JP7331833B2 - 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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- H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
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Description
本技術は、例えば、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層の積層構造を有する半導体発光素子およびその製造方法に関する。
半導体レーザ等の半導体発光素子は、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層がこの順に積層された半導体層を含んでいる（例えば、特許文献１，２参照）。この半導体層は、例えば、半田層等を介して、支持部材に実装される。
このような半導体発光素子では、不良品の発生を抑えることが望まれている。
したがって、不良品の発生を抑えることが可能な半導体発光素子およびその製造方法を提供することが望ましい。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子（１）は、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有し、対向する一対の側面が設けられた積層体と、積層体の一対の側面の少なくとも一方に設けられ、第２導電型半導体層と活性層と第１導電型半導体層の一部とが積層体の積層方向に切り取られることで第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域とを備えたものである。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子（１）では、積層体の側面に切欠部が設けられ、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように高抵抗領域が設けられている。これにより、積層体の側面のうち、第１導電型半導体層の側面に高抵抗領域が設けられる。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法（１）は、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、積層体の少なくとも１つの側面に、第２導電型半導体層と活性層と第１導電型半導体層の一部とを積層体の積層方向に切り取ることにより第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、切欠部の底面にイオン注入を行うことにより、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成するものである。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法（１）では、積層体の側面に切欠部が設けられ、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように高抵抗領域が設けられている。これにより、積層体の側面のうち、第１導電型半導体層の側面に高抵抗領域が設けられる。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子（２）は、基板と、基板上に設けられ、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有し、対向する一対の側面が設けられた積層体と、積層体の一対の側面の少なくとも一方に設けられ、第２導電型半導体層と活性層と第１導電型半導体層の一部とが積層体の積層方向に切り取られることで第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域とを備えたものである。
本技術の一実施の形態（２）に係る半導体発光素子では、積層体の側面から基板にわたって切欠部が設けられ、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように高抵抗領域が設けられている。これにより、基板に高抵抗領域が設けられる。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法（２）は、基板上に、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、積層体の少なくとも１つの側面に、第２導電型半導体層と活性層と第１導電型半導体層の一部とを積層体の積層方向に切り取ることにより第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、切欠部の底面にイオン注入を行うことにより、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成するものである。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法（２）では、積層体の側面から基板にかけて切欠部を形成し、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように高抵抗領域が設けられている。これにより、基板に高抵抗領域が設けられる。
本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子（１）（２）によれば、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように第１導電型半導体層の側面または基板に高抵抗領域を設けるようにしたので、仮に、第２導電型半導体層側に設けた半田層が、第１導電型半導体層の側面に接しても、半田層を介した短絡の発生を抑えることができる。また、本技術の一実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法（１）（２）によれば、積層体の一対の側面のうちの切欠部が形成された第１部分よりも積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように第１導電型半導体層の側面または基板に高抵抗領域を形成するようにしたので、仮に、第２導電型半導体層側に設けた半田層が、第１導電型半導体層の側面に接しても、半田層を介した短絡の発生を抑えることができる。よって、不良品の発生を抑えることが可能となる。
尚、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
切欠部の底面に第１導電型半導体層が露出された半導体発光素子
２．第２の実施の形態
切欠部の底面に基板が露出された半導体発光素子
１．第１の実施の形態
切欠部の底面に第１導電型半導体層が露出された半導体発光素子
２．第２の実施の形態
切欠部の底面に基板が露出された半導体発光素子
＜第１の実施の形態＞
［半導体発光素子１０の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る半導体発光素子（半導体発光素子１０）の模式的な断面構成を表している。この半導体発光素子１０は、例えば、可視領域の波長の光を出射する半導体レーザであり、基板１１、積層体２０、支持部材３０および半田層４０を有している。この半導体発光素子１０は、いわゆるジャンクションダウン方式で実装されたものであり、支持部材３０上に、半田層４０、積層体２０および基板１１がこの順に設けられている。
［半導体発光素子１０の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る半導体発光素子（半導体発光素子１０）の模式的な断面構成を表している。この半導体発光素子１０は、例えば、可視領域の波長の光を出射する半導体レーザであり、基板１１、積層体２０、支持部材３０および半田層４０を有している。この半導体発光素子１０は、いわゆるジャンクションダウン方式で実装されたものであり、支持部材３０上に、半田層４０、積層体２０および基板１１がこの順に設けられている。
基板１１は、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）基板であり、その厚みは例えば３００μｍ～５００μｍである。基板１１は、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ），インジウムリン（ＩｎＰ）窒化ガリウムインジウム（ＩｎＧａＮ），サファイア，シリコン（Ｓｉ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等により構成するようにしてもよい。
積層体２０は、例えば、基板１１側から、ｎ型クラッド層１２（第１導電型半導体層）、活性層１３およびｐ型クラッド層１４（第２導電型半導体層）がこの順に積層された積層構造を有している。この積層体２０は、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体層により構成されている。ＩＩＩ－Ｖ族窒化物半導体層とは、例えばＧａ（ガリウム）とＮ（窒素）とを含む窒化ガリウム系化合物である。具体的には、ＧａＮ，ＡｌＧaＮ（窒化アルミニウムガリウム）およびＡｌＧａＩｎＮ（窒化アルミニウムガリウムインジウム）等が挙げられる。積層体２０は、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）系，アルミニウムインジウムガリウム砒素（ＡｌＩｎＧａＡｓ）系またはアルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）系等の半導体材料により構成されていてもよい。なお、以下、積層体２０の積層方向（図１のＺ軸方向）を縦方向、レーザ光の射出方向（図１のＹ方向）を軸方向、軸方向と縦方向とに垂直な方向（図１のＸ方向）を横方向と称する。積層体２０の縦方向の大きさは、例えば１μｍ～１０μｍである。
基板１１上に設けられたｎ型クラッド層１２は、例えば、ｎ型のＡｌＧaＮにより構成されている。ｎ型クラッド層１２は、例えば、ｎ型不純物としてＩＶ族元素またはＶＩ族元素等を含んでいる。ｎ型不純物として、具体的には、Ｓｉ（ケイ素），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｏ（酸素）またはＳｅ（セレン）などが挙げられる。
ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１４との間に設けられた活性層１３は、例えば、アンドープのＧａＩnＮ多重量子井戸構造を有している。活性層１３とｎ型クラッド層１２との間に、例えば、ｎ型ＧａＮにより構成されたｎ型ガイド層を設け、活性層１３とｐ型クラッド層１４との間に、例えば、ｐ型ＧａＮにより構成されたｐ型ガイド層を設けるようにしてもよい。
活性層１３を間にして、ｎ型クラッド層１２に対向するｐ型クラッド層１４は、例えばｐ型のＡｌＧaＮにより構成されている。ｐ型クラッド層１４は、例えば、ｐ型不純物としてＩＩ族元素またはＩＶ族元素等を含んでいる。ｐ型不純物として、具体的には、Ｍｇ（マグネシウム），Ｚｎ（亜鉛）またはＣ（炭素）などが挙げられる。ｐ型クラッド層１４は、活性層１３およびｎ型クラッド層１２を間にして基板１１に対向している。
ｐ型クラッド層１４の一部は、軸方向に延在する帯状のリッジ部（突条部）１５を構成している。活性層１３のうち、リッジ部１５に対応する領域が電流注入領域（発光領域）となる。このリッジ部１５は、活性層１３の電流注入領域の大きさを制限するとともに、横方向の光モードを基本（０次）モードに安定に制御し、軸方向に導波させる機能を有している。ｐ型クラッド層１４とｐ側コンタクト電極層２１（後述）との間に、例えば、ｐ型のＧａＮにより構成されたｐ型コンタクト層を設けるようにしてもよい。このとき、リッジ部１５は、ｐ型クラッド層１４の一部とｐ型コンタクト層により構成される。
積層体２０には、リッジ部１５と離間し、かつ、リッジ部１５の延在方向（軸方向）に平行に設けられた一対の側面Ｓ20（図１のＹＺ平面）が設けられている。一対の側面Ｓ20は、互いに対向して配置されている。本実施の形態では、この一対の側面Ｓ20の両方に、切欠部Ｎが設けられている。この切欠部Ｎは、ｐ型クラッド層１４からｎ型クラッド層１２の一部までが縦方向に切り取られた部分であり、切欠部Ｎが設けられた部分では、積層体２０の横方向の幅が小さくなっている。この切欠部Ｎの底面には、ｎ型クラッド層１２が露出されている。切欠部Ｎの縦方向の大きさは、例えば、０．５μｍから１０μｍである。
ここでは、この切欠部Ｎの底面近傍のｎ型クラッド層１２から積層体２０の側面Ｓ20にかけて高抵抗領域２０ａが設けられている。高抵抗領域２０ａは、ｎ型クラッド層１２から基板１１の一部にわたって設けられている。即ち、切欠部Ｎの底面近傍のｎ型クラッド層１２および基板１１の側面に高抵抗領域２０ａが設けられている。この高抵抗領域２０ａは、周囲の積層体２０の電気抵抗よりも、高い電気抵抗を有する領域であり、例えば１０2Ωｃｍ以上程度の電気抵抗を有している。詳細は後述するが、ｎ型クラッド層１２の側面に高抵抗領域２０ａを設けることにより、半田層４０を介したｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１４との間の短絡の発生を抑えることができる。
高抵抗領域２０ａは、例えば、Ａｌ（アルミニウム），Ｂ（ホウ素）またはＣ（炭素）等の元素を用いたイオン注入により形成されたものであり（後述）、高抵抗領域２０ａには、このような元素が含まれている。イオン注入により、積層体２０の一部の領域（高抵抗領域２０ａ）の結晶が破壊され、または、積層体２０の一部の領域のキャリアが不活性化され、高抵抗化される。高抵抗領域２０ａの縦方向の大きさは、例えば、０．５μｍ以上である。高抵抗領域２０ａの横方向の大きさは、例えば、切欠部Ｎの横方向の大きさよりも小さくなっている。高抵抗領域２０ａの横方向の大きさは、切欠部Ｎの横方向の大きさよりも大きくなっていてもよく、あるいは同じであってもよい。
図２は、高抵抗領域２０ａがより広い領域にわたって設けられた積層体２０の構成を表している。このように、高抵抗領域２０ａは、切欠部Ｎの底面近傍から活性層１３およびｐ型クラッド層１４の側面にわたって設けられていてもよい。
半導体発光素子１０は、積層体２０のリッジ部１５と半田層４０との間に、ｐ側コンタクト電極層２１およびｐ側パッド電極層２２を有している。リッジ部１５の側面から積層体２０の切欠部Ｎにかけて、絶縁膜２３が覆っている。リッジ部１５の延在方向（軸方向）に対して垂直な面（ＸＺ平面）に平行な端面（共振器端面）には、一対の反射鏡膜（図示せず）が設けられている。これら一対の反射鏡膜の反射率は互いに異なっている。これにより、活性層１３において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、一方の反射鏡膜からレーザビームとして出射するようになっている。
ｐ側コンタクト電極層２１は、積層体２０のｐ型クラッド層１４に接して設けられている。ｐ側コンタクト電極層２１は、ｐ型クラッド層１４と良好なコンタクト（オーミックコンタクト）を形成する材料により構成されていることが好ましい。ｐ側コンタクト電極層２１は、例えば、Ｎｉ（ニッケル），Ｐｄ（パラジウム），Ｐｔ（白金）またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等により構成されている。ｐ側コンタクト電極層２１は、単層構造であってもよいが、多層構造を有していてもよい。
ｐ側コンタクト電極層２１を間にして、ｐ型クラッド層１４に対向するｐ側パッド電極層２２は、少なくともｐ側コンタクト電極層２１の全てを覆うように設けられている。すなわち、ｐ側パッド電極層２２は、ｐ側コンタクト電極層２１の上面と全面的に接している。なお、ｐ側コンタクト電極層２１とｐ側パッド電極層２２とは電気的に接続されてさえいれば、直接接していなくてもよい。すなわち、ｐ側コンタクト電極層２１とｐ側パッド電極層２２との間に他の導電性材料層を設けてもよい。ｐ側パッド電極層２２は、単層構造であってもよいし多層構造であってもよい。多層構造を有する場合、例えば、Ｔｉ（チタン）層，Ｐｔ層およびＡｕ（金）層を含む積層構造などがよい。
ｐ側パッド電極層２２と、リッジ部１５の側面との間には絶縁膜２３が設けられている。この絶縁膜２３は、リッジ部１５の側面から切欠部Ｎの側面および底面にかけて設けられている。ｎ型クラッド層１２の一部（切欠部Ｎより下のｎ型クラッド層１２）および基板１１の側面は、例えば、絶縁膜２３から露出されている。絶縁膜２３は、リッジ部１５内へ効率的に光を閉じ込めるため、積層体２０を構成する半導体材料の屈折率よりも低い屈折率を有する絶縁材料により構成されていることが好ましい。このような絶縁膜２３の構成材料として、例えばＳｉＯ2（二酸化珪素）等が挙げられる。絶縁膜２３は、ＳｉＮ（窒化珪素）などにより構成するようにしてもよい。
基板１１の裏面（積層体２０が設けられた面と反対の面）には、ｎ側電極層２４が設けられている。ｎ側電極層２４は、例えば、Ｔｉ層と、Ｐｔ層と、Ａｕ層とを基板１１の側から順に積層した構造を有する。ｎ側電極層２４は、単層構造を有していてもよい。
積層体２０のリッジ部１５に対向して設けられた支持部材３０は、いわゆるサブマウントである。この支持部材３０は、積層体２０を間にして、基板１１に対向して設けられている。より具体的には、支持部材３０は、活性層１３およびｐ型クラッド層１４を間にして、ｎ型クラッド層１２に対向している。支持部材３０は、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム），ＳｉＣ（炭化シリコン）またはＳｉ（シリコン）等により構成されており、このうちＡｌＮまたはＳｉＣにより構成されていることが好ましい。支持部材３０は、放熱性の観点から、熱伝導率の高い材料により構成されていることが好ましいためである。
支持部材３０とｐ側パッド電極層２２との間に設けられた半田層４０は、積層体２０を支持部材３０に接合するためのものである。この半田層４０は、例えば、積層体２０および基板１１よりも広い領域にわたって設けられており、積層体２０よりも横方向に拡幅して存在している。半田層４０は、例えば、ＡｕＳｎ（金―錫）またはＡｇＳｎ（銀―錫）等の錫系の半田により構成されている。
［半導体発光素子１０の製造方法］
このような構成を有する半導体発光素子１０は、例えば次のようにして製造することができる。
このような構成を有する半導体発光素子１０は、例えば次のようにして製造することができる。
図３Ａ～図３Ｈは、その製造方法を工程順に表した断面模式図である。半導体発光素子１０は、まず、基板１１の上に、例えばＭＯＣＶＤ法により積層体２０を形成する。積層体２０は、基板１１上に、ｎ型クラッド層１２、活性層１３およびｐ型クラッド層１４をこの順に積層して形成する。この際、ＧａＮ系化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アンモニア (ＮＨ3)を用い、ドナー不純物の原料としては、例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いる。
積層体２０を形成した後、図３Ａに示したように、ストライプ状に溝を形成する。この溝は、ｐ型クラッド層１４および活性層１３を貫通し、ｎ型クラッド層１２の一部まで達している。即ち、溝の底面からはｎ型クラッド層１２が露出される。溝の縦方向の大きさは、例えば、０．５μｍ～１０μｍであり、溝の横方向の大きさは、例えば、５μｍ以上である。この溝により、各チップに切欠部Ｎが形成される。
切欠部Ｎを形成した後、図３Ｂに示したように、切欠部Ｎの底面にイオン注入を行う。これにより、切欠部Ｎの底面近傍に、高抵抗領域２０ａが形成される。イオン注入には、例えば、Ａｌ，ＢまたはＣ等の元素を用いる。イオン注入は、切欠部Ｎの底面全域にわたって行うことが好ましい。これにより、チップ毎に、高抵抗領域２０ａの大きさのばらつきが生じるのを抑えることができる。高抵抗領域２０ａの形成は、例えば熱拡散等、イオン注入以外の方法を用いて行うようにしてもよい。イオン注入を行う領域の横方向の大きさを大きくすることにより、高抵抗領域２０ａを、活性層およびｐ型クラッド層１４の側面に形成することも可能である（図２参照）。
高抵抗領域２０ａを形成した後、図３Ｃに示したように、ｐ型クラッド層１４上に、帯状に延びるｐ側コンタクト電極層２１を形成する。その後、積層体２０の上部にリッジ部１５を形成する（図３Ｄ）。リッジ部１５は、例えば、以下のようにして形成する。まず、例えばｐ側コンタクト電極層２１の上にマスク層（図示せず）を選択的に形成する。そののち、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）法により、そのマスク層により覆われていない露出領域のｐ型クラッド層１４の一部を除去する。そののち、マスク層を除去する。これにより、帯状のリッジ部１５が形成される。
続いて、図３Ｅに示したように、絶縁膜２３を成膜する。絶縁膜２３は、リッジ部１５の上面から、切欠部Ｎの側面および底面までを覆うように成膜する。例えば、切欠部Ｎより下のｎ型クラッド層１２および基板１１の側面は、絶縁膜２３から露出される。次いで、図３Ｆに示したように、この絶縁膜２３に対しリソグラフィー処理およびエッチング加工を行い、絶縁膜２３に開口を形成する。この絶縁膜２３の開口から、ｐ側コンタクト電極層２１が露出される。
次に、図３Ｇに示したように、ｐ側コンタクト電極層２１に接するｐ側パッド電極層２２を形成する。ｐ側パッド電極層２２は、リッジ部１５の上面および側面を覆うように形成する。次に、基板１１の裏面側をラッピングして基板１１の厚さを調整したのち、リソグラフィー処理、エッチング加工およびリフトオフ加工を行うことにより、ｎ側電極層２４を形成する。この後、図３Ｈに示したように、各切欠部Ｎの位置に合わせて、チップの個片化を行う。
この後、半田層４０を介して、積層体２０を支持部材３０に接合する。このような工程を経て、半導体発光素子１０が完成する。
図４Ａおよび図４Ｂは、上記で説明した半導体発光素子１０の製造方法の他の例（１）を表している。
まず、基５１１上に積層体２０およびｐ側コンタクト電極層２１をこの順に形成する（図４Ａ）。次いで、積層体２０の上部にリッジ部１５を形成する（図４Ｂ）。リッジ部１５を形成した後、切欠部Ｎを形成し、イオン注入を行うようにしてもよい（図３Ａ，図３Ｂ参照）。
図５Ａおよび図５Ｂは、上記で説明した半導体発光素子１０の製造方法の他の例（２）を表している。
まず、基板１１上に積層体２０を形成した後、切欠部Ｎを形成する（図３Ａ参照）。次いで、ｐ側コンタクト電極層２１、リッジ部１５および絶縁膜２３を形成する（図５Ａ）。この後、図５Ｂに示したように、絶縁膜２３を介してイオン注入を行い、高抵抗領域２０ａを形成するようにしてもよい。
［半導体発光素子１０の作用および効果］
この半導体発光素子１０では、リッジ部１５のｐ側コンタクト電極層２１とｎ側電極層２４との間に所定の電圧が印加されると、リッジ部１５により電流狭窄された電流が電流注入領域（発光領域）に注入される。これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜により反射され、一往復したときの位相の変化が２πの整数倍となる波長でレーザ発振を生じ、ビームとして外部に出射される。
この半導体発光素子１０では、リッジ部１５のｐ側コンタクト電極層２１とｎ側電極層２４との間に所定の電圧が印加されると、リッジ部１５により電流狭窄された電流が電流注入領域（発光領域）に注入される。これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の反射鏡膜により反射され、一往復したときの位相の変化が２πの整数倍となる波長でレーザ発振を生じ、ビームとして外部に出射される。
本実施の形態では、積層体２０の側面Ｓ20、具体的にはｎ型クラッド層１２の側面に高抵抗領域２０ａが設けられているので、仮に、半田層４０がｎ型クラッド層１２の側面に接しても、半田層４０を介したｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１４との間の短絡の発生を抑えることができる。以下、この作用効果について比較例を用いて説明する。
図６は、比較例に係る半導体発光素子（半導体発光素子１００）の模式的な断面構成を表している。この半導体発光素子１００は、積層体２０の側面Ｓ20に、高抵抗領域（図１の高抵抗領域２０ａ）を有していない。また、積層体２０の側面Ｓ20には、切欠部（図１の切欠部Ｎ）も設けられていない。半導体発光素子１００では、ジャンクションダウン方式により、積層体２０が支持部材３０に接合されている。
このような半導体発光素子１００では、積層体２０と支持部材３０との間の半田層４０が、リッジ部１５（ｐ型クラッド層１４）側から積層体２０の周囲に盛り上がった状態で共晶する可能性がある。この盛り上がった半田層４０がｎ型クラッド層１２の側面に接すると、ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１４との間で短絡（短絡Ｃ）が発生する。この短絡Ｃが不良品発生の原因となる。
また、積層体２０の側面Ｓ20に切欠部を設けずに、高抵抗領域を形成すると、十分な深さで高抵抗領域を形成することができないおそれがある。つまり、ｎ型クラッド層１２の側面に高抵抗領域が形成されないおそれがある。
これに対し、半導体発光素子１０では、積層体２０の側面Ｓ20に切欠部Ｎが設けられ、この切欠部Ｎの底面近傍から積層体２０の側面Ｓ20にかけて高抵抗領域２０ａが設けられている。これにより、積層体２０の側面Ｓ20のうち、ｎ型クラッド層１２の側面に、確実に高抵抗領域２０ａが設けられる。したがって、仮に、半田層４０がｎ型クラッド層１２の側面に接しても、半田層４０を介した短絡の発生を抑えることができる。よって、不良品の発生を抑えることが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態では、積層体２０の側面Ｓ20のうち、ｎ型クラッド層１２の側面に高抵抗領域２０ａを設けるようにしたので、仮に、ｐ型クラッド層１４側に設けた半田層４０が、ｎ型クラッド層１２の側面に接しても、半田層４０を介した短絡の発生を抑えることができる。よって、不良品の発生を抑えることが可能となる。
また、高抵抗領域２０ａを、ｎ型クラッド層１２の側面とともに、活性層１３およびｐ型クラッド層１４の側面に設けるようにしてもよい（図２）。これにより、より確実に半田層４０を介した短絡の発生を抑えることができる。
以下、他の実施の形態について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。
＜第２の実施の形態＞
図７は、本技術の第２の実施の形態に係る半導体発光素子（半導体発光素子１０Ａ）の断面構成を模式的に表したものである。この半導体発光素子１０Ａの切欠部Ｎの底面には、基板１１が露出されている。この点を除き、半導体発光素子１０Ａは、上記第１の実施の形態の半導体発光素子１０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図７は、本技術の第２の実施の形態に係る半導体発光素子（半導体発光素子１０Ａ）の断面構成を模式的に表したものである。この半導体発光素子１０Ａの切欠部Ｎの底面には、基板１１が露出されている。この点を除き、半導体発光素子１０Ａは、上記第１の実施の形態の半導体発光素子１０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
半導体発光素子１０Ａでは、積層体２０の側面Ｓ20から基板１１にかけて切欠部Ｎが設けられており、切欠部Ｎの底面には基板１１が露出されている。高抵抗領域２０ａは、この切欠部Ｎの底面近傍、即ち、基板１１の側面に設けられている。
絶縁膜２３は、リッジ部１５の側面から切欠部Ｎの側面および底面を覆っている。この絶縁膜２３により、ｎ型クラッド層１２の側面が覆われる。
このように、切欠部Ｎをより深く形成し、切欠部Ｎの底面に基板１１が露出されていてもよい。この場合にも、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。半導体発光素子１０Ａは、上記第１の実施の形態で説明したのと同様の方法で製造することができる。
以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において例示した半導体発光素子１０，１０Ａの構成要素、配置および数等は、あくまで一例であり、例えば、他の構成要素を更に備えていてもよい。
また、半導体発光素子１０，１０Ａでは、積層体２０の一対の側面Ｓ20の両方に、切欠部Ｎを設ける場合について説明したが、切欠部Ｎは一対の側面Ｓ20の少なくとも一方に設けられていればよい。
また、上記実施の形態では、半導体発光素子１０の製造方法を説明したが、各構成要素の形成順および形成方法等は、これに限らない。例えば、イオン注入を行った後に、切欠部Ｎを形成するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、半導体発光素子１０，１０Ａが半導体レーザである場合について説明したが、本技術は例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子にも適用可能である。
また、上記実施の形態では、本技術の第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型である場合について説明したが、第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型であってもよい。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であってこれに限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は、以下のような構成も可能である。
（１）
第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有し、対向する一対の側面が設けられた積層体と、
前記積層体の前記一対の側面の少なくとも一方に設けられ、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とが前記積層体の積層方向に切り取られることで前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、
前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域と
を備えた半導体発光素子。
（２）
前記一対の側面の両方に前記切欠部が設けられている
前記（１）に記載の半導体発光素子。
（３）
更に、前記第１導電型半導体層および前記活性層を間にして前記第２導電型半導体層に対向する基板を有する
前記（１）または（２）に記載の半導体発光素子。
（４）
更に、前記活性層および前記第２導電型半導体層を間にして前記第１導電型半導体層に対向する支持部材と、
前記支持部材と前記積層体との間に設けられた半田層とを含む
前記（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（５）
前記半田層は、前記支持部材と前記積層体との間に、前記積層体よりも拡幅して設けられている
前記（４）に記載の半導体発光素子。
（６）
更に、前記切欠部を覆う絶縁膜を有する
前記（１）ないし（５）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（７）
半導体レーザとして機能する
前記（１）ないし（６）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（８）
前記第２導電型半導体層には、一方向に延在するリッジ部が設けられ、
前記一対の側面は、前記リッジ部の延在方向と平行に設けられている
前記（１）ないし（７）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（９）
前記高抵抗領域は、前記第１導電型半導体層に設けられている
前記（１）ないし（８）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１０）
前記高抵抗領域は、前記第１導電型半導体層、前記活性層および前記第２導電型半導体層に設けられている
前記（１）ないし（９）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１１）
基板と、
前記基板上に設けられ、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有するとともに、対向する一対の側面が設けられた積層体と、
前記積層体の前記一対の側面の少なくとも一方に設けられ、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とが前記積層体の積層方向に切り取られることで前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、
前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域と
を備えた半導体発光素子。
（１２）
第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、
前記積層体の少なくとも１つの側面に、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とを前記積層体の積層方向に切り取ることにより前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、
前記切欠部の前記底面にイオン注入を行うことにより、前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成する
半導体発光素子の製造方法。
（１３）
更に、前記活性層および前記第２導電型半導体層を間にして前記第１導電型半導体層に対向する支持部材を配置し、
前記支持部材と前記積層体とを半田層を用いて接合する
前記（１２）に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１４）
基板上に、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、
前記積層体の少なくとも１つの側面に、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とを前記積層体の積層方向に切り取ることにより前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、
前記切欠部の前記底面にイオン注入を行うことにより、前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成する
半導体発光素子の製造方法。
（１）
第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有し、対向する一対の側面が設けられた積層体と、
前記積層体の前記一対の側面の少なくとも一方に設けられ、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とが前記積層体の積層方向に切り取られることで前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、
前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域と
を備えた半導体発光素子。
（２）
前記一対の側面の両方に前記切欠部が設けられている
前記（１）に記載の半導体発光素子。
（３）
更に、前記第１導電型半導体層および前記活性層を間にして前記第２導電型半導体層に対向する基板を有する
前記（１）または（２）に記載の半導体発光素子。
（４）
更に、前記活性層および前記第２導電型半導体層を間にして前記第１導電型半導体層に対向する支持部材と、
前記支持部材と前記積層体との間に設けられた半田層とを含む
前記（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（５）
前記半田層は、前記支持部材と前記積層体との間に、前記積層体よりも拡幅して設けられている
前記（４）に記載の半導体発光素子。
（６）
更に、前記切欠部を覆う絶縁膜を有する
前記（１）ないし（５）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（７）
半導体レーザとして機能する
前記（１）ないし（６）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（８）
前記第２導電型半導体層には、一方向に延在するリッジ部が設けられ、
前記一対の側面は、前記リッジ部の延在方向と平行に設けられている
前記（１）ないし（７）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（９）
前記高抵抗領域は、前記第１導電型半導体層に設けられている
前記（１）ないし（８）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１０）
前記高抵抗領域は、前記第１導電型半導体層、前記活性層および前記第２導電型半導体層に設けられている
前記（１）ないし（９）のうちのいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（１１）
基板と、
前記基板上に設けられ、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有するとともに、対向する一対の側面が設けられた積層体と、
前記積層体の前記一対の側面の少なくとも一方に設けられ、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とが前記積層体の積層方向に切り取られることで前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、
前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域と
を備えた半導体発光素子。
（１２）
第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、
前記積層体の少なくとも１つの側面に、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とを前記積層体の積層方向に切り取ることにより前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、
前記切欠部の前記底面にイオン注入を行うことにより、前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成する
半導体発光素子の製造方法。
（１３）
更に、前記活性層および前記第２導電型半導体層を間にして前記第１導電型半導体層に対向する支持部材を配置し、
前記支持部材と前記積層体とを半田層を用いて接合する
前記（１２）に記載の半導体発光素子の製造方法。
（１４）
基板上に、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、
前記積層体の少なくとも１つの側面に、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とを前記積層体の積層方向に切り取ることにより前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、
前記切欠部の前記底面にイオン注入を行うことにより、前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成する
半導体発光素子の製造方法。
本出願は、日本国特許庁において２０１８年３月１９日に出願された日本特許出願番号第２０１８－５０６４２号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (14)
- 第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有し、対向する一対の側面が設けられた積層体と、
前記積層体の前記一対の側面の少なくとも一方に設けられ、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とが前記積層体の積層方向に切り取られることで前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、
前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域と
を備えた半導体発光素子。 - 前記一対の側面の両方に前記切欠部が設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 更に、前記第１導電型半導体層および前記活性層を間にして前記第２導電型半導体層に対向する基板を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 更に、前記活性層および前記第２導電型半導体層を間にして前記第１導電型半導体層に対向する支持部材と、
前記支持部材と前記積層体との間に設けられた半田層とを含む
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 前記半田層は、前記支持部材と前記積層体との間に、前記積層体よりも拡幅して設けられている
請求項４に記載の半導体発光素子。 - 更に、前記切欠部を覆う絶縁膜を有する
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 半導体レーザとして機能する
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 前記第２導電型半導体層には、一方向に延在するリッジ部が設けられ、
前記一対の側面は、前記リッジ部の延在方向と平行に設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 前記高抵抗領域は、前記第１導電型半導体層に設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 前記高抵抗領域は、前記第１導電型半導体層、前記活性層および前記第２導電型半導体層に設けられている
請求項１に記載の半導体発光素子。 - 基板と、
前記基板上に設けられ、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有するとともに、対向する一対の側面が設けられた積層体と、
前記積層体の前記一対の側面の少なくとも一方に設けられ、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とが前記積層体の積層方向に切り取られることで前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部と、
前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように設けられると共にアルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）または炭素（Ｃ）を含む、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域と
を備えた半導体発光素子。 - 第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、
前記積層体の少なくとも１つの側面に、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とを前記積層体の積層方向に切り取ることにより前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、
前記切欠部の前記底面にイオン注入を行うことにより、前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成する
半導体発光素子の製造方法。 - 更に、前記活性層および前記第２導電型半導体層を間にして前記第１導電型半導体層に対向する支持部材を配置し、
前記支持部材と前記積層体とを半田層を用いて接合する
請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 基板上に、第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層をこの順に有する積層体を形成し、
前記積層体の少なくとも１つの側面に、前記第２導電型半導体層と前記活性層と前記第１導電型半導体層の一部とを前記積層体の積層方向に切り取ることにより前記第１導電型半導体層が露出された底面を有する切欠部を形成し、
前記切欠部の前記底面にイオン注入を行うことにより、前記積層体の前記一対の側面のうちの前記切欠部が形成された第１部分よりも前記積層方向と直交する面内方向に突出した第２部分を覆うように、前記積層体の電気抵抗よりも高い電気抵抗を有する高抵抗領域を形成する
半導体発光素子の製造方法。
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