JP2011211125A - 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源、および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 屈曲形状の導波路構造によりレーザ発振が抑制されており、かつ低損失で高出力である窒化物半導体発光素子を提供する。
【解決手段】 活性層と、電流狭窄層１０８と、クラッド層とが、前記順序で積層され、
前記電流狭窄層１０８の一部に、開口埋め込み部が形成され、
前記開口埋め込み部は、少なくとも一部が屈曲した導波路形状を有し、かつ、前記クラッド層の少なくとも一部により埋め込まれていることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【選択図】 図２

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源、および画像表示装置に関する。

半導体レーザを光源に用いたプロジェクション型のレーザディスプレイの開発が精力的に進められている。レーザは、従来のランプ光源に比べ単色性が高く、色再現性に優れたディスプレイを実現できる。また、レーザ光は指向性に優れているため、光の利用効率も高い。さらに、小型で高効率かつ発光ビーム品質に優れた半導体レーザ（ＬＤ）を光源として用いれば、更なる低消費電力化や装置の小型化が可能になるため、ディスプレイ用可視半導体レーザ光源の実用化が期待されている。

しかしながら、レーザ光は、位相が揃っており高コヒーレンス性を有する。このため、スクリーンに投射されたレーザ光がランダムに干渉することにより、スペックルと呼ばれるちらつきが生じることが知られている。これが、レーザディスプレイを実現する上で大きな問題となっている。

このようなスペックルを抑制するためには、レーザ光の時間的コヒーレンスの低減が必要である。時間的コヒーレンスを低減する手法の一つとして、例えば、位相を空間的にランダムにするための空間位相変調器を光源の外に設けたり、複数の光源からの光を集光したりする方法などがある。このような方法は、大型のディスプレイへの応用には有効である。しかしながら、半導体レーザの特性を活かした小型ディスプレイへの応用には、コスト低減の観点からも、より簡素な構成が望ましい。このため、単体でスペックルを低減でき、かつレーザのように単色性や指向性に優れた小型の光源が求められる。

スペックルの低減を光源単体で実現するためには、発光波長幅を拡大することが有効である。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）では、半導体レーザよりも発光波長幅が遙かに広いため、スペックルは問題とならない。しかしながら、ＬＥＤはスペクトル幅が広すぎるため単色性の面で問題があり、また、発光ビームに指向性がないため、小型・低消費電力のディスプレイには不向きである。

これらの課題を解決可能であり、ディスプレイ用途に有望な半導体光源として、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）がある。ＳＬＤは、半導体レーザと同様な導波路構造を有しながら、何らかの手段により光損失を増加させて発振を抑制したデバイスである。ＳＬＤは、導波路構造により半導体レーザの様に指向性ビームを発することができ、また発振が抑制されているため時間的コヒーレンス性は低減されている。また、導波路構造によって活性層により増幅・損失の効果を受けるため、ＬＥＤよりも波長幅を狭くすることができ、単色性の面でもＬＥＤに比べて有利である。さらに、可視光以外の波長域においても、例えば、高速変調を行うための半導体発光素子として、レーザ発振を抑制したＳＬＤが注目されている（特許文献１等）。

ＳＬＤを高効率化するための構造として、例えば、特許文献１に記載されている赤外波長帯のリッジ型ＳＬＤの構造がある。図１７は、特許文献１のＳＬＤにおいて、導波路に垂直なリッジ構造の断面図である。図示のとおり、この素子（ＳＬＤ）は、ＧａＡｓ基板１を有し、基板１上に、ｎ型バッファ層２、ｎ型クラッド層３、ＳＣＨ層４、多重量子井戸層５、ＳＣＨ層６、ｐ型クラッド層７、エッチング停止層８、ｐ型クラッド層９、およびｐ型コンタクト層１０が前記順序で積層されている。また、ｐ型クラッド層９およびｐ型コンタクト層１０は、尾根状になるように、ウェットエッチングにより一部が除去されている。また、このＳＬＤの上部には保護膜１１およびｐ側電極１２が設けられ、基板１の裏面にはｎ側電極１４が設けられている。このような構造では、ｐ型クラッド層９の一部を除去することによって、導波路が規定されている。このようなＳＬＤの平面構造の概略は、例えば、図１８のように表すことができる。特許文献１に記載の素子では、図１８のように、リッジ型の曲がり導波路を用いて出射面を斜め端とし、後面を垂直端面としている。同図に示す導波路は、垂直端面を有する直線部Ａ、斜め端面を有する直線部Ｂ、およびこれらを接続する屈曲部から構成されている。同図のＳＬＤにおいて、出射端面は導波路と垂直でない斜め端となっており、実効的な反射率を低減して発振を抑制する効果がある。一方、前記出射端面と反対側の後端面は、垂直端面である。すなわち、前記後端面は、反射面である。これにより、前記後端面での出力を抑えると共に有効導波路長を長くし、ＳＬＤ出力を改善することができる。さらに反射面の特性を高めるために、図示のように、出射端面には無反射膜コート、後端面には高反射膜コートをそれぞれ設けることもできる。

一方、半導体発光素子の高性能化等の観点から、窒化物半導体発光素子の研究が盛んに行われている（特許文献２等）。

特開２００２−０７６４３２号公報 特開平９−２６０７７２号公報

しかしながら、特許文献１のような屈曲形状の導波路構造を窒化物半導体発光素子に適用するには、以下のような課題がある。

一般に、窒化物系ＬＤの多くでは、例えば特許文献２に示されるようなリッジ型の導波路構造が用いられており、光ディスク用途の波長帯では良好な特性のＬＤが実現されている。しかし、リッジ型導波路で上記ＳＬＤに用いるような曲線の導波路を形成することは容易ではない。すなわち、まず、窒化物系材料（窒化物半導体）は、結晶硬度が高いため、ウェットエッチングが困難である。このため、窒化物半導体におけるリッジ形成には、ハロゲン系ガスなどによるドライエッチングが用いられる。また、高い結晶硬度に対しエッチング速度を維持するには、高パワーでのエッチングが必要となる。こうした条件下では、リッジ側面に凹凸が生じたり、エッチングされた底面や活性層がダメージを受けたりすることが懸念される。このような側面の凹凸やダメージは、直線導波路のみで構成されるＬＤでは実用上ほとんど問題にならず、リッジ型構造でも良好な特性のものが実現できている。しかし、ＳＬＤに用いる曲線導波路においては、前記側面の凹凸やダメージが、素子特性にも影響する大きい問題となることが懸念される。

通常、ＬＤなどの直線導波路のモード分布は、導波路の中心にピークを持つ対称な形である。一方、曲線導波路内でのモード分布は、導波路中心よりも曲線の外側にピークが寄った非対称な形状となる。このため、前記外側のリッジ側面ではモードの浸み出しにより電界強度が高くなっている。

よって、前記外側のリッジ側面の凹凸が散乱損失の原因になったり、ダメージによる光吸収が増加したりする懸念が生じ、素子特性への影響が懸念される。また、素子収量の観点からは、素子面積低減のため、曲線部を縮小したり曲率を小さくしたりする必要が生じる場合があるが、曲率を小さくするほどこうした損失増加の傾向は大きくなってしまう。また、曲線部のエッチングにおいては、エッチング速度の結晶面方位依存性によっても凹凸が生じやすく、平滑な曲面のリッジ側面を得ることが困難である。

また、曲線部の放射損失を低く保つためには、導波路内外の屈折率差Δｎを大きくする必要がある。導波路内外の屈折率差Δｎは、例えば、リッジ形成時のエッチング深さによって制御することができる。リッジ導波路でΔｎを制御する場合は、エッチング時の残し厚マージンが小さくなるため、エッチング深さの精密な制御が必要とされる。しかし、窒化物系材料（窒化物半導体）のドライエッチングでは、選択エッチングが難しく、エッチング自動停止層を設けるといった従来材料（ＧａＡｓ等）での手法は適用しがたい。また、層構造の厚さや、プロセス時のエッチング速度を、時間的・空間的に均一に保ってΔｎを制御することは容易ではない。すなわち、窒化物系材料におけるリッジ型導波路のＳＬＤでは、曲線導波路での光損失が高くなり、十分な特性が得られなくなってしまうという懸念がある。

そこで、本発明は、屈曲形状の導波路構造によりレーザ発振が抑制されており、かつ低損失で高出力である窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源、および画像表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の窒化物半導体発光素子は、活性層と、電流狭窄層と、クラッド層とが、前記順序で積層され、前記電流狭窄層の一部に、開口埋め込み部が形成され、前記開口埋め込み部は、少なくとも一部が屈曲した導波路形状を有し、かつ、前記クラッド層の少なくとも一部により埋め込まれていることを特徴とする。

本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、
活性層を形成する活性層形成工程と、
電流狭窄層の前駆層を、非晶質層として形成する電流狭窄層前駆層形成工程と、
前記電流狭窄層前駆層の一部をエッチングにより除去し、少なくとも一部が屈曲した導波路形状の開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部を埋め込むようにクラッド層を形成するクラッド層形成工程とを有し、
前記クラッド層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層の結晶化温度以上で前記クラッド層を形成することにより、前記電流狭窄層前駆層を結晶化させ、電流狭窄層とすることを特徴とする。

本発明の画像表示装置用光源は、本発明の窒化物半導体発光素子または本発明の製造方法により製造される窒化物半導体発光素子を含むことを特徴とする。

本発明の画像表示装置は、本発明の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする。

本発明によれば、屈曲形状の導波路構造によりレーザ発振が抑制されており、かつ低損失で高出力である窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子の製造方法、画像表示装置用光源、および画像表示装置を提供することが可能である。

第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の平面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造工程の一工程を模式的に例示する断面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造工程の別の一工程を模式的に例示する断面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造工程のさらに別の一工程を模式的に例示する断面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造工程のさらに別の一工程を模式的に例示する断面図である。 第１の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造工程のさらに別の一工程を模式的に例示する平面図である。 第２の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第３の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の平面図である。 第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の平面図である。 第４の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第５の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の平面図である。 第６の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第７の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の平面図である。 第７の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第８の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 第９の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の平面図である。 第９の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 曲線導波路における伝搬モード分布の計算結果を例示する模式図である。 特許文献１の半導体発光素子の導波路に垂直な面の断面図である。 特許文献１の半導体発光素子の構造を模式的に示す平面図である。

本発明において、「上に」または「上方に」は、特に断らない限り、上面に直接接触している状態でも良いし、間に他の構成要素等が存在していても良い。「下に」または「下方に」も同様とする。また、「上面に」は、上面に直接接触している状態を指す。「下面に」も同様とする。

また、本発明において、「組成」および「組成比」とは、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成で表される半導体層において、ｘの数値を「Ｉｎ組成比」といい、ｙの数値を「Ａｌ組成比」というものとする。また、本発明において、一つの半導体層と他の半導体層との組成を比較する場合、導電性を発現させるための不純物（ドーパント）は、半導体層を構成する元素として考慮しないものとする。例えば、ｐ型ＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層とは、不純物（ドーパント）が異なるが、組成は同一であるものとする。また、例えば、ｎ型ＧａＮ層と、不純物濃度がさらに高いｎ^＋ＧａＮ層とがあった場合、それらの組成は同一であるものとする。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。また、説明の便宜上、図面およびその説明等は、適宜、誇張・簡略化等する場合がある。

（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る半導発光素子の断面構造を例示する。また、同図は、導波路に垂直な面の断面図である。以下において、同図に示す発光素子は、緑色波長帯で発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系のＳＬＤ素子であるものとして説明するが、本発明の窒化物半導体発光素子はこれに限定されない。

図示のとおり、この半導体発光素子は、ｎ型ＧａＮ基板１０１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２、下側光導波路層１０３、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４、ＩｎＧａＮ上側光導波路層１０５、ＡｌＮ電流狭窄層１０８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６、およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を備えている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２は、基板１０１上に設けられている。クラッド層１０２上には、下側光導波路層１０３、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４、および上側光導波路層１０５が、前記順序で積層されている。量子井戸活性層１０４は、本発明の窒化物半導体発光素子における前記「活性層」に相当する。ＩｎＧａＮ上側光導波路層１０５上には、ＡｌＮ電流狭窄層１０８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６、およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０７が、前記順序で積層されている。ＡｌＮ電流狭窄層１０８の一部には、開口埋め込み部が形成されている。前記開口埋め込み部は、後述するように、少なくとも一部が屈曲した導波路形状を有する。また、図１に示すとおり、電流狭窄層１０８の前記開口埋め込み部は、ｐ型クラッド層１０６の一部により埋め込まれている。電流狭窄層１０８は、本発明の窒化物半導体発光素子における前記「電流狭窄層」に相当し、ｐ型クラッド層１０６は、本発明の窒化物半導体発光素子における前記「クラッド層」に相当する。なお、以下、本発明の窒化物半導体発光素子における前記「クラッド層」（図１においては、ｐ型クラッド層１０６）を、他のクラッド層（例えば、図１のクラッド層１０２）と区別するために、「上部クラッド層」ということがある。コンタクト層１０７上には、ｐ側電極１０９が設けられ、ＧａＮ基板１０１の下には、ｎ側電極１１０が設けられている。さらに、図１の半導体発光素子の表面は、電極１０９が設けられた部分を除いて絶縁膜１１１で覆われている。

また、ＩｎＧａＮ量子井戸活性層１０４は２周期の量子井戸を含み、２層のＩｎＧａＮ量子井戸層とこれを挟む３層のＩｎＧａＮバリア層から構成されている。ここで、量子井戸層の平均層厚は３ｎｍであり、平均インジウム（Ｉｎ）組成比は２２％である。また、バリア層の平均層厚は１０ｎｍであり、平均インジウム（Ｉｎ）組成比は５％である。この量子井戸活性層１０４のピーク波長は、約５３０ｎｍとなっている。

ＡｌＮ電流狭窄層に挟まれた開口部（開口埋め込み部）の幅は、例えば１．５μｍである。電流狭窄層１０８は、電流狭窄機能および水平方向の屈折率導波機構としての機能を備えており、開口部（開口埋め込み部）形状によって導波路１２０の範囲が画定される。図１の窒化物半導体発光素子においては、前記開口埋め込み部下方における量子井戸活性層１０４およびその付近が、光が導波される部分すなわち導波路１２０となる。

図１の下部に示したカーブは、導波路の曲線部における水平方向の電界強度の分布を表す。図示のとおり、前記導波路の屈曲部では、前記電界強度は、前記屈曲部の外側に電界が寄ったモード形状となり、導波路を規定するＡｌＮ電流狭窄層の開口部（開口埋め込み部）よりも外側に若干電界がしみ出している。

図２に、図１の窒化物半導体発光素子の平面図を示す。なお、同図においては、図示の便宜のために、電流狭窄層１０８よりも上に存在する構成要素は除去して示している。図示のとおり、導波路１２０は、ＡｌＮ電流狭窄層１０８の開口部で画定されている。導波路１２０は、一つの素子端面（後端面側）に垂直な直線部Ａと、もう片方の素子端面（出射面側）に垂直でない直線部Ｂと、直線部ＡおよびＢを接続する屈曲部とを有する。同図の窒化物半導体発光素子では、前記屈曲部は、直線部ＡおよびＢを滑らかに接続する曲線部である。同図の窒化物半導体発光素子では、前記曲線部の形状は、曲線部での光損失を抑えるため、曲率半径が２ｍｍ程度の円弧状の緩いカーブとなっている。また、直線部Ｂと、出射端面の垂線とのなす角は、出射端面での実効反射率を抑えるため、５°程度となっている。また、両端面には、端面での反射率制御を補助するための誘電体多層反射膜１１２，１１３が設けられている。出射端面の反射膜１１２は、発光波長付近での反射率がなるべく小さくなるような無反射コート膜となっている。一方、後端面の反射膜１１３は、発光波長付近での反射率がなるべく１に近くなるような高反射コート膜となっている。なお、本発明の窒化物半導体発光素子において、前記屈曲部は、例えば図２のように、直線部ＡおよびＢが曲線部により滑らかに接続されていることが好ましい。しかし、本発明の窒化物半導体発光素子における前記屈曲部はこれに限定されず、例えば、２つの直線部が直接結合され、折れ線を形成していても良い。

なお、前記のとおり、本発明の窒化物半導体発光素子は、活性層と、電流狭窄層と、クラッド層とが、前記順序で積層され、前記電流狭窄層の一部に、開口埋め込み部が形成され、前記開口埋め込み部は、少なくとも一部が屈曲した導波路形状を有し、かつ、前記クラッド層の少なくとも一部により埋め込まれていることを特徴とする。言い換えると、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記活性層上に、一対の電流狭窄層が、一定の空隙をおいて配置され、前記空隙の間に、前記クラッド層の少なくとも一部が配置されている。具体的には、例えば、図１および２に示したとおりである。前記一対の電流狭窄層（図１および２では、電流狭窄層１０８）の間の空隙が、前記開口埋め込み部（開口部）に相当する。

図１および２に示すＳＬＤでは、出射端面は導波路と垂直でない斜め端であるため、実効的な反射率を低減して発振を抑制する効果がある。一方、前記出射端面と反対側の後端面は、垂直端面、すなわち反射面であるため、前記後端面での出力を抑えると共に実効的な利得長を長くとることができ、高出力が得られる。また、この素子では、導波路は、電流狭窄層１０８を低屈折率層として用いたインナーストライプ構造となっている。このように、電流狭窄層を用いたインナーストライプ構造の導波路は、その低損失性から、窒化物系材料（窒化物半導体）の曲線導波路ＳＬＤを作製する上で適している。

図１に示した窒化物系半導体発光素子の製造方法につき、図３を用いて説明する。図３Ａ〜Ｄは、前記製造方法における各工程中の素子の断面図である。図３Ｅは、前記製造方法における一工程中の前記素子の平面図である。まず、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ法）等を用いて、厚さ２μｍ程度のｎ型クラッド層１０２、下側光導波路層１０３、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸活性層１０４、上側光導波路層１０５を順次積層させる（図３Ａ）。これらの工程中、下側光導波路層１０３および上側光導波路層１０５に挟まれたＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸活性層１０４を形成する工程が、本発明の製造方法における前記「活性層形成工程」に相当する。次に、上側光導波路層１０５上（すなわち、活性層１０４上）に、ＡｌＮ層１０８ｂを、その結晶化温度よりも低温（例えば、他の層の形成温度よりも低温）で、約０．１μｍの厚さに堆積させる。具体的には、例えばＭＯＶＰＥ法により、約５００℃以下の低温でＡｌＮ層を約０．１μｍの厚さに堆積させると、非晶質のＡｌＮ層１０８ｂが形成される（前記「電流狭窄層前駆層形成工程」）。なお、このように、非晶質のＡｌＮ層を形成することは、例えば、特開２００３−０７８２１５号公報に記載されている。次に、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、図２のＡｌＮ電流狭窄層１０８の平面形状に対応したエッチングマスクを、例えば酸化シリコン膜等で形成する。さらに、リン酸を含有するエッチング液を用いたエッチング液により、ウェットエッチングすると、エッチングマスクで被覆されていない領域の非晶質ＡｌＮ層のみが除去され、導波路形状が作製される。これにより、図３Ｂに示すとおり、電流狭窄層前駆層１０８ｂの一部に、開口部が形成される（前記「開口部形成工程」）。この開口部は、図２に示したような、一部が屈曲した導波路形状である。非晶質ＡｌＮ層１０８ｂ以外の層は、通常の成長温度（すなわち、その層の結晶化温度以上）で積層されており、結晶化しているため、リン酸エッチング液ではエッチングされず、エッチングは自動的に停止する。ＡｌＮの成膜温度、エッチング条件を制御することによって、ＡｌＮ側面の角度は、基板面に対しほぼ垂直とすることができる。エッチング工程の後、エッチングマスクを除去する（図３Ｂ）。

次に、導波路形状に加工されたＡｌＮ電流狭窄層前駆層１０８ｂ上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ｐ型クラッド層１０６を、ＡｌＮ層１０８ｂの結晶化温度以上の温度、例えば１０００℃程度で約０．５μｍ程度積層させ（前記「クラッド層形成工程」）、さらに、ｐ型コンタクト層１０７を積層させる。この工程において、非晶質ＡｌＮ電流狭窄層１０８ｂは、高温に曝されることにより結晶層に変換され、ＡｌＮ電流狭窄層１０８となる。この時、ＡｌＮ電流狭窄層１０８内には多数の転位が導入され格子緩和するため、結晶化してもクラックが発生しない。また、結晶化されたＡｌＮ層上にもｐ型クラッド層（上部クラッド層）が成長されるため、ＡｌＮ電流狭窄層１０８がｐ型クラッド層１０６中に埋め込まれた構造となる（図３Ｃ）。

さらに、素子全体に、ＣＶＤ法などを用いて、酸化シリコン膜等の絶縁膜１１１を形成する。そして、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、ｐ側電極１０９形成部の絶縁膜１１１を除去する。その後、チタンおよび金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行うことにより、ｐ側電極１０９を形成する。また、基板１０１の裏面にもチタンおよび金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行うことにより、ｎ側電極１１０を形成する（図３Ｄ）。

さらに、劈開により素子端面を露出させた後、スパッタリング法などを用いて、酸化チタン膜および酸化アルミ膜からなる出射端面の無反射コート多層膜１１２と、後端面の高反射コート多層膜１１３とを、順次各端面に形成する。設計による端面の反射率は例えば、無反射コート膜では１％、高反射コート膜では９５％に設計されている。また出射端面の角度は垂直から５°斜めになっており、この場合出射端面での実効的な反射率は、垂直端面の反射率の約１／１００となっている。素子の導波路長は、所望の特性によって定めるものであるが、本実施形態では１．０ｍｍとした（工程４、図３Ｅ）。以上のようにして、図１および２に示す窒化物半導体発光素子を製造することができる。

本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法の前記「開口部形成工程」において、前記エッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでも良い。前記電流狭窄層前駆層が非晶質であるため、結晶層と比較して温和な条件でエッチングでき、ドライエッチングを用いても、活性層や光導波路層がダメージを受けにくいためである。ただし、例えば図３を用いて説明したように、ウェットエッチングを用いると、ドライエッチングの場合と比較して、活性層や光導波路層へのダメージをさらに極めて小さくできるため好ましい。また、前記の例では、エッチング深さが０．１μｍである。このように、形成される導波路形状がインナーストライプ形状であることにより、例えば、エッチング深さを、リッジ導波路形成時に比べ浅くすることもできる。これにより、エッチングマスク形状を正確に再現できる。また、ウェットエッチングは自動的に停止するため、エッチング深さの制御も容易であり、Δｎを設計通りに作製することが可能になる。また、ウェットエッチング工程の段階ではＡｌＮ電流狭窄層前駆層１０８ｂは非晶質であるため、エッチング時の面方位依存性は存在しないので、導波路の曲線部のＡｌＮ側面も滑らかに作製することができる。このＡｌＮ電流狭窄層前駆層は、ｐ型クラッド層（上部クラッド層）成長時に滑らかな面を保ったまま結晶化するが、ＡｌＮ層内に多数の転位を生じて緩和するため、電流狭窄層下層の結晶にも影響を与えない。よって、本実施形態においては、窒化物系材料においても、低損失な曲線導波路を作製することができ、高出力でかつスペックルの低減されたディスプレイ用光源を実現することが可能となる。

なお、本発明の窒化物半導体発光素子は、以上の説明に限定されない。例えば、本発明の窒化物半導体発光素子において、前記活性層、前記電流狭窄層、前記上部クラッド層以外の構成要素は特に制限されず、図１および２と同様でも良いし、適宜変更しても良い。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記のとおり、活性層と、電流狭窄層と、上部クラッド層とが、前記順序で積層されている。ただし、前記活性層と前記電流狭窄層の間には、他の構成要素が存在していても良いし、存在していなくても良い。また、前記電流狭窄層と、前記上部クラッド層との間には、他の構成要素が存在していても良いし、存在していなくても良い。以下の各実施形態においても同様である。

また、以上の説明においては、電流狭窄層１０８をＡｌＮ層とした例について説明したが、本発明において、電流狭窄層の形成材料は特に制限されない。例えば、前記電流狭窄層は、ＩｎやＧａを含む層であっても良く、具体的には、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成されていても良い。Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成で表される材料のうち、ＡｌＮは、バンドギャップが最も大きく、屈折率が最も小さいため、電流狭窄効果も高く、導波路のΔｎを大きくするために特に好ましい。また、本実施形態においては、開口部（開口埋め込み部）の外側においても電流狭窄層を除去する構造としたが、これに限定されず、開口部（開口埋め込み部）の外側において電流狭窄層を残す構造であっても良い。ただし、光導波路を規定（画定）する上では、開口部（開口埋め込み部）近傍のみが低屈折率であれば良い。具体的には、前記電流狭窄構造層の幅方向において、開口部側と逆側の端が、ｐ側電極１０９の端よりも、ある程度以上外側に位置していることが好ましい。前記電流狭窄層をなるべく大きく残さないことが、前記電流狭窄層の結晶歪や熱膨張係数差の影響による応力が生じたり、ｐ型クラッド層（上部クラッド層）成長時の埋め込み形状に影響を与えたりする恐れが少ないため好ましい。なお、前記電流狭窄層が、前述のように格子緩和されていることで、結晶歪による応力の影響を小さく抑えることができる。

さらに、以上の説明における、電流狭窄層１０８以外の層の形成材料も、全て例示であり、本発明を何ら限定しない。本発明の窒化物半導体発光素子において、形成材料である窒化物半導体は、例えば、III族窒化物半導体であることが好ましい。

また、以上の説明において、数値は、全て例示であり、本発明をなんら限定しない。例えば、以上の説明においては、ＳＬＤ素子構造において、導波路長が１．０ｍｍ、後端面反射率が９５％、導波路幅１．５μｍ等の場合の例を説明したが、これに限定されるものではない。ＳＬＤ素子においては、活性層の利得に対応して、適切な有効導波路長（利得長）を設けることが高出力化設計上重要である。すなわち、利得が高くなるほど有効導波路長を長くする効果も高くなる一方で、発振条件にも近くなるため、活性層に応じた設計が必要である。本実施形態で説明したようなＩｎＧａＮ系量子井戸活性層においては、例えば、後端面反射率が５０％以上であれば導波路長が約０．５ｍｍ以上で概ね十分な光出力が得られると見積もられる。また、後端面の反射率については、１００％に近いほど望ましいが、２０％程度でも効果があると見積もられる。一方、導波路幅はここでは１．５μｍとしているが、その理由はミラースキャンによるプロジェクション型ディスプレイ用光源として用いる場合には、光学的にシングルモードビームを発する素子が望ましいからである。ただし、高出力化を優先する場合や、ビームのモード特性が限定されない場合には、より広い幅の導波路を用いたり、導波路幅が部分的に変化するテーパー型の導波路を用いたりすることももちろん可能である。

また、以上の説明においては、斜め端である出射端面の角度（前記出射端面において、前記出射端面の垂線と前記導波路とのなす角）を５°としたが、これに限定されるものではない。前記斜め出射端角度に関しては、ビーム特性や実装容易性の面と、所望の有効反射率の値を考慮して決めることが望ましく、活性層の利得特性や、屈折率等によって最適値が異なる。ビーム特性に関しては、本実施形態の構造の場合、非対称性や、出射面でのケラレといった問題を生じないために、前記斜め出射端角度が１０°を超えないことが好ましい。また、斜め出射端の場合、ビームの出射方向は、本実施形態においては、例えば、前記斜め出射端角度の約２．２倍の角度方向となる。すなわち、前記斜め出射端角度が５°の場合には、約１１°の方向に出射することとなり、光学系に実装する場合この出射角度の分を傾けて実装する必要が生じる。したがって、前記斜め出射端角度は、実装上の困難や、前述したビームのケラレの問題を生じないために、５°を超えないことがより好ましい。

また、以上の説明においては、曲率半径を２ｍｍとしたが、これに限定されるものではない。低損失化の観点からは、曲率半径はなるべく大きいことが好ましい。本実施形態に用いた素子の導波路構成の場合、前記曲率半径は、低損失化の観点から、好ましくは２ｍｍ以上、より好ましくは３ｍｍ以上である。ただし、斜め出射端角度によっては、曲率半径が大きすぎると、素子サイズが非常に大きくなってしまい、素子収量・コストの面で不利となる。よって、前記斜め出射端角度も含めて許容損失量を考慮した上で、曲線部の導波路設計を行うことが望ましい。

（第２の実施形態）
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態による窒化物半導体発光素子を説明する。図４は、導波路に垂直な面の断面図である。本実施形態の窒化物半導体発光素子は、図４拡大図（図４のａ部分を拡大した図）に示したように、ＡｌＮ電流狭窄層の開口部側の断面形状のみが第１の実施形態と異なり、それ以外の構造は、第１の実施形態の窒化物半導体発光素子と同様である。図４に示すとおり、本実施形態の窒化物半導体発光素子は、ＡｌＮ電流狭窄層の開口部（開口埋め込み部）側断面が、下部で開口が狭く、上部で広くなるようなテーパー状になっている。本発明の窒化物半導体発光素子は、このように、前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、前記電流狭窄層の厚み方向に沿って幅が変化する形状であっても良い。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、非晶質ＡｌＮ層を用いて電流狭窄層を形成しているため、低損失化の効果が得られる。これに加えて、ＡｌＮ層の開口部（開口埋め込み部）側の界面がテーパー状であることから、導波路内外の屈折率変化が第１の実施形態のように急峻ではなく、徐々に変化する構造となっている。このような構造では、ＡｌＮのエッジ部にパターニングによる微小な凹凸があったとしても光のモードがこれに影響されにくいため、エッジの微小な凹凸に起因する散乱損失を低減することができる。すなわち、曲線部の導波路損失をさらに低減することができる。

図４の半導体発光素子の製造方法は、例えば、電流狭窄層前駆層１０８ｂの形成工程およびエッチング（パターニング）工程における一方または両方の条件を適宜変更する以外は、第１の実施形態（図１および２）の半導体発光素子と同様にして製造することができる。例えば、第１の実施形態で説明した製造方法において、エッチング条件の調整によっては、ウェットエッチングがほぼ等方的となることから、若干のテーパー形状を作製することが可能である。ただし、そのような効果を得るためには、開口部の最も狭い部分の幅と広い部分の幅の差が、ある程度大きいことが望ましい。また、低温成長の非晶質ＡｌＮ層は、成長温度が高すぎると（例えば５００℃以上）結晶化してしまうが、非晶質を形成可能な範囲の温度内では、成長温度が高いほどエッチングレートが小さくなる傾向がある。これを利用するために、例えば、０．１μｍ厚のＡｌＮ電流狭窄層を、３段階に分け、４４０℃⇒４２０℃⇒４００℃のように温度を変化させながら成長させる。すると、ウェットエッチング工程（開口部形成工程）において、ＡｌＮ電流狭窄層上部の方がエッチングレートが早くなるため、上部ほどサイドエッチング量が大きくなる。よって、図４のようなテーパー状のＡｌＮ電流狭窄層を形成することができる。

その他の製法としては、一定温度で成長した非晶質ＡｌＮ層を用い、エッチングマスクを作製する際にエッチングマスクとＡｌＮ層との密着性を若干低下させるように調整しても良い。このようにすると、エッチングマスクとＡｌＮ層との間にエッチャントが浸入しやすいため、上部のサイドエッチング量が増加し、テーパー形状界面のＡｌＮ電流狭窄層を形成することができる。テーパー形状界面のＡｌＮ層の形成手法については、ここで記述された手法に依らずその他の手法であっても良い。また、図４では、下部で開口が狭く、上部で広くなるようなテーパー状の構造を示した。しかし、前記電流狭窄層の構造はこれに限定されず、例えば、電流狭窄層の厚みが、開口部（開口埋め込み部）端付近で薄くなっているような他の構造であっても良い。図４に示した形状では、ＡｌＮ層の最下部で開口部（開口埋め込み部）の幅が最も狭くなっているので、導波路幅に対応した活性層への電流注入を妨げない点において有利である。

なお、本実施形態において、電流狭窄層および電流狭窄層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記第１の実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第３の実施形態）
次に、図５を用いて本発明の第３の実施形態による窒化物半導体発光素子を説明する。図５は、導波路形状の平面図である。図５に示す窒化物半導体発光素子は、導波路形状の曲線部（屈曲部）における電流狭窄層（ＡｌＮ層）のパタン形状以外は、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と同様である。なお、同図においては、図示の便宜のために、電流狭窄層１０８よりも上に存在する構成要素は除去して示している。図５拡大図（図５におけるｂ部分の拡大図）およびそのさらなる拡大図（前記拡大図におけるｃ部分の拡大図）に、前記曲線部における電流狭窄層のパタン形状を示す。図示のとおり、前記導波路形状の曲線部において、開口部（開口埋め込み部）を規定する電流狭窄層１０８（ＡｌＮ層）の内側の線は、直線部よりも距離ｄだけ曲率の内側へずれ、前記直線部と不連続に繋がった形状となっている。すなわち、前記曲線部の導波路中心線は、前記直線部の導波路中心線から見て、曲率の小さい側に距離ｄだけ移動した形状となっている。ＡｌＮ層１０８における前記曲線部の外側の線は、前記直線部と連続的に繋がっている。なお、ここでは、距離ｄは約０．２μｍであるが、この数値は例示であって、本発明はこれに限定されない。

一般に、曲線導波路と、直線部または曲率が逆の曲線導波路との接続点においては、曲線部における電界分布の曲率外側への偏りを補償して結合損失を抑制するため、曲線部を曲率の小さい側へ若干移動させることが損失低減に有効である。このことは、例えば、岡本勝就著「光導波路の基礎」（コロナ社、１９９２年）などに記載されている。この接続される二つの導波路の中心線のずれは、オフセットと呼ばれる。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、非晶質ＡｌＮ層を用いて電流狭窄層を形成しているため、低損失化の効果が得られている。これに加え、直線部と曲線部の接続部においてオフセットを設けているため、曲線導波路での光損失がさらに低減されている。一般に、窒化物系半導体では、その材料特性から、深い段差のある境界面に角があると、その部分を起点としてクラックが発生し伝播しやすいという特徴がある。特に、導波路のクラッド層としてＡｌＧａＮ層を用いる場合、歪の効果も加わってよりその傾向が大きくなる。そのため、ＡｌＧａＮ層をクラッド層とするリッジ導波路構造において、オフセット構造を設けると導波路を構成するリッジ界面に角が形成されるため、クラックの発生源となる場合があった。また、リッジの高さが、例えば０．５μｍ程度と高いため、１μｍ以下のオフセット構造を精度良く設けるのは現実的に困難であった。本実施形態においては、薄膜ＡｌＮ層により導波路が規定されているため、パターニング精度が良く、またＡｌＮ層のパタンにオフセットによる角が存在していても、クラック等は発生せず良好なオフセット構造が実現可能である。また、窒化物系材料（窒化物半導体）を用いて可視波長域の発光素子を作製する場合、Δｎが小さいため、低損失化には曲率を大きくしなければならない。しかしながら、本実施形態を採用することによって、曲率が小さい場合でも低損失化することができ、必要以上に素子サイズを大きくすることなく良好な特性を実現できる。直線部の導波路中心線と、曲線部の導波路中心線との距離をオフセット量dと呼ぶが、最適オフセット量は、導波路構造（幅、曲線部曲率、Δｎ等）によって異なる。第１の実施形態と同様な構造においては、ｄ＝０．２μｍ程度が最適な値と見積もられる。

本実施形態の窒化物半導体発光素子の製造方法は、ＡｌＮ層エッチングのマスク作製工程において、所望のオフセットを設けたマスク形状を用いれば良く、他は第１の実施形態と同様に行うことができる。

なお、本実施形態において、電流狭窄層および電流狭窄層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記各実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第４の実施形態）
次に、図６および７を用いて本発明の第４の実施形態による窒化物半導体発光素子を説明する。図６は本実施形態の窒化物半導体発光素子の平面図、図７は、図６拡大図（図６におけるｄ部分の拡大図）に示した曲線部のＣ−Ｃ’に見た断面図である。なお、図６においては、図示の便宜のために、電流狭窄層１０８と電極（ｐ側電極）１０９との間に存在する構成要素は、除去して示している。本実施形態の窒化物半導体発光素子は、前記導波路形状の前記曲線部の上方における電極形成位置が、第１の実施形態と異なり、それ以外の構造は、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と同様である。第１の実施形態では、電極パタンは、導波路中心線に対称に、例えば２０μｍの幅で形成した。本実施形態の窒化物半導体発光素子は、前記曲線部の上方において、電極パタンの中心が導波路中心線よりも内側にある。具体的には、例えば、ｐ側電極１０９は、電極幅を１２μｍとし、電極中心が導波路中心よりも約５μｍ内側に移動している。すなわち、電極（ｐ側電極）１０９は、導波路中心線に対し、外側の幅が１μｍ、内側の幅が１１μｍとなる位置に形成されている。なお、これらの数値は例示であって、本発明を限定しない。また、以下において、ｐ側電極１０９を、他の電極（例えば、図１におけるｎ側電極１１０）と区別するために、「上部電極」という場合がある。

一般に、曲線導波路内においては、図１に示したように、電界分布が曲率外側へ偏る傾向がある。この偏りは、放射モードが増加したり、導波モードの損失が増加したりすることで、曲線部での放射損失が増大する要因となる。前記電界分布の偏りによる放射損失が小さい場合は、実用上、問題にならない。しかしながら、Δｎが小さい場合、曲率が小さい場合、または導波路幅が広い場合等は、前記電界分布の偏りによる放射損失が顕著となる場合がある。このような電界分布の偏りは、導波路を規定（画定）する両側の低屈折領域において、曲線部の外側の垂直方向の有効屈折率を下げて光閉じこめを強くしたり、曲線部の内側の有効屈折率を上げて光閉じこめを弱くしたり、屈折率分布をモードの偏りと逆向き非対称とすることで、ある程度補正することができる。これにより、曲線部での放射損失を低減させることが可能になる。特に、窒化物系材料（窒化物半導体）を用いて可視波長域の発光素子を作製する場合、Δｎが小さいため、前記補正を利用せずに低損失化するには、前記曲線部の曲率を大きくしなければならない。しかしながら、本実施形態を採用することによって、曲率が小さい場合でも低損失化することができ、必要以上に素子サイズを大きくすることなく良好な特性を実現できる。

本実施形態においては、上部電極（ｐ側電極１０９）の形成位置を導波路中心からずらすことによって、電流経路分布が図７に示すように導波路中心に対し非対称になる効果を利用している。すなわち、電流が流れる際のジュール発熱によって上部クラッド層温度に水平方向の分布ができ、曲線部内側の有効屈折率が上がるため、光閉じこめ効果が弱くなり、曲線部外側へ偏った電界分布を補正することができる。この場合、曲線部内側の上部電極端からＡｌＮ狭窄層外側への電流パスが生じないように注意する必要がある。図６および７に示した構成においては、曲線部内側の上部電極端とＡｌＮ狭窄層の外側の端との間隔が５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であれば、前記電流パスの形成をほぼ完全に防止できる。

また、例えば、上部クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層）１０６に代えて、ＧａＮ層とＡｌＧａＮ層を短周期で交互に積層した超格子上部クラッド層を用いても良い。この場合、水平方向の電気抵抗が垂直方向に比べ低くなるため、上部電極形成部全体に渡り水平に電流が広がり、屈折率が変調される効果がより大きくなる効果が得られる。この場合、水平方向の電流広がりが大きくなるため、上部電極（ｐ側電極１０９）端とＡｌＮ狭窄層外側の端との間隔は、１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。この間隔を確保できるように、曲線部内側でのＡｌＮ層幅を広くしても良い。

本実施形態の素子の製造方法は、例えば、前記上部電極（ｐ側電極）形成工程において、曲線部上方の上部電極（ｐ側電極）を所望の幅・位置としたマスク形状を用いれば良く、他は第１の実施形態と同様にすれば良い。また、例えば、設計上必要であれば、ＡｌＮ層エッチングのマスク作製工程において、所望の幅に変更したものを用いれば良い。

なお、本実施形態において、電流狭窄層および電流狭窄層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記各実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第５の実施形態）
次に、図８を用いて本発明の第５の実施形態による半導体発光素子を説明する。図８は、本実施形態における、第４の実施形態の図６拡大図Ｃ−Ｃ’と同位置で切断して同方向に見た断面図である。本実施形態の窒化物半導体発光素子の構造は、ＡｌＮ電流狭窄層の厚みが曲線部外側よりも内側の方が薄くなっている点が、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と異なり、それ以外は、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と同様である。具体的には、例えば、直線部のＡｌＮ層厚が約０．１μｍに対し、外側のＡｌＮ層厚は約０．１μｍ、内側のＡｌＮ層厚は約０．０３μｍである。

本実施形態においては、低屈折率層であるＡｌＮ層の厚みによって導波路の両側の垂直方向の有効屈折率が変化する効果を利用している。すなわち、曲線部内側ではＡｌＮ層厚が薄いため有効屈折率が低くなる。これにより、曲線部内側の光閉じこめ効果が弱くなり、曲線部外側へ偏った電界分布を補正することができ、第４の実施形態と同様な低損失化効果を得ることができる。または、曲線部外側では、ＡｌＮ層をさらに厚くしても良い。ＡｌＮ層が厚いと有効屈折率が高くなり、同様に電界分布補正効果が得られる。または、ＡｌＮ層厚が、曲線部（屈曲部）内側＜直線部＜曲線部（屈曲部）外側となるように変化させても良い。この構造によれば、さらに低損失化の効果が大きくなるが、若干製法が複雑化する。したがって、得られる低損失化の効果を考慮して、層厚変化の構成を決めれば良い。曲線（屈曲）導波路の構造としては、例えば、（１）曲線部（屈曲部）内側屈折率が直線部よりも大きく、外側屈折率が直線部よりも小さい構造、（２）曲線部（屈曲部）内側屈折率が直線部と同等で外側屈折率が直線部よりも小さい構造、および、（３）曲線部（屈曲部）外側屈折率が直線部と同等で内側屈折率が直線部よりも大きい構造がある。これらの構造において、前記各部分の屈折率差（屈折率変化）が同等であれば、低損失化（放射損失の低減）の効果は、（１）が最も大きく、次いで（２）、（３）の順となる。ただし、直線部の有効屈折率を小さくしすぎることは好ましくない。また、曲線部（屈曲部）外側での電流狭窄層厚み（ＡｌＮ層厚）を厚くすることによる屈折率変化は、層構造により限定的である場合があり、曲線部内側での電流狭窄層厚み（ＡｌＮ層厚）を薄くする方が屈折率変化を大きくすることが可能な傾向がある。電流狭窄層厚み変化による垂直方向の有効屈折率の変化量は、層構造全体の設計に影響される。小さい電流狭窄層厚み変化により十分な有効屈折率変化を得るという観点では、電流狭窄層厚み方向における電界強度が高くなる層構造とすることが望ましい。そのような層構造としては、例えば、電流狭窄層上に形成する上部クラッド層（図１においてはｐ型クラッド層１０６）のＡｌ組成比を高くした層構造、活性層上部の光導波路層の厚みを小さくした層構造等がある。また、活性層上部の光導波路層（図１においては、上側光導波路層１０５）が厚い場合は特に、電流狭窄層厚み（ＡｌＮ層厚）が薄い範囲では有効屈折率変化が大きいが、ある程度以上の層厚では変化が小さくなる。こういった傾向を考慮し、層構造に応じて具体的な電流狭窄層厚み（ＡｌＮ層厚）を設計することが望ましい。

本実施形態の素子の製造方法は特に制限されないが、例えば、以下のとおりである。すなわち、第１の実施形態の低温成長による電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）形成工程において、所望の厚みに応じて、成長温度を変化させる。本実施形態の場合、最初の０．０３μｍを４５０℃、次の０．０７μｍを４２０℃のようにし、上部ほどエッチングレートが速くなるようにする。次に、エッチングマスクを、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）１０８ｂを残す全ての領域に通常の方法で形成し、エッチングを行う。さらに、導波路曲線部内側部のマスクを部分的に除去し、短時間でエッチングを行う。この際、低温成長により形成した、上部の電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）がちょうど除去される時間でエッチングを停止する。これにより、曲線部内側での電流狭窄層前駆層厚が約０．０３μｍとなり、電流狭窄層前駆層厚み（ＡｌＮ層厚）の差を形成できる。この際、高温で成長した電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）と低温で成長した層とではエッチングレートが異なるため、均一な層厚で曲線部内側の電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）を残すことができる。この場合、前記第２の実施形態のように電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）の成長温度を変化させているため、サイドエッチングが入りやすい構造になっている。しかしながら、屈折率変化を大きくするという観点では、なるべくサイドエッチングが入らないよう、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）とエッチングマスクとの密着性を高くしたり、サイドエッチングの入りにくいエッチング条件を用いたりすることが望ましい。ただし、サイドエッチングがある場合でも屈折率差を確保することも可能であり、積極的にサイドエッチングによりテーパー形状を作製し、低損失化効果を併せ得られるようにしても良い。電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）形成工程よりも前の工程、および、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）エッチング（開口部形成工程）後の工程は、第１の実施形態と同様にすれば良い。

なお、ここでは、曲線部（屈曲部）内側での電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層厚）のみを薄くする方法について説明した。しかしながら、例えば、電流狭窄層前駆層厚み（ＡｌＮ層厚）を曲線部（屈曲部）内側、直線部、曲線部（屈曲部）外側で３通りに変化させる構造も、同様の手法を用いて形成することができる。この場合、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）形成工程では、成長温度を３段階に変化させる。エッチング工程（開口部形成工程）においては、最初に全ての電流狭窄層（ＡｌＮ）形成領域にマスクをかけエッチングした後、曲線部（屈曲部）内側マスクを除去してエッチングし、最後に直線部マスクを除去してエッチングを行う。この場合、最下層のＡｌＮのエッチングレートと、上部２層のエッチングレート差を大きくすることが必要である。以上、ここでは電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）の成長温度を変化させる製法について説明したが、それ以外の方法で電流狭窄層前駆層厚み（ＡｌＮ層厚）差を形成しても良い。例えば、薄くしたい部分の電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）の幅を狭くし、さらに電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）とエッチングマスクとの密着性を下げてサイドエッチングが促進するような条件でエッチングを行うといった手法を用いても良い。この場合、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）幅が狭い部分では左右からのエッチングが貫通し、全体の層厚を薄くすることができる。

なお、本実施形態において、電流狭窄層および電流狭窄層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記各実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第６の実施形態）
次に、図９、図１０を用いて本発明の第６の実施形態による窒化物半導体発光素子を説明する。図９は、本実施形態の窒化物半導体発光素子の平面図である。なお、同図においては、図示の便宜のために、電流狭窄層１０８よりも上に存在する構成要素は除去して示している。図１０は、図９拡大図（図９のｅ部分の拡大図）に示した曲線部の、Ｃ−Ｃ’方向に見た断面図である。本実施形態の窒化物半導体発光素子は、ＡｌＮ電流狭窄層の幅が曲線部外側で曲線部内側よりも広くなっている点が第１の実施形態と異なり、それ以外の構造は、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と同様である。図９および１０の半導体素子において、具体的には、例えば、直線部の電流狭窄層（ＡｌＮ層）の幅が２０μｍであるのに対し、曲線部外側では３０μｍ、曲線部では８μｍとなっている。また、曲線部内側の電流狭窄層（ＡｌＮ層）幅が狭いことに対応して、上部電極幅（ｐ側電極１０９の幅）は、導波路中心より曲線部内側方向へ３μｍ、外側方向へ７μｍの計１０μｍ幅としている。また、電流狭窄層（ＡｌＮ層）幅の変化に対応して、上部クラッド層（ｐ型クラッド層１０６）の厚みおよびＡｌ組成比が部分的に変化しており、導波路曲線部外側のＡｌＮ層脇の上部クラッド層（ｐ型クラッド層１０６）において相対的に厚みが大きくＡｌ組成比が低い構造となっている。この厚み・組成分布の影響を受けて、導波路内部でも曲線部外側寄りから内側寄りにかけて厚みが薄くなり、Ａｌ組成が高くなるように変化している。

本実施形態においては、電流狭窄層上に形成した上部クラッド層（ｐ型クラッド層１０６）のＡｌ組成比によって、導波路内の垂直方向の有効屈折率が変化する効果を利用している。上部クラッド層のＡｌ組成比が小さくなると、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）の存在しない導波路内部では垂直方向の有効屈折率が高くなる。一方、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）上では、上部クラッド層のＡｌ組成比が変化しても、垂直方向の有効屈折率はあまり変化しない。このため、本実施形態においては、導波路の外側ではΔｎが大きく、導波路の内側ではΔｎが小さくなっている。これにより、曲線部内側の光閉じこめ効果が弱くなり、曲線部外側へ偏った電界分布を補正することができ、第４の実施形態と同様な低損失化効果を得ることができる。

本実施形態の素子の製造方法は、例えば、電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）エッチングのマスク作製工程において、曲線部における電流狭窄層前駆層（ＡｌＮ層）幅を変化させたマスク形状を用いれば良く、他は第１の実施形態と同様にすれば良い。上部クラッド層の成長工程において、ＡｌＮ層上ではＡｌＮに対しＧａＮの成長速度が低下する傾向があるため、ＡｌＮ層脇ではこの影響を受けてＧａＮの成長速度が上昇する。この影響は、ＡｌＮ層面積が大きい程顕著になるため、ＡｌＮ層面積を変化させておくと、自動的にＡｌＮとＧａＮの比率すなわちＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比を部分的に変化させることができる。曲線部内側のＡｌＮ層幅は狭い方が望ましいが、狭くし過ぎるとＡｌＮ層外側への無効電流パスが問題になる場合がある。このような場合は、ＡｌＮ層外側部分の上部クラッド層をさらにドライエッチング等を用いて除去してしまうなどの対策を施しても良い。なお、ここでは、ＡｌＮ層の幅を変化させることによって、上部クラッド層のＡｌ組成比を変化させ、Δｎ差を設ける場合の例について示しているが、他の方法により、同様に上部クラッド層のＡｌ組成比変化を設けることができれば、ＡｌＮ層幅が左右で異なっていなくても良い。

なお、本実施形態において、電流狭窄層および電流狭窄層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記各実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第７の実施形態）
図１１に、本発明の第７の実施形態にかかる窒化物半導体発光素子の平面図を示す。なお、同図においては、図示の便宜のために、電流狭窄層１０８よりも上に存在する構成要素は除去して示している。図１１の素子において、図１のＣ−Ｃ’で示した、導波路に垂直な面で切断して見た断面構造は、図１と同様である。図１２に、図１１のＤ−Ｄ’で示した、導波路に垂直な面で切断して見た断面構造を示す。

本実施形態の窒化物半導体発光素子は、出射端面および光損失増大領域を有する。前記開口埋め込み部における導波路形状の一部は、図示のとおり、前記出射端面に垂直である。なお、前記開口埋め込み部における導波路形状の一部が前記出射端面に「垂直」であるという場合は、実質的に垂直であれば良く、厳密に垂直でもほぼ垂直でも良い。前記光損失増大領域は、前記開口埋め込み部屈曲部よりも光出射側寄りで、かつ、前記開口埋め込み部屈曲部の外側寄りに配置されている。さらに、図１１および１２に示すとおり、本実施形態の窒化物半導体発光素子は、さらに、光損失増大層１１４を有する。光損失増大層１１４は、活性層１０４と異なる格子定数を有する。光損失増大層１１４は、前記光損失増大領域における上側光導波路層１０５上（すなわち活性層１０４上）に配置されている。活性層１０４における、光損失増大層１１４下方の領域は、面欠陥を有する。本実施形態の窒化物半導体発光素子におけるこれ以外の構造は、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と同じである。

曲線導波路では、導波路の曲がりに追随しきれないモードによる光の放射損失が発生する場合がある。こうした損失を低減するためには、導波路内外の有効屈折率差Δｎを大きくして、閉じこめを強くすることが有効であるが、窒化物系材料（窒化物半導体）を用いて可視波長の導波路を形成する場合、屈折率の絶対値が小さいため、Δｎを大きくすることが他の材料系に比べ困難である。

また、インナーストライプ型導波路では、活性層および光導波路層が導波路のクラッド領域すなわち電流狭窄層の下方にも存在する。よって、曲線部において生じた放射損失光において、水平方向には放射するものの、垂直方向には閉じこめられたまま導波する成分が残存する。このような導波成分が、出射端面に到達し反射されて戻ると、再度、後端面側の導波路に結合してしまう場合がある。こうした影響により、出射端面の実効反射低減を妨げ、発振動作を引き起こしＳＬＤ動作を阻害することが懸念される。図１６に、曲線導波路のモード伝搬のシミュレーション結果を例示する。同図は、発光素子を活性層平面で切断して見た各部の放射光強度を、相対値で色分けした図である。放射光強度の相対値は、導波路中心線付近の、最も強度が高い部分の強度を１としている。図において、横軸（Ｘ（μｍ））および縦軸（Ｚ（μｍ））は、それぞれ、発光素子の各部の座標を示す。図示のとおり、導波路の曲線部よりも光出射側（出射端面側）寄りで、かつ、前記曲線部の外側寄りの部分において、放射損失が発生している。この部分では、曲線導波路で追随できずに発生した放射光が、出射端面まで達している。この部分および導波路部分以外の部分では、放射損失（放射光強度）は、ほとんど０である。このような放射損失光の一部は、例えば、キャリア注入されていない活性層に吸収されるが、曲線部が出射端面に近い場合などは、吸収しきれずに残留反射となり発振動作を引き起こすことが懸念される。

さらに、窒化物系（窒化物半導体）の活性層材料は、材料特性として状態密度が大きいため利得が高く、利得が容易に飽和しない傾向があるので、発振抑制のために反射率を十分抑制することは極めて重要である。このような場合、十分に実効的反射率を抑制するためには、斜め端の角度を大きくしたり、曲線部と出射端面との距離を離したりすることが有効である。しかし、斜め端の角度を大きくし過ぎると、出射ビーム形状が非対称になったり、ビームの出射方向が端面に垂直な方向から大きくずれたりするため、ビーム品質が劣化したりビームのケラレが生じたりする懸念がある。一方、残留反射低減のため、曲線部よりも出射端面側の導波路を長くすると、素子幅および素子長さの拡大に繋がるため、素子収量の観点から低コスト化を阻害する可能性がある。放射損失を低減するために、曲線部の曲率を大きくすることも有効であるが、同様に素子サイズの拡大に繋がってしまう。

この放射損失による発振を抑制するために、斜め端角度を小さくしたまま、斜め端面に無反射コートを施し反射率を低く制御する手法が知られている。しかしながら、窒化物系材料（窒化物半導体）では、インジウム（Ｉｎ）組成比揺らぎ等の影響により比較的利得ピーク幅が広くなりやすい。このため、ある程度広い所望の波長範囲に渡り安定的に発振を抑制するのに十分低い反射率（例えば０．００１％以下）を実現することは、一般的なコーティング膜の作製精度では困難であり、容易に発振動作に移行してしまう懸念がある。

本発明の窒化物半導体発光素子では、この放射損失を抑制し、低損失とするために、例えば、前記各実施形態で述べた構造を採用することができる。本実施形態では、前記放射損失を抑制するための、さらに別の形態について説明する。

本実施形態の窒化物半導体発光素子においては、前記のとおり、出射端面と導波路曲線部との間に、光損失増大層を形成した光損失増大領域が設けられている。光損失増大領域においては、ＡｌＮは基板のＧａＮとの格子定数差が大きく、またＡｌＮ層面積も広いため、ＡｌＮ層に近接した層には強い歪がかかった状態となる。この影響を受けて、ディスプレイ用光源で用いられるようなＩｎ組成比の高いＩｎＧａＮ量子井戸活性層では、層内に面欠陥が増殖する。面欠陥が発生した量子井戸活性層は、バンド間吸収に加え欠陥による光吸収や散乱損失（すなわち光損失）が増大するため、導波路曲線部で発生した放射損失光を十分吸収することができる。その結果、出射端面と導波路曲線部の間隔をそれほど広げなくても、残留反射の影響を抑制することができ、高出力でかつスペックルの低減されたディスプレイ用光源を実現することが可能となる。なお、本発明の窒化物半導体発光素子において、前記光損失増大層の形成材料は、特に制限されないが、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）であっても良い。前記光損失増大層は、ＡｌＮから形成されていることが、前記活性層（例えば、ＩｎＧａＮ量子井戸活性層）に面欠陥を生じさせる観点から、特に好ましい。

面欠陥は、導波路を画定するＡｌＮ層下部にも発生する場合があるが、面欠陥の発生はＡｌＮ層面積にも依存するため、幅の狭いＡｌＮ層を用いれば導波路での吸収損失増大の影響は抑えることができる。また、面欠陥の発生は、ＩｎＧａＮ活性層構造に依存し、Ｉｎ組成比が高いほど、また量子井戸層（活性層）厚が厚いほど発生しやすい。また、面欠陥は、活性層よりも上方の層を成長する際の成長温度が高いほど、また成長時間が高いほど発生しやすくなり、場合によってはＡｌＮ層が存在しない領域でも発生する可能性がある。このため、活性層構造によって条件を調整し、ＡｌＮ層下部でのみ有効に面欠陥が発生するように設定することが好ましい。

本実施形態の窒化物半導体発光素子の製造方法は、特に制限されない。例えば、前記開口部形成工程（エッチング工程）において、光損失増大層１１４となる部分の電流狭窄層前駆層（非晶質ＡｌＮ層）を光損失増大層前駆層として残してエッチングすること以外は、第１の実施形態（図１および２）の窒化物半導体発光素子と同様にして製造して良い。

本実施形態によれば、素子収量や素子の出力・ビーム品質を維持しながら、残留反射低減により発振を抑制した窒化物半導体発光素子を提供することができる。このため、本実施形態の窒化物半導体発光素子は、例えば、スペックルを低減できるディスプレイ用光源として有効である。

なお、本実施形態において、電流狭窄層および電流狭窄層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記各実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態による半導体発光素子を説明する。本実施形態における平面図は、図１１の第７の実施形態と同様である。また、図１１のＣ−Ｃ’で示した導波路に垂直な面で切断して見た断面構造は、第１の実施形態（図１）と同様である。図１３に、図１１のＤ−Ｄ’で示した導波路に垂直な面で切断して見た断面構造を示す。本実施形態においては、光損失増大領域のＡｌＮ層（光損失増大層）厚が、導波路脇のＡｌＮ層厚よりも厚い点が、第７の実施形態と異なっている。このようなＡｌＮ層厚分布を設けた結果、光損失増大領域ではＡｌＮ層による歪の影響が大きくなるため、面欠陥が発生しやすい。一方、導波路脇のＡｌＮ層（電流狭窄層）厚は、光損失増大領域のＡｌＮ層（光損失増大層）厚よりも薄く、面積も小さいため、活性層への歪の影響が小さく、面欠陥の発生を抑えることができる。すなわち、導波路特性には殆ど影響を与えずに、残留反射の影響を低減することが可能である。

本実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法は特に制限されないが、例えば、以下のとおりである。すなわち、まず、上側導波路層１０３および下側導波路層１０５に挟まれた活性層１０４の形成（前記「活性層形成工程」）までを、第１の実施形態と同様にして行う。次に、第１の実施形態の低温成長によるＡｌＮ層（電流狭窄層前駆層）形成工程において、所望の厚みに応じて、成長温度を変化させる。本実施形態の場合、最初の０．１μｍを４５０℃、次の０．１μｍを４２０℃のようにし、上側のＡｌＮ層においてエッチングレートが速くなるようにする。次に、エッチングマスクを、ＡｌＮ層を残す全ての領域に通常の方法で形成し、エッチングを行う。さらに、導波路脇のＡｌＮ上のマスクのみを部分的に除去し、短時間でエッチングを行う。この際、ＡｌＮ層上部の低温成長層のＡｌＮがちょうど除去される時間でエッチングを停止する。これにより、導波路脇のＡｌＮ層（電流狭窄層前駆層）厚が約０．１μｍ、光損失増大領域内のＡｌＮ層（光損失増大層前駆層）厚が約０．２μｍと層厚差を形成できる。この際、高温で成長したＡｌＮ層と低温で成長した層とではエッチングレートが異なるため、導波路脇のＡｌＮ層も均一に作製することができ、良好な導波路を形成できる。その後の工程は、第一実施形態と同様にすれば、光損失増大領域内に選択的に面欠陥を発生させることができる。これにより、良好な特性を維持したまま、残留反射の影響を抑制し、良好なＳＬＤ素子特性を得ることができる。

ここでは、ＡｌＮ層厚差を設けることにより、光損失増大領域に選択的に面欠陥を発生させる手法について説明したが、他の方法を用いて面欠陥の発生確率差を設けても良い。例えば面欠陥は、活性層成長時の欠陥密度に依存したり、または、活性層波長が長いほど、すなわちインジウム（Ｉｎ）組成比が高く、層厚が厚いほど発生しやすい傾向がある。これらを利用して、例えば、活性層成長前の基板において、光損失増大領域形成部内に微小な凹凸加工を施して面欠陥を発生しやすくさせても良い。または、基板のオフ角によって成長される活性層波長の変化を利用して、光損失増大領域上により長波長の活性層が成長されるようにオフ角分布を設ける方法などを用いても良い。これらの方法で、光損失増大領域内に選択的に面欠陥を発生することができれば、良好な特性を維持したまま、残留反射の影響を抑制し、良好なＳＬＤ素子特性を得ることができる。

本実施形態によれば、第７の実施形態と同様に、素子収量や素子の出力・ビーム品質を維持しながら、残留反射低減により発振を抑制した窒化物半導体発光素子を提供することができる。このため、本実施形態の窒化物半導体発光素子は、例えば、スペックルを低減できるディスプレイ用光源として有効である。

なお、本実施形態において、電流狭窄層、電流狭窄層前駆層、光損失増大層、および光損失増大層前駆層は、ＡｌＮ層として説明したが、前記各実施形態と同様、ＡｌＮのみに限定されない。他の層の形成材料、厚み等も、同様に、前記の説明は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

（第９の実施形態）
次に、図１４および１５を用いて、本発明の第９の実施形態による窒化物半導体発光素子を説明する。図１４は、本実施形態による窒化物半導体発光素子の平面図である。なお、同図においては、図示の便宜のために、電流狭窄層１０８よりも上に存在する構成要素は除去して示している。本実施形態の窒化物半導体発光素子は、第７の実施形態と同様に光損失増大領域を有する。本実施形態の窒化物半導体発光素子は、前記光損失増大領域において、光損失増大層１１４に代えて、上部クラッド層（ｐ型クラッド層）下部までをエッチングにより除去し、かつ電極（金属膜）が形成された構造となっている点が第７の実施形態と相違している。それ以外の構造は、第７の実施形態の窒化物半導体発光素子と同様である。図１４のＤ−Ｄ’で示した導波路に垂直な面で切断して見た断面構造を図１５に示す。光損失増大領域において、ｐ型クラッド層下部までをエッチングにより除去することにより金属膜形成領域１１６が形成され、さらに絶縁膜１１１上に電極（金属膜）１１５が形成されている。本実施形態においては、曲線部で発生した放射光が、クラッド層厚みが薄く導波しにくいこと、また電極（金属膜）１１５の吸収を受けることで残留反射を低減している。ここでは、電極（金属膜）１１５を、ＡｌＮ層（電流狭窄層）から離間した位置に配置された、図１４のような平面形状の電極（金属膜）としたが、これに限定されず、どのような形状でも良い。ただし、エッチング領域が導波路に近接し過ぎると活性層への欠陥導入などの影響が懸念され好ましくない。また、光損失増大領域の界面において反射する放射光成分が導波路に再結合しないような構造であることが望ましい。

なお、図１５においては、前記金属膜（電極）の形成領域において、上部クラッド層１０６の厚みがゼロである例を示している。しかし、本発明は、これに限定されない。例えば、前記クラッド層（上部クラッド層）の厚みが、前記導波路部分（前記開口埋め込み部）上方における前記クラッド層の厚みよりも小さくなるように上部クラッド層を残し、前記金属膜（電極）を、前記クラッド層を介して前記活性層上方に配置しても良い。

本実施形態による窒化物半導体発光素子の製造方法は、特に制限されないが、例えば、以下のとおりである。すなわち、まず、上部クラッド層（ｐ型クラッド層）１０６およびコンタクト層１０７の形成までを第１の実施形態と同様に行い、ＡｌＮ層が埋め込まれた半導体積層構造を形成する。その後、光損失増大領域（すなわち、金属膜形成領域１１６）を除いた部分に、酸化シリコン膜等によりエッチングマスクを形成し、金属膜形成領域１１６のｐ型コンタクト層およびｐ型クラッド層をエッチング除去する。このエッチングは、どの深さまで行っても良いが、導波路内部の活性層に影響を与えないためには、ＩｎＧａＮ量子井戸活性層まで到達しない深さが望ましく、また光損失増大効果のためにはクラッド層下部までエッチング除去されることが望ましいため、制御可能な範囲でエッチングを行う。その後、第１の実施形態の図３Ｄに示した工程と同様に、素子全体にＣＶＤ法などを用いて、酸化シリコン膜等の絶縁膜１１１を形成する。そして、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて、ＡｌＮ導波路上のｐ側電極１０９形成部の絶縁膜１１１を除去する。その後、チタンおよび金を蒸着し、適当な条件で加熱してアロイ処理を行うことにより、ｐ側電極１０９を形成する。この際、電極（金属膜）１１５が光損失増大領域上にも形成されるようにする。または、素子全体に電極を形成しても良い。また、光損失増大効果を高めるため、アロイ処理後にさらに厚膜の電極を設けても良い。その後の工程は、第１の実施形態と同様に行えば良い。

本実施形態によれば、第７の実施形態と同様に、素子収量や素子の出力・ビーム品質を維持しながら、残留反射低減により発振を抑制した窒化物半導体発光素子を提供することができる。このため、本実施形態の窒化物半導体発光素子は、例えば、スペックルを低減できるディスプレイ用光源として有効である。

なお、本実施形態において、前記の説明における各層の形成材料、厚み等は例示であって、本実施形態は、これのみに限定されない。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、これら実施形態に具体的に示した構成、方法に限定されるものではなく、発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。例えば、上記実施形態では、緑色波長帯のＩｎＧａＮ量子井戸を活性層とする発光素子の例を採用したが、これに限定されることなく、赤、緑、青色といったディスプレイ用の可視光源のみならず、ＩｎＮを用いた赤外波長帯や、ＡｌＧａＮを用いた紫外波長帯の光源にも適用できる。ただし、ディスプレイ用途においては、可視光源かつＲＧＢのうち最も視感度の高い緑色光源においてスペックルを低減することが重要であり、この波長帯の発光が可能な窒化物系半導体に本発明を適用する意義が大きい。また、発光波長域が可視波長域である窒化物材料では、屈折率の絶対値が小さく、赤外波長域に比べΔｎを大きくすることが難しい。これによる放射損失等の問題を解決する観点からも、発光波長域が可視光領域である窒化物半導体発光素子に本発明を適用する意義が大きい。

本発明の窒化物半導体発光素子は、屈曲形状の導波路構造によりレーザ発振が抑制されており、かつ低損失で高出力である。したがって、本発明の半導体発光素子は、例えば前記のとおり、特に光源単体でスペックルを低減可能な、ディスプレイ用途に適したビーム特性及び発光波長幅を有する半導体発光素子として用いることができる。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、例えば、ディスプレイ（画像表示装置）全般の光源に用いる可視光半導体発光素子として使用可能である。本発明の窒化物半導体発光素子は、前記のとおり、可視光波長帯（例えば、４００〜７５０ｎｍ）で発光することが好ましく、青色〜赤色の可視光波長帯（例えば、４３０〜７５０ｎｍ）で発光することがより好ましく、青色〜緑色の可視光波長帯（例えば、４３０〜５７０ｎｍ）で発光することが特に好ましい。前述のとおり、本発明の画像表示装置用光源は、本発明の窒化物半導体発光素子を含むことを特徴とし、本発明の画像表示装置は、前記本発明の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする。前記本発明の画像表示装置としては、例えば、レーザプロジェクタ（レーザディスプレイ）が好ましい。本発明のレーザプロジェクタ（レーザディスプレイ）によれば、例えば、色再現性の飛躍的な向上、省エネ・低コストで大画面・高精細化、光学系の超小型化等の効果を得ることも可能である。本発明のレーザプロジェクタ（レーザディスプレイ）は、具体的には、例えば、モバイルプロジェクタ、次世代リアプロジェクションＴＶ（ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ＴＶ）、デジタルシネマ、網膜走査ディスプレイ（ＲＳＤ：Ｒｅｔｉｎａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）、または携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコン等への組込型プロジェクタ（ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）等があげられ、幅広い市場に対する応用が可能である。また、本発明の半導体発光素子は、画像表示装置に限定されず、例えば、光干渉断層計（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、光ファイバジャイロ、光ファイバ破断点検出等の製品用の発光素子としても使用可能である。したがって、本発明の窒化物半導体発光素子は、例えば医療・バイオ分野、各種センシング分野等、幅広い分野への応用が可能である。また、前記各実施形態においては、主に、曲線部を含むＳＬＤ素子の例を示したが、本発明は、ＳＬＤに限らず、パッシブな導波路、レーザ、変調器、波長可変レーザ、受光素子等、どのような光素子にも適用が可能である。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載しうるが、以下には限定されない。

（付記１）
活性層と、電流狭窄層と、クラッド層とが、前記順序で積層され、
前記電流狭窄層の一部に、開口埋め込み部が形成され、
前記開口埋め込み部は、少なくとも一部が屈曲した導波路形状を有し、かつ、前記クラッド層の少なくとも一部により埋め込まれていることを特徴とする窒化物半導体発光素子。

（付記２）
前記電流狭窄層が、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成されていることを特徴とする付記１に記載の窒化物半導体発光素子。

（付記３）
前記電流狭窄層が、ＡｌＮから形成されていることを特徴とする付記１または２に記載の窒化物半導体発光素子。

（付記４）
前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、前記電流狭窄層の厚み方向に沿って幅が変化する形状であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記５）
前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、曲線部と、前記曲線部に接続された直線部とを有する形状であることを特徴とする付記１から４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記６）
前記開口埋め込み部直線部と前記開口埋め込み部曲線部との接続部において、前記開口埋め込み部直線部の導波路中心線と、前記開口埋め込み部曲線部の導波路中心線とが不連続であることを特徴とする付記５に記載の窒化物半導体発光素子。

（付記７）
さらに、前記クラッド層を介して前記開口埋め込み部の上方に配置された電極を有し、
前記開口埋め込み部曲線部の上方における前記電極の幅の中心線が、前記開口埋め込み部曲線部の導波路中心線よりも、前記開口埋め込み部曲線部の内側寄りに配置されていることを特徴とする付記５または６に記載の窒化物半導体発光素子。

（付記８）
前記電流狭窄層の厚みが、前記開口埋め込み部曲線部の内側と外側とで異なることを特徴とする付記５から７のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記９）
前記電流狭窄層の、導波路と垂直方向の幅が、前記開口埋め込み部曲線部の内側と外側とで異なることを特徴とする付記５から８のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１０）
さらに、出射端面および光損失増大領域を有し、
前記開口埋め込み部における導波路形状の一部が、前記出射端面に実質的に垂直であり、
前記光損失増大領域が、前記開口埋め込み部屈曲部よりも光出射側寄りで、かつ、前記開口埋め込み部屈曲部の外側寄りに配置されていることを特徴とする付記１から９のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１１）
さらに、光損失増大層を有し、
前記光損失増大層は、前記活性層と異なる格子定数を有し、
前記光損失増大層は、前記光損失増大領域における前記活性層上に配置され、
前記活性層における前記光損失増大層下方の領域が面欠陥を有することを特徴とする付記１０に記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１２）
前記光損失増大層の厚みが、前記電流狭窄層と異なることを特徴とする付記１１記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１３）
前記光損失増大層が、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成されていることを特徴とする付記１１または１２記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１４）
前記光損失増大層が、ＡｌＮから形成されていることを特徴とする付記１１から１３のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１５）
さらに、金属膜を有し、
前記金属膜は、前記光損失増大領域において、前記クラッド層を介して前記活性層上方に配置され、
前記金属膜形成領域における前記クラッド層の厚みが、ゼロであるか、または、前記開口埋め込み部上方における前記クラッド層の厚みよりも小さいことを特徴とする付記１０から１４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１６）
スーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする付記１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。

（付記１７）
活性層を形成する活性層形成工程と、
電流狭窄層の前駆層を、非晶質層として形成する電流狭窄層前駆層形成工程と、
前記電流狭窄層前駆層の一部をエッチングにより除去し、少なくとも一部が屈曲した導波路形状の開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部を埋め込むようにクラッド層を形成するクラッド層形成工程とを有し、
前記クラッド層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層の結晶化温度以上で前記クラッド層を形成することにより、前記電流狭窄層前駆層を結晶化させ、電流狭窄層とすることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。

（付記１８）
前記電流狭窄層前駆層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層を、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）により形成することを特徴とする付記１７に記載の製造方法。

（付記１９）
前記電流狭窄層前駆層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層を、ＡｌＮにより形成することを特徴とする付記１７または１８に記載の製造方法。

（付記２０）
前記開口部形成工程において、前記エッチングが、ウェットエッチングであることを特徴とする付記１７から１９のいずれかに記載の製造方法。

（付記２１）
前記開口部形成工程において、前記開口部における前記導波路形状を、前記電流狭窄層の厚み方向に沿って幅が変化する形状として形成することを特徴とする付記１７から２０のいずれかに記載の製造方法。

（付記２２）
前記開口部形成工程において、前記開口部における前記導波路形状を、曲線部と、前記曲線部に接続された直線部とを有する形状として形成することを特徴とする付記１７から２１のいずれかに記載の製造方法。

（付記２３）
前記開口部直線部と前記開口部曲線部との接続部において、前記開口部直線部の導波路中心線と、前記開口部曲線部の導波路中心線とを不連続に形成することを特徴とする付記２２記載の製造方法。

（付記２４）
さらに、前記クラッド層を介して前記開口埋め込み部の上方に配置された電極を形成する電極形成工程を含み、
前記電極形成工程において、前記開口部曲線部の上方における前記電極の幅の中心線を、前記開口部曲線部の導波路中心線よりも、前記開口部曲線部の内側寄りに配置することを特徴とする付記２２または２３に記載の製造方法。

（付記２５）
前記電流狭窄層前駆層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層を、前記開口部曲線部の内側と外側とで厚みが異なるように形成することを特徴とする付記２２から２４のいずれかに記載の製造方法。

（付記２６）
前記電流狭窄層前駆層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層を、導波路と垂直方向の幅が、前記開口埋め込み部曲線部の内側と外側とで異なるように形成することを特徴とする付記２２から２５のいずれかに記載の製造方法。

（付記２７）
製造される窒化物半導体発光素子が、出射端面および光損失増大領域を有し、
前記開口埋め込み部における導波路形状の一部を、前記出射端面に垂直に形成し、
前記光損失増大領域が、前記開口埋め込み部屈曲部よりも光出射側寄りで、かつ、前記開口埋め込み部屈曲部の外側寄りに配置されるように前記窒化物半導体発光素子を製造することを特徴とする付記１７から２６のいずれかに記載の製造方法。

（付記２８）
前記電流狭窄層前駆層形成工程において、さらに、光損失増大層前駆層を形成し、
前記光損失増大層前駆層を、前記活性層上における前記光損失増大領域の少なくとも一部に形成し、
前記クラッド層形成工程において、前記光損失増大層前駆層の結晶化温度以上で前記クラッド層を形成することにより、前記光損失増大層前駆層を結晶化させ、前記活性層と格子定数が異なる光損失増大層とすることを特徴とする付記２７に記載の製造方法。

（付記２９）
前記電流狭窄層前駆層形成工程において、前記光損失増大層を、前記電流狭窄層と厚みが異なるように形成することを特徴とする付記２８に記載の製造方法。

（付記３０）
前記光損失増大層を、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）から形成することを特徴とする付記２８または２９に記載の製造方法。

（付記３１）
前記光損失増大層が、ＡｌＮから形成されていることを特徴とする付記２８から３０のいずれかに記載の製造方法。

（付記３２）
さらに、金属膜を形成する金属膜形成工程を有し、
前記金属膜は、前記光損失増大領域の少なくとも一部において、前記クラッド層を介して前記活性層上方に配置し、
前記金属膜形成領域における前記クラッド層の厚みを、ゼロであるか、または、前記開口埋め込み部上方における前記クラッド層の厚みよりも小さくなるように形成することを特徴とする付記２７から３１のいずれかに記載の製造方法。

（付記３３）
製造される窒化物半導体発光素子が、スーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする付記１７から３２のいずれかに記載の製造方法。

（付記３４）
付記１７から３３のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とする窒化物半導体発光素子。

（付記３５）
付記１から１６および３４のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子を含むことを特徴とする画像表示装置用光源。

（付記３６）
付記３５に記載の画像表示装置用光源を含むことを特徴とする画像表示装置。

（付記３７）
レーザディスプレイであることを特徴とする付記３６に記載の画像表示装置。

１０１ ｎ型基板
１０２ ｎ型クラッド層
１０３ 下側光導波路層
１０４ 多重量子井戸活性層
１０５ 上側光導波路層
１０６ ｐ型クラッド層
１０７ コンタクト層
１０８ 電流狭窄層
１０８ｂ 電流狭窄層前駆層
１０９ ｐ側電極
１１０ ｎ側電極
１１１ 絶縁膜
１１２ 出射端面反射膜
１１３ 後端面反射膜
１１４ 光損失増大層
１１５ 金属膜（電極）
１１６ 金属膜形成領域

Claims (10)

1. 活性層と、電流狭窄層と、クラッド層とが、前記順序で積層され、
   前記電流狭窄層の一部に、開口埋め込み部が形成され、
   前記開口埋め込み部は、少なくとも一部が屈曲した導波路形状を有し、かつ、前記クラッド層の少なくとも一部により埋め込まれていることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
2. 前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、曲線部と、前記曲線部に接続された直線部とを有する形状であり、
   前記開口埋め込み部直線部と前記開口埋め込み部曲線部との接続部において、前記開口埋め込み部直線部の導波路中心線と、前記開口埋め込み部曲線部の導波路中心線とが不連続であることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
3. さらに、前記クラッド層を介して前記開口埋め込み部の上方に配置された電極を有し、
   前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、曲線部と、前記曲線部に接続された直線部とを有する形状であり、
   前記開口埋め込み部曲線部の上方における前記電極の幅の中心線が、前記開口埋め込み部曲線部の導波路中心線よりも、前記開口埋め込み部曲線部の内側寄りに配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の窒化物半導体発光素子。
4. 前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、曲線部と、前記曲線部に接続された直線部とを有する形状であり、
   前記電流狭窄層の厚みが、前記開口埋め込み部曲線部の内側と外側とで異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
5. 前記開口埋め込み部における前記導波路形状が、曲線部と、前記曲線部に接続された直線部とを有する形状であり、
   前記電流狭窄層の、導波路と垂直方向の幅が、前記開口埋め込み部曲線部の内側と外側とで異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
6. さらに、出射端面、光損失増大領域および光損失増大層を有し、
   前記開口埋め込み部における導波路形状の一部が、前記出射端面に実質的に垂直であり、
   前記光損失増大領域が、前記開口埋め込み部屈曲部よりも光出射側寄りで、かつ、前記開口埋め込み部屈曲部の外側寄りに配置され、
   前記光損失増大層は、前記活性層と異なる格子定数を有し、
   前記光損失増大層は、前記光損失増大領域における前記活性層上に配置され、
   前記活性層における前記光損失増大層下方の領域が面欠陥を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
7. さらに、出射端面、光損失増大領域および金属膜を有し、
   前記開口埋め込み部における導波路形状の一部が、前記出射端面に実質的に垂直であり、
   前記光損失増大領域が、前記開口埋め込み部屈曲部よりも光出射側寄りで、かつ、前記開口埋め込み部屈曲部の外側寄りに配置され、
   前記金属膜は、前記光損失増大領域において、前記クラッド層を介して前記活性層上方に配置され、
   前記金属膜形成領域における前記クラッド層の厚みが、ゼロであるか、または、前記開口埋め込み部上方における前記クラッド層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
8. 活性層を形成する活性層形成工程と、
   電流狭窄層の前駆層を、非晶質層として形成する電流狭窄層前駆層形成工程と、
   前記電流狭窄層前駆層の一部をエッチングにより除去し、少なくとも一部が屈曲した導波路形状の開口部を形成する開口部形成工程と、
   前記開口部を埋め込むようにクラッド層を形成するクラッド層形成工程とを有し、
   前記クラッド層形成工程において、前記電流狭窄層前駆層の結晶化温度以上で前記クラッド層を形成することにより、前記電流狭窄層前駆層を結晶化させ、電流狭窄層とすることを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
9. 前記開口部形成工程において、前記エッチングが、ウェットエッチングであることを特徴とする請求項８記載の製造方法。
10. 画像表示装置用光源を含み、
    前記画像表示装置用光源が、請求項１から７のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子、または請求項８もしくは９記載の製造方法により製造される窒化物半導体発光素子を含むことを特徴とする画像表示装置。