JP2011114146A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 活性層及びミラー層に結晶欠陥が生じるのを抑制しつつ、素子容量を低減させ得る半導体発光素子を提供する。
【解決手段】 半導体発光素子１Ａでは、高抵抗層３、活性層７及びＤＢＲ層６，８が化合物半導体基板２上に積層されている。ここで、化合物半導体基板２は、ドナーとなる不純物を含む半導体基板であるため、結晶欠陥が少ないものとなっている。これにより、活性層７及びＤＢＲ層６，８に結晶欠陥が生じるのを抑制することができる。しかも、高抵抗部１０Ａにおいて電極形成部１５を包囲する部分１００Ａが高抵抗層３に達している。更に、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３を包囲する高抵抗部２０Ａが高抵抗層３に達している。これらにより、電極形成部１５及び部分２３の電気的フローティングの度合いが高まるので、素子容量を低減させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、垂直共振器型のレーザ構造を有する半導体発光素子に関する。

半導体レーザ素子や発光ダイオード等の半導体発光素子は、光通信システムを始めとする様々な分野において広く利用されている。このような半導体発光素子の一例として、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が知られている。ＶＣＳＥＬでは、活性層の両側にミラー層が積層されることにより、半導体基板に対して垂直方向に共振器が構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第３９６６０６７号公報 特開２００６−１７３６２７号公報

上述したようなＶＣＳＥＬにおいて高速応答性を実現するためには、素子容量（寄生容量）の低減化が不可欠である。特許文献１，２記載のＶＣＳＥＬでは、素子容量を低減させるために、活性層及びミラー層を含む積層体において、光を出射させる発光部、及び電極パッドが形成された電極形成部を溝によって包囲している。

しかしながら、特許文献１，２記載のＶＣＳＥＬにあっては、電極形成部を包囲する溝の底面がミラー層や活性層までしか達しておらず、電極形成部が電気的に独立したフローティング構造になっていないので、素子容量が十分に低減されないという問題がある。

なお、ＶＣＳＥＬにて素子容量を低減させるために、半絶縁性基板上に活性層及びミラー層を積層することも考えられる。ところが、半絶縁性基板は、半導体基板よりも結晶欠陥が多いので、その結晶欠陥が活性層及びミラー層に伝播して、ＶＣＳＥＬの素子特性が劣化するおそれがある。

そこで、本発明は、活性層及びミラー層に結晶欠陥が生じるのを抑制しつつ、素子容量を低減させることができる半導体発光素子を提供することを課題とする。

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、所定の方向に沿って光を共振させることにより、所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる半導体発光素子であって、ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の少なくとも一方を含む化合物半導体基板と、所定の方向において化合物半導体基板の一方の側に積層された高抵抗層と、所定の方向において高抵抗層の一方の側に積層された積層体と、を備え、積層体は、電流の供給によって光を発することができる活性層と、所定の方向において活性層の一方の側及び他方の側に積層され、活性層で発せられた光を共振させることができるミラー層と、を含み、積層体には、所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる発光部、及び発光部と電気的に接続された電極パッドが一方の側に形成された電極形成部が設けられており、発光部及び電極形成部は、積層体を一方の側から見た場合に第１の高抵抗部によって包囲され、第１の高抵抗部において少なくとも電極形成部を包囲する部分は、積層体の一方の側の端面から高抵抗層に達していることを特徴とする。

この半導体発光素子では、高抵抗層、活性層及びミラー層が化合物半導体基板上に積層されている。ここで、化合物半導体基板は、ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の少なくとも一方を含む半導体基板であるため、結晶欠陥が少ないものとなっている。これにより、化合物半導体基板からの伝播に起因して活性層及びミラー層に結晶欠陥が生じるのを抑制することができる。しかも、この半導体発光素子では、第１の高抵抗部において電極形成部を包囲する部分が、積層体の一方の側の端面から高抵抗層に達している。これにより、電極形成部１５の電気的フローティングの度合いが高まるので、素子容量を低減させることができる。従って、この半導体発光素子によれば、活性層及びミラー層に結晶欠陥が生じるのを抑制しつつ、素子容量を低減させることが可能となる。なお、高抵抗層は、アンドープの半導体材料からなる層、若しくは、ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の両方を含み、キャリアが相殺された半導体材料からなる層、又は、プロトン等のイオン注入等によって高抵抗化された半導体材料からなる層等である。また、高抵抗層及び第１の高抵抗部は、化合物半導体基板やミラー層よりも高い比抵抗（絶縁性）を有している。

また、第１の高抵抗部において少なくとも電極形成部を包囲する部分は、底面が高抵抗層に達するように積層体の一方の側の端面に環状の第１の溝が形成されることにより、積層体の一方の側の端面から高抵抗層に達していることが好ましい。この構成によれば、第１の高抵抗部において電極形成部を包囲する部分を容易に且つ確実に形成することができる。

或いは、第１の高抵抗部において少なくとも電極形成部を包囲する部分は、積層体の一方の側の端面に環状の第１の溝が形成されると共に、積層体において第１の溝の底面と高抵抗層との間の部分が高抵抗化されることにより、積層体の一方の側の端面から高抵抗層に達していることが好ましい。この構成によれば、第１の溝の深さが浅くて済むので、電極形成部が設けられた積層体の機械的強度を向上させることができる。

また、化合物半導体基板において少なくとも電極形成部に対応する部分は、化合物半導体基板を他方の側から見た場合に第２の高抵抗部によって包囲され、第２の高抵抗部は、化合物半導体基板の他方の側の端面から高抵抗層に達していることが好ましい。この構成によれば、化合物半導体基板において第２の高抵抗部によって包囲された部分の電気的フローティングの度合いが高まるので、素子容量をより一層低減させることができる。なお、第２の高抵抗部は、化合物半導体基板やミラー層よりも高い比抵抗（絶縁性）を有している。

このとき、第２の高抵抗部は、化合物半導体基板を他方の側から見た場合に、化合物半導体基板において電極形成部に対応する部分のみを包囲していることが好ましい。この構成によれば、第２の溝の長さが短くて済むので、化合物半導体基板の機械的強度を向上させることができる。

また、第２の高抵抗部は、底面が高抵抗層に達するように化合物半導体基板の他方の側の端面に環状の第２の溝が形成されることにより、化合物半導体基板の他方の側の端面から高抵抗層に達していることが好ましい。この構成によれば、第２の高抵抗部を容易に且つ確実に形成することができる。

或いは、第２の高抵抗部は、化合物半導体基板の他方の側の端面に環状の第２の溝が形成されると共に、化合物半導体基板において第２の溝の底面と高抵抗層との間の部分が高抵抗化されることにより、化合物半導体基板の他方の側の端面から高抵抗層に達していることが好ましい。この構成によれば、第２の溝の深さが浅くて済むので、化合物半導体基板の機械的強度を向上させることができる。

或いは、第２の高抵抗部は、化合物半導体基板の他方の側の端面と高抵抗層との間の環状の部分が高抵抗化されることにより、化合物半導体基板の他方の側の端面から高抵抗層に達していることが好ましい。この構成によれば、第２の溝を形成する必要がないので、化合物半導体基板の機械的強度をより一層向上させることができる。

本発明によれば、活性層及びミラー層に結晶欠陥が生じるのを抑制しつつ、素子容量を低減させることができる。

本発明に係る半導体発光素子の第１の実施形態の平面図である。 図１のII−II線に沿っての断面図である。 本発明に係る半導体発光素子の第２の実施形態の平面図である。 図３のIV−IV線に沿っての断面図である。 本発明に係る半導体発光素子の第３の実施形態の断面図である。 本発明に係る半導体発光素子の第４の実施形態の断面図である。 本発明に係る半導体発光素子の第５の実施形態の断面図である。 図１において溝をハッチングで示した平面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］

図１は、本発明に係る半導体発光素子の第１の実施形態の平面図であり、図２は、図１のII−II線に沿っての断面図である。図１，２に示されるように、半導体発光素子１Ａは、長方形板状の化合物半導体基板２と、化合物半導体基板２の表面２ａに積層された高抵抗層３と、高抵抗層３の表面３ａに積層された直方体状の積層体４と、を備えている。半導体発光素子１Ａは、化合物半導体基板２の表面２ａと略垂直な方向（所定の方向）（以下、単に「垂直方向」という）に沿った光共振器内で光を共振させることにより、垂直方向に沿って上側（一方の側）に光を出射させる垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。なお、化合物半導体基板２は、例えば、導電型がｎ型のＧａＡｓからなり、高抵抗層３は、例えば、アンドープのＧａＡｓからなる。

積層体４は、下部コンタクト層５、下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層（ミラー層）６、活性層７、上部ＤＢＲ層（ミラー層）８及び上部コンタクト層９が高抵抗層３側から順に積層されることで構成されており、ベース部である化合物半導体基板２に対して発光部や電極形成部はメサ状となっている。活性層７は、発光層であって、電流の供給によって光を発することができる。活性層７としては、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰの半導体積層構造で構成された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）活性層が用いられる。

ＤＢＲ層６，８は、組成が異なる化合物半導体層が交互に積層されることで構成された半導体多層ミラー層である。下部ＤＢＲ層６としては、例えば、導電型がｎ型の半導体多層ミラー層であって、Ａｌ組成比が異なるＡｌＧａＡｓ層が交互に積層された半導体多層構造が用いられる。上部ＤＢＲ層８としては、例えば、導電型がｐ型の半導体多層ミラー層であって、Ａｌ組成比が異なるＡｌＧａＡｓ層が交互に積層された半導体多層構造が用いられる。このようにして活性層７の上側及び下側（他方の側）に積層されたＤＢＲ層６，８は、活性層７で発せられた光を垂直方向に沿った光共振器を構成して光を共振させることができる。

なお、活性層７と上部ＤＢＲ層８との間には、活性層７に供給される電流を狭窄するための電流狭窄層１１が積層されている。また、図示されていないが、下部ＤＢＲ層６と活性層７との間には、ｎ型の下部クラッド層及びノンドープ層が積層され、活性層７と電流狭窄層１１との間には、ｐ型の上部クラッド層が積層される場合がある。

積層体４の表面（一方の側の端面）４ａには、その中央部に位置するように、垂直方向を深さ方向とする環状の溝１２が形成されている。更に、積層体４の表面４ａには、積層体４の長手方向に沿って溝１２と隣接するように、垂直方向を深さ方向とする環状の溝（第１の溝）１３が形成されている（図８に、溝１２及び溝１３をハッチングで示す）。溝１２と溝１３とは、それらが隣接する部分で一続きとなっている。溝１２の底面１２ａは、下部ＤＢＲ層６に達しており、その一部は、掘り下げられて下部コンタクト層５に達している。一方、溝１３の底面１３ａは、高抵抗層３に達し、高抵抗層３の表面３ａとなっている。

積層体４においては、溝１２によって包囲された円柱状の部分が発光部１４となり、溝１３によって包囲された四角柱状の部分が電極形成部１５となっている。積層体４の表面４ａ、溝１２の底面１２ａ及び側面１２ｂ、並びに溝１３の底面１３ａ及び側面１３ｂには、絶縁膜１６が一体的に形成されている。これにより、発光部１４及び電極形成部１５は、積層体４を上側から見た場合に、溝１２，１３及び絶縁膜１６を含んで構成される高抵抗部（第１の高抵抗部）１０Ａによって包囲されることになる。そして、高抵抗部１０Ａにおいて電極形成部１５を包囲する部分１００Ａは、積層体４の表面４ａから高抵抗層３に達することになる。

なお、電流狭窄層１１は、例えば、ＡｌＧａＡｓからなるが、各メサの周辺部は酸化されて高抵抗化されており、中央部分のみが導電性を有する構造となっている。これにより、電流狭窄層１１において発光部１４の中央部に対応する部分が電流狭窄領域１１ａとなり、それを包囲する部分が高抵抗領域１１ｂとなっている。

発光部１４の上側の端面には、絶縁膜１６が除去された状態で円環状のアノードコンタクト電極１７が形成されている。アノードコンタクト電極１７は、上部コンタクト層９と電気的に接続されている。一方、溝１２の底面１２ａにおいて掘り下げられた部分には、絶縁膜１６が除去された状態でカソードコンタクト電極１８が形成されている。カソードコンタクト電極１８は、下部コンタクト層５と電気的に接続されている。カソードコンタクト電極１８は、絶縁膜１６を介在させた状態で溝１２の底面１２ａ及び側面１２ｂ上を延在し、積層体４の表面４ａに至っている。

溝１２，１３内には、一部メサ状である積層体４が平坦化されるように、例えば、ポリイミドからなる絶縁部材１９が充填されている。そして、電極形成部１５の上側の端面には、絶縁膜１６を介在させた状態でアノード電極パッド２１が形成されている。アノード電極パッド２１は、発光部１４と電極形成部１５との間の絶縁部材１９上を延在して発光部１４上に至っており、アノードコンタクト電極１７と電気的に接続されている。このようにして、アノード電極パッド２１は、発光部１４と電気的に接続されることになる。また、積層体４の表面４ａには、絶縁膜１６を介在させた状態でカソード電極パッド２２が形成されている。カソード電極パッド２２は、発光部１４に対して電極形成部１５と反対側に位置しており、カソードコンタクト電極１８と電気的に接続されている。

化合物半導体基板２の裏面２ｂには、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分（化合物半導体基板２を下側から見た場合に発光部１４及び電極形成部１５を含む部分）２３を包囲するように、垂直方向を深さ方向とする環状の溝（第２の溝）２４が形成されている。溝２４の底面２４ａは、高抵抗層３に達し、高抵抗層３の裏面３ｂとなっている。

化合物半導体基板２の裏面２ｂ、並びに溝２４の底面２４ａ及び側面２４ｂには、絶縁膜２５が一体的に形成されている。これにより、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３は、化合物半導体基板２を下側から見た場合に、溝２４及び絶縁膜２５を含んで構成される高抵抗部（第２の高抵抗部）２０Ａによって包囲されることになる。そして、高抵抗部２０Ａは、化合物半導体基板２の裏面（他方の側の端面）２ｂから高抵抗層３に達することになる。なお、化合物半導体基板２の部分２３の下側の端面には、絶縁膜２５を介して放熱用の金属膜２６が形成されている。

以上のように構成された半導体発光素子１Ａでは、アノード電極パッド２１及びカソード電極パッド２２にワイヤ等の配線が接続されて外部から電圧が印加されると、発光部１４において、活性層７に電流が供給されて活性層７が光を発する。活性層７で発せられた光は、発光部１４において、ＤＢＲ層６，８で構成された垂直共振器により垂直方向に沿って共振され、共振された光は、アノードコンタクト電極１７の内側を通過するように、発光部１４の上側の端面から垂直方向に沿って上側に出射する。すなわち、発光部１４は、垂直方向に沿って上側に光を出射させる。

以上説明したように、半導体発光素子１Ａでは、高抵抗層３、活性層７及びＤＢＲ層６，８が化合物半導体基板２上に積層されている。ここで、化合物半導体基板２は、ドナーとなる不純物を含む半導体基板であるため、結晶欠陥が少ないものとなっている。これにより、化合物半導体基板２からの伝播に起因して活性層７及びＤＢＲ層６，８に結晶欠陥が生じるのを抑制することができる。

しかも、半導体発光素子１Ａでは、発光部１４及び電極形成部１５が、積層体４を上側から見た場合に高抵抗部１０Ａによって包囲され、高抵抗部１０Ａにおいて電極形成部１５を包囲する部分１０Ａが、積層体４の表面４ａから高抵抗層３に達している。更に、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３が、化合物半導体基板２を下側から見た場合に高抵抗部２０Ａによって包囲され、高抵抗部２０Ａが、化合物半導体基板２の裏面２ｂから高抵抗層３に達している。これらにより、電極形成部１５及び部分２３の電気的フローティングの度合いが高まるので、素子容量を低減させることができる。

この素子容量の低減について、アノードパッド２１と放熱用金属２６の間の容量に着目して、数式を用いて説明する。発光部１４の絶縁膜１６を挟む電極パッド２１とコンタクト層９の形成する容量、発光部１４のＰＮ接合部の容量、絶縁膜２５を挟む基板２と放熱用金属２６の形成する容量をそれぞれＣｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ５とすると、積層体４における電極形成部１５の電気的フローティング化が図られておらず、化合物半導体基板２における部分２３の電気的フローティング化が図られていない場合の素子容量Ｃ１は、次の数式（１）で表される。

これに対し、上述した半導体発光素子１Ａのように、積層体４における電極形成部１５の電気的フローティング化が図られており、化合物半導体基板２における部分２３の電気的フローティング化が図られている場合には、高抵抗層３の形成する容量、基板フローティング部分２３の容量をそれぞれＣｐ３，Ｃｐ４とすることができるので、この場合の素子容量Ｃ２は、次の数式（２）で表される。

数式（１），（２）より、（１／Ｃ１）＜（１／Ｃ２）であるから、Ｃ１＞Ｃ２となる。よって、電極形成部１５及び部分２３の電気的フローティング化が図られている半導体発光素子１Ａでは、電極形成部１５及び部分２３の電気的フローティング化が図られていないものに比べ、アノードパッド２１と放熱用金属２６の間の容量に着目した場合、素子容量を低減させ得ることが分かる。これらは、高抵抗層３の形成する容量、基板フローティング部分２３の容量、挟む電極パッド２１とコンタクト層９の形成する容量、発光部１４のＰＮ接合部の容量、絶縁膜２５を挟む基板２と放熱用金属２６の形成する容量による効果であるが、アノードパッド２１の直下の領域が溝１３でフローティングされて容量低減される効果もある。

また、半導体発光素子１Ａにおいて放熱性を向上させるために、図２に示されるように、金属ステムや金属サブマウント等のベースＡ上に半田Ｂで半導体発光素子１Ａを実装する場合であっても、化合物半導体基板２における部分２３の電気的フローティング化が維持されるので、素子容量の低減化が阻害されることはない。これは、半田Ｂが化合物半導体基板２の側面や溝２４内に這い上がっても同様であるから、半導体発光素子１Ａの取扱いの自由度が半絶縁性基板のように高くなる。

また、高抵抗部１０Ａにおいて電極形成部１５を包囲する部分１００Ａは、底面１３ａが高抵抗層３に達するように積層体４の表面４ａに環状の溝１３が形成されることにより、積層体４の表面４ａから高抵抗層３に達している。同様に、高抵抗部２０Ａは、底面２４ａが高抵抗層３に達するように化合物半導体基板２の裏面２ｂに環状の溝２４が形成されることにより、化合物半導体基板２の裏面２ｂから高抵抗層３に達している。これらにより、高抵抗部１０Ａにおいて電極形成部１５を包囲する部分１００Ａや高抵抗部２０Ａを容易に且つ確実に形成することが可能となる。
［第２の実施形態］

図３は、本発明に係る半導体発光素子の第２の実施形態の平面図であり、図４は、図３のIV−IV線に沿っての断面図である。図３，４に示されるように、半導体発光素子１Ｂは、高抵抗部２０Ｂの構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。

すなわち、化合物半導体基板２の裏面２ｂには、化合物半導体基板２において電極形成部１５に対応する部分（化合物半導体基板２を下側から見た場合に電極形成部１５を含む部分）３１のみを包囲するように、垂直方向を深さ方向とする環状の溝（第２の溝）３２が形成されている。溝３２の底面３２ａは、高抵抗層３に達し、高抵抗層３の裏面３ｂとなっている。

化合物半導体基板２の裏面２ｂ、並びに溝３２の底面３２ａ及び側面３２ｂには、絶縁膜２５が一体的に形成されている。これにより、化合物半導体基板２において電極形成部１５に対応する部分３１のみが、化合物半導体基板２を下側から見た場合に、溝３２及び絶縁膜２５を含んで構成される高抵抗部２０Ｂによって包囲されることになる。そして、高抵抗部２０Ｂは、化合物半導体基板２の裏面２ｂから高抵抗層３に達することになる。なお、放熱用の金属膜２６は、化合物半導体基板２の裏面２ｂの全体に絶縁膜２５を介して形成されている。

以上のように構成された半導体発光素子１Ｂによれば、高抵抗部２０Ｂを構成する溝３２の長さが短くて済むので、化合物半導体基板２の機械的強度を向上させることができる。
［第３の実施形態］

図５は、本発明に係る半導体発光素子の第３の実施形態の断面図である。図５に示されるように、半導体発光素子１Ｃは、高抵抗部２０Ｃの構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。

すなわち、化合物半導体基板２の裏面２ｂには、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３を包囲するように、垂直方向を深さ方向とする環状の溝（第２の溝）３３が形成されている。溝３３の底面３３ａは、高抵抗層３の手前（つまり、下側）に位置している。

化合物半導体基板２の裏面２ｂ、並びに溝３３の底面３３ａ及び側面３３ｂには、絶縁膜２５が一体的に形成されている。更に、化合物半導体基板２において溝３３の底面３３ａと高抵抗層３との間の部分３４は、プロトン等のイオン注入等によって高抵抗化されている。これにより、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３は、化合物半導体基板２を下側から見た場合に、溝２４及び絶縁膜２５、並びに高抵抗化された部分３４を含んで構成される高抵抗部（第２の高抵抗部）２０Ｃによって包囲されることになる。そして、高抵抗部２０Ｃは、化合物半導体基板２の裏面２ｂから高抵抗層３に達することになる。

以上のように構成された半導体発光素子１Ｃによれば、高抵抗部２０Ｃを構成する溝３３の深さが浅くて済むので、化合物半導体基板２の機械的強度を向上させることができる。
［第４の実施形態］

図６は、本発明に係る半導体発光素子の第４の実施形態の断面図である。図６に示されるように、半導体発光素子１Ｄは、高抵抗部２０Ｄの構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。

すなわち、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３を包囲する部分３５は、プロトン等のイオン注入等によって高抵抗化されている。高抵抗化された部分３５は、化合物半導体基板２の裏面２ｂから高抵抗層３に達している。

化合物半導体基板２の裏面２ｂには、絶縁膜２５が形成されている。これにより、化合物半導体基板２において発光部１４及び電極形成部１５に対応する部分２３は、化合物半導体基板２を下側から見た場合に、絶縁膜２５、並びに高抵抗化された部分３５を含んで構成される高抵抗部（第２の高抵抗部）２０Ｄによって包囲されることになる。そして、高抵抗部２０Ｄは、化合物半導体基板２の裏面２ｂから高抵抗層３に達することになる。なお、放熱用の金属膜２６は、化合物半導体基板２の裏面２ｂの全体に絶縁膜２５を介して形成されている。

以上のように構成された半導体発光素子１Ｄによれば、高抵抗部２０Ｄを構成するために溝を形成する必要がないので、化合物半導体基板２の機械的強度をより一層向上させることができる。
［第５の実施形態］

図７は、本発明に係る半導体発光素子の第５の実施形態の断面図である。図７に示されるように、半導体発光素子１Ｅは、高抵抗部１０Ｂの構成において、上述した半導体発光素子１Ａと相違している。

すなわち、積層体４の表面４ａには、積層体４の長手方向に沿って溝１２と隣接するように、垂直方向を深さ方向とする環状の溝（第１の溝）３６が形成されている。溝１２と溝３６とは、それらが隣接する部分で一続きとなっている。溝３６の底面３６ａは、下部ＤＢＲ層６内に位置している。積層体４の下部コンタクト層５及び下部ＤＢＲ層６において溝３６の底面３６ａと高抵抗層３との間の部分３７は、プロトン等のイオン注入等によって高抵抗化されている。

積層体４においては、溝３６、及び高抵抗化された部分３７によって包囲された四角柱状の部分が電極形成部１５となっている。積層体４の表面４ａ、溝１２の底面１２ａ及び側面１２ｂ、並びに溝３６の底面３６ａ及び側面３６ｂには、絶縁膜１６が一体的に形成されている。これにより、発光部１４及び電極形成部１５は、積層体４を上側から見た場合に、溝１２，３６、高抵抗化された部分３７及び絶縁膜１６を含んで構成される高抵抗部（第１の高抵抗部）１０Ｂによって包囲されることになる。そして、高抵抗部１０Ｂにおいて電極形成部１５を包囲する部分１００Ｂは、積層体４の表面４ａから高抵抗層３に達することになる。

以上のように構成された半導体発光素子１Ｅによれば、高抵抗部１０Ｂを構成する溝３６の深さが浅くて済むので、電極形成部１５が設けられた積層体４の機械的強度を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、化合物半導体基板２は、導電型がｎ型のものに限定されず、ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の少なくとも一方を含むものであれば良い。つまり、化合物半導体基板２は、導電型がｐ型のものであっても良いし、ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の両方を含み、キャリアが相殺されたものであっても良い。

また、高抵抗層３は、アンドープの半導体材料からなる層に限定されず、ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の両方を含み、キャリアが相殺された半導体材料からなる層であっても良いし、或いは、プロトン等のイオン注入等によって高抵抗化された半導体材料からなる層等であっても良い。

なお、高抵抗層３、高抵抗部１０Ａ，１０Ｂ及び高抵抗部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、化合物半導体基板２やＤＢＲ層６，８よりも高い比抵抗（絶縁性）を有している必要がある。

また、化合物半導体基板２の表面２ａに対する高抵抗層３の積層や、高抵抗層３の表面３ａに対する積層体４の積層等は、直接的に行われず、何らかの層を介して間接的に行われても良い。つまり、高抵抗層３は、所定の方向（垂直方向等）において化合物半導体基板２の一方の側（上側等）に積層されれば良いし、積層体４は、所定の方向において高抵抗層３の一方の側に積層されれば良い。同様に、ＤＢＲ層６，８は、所定の方向（垂直方向等）において活性層７の一方の側（上側等）及び他方の側（下側等）に積層されれば良い。

更に、電極形成部１５の上側の端面に対するアノード電極パッド２１の形成等は、直接的に行われず、何らかの層を介して間接的に行われても良い。つまり、アノード電極パッド２１は、所定の方向（垂直方向等）において電極形成部１５の一方の側（上側等）に形成されれば良い。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…半導体発光素子、２…化合物半導体基板、３…高抵抗層、４…積層体、６…下部ＤＢＲ層（ミラー層）、７…活性層、８…上部ＤＢＲ層（ミラー層）、１０Ａ，１０Ｂ…高抵抗部（第１の高抵抗部）、１３，３６…溝（第１の溝）、１３ａ，３６ａ…底面、１４…発光部、１５…電極形成部、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…高抵抗部（第２の高抵抗部）、２４，３２，３３…溝（第２の溝）、２４ａ，３２ａ，３３ａ…底面。

Claims (8)

1. 所定の方向に沿って光を共振させることにより、前記所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる半導体発光素子であって、
   ドナーとなる不純物及びアクセプタとなる不純物の少なくとも一方を含む化合物半導体基板と、
   前記所定の方向において前記化合物半導体基板の一方の側に積層された高抵抗層と、
   前記所定の方向において前記高抵抗層の一方の側に積層された積層体と、を備え、
   前記積層体は、
   電流の供給によって光を発することができる活性層と、
   前記所定の方向において前記活性層の一方の側及び他方の側に積層され、前記活性層で発せられた光を共振させることができるミラー層と、を含み、
   前記積層体には、前記所定の方向に沿って一方の側に光を出射させる発光部、及び前記発光部と電気的に接続された電極パッドが一方の側に形成された電極形成部が設けられており、
   前記発光部及び前記電極形成部は、前記積層体を一方の側から見た場合に第１の高抵抗部によって包囲され、前記第１の高抵抗部において少なくとも前記電極形成部を包囲する部分は、前記積層体の一方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記第１の高抵抗部において少なくとも前記電極形成部を包囲する部分は、底面が前記高抵抗層に達するように前記積層体の一方の側の端面に環状の第１の溝が形成されることにより、前記積層体の一方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記第１の高抵抗部において少なくとも前記電極形成部を包囲する部分は、前記積層体の一方の側の端面に環状の第１の溝が形成されると共に、前記積層体において前記第１の溝の底面と前記高抵抗層との間の部分が高抵抗化されることにより、前記積層体の一方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
4. 前記化合物半導体基板において少なくとも前記電極形成部に対応する部分は、前記化合物半導体基板を他方の側から見た場合に第２の高抵抗部によって包囲され、前記第２の高抵抗部は、前記化合物半導体基板の他方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体発光素子。
5. 前記第２の高抵抗部は、前記化合物半導体基板を他方の側から見た場合に、前記化合物半導体基板において前記電極形成部に対応する部分のみを包囲していることを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
6. 前記第２の高抵抗部は、底面が前記高抵抗層に達するように前記化合物半導体基板の他方の側の端面に環状の第２の溝が形成されることにより、前記化合物半導体基板の他方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体発光素子。
7. 前記第２の高抵抗部は、前記化合物半導体基板の他方の側の端面に環状の第２の溝が形成されると共に、前記化合物半導体基板において前記第２の溝の底面と前記高抵抗層との間の部分が高抵抗化されることにより、前記化合物半導体基板の他方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体発光素子。
8. 前記第２の高抵抗部は、前記化合物半導体基板の他方の側の端面と前記高抵抗層との間の環状の部分が高抵抗化されることにより、前記化合物半導体基板の他方の側の端面から前記高抵抗層に達していることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体発光素子。

Images