウム上に結晶成長することが可能になる。
【００２８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、電流の閉じ込めのためにｐ型半導体の加工を必要としない構造を有する半導体発光素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体発光素子に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る半導体レーザといった半導体発光素子を概略的に示す図面である。半導体発光素子１１は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３と、活性層１５と、第１の窒化ガリウム系半導体層１７と、第２の窒化ガリウム系半導体層１９と、第１の電極２１とを備える。ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３は、基板２３の主面２３ａ上に設けられている。活性層１５は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３の主面１３ａ上に設けられている。活性層１５は、窒化ガリウム系半導体からなっており、またバルク構造、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造等を有することができる。第１の窒化ガリウム系半導体層１７は、活性層１５の主面１５ａの全体を覆うように設けられており、またｐ型ドーパント２５ａ、２５ｂ、２５ｃを含む。第２の窒化ガリウム系半導体層１９は、第１の窒化ガリウム系半導体層１７の主面１７ａの全体を覆うように設けられており、またｐ型ドーパント２７ａ、２７ｂ、２７ｃを含む。第１の電極２１は、第２の窒化ガリウム系半導体層１９上に設けられている。
【００３２】
第１の窒化ガリウム系半導体層１７は、第１の領域１７ａと、第２の領域１７ｂとを含む。第１の領域１７ａおよび第２の領域１７ｂは活性層１５に沿って配置されている。第１の領域１７ａは、活性化されたｐ型ドーパント２５ａおよび活性化されていないｐ型ドーパント２５ｃを含むと共に、第２の領域１７ｂは、活性化されていないｐ型ドーパント２５ｂを含む。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａの活性化されていないｐ型ドーパント２５ｃの濃度Ｎａ１７ｃは第２の領域１７ｂの活性化されていないｐ型ドーパント２５ｂの濃度Ｎａ１７ｂより小さい。第１の領域１７ａは第１の比抵抗Ｒ１７ａを有する。第２の領域１７ｂは第２の比抵抗Ｒ１７ｂを有する。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａの第１の比抵抗Ｒ１７ａは、第２の領域１７ｂの第２の比抵抗Ｒ１７ｂより小さい。
【００３３】
第２の窒化ガリウム系半導体層１９は、第１の領域１９ａと第２の領域１９ｂとを含む。第１の領域１９ａおよび第２の領域１９ｂは第１の窒化ガリウム系半導体層１７に沿って配置されている。第１の領域１９ａは、活性化されたｐ型ドーパント２７ａおよび活性化されていないｐ型ドーパント２７ｃを含むと共に、第２の領域１９ｂは、活性化されていないｐ型ドーパント２７ｂを含む。第１の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａの活性化されていないｐ型ドーパント１９ｃの濃度Ｎａ１９ｃは第２の領域１９ｂの活性化されていないｐ型ドーパント２７ｂの濃度Ｎａ１９ｂより小さい。第１の領域１９ａは第１の比抵抗Ｒ１９ａを有する。第２の領域１９ｂは第２の比抵抗Ｒ１９ｂを有する。第１の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａの第１の比抵抗Ｒ１９ａは第２の領域１９ｂの第２の比抵抗Ｒ１９ｂより小さい。
【００３４】
第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９の第１の領域１７ａ、１９ａ並びに電極２１は、基板２３の主面２３ａに交差する軸に沿って配置されている。第１の電極２１は、第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａを覆うと共に、第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第２の領域１９ａを部分的に或いは全体的に覆う。
【００３５】
この半導体発光素子１１によれば、第１の窒化ガリウム系半導体層１７が活性層１５の主面１５ａの全体を覆うように設けられると共に、第２の窒化ガリウム系半導体層１９が第１の窒化ガリウム系半導体層１７の主面１７ｃの全体を覆うように設けられているので、第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９の導電性を有する部分は加工されていない。また、第１の電極２１が第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａを覆うので、該第１の領域１９ａは第１の電極２１により保護される。第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第２の領域１９ｂの第２の比抵抗Ｒ１９ｂは高抵抗なので、第１の電極２１から第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９の第２の領域１７ｂ、１９ｂを通して活性層１５に流れる電流は非常に小さい。さらに、第１の電極２１から供給されるキャリアは、第２の領域１９ｂ、１７ｂの比抵抗より小さい比抵抗を有する第１の領域１９ａ、１７ａを通して活性層１５に至る。基板２３の主面２３ａに交差する軸に沿って第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９の第１の領域１７ａ、１９ａが配置されていると共に、第１の電極２１が第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａを覆うので、第１の電極２１が第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９の第１の領域１７ａ、１９ａに位置合わせされている。
【００３６】
第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の部分１７ａの比抵抗Ｒ１７ａは、例えば３×１０−４Ω・ｃｍ以上であり、また１×１０−１Ω・ｃｍ以下である。また、第２の部分１７ｂの比抵抗Ｒ１７ｂは、例えば５×１０５Ω・ｃｍ以上であり、また５×１０９Ω・ｃｍ以下である。第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の部分１９ａの比抵抗Ｒ１９ａは、例えば１×１０−５Ω・ｃｍ以上であり、また１×１０−１Ω・ｃｍ以下である。また、第２の部分１９ｂの比抵抗Ｒ１９ｂは、例えば７×１０５Ω・ｃｍ以上であり、また９×１０９Ω・ｃｍ以下である。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の部分１７ａのキャリア濃度は、例えば１×１０１７ｃｍ−３以上であり、また２×１０１８ｃｍ−３以下である。また、第２の部分１７ｂのキャリア濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３以上であり、また８×１０１６ｃｍ−３以下である。第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の部分１９ａのキャリア濃度は、例えば１×１０１７ｃｍ−３以上であり、また２×１０１８ｃｍ−３以下である。また、第２の部分１９ｂのキャリア濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３以上であり、また８×１０１６ｃｍ−３以下である。
【００３７】
半導体発光素子１１では基板２３は導電性を有する。半導体発光素子１１は、基板２３の裏面２３ｂ上に設けられた第２の電極２９を更に含む。好ましくは、基板２３はIII族窒化物基板であることができる。また、III族窒化物基板は、例えば窒化ガリウム支持基体を含むことが好ましい。必要な場合には、窒化ガリウム支持基体上には、窒化ガリウム系半導体からなるバッファ層等が形成される。さらに、第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の部分１９ａのキャリア濃度は、第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の部分１７ａのキャリア濃度より大きいことが好ましい。加えて、第２の窒化ガリウム系半導体層１９のバンドギャップは、第１の窒化ガリウム系半導体層１７のバンドギャップより小さいことが好ましい。
【００３８】
半導体発光素子１１を以下に示す。
支持基体２３：厚さ３００マイクロメートルのＣ面を有するｎ型窒化ガリウム
ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３：
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、Ａｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎ、厚さ１００００ナノメートル、キャリア濃度４×１０１８ｃｍ−３
活性層１５：ＩｎＧａＮ井戸層および障壁層を含む多重量子井戸構造
第１の窒化ガリウム系半導体層１７：
ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層、Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ｎ、厚さ１００ナノマイクロメートル、キャリア濃度７×１０１７ｃｍ−３
第２の窒化ガリウム系半導体層１９：
ＭｇドープＧａＮコンタクト層、ＧａＮ、厚さ５０ナノメートル、キャリア濃度１×１０１５ｃｍ−３
第１の電極２１：アノード、Ｎｉ／Ａｕ
第２の電極２９：カソード、Ｔｉ／Ａｌ
である。半導体膜１７、１９には、ｐ型ドーパントだけでなく、原料ガスに含まれる水素が含まれている。窒化ガリウム系半導体層としては、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮがある。
【００３９】
第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９の第１の領域１７ａ、１９ａにおける活性化されたｐ型ドーパントに関しては、多光子吸収過程を利用するレーザ活性化が利用される。
【００４０】
図２は、ｐ型ドーパントを含む窒化ガリウム系半導体内で生じる多光子吸収過程を示す図面である。マルチフォトン吸収では、シングルフォトン吸収と異なり、基底状態Ｇｌｅｖｅｌから複数の光子Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３（実質的に同じ光子エネルギを有する複数の光子）を吸収して、真空準位Ｖｌｅｖｅｌより高い準位に遷移する。このマルチフォトン吸収によって、活性化されていないｐ型ドーパントが、活性化されたｐ型ドーパントに窒化ガリウム系半導体３１内において変わる。このマルチフォトン吸収を生じさせるためには１０４Ｗ／ｃｍ２以上の強度を有するレーザ光を使用することが好ましい。
【００４１】
第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９内のｐ型ドーパントとしては、例えばマグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれかを用いることができる。これらのドーパントはフェムト秒レーザを用いて活性化されることが可能である。窒化ガリウム系半導体のｐ型ドーパントは水素Ｈと結合しており、フェムト秒レーザ光の照射によってｐ型ドーパントは、結合している水素Ｈから切り離されて、この結果、ｐ型ドーパントの活性化が達成される。
【００４２】
図３は、本実施の形態に係るフェムト秒レーザの構成の一例を概略的に示す図面である。短パルスレーザ光照射装置５０は、マルチフォトン吸収を発生させるためのレーザ光のパルス列を生成可能なレーザ発振器５２と、対象物を搭載するステージ５８とを含む。短パルスレーザ光照射装置５０では、レーザ発振器５２からアパーチャ５４へ至る光学経路上に、第１のミラー６０ａが配置されている。アパーチャ５４からレンズ５６に至る光学経路上に、第２および第３のミラー６０ｂ、６０ｃが配置されている。ステージ５８は、対象物を搭載するための支持台を複数の方向（例えばＸ、ＹおよびＺ方向）に移動可能な駆動機構を含むことができる。レーザ発振器５３からのパルス列ＰＴＲＡＩＮ０は、アパーチャ５４によって絞られた後に、レンズ５６によって所望のビーム径に変換される。変換されたビーム径のパルス列ＰＴＲＡＩＮ１は、窒化ガリウム系半導体領域６２の表面または内部に照射されて、照射された領域においてマルチフォトン吸収を引き起こす。短パルスレーザ光照射装置５０を用いて、レーザパルス光列ＰＴＲＡＩＮ１で窒化ガリウム系半導体領域を走査することによって、窒化ガリウム系半導体領域の所望の領域においてｐ型ドーパントを活性化することができる。
【００４３】
この短パルスレーザ光照射装置５０では、レーザ光のパルス列ＰＴＲＡＩＮ１のパルス幅は１００ナノ秒以下であることが好ましく、これによってレーザ照射による半導体の発熱を低減することができるという利点がある。また、レーザ光のパルス列ＰＴＲＡＩＮ１のパルス幅は１０００００フェムト秒以下であることが好ましく、これによってレーザ照射に伴う格子振動の増大を抑制し半導体の発熱をより減らす事ができるという利点がある。
【００４４】
レーザ光の照射のためのレーザ光源として、例えばチタンサファイヤフェムト秒レーザを用いる。
レーザ光の波長λ：７００〜９００ナノメートル
レーザ光のパルス幅：１００フェムト秒以下
レーザの出力：１ナノジュール〜１０ミリジュール
である。
サンプルの移動速度として、例えば
Ｘ方向移動速度：毎秒２．３ミリメートル
Ｙ方向移動ステップ幅：３マイクロメートル
を用いることができる。この結果、ｐ型窒化ガリウム系半導体膜が形成される。本実施の示されるように、マルチフォトン吸収を利用するｐ型ドーパント活性化は、ＧａＮ膜およびＡｌＧａＮ膜のｐ型ドーパントだけでなく、他の窒化ガリウム系物質ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮでも使用できる。
【００４５】
半導体発光素子１１では、第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａはストライプ形状を成すことが好ましい。第１の窒化ガリウム系半導体層１７の第１の領域１７ａの両側には第２の領域１７ｂが位置している。また、第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａはストライプ形状を成している。第２の窒化ガリウム系半導体層１９の第１の領域１９ａの両側には第２の領域１９ｂが位置している。この半導体発光素子１１によれば、選択的な活性化によりエッチング等の加工を伴うことなくストライプ形状の電流閉じ込め構造が提供されるので、結晶欠陥といったダメージが第１および第２の窒化ガリウム系半導体層１７、１９に残りにくい。第１の領域１７ａ、１９ａの幅は、例えば０．１マイクロメートル程度以上であり、また１５マイクロメートル程度以下である。
【００４６】
なお、これまでに説明された実施の形態において、基板が絶縁性を有する場合、低温ＧａＮバッファ層等が絶縁性基板上に形成される。第１の領域１７ａ、１９ａをエッチングすること無く第２の領域１７ｂ、１９ｂおよび活性層をエッチングすると、ｎ型窒化ガリウム系半導体層が露出される。この領域上に、カソードといった電極が形成される。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電流の閉じ込めのためにｐ型半導体の加工を必要としない構造を有する半導体発光素子１１が提供される。また、第１の領域１７ａ、１９ａの厚さの和が大きい場合には、屈折率導波型の半導体発光素子１１が提供される。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図４は、本実施の形態に係る半導体レーザといった半導体発光素子を概略的に示す図面である。半導体発光素子５１は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３と、活性層１５と、第１の窒化ガリウム系半導体層５３と、第２の窒化ガリウム系半導体層５５と、電極５７とを備える。半導体発光素子５１では、基板２３は導電性を有する。半導体発光素子１１は、基板２３の裏面２３ｂ上に設けられた第２の電極２９を更に含む。ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３は基板２３上に設けられており、また活性層１５は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３の主面１３ａ上に設けられている。
【００４９】
第１の窒化ガリウム系半導体層５３は活性層１５の主面１５ａの全体を覆うように設けられている。活性化されたｐ型ドーパント５９ａは第１の窒化ガリウム系半導体層５３の全体に含まれている。第２の窒化ガリウム系半導体層５５は第１の窒化ガリウム系半導体層５３の主面５３ａの全体を覆うように設けられている。第２の窒化ガリウム系半導体層５５はｐ型ドーパント６１ａ、６１ｂ、６１ｃを含む。電極５７は第２の窒化ガリウム系半導体層５５上に設けられている。
【００５０】
第２の窒化ガリウム系半導体層５５は、第１の領域５５ａおよび第２の領域５５ｂを含む。第１の領域５５ａおよび第２の領域５５ｂは第１の窒化ガリウム系半導体層５３の主面５３ａに沿って配置されている。第１の領域５５ａは、活性化されたｐ型ドーパント６１ａおよび活性化されていないｐ型ドーパント６１ｃを含むと共に、第２の領域５５ｂは、活性化されていないｐ型ドーパント６１ｂを含む。第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の領域５５ａの活性化されていないｐ型ドーパントの濃度Ｎａ５５ａは第２の領域５５ｂの活性化されていないｐ型ドーパントの濃度Ｎａ５５ｂより小さい。
【００５１】
第１の領域５５ａは第１の比抵抗Ｒ５５ａを有すると共に、第２の領域５５ｂは第２の比抵抗Ｒ５５ｂを有する。第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の領域５５ａの第１の比抵抗Ｒ５５ａは第２の領域５５ｂの第２の比抵抗Ｒ５５ｂより小さい。電極５７は、第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の領域５５ａを覆うと共に、第２の領域５５ｂの少なくとも一部を覆う。
【００５２】
この半導体発光素子５１によれば、第１の窒化ガリウム系半導体層５３が活性層１５の主面１５ａの全体を覆うように設けられると共に、第２の窒化ガリウム系半導体層５５が第１の窒化ガリウム系半導体層５３の主面５３ａの全体を覆うように設けられているので、第１および第２の窒化ガリウム系半導体層５３、５５の導電性を有する部分は加工されることがない。また、電極５７が第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第２の領域５５ｂの少なくとも一部を覆うので、該第２の領域５５ｂは電極５７により保護される。第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第２の領域５５ｂの第２の比抵抗Ｒ５５ｂは高抵抗なので、電極５７からび第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第２の領域５５ｂを通して活性層１５に流れる電流は非常に小さい。さらに、電極５７から供給されるキャリアは、第２の領域５５ｂの比抵抗Ｒ５５ｂより小さい比抵抗Ｒ５５ａを有する第１の領域５５ａを通して活性層１５に至る。
【００５３】
半導体発光素子５１では、第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の領域５５ａはストライプ形状を成している。第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の領域５５ａの両側には第２の領域５５ｂが位置している。この半導体発光素５１子によれば、エッチング等の加工を伴うことなく選択的な活性化によりストライプ形状の電流閉じ込め構造が提供されるので、結晶欠陥といったダメージが第２の窒化ガリウム系半導体層５５に残りにくい。第１の領域５５ａの幅は、例えば０．１マイクロメートル程度以上であり、また２０マイクロメートル程度以下である。
【００５４】
第１の窒化ガリウム系半導体層５３の第１の部分５３ａおよび第２の部分５３ｂの比抵抗は、例えば６×１０５Ω・ｃｍ以上であり、また５×１０９Ω・ｃｍ以下である。第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の部分５５ａの比抵抗は、例えば１×１０−５Ω・ｃｍ程度以上であり、また１×１０−１Ω・ｃｍ程度以下である。第２の部分５５ｂの比抵抗は、例えば７×１０５Ω・ｃｍ程度以上であり、また９×１０９Ω・ｃｍ程度以下である。第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の部分５５ａのキャリア濃度は、例えば１×１０１７ｃｍ−３以上であり、また５×１０１８ｃｍ−３以下である。また、第２の部分５５ｂのキャリア濃度は、例えば１×１０１５ｃｍ−３以上であり、また８×１０１６ｃｍ−３以下である。
【００５５】
半導体発光素子５１では基板２３は導電性を有する。半導体発光素子５１は、基板２３の裏面２３ｂ上に設けられた第２の電極２９を更に含む。好ましくは、基板２３はIII族窒化物基板であることができる。また、III族窒化物基板は、例えば窒化ガリウム支持基体を含むことが好ましい。必要な場合には、窒化ガリウム支持基体上には、窒化ガリウム系半導体からなるバッファ層等が形成される。さらに、第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の部分５５ａのキャリア濃度は、第１の窒化ガリウム系半導体層５３のキャリア濃度より大きいことが好ましい。加えて、第２の窒化ガリウム系半導体層５５のバンドギャップは、第１の窒化ガリウム系半導体層５３のバンドギャップより小さいことが好ましい。
【００５６】
半導体発光素子５１を以下に示す。支持基体２３、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３、活性層１５および第２の電極２９については第１の実施の形態と同じものを使用できる。
第１の窒化ガリウム系半導体層５３：
ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層、Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ｎ、厚さ５００ナノメートル、キャリア濃度７×１０１７ｃｍ−３
第２の窒化ガリウム系半導体層５５：
ＭｇドープＧａＮコンタクト層、ＧａＮ、厚さ１００ナノメートル、キャリア濃度４×１０１８ｃｍ−３
第１の電極５７：アノード、Ｎｉ／Ａｕ
である。半導体膜５５には、ｐ型ドーパントだけでなく、原料ガスに含まれる水素が含まれている。
【００５７】
第１の窒化ガリウム系半導体層５３および第２の窒化ガリウム系半導体層５５の第１の領域５５ａにおける活性化されたｐ型ドーパントに関しては、多光子吸収過程を利用するレーザ活性化が利用される。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電流の閉じ込めのためにｐ型半導体の加工を必要としない構造を有する半導体発光素子５１が提供される。また、第１の領域５５ａの厚さが大きい場合、屈折率導波型の半導体発光素子５１が提供される。その他の場合、利得導波型の半導体発光素子５１が提供される。
【００５９】
（第３の実施の形態）
図５は、本実施の形態に係る半導体レーザといった半導体発光素子を概略的に示す図面である。半導体発光素子６１は、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３と、活性層１５と、第１の窒化ガリウム系半導体層５３と、第２の窒化ガリウム系半導体層６３と、電極６５と、絶縁膜６７とを備える。半導体発光素子５１では、第１の窒化ガリウム系半導体層５３は、活性層１５の主面１５ａの全体を覆うように設けられている。第２の窒化ガリウム系半導体層６３は、第１の窒化ガリウム系半導体層５３の主面５３ａの全体を覆うように設けられている。絶縁膜６７は、第２の窒化ガリウム系半導体層６３の主面６３ａ上に設けられており、開口６７ａを有する。電極６５は、絶縁膜６７上に設けられており、また開口６７ａを通して第２の窒化ガリウム系半導体層６３に接続される。第１の窒化ガリウム系半導体層５３は、活性化されたｐ型ドーパント６９ａを含んでいる。第２の窒化ガリウム系半導体層６３は、活性化されたｐ型ドーパント６９ｂを含んでいる。
【００６０】
この半導体発光素子６１によれば、第１の窒化ガリウム系半導体層５３が活性層１５の主面１５ａの全体を覆うように設けられると共に、第２の窒化ガリウム系半導体層６３が第１の窒化ガリウム系半導体層５３の主面５３ａの全体を覆うように設けられているので、第１および第２の窒化ガリウム系半導体層５３、６３の導電性を有する部分は加工されることがない。また、電極６５が絶縁膜６７の開口６７ａを通して第２の窒化ガリウム系半導体層６３に接続されるので、利得導波型の発光素子が提供される。
【００６１】
半導体発光素子６１では基板２３は導電性を有する。半導体発光素子６１は、基板２３の裏面２３ｂ上に設けられた第２の電極２９を更に含む。好ましくは、基板２３はIII族窒化物基板であることができる。また、III族窒化物基板は、例えば窒化ガリウム支持基体を含むことが好ましい。必要な場合には、窒化ガリウム支持基体上には、窒化ガリウム系半導体からなるバッファ層等が形成される。さらに、第２の窒化ガリウム系半導体層６３のキャリア濃度は、第１の窒化ガリウム系半導体層５３のキャリア濃度より大きいことが好ましい。加えて、第２の窒化ガリウム系半導体層６３のバンドギャップは、第１の窒化ガリウム系半導体層５３のバンドギャップより小さいことが好ましい。
【００６２】
半導体発光素子６１を以下に示す。支持基体２３、ｎ型窒化ガリウム系半導体層１３、活性層１５および第２の電極２９については第１の実施の形態と同じものを使用できる。第１の窒化ガリウム系半導体層５３については第２の実施の形態と同じものを使用できる。
第２の窒化ガリウム系半導体層６３：
ＭｇドープＧａＮコンタクト層、ＧａＮ、厚さ５００ナノメートル、キャリア濃度３×１０１８ｃｍ−３
第１の電極６５：アノード、Ｎｉ／Ａｕ
絶縁膜６７：シリコン酸化物、シリコン窒化物
である。
【００６３】
第１の窒化ガリウム系半導体層５３および第２の窒化ガリウム系半導体層６３における活性化されたｐ型ドーパントに関しては、多光子吸収過程を利用するレーザ活性化が利用される。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電流の閉じ込めのためにｐ型半導体の加工を必要としない構造を有する半導体発光素子６１が提供される。利得導波型の半導体発光素子６１が提供される。
【００６５】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る半導体レーザといった半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、ｐ型ドーパントを含む窒化ガリウム系半導体内で生じる多光子吸収過程を示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係るフェムト秒レーザの構成の一例を概略的に示す図面である。
【図４】図４は、第２の実施の形態に係る半導体レーザといった半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【図５】図５は、第３の実施の形態に係る半導体レーザといった半導体発光素子を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
【００６７】
１１…半導体発光素子、１３…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、１５…活性層、１７…第１の窒化ガリウム系半導体層、１７ａ…第１の窒化ガリウム系半導体層の第１の部分、１７ｂ…第１の窒化ガリウム系半導体層の第２の部分、１９…第２の窒化ガリウム系半導体層、１９ａ…第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の部分、１９ｂ…第２の窒化ガリウム系半導体層の第２の部分、２１…第１の電極、２３…支持基体、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…ｐ型ドーパント、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…ｐ型ドーパント、２９…第２の電極、５１…半導体発光素子、５３…第１の窒化ガリウム系半導体層、５５…第２の窒化ガリウム系半導体層、５５ａ…第２の窒化ガリウム系半導体層の第１の部分、５５ｂ…第２の窒化ガリウム系半導体層の第２の部分、５７…第１の電極、５９ａ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ…ｐ型ドーパント、６１…半導体発光素子、６３…第２の窒化ガリウム系半導体層、６５…第１の電極、６７…絶縁膜
【図１】
2007250909.tif 000003
【図２】
2007250909.tif 000004
【図３】
2007250909.tif 000005
【図４】
2007250909.tif 000006
【図５】
2007250909.tif 000007