(57)【要約】【課題】Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域中のＮに起因する結晶欠陥を低減し、該井戸領域のＰＬ強度を高めることができる半導体発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１は、ＧａＡｓ基板２と、ＧａＡｓ基板２上に設けられた単一量子井戸構造３とを備える。単一量子井戸構造３は、井戸領域４、下部バリア領域５および上部バリア領域６を有する。井戸領域４は、Ｇａ、Ｉｎ、ＮおよびＡｓを含むIII−Ｖ族化合物半導体からなり、井戸領域４にはｎ型不純物（シリコンを除く）がドープされている。Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む半導体結晶に例えば硫黄（Ｓ）といったｎ型不純物をドープすることにより、ＡｓおよびＮの原子半径の違いに起因する結晶欠陥を低減することができるので、井戸領域４のＰＬ強度を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子井戸構造を有する半導体発光素子であって、
窒素、インジウム、ガリウムおよび砒素を含む井戸領域を前記量子井戸構造内に備え、
前記井戸領域にはシリコンを除くｎ型不純物が添加されていることを特徴とする、半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｎ型不純物が硫黄であ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ｎ型不純物の濃度が３×１０15［ｃｍ-3］以上１×１０17［ｃｍ-3］以下であることを特徴とする、請求項２に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子井戸構造を有する半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、量子井戸構造を有する半導体レーザ素子が開示されている。この文献における量子井戸構造は、ＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層と、ＧａＮＡｓからなるバリア層とが交互に積層されて成る。
【非特許文献１】J S Harris Jr, ”GaInNAslong-wavelength lasers: progress and challenges”, Semiconductor Science and Technology,Vol.17, pp.1-12, (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、窒素（Ｎ）および砒素（Ａｓ）を含む井戸領域は半導体発光素子において多く採用されているが、Ｇａ，ＩｎおよびＡｓの組み合わせに対してＮを導入した場合、Ｎの組成が高いほどフォトルミネッセンス（ＰＬ）強度が低下してしまう。これは、下地となるＧａＩｎＡｓ中のＡｓの原子半径と、Ａｓサイトに入るＮの原子半径とが互いに大きく異なる為、ＧａＩｎＡｓ中に導入されたＮの周囲に多数の結晶欠陥が生じてしまうことが原因である。したがって、例えばこの半導体発光素子がレーザ発振作用によるレーザ光を出力する場合には、その閾値電流密度が上昇してしまう。
【０００４】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域中のＮに起因する結晶欠陥を低減し、該井戸領域のＰＬ強度を高めることができ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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体発光素子は、量子井戸構造を有する半導体発光素子であって、窒素、インジウム、ガリウムおよび砒素を含む井戸領域を量子井戸構造内に備え、井戸領域にはシリコンを除くｎ型不純物が添加されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明者は、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む半導体結晶に例えば硫黄（Ｓ）といったｎ型不純物をドープ（添加）することにより、ＡｓおよびＮの原子半径の違いに起因する結晶欠陥をパッシベート（補償）することが可能であることを見出した。すなわち、本発明に係る半導体発光素子においては、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域にｎ型不純物がドープされているので、井戸領域中のＮに起因する結晶欠陥を低減し、該井戸領域のＰＬ強度を高めることができる。なお、ｎ型不純物のうちシリコン（Ｓｉ）に関しては、ＧａＡｓ中へのドープは容易であるがＧａＩｎＮＡｓ中への取り込み効率が極めて低く、ドープが困難であるため上記ｎ型不純物からは除かれる。
【０００７】
また、上記した半導体発光素子においては、ｎ型不純物が硫黄であることが好ましい。これにより、ＡｓおよびＮの原子半径の違いに起因する結晶欠陥を効果的に低減することができる。
【０００８】
また、半導体発光素子は、ｎ型不純物の濃度が３×１０15［ｃｍ-3］以上１×１０17［ｃｍ-3］以下であることを特徴としてもよい。本発明者の研究によれば、上記ｎ型不純物の濃度が３×１０15［ｃｍ-3］以上である場合に、それより小さい場合と比較して井戸領域のＰＬ強度が顕著に増大することがわかった。また、ｎ型不純物を過剰にドーピングすると（１×１０17［ｃｍ-3］を超えると）、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域の結晶性が低下し、また、井戸領域において自由電子を多く吸収してしまうので発光効率が低下する。したがって、ｎ型不純物の濃度は１×１０17［ｃｍ-3］以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る半導体発光素子によれば、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域中のＮに起因する結晶欠陥を低減し、該井戸領域のＰＬ強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る半導体発光素子の一形態として、発光素子１の断面構造を示す図面である。この発光素子１は、基板２と、基板２上に設けられた単一量子井戸構造３とを備えている。単一量子井戸構造３は、井戸領域４と、基板２と井戸領域４との間に設けられた下部バリア領域５と、井戸領域４上に設けられた上部バリア領域６とを含む。基板２は、例えばｎ型のＧａＡｓ基板からなる。井戸領域４は、Ｎ，Ｉｎ，ＧａおよびＡｓを少なくとも含むｎ型のIII−Ｖ族化合物半導体、例えばｎ型ＧａＩｎＮＡｓ半導体からなる。下部バリア領域５および上部バリア領域６は、アンドープＧａＡｓ半導体からなる。基板２にはｎ型不純物として例えばＳｉがドープされており、井戸領域４にはｎ型不純物として例えば硫黄（Ｓ）がドープされている。
【００１２】
この発光素子１の作製方法は次の通りである。まず、ＳｉがドープされたＧａＡｓ基板２を分子線ビームエピタキシー（ＭＢＥ）用の成長チャンバに導入した後、Ａｓ照射雰囲気で基板温度を６００℃まで昇温し、ＧａＡｓ基板２の表面に存在する自然酸化物を除去する。そして、下部バリア領域５としてアンドープＧａＡｓ結晶をＧａＡｓ基板２上にエピタキシャル成長させる。この下部バリア領域５の厚さは、例えば０．２［μｍ］である。
【００１３】
その後、基板温度を４００℃まで下げてから、井戸領域４としてＧａＩｎＮＡｓ結晶をＭＢＥ法によりエピタキシャル成長させる。この井戸領域４の厚さは、例えば７［ｎｍ］である。井戸領域４におけるＮ原子は、ＲＦプラズマにより発生させたＮラジカルを原料として成長する。また、井戸領域４を成長させる際、ｎ型不純物として硫黄（Ｓ）をドープする。このドーピングは、硫黄金属をバルブ付きのクヌーセンセル（Knudsen Cell：Ｋセル）に導入することで可能となる。なお、硫黄（Ｓ）のドーピング濃度はバルブの開度により調整される。
【００１４】
その後、上部バリア領域６として、厚さ５［ｎｍ］のアンドープＧａＡｓをエピタキシャル成長させてから、基板温度を５５０℃まで昇温し、厚さ０．１［μｍ］のアンドープＧａＡｓをエピタキシャル成長させる。最後に、井戸領域４、下部バリア領域５および上部バリア領域６が形成されたＧａＡｓ基板２に対し、７００℃で２時間の熱処理（アニール）を行う。以上の工程により、図１に示された発光素子１が完成する。
【００１５】
ここで、本発明者は、井戸領域４におけるｎ型不純物の濃度とＰＬ強度との関係について調べるために、上記作製方法により５個の発光素子１を作製するとともに、この５個の発光素子１それぞれの井戸領域４における硫黄（Ｓ）の濃度を、次の表１の条件１〜５に示すように互いに異なる濃度とした。そして、井戸領域４をＹＡＧレーザによって励起し、井戸領域４から発するＰＬの強度を測定した。
【表１】
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【００１６】
表１に示されるように、硫黄（Ｓ）の濃度が３．５×１０15［ｃｍ-3］の場合、１．５×１０15［ｃｍ-3］のときと比較してＰＬ強度が約６倍となり、１．４×１０15［ｃｍ-3］すなわち硫黄（Ｓ）を積極的にドープしない場合と比較するとＰＬ強度が一桁異なる。つまり、井戸領域４中の硫黄（Ｓ）の濃度を３．５×１０15［ｃｍ-3］以上とすることにより、それより小さい場合と比較して井戸領域４のＰＬ強度が顕著に増大することがわかる。また、硫黄（Ｓ）を過剰にドーピングすると（１×１０１７［ｃｍ-3］を超えると）、ＧａＩｎＮＡｓを含む井戸領域４の結晶性が低下し、また、井戸領域４において自由電子を多く吸収してしまうので発光効率が低下する。したがって、硫黄（Ｓ）の濃度は１×１０１７［ｃｍ-3］以下であることが好ましい。
【００１７】
なお、硫黄（Ｓ）以外のｎ型不純物をドープした場合にも同様の効果を期待できるが、ｎ型不純物のうちシリコン（Ｓｉ）に関しては、ＧａＡｓ中へのドープは容易であるがＧａＩｎＮＡｓ中への取り込み効率が極めて低く、ドープが困難であるため当該ｎ型不純物からは除かれる。これに対し、硫黄（Ｓ）をドープする場合には、３．５×１０15［ｃｍ-3］といった極めて微小な濃度でもＰＬ強度を高める効果が得られている。これは、ＡｓおよびＮの原子半径が互いに異なることにより生じる結晶欠陥を、僅かな硫黄（Ｓ）でパッシベート可能であることを示している。上述したように、硫黄（Ｓ）のドーピング濃度は３×１０15［ｃｍ-3］以上１×１０17［ｃｍ-3］以下が好ましく、更に好ましくは３×１０15［ｃｍ-3］以上２×１０16［ｃｍ-3］以下であると良い。
【００１８】
以上に示されたように、本発明者は、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む半導体結晶に例えば硫黄（Ｓ）といったｎ型不純物をドープすることにより、ＡｓおよびＮの原子半径の違いに起因する結晶欠陥をパッシベートすることが可能であることを見出した。すなわち、本実施形態に係る発光素子１においては、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域４にｎ型不純物がドープされているので、井戸領域４中のＮに起因する結晶欠陥を低減し、該井戸領域４のＰＬ強度を高めることができる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
図２（ａ）は、本発明に係る半導体発光素子の別の形態として、面発光半導体レーザ１１の断面構造を示す図面である。面発光半導体レーザ１１は、第１の分布ブラッグリフレクタ（以下、「第１のＤＢＲ」と記す）１３と、活性層１５と、第１の半導体スペーサ層１７と、第２の半導体スペーサ層１９と、第１の電極２１と、第２の分布ブラッグリフレクタ（以下、「第２のＤＢＲ」と記す）２３とを備える。第１のＤＢＲ１３は、基板２５上に設けられ半導体から成る。基板２５は、例えば半絶縁性のＧａＡｓといったIII−Ｖ化合物半導体から成る。活性層１５は、第１のＤＢＲ１３上に設けられている。第１の半導体スペーサ層１７は、活性層１５上に設けられており、例えば炭素（Ｃ）がドープされたｐ型ＧａＡｓから成ることができる。第２の半導体スペーサ層１９は、第１の半導体スペーサ層１７上に設けられており、例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされたｎ型ＧａＡｓから成ることができる。第１の電極２１は、第２の半導体スペーサ層１９上に設けられている。第２のＤＢＲ２３は、第２の半導体スペーサ層１９上に設けられている。
【００２０】
第１のＤＢＲ１３は、交互に配列された第１及び第２の半導体層を含んでおり、第１の半導体層の屈折率と第２の半導体層の屈折率とは互いに異なる。第１及び第２の半導体層を構成する材料としては、例えばＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓが挙げられる。また、第２のＤＢＲ２３は、交互に配列された第１及び第２の層を含んでおり、第１の層の屈折率と第２の層の屈折率とは互いに異なる。第１及び第２の層を構成する材料としては、例えばＳｉＯ2及びＴｉＯ2といった誘電体が挙げられる。
【００２１】
ここで、図２（ｂ）は、活性層１５の断面構造を示す図面である。活性層１５は、例えば多重量子井戸構造を有しており、交互に配列された井戸領域１５ａ及びバリア領域１５ｂを含む。井戸領域１５ａを構成する半導体としては、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを少なくとも含むIII−Ｖ族化合物半導体、例えばＧａＩｎＮＡｓが挙げられる。また、バリア領域１５ｂを構成する半導体としては、井戸領域１５ａよりバンドギャップが大きい半導体、例えばＧａＮＡｓなどが挙げられる。
【００２２】
本実施形態の井戸領域１５ａには、第１実施形態における井戸領域４と同様にｎ型不純物（Ｓｉを除く）がドープされている。このｎ型不純物は、好ましくは硫黄（Ｓ）である。また、ｎ型不純物がＳである場合、このＳの濃度は３×１０15［ｃｍ-3］以上１×１０17［ｃｍ-3］以下、より好ましくは３×１０15［ｃｍ-3］以上２×１０16［ｃｍ-3］以下である。
【００２３】
再び図２（ａ）を参照する。面発光半導体レーザ１１は、活性層１５へ流れる電流を狭窄するための電流狭窄領域としてのトンネル接合領域３５を更に備える。トンネル接合領域３５はｐ型半導体層３５ａ及びｎ型半導体層３５ｂを含むことができ、また、これらの半導体層３５ａ及び３５ｂは、トンネル接合を構成する。ｐ型半導体層３５ａ及びｎ型半導体層３５ｂは、例えば炭素（Ｃ）が高濃度にドープされたＩｎＧａＡｓ、及びシリコン（Ｓｉ）が高濃度にドープされたｎ型ＩｎＧａＡｓによって構成されることができる。第１の半導体スペーサ層１７及び第２の半導体スペーサ層１９は、それぞれ、ｐ型半導体層３５ａ及びｎ型半導体層３５ｂに接合している。トンネル接合領域３５はメサ形状であることが好ましい。半導体メサからなるトンネル接合領域３５は活性層１５の中央付近の上方に設けられている。この半導体メサは、第２の半導体スペーサ層１９により埋め込まれる。
【００２４】
第１のＤＢＲ１３、活性層１５、トンネル接合領域３５、及び第２のＤＢＲ２３は、所定の軸に沿って配列されている。トンネル接合領域３５の位置および形状は、電極からの電流の閉じ込め及び電流分布を規定する。活性層１５はキャリアの注入に応答して発光する。活性層１５からの光は、第１のＤＢＲ１３と第２のＤＢＲ２３とによって繰り返し反射されてレーザ発振に至る。面発光半導体レーザ１１は、第２のＤＢＲ２３を介してレーザ光Ｌを提供する。
【００２５】
面発光半導体レーザ１１は、第３の半導体スペーサ層３９を更に備える。第３の半導体スペーサ層３９は、第１のＤＢＲ１３上に設けられており、例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされたｎ型ＧａＡｓから成ることができる。第２の電極４１は、第３の半導体スペーサ層３９の一部の領域上に設けられており、また半導体スペーサ層３９に対しオーミック接触を成す。活性層１５は、第３の半導体スペーサ層３９上に設けられている。
【００２６】
面発光半導体レーザ１１は共振器メサ３７を含む。共振器メサ３７は、活性層１５、第１の半導体スペーサ層１７、トンネル接合領域３５および第２の半導体スペーサ層１９を含むことができる。共振器メサ３７は、必要な場合には、良好なオーミック接合を得るためにコンタクト層４５を含むことができる。第１の電極２１は、コンタクト層４５とオーミック接触を成す。
【００２７】
共振器メサ３７の上面及び側面並びに第３の半導体スペーサ層３９の表面は、絶縁性の保護膜４３により覆われている。保護膜４３は、第３の半導体スペーサ層３９上に設けられた第１の開口、及び共振器メサ３７の上面に設けられた第２の開口を含む。第１の開口を通して、第２の電極４１は、第３の半導体スペーサ層３９に接続される。第１の電極２１は、第２の開口を通してコンタクト層４５に接続される。また、第２の開口の中央付近には、第２のＤＢＲ２３が配置されている。
【００２８】
次いで、面発光半導体レーザの製造方法の一実施形態について説明する。図３は、面発光半導体レーザの製造方法を示すフローチャートである。図４〜図７は、この製造方法における各工程を説明するための断面図である。この製造方法においては、面発光半導体レーザのための各半導体層は、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法あるいは有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により成長される。
【００２９】
まず、第１のＤＢＲ、第１のスペーサ層、及び活性層を基板上に形成する（図３に示す工程Ｓ１）。すなわち、図４（ａ）に示されるように、ウェハ状の半絶縁性ＧａＡｓ基板といった基板５１上に、第１のＤＢＲのための半導体多層構造５５を成長させる。そして、図４（ｂ）に示されるように、半導体多層構造５５上に、第３の半導体スペーサ層のための半導体スペーサ層５７、活性層５９、第１の半導体スペーサ層のための半導体スペーサ層６１を順に成長させる。このようにして、半導体多層構造５５、半導体スペーサ層５７、活性層５９、及び半導体スペーサ層６１を含む半導体積層構造５３を基板５１上に形成する。
【００３０】
半導体多層構造５５は、例えば３２対のアンドープＧａＡｓ／Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓから成る。半導体スペーサ層５７は、例えばＳｉ添加のｎ型ＧａＡｓから成り、その好適な厚さは例えば０．１［μｍ］〜０．２［μｍ］（発振波長の設計による）である。活性層５９は、例えば３周期にわたって交互に積層されたＧａ0.7Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99から成る井戸領域とＧａＡｓから成るバリア領域とを有する。井戸領域におけるＮ原子は、ＲＦプラズマにより発生させたＮラジカルを原料として成長する。また、井戸領域を成長させる際、ｎ型不純物として硫黄（Ｓ）をドープする。このドーピングは、硫黄金属をバルブ付きのＫセルに導入することで可能となる。硫黄（Ｓ）のドーピング濃度はバルブの開度により調整される。半導体スペーサ層６１は、例えばＣ添加のｐ型ＧａＡｓから成り、その好適な厚さは例えば０．１［μｍ］〜０．２［μｍ］（発振波長の設計による）である。
【００３１】
続いて、電流狭窄用のトンネル接合領域を半導体スペーサ層６１上に形成する。まず、図５（ａ）に示されるように、トンネル接合領域の第１導電型半導体層のための半導体層６３、及び第２導電型半導体層のための半導体層６５を半導体スペーサ層６１上に成長させる（図３に示す工程Ｓ２）。半導体層６３は、例えば高濃度Ｃ添加のｐ＋＋型ＩｎＧａＡｓから成り、半導体層６５は、例えば高濃度Ｓｉ添加のｎ＋＋型ＩｎＧａＡｓから成る。半導体層６３及び６５は、互いにトンネル接合を成す。次に、トンネル接合メサを形成するためにフォトリソグラフィによって円形レジストのマスクを形成し、このマスクを用いて半導体層６３及び６５のウェットエッチングを行う。これにより、図５（ｂ）に示されるように、円形のメサ形状のトンネル接合領域６７が半導体スペーサ層６１上に形成される（図３に示す工程Ｓ３）。
【００３２】
続いて、図６（ａ）に示されるように、半導体スペーサ層６１上及びトンネル接合領域６７上に、第２の半導体スペーサ層のための半導体スペーサ層６９を成長させ、更にその上にコンタクト層７１を成長させる（図３に示す工程Ｓ４）。これにより、トンネル接合領域６７は半導体スペーサ層６９で埋め込まれる。半導体スペーサ層６９及びコンタクト層７１は、例えばＳｉ添加のｎ型ＧａＡｓから成る。半導体スペーサ層６９の厚さは例えば０．１［μｍ］〜０．３［μｍ］であり、コンタクト層７１の厚さは例えば５０［ｎｍ］である。
【００３３】
続いて、図６（ｂ）に示すように、コンタクト層７１上に共振器メサ構造のためのマスク７３を形成する。マスク７３は、例えばレジストから成る。マスク７３を用いて半導体のドライエッチングを行い、共振器メサ７５を形成する。共振器メサ７５は、略円柱形状であり、またコンタクト層７１、半導体スペーサ層６９、トンネル接合領域６７、半導体スペーサ層６１、活性層５９および半導体スペーサ層５７を含む。共振器メサ７５の周囲には、半導体スペーサ層５７の表面が露出している。共振器メサ７５とトンネル接合領域６７の中心は一致している。
【００３４】
続いて、保護膜及び電極を形成する（図３に示す工程Ｓ５）。まず、図７（ａ）に示されるように、共振器メサ７５の上面及び側面、並びに半導体スペーサ層５７の表面に、保護膜７７を形成する。保護膜７７は、例えばＳｉＮといったシリコン系絶縁性無機化合物からなる。保護膜７７は、半導体スペーサ層５７の表面上に設けられた第１の開口７７ａ、共振器メサ７５の上面に設けられた第２の開口７７ｂを含む。その後、アノード電極７９ａおよびカソード電極７９ｂを蒸着により形成する。この際、カソード電極７９ｂは第１の開口７７ａを通して半導体スペーサ層５７に接続される。また、アノード電極７９ａは第２の開口７７ｂを通してコンタクト層７１に接続されるとともに、後述する第２のＤＢＲのための開口を有する。
【００３５】
続いて、図７（ｂ）に示されるように、第２のＤＢＲ８１のための誘電体積層を半導体スペーサ層６９上（本実施形態ではコンタクト層７１上）に形成する（図３に示す工程Ｓ６）。誘電体積層は、交互に配置された第１の誘電体層及び第２の誘電体層を含む。第１の誘電体層は例えばＳｉＯ2膜であり、第２の誘電体層は例えばＴｉＯ2膜である。この第２のＤＢＲ８１は、例えばリフトオフ法により好適に形成される。第２のＤＢＲ８１は、アノード電極７９ａの開口に位置する。
【００３６】
以上の工程を経て作製された基板生産物をチップ状に分割することにより、図２に示した面発光半導体レーザ１１が好適に製造される。
【００３７】
なお本実施形態では、活性層１５（５９）へ流れる電流を狭窄するための電流狭窄領域として、トンネル接合領域６７を半導体スペーサ層６１上に形成しているが、電流狭窄領域としてはこれ以外にも例えば酸化ＡｌＧａＡｓ領域を形成してもよい。すなわち、高アルミニウム組成を有するＡｌＧａＡｓ層の酸化速度が低アルミニウム組成層の酸化速度よりも大きいことを利用し、高アルミニウム組成層を選択的に酸化することで、電流狭窄を行うことが可能である。この場合、半導体スペーサ層６１上に当該酸化ＡｌＧａＡｓ領域を形成し、その上に、Ｃ添加ＧａＡｓから成る半導体スペーサ層、及びＣ添加ＧａＡｓから成るコンタクト層を成長させるとよい。
【００３８】
また、共振器を構成するエピタキシャル層（半導体スペーサ層５７、活性層５９、半導体スペーサ層６１、半導体スペーサ層６９、及びコンタクト層７１）の光学膜厚の総和が発振波長（共振波長）の整数倍、好ましくは２倍又は３倍になるように各層の厚さを設定するとよい。更に、活性層５９の厚さ方向の配置に関しては、上記共振器内において共振する光の強度が最大となる位置が好適である。
【００３９】
本実施形態による面発光半導体レーザ１１では、Ｇａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓを含む井戸領域１５ａにｎ型不純物（Ｓ）がドープされているので、井戸領域１５ａ中のＮに起因する結晶欠陥を低減し、井戸領域１５ａのＰＬ強度を高めることができる。これにより、面発光半導体レーザ１１のレーザ発振作用における閾値電流密度の上昇を抑えることができる。また、井戸領域１５ａの硫黄（Ｓ）の濃度を３×１０15［ｃｍ-3］以上とすることによって、井戸領域１５ａのＰＬ強度を顕著に増大させることができる。
【００４０】
本発明による半導体発光素子は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、活性領域を構成する半導体材料としてＧａＩｎＮＡｓを例示したが、本発明に係る半導体発光素子は、活性領域がＧａ，Ｉｎ，ＮおよびＡｓ以外のIII族元素またはＶ族元素を更に含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の断面構造を示す図面である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子として、面発光半導体レーザの断面構造を示す図面である。
【図３】図３は、面発光半導体レーザの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、（ａ）第１のＤＢＲを形成する工程、並びに（ｂ）第３の半導体スペーサ層、活性層、及び第１の半導体スペーサ層を成長させる工程をそれぞれ示す断面図である。
【図５】図５は、（ａ）トンネル接合層の第１導電型半導体層および第２導電型半導体層を成長させる工程、（ｂ）トンネル接合領域を形成する工程、をそれぞれ示す断面図である。
【図６】図６は、（ａ）第２の半導体スペーサ層およびコンタクト層を成長させる工程、（ｂ）共振器メサを形成する工程、をそれぞれ示す断面図である。
【図７】図７は、（ａ）保護膜および電極を形成する工程、（ｂ）第２のＤＢＲを形成する工程、のそれぞれを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…発光素子、２，２５，５１…基板、３…単一量子井戸構造、４…井戸領域、５…下部バリア領域、６…上部バリア領域、１１…面発光半導体レーザ、１５，５９…活性層、１７…第１の半導体スペーサ層、１９…第２の半導体スペーサ層、２１，４１…電極、３５，６７…トンネル接合領域、３５ａ…ｐ型半導体層、３５ｂ…ｎ型半導体層、３７，７５…共振器メサ、３９…第３の半導体スペーサ層、４３，７７…保護膜、４５，７１…コンタクト層、５３…半導体積層構造、５５…半導体多層構造、５７，６１，６９…半導体スペーサ層、７３…マスク、７９ａ…アノード電極、７９ｂ…カソード電極、Ｌ…レーザ光。
【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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