(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された前記基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層と、
前記結晶層に形成された前記傾斜結晶面に平行な面内に延在する第一導電型層、活性層、及び第二導電型層と、
前記第二導電型層上に形成された第一の電極と、
前記活性層と前記第一導電型層との間、及び前記活性層と前記第二導電型層との間の少なくとも一方に形成された前記傾斜結晶面に平行な面内に延在するアンドープ結晶層と、
前記基板の主面に対して平行する面内に形成された第二の電極とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記結晶層はウルツ鉱型化合物半導体層からなることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ウルツ鉱型化合物半導体層は窒化物系化合物半導体層であることを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記結晶層は下地成長層を介して前記基板上に選択成長により形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記選択成長は選択的に形成されたマスク層の開口部を利用して行われることを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記選択成長は前記結晶層が前記開口部よりも横方向に広がって行われることを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記基板の主面はＣ面であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記傾斜結晶面は、Ｓ面及び（１１−２２）面の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記結晶層は六角錘形状若しくは三角ストライプ形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記三角ストライプ形状の稜線は［１−１００］方向若しくは［１１−２０］方向であることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記第二導電型層はマグネシウム、亜鉛、若しくはベリリウムがドープされることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記アンドープ結晶層は１０Å以上１００ｎｍ以下の厚みであることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
基板上に開口部を有するマスク層若しくは結晶種層を形成し、
前記開口部若しくは前記結晶種層から前記基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層を選択的に形成し、
前記傾斜結晶面に平行な面内に延在する第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を前記結晶層に形成し、
前記第二導電型層上に第一の電極を形成し、
前記活性層と前記第一導電型層との間、及び前記活性層と前記第二導電型層との間の少なくとも一方に前記傾斜結晶面に平行な面内に延在するアンドープ結晶層を形成し、
前記基板の主面に平行する面内に第二の電極を形成する
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記結晶層はウルツ鉱型化合物半導体層からなることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記ウルツ鉱型化合物半導体層は窒化物系化合物半導体層であることを特徴とする請求項１４記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記結晶層は下地成長層を介して前記基板上に形成されることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記結晶層は前記開口部よりも横方向に広がって成長したものであることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記基板の主面はＣ面であることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記傾斜結晶面は、Ｓ面及び（１１−２２）面の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記結晶層は六角錘形状若しくは三角ストライプ形状であることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記三角ストライプ形状の稜線は［１−１００］方向若しくは［１１−２０］方向であることを特徴とする請求項２０記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記第二導電型層はマグネシウム、亜鉛、若しくはベリリウムがドープされることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記アンドープ結晶層は１０Å以上１００ｎｍ以下の厚みであることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２４】
前記基板上に複数の半導体発光素子を形成した後、各半導体発光素子毎に分離することを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項２５】
分離した前記半導体発光素子の裏面に一方の電極を形成することを特徴とする請求項２４記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関し、特に、窒化物系化合物半導体を用いた半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法において、基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層に第一導電型層、活性層、及び第二導電型層が傾斜結晶面に平行な面内に延在して形成される半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、窒化物系化合物半導体を用いた半導体発光素子は、サファイア基板上に低温バッファ層を形成し、この上に例えば、シリコンドープのＧａＮからなるｎ側コンタクト層を形成し、シリコンドープのＧａＮからなるｎ側クラッド層、シリコンドープのＩｎＧａＮからなる活性層、マグネシウムドープのＡｌＧａＮからなるｐ側クラッド層、マグネシウムドープのＧａＮからなるｐ側コンタクト層などを積層して形成される。
【０００３】
このような構造を有する半導体発光素子は、４５０ｎｍから５３０ｎｍを含む青色、緑色用発光ダイオードとして製品化されて量産されており、大型ディスプレイなどの種々の応用装置に用いられている。そして、個々の半導体発光素子の発光出力を高め応用装置の輝度を向上させるために、半導体発光素子のクラッド層にドープする不純物濃度を高め応用装置の輝度を向上させている。
【０００４】
サファイア基板上に窒化物系半導体を結晶成長させる場合、通常はＣ面を主面とするサファイア基板が使用される。窒化物系半導体層は基板主面と平行な面内に延在して形成されるため、基板主面上に形成される活性層やそれを挟むクラッド層などの窒化物系半導体層の表面もＣ面を有する。
【０００５】
サファイア基板のＣ面上に選択成長させた場合には、（１−１０１）面すなわちＳ面で囲まれた先端の尖った形状の結晶層が形成される（例えば、特許公報第２８３０８１４号の明細書段落０００９参照）が、電極形成に必要な平坦面が得られていないものとされ、積極的に電子デバイスや発光デバイスとして利用されている例はなく、さらなる選択成長から結晶構造の下地層として利用されているに過ぎない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、半導体発光素子の発光出力を向上させるためにクラッド層にドープする不純物の量を多くしすぎると、不純物が活性層に拡散し易くなり、活性層の結晶品位を低下させ、活性層の劣化を招く。
【０００７】
さらに、選択成長を用いて傾斜結晶面に平行な面内に延在して結晶層が形成される半導体発光素子の場合、クラッド層が傾斜結晶面を有する結晶層に形成されるため、プレーナ型の半導体発光素子に比べてより、より一層不純物が活性層に拡散し易くなる。
【０００８】
そこで本発明は、選択成長を用いて活性層が傾斜結晶面を有する結晶層に傾斜結晶面に平行な面内に延在して形成される半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法において、クラッド層から活性層へ不純物が拡散するのを防ぎ、活性層の劣化を防止することができる半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明における半導体発光素子は、基板と、基板上に形成された基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層と、結晶層に形成された傾斜結晶面に平行な面内に延在する第一導電型層、活性層、及び第二導電型層と、第二導電型層上に形成された第一の電極と、活性層と第一導電型層との間、及び活性層と第二導電型層との間の少なくとも一方に形成された傾斜結晶面に平行な面内に延在するアンドープ結晶層と、基板の主面に対して平行する面内に形成された第二の電極とを有することを特徴とする。
【００１０】
基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層に傾斜結晶面に平行な面内に延在して形成される活性層に近接してアンドープ結晶層を形成することにより、結晶面の傾斜によって不純物が導電型層から活性層へ拡散するのをアンドープ結晶層により防ぐことができる。特に、結晶層の最外層である第二導電型層から活性層へ不純物が拡散するのを防ぐことができる。さらに、導電型層から活性層へ拡散する不純物をアンドープ結晶層により防止することができるため、活性層の結晶品位を低下させず、活性層が不純物により劣化されない半導体発光素子を形成することができる。
【００１１】
基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層に傾斜結晶面に平行な面内に延在して活性層が形成される半導体発光素子において、導電型層から活性層への不純物の拡散が防止することができるため、導電型層の不純物濃度を高めることができ、発光効率の高い半導体発光素子を形成することができる。
【００１２】
本発明における半導体発光素子の製造方法は、基板上に開口部を有するマスク層若しくは結晶種層を形成し、開口部若しくは前記結晶種層から前記基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層を選択的に形成し、前記傾斜結晶面に平行な面内に延在する第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を結晶層に形成し、第二導電型層上に第一の電極を形成し、活性層と第一導電型層との間、及び活性層と第二導電型層との間の少なくとも一方に傾斜結晶面に平行な面内に延在するアンドープ結晶層を形成し、基板の主面に平行する面内に第二の電極を形成することを特徴とする。
【００１３】
基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層に傾斜結晶面に平行な面内に延在して形成される活性層に近接してアンドープ結晶層を形成することにより、結晶層の傾斜によって不純物が導電型層から活性層へ拡散するのをアンドープ結晶層により防ぐことができる。特に、結晶層の最外層である第二導電型層から活性層へ不純物が拡散するのを防ぐことができる。さらに、導電型層から活性層へ拡散する不純物をアンドープ結晶層により防止することができるため、活性層の結晶品位を低下させず、活性層が不純物により劣化を防ぐことができる。
【００１４】
基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層に傾斜結晶面に平行な面内に延在して活性層が形成される半導体発光素子において、導電型層から活性層への不純物の拡散が防止することができるため、半導体発光素子の導電型層の不純物濃度を高め、発光効率を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明における半導体発光素子は、基板上に基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層を形成し、傾斜結晶面に平行な面内に延在する第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を結晶層に形成し、傾斜結晶面に平行な面内に延在するアンドープ結晶層を活性層に近接して結晶層に形成してなることを特徴とする。
【００１６】
本発明において用いられる基板は、ウルツ鉱型の化合物半導体層を形成し得るものであれば特に限定されず、種々のものを使用できる。例示すると、サファイア（Ａｌ２Ｏ３、Ａ面、Ｒ面、Ｃ面を含む。）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む。）、ＧａＮ、Ｓｉ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＬｉＭｇＯ、ＬｉＧａＯ２、ＧａＡｓ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＩｎＡｌＧａＮなどからなる基板であり、好ましくはこれらの材料からなる六方晶系基板または立方晶系基板であり、より好ましくは六方晶系基板である。例えば、サファイア基板を用いる場合では、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体の材料を成長させる場合に多く利用されているＣ面を主面としたサファイア基板を用いることができる。この場合の基板主面としてのＣ面は、５乃至６度の範囲で傾いた面方位を含むＳ面に実質的に等価な面である。半導体装置の製造に広く使用されているシリコン基板などを利用することも可能である。
【００１７】
基板上に形成される結晶層は基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有し、後述する基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に延在して第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を形成することができる材料層であれば良く、特に限定されるものではない。このような材料層は、後述の工程においてファセット構造を形成することからウルツ鉱型の化合物半導体層を選ぶことが好ましい。化合物半導体層としてはウルツ鉱型の結晶構造を有する窒化物系化合物半導体、ＢｅＭｇＺｎＣｄＳ系化合物半導体、およびＢｅＭｇＺｎＣｄＯ系化合物半導体などが好ましい。窒化物系化合物半導体からなる結晶層としては、例えばＩＩＩ族系化合物半導体を用いることができ、更には窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系化合物半導体、窒化インジウム（ＩｎＮ）系化合物半導体、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）系化合物半導体、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系化合物半導体が好ましく、特に窒化ガリウム系化合物半導体が好ましい。一例としては、サファイア基板上にアンドープのＧａＮ層を形成し、その後でＳｉドープのＧａＮ層を形成しても良い。なお、本発明において、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮなどは必ずしも、３元混晶のみ、２元混晶のみの窒化物系化合物半導体を指すのではなく、例えばＩｎＧａＮでは、ＩｎＧａＮの作用を変化させない範囲での微量のＡｌ、その他の不純物を含んでいても本発明の範囲であることはいうまでもない。また本明細書中、窒化物とはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＴａをＩＩＩ族とし、Ｖ族にＮを含む化合物を指し、全体の１％以内若しくは１×１０２０ｃｍ３以下の不純物の混入を含む場合もある。
【００１８】
結晶層の成長方法としては、種々の気相成長法を挙げることができ、例えば有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ（ＭＯＶＰＥ）法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などの気相成長法や、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）などがある。その中でもＭＯＣＶＤ法によると、迅速に結晶性の良いものが得られる。ＭＯＣＶＤ法では、ＧａソースとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＥＧ（トリエチルガリウム）、ＡｌソースとしてはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）、Ｉｎソースとしては、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＥＩ（トリエチルインジウム）などのアルキル金属化合物が多く使用され、窒素源としてはアンモニア、ヒドラジンなどのガスが使用される。また、不純物ソースとしてはＳｉであればシランガス、Ｇｅであればゲルマンガス、ＭｇであればＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）、ＺｎであればＤＥＺ（ジエチルジンク）などのガスが使用される。一般にＭＯＶＰＥ法では、これらのガスを加熱された基板の表面に供給して分解することにより、ＩｎＡｌＧａＮ系化合物半導体をエピタキシャル成長させることができる。
【００１９】
結晶層を形成する前に下地成長層を基板上に形成することが好ましく、この下地成長層は窒化ガリウム層や窒化アルミニウム層などからなる。下地成長層は低温バッファ層と高温バッファ層とを組み合わせて形成しても良いし、バッファ層と結晶種として機能する結晶種層とを組み合わせても良い。この下地成長層も結晶層と同様に、種々の気相成長法で形成することができ、例えば有機金属化合物気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）などの気相成長法を用いることができる。
【００２０】
結晶層の成長を低温バッファ層から始めるとマスク上にポリ結晶が析出し易いため、結晶種層を含んでからその上に基板と異なる面を成長することで、さらに結晶性のよい結晶が成長できる。また、選択成長を用いて結晶成長を行うには結晶種層がないとバッファ層から形成するのであるが、バッファ層から選択成長を行うと成長の阻害された成長しなくても良い部分に成長が起こり易くなる。従って、結晶種層を用いることで、成長が必要な領域に選択性良く結晶を成長させることができることになる。
【００２１】
バッファ層を形成することにより基板と窒化物系化合物半導体の格子不整合を緩和することができるが、窒化物系化合物半導体と格子定数の近い基板や格子定数が一致する基板を用いる場合にはバッファ層を形成せずに窒化物系化合物半導体を成長させることもある。例えば、ＳｉＣ上にはＡｌＮを低温でないバッファ層をつけることもあり、Ｓｉ基板上にはＡｌＮ、ＧａＮを低温にせずにバッファ層として成長することもある。このように低温でないバッファ層を形成しても良質のＧａＮを形成することができる。また、ＧａＮ基板を使用する場合のように、バッファ層を特に設けないこともある。
【００２２】
本発明においては、基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を形成するために、選択成長法を用いることができる。基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面には、その基板主面の選択に依存するが、ウルツ鉱型の（０００１）面（Ｃ面）を基板主面とした場合、（１−１００）面（Ｍ面）、（１−１０１）面（Ｓ面）、（１１−２０）面（Ａ面）、（１−１０２）面（Ｒ面）、（１−１２３）面（Ｎ面）、（１１−２２）面、及びこれらに等価な結晶面のうちから選ばれた傾斜結晶面などがある。特に、Ｓ面や（１１−２２）面、及び５乃至６度の範囲で傾いた面方位を含むこれらに等価な結晶面で用いることが好ましい。選択成長により選択結晶成長層を形成する場合、Ｓ面またはＳ面に実質的に等価な面を容易に形成することができる。Ｓ面はＣ＋面（Ｃ＋面の面指数は（０００１）である）の上に選択成長した際に見られる安定面であり、比較的得やすい面であって六方晶系の面指数では（１−１０１）である。また、Ｃ面にＣ＋面とＣ−面が存在するのと同様に、Ｓ面についてはＳ＋面とＳ−面が存在するが、本明細書においては、特に断らない場合は、Ｃ＋面ＧａＮ上にＳ面について安定面であるＳ＋面を成長しており、これをＳ面としている。
【００２３】
Ｓ面ついては、前述のように窒化ガリウム系化合物半導体で結晶層を構成した場合には、Ｓ面上、ＧａからＮへのボンド数が２または３とＣ−面の次に多くなる。ここでＣ−面はＣ＋面の上には事実上得ることができないので、Ｓ面でのボンド数は最も多いものとなる。例えば、Ｃ＋面を主面に有するサファイア基板に窒化物を成長した場合、一般にウルツ鉱型の窒化物の表面はＣ＋面になるが、選択成長を利用することでＳ面を安定して形成することができ、Ｃ＋面に平行な面では脱離しやすい傾向をもつＮのボンドがＧａから一本のボンドで結合しているのに対し、傾いたＳ面では少なくとも一本以上のボンドで結合することになる。従って、実効的にＶ／ＩＩＩ比が上昇することになり、積層構造の結晶性の向上に有利である。また、基板と異なる方位に成長すると基板から上に伸びた転位が曲がることもあり、欠陥の低減にも有利となる。
【００２４】
本発明の半導体発光素子においては、結晶層は基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する構造を有するが、特に、結晶層はＳ面またはＳ面に実質的に等価な面が略六角錐形状の斜面をそれぞれ構成する構造であっても良く、あるいは、Ｓ面またはＳ面に実質的に等価な面が略六角錐台形状の斜面をそれぞれ構成する共にＣ面またはＣ面に実質的に等価な面が前記略六角錐台形状の上平面部を構成する構造、すなわち略六角錐台形状であっても良い。これら略六角錐形状や略六角錐台形状は、正確に六角錐であることを必要とせず、その中の幾つかの面が消失したようなものも含む。好適な一例においては傾斜結晶面が六面でほぼ対称となるように配設される。ほぼ対称とは、完全に対称形状になっている場合の他、多少対称形状よりずれている場合も含む。また、結晶層の結晶面間の稜線は必ずしも直線でなくても良く、また略六角錐形状や略六角錐台形状は直線状に延在された形状であっても良い。
【００２５】
具体的な選択的成長の方法としては、選択的に下地成長層上にまたは下地成長層形成前に形成されたマスク層の開口された部分を利用して行われたり、あるいは下地成長層の一部を選択的に除去することを利用して行われたりする。下地成長層の上に形成したマスク層を選択的に開口して窓領域を形成し、選択成長させる場合、マスク層は例えば酸化シリコン層あるいは窒化シリコン層によって構成することができ、厚みは例示的に１００〜５００ｎｍの範囲である。下地結晶層上のマスク層には、選択結晶成長層を成長させるための開口部がフォトリソグラフィー技術と所要のエッチャントが使用して形成される。この開口部の大きさは、作成する半導体発光素子の特性に応じて設定されるものであるが、一例としては１０μｍ程度のサイズとされ、その形状としては矩形状、正方形状、円形状、六角形状、三角形状、菱形形状、楕円形状などの種々の形状とすることができる。前述のような略六角錐台形状や略六角錐形状が直線状に延在された形状である場合、一方向を長手方向とするような角錐台や角錐形状はマスク層の窓領域を帯状にしたり、結晶種層を帯状にしたりすることで可能である。下地成長層がバッファ層と結晶種層とからなる場合、例えば、バッファ層上の結晶種層を点在する１０μｍ径程度の小領域に細分化し、それぞれの部分からの結晶成長によってＳ面等を有する結晶層を形成することが可能である。例えば、細分化された結晶種層は、半導体発光素子として分離するためのマージンを見込んで離間するように配列することができ、個々の小領域としては、円形状、正方形状、六角形状、三角形状、矩形状、菱形およびこれらの変形形状などの形状にすることができる。結晶種部からの結晶成長は、選択マスクを作製してマスクのある部分を残し、他の部分をエッチングすることで種結晶部を得て、種結晶部から選択成長させたもので、この際マスクの汚染の影響が少ない。
【００２６】
選択成長を用いマスク層の窓領域を１０μｍ程度の円形（あるいは辺が１−１００方向の六角形、または辺が１１−２０方向の六角形など）にすることでその約２倍程度の選択成長領域まで簡単に作製できる。またＳ面が基板と異なる方向であれば転位を曲げる効果、および転位を遮蔽する効果があるために、転位密度の低減にも役立つ。また、略六角錐台形状や略六角錐形状が直線状に延在された形状である場合、一方向を長手方向とするような角錐台や角錐形状はマクス層の窓領域を帯状にしたり、結晶種層を帯状にしたりすることで可能である。
【００２７】
本発明者らの行った実験において、カソードルミネッセンスを用いて成長した六角錐台形状を観測してみると、Ｓ面の結晶は良質でありＣ＋面に比較して発光効率が高くなっていることが示されている。特にＩｎＧａＮ活性層の成長温度は７００〜８００°Ｃであるため、アンモニアの分解効率が低く、よりＮ種が必要とされる。またＡＦＭで表面を見たところステップが揃ってＩｎＧａＮ取り込みに適した面が観測された。さらにその上、Ｍｇドープ層の成長表面は一般にＡＦＭレベルでの表面状態が悪いが、Ｓ面の成長によりこのＭｇドープ層も良い表面状態で成長し、しかもドーピング条件がかなり異なることがわかっている。また、顕微フォトルミネッセンスマッピングを行うと、０.５〜１μｍ程度の分解能で測定することができるが、Ｃ＋面の上に成長した通常の方法では、１μｍピッチ程度のむらが存在し、選択成長でＳ面を得た試料については均一な結果が得られた。また、ＳＥＭで見た斜面の平坦性もＣ＋面より滑らかに成っている。
【００２８】
また、選択成長マスクを用いて選択成長する場合であって、選択マスク開口部の上だけに成長する際には横方向成長が存在しないため、マイクロチャネルエピタキシーを用いて横方向成長させ窓領域より拡大した形状にすることが可能である。このようなマイクロチャネルエピタキシーを用いて横方向成長をした方が貫通転位を避けやすくなり、転位が減ることがわかっている。またこのような横方向成長により発光領域も増大し、さらに電流の均一化、電流集中の回避、および電流密度の低減を図ることができる。
【００２９】
本発明の半導体発光素子は、基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に延在する第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を結晶層に形成し、活性層に近接してアンドープ結晶層が形成される。このとき、アンドープ結晶層は活性層に近接して形成されるが、活性層を挟むようにして形成しても良いし、第一導電型層側または第二導電型層側のどちらか一方にのみ形成しても良い。どちらか一方のみに形成する場合、特に第二導電型層側からの活性層への不純物の拡散が激しいため、第二導電型層側に形成するのが好ましい。活性層に近接して形成されるアンドープ結晶層の膜厚は、１０Åより小さな場合、キャリアの注入効率は上がるがアンドープ結晶層の上に形成される結晶層の結晶性が低下して発光効率が低下し、また１００ｎｍより大きな場合、アンドープ結晶層の上に形成される結晶層の結晶性は上がるがキャリアの注入効率が低下して発光効率が低下するため、１０Å以上１００ｎｍ以下が好ましい。第一導電型はｐ型又はｎ型のクラッド層であり、第二導電型はその反対の導電型である。例えば、Ｓ面を構成する結晶層をシリコンドープの窒化ガリウム系化合物半導体層によって構成した場合、ｎ型クラッド層はシリコンドープの窒化ガリウム系化合物半導体層により構成され、その上にＩｎＧａＮ層が活性層として形成され、さらにその上にｐ型クラッド層がマグネシウムドープの窒化ガリウム系化合物半導体層を用いて形成されるダブルヘテロ構造をとることができる。そして、活性層であるＩｎＧａＮ層に近接して、アンドープ結晶層であるアンドープのＧａＮ層が形成される。また、活性層の両側にＧａＮやＩｎＧａＮ層などのガイド層を形成して多重構造とすることも可能であり、ｐ側に形成されるマグネシウムドープのＧａＮ層などのガイド層と活性層との間にはマグネシウムドープのＡｌＧａＮ層を形成するのが好ましい。このように活性層をガイド層により挟んだり、マグネシウムドープのＡｌＧａＮ層を形成したりする場合、活性層とガイド層などの間に形成され、アンドープ結晶層は活性層に近接するように形成され、導電型層から活性層へと不純物が拡散するのを防ぐ。また、活性層は単一のバルク活性層で構成することも可能であるが、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造、二重量子井戸（ＤＱＷ）構造、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造などの量子井戸構造を形成したものであっても良い。量子井戸構造には必要に応じて量子井戸の分離のために障壁層が併用される。このような量子井戸構造を形成する場合も同様に、アンドープ結晶層は活性層に近接して形成され、導電型層から活性層へと不純物が拡散するのを防ぐ。
【００３０】
例えば活性層をＩｎＧａＮ層とした場合には、特に製造工程上も製造し易い構造となり、素子の発光特性を良くすることができる。さらに、ＩｎＧａＮ層は、窒素原子の脱離しにくい構造であるＳ面の上での成長では特に結晶化し易く結晶性も良く、発光効率を上げることができる。本発明における半導体発光素子では、活性層に近接してアンドープのＧａＮ層などのアンドープ結晶層が形成され、アンドープ結晶層により導電型層の不純物が活性層に拡散するのを防ぐことができる。そのため、導電型層にドープする不純物の濃度を高め、さらに発光効率を上げることができる。なお、窒化物系化合物半導体はアンドープでも結晶中にできる窒素空孔のためにｎ型となる性質があるが、通常Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅなどのドナー不純物を結晶成長中にドープすることで、キャリア濃度の好ましいｎ型とすることができる。アンドープ結晶層においても同様の性質を有するが、アンドープ結晶層のキャリア濃度は活性層に不純物が拡散して劣化しない程度であればドープしても良い。また、窒化物系化合物半導体をｐ型とするには、結晶中にＭｇ、Ｚｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａなどのアクセプター不純物をドープすることによって得られる。高キャリア濃度のｐ型層を形成するためは、アクセプター不純物のドープ後、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気により４００℃以上でアニーリングを行うことが好ましく、電子線照射、マイクロ波照射、光照射などで活性化する方法もある。
【００３１】
第一導電型層、活性層、第二導電型層、及びアンドープ結晶層は基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に延在して形成されるが、傾斜結晶面内への延在は傾斜結晶面が形成されているところで続けて結晶成長させれば容易に行うことができる。例えば、結晶層が略六角錐形状や略三角柱形状となり、各傾斜結晶面がＳ面等とされる場合では、第一導電型層、活性層、第二導電型層、及びアンドープ結晶層を全部または一部のＳ面上に形成することができる。傾斜したＳ面を利用して発光させることで、平行平板では多重反射により光が減衰していくが、傾いた面があると光は多重反射の影響を免れて半導体の外に出ることができるという利点がある。また、基板に対して面が垂直でない方が光取出しを改善することができる。第一導電型層すなわちクラッド層はＳ面を構成する結晶層と同じ材料で同じ導電型とすることができ、Ｓ面を構成する結晶層を形成した後、連続的に濃度を調整しながら形成することができる。他の例として、Ｓ面の構成する結晶層の一部が第一導電型層として機能する構造であっても良い。活性層を形成する場合も同様に各ソースを切り替えたりして連続的に濃度を調節して形成することができるが、各ソースを急峻に切り替える必要がある。しかし、活性層に近接してアンドープ結晶層を形成すると、アンドープ結晶層は活性層に不純物が拡散しない程度に不純物を含んでも良いので、第一導電型層から連続的に濃度を調整しながら、急峻に濃度を調整する必要がない。
【００３２】
本発明の半導体発光素子は、基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面を有する結晶層に第一導電型層、活性層、及び第二導電型層が傾斜結晶面に平行な面内に延在して形成され、活性層に近接してアンドープ結晶層が形成される半導体発光素子である。そのため、導電型層から活性層に拡散する不純物をアンドープ結晶層により遮断することができ、活性層の結晶品位を低下させることなく活性層の劣化を防ぐことができる。導電型層から活性層に拡散する不純物をアンドープ結晶層により遮断することができるため、導電型層により多くの不純物をドープして半導体発光素子の発光効率を高めることができる。また、導電型層から活性層へと不純物が拡散するに伴い設計外の拡散電流が発生し、リーク電流が生じるが、活性層に近接してアンドープ結晶層を形成することにより、導電型層の不純物が活性層に拡散するのを防ぐことができ、リーク電流である拡散電流を防止することができる。
【００３３】
さらに、本発明の半導体発光素子においては、傾斜した傾斜結晶面の結晶性の良さを利用して、発光効率を高めることができる。特に、結晶性が良いＳ面にのみ電流を注入すると、Ｓ面はＩｎの取り込みもよく結晶性も良いので発光効率を高くすることができる。また、活性層の実質的なＳ面に平行な面内に延在する面積は活性層を基板または下地成長層の主面に投影した場合の面積より大きいものとすることができる。活性層の面積を大きくすることにより、素子の発光する面積が大きくなり、電流密度を低減することができ、輝度飽和の低減に役立ち、これにより発光効率を上げることができる。それ故に、活性層に近接してアンドープ結晶層を形成する場合、より一層発光効率を向上させることができる。
【００３４】
傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を形成する際、導電型層にドープする不純物の濃度を均一に形成することは困難であるため、ドープする不純物濃度を精密に制御して導電型層に均一にドープすることとなる。しかし、不純物濃度を精密に制御するとしても、その三次元的構造から限界があり、一般には不純物濃度は不均一となるため、濃度勾配が生じ、濃度勾配に伴い導電型層と活性層との界面においてリーク電流が発生する。そこで、活性層に近接してアンドープ結晶層を形成することにより、活性層側の界面においてリーク電流が発生するのを回避することができ、不純物濃度の制御性を低減することができる。また、傾斜した傾斜結晶面の面内に膜厚を均一にしつつ結晶層を形成することが困難であるため、活性層や導電型層は均一な膜厚に形成することが困難であり、設計通りの発光特性を示さずに輝度にむらが生じ易い。活性層に近接してアンドープ結晶層を形成すると、このような膜厚の不均一を緩和することができ、輝度のむらを低減することができる。
【００３５】
このように本発明の半導体発光素子においては、基板主面に対して傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に第一導電型層、活性層、及び第二導電型層を形成する半導体発光素子の活性層に近接してアンドープ結晶層を形成することにより、導電型層から活性層への不純物の拡散を遮断して活性層の劣化を防ぐことができ、不純物の拡散や不純物濃度の不均一によるリーク電流の発生を回避することができ、膜厚の不均一による輝度のむらを低減することができる。さらに、半導体発光素子の構造から傾斜結晶面に平行な面内に形成される活性層の結晶性が良く有効面積が大きいことから、アンドープ結晶層により導電型層から活性層へ不純物が拡散することなく、導電型層に多くの不純物をドープして、より発光効率の高い半導体発光素子を形成することができる。
【００３６】
［第一の実施の形態］
選択成長を用いて形成され、基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面としてＳ面を有する断面略三角形状の六角錘の結晶層からなる半導体発光素子について、図１乃至図６を参照しながら、その製造工程とともに説明する。
【００３７】
まず、基板１０上に下地成長層１１を形成し、下地成長層１１上にマスク層１２を形成する。一例として、Ｃ面を主面とするサファイア基板上に、アンドープのＧａＮ層及びシリコンドープのＧａＮ層を形成し、シリコン酸化膜からなるマスク層１２をスパッタ法などにより形成する。
【００３８】
このように基板１０上に下地成長層１１及びマスク層１２を形成した後に、マスク層１２の一部を除去して開口部１３を形成する（図１）。開口部１３は、例えば、フォトリソグラフィーとフッ酸系エッチャントを用いて形成することができる。図１において、開口部１３の形状は六角形状であるが、円形状などの六角錘形状の結晶層を形成することができる形状であれば良い。また、開口部１３の大きさは半導体発光素子の特性により変えることができる。
【００３９】
図２に示すように、選択成長を用いて六角形状の開口部１３より第一導電型層１４を成長させるのであるが、まず開口部１３より下地成長層１１が成長し、しばらく成長を続けると周囲がＳ面（{１−１０１}）からなる六角錐形状の下地成長層１１が露出する。生長時間が足りないなどの成長条件が異なると六角錘台形状になるが、成長時間を制御することによりＳ面で覆われる六角錐が開口部１３の枠内ほぼいっぱいに形成され、断面略三角形状の六角錘の第一導電型層１４が形成される。
【００４０】
図３に示すように、第一導電型層１４上に下側アンドープ結晶層１５が形成され、その上に順に活性層１６、上側アンドープ結晶層１７、及び第二導電型層１８が形成される。第一導電型層１４上に形成された結晶層は断面略三角形状の六角錘状の結晶層であり、六角錘形状の結晶層の側面である傾斜面はＳ面（{１−１０１}面）若しくは｛１１-２２｝面であり、選択成長時には安定して形成される。
【００４１】
第一導電型層１４及び第二導電型層１８はクラッド層として機能し、活性層１６は半導体発光素子の光を生成する層として機能する。下側アンドープ結晶層１５は第一導電型層１４にドープされるの不純物が活性層１６に拡散するのを防ぎ、上側アンドープ結晶層１７は第二導電型層１８にドープされるの不純物が活性層１６に拡散するのを防ぐ。特に、六角錐という三次元的構造を有する素子においては、第二導電型層１８から活性層１６への不純物の拡散が激しいため、上側アンドープ結晶層１７を形成することにより不純物が活性層１６に拡散するのを防止することができる。このように、下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７を形成することにより、活性層１６に不純物が拡散することなく、活性層１６の結晶品位を低下させることなく活性層１６の劣化を防ぐことができる。
【００４２】
下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７は、それら双方を活性層１６に近接して形成しても良いし、その一方を形成しても良い。一方を形成する場合には、第二導電型層１８からの不純物の拡散が激しいため、上側アンドープ結晶層１７を形成するほうが好ましい。一例として、第一導電型層１４はシリコンドープのＧａＮ層、第二導電型層１８はマグネシウムドープのＧａＮ層、活性層１６はＩｎＧａＮ層、下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７はアンドープのＧａＮ層とすることができる。活性層に近接して形成される上側アンドープ結晶層１５及び下側アンドープ結晶層１７の膜厚は、１０Å以上１００ｎｍ以下が好ましい。これは、膜厚が１０Åより小さな場合にはキャリアの注入効率は上がるがアンドープ結晶層の上に形成される活性層１６や第二導電型層１８の結晶性が低下して発光効率が低下し、膜厚が１００ｎｍより大きな場合にはアンドープ結晶層の上に形成される活性層１６や第二導電型層１８の結晶性は上がるがキャリアの注入効率が低下して発光効率が低下するためである。また、下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７は活性層１６に拡散して劣化させない程度に不純物をドープしても良い。第二導電型層１８にドープする不純物としては、亜鉛やベリリウムなどがある。
【００４３】
活性層１６は単一のバルク活性層で構成することも可能であるが、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造、二重量子井戸（ＤＱＷ）構造、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造などの量子井戸構造を形成したものであっても良い。量子井戸構造には必要に応じて量子井戸の分離のために障壁層が併用される。また、活性層１６の両側にＧａＮなどのガイド層を形成して多重構造とすることも可能であるが、ｐ側に形成されるマグネシウムドープのＧａＮ層やＩｎＧａＮ層などのガイド層と活性層１６との間にはマグネシウムドープのＡｌＧａＮ層を形成するのが好ましい。このように活性層１６をガイド層により挟んだり、マグネシウムドープのＡｌＧａＮ層を形成したりする場合、下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７は活性層１６に近接するように形成され、不純物が活性層１６に拡散して活性層１６が劣化するのを防ぐ。
【００４４】
基板１０上に基板１０主面に対して傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に延在して第一導電型層１４、活性層１６、及び第二導電型層１８を形成する場合、その三次元的構造から、不純物の成長ガスの切替を急峻に連続的に濃度を調整する必要であるが、活性層１６に近接して下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７を形成すると、下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７には活性層１６を劣化しない程度の不純物をドープしても良いので、成長ガスの切替を急峻にする必要がなくなる。
【００４５】
図４に示すように、最表層である第二導電型層１８にｐ側電極１９が形成される。ｐ側電極１９は、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極構造またはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕの電極構造からなる電極層であり、蒸着法等により精度良く形成される。
【００４６】
図５に示すように、ｐ電極１９を形成した後、基板１０の主面まで反応性イオンエッチングまたはダイサーなどで分離して素子分離溝２０を形成して、基板１０上で素子毎に分離をする。例えば、反応性イオンエッチングにより素子分離溝を形成する場合、ドライエッチングによる侵食を防ぐための保護膜となるシリコン酸化膜などを結晶層全面にプラズマＣＶＤ法等により形成した後に、反応性イオンエッチングによりエッチングを施し、酸などにより保護膜を除去して素子分離溝２０が形成される。
【００４７】
次に、エキシマレーザやＹＡＧレーザなどを用いて、基板１０から素子部分となる領域を剥離のであるが、基板１０裏面からレーザを照射すると、下地成長層１１と基板１０との界面において、アブレーションが生じて結晶層を基板１０から剥離することができる。例えば、基板１０をサファイア基板、下地成長層１１をＧａＮとして、裏面からエキシマレーザを照射すると、サファイア基板とＧａＮ層との界面においてＧａＮが金属のガリウムと窒素とに分解され、容易にサファイア基板からＧａＮ層を剥離することができる。
【００４８】
素子側の裏面部分にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極を精度よく蒸着する（図６）。この電極が素子裏面に配設されたｎ側電極２１として機能する。素子裏面に配設されるｎ側電極２１は裏面から発射される光を遮らないようになるべく角部に配設することが好ましい。また、下地成長層１１がアンドープの下地成長層とドープの下地成長層からなる場合、ｎ側電極２１を形成のためにアンドープの下地成長層はウェットエッチングにより除去された後に、電極が蒸着される。
【００４９】
このように活性層１６に近接して下側アンドープ結晶層１５及び上側アンドープ結晶層１７が形成された半導体発光素子では、第一導電型層１４及び第二導電型層１８から活性層１６に不純物が拡散せず、活性層１６の結晶品位を低下させることなく活性層１６の劣化を防止することができる。さらに、活性層１６への不純物の拡散を防ぐことができるため、より多くの不純物を第一導電型層１４及び第二導電型層１８にドープすることにより半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００５０】
［第二の実施の形態］
選択成長を用いて形成され、基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面としてＳ面を有する断面略三角形状の三角柱状の結晶層からなる半導体発光素子について、図７乃至図１２を参照しながら、その製造工程とともに説明する。
【００５１】
まず、基板３０上に下地成長層３１を形成し、下地成長層３１上にマスク層３２を形成する。一例として、Ｃ面を主面とするサファイア基板上に、アンドープのＧａＮ層及びシリコンドープのＧａＮ層を形成し、シリコン酸化膜からなるマスク層をスパッタ法などにより形成する。
【００５２】
このように基板３０上に下地成長層３１及びマスク層３２を形成した後に、マスク層３２の一部を除去して開口部３３を形成する（図７）。開口部３３は、例えば、フォトリソグラフィーとフッ酸系エッチャントを用いて形成することができる。開口部３３の形状はストライプ形状であり、その長手方向を［１−１００］方向若しくは［１１−２０］方向とする。開口部３３の形状をストライプ形状として［１−１００］方向若しくは［１１−２０］方向に延長することにより、基板３０主面に対して傾斜した傾斜結晶面としてＳ面を有し、稜線３５が開口部３３の方向となる三角柱状の結晶層を形成することができる。また、開口部３３の大きさは半導体発光素子の特性に長手より変えることができる。
【００５３】
図８に示すように、選択成長を用いてストライプ形状の開口部３３より第一導電型層３４は成長されるのであるが、まず開口部３３より下地成長層３１が、しばらく成長を続けると傾斜結晶面がＳ面で稜線３５方向が［１−１００］方向若しくは［１１-２０］方向で、その稜線３５の両側に形成される傾斜面がＳ面（{１−１０１}面）若しくは｛１１-２２｝面である三角柱形状の下地成長層３１が露出し、第一導電型層３４が形成される。
【００５４】
図８に示すように、第一導電型層３４の上に下側アンドープ結晶層３６が形成され、その上に活性層３７、上側アンドープ結晶層３８、及び第二導電型層３９が形成される。これらの層は断面略三角形状の三角柱形状の結晶層であり、稜線３５が前述の［１−１００］方向若しくは［１１-２０］方向、その稜線３５の両側に形成される傾斜面がＳ面（{１−１０１}面）若しくは｛１１-２２｝面であり、選択成長時には安定して形成される。
【００５５】
第一導電型層３４及び第二導電型層３９はクラッド層として機能し、活性層３７は半導体発光素子の光を生成する層として機能する。下側アンドープ結晶層３６は第一導電型層３４にドープされるの不純物が活性層３７に拡散するのを防ぎ、上側アンドープ結晶層３８は第二導電型層３９にドープされるの不純物が活性層３７に拡散するのを防ぐ。特に、三角柱という三次元的構造を有する素子においては、第二導電型層３９から活性層３７への不純物の拡散が激しいため、上側アンドープ結晶層３８を形成することにより不純物が活性層３７に拡散するのを防止することができる。このように、下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８を形成することにより、活性層３７に不純物が拡散することなく、活性層３７の結晶品位を低下させることなく活性層３７の劣化を防ぐことができる。
【００５６】
下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８は、それら双方を活性層３７に近接して形成しても良いし、その一方を形成しても良い。一方を形成する場合には、第二導電型層３９からの不純物の拡散が激しいため、上側アンドープ結晶層３８を形成するほうが好ましい。一例として、第一導電型層３４はシリコンドープのＧａＮ層、第二導電型層３９はマグネシウムドープのＧａＮ層、活性層３７はＩｎＧａＮ層、下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８はアンドープのＧａＮ層とすることができる。上側アンドープ結晶層３６及び下側アンドープ結晶層３８の膜厚は、１０Å以上１００ｎｍ以下が好ましい。これは、膜厚が１０Åより小さな場合にはキャリアの注入効率は上がるがアンドープ結晶層の上に形成される活性層３７や第二導電型層３９の結晶性が低下して発光効率が低下し、膜厚が１００ｎｍより大きな場合にはアンドープ結晶層の上に形成される活性層３７や第二導電型層３９の結晶性は上がるがキャリアの注入効率が低下して発光効率が低下するためである。また、下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８は活性層３７に拡散して劣化させない程度に不純物をドープしても良い。第二導電型層３９にドープする不純物としては、亜鉛やベリリウムなどがある。
【００５７】
活性層３７は単一のバルク活性層で構成することも可能であるが、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造、二重量子井戸（ＤＱＷ）構造、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造などの量子井戸構造を形成したものであっても良い。量子井戸構造には必要に応じて量子井戸の分離のために障壁層が併用される。また、活性層３７の両側にＧａＮなどのガイド層を形成して多重構造とすることも可能であるが、ｐ側に形成されるマグネシウムドープのＧａＮ層やＩｎＧａＮ層などのガイド層と活性層３７との間にはマグネシウムドープのＡｌＧａＮ層を形成するのが好ましい。このように活性層３７をガイド層により挟んだり、マグネシウムドープのＡｌＧａＮ層を形成したりする場合、下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８は活性層３７に近接するように形成され、不純物が活性層３７に拡散して活性層３７が劣化するのを防ぐ。
【００５８】
基板３０上に基板３０主面に対して傾斜した傾斜結晶面に平行な面内に延在して第一導電型層３４、活性層３７、及び第二導電型層３９を形成する場合、その三次元的構造から、不純物の成長ガスの切替を急峻に連続的に濃度を調節する必要であるが、活性層３７に近接して下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８を形成すると、下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８には活性層を劣化しない程度の不純物をドープしても良いので、成長ガスの切替を急峻にする必要がなくなる。
【００５９】
図１０に示すように、最表層である第二導電型層３９にｐ側電極４０が形成される。ｐ側電極４０は、例えばＮｉ／Ｐｔ／Ａｕまたはレーザ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造からなる電極層であり、蒸着法等により形成される。
【００６０】
図５に示すように、ｐ側電極４０を形成した後、基板３０の主面まで反応性イオンエッチングまたはダイサーなどで分離して素子分離溝４１を形成して、基板３０上で素子毎に分離をする。例えば、反応性イオンエッチングにより素子分離溝を形成する場合、ドライエッチングによる侵食を防ぐための保護膜となるシリコン酸化膜などを結晶層全面にプラズマＣＶＤ法等により形成した後に、反応性イオンエッチングによりエッチングを施し、酸などにより保護膜を除去して素子分離溝４１が形成される。
【００６１】
次に、エキシマレーザやＹＡＧレーザなどを用いて、基板３０から素子部分となる領域を剥離のであるが、基板３０裏面からレーザを照射すると、下地成長層３１と基板３０との界面において、アブレーションが生じて結晶層を基板３０から剥離することができる。例えば、基板３０をサファイア基板、下地成長層３１をＧａＮとして、裏面からエキシマレーザを照射すると、サファイア基板とＧａＮ層との界面においてＧａＮが金属のガリウムと窒素とに分解され、容易にサファイア基板からＧａＮ層を剥離することができる。
【００６２】
素子側の裏面部分にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極を精度よく蒸着する（図１２）。この電極が素子裏面に配設されたｎ側電極４２として機能する。素子裏面に配設されるｎ側電極４２は裏面から発射される光を遮らないようになるべく角部に配設することが好ましい。また、下地成長層３１がアンドープの下地成長層とドープの下地成長層からなる場合、ｎ側電極４２を形成のためにアンドープの下地成長層はウェットエッチングにより除去された後に、電極が蒸着される。
【００６３】
また、素子分離溝４１により素子毎に分離された半導体発光素子は、ストライプ形状の稜線３５方向に実質的に垂直にへき開することにより、半導体レーザ素子の共振面となるへき開面を形成することができる。
【００６４】
このように活性層３７に近接して下側アンドープ結晶層３６及び上側アンドープ結晶層３８が形成された半導体発光素子では、第一の実施の形態と同様に、第一導電型層３４及び第二導電型層３９から活性層３７に不純物が拡散せず、活性層３７の結晶品位を低下させることなく活性層３７の劣化を防止することができる。さらに、活性層３７への不純物の拡散を防ぐことができるため、より多くの不純物を第一導電型層３４及び第二導電型層３９にドープすることにより半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の半導体発光素子において、活性層が傾斜結晶面に平行な面内に形成されて結晶性が良く有効面積が大きいため発光効率が高いが、活性層に近接して形成されるアンドープ結晶層により不純物が導電型層から活性層へ拡散を防止するので、導電型層に不純物をより多くドープしてより一層発光効率を向上させることができる。さらに、アンドープ結晶層を活性層に近接して形成する場合、活性層と導電型層との界面における不純物の拡散や不純物濃度の不均一により発生するリーク電流や膜厚の不均一による輝度のむらを回避することができ、長寿命で発光特性の優れた半導体発光素子を形成することができる。また、このようにリーク電流や輝度のむらを回避することができるため、設計許容度が下がり、長寿命で再現性が良い半導体発光素子を効率良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるマスク層及び開口部の形成を示す工程斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程における第一導電型層の形成を示す工程斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるアンドープ結晶層、活性層、及び第二導電型層の形成を示す工程斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるｐ側電極の形成を示す工程斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程における素子分離溝の形成を示す工程斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるｎ側電極の形成を示す工程斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるマスク層及び開口部の形成を示す工程斜視図である。
【図８】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程における第一導電型層の形成を示す工程斜視図である。
【図９】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるアンドープ結晶層、活性層、及び第二導電型層の形成を示す工程斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるｐ側電極の形成を示す工程斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程における素子分離溝の形成を示す工程斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態の半導体発光素子の製造工程におけるｎ側電極の形成を示す工程斜視図である。
【符号の説明】
１０，３０  基板
１１，３１  下地成長層
１２，３２  マスク層
１３，３３  開口部
１４，３４  第一導電型層
１５，３６  下側アンドープ結晶層
１６，３７  活性層
１７．３８  上側アンドープ結晶層
１８，３９  第二導電型層
１９，４０  ｐ側電極
２０，４１  素子分離溝
２１，４２  ｎ側電極
３５  稜線
【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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