(57)【要約】【課題】発振閾値電流の変動を抑えた埋め込み型の半導体発光装置を実現できるようにする。【解決手段】窒化物半導体発光装置は、基板１１の上に形成され、順次積層されたｎ型クラッド層１３、活性層１５、電子障壁層１６、電流狭窄層１８及びｐ型クラッド層１９を含み、電流狭窄層１８の一部が除去されたストライプ状の電流注入部２４を有する窒化物半導体の積層構造２７を備えている。積層構造２７は、電流注入部２４の少なくとも一方の側方の領域に形成された凹部２７ａを有している。凹部２７ａの底面は、電子障壁層１６の下面よりも上側に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成され、前記基板側から順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、電子障壁層、電流狭窄層及びｐ型クラッド層を含み、前記電流狭窄層の一部が除去されたストライプ状の電流注入部を有する窒化物半導体の積層構造を備え、
前記積層構造は、前記電流注入部の少なくとも一方の側方の領域に形成された凹部を有し、
前記凹部の底面は、前記電子障壁層の下面よりも上側に位置することを特徴とする窒化物半導体発光装置。
【請求項２】
前記凹部の底面は、前記ｐ型クラッド層の下面よりも下側で且つ前記電流狭窄層の下面よりも上側に位置することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項３】
基板の上に形成され、前記基板側から順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、電子障壁層、電流狭窄層及びｐ型クラッド層を含み、前記電流狭窄層の一部が除去されたストライプ状の電流注入部を有する窒化物半導体の積層構造と、
前記積層構造における前記電流注入部の上に形成されたｐ側電極とを備え、
前記積層構造は、少なくとも一部が前記ｐ側電極の両端部よりも外側方の領域に形成されたイオン注入部を有していることを特徴とする窒化物半導体発光装置。
【請求項４】
前記イオン注入部は、前記ｐ型クラッド層を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項５】
前記イオン注入部は、前記電流狭窄層を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項６】
基板の上に形成され、前記基板側から順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、電子障壁層、電流狭窄層及びｐ型クラッド層を含み、前記電流狭窄層の一部が除去されたストライプ状の電流注入部を有する窒化物半導体の積層構造を備え、
前記積層構造は、前記電流注入部の両側方で且つ少なくとも前記電子障壁層の下側の界面部を含む領域に形成されたイオン注入部を有していることを特徴とする窒化物半導体発光装置。
【請求項７】
前記積層構造は、前記イオン注入部よりも外側に形成された凹部を有し、
前記凹部の底面は、前記電子障壁層の下面よりも上側に位置することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項８】
前記凹部は、前記電流注入部が延びる方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１、２及び７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項９】
前記凹部は、前記電流注入部が延びる方向と平行に形成されていることを特徴とする請求項１、２及び７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１０】
前記凹部は、連続して形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１１】
前記凹部は、断続的に形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１２】
前記イオン注入部は、前記電流注入部が延びる方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１３】
前記イオン注入部は、前記電流注入部が延びる方向に対して平行に形成されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１４】
前記イオン注入部は、連続して形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１５】
前記イオン注入部は、断続的に形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１６】
前記積層構造は、側面の一部が切り欠かれた段差部を有していることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【請求項１７】
前記積層構造を覆う絶縁膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体材料を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）を代表とするIII-Ｖ族窒化物系化合物半導体、いわゆる窒化物半導体が注目を集めている。III-Ｖ族窒化物系化合物半導体は、III族元素であるアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）と、Ｖ族元素である窒素（Ｎ）とからなり、一般式がＩｎXＧａYＡｌ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）で表される。
【０００３】
窒化ガリウム系材料は、高絶縁破壊電界、高電界における高い飽和電子速度、ヘテロ接合での高い２次元電子ガス密度という優れた物性を有するため、電子デバイス用材料として有望視されている。
【０００４】
また、発光装置としても注目を集めており、例えば窒化物半導体を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）は、大型ディスプレイ素子及び信号機等において用いられている。窒化物半導体を用いたＬＥＤと蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤも一部商品化されており、将来的に発光効率が改善されれば、現状の照明素子に置き換わることも期待されている。
【０００５】
ＬＥＤだけでなく、窒化物半導体を用いた青紫色半導体レーザ装置も非常に盛んに研究開発が行われている。青紫色半導体レーザ装置は、従来のコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）等に用いられている赤色域や赤外域の光を発光する半導体レーザ蔵置と比べて、光ディスク上におけるスポット径を小さくすることが可能であるため、光ディスクの記録密度を向上させることが可能である。
【０００６】
窒化物半導体を用いた半導体レーザ装置として、リッジストライプ型が知られている。リッジストライプ型の半導体レーザ装置は、リッジ状に形成したｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層の上に形成した絶縁膜との屈折率差により光を閉じ込める。このため、活性層からｐ型クラッド層と絶縁膜との界面までの距離がレーザ装置の特性に非常に大きく影響する。一方、ｐ型クラッド層をエッチングすることによりリッジ状に加工するため、活性層からｐ型クラッド層と絶縁膜との界面までの距離のばらつきが大きい。このため、装置の特性が安定しないという問題がある。
【０００７】
これを解決する方法として、埋め込み型の半導体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。埋め込み型の半導体レーザ装置は、ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流狭窄層とｐ−ＧａＮからなるｐ型ガイド層との屈折率差により光の閉じ込めを行う。エッチングにより膜厚を調整する必要がないため、活性層から光の閉じ込めを行う界面までの距離のばらつきが小さく、特性が安定した装置が得られる。
【特許文献１】特開２００５−３１０９４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１２６５号公報
【特許文献３】特開２００３−１０１１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の埋め込み型の半導体レーザ装置には以下のような問題があることが明らかとなった。
【０００９】
窒化物半導体を用いた発光装置を形成する場合には、基板上に複数の共振器構造を形成した後、劈開により個々の発光装置に分離することが一般に行われている。この場合には、劈開の歩留まりを向上させるために、劈開補助溝を形成する。劈開補助溝は、基板上に形成した窒化物半導体層を選択的にエッチングすることにより形成する（例えば、特許文献２を参照。）。
【００１０】
また、共振器の寄生容量を低減し、高速な変調を可能とするために、寄生容量低減用溝を形成することが検討されている（例えば、特許文献３を参照。）。寄生容量低減用溝は、窒化物半導体層における電流注入部の両側方をエッチングすることにより形成する。電流注入部の両側方に深い溝を形成することにより、電流拡散領域が制限され、欠陥等を通って流れるリーク電流を低減できるという効果も期待できる。
【００１１】
このような、劈開補助溝及び寄生容量低減用溝の形成は、埋め込み型の半導体レーザ装置においても、有用であると考えられる。しかし、本願発明者は、従来の埋め込み型の半導体レーザ装置において、劈開補助溝又は寄生容量低減用溝を形成すると、発振閾値電流が変動するという問題が生じることを見いだした。
【００１２】
本発明は前記従来の問題を解決し、発振閾値電流の変動を抑えた埋め込み型の半導体発光装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するため、本発明は窒化物半導体発光素子を、電流注入部の両側方の領域に電流障壁層よりも浅い凹部が形成された構成とする。
【００１４】
具体的に、本発明に係る第１の窒化物半導体発光装置は、基板の上に形成され、基板側から順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、電子障壁層、電流狭窄層及びｐ型クラッド層を含み、電流狭窄層の一部が除去されたストライプ状の電流注入部を有する窒化物半導体の積層構造を備え、積層構造は、電流注入部の少なくとも一方の側方の領域に形成された凹部を有し、凹部の底面は、電子障壁層の下面よりも上側に位置することを特徴とする。
【００１５】
第１の窒化物半導体発光装置は、凹部の底面が電子障壁層の下面よりも上側に位置する。このため、凹部を形成する際に凹部の側面に生じる深い準位を通じて無効な電流が流れることがない。従って、発振閾値電流の変動を抑制することができる。また、凹部により、電流拡散領域の制限及び寄生容量の低減ができるため、電流リークの抑制及び高速な変調が可能となる。さらに、凹部をチップ分離を行う際のガイド溝として機能させることも可能で、チップ分離の際の歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
本発明の窒化物半導体発光装置において、凹部の底面は、ｐ型クラッド層の下面よりも下側で且つ電流狭窄層の下面よりも上側に位置していてもよい。
【００１７】
本発明に係る第２の窒化物半導体発光装置は、基板の上に形成され、基板側から順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、電子障壁層、電流狭窄層及びｐ型クラッド層を含み、電流狭窄層の一部が除去されたストライプ状の電流注入部を有する窒化物半導体の積層構造と、積層構造における電流注入部の上に形成されたｐ側電極とを備え、積層構造は、少なくとも一部がｐ側電極の両端部よりも外側方の領域に形成されたイオン注入部を有していることを特徴とする。
【００１８】
第２の窒化物半導体発光装置は、少なくとも一部がｐ側電極の両端部よりも外側の領域に形成されたイオン注入部を有している。このため、積層構造の側面に向かってｐ型層を流れる電流を低減できる。従って、積層構造の側面に深い準位が精製していたとしても、発振閾値電流の変動を抑制することができる。
【００１９】
第２の窒化物半導体発光装置において、イオン注入部は、ｐ型クラッド層を含む領域に形成されていてもよい。また、電流狭窄層を含む領域に形成されていてもよい。
【００２０】
本発明に係る第３の窒化物半導体発光装置は、基板の上に形成され、基板側から順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、電子障壁層、電流狭窄層及びｐ型クラッド層を含み、電流狭窄層の一部が除去されたストライプ状の電流注入部を有する窒化物半導体の積層構造を備え、積層構造は、電流注入部の両側方で且つ少なくとも前記電子障壁層の下側の界面部を含む領域に形成されたイオン注入部を有していることを特徴とする。
【００２１】
第３の窒化物半導体発光装置は、電流注入部の両側方で且つ少なくとも電子障壁層の上面よりも下側の領域に形成されたイオン注入部を有している。このため、活性層と電子障壁層との界面部において電子がトラップされ、トラップされた電子により発振閾値電流の変動が生じることを抑制することができる。
【００２２】
第２及び第３の窒化物半導体発光装置において積層構造は、イオン注入部よりも外側に形成された凹部を有し、凹部の底面は、電子障壁層の下面よりも上側に位置する構成としてもよい。
【００２３】
本発明の窒化物半導体発光装置において凹部は、電流注入部が延びる方向に対して斜めに形成されていてもよく、電流注入部が延びる方向に対して平行に形成されていてもよい。
【００２４】
この場合において凹部は、連続的に形成されていてもよく、断続的に形成されていてもよい。
【００２５】
第２及び第３の窒化物半導体発光装置においてイオン注入部は、電流注入部が延びる方向に対して斜めに形成されていてもよく、電流注入部が延びる方向に対して平行に形成されていてもよい。
【００２６】
この場合においてイオン注入部は、連続的に形成されていてもよく、断続的に形成されていてもよい。
【００２７】
本発明の窒化物半導体発光装置において、積層構造は側面の一部が切り欠かれた段差部を有していてもよい。
【００２８】
本発明の窒化物半導体発光装置において、積層構造を覆う絶縁膜をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る窒化物半導体素子によれば、発振閾値電流の変動を抑えた埋め込み型の半導体発光装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態に係る窒化物半導体発光装置であり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面構成を示している。図１に示すように、２インチのＧａＮ基板１１の上に、窒化物半導体の積層構造２７が形成されている。積層構造２７は、基板側から順次形成されたｎ−ＧａＮ層１２、ｎ−ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１３、ｎ−ＧａＮからなるｎ型ガイド層１４、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１５、ｐ−ＡｌＧａＮからなる電子障壁層１６、ｐ−ＧａＮからなる第１のｐ型ガイド層１７、ｎ−ＡｌＧａＮからなる電流狭窄層１８、ｐ−ＧａＮからなる第２のｐ型ガイド層１９、ｐ−ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層２０及びｐ−ＧａＮからなるコンタクト層２１を有している。
【００３１】
電流狭窄層１８の一部は第１のｐ型ガイド層１７を露出するようにストライプ状に除去されている。露出部分において、第１のｐ型ガイド層１７と第２のｐ型ガイド層とが接し、ストライプ状の電流注入部２４が形成されている。従って、積層構造２７の電流注入部２４と交差する方向の側面が共振器端面となり、平行な方向の側面が共振器側面となる。
【００３２】
コンタクト層２１の上にはｐ側電極２２が形成され、積層構造２７における、ｐ側電極２２が形成された領域を除く領域は、絶縁膜２６に覆われている。ＧａＮ基板１１の裏面にはｎ側電極２３が形成されている。ｐ側電極２２とｎ側電極２３との間に電圧を印加すると、電流狭窄層１８が除去された電流注入部２４を通じて活性層１５に電流が流れ、レーザ発振が生じる。活性層１５からは約４０５ｎｍの発光が生じる。
【００３３】
積層構造２７における電流注入部２４の両側方の領域には、電流拡散の抑制及び寄生容量の低減のために、電流注入部２４とほぼ平行に延びる凹部２７ａが形成されている。第１の実施形態の半導体装置は、寄生容量低減用の凹部２７ａの底面が電子障壁層１６の下面よりも上側に位置している。
【００３４】
以下に、第１の実施形態の半導体発光装置が、閾値電圧のばらつきを生じない理由について説明する。
【００３５】
図２は、底面の位置がｎ型クラッド層１３の下面である寄生容量低減用の深い凹部を形成した埋め込み型の半導体発光装置における電流―光出力特性を示している。また、図３は、電流―電圧特性を示している。
【００３６】
図２に示すように、１回目の通電においては発振閾値電流が７０ｍＡであったが、２回目の通電においては４０ｍＡにまで低下した。一方、図３に示すように動作電圧は、１回目の通電よりも２回目の通電の方が大きくなるという現象が確認された。また、発振閾値電流及び動作電圧は、長時間放置又は高温保持を行うと、通電前の状態に戻ることも確認された。以降、このレーザ発振閾値電流が通電により低下する現象を発振閾値良化現象と呼ぶ。
【００３７】
本願発明者は、発振閾値良化現象と、寄生容量低減用の凹部の深さとの間に相関があることを見いだした。図４は凹部の底面の位置と発振閾値電流の変動量との関係を示している。図４において、上部に記載した符号は、図１に示したコンタクト層２１〜ｎ型クラッド層１３の各層に対応する。図４に示すように凹部の底面の位置が電子障壁層１６の底面よりも下側（基板側）となると、発振閾値良化現象が生じることが明らかとなった。
【００３８】
図５は、電流注入部から凹部までの距離と発振閾値電流の変動量との関係を示している。電流注入部から凹部までの距離が短いほど、発振閾値電流の変動量が大きいことがわかる。このことからも、発振閾値良化現象は、凹部の形成と関係があることが推測される。
【００３９】
なお、発振閾値良化現象は、影響度の大きさに違いはあるが、寄生容量低減用の凹部だけでなく劈開ガイド溝及びチップ分離ガイド溝等の劈開補助溝を形成した場合にも同様に確認された。劈開ガイド溝とは、ストライプ状の電流注入部とほぼ垂直な方向に形成する、光出射端面を形成するための劈開を行う際のガイド溝であり、チップ分離ガイド溝とは、電流注入部とほぼ平行な方向に形成する、チップ分離を行う際のガイド溝である。
【００４０】
長時間放置又は高温保持すると、半導体発光装置の特性が通電前の状態に戻ることを考えると、発振閾値良化現象には半導体中の深い準位が関係していると考えられる。すなわち、１回目の通電においては注入したキャリアの一部がトラップされるため、発振閾値電流が大きくなる。２回目の通電においては既に深い準位にキャリアが捕獲されており、注入した電流がそのままレーザ発振に寄与するため、発振閾値電流が小さくなるのではないかと考えられる。通電後長時間放置すると、深い準位のトラップがキャリアを放出するため、発振閾値電流は元の高い値に戻ると考えられる。また、同様に熱を加えることにより、トラップからキャリアが放出されやすくなり、発振閾値電流は元の高い値に戻ると考えられる。
【００４１】
トラップが形成されている場所及びトラップが形成される理由は明らかではないが、次に示すような２つの要因が主に考えられる。まず、寄生容量低減用等の凹部を形成する際には、一般的に塩素系ガス等によるドライエッチングを用いる。ドライエッチングを行うと、エッチング面にダメージが生じ、深い準位が形成されやすい。
【００４２】
コンタクト層、ｐ型クラッド層及び第２のｐ型ガイド層に注入された電流が、エッチングにより形成された凹部の側面に達すると、凹部の側面に生じた深い準位を通じて基板方向に流れる。また、第２のｐ型ガイド層から電流狭窄層に電流が流れ、電流狭窄層において凹部の側面に達し、側面部の深い準位を通じて基板方向に流れるという電流パスも存在すると考えられる。
【００４３】
凹部の底面が電子障壁層よりも下方に位置する場合、凹部の底面からｎ側電極までの間にｐｎ接合領域はなく、低電圧でも電流が流れる。ドライエッチングによりこのようなパスが形成されることにより、１回目の通電の際にはレーザ発振に寄与しない電流が大きくなり、発振閾値電流が大きい値となる。２回目の通電の際には凹部の側面の深い準位に電子又は正孔がトラップされているため、深い準位を通じて流れる電流が小さくなり、発振閾値電流が１回目の通電時より小さくなる。
【００４４】
また、次のような要因も影響していると考えられる。活性層１５、電子障壁層１６及び第１のｐ型ガイド層１７の間のバンド構造は図６に示すようになる。この構造に対して電圧を印加すると活性層１５と電子障壁層１６との界面部に電子が非常に溜まりやすい状態となり、界面部に溜まった電子は２次元電子ガス的に移動しやすい状態になると考えられる。
【００４５】
寄生容量低減用等の凹部を形成する際に、電子障壁層の下面を越えてエッチングすると、電子障壁層と活性層との界面部の側面が露出する。界面部の側面が露出すると、不純物の拡散等により界面部に電子トラップが形成されやすくなる。界面部は電子が非常に移動しやすい状態であるため、電圧を印加すると電子がトラップされやすく、発振閾値良化現象が生じると考えられる。不純物としては空気中やパッシベーション膜に含まれる酸素や水素、又は凹部の形成に用いたドライエッチングのガス種（塩素）等が考えられる。
【００４６】
以上のような知見に基づいて、第１の実施形態の半導体発光装置は、電流拡散領域の制限及び寄生容量低減のための凹部２７ａの底面の位置を電子障壁層１６の下面よりも上側としている。このため、発振閾値電流が変動する発振閾値良化現象はほとんど生じず、安定した特性を有する埋め込み型青紫レーザが実現できる。また、凹部２７ａによりｐ型の半導体層の面積が低減されるため、電流拡散領域が制限され、寄生容量も低減される。従って、電流リークが低減され、高速変調も可能となる。
【００４７】
凹部２７ａの底面は、発振閾値良化現象を低減するためには電子障壁層１６の下面よりも上側に位置していればよい。しかし、積層構造２７の膜厚のばらつき及びドライエッチング量のばらつきにより、凹部２７ａの底面の位置を安定して制御することは困難である。このため、発振閾値良化現象を低減するためには、凹部２７ａの底面の位置が確実に電子障壁層１６の下面よりも上側となるように、凹部２７ａをできるだけ浅くすることが好ましい。一方、電流拡散領域の制限及び寄生容量の低減のためには、凹部２７ａが少なくとも１つのｐｎ接合を横切っていればよい。従って、凹部２７ａの底面は電流狭窄層１８の層内に位置していることが好ましい。
【００４８】
凹部２７ａは、電流注入部２４が延びる方向に対して必ずしも平行に形成する必要はなく、電流注入部２４が延びる方向に対して斜めに形成されていてもよい。また、必ずしも共振器端面の間に連続して形成されている必要はなく、電流拡散が許容される範囲で断続的に形成されていてもよい。
【００４９】
なお、電流拡散領域の制限及び寄生容量の低減をするための凹部を形成する例を示したが、劈開ガイド溝及びチップ分離ガイド溝等の劈開補助溝を形成する場合にも、劈開補助溝の底面の位置を電子障壁層１６の底面よりも上側となるようにすれば、発振閾値良化現象を低減できる。この場合には、劈開補助溝の底面の位置を電子障壁層１６の下面を超えない範囲で、できるだけ深くした方がガイド機能が高くなるため好ましい。また、劈開ガイド溝の場合には電流注入部２４が延びる方向とほぼ垂直に形成し、チップ分離ガイド溝の場合には電流注入部２４が延びる方向とほぼ平行に形成すればよい。
【００５０】
また、底面の位置が電子障壁層１６の下面よりも上側に位置する凹部２７ａを形成し、さらにその外側に凹部を形成する場合も、底面の位置が電子障壁層１６の下面よりも上側にすることにより発振閾値現象を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、劈開ガイド溝に対しても対応することができる。凹部２７ａとは別に劈開補助溝を形成した場合には、共振器端面又は共振器側面に劈開補助溝の痕跡である段差部が形成されていてもよい。
【００５２】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は第２の実施形態に係る窒化物半導体発光装置であり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面構成を示している。図７において図１と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００５３】
本実施形態の半導体発光装置は、積層構造２７におけるｐ側電極２２の両側方の領域に、バナジウム（Ｖ）等が注入されたイオン注入領域３１が形成されている。また、積層構造２７における電流注入部２４と平行な方向の側面（共振器側面）には、段差部２７ｂが形成されている。段差部２７ｂは、チップ分離を行うためのチップ分離ガイド溝の痕跡であり、電子障壁層１６よりも下側に達している。
【００５４】
高抵抗なイオン注入領域３１を形成することにより、積層構造の側面に向かって流れる電流を遮断することができる。このため、電子障壁層１６の下面を越える深いチップ分離ガイド溝を用いてチップ分離を行い、チップ側面に深い準位が生じている場合にも、発振閾値良化現象を抑えることができる。なお、注入するイオン種は、窒化物半導体層を高抵抗化できればどのようなものでもよい。
【００５５】
イオン注入領域３１は、チップ側面に向かって流れる電流を低減するためには、できるだけ深い位置まで形成されていることが好ましい。しかし、先に考察したようにチップ側面に向かって流れる電流は、コンタクト層２１、ｐ型クラッド層２０、第２のｐ型ガイド層１９及び電流狭窄層１８を通って、積層体の側面に達すると考えられる。従って、少なくとも、電流狭窄層１８の下面まで形成されていることが好ましい。但し、第２のｐ型ガイド層１９と電流狭窄層１８との界面はｐｎ接合界面であるため、電流狭窄層１８を通って側面へ流れる電流は他の層を通って側面へ流れる電流よりも小さいと考えられる。このため、図７に示すように電流狭窄層１８に達していない場合にも発振閾値良化現象を抑える効果が得られる。
【００５６】
イオン注入領域３１は、コンタクト層２１を形成した後、積層構造の上部からイオン注入を行って形成すればよい。注入条件及び膜厚等によっては、電流狭窄層１８にイオン注入領域３１が形成されないが、先に説明したようにこの場合においても発振閾値良化現象を低減する効果が得られる。
【００５７】
また、一般的に埋め込み型の半導体発光装置は、電流狭窄層１８までを一回のエピ成長により形成し、電流狭窄層１８を加工した後、第２のｐ型ガイド層１９、ｐ型クラッド層２０及びコンタクト層２１を再成長して形成する。従って、電流狭窄層１８の成長が終了した段階において、１回目のイオン注入を行い、コンタクト層２１の成長が終了した段階において２回目のイオン注入を行えば、電流狭窄層１８よりも深い位置に達するイオン注入領域３１を形成することが可能となる。
【００５８】
本実施形態において、イオン注入部３１がｐ側電極よりも外側に形成されている例を示したが、イオン注入部３１の一部がｐ側電極の下側に形成されていても問題ない。
【００５９】
なお、本実施形態においては、共振器側面に段差部２７ｂが明確に形成されている例を示したが、チップ分離の方法によっては、チップ分離ガイド溝の痕跡が明確に残っていない場合もあり得る。また、共振器端面側にも劈開ガイド溝の痕跡である段差部が形成されていてもよい。
【００６０】
また、第１の実施形態に示した、底面の位置が電子障壁層の底面よりも上側である凹部を同時に形成してもよい。この場合、イオン注入領域が凹部よりもｐ側電極側に形成されていても、凹部がイオン注入領域よりもｐ側電極側に形成されていてもよい。但し、イオン注入領域が凹部よりもｐ側電極側に形成されている場合には、凹部を電子障壁層の底面よりも深くしてもよい。
【００６１】
なお、図７はイオン注入領域３１が電流注入部２４が延びる方向に対してほぼ平行に形成されている例を示しているが、イオン注入領域３１は、電流注入部２４が延びる方向に対して斜めに形成されていてもよい。また、チップ分離ガイド溝を形成する場合だけでなく、劈開ガイド溝を形成する場合にも対応可能である。
【００６２】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は第３の実施形態に係る窒化物半導体発光装置であり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面構成を示している。図８において図１１と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
【００６３】
本実施形態の半導体発光装置は、積層構造２７における電流注入部２４の両側方において、少なくとも電子障壁層１６と活性層１５との界面部を含む領域に形成されたイオン注入領域３２を備えている。
【００６４】
電子障壁層の下面を越える深いチップ分離ガイド溝を形成すると、先に説明したように電子障壁層１６と活性層１５との界面部に、電子がトラップされやすくなるおそれがある。しかし、電子障壁層１６と活性層１５との界面部を含む領域に、高抵抗なイオン注入領域３２を形成することにより、界面部における電子のトラップを抑制することが可能となり、発振閾値良化現象を抑制できる。また、劈開分離ガイド溝による発振閾値良化現象に対しても同様にして対応できる。
【００６５】
本実施形態のイオン注入領域３２は、第２の実施形態におけるイオン注入領域３１と異なり、全体がｐ側電極の下側に形成されていてもよい。電流注入部２４とイオン注入領域３２との距離が小さい方が界面部における電子のトラップを抑制する効果が大きくなる。但し、イオン注入によるダメージが電流注入部２４に生じないように、ある程度の距離を置いた方がよい。図８にはイオン注入領域３２が電流注入部２４が延びる方向とほぼ平行に形成された例を示しているが、斜めに形成されていても問題ない。また、イオン注入領域３２は、共振器端面の間に連続的に形成されている必要はなく、断続的に形成されていてもよい。
【００６６】
第２の実施形態におけるイオン注入領域３１と本実施形態のイオン注入領域３２とを組み合わせてもよい。また、第１の実施形態に示した底面の位置が電子障壁層１６の下面よりも上側である凹部を同時に形成してもよい。イオン注入領域３２を凹部よりも電流注入部２４側に形成する場合には、底面の位置が電子障壁層１６の下面よりも下側である深い凹部を形成してもよい。
【００６７】
なお、本実施形態において活性層と電子障壁層が直接接している場合を記したが、デバイス構造によっては活性層と電子障壁層の間に別の窒化物半導体層（中間層）が形成されている場合がある。このような場合には、中間層と電子障壁層との界面部において電子がトラップされる可能性があるため、その界面部を含む領域に対してイオン注入を行うと同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る窒化物半導体発光装置は、発振閾値電流の変動を抑えた埋め込み型の半導体発光装置を実現でき、窒化物半導体を用いた半導体発光装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】寄生容量低減用溝を形成した埋め込み型半導体発光装置における電流―光出力特性を示すグラフである。
【図３】寄生容量低減用溝を形成した埋め込み型半導体発光装置における電流―電圧特性を示すグラフである。
【図４】凹部の底面の位置と発振閾値電流の変動量との関係を示すグラフである。
【図５】電流注入部から凹部までの距離と発振閾値電流の変動量との関係を示すグラフである。
【図６】活性層と電子障壁層との間のバンド構造を示すバンド図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１      ＧａＮ基板
１２      ｎ−ＧａＮ層
１３      ｎ型クラッド層
１４      ｎ型ガイド層
１５      活性層
１６      電子障壁層
１７      第１のｐ型ガイド層
１８      電流狭窄層
１９      第２のｐ型ガイド層
２０      ｐ型クラッド層
２１      コンタクト層
２２      ｐ側電極
２３      ｎ側電極
２４      電流注入部
２６      絶縁膜
２７      積層構造
２７ａ    凹部
２７ｂ    段差部
３１      イオン注入領域
３２      イオン注入領域
【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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