JP2003243703A

JP2003243703A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JP2003243703A
Application number: JP2002040030A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kawasaki; 雅司川崎; Hajime Saito; 肇齊藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、活性層への電流注入効率、
および、発光効率が高い半導体発光素子を提供する。【解決手段】サファイア基板１０１上に、ＧａＮバッ
ファ層１０２、ノンドープＧａＮ層１０３、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０４、ｎ型ＡｌＧａＮ下クラッド層１０
５、多重量子井戸発光層１０６、ｐ型ＡｌＧａＮ上クラ
ッド層１０７およびｐ型ＧａＮ電流拡散層１０８が順次
積層されている。ｐ型ＡｌＧａＮ上クラッド層１０７と
ｐ型ＧａＮ電流拡散層１０８との間には、エピタキシャ
ル成長されたＬｉＧａＯ_２からなる島状の電流阻止層１
０９を設けている。

Description

【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に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、青色から紫外域の短波長発光材料
として、ワイドギャップ半導体であるIII族窒化物半導
体および酸化亜鉛系半導体の結晶成長やデバイス技術が
急速に発展している。本明細書中において、III族窒化
物半導体とは、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮおよびこれらの
混晶を含めるものとし、酸化亜鉛系半導体とは、ＺｎＯ
およびＭｇ_1-xＺｎ_xＯあるいはＣｄ_1-xＺｎ_xＯで表され
る混晶を含めるものとする。

【０００３】半導体発光素子では電流を発光領域に効率
的に注入する技術が重要であり、従来、発光ダイオード
や半導体レーザにおいては様々な電流狭窄機構または電
流阻止層を備えたものがある。

【０００４】第１の従来例の端面共振器型半導体レーザ
では、メサ型のｐ−クラッド層の側面を電流阻止層で埋
め込むことにより、ｐ−クラッド層下に形成した活性層
への電流注入効率を向上させている（特開平９−２８３
８４５号公報など参照）。

【０００５】また、第２の従来例の面発光レーザでは、
開口部を有する電流阻止層を活性層上のスペーサ層に形
成して、活性層への電流注入効率を向上させている（特
開２０００−１１４６５７号公報など参照）。

【０００６】また、第３の従来例の発光ダイオードで
は、半導体層内に逆導電型に不純物添加した電流阻止層
を設けて、電極直下など光取り出し効率の低い領域への
電流注入を防止している（特開平７−３２６７９３など
参照）。

【０００７】更に、第４の従来例の半導体発光素子で
は、第２従来例と同様にメサ型のｐクラッド層の側面を
電流阻止層で埋め込み、電流狭窄と単一横モード閉じ込
めを実現している（特開平９−２３２６８０号公報など
参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第１，
第２の従来例では、電流阻止層を多結晶や非晶質の絶縁
物で形成している。この場合、上記電流阻止層と半導体
層との界面や、電流阻止層の内部には結晶欠陥や粒界が
多数存在する。このため、上記電流阻止層の電流阻止機
能が十分に発揮されず、活性層への電流注入効率が低下
するという問題がある。

【０００９】上記第３，第４の従来例によれば、電流阻
止層は半導体を材料として用い、電流阻止層と接する半
導体層と共にエピタキシャル成長で形成されている。こ
の場合、上記電流阻止層と半導体層との界面や、電流阻
止層の内部に結晶欠陥などは少ないが、電流阻止層が電
流阻止機能を有するためには、電流阻止層と接する半導
体層とは逆の導電型の不純物を電流阻止層にドープし
て、ｐｎ接合を形成し、このｐｎ接合が逆バイアスされ
る必要がある。しかし、ｐｎ接合における逆方向の降伏
を防ぐために、不純物を高濃度に電流阻止層にドープし
た場合、不純物による光吸収損失が生じ易く、発光効率
が低下するという問題がある。

【００１０】また、上記第３，第４の従来例においてア
ンドープの高抵抗半導体を電流阻止層の材料として用い
た場合は、逆バイアスされたｐｎ接合界面で空乏層が大
きく広がるため、降伏し易くなる。その結果、上記電流
阻止層の電流阻止機能が低下し、活性層への電流注入効
率が低下するという問題がある。

【００１１】そこで、本発明の目的は、発光層または活
性層への電流注入効率、および、発光効率が高い半導体
発光素子を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の半導体発光素子は、酸化亜鉛系または
III族窒化物系半導体より成る半導体層を備えた半導体
発光素子において、上記半導体層に、エピタキシャル成
長された酸化物絶縁体を含む電流狭窄機構が設けられた
ことを特徴としている。

【００１３】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
電流狭窄機構の酸化物絶縁体は酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体に類似の結晶構造を有し、酸化亜鉛系ま
たはIII族窒化物系半導体と酸化物絶縁体とをエピタキ
シャル成長させた際の格子不整合は５％以下である。従
って、上記酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体と酸
化物絶縁体との界面は原子オーダーで清浄であり、酸化
物絶縁体は結晶性が高く内部に結晶欠陥や粒界が少な
い。また、上記酸化物絶縁体上に酸化亜鉛系またはIII
族窒化物系半導体をエピタキシャル成長しても、その半
導体の結晶性が劣化することは無い。

【００１４】このように、上記酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体と酸化物絶縁体との界面や、酸化物絶縁
体の内部に結晶欠陥や粒界が少ないので、例えば活性層
への電流注入効率を高めることができる。

【００１５】また、上記酸化物絶縁体は素子の発光波長
に比して十分大きなバンドギャップを有するので、不純
物ドープなどを酸化物絶縁体に行う必要が無くて、光吸
収損失が発生せず、発光効率を高めることができる。

【００１６】また、上記酸化物絶縁体は、酸化亜鉛系お
よびIII族窒化物系半導体に比して屈折率が低いので、
酸化物絶縁体を例えば半導体レーザの電流阻止層として
用いた場合には、実屈折率導波構造が得られる。この場
合、例えば光ディスク用半導体レーザなどにおいて重要
な単一横モード発振を容易に実現出来る。

【００１７】また、第２の発明の半導体発光素子は、基
板上に形成された発光層と、この発光層上に形成された
電流拡散層とを備え、上記発光層および上記電流拡散層
は、夫々、酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体より
成り、かつ、上記発光層と上記電流拡散層との間に、エ
ピタキシャル成長された酸化物絶縁体を含む電流阻止層
が設けられたことを特徴としている。

【００１８】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
電流阻止層の酸化物絶縁体は酸化亜鉛系またはIII族窒
化物系半導体に類似の結晶構造を有し、酸化亜鉛系また
はIII族窒化物系半導体と酸化物絶縁体とをエピタキシ
ャル成長させた際の格子不整合は５％以下である。従っ
て、上記酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体と酸化
物絶縁体との界面は原子オーダーで清浄であり、電流阻
止層は結晶性が高く内部に結晶欠陥や粒界が少ない。ま
た、上記電流阻止層上に酸化亜鉛系またはIII族窒化物
系半導体をエピタキシャル成長しても、その半導体の結
晶性が劣化することは無い。

【００１９】このように、上記酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体と酸化物絶縁体との界面や、酸化物絶縁
体の内部に結晶欠陥や粒界が少ないので、発光層への電
流注入効率を高めることができる。

【００２０】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は素
子の発光波長に比して十分大きなバンドギャップを有す
るので、不純物ドープなどを電流阻止層に行う必要が無
くて、光吸収損失が発生せず、発光効率を高めることが
できる。

【００２１】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は、
酸化亜鉛系およびIII族窒化物系半導体に比して屈折率
が低いので、実屈折率導波構造が得られ、例えば光ディ
スク用半導体レーザなどにおいて重要な単一横モード発
振を容易に実現出来る。

【００２２】また、第３の発明の半導体発光素子は、基
板上に順次積層された下クラッド層、活性層および上ク
ラッド層を備えると共に、上記活性層からの発振光を反
射する多層反射鏡を備え、上記下クラッド層、上記活性
層および上記上クラッド層は、夫々、酸化亜鉛系または
III族窒化物系半導体より成り、かつ、上記上クラッド
層と、エピタキシャル成長で形成された酸化物絶縁体を
含む電流阻止層とが積層されていることを特徴としてい
る。

【００２３】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
電流阻止層の酸化物絶縁体は酸化亜鉛系またはIII族窒
化物系半導体に類似の結晶構造を有し、酸化亜鉛系また
はIII族窒化物系半導体と酸化物絶縁体とをエピタキシ
ャル成長させた際の格子不整合は５％以下である。従っ
て、上記酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体と酸化
物絶縁体との界面は原子オーダーで清浄であり、電流阻
止層は結晶性が高く内部に結晶欠陥や粒界が少ない。ま
た、上記電流阻止層上に酸化亜鉛系またはIII族窒化物
系半導体をエピタキシャル成長しても、その半導体の結
晶性が劣化することは無い。

【００２４】このように、上記酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体と酸化物絶縁体との界面や、酸化物絶縁
体の内部に結晶欠陥や粒界が少ないので、活性層への電
流注入効率を高めることができる。

【００２５】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は素
子の発光波長に比して十分大きなバンドギャップを有す
るので、不純物ドープなどを電流阻止層に行う必要が無
くて、光吸収損失が発生せず、発光効率を高めることが
できる。

【００２６】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は、
酸化亜鉛系およびIII族窒化物系半導体に比して屈折率
が低いので、実屈折率導波構造が得られ、例えば光ディ
スク用半導体レーザなどにおいて重要な単一横モード発
振を容易に実現出来る。

【００２７】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
阻止層は開口部を有し、上記開口部を上記上クラッド層
が満たしている。

【００２８】一実施形態の半導体発光素子は、上記発光
層または上記活性層からの光に対して透過性を有するオ
ーミック電極を備えている。

【００２９】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記発光層または上記活性層からの光に対して透過性を
有するオーミック電極を備えているので、光取り出し効
率をさらに向上させることが出来る。

【００３０】また、第４の発明の半導体発光素子は、基
板上に順次積層された下クラッド層、活性層、上クラッ
ド層およびコンタクト層を備え、上記上クラッド層がス
トライプ状に形成された半導体発光素子において、上記
下クラッド層、上記活性層、上記上クラッド層および上
記コンタクト層は、夫々、酸化亜鉛系またはIII族窒化
物系半導体より成り、かつ、上記上クラッド層の側方
に、エピタキシャル成長された酸化物絶縁体を含む電流
阻止層が設けられたことを特徴としている。

【００３１】上記構成の半導体発光素子によれば、上記
電流阻止層の酸化物絶縁体は酸化亜鉛系またはIII族窒
化物系半導体に類似の結晶構造を有し、酸化亜鉛系また
はIII族窒化物系半導体と酸化物絶縁体とをエピタキシ
ャル成長させた際の格子不整合は５％以下である。従っ
て、上記酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体と酸化
物絶縁体との界面は原子オーダーで清浄であり、電流阻
止層は結晶性が高く内部に結晶欠陥や粒界が少ない。ま
た、上記電流阻止層上に酸化亜鉛系またはIII族窒化物
系半導体をエピタキシャル成長しても、その半導体の結
晶性が劣化することは無い。

【００３２】このように、上記酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体と酸化物絶縁体との界面や、酸化物絶縁
体の内部に結晶欠陥や粒界が少ないので、活性層への電
流注入効率を高めることができる。

【００３３】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は素
子の発光波長に比して十分大きなバンドギャップを有す
るので、不純物ドープなどを電流阻止層に行う必要が無
くて、光吸収損失が発生せず、発光効率を高めることが
できる。

【００３４】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は、
酸化亜鉛系およびIII族窒化物系半導体に比して屈折率
が低いので、実屈折率導波構造が得られ、例えば光ディ
スク用半導体レーザなどにおいて重要な単一横モード発
振を容易に実現出来る。

【００３５】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
阻止層によって上記上クラッド層の光出射側端部が埋め
込まれている。

【００３６】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記電流阻止層が上記上クラッド層の光出射側端部を覆
っているので、その光出射側端部の劣化を防ぐことがで
きる。

【００３７】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
狭窄機構または上記電流阻止層が、上記酸化物絶縁体と
半導体との多重積層構造より成る。

【００３８】上記実施形態の半導体発光素子によれば、
上記電流狭窄機構または電流阻止層を、エピタキシャル
成長された酸化物絶縁体と、半導体との多重積層構造で
形成することにより、電流狭窄機構または電流阻止層の
実効的な層折率を制御することが出来る。

【００３９】特に、酸化亜鉛系半導体から成るクラッド
層を用いて半導体レーザを作製した場合、小さい屈折率
差を制御することが出来るので、電流狭窄によるストラ
イプ幅が広くても単一横モード発振が得易く、素子作製
が容易となる。

【００４０】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶縁体が、
Ｌｉ_1-(x+y)Ｎａ_xＫ_yＡｌ_1-zＧａ_zＯ₂（０≦ｘ,ｙ,ｚ≦
１）である。

【００４１】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶縁体が、
Ｌｉ_1-xＮａ_xＡｌＯ₂、Ｌｉ_1-xＮａ_xＧａＯ₂、ＬｉＡｌ
_1-yＧａ_yＯ₂およびＮａＡｌ_1-yＧａ_yＯ₂（０≦ｘ,ｙ≦
１）のいずれかである。

【００４２】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶縁体が、ＲＡＢＯ₄またはＲＡＯ₃（ＢＯ）_n Ｒ：ＳｃおよびＩｎの中から選択した少なくとも１つＡ：Ａｌ、ＦｅおよびＧａの中から選択した少なくとも
１つＢ：Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＺｎおよびＣｄの
中から選択した少なくとも１つｎ：自然数で示される構造を有する。

【００４３】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶縁体が、
ＳｃＡｌＭｇＯ₄、ＳｃＧａＭｇＯ₄、ＳｃＡｌＭｎ
Ｏ₄、ＳｃＧａＣｏＯ₄、ＳｃＡｌＣｏＯ₄、ＳｃＧａＺ
ｎＯ₄、ＳｃＡｌＺｎＯ₄、ＳｃＧａＯ₃（ＺｎＯ）_nおよ
びＳｃＡｌＯ₃（ＺｎＯ）_nのいずれかである。

【００４４】一実施形態の半導体発光素子は、上記電流
狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶縁体が、
ＫＮｂＯ₃、ＫＴａＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＣａＳｎＯ₃、Ｃ
ａＺｒＯ₃、ＣａＨｆＯ₃、ＣｄＳｎＯ₃、ＳｒＨｆＯ₃、
ＳｒＳｎＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃およびＹＳｃＯ₃のいずれか
である。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体発光素子
の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。

【００４６】（実施形態１）本実施形態１では、III族
窒化物を用いたｐｎ接合発光ダイオード素子の電流阻止
層をＬｉＧａＯ₂で形成した場合について説明する。

【００４７】図１は本発明の実施形態１の半導体発光素
子としての発光ダイオード素子の断面図である。

【００４８】本実施形態１の発光ダイオード素子は、ｃ
面を主面とするサファイア基板１０１上に、ＧａＮバッ
ファ層１０２、ノンドープＧａＮ層１０３、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層１０４、ｎ型ＡｌＧａＮ下クラッド層１０
５、多重量子井戸発光層１０６、ｐ型ＡｌＧａＮ上クラ
ッド層１０７およびｐ型ＧａＮ電流拡散層１０８が順次
積層されている。その多重量子井戸発光層１０６はＧａ
ＮとＩｎＧａＮとで構成されている。

【００４９】また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４の上
にはｎ型オーミック電極１１０が形成され、ｐ型ＧａＮ
電流拡散層１０８の上にはｐ型オーミック電極１１１が
形成されている。そして、ｐ型オーミック電極１１１直
下において、ｐ型ＡｌＧａＮ上クラッド層１０７とｐ型
ＧａＮ電流拡散層１０８との間には、ＬｉＧａＯ₂から
なる島状の電流阻止層１０９を形成している。この電流
阻止層１０９の面積・形状はｐ型オーミック電極１１１
の面積・形状にほぼ等しくなっている。

【００５０】以下、上記発光ダイオードの製造方法につ
いて説明する。ここでは、上記発光ダイオード素子を例
えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法およびレーザＭ
ＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法で形成する。

【００５１】まず、洗浄処理したサファイア基板１０１
を、図示しないＭＯＣＶＤ装置に導入した後、水素ガス
を流しながら温度１１００℃でサファイア基板１０１を
１０分間加熱して清浄化する。

【００５２】次に、基板温度を５００℃まで降温し、水
素、アンモニアおよびトリメチルガリウム（以下、「Ｔ
ＭＧ」と言う）を流しながら、サファイア基板１０１上
にＧａＮバッファ層１０２を５００Å形成する。

【００５３】次に、基板温度を再び１１００℃まで昇温
し、ＧａＮバッファ層１０２と同様にして、ＧａＮバッ
ファ層１０２上にノンドープＧａＮ層１０３を１μｍ形
成する。

【００５４】次に、水素希釈したＳｉＨ₄を更に流し、
ノンドープＧａＮ層１０３と同様にして、ノンドープＧ
ａＮ層１０３上にｎ型ＧａＮコンタクト層１０４を２μ
ｍ形成する。

【００５５】次に、トリメチルアルミニウム（以下、
「ＴＭＡ」と言う）を更に流し、ｎ型ＧａＮコンタクト
層１０４と同様にして、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４
上にｎ型ＡｌＧａＮ下クラッド層１０５を２０００Å形
成する。

【００５６】次に、基板温度を８００℃まで降温し、水
素、アンモニアおよびＴＭＧを流しながら、トリメチル
インジウム（以下、「ＴＭＩ」と言う）を流量を変化さ
せながら流して、ｎ型ＡｌＧａＮ下クラッド層１０５上
に多重量子井戸発光層１０６を形成する。この多重量子
井戸発光層１０６の構成は、ＧａＮ障壁層を１００Å、
Ｉｎ_0.08Ｇａ_0.92Ｎ井戸層を７０Åとして２０周期積層
した。つまり、多重量子井戸発光層１０６は、１００Å
のＧａＮ障壁層と、７０ÅのＩｎ_0.08Ｇａ_0.92Ｎ井戸層
との２０ペアで構成する。

【００５７】次に、基板温度を再び１１００℃まで昇温
し、水素、アンモニア、ＴＭＧ、ＴＭＡおよびｃｐ₂Ｍ
ｇを流して、多重量子井戸発光層１０６上にｐ型ＡｌＧ
ａＮ上クラッド層１０７を２０００Å形成する。

【００５８】次に、サファイア基板１０１をＭＯＣＶＤ
装置から取り出し、図示しないレーザＭＢＥ装置にサフ
ァイア基板１０１を導入し、基板温度を５００℃に設定
して、ｐ型ＡｌＧａＮ上クラッド層１０７上にＬｉＧａ
Ｏ₂電流阻止層１０９を５０００Å形成する。このと
き、原料ターゲットとしてはＬｉＧａＯ₂単結晶を用
い、アブレーションを行うパルスレーザにはＫｒＦエキ
シマレーザ（波長：２４８ｎｍ,パルス数：１０Ｈｚ,出
力０．９ｍＪ／ｃｍ²）を用いた。

【００５９】次に、サファイア基板１０１をレーザＭＢ
Ｅ装置から取り出し、フォトリソグラフィと、ＨＮＯ₃
容液のウエットエッチングとによって、電流阻止層１０
９を１００μｍ径の島状にエッチングして、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ上クラッド層１０７上に電流阻止層１０９を形成す
る。ある素子の電流阻止層とこれに隣接する素子の電流
阻止層との間隔は３００μｍに設定した。

【００６０】そして、レジスト膜を洗浄後、サファイア
基板１０１を再びＭＯＣＶＤ装置に導入し、基板混度を
３００℃まで昇温し、水素、アンモニア、ＴＭＧおよび
ｃｐ ₂Ｍｇを流して、電流阻止層１０９を覆うようにｐ
型ＧａＮ電流拡散層１０８を非晶質で３μｍ形成する。

【００６１】その後、基板温度を１１００℃まで昇温
し、ｐ型ＧｎＮ電流拡散層１０８を再結晶化する。この
再結晶化のプロセスにより、水素還元によるＬｉＧａＯ
₂の消失を防ぐことが出来る。

【００６２】次に、サファイア基板１０１をＭＯＣＶＤ
装置から取り出し、電流阻止層１０９を中心に２００μ
ｍ径以外の部分をドライエッチングし、ｎ型ＧａＮコン
タクト層１０４の一部を露出させる。

【００６３】次に、真空蒸着とフォトリソグラフィとに
よって、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層１０４上にｎ
型オーミック電極１１０としてアルミニウム（Ａｌ）を
１０００Å形成し、ｐ型ＧａＮ電流拡散層１０８の上に
ｐ型オーミック電極１１１として５０Åのニッケル（Ｎ
ｉ）と１００Åの金（Ａｕ）を形成する。そのｐ型オー
ミック電極１１１は、電流阻止層１０９の直上に位置す
るようにパターニングした。また、ｐ型オーミック電極
１１１は入射した発光の７０％以上を透過する。

【００６４】最後に、サファイア基板１０１を厚さ１０
０μｍまで研磨し、ｐ型オーミック電極１１１が中央に
くるよう３００μｍ角に素子分離した。

【００６５】本実施形態１の発光ダイオード素子に２０
ｍＡの電流を流したこところ、本実施形態１の発光ダイ
オード素子の輝度は、電流阻止層１０９を形成しない場
合に比べて２倍に向上し、また、電流阻止層１０９の代
わりにｎ型ＧａＮ電流阻止層を用いた場合と比べても５
０％向上した。

【００６６】上記発光ダイオード素子では、電流阻止層
１０９が、ＬｉＧａＯ₂から成り、エピタキシャル成長
で形成された単結晶であるので、ｐ型ＡｌＧａＮ上クラ
ッド層１０７およびｐ型ＧａＮ電流拡散層１０８と電流
阻止層１０９との界面や、電流阻止層１０９の内部に結
晶欠陥や粒界が少ない。その結果、上記電流阻止層１０
９の電流阻止機能が向上し、多重量子井戸発光層１０６
の所望領域への電流注入を高効率に行うことが出来る。

【００６７】また、電流阻止層１０９はワイドギャップ
でドーピングする必要が無いので、電流阻止層１０９に
対する不純物のドープを無くして、電流阻止層１０９の
光吸収による発光効率低下を防ぐことができる。

【００６８】以上より、発光効率に優れた半導体発光素
子を作製することができる。

【００６９】上記実施形態１では、発光ダイオード素子
をＭＯＣＶＤ法およびレーザＭＢＥ法で形成していた
が、発光ダイオードをレーザＭＢＥ法のみで形成しても
良い。

【００７０】また、電流阻止層１０９を形成する位置は
本実施形態１に限定されるものではなく、サファイア基
板１０１と多重量子井戸発光層１０６との間でも良い。
また、多重量子井戸発光層１０６を狭んむように電流阻
止層を上下に形成するなどして、電流阻止層を複数配置
しても良い。つまり、多重量子井戸発光層１０６の上下
それぞれに電流阻止層を形成しても良い。

【００７１】また、下クラッド層、多重量子井戸発光
層、上クラッド層および電流拡散層は、夫々、酸化亜鉛
系またはIII族窒化物系半導体より成っても良い。

【００７２】（実施形態２）本実施形態２では、酸化亜
鉛系半導体を用いた端面発光型半導体レーザ素子の電流
阻止層をＣａＺｒＯ₃で形成した例を示す。

【００７３】図２は本発明の実施形態２の半導体発光素
子としての端面発光型半導体レーザ素子の断面図であ
る。

【００７４】本実施形態２の半導体レーザ素子は、ｎ型
ＺｎＯ単結晶基板２０１上に、ｎ型ＭｇＺｎＯ下クラッ
ド層２０２、ｎ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層２０３、多重量
子井戸活性層２０４、ｐ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層２０
５、ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０６およびｐ型Ｚｎ
Ｏコンタクト層２０７が順次積層されている。その多重
量子井戸活性層２０４はＺｎＯとＭｇＺｎＯとで構成さ
れている。

【００７５】ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０６はリッ
ジストライプ状にエッチング加工され、ｐ型ＭｇＺｎＯ
上クラッド層２０６の側面はＣａＺｒＯ₃より成る電流
阻止層２０８によって埋め込まれている。

【００７６】また、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板２０１の下に
はｎ型オーミック電極２０９が形成され、ｐ型ＺｎＯコ
ンタクト層２０７の上にはｐ型オーミック電極２１０が
形成されている。

【００７７】以下、上記半導体レーザ素子の製造方法に
ついて説明する。ここでは、上記半導体レーザ素子を例
えばレーザＭＢＥ法で形成する。

【００７８】まず、洗浄処理したｎ型ＺｎＯ単結晶基板
２０１を、図示しないレーザＭＢＥ装置に導入した後、
酸素ガスを流しながら温度７００℃でｎ型ＺｎＯ単結晶
基板２０１を３０分間加熱して清浄化する。

【００７９】次に、基板温度を５５０℃に降温し、ノン
ドープＺｎＯ単結晶およびＧａ₂Ｏ₃を添加したＭｇＺｎ
Ｏ焼結体を原料ターゲットとして、ＫｒＦエキシマレー
ザのパルス周期とターゲットテーブルの公転周期とを同
期させて所望の比率でアブレーションを行って、ｎ型Ｚ
ｎＯ単結晶基板２０１上にｎ型ＭｇＺｎＯ下クラッド層
２０２を１μｍ成長させる。

【００８０】引き続き、上記アブレーション比率を変え
て、ｎ型ＭｇＺｎＯ下クラッド層２０２上にｎ型ＭｇＺ
ｎＯ光ガイド層２０３を２０００Å成長させる。

【００８１】次に、ノンドープＺｎＯ単結晶およびノン
ドープＭｇＺｎ焼結体を原料ターゲットとして、アブレ
ーション比率を制御してＺｎＯ／ＭｇＺｎＯ多重量子井
戸活性層２０４を成長させる。多重量子井戸活性層２０
４の構成は、ＭｇＺｎＯ障壁層を５０Å、ＺｎＯ井戸層
を８０Åとして３周期積層した。つまり、多重量子井戸
活性層２０４は、５０ÅのＭｇＺｎＯ障壁層と８０Åの
ＺｎＯ井戸層との３ペアから構成する。

【００８２】次に、酸素ガスと共にプラズマ化した窒素
ガスを流しながら、ノンドープＺｎＯ単結晶およびＭｇ
ＺｎＯ焼結体を原科ターゲットとして、アブレーション
比率を制御して、多重量子井戸活性層２０４上にｐ型Ｍ
ｇＺｎＯ光ガイド層２０５を２０００Å成長させる。

【００８３】引き続き、アブレーション比率を変えて、
ｐ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層２０５上にｐ型ＭｇＺｎＯ上
クラッド層２０６を１μｍ成長させる。

【００８４】次に、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板２０１をレー
ザＭＢＥ装置から取り出し、フォトリソグラフィと、Ｈ
ＮＯ₃溶液のウエットエッチングとを行って、ｐ型Ｍｇ
ＺｎＯ上クラッド層２０６を５μｍ幅のストライプ状に
エッチングする。

【００８５】そして、レジスト膜を洗浄した後、ｎ型Ｚ
ｎＯ単結晶基板２０１を再びレーザＭＢＥ装置に導入し
て、基板温度を３００℃まで昇温し、ＣａＺｒＯ₃焼結
体を原科ターゲットとして、ｐ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層
２０５上に電流阻止層２０８を１μｍ成長させる。これ
により、ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０６の側面が電
流阻止層２０８によって埋め込まれる。

【００８６】次に、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板２０１を再び
レーザＭＢＥ装置から取り出し、フォトリソグラフィ
と、ＨＮＯ₃溶液のウエットエッチングとを行って、ｐ
型ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０６上に堆積したＣａＺｒ
Ｏ₃をエッチング除去する。

【００８７】そして、レジスト膜を洗浄した後、ｎ型Ｚ
ｎＯ単結晶基板２０１を再びレーザＭＢＥ装置に導入し
て基板温度を５５０℃に昇温し、酸素ガスと共にプラズ
マ化した窒素ガスを流しながら、ノンドープＺｎＯ単結
晶を原料ターゲットとして、ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド
層２０６および電流阻止層２０８上にｐ型ＺｎＯコンタ
クト層２０７を５０００Å成長させる。

【００８８】次に、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板２０１をレー
ザＭＢＥ装置から取り出し、厚さ５０μｍまでｎ型Ｚｎ
Ｏ単結晶基板２０１を裏側から研磨した後、真空蒸着と
フォトリソグラフィとを行う。これによって、ｎ型Ｚｎ
Ｏ単結晶基板２０１の下面にｎ型オーミック電極２０９
を形成し、ｐ型ＺｎＯコンタクト層２０７の上にｐ型オ
ーミック電極２１０を形成する。ｎ型オーミック電極２
０９は、１００Åのチタン（Ｔｉ）とｌ０００Åの金
（Ａｕ）とで構成し、ｐ型ＺｎＯコンタクト層２０７
は、１００Åのニッケル（Ｎｉ）と１０００Åの金（Ａ
ｕ）とで構成する。

【００８９】次に、ドライエッチングによってｎ型Ｚｎ
Ｏ単結晶基板２０１の（１１−２０）方向に沿って３０
０μｍ間隔で垂直に深さ１０μｍエッチングして端面ミ
ラーを形成し、このエッチグで形成された溝を用いてス
クライブし、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板２０１をバー状に分
離する。

【００９０】最後に、保護膜（図示せず）をエッチング
した端面ミラーに真空蒸着し、バー状のｎ型ＺｎＯ単結
晶基板２０１を３００μｍに分離する。

【００９１】本実施形態２の半導体レーザ素子に電流を
流したところ、本実施形態２の半導体レーザ素子の端面
から波長３８０ｎｍの発振光が得られた。また、電流阻
止層２０８の代わりに、ｎ型ＺｎＯからなる電流阻止層
を有する半導体レーザ素子では、発振閾値電流が本実施
形態２の半導体レーザ素子よりも３０％高くなった。上
記半導体レーザ素子では、電流阻止層２０８が、ＣａＺ
ｒＯ₃から成り、エピタキシャル成長で形成された単結
晶であるので、ｐ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層２０５、ｐ型
ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０６およびｐ型ＺｎＯコンタ
クト層２０７と電流阻止層２０８との界面や、電流阻止
層２０８の内部に結晶欠陥や粒界が少ない。その結果、
上記電流阻止層２０８の電流阻止機能が向上し、ｐ型Ｍ
ｇＺｎＯ上クラッド層２０６直下の活性層領域への電流
注入を高効率に行うことが出来る。

【００９２】また、電流阻止層２０８はワイドギャップ
でドーピングする必要が無いので、電流阻止層２０８に
対する不純物のドープを無くして、電流阻止層２０８の
光吸収による発光効率低下を防ぐことができる。

【００９３】以上より、電流注入効率に優れ低閾値で発
振する半導体レーザ素子を作製することができる。

【００９４】上記実施形態２ではリッジ構造の半導体レ
ーザ素子を示したが、チャネル構造のＳＡＳ（Self−al
igned structure）構造の半導体レーザ素子において
も、本実施形態２と同様の同様の効果を得ることが出来
る。この場合、ｐ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層２０５を成長
後にＣａＺｒＯ₃を成長し、ＣａＺｒＯ₃にチャネル溝を
形成して、ｐ型ＭｇＺｎＯ光ガイド層２０５上にＣａＺ
ｒＯ₃電流阻止層を形成する。その後、本実施形態２と
同様に、ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０６およびｐ型
ＺｎＯコンタクト層２０７を順次積層すれば良い。

【００９５】また、ストライプ状の上クラッド層２０６
の光出射側端部を除去し、酸化物絶縁体電流阻止層が上
クラッド層上クラッド層２０６の端部を埋め込む様に形
成しても良い。このような所謂「窓構造」の半導体レー
ザ素子は、エネルギー密度の高い光出射面に電流を注入
しないため、欠陥の伝播を防止して高出力動作時の劣化
を防ぐものであるが、本発明の電流狭窄機構を適用する
ことにより、電流素子機能を更に向上させることが出来
る。

【００９６】また、下クラッド層、多重量子井戸活性層
および上クラッド層は、夫々、酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体より成っても良い。

【００９７】（実施形態３）図３は本発明の実施形態３
の半導体発光素子としての端面発光型半導体レーザ素子
の断面図である。また、図３において、図２に示した実
施形態２と構成部と同一構成部には、図２における構成
部と同一参照番号を付して説明を省略する。

【００９８】本実施形態３の端面発光型半導体レーザ
は、電流阻止層３０８のみが図２の端面発光型半導体レ
ーザ素子と異なる。つまり、本実施形態３では、図２の
電流阻止層２０８の代わりに、５００ÅのＣａＺｒＯ₃
層３０８ａと５００ÅのＣｄＺｎＯ層３０８ｂとの１０
周期の積層構造の電流阻止層３０８を用いた他は、実施
形態２と同様にして端面発光型半導体レーザ素子を作製
する。

【００９９】本実施形態３の半導体レーザ素子は、電流
阻止層３０８の実効的な屈折率とｐ型ＭｇＺｎＯクラッ
ド層２０５の屈折率との差が実施形態２より小さくなっ
ており、リッジストライプ幅を１０μｍまで広げて横モ
ード発振を維持出来る。

【０１００】また、電流阻止層３０８がＣａＺｒＯ₃層
３０８ａとＣｄＺｎＯ層３０８ｂとから成るので、電流
阻止層３０８の屈折率がｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層２０
５に比して低く、実屈折率導波構造が得られる。その結
果、例えば光ディスク用半導体レーザなどにおいて重要
な単一横モード発振を容易に実現出来る。

【０１０１】また、電流阻止層３０８をＣａＺｒＯ₃層
３０８ａとＣｄＺｎＯ層３０８ｂとの多重積層構造にす
ることにより、電流阻止層３０８の実効的な屈折率を制
御することが出来、リッジストライプ幅が広くても単一
横モード発振を得易いので、素子作製を容易にすること
ができる。

【０１０２】また、電流阻止層３０８を構成する酸化物
絶縁体層，半導体層の層厚および積層周期は、本実施形
態３に限定されるものではない。

【０１０３】（実施形態４）本実施形態４では、酸化亜
鉛系半導体を用いた面発光型半導体レーザ素子の電流阻
止層をＳｃＡｌＭｇＯ₄で形成した例を示す。

【０１０４】図４は本発明の実施形態４の半導体発光素
子としての面発光型半導体レーザ素子の断面図である。

【０１０５】本実施形態４の面発光半導体レーザは、ｎ
型ＺｎＯ単結晶４０１上に、多層反射鏡としての下部多
層反射膜４０２、ｎ型ＭｇＺｎＯ下クラッド層４０３、
多重量子井戸活性層４０４、ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド
層４０５および多層反射鏡としての上部多層反射膜４０
６が順次積層されている。その多重量子井戸活性層４０
４はＺｎＯとＭｇＺｎＯとで構成されている。また、下
部多層反射膜４０２，上部多層反射膜４０６は導電性を
有している。そして、ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層４０
５内には、ＳｃＡｌＭｇＯ₄より成る電流阻止層４０７
が形成されている。この電流阻止層４０７は中央に開口
部４０８を有している。

【０１０６】また、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１の下に
はｎ型オーミック電極４０９が形成され、上部多層反射
膜４０６の上には光取り出しのための開口部を有するｐ
型オーミック電極４１０が形成されている。このｐ型オ
ーミック電極４１０の開口部は、電流阻止層４０７の開
口部４０８と同心円になるように形成されている。

【０１０７】本実施形態４の面発光半導体レーザ素子
は、実施形態２，３と同じくレーザＭＢＥ法で形成す
る。ここでは、本実施形態３の面発光半導体レーザ素子
の作製方法の詳細は省略する。

【０１０８】本実施形態４の面発光半導体レーザ素子に
よれば、ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１は上記実施形態２
と同様の構成で形成され、ｐ型オーミック電極４１０は
実施形態１と回様の構成で形成されている。従って、ｐ
型オーミック電極４１０は入射した発光の７０％以上を
透過する。

【０１０９】また、上記面発光半導体レーザ素子の発振
閥値電流は、電流阻止層４０７の代わりに、ｎ型ＺｎＯ
からなる電流阻止層を有する面発光半導体レーザ素子に
比べて３０％低かった。

【０１１０】上記面発光半導体レーザ素子では、電流阻
止層４０７が、ＳｃＡｌＭｇＯ₄より成り、エピタキシ
ャル成長で形成された単結晶であるので、ｐ型ＭｇＺｎ
Ｏ上クラッド層４０５と電流阻止層４０７との界面や、
電流阻止層４０７の内部に結晶欠陥や粒界が少ない。そ
の結果、上記電流阻止層４０７の電流阻止機能が向上
し、開口部４０８直下の活性層領域への電流注入を高効
率に行うことが出来る。

【０１１１】また、電流阻止層４０７はワイドギャップ
でドーピングする必要が無いので、電流阻止層４０７に
対する不純物のドープを無くして、電流阻止層２０８の
光吸収による発光効率低下を防ぐことができる。

【０１１２】以上より、電流注入効率に優れ低閾値で発
振する面発光半導体レーザ素子を作製することが出来
る。

【０１１３】上記実施形態４では、導電性を有する下部
多層反射膜４０１，上部多層反射膜４０６を用いていた
が、下部多層反射膜４０１，上部多層反射膜４０６の代
わりに、導電性を有さない下部多層反射膜，上部多層反
射膜を用いても良い。例えば、上記下部多層反射膜，上
部多層反射膜は、導電性を有さない誘電体材料などで形
成できる。

【０１１４】また、ｎ型オーミック電極４０９およびｐ
型オーミック電極４１０を各々ｎ型ＺｎＯ単結晶基板４
０１およびｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層４０５に接する
ような構成としても良い。つまり、ｎ型オーミック電極
４０９とｎ型ＺｎＯ単結晶基板４０１とが接するよう
に、ｐ型オーミック電極４１０とｐ型ＭｇＺｎＯ上クラ
ッド層４０５とがが接するようにしても良い。

【０１１５】また、下クラッド層、多重量子井戸活性層
および上クラッド層は、夫々、酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体より成っても良い。

【０１１６】以上のように、上記実施形態１〜４を用い
て本発明の半導体発光素子について説明したが、本発明
の半導体発光素子によれば、電流阻止層の酸化物絶縁体
は、Ｌｉ_1-(x+y)Ｎａ_xＫ_yＡｌ_1-zＧａ_zＯ₂（０≦ｘ,ｙ,
ｚ≦１）であっても良い。より具体的には、電流阻止層
の酸化物絶縁体は、Ｌｉ_1-xＮａ_xＡｌＯ₂、Ｌｉ_1-xＮａ
_xＧａＯ₂、ＬｉＡｌ_1-yＧａ_yＯ₂およびＮａＡｌ_1-yＧａ
_yＯ₂（０≦ｘ,ｙ≦１）のいずれかであっても良い。

【０１１７】また、電流阻止層の酸化物絶縁体は、ＲＡＢＯ₄またはＲＡＯ₃（ＢＯ）_n Ｒ：ＳｃおよびＩｎの中から選択した少なくとも１つＡ：Ａｌ、ＦｅおよびＧａの中から選択した少なくとも
１つＢ：Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＺｎおよびＣｄの
中から選択した少なくとも１つｎ：整数で示される構造を有してもよい。ＲＡＢＯ₄またはＲＡ
Ｏ₃（ＢＯ）_nとしては、例えば、ＳｃＡｌＭｇＯ₄、Ｓ
ｃＧａＭｇＯ₄、ＳｃＡｌＭｎＯ₄、ＳｃＧａＣｏＯ₄、
ＳｃＡｌＣｏＯ₄、ＳｃＧａＺｎＯ₄、ＳｃＡｌＺｎ
Ｏ₄、ＳｃＧａＯ₃（ＺｎＯ）_nおよびＳｃＡｌＯ₃（Ｚｎ
Ｏ）_nなどがある。

【０１１８】また、電流阻止層の酸化物絶縁体は、ＫＮ
ｂＯ₃、ＫＴａＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＣａＳｎＯ₃、ＣａＺ
ｒＯ₃、ＣａＨｆＯ₃、ＣｄＳｎＯ₃、ＳｒＨｆＯ₃、Ｓｒ
ＳｎＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃およびＹＳｃＯ₃のいずれかであ
っても良い。

【０１１９】また、酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半
導体より成る半導体層に、エピタキシャル成長された酸
化物絶縁体を含む電流狭窄機構を設けても良い。

【０１２０】

【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体発光素子によれば、酸化亜鉛系またはIII族窒化
物系半導体より成る半導体層に、エピタキシャル成長さ
せた酸化物絶縁体を含む電流狭窄機構が設けられている
ので、酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体と酸化物
絶縁体との界面や、酸化物絶縁体の内部に結晶欠陥や粒
界が少なく、例えば活性層への電流注入効率を高めるこ
とができる。

【０１２１】また、上記酸化物絶縁体は素子の発光波長
に比して十分大きなバンドギャップを有するので、不純
物ドープなどを酸化物絶縁体に行う必要が無くて、光吸
収損失が発生せず、発光効率を高めることができる。

【０１２２】また、上記酸化物絶縁体は酸化亜鉛系およ
びIII族窒化物系半導体に比して屈折率が低いので、酸
化物絶縁体を例えば半導体レーザの電流阻止層として用
いた場合には、実屈折率導波構造が得られる。この場
合、例えば光ディスク用半導体レーザなどにおいて重要
な単一横モード発振を容易に実現出来る。

【０１２３】また、上記酸化物絶縁体と半導体層とはエ
ピタキシャル成長出来るので、半導体層の任意の場所に
電流狭窄機構を作り付けることが出来、構造設計の自由
度を向上させることができる。

【０１２４】また、第２の発明の半導体発光素子は、酸
化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体より成る発光層
と、酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体より成る電
流拡散層との間に、エピタキシャル成長された酸化物絶
縁体を含む電流阻止層が設けられたので、発光層および
電流拡散層と電流阻止層との界面や、電流阻止層の内部
に結晶欠陥や粒界が少なく、発光層への電流注入効率を
高めることができる。

【０１２５】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は素
子の発光波長に比して十分大きなバンドギャップを有す
るので、不純物ドープなどを電流阻止層に行う必要が無
くて、光吸収損失が発生せず、発光効率を高めることが
できる。

【０１２６】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は酸
化亜鉛系およびIII族窒化物系半導体に比して屈折率が
低いので、実屈折率導波構造が得られ、例えば光ディス
ク用半導体レーザなどにおいて重要な単一横モード発振
を容易に実現出来る。

【０１２７】また、上記電流阻止層と半導体層はエピタ
キシャル成長出来るので、構造設計の自由度を向上させ
ることが出来る。

【０１２８】また、第３の発明の半導体発光素子は、酸
化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体より成る上クラッ
ド層と、エピタキシャル成長で形成された酸化物絶縁体
を含む電流阻止層とが積層されているので、上クラッド
層と電流阻止層との界面や、電流阻止層の内部に結晶欠
陥や粒界が少なく、活性層への電流注入効率を高めるこ
とができる。

【０１２９】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は素
子の発光波長に比して十分大きなバンドギャップを有す
るので、不純物ドープなどを電流阻止層に行う必要が無
くて、光吸収損失が発生せず、発光効率を高めることが
できる。

【０１３０】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は酸
化亜鉛系およびIII族窒化物系半導体に比して屈折率が
低いので、実屈折率導波構造が得られ、例えば光ディス
ク用半導体レーザなどにおいて重要な単一横モード発振
を容易に実現出来る。

【０１３１】また、上記電流阻止層と半導体層とはエピ
タキシャル成長出来るので、構造設計の自由度を向上さ
せることが出来る。

【０１３２】また、第４の発明の半導体発光素子は、酸
化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体より成る上クラッ
ド層の側方に、エピタキシャル成長された酸化物絶縁体
を含む電流阻止層が設けられたので、上クラッド層と電
流阻止層との界面や、電流阻止層の内部に結晶欠陥や粒
界が少なく、活性層への電流注入効率を高めることがで
きる。

【０１３３】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は素
子の発光波長に比して十分大きなバンドギャップを有す
るので、不純物ドープなどを電流阻止層に行う必要が無
くて、光吸収損失が発生せず、発光効率を高めることが
できる。

【０１３４】また、上記電流阻止層の酸化物絶縁体は酸
化亜鉛系およびIII族窒化物系半導体に比して屈折率が
低いので、実屈折率導波構造が得られ、例えば光ディス
ク用半導体レーザなどにおいて重要な単一横モード発振
を容易に実現出来る。

【０１３５】また、上記電流阻止層と半導体層とはエピ
タキシャル成長出来るので、構造設計の自由度を向上さ
せることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における発光ダイオード
素子の断面図である。

【図２】本発明の実施形態２における端面発光型半導
体レーザ素子の断面図である。

【図３】本発明の実施形態３における端面発光型半導
体レーザ素子の断面図である。

【図４】本発明の実施形態４における面発光半導体レ
ーザ素子の断面図である。

【符号の説明】

１０１サファイア基板１０５ｎ型ＡｌＧａＮ下クラッド層１０６多重量子井戸発光層１０７ｐ型ＡｌＧａＮ上クラッド層１０８ｐ型ＧａＮ電流拡散層１０９，２０８，３０８，４０７電流阻止層２０１,４０１ｎ型ＺｎＯ単結晶基板２０２,４０３ｎ型ＭｇＺｎＯ下クラッド層２０４,４０４多重量子井戸活性層２０６，４０５ｐ型ＭｇＺｎＯ上クラッド層２０７ｐ型ＺｎＯコンタクト層２０８電流阻止層４０８開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 5/327 Ｈ０１Ｓ 5/327 (72)発明者齊藤肇大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA05 CA12 CA34 CA40 CA41 CA46 CA65 CA66 CA74 CA77 5F073 AA13 AA45 AA51 AA74 AB17 CA07 CA22 CB05 CB07 CB11 DA05 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体
より成る半導体層を備えた半導体発光素子において、上記半導体層に、エピタキシャル成長された酸化物絶縁
体を含む電流狭窄機構が設けられたことを特徴とする半
導体発光素子。
【請求項２】基板上に形成された発光層と、この発光
層上に形成された電流拡散層とを備え、上記発光層および上記電流拡散層は、夫々、酸化亜鉛系
またはIII族窒化物系半導体より成り、かつ、上記発光
層と上記電流拡散層との間に、エピタキシャル成長され
た酸化物絶縁体を含む電流阻止層が設けられたことを特
徴とする半導体発光素子。
【請求項３】基板上に順次積層された下クラッド層、
活性層および上クラッド層を備えると共に、上記活性層
からの発振光を反射する多層反射鏡を備え、上記下クラッド層、上記活性層および上記上クラッド層
は、夫々、酸化亜鉛系またはIII族窒化物系半導体より
成り、かつ、上記上クラッド層と、エピタキシャル成長
で形成された酸化物絶縁体を含む電流阻止層とが積層さ
れていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】請求項３に記載の半導体発光素子におい
て、上記電流阻止層は開口部を有し、上記開口部を上記上ク
ラッド層が満たしていることを特徴とする半導体発光素
子。
【請求項５】請求項２乃至４のいずれか１つに記載の
半導体発光素子において、上記発光層または上記活性層からの光に対して透過性を
有するオーミック電極を備えたことを特徴とする半導体
発光素子。
【請求項６】基板上に順次積層された下クラッド層、
活性層、上クラッド層およびコンタクト層を備え、上記
上クラッド層がストライプ状に形成された半導体発光素
子において、上記下クラッド層、上記活性層、上記上クラッド層およ
び上記コンタクト層は、夫々、酸化亜鉛系またはIII族
窒化物系半導体より成り、かつ、上記上クラッド層の側
方に、エピタキシャル成長された酸化物絶縁体を含む電
流阻止層が設けられたことを特徴とする半導体発光素
子。
【請求項７】請求項６に記載の半導体発光素子におい
て、上記電流阻止層によって上記上クラッド層の光出射側端
部が埋め込まれたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１つに記載の
半導体発光素子において、上記電流狭窄機構または上記電流阻止層が、上記酸化物
絶縁体と半導体との多重積層構造より成ることを特徴と
する半導体発光素子。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１つに記載の
半導体発光素子において、上記電流狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶
縁体が、Ｌｉ_1-(x+y)Ｎａ_xＫ_yＡｌ_1-zＧａ_zＯ₂（０≦
ｘ,ｙ,ｚ≦１）であることを特徴とする半導体発光素
子。
【請求項１０】請求項９に記載の半導体発光素子にお
いて、上記電流狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶
縁体が、Ｌｉ_1-xＮａ_xＡｌＯ₂、Ｌｉ_1-xＮａ_xＧａＯ₂、
ＬｉＡｌ_1-yＧａ_yＯ₂およびＮａＡｌ_1-yＧａ_yＯ₂（０≦
ｘ,ｙ≦１）のいずれかであることを特徴とする半導体
発光素子。
【請求項１１】請求項１乃至８のいずれか１つに記載
の半導体発光素子において、上記電流狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶
縁体が、ＲＡＢＯ₄またはＲＡＯ₃（ＢＯ）_n Ｒ：ＳｃおよびＩｎの中から選択した少なくとも１つＡ：Ａｌ、ＦｅおよびＧａの中から選択した少なくとも
１つＢ：Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＺｎおよびＣｄの
中から選択した少なくとも１つｎ：自然数で示される構造を有することを特徴とする半導体発光素
子。
【請求項１２】請求項１１に記載の半導体発光素子に
おいて、上記電流狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶
縁体が、ＳｃＡｌＭｇＯ₄、ＳｃＧａＭｇＯ₄、ＳｃＡｌ
ＭｎＯ₄、ＳｃＧａＣｏＯ₄、ＳｃＡｌＣｏＯ₄、ＳｃＧ
ａＺｎＯ₄、ＳｃＡｌＺｎＯ₄、ＳｃＧａＯ₃（ＺｎＯ）_n
およびＳｃＡｌＯ₃（ＺｎＯ）_nのいずれかであることを
特徴とする半導体発光素子。
【請求項１３】請求項１乃至８のいずれか１つに記載
の半導体発光素子において、上記電流狭窄機構または上記電流阻止層の上記酸化物絶
縁体が、ＫＮｂＯ₃、ＫＴａＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＣａＳ
ｎＯ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＣａＨｆＯ₃、ＣｄＳｎＯ₃、Ｓｒ
ＨｆＯ₃、ＳｒＳｎＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃およびＹＳｃＯ₃の
いずれかであることを特徴とする半導体発光素子。