JPH11145515A - ＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転位線に電極材料が入り込むことを抑制し、
ショートの発生・発光特性の劣化を減少させる製造方法
を提供し、より長寿命のＧａＮ系発光素子を提供するこ
と。 【解決手段】 ベース基板１を最下層とし、その上にＧ
ａＮ系結晶からなる層を順次成長させ、発光層Ｓ２を含
む積層体Ｓを形成する。積層体のいずれかの層を転位線
制御層（図では層Ｓ４）とする。転位線制御層は、マス
ク層を設けた面に成長させた層であって、非マスク領域
１１を成長の出発面とし、Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸
に垂直な方向への成長速度との比を制御されてマスク層
上面を覆うまで成長してなる。転位線制御層によって転
位線Ｌ２の伝搬経路を制御し、それによって上部電極形
成面のうちの低転位とされた領域に上部電極を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ系半導体発
光素子とその製造方法に関するものであり、特に、転位
線と電極との接触を抑制する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ系半導体発光素子（以下、「Ｇａ
Ｎ系発光素子」とも呼んで説明する）は、ＧａＮ系結晶
材料を用いた半導体発光素子であって、近年高輝度のダ
イオード（ＬＥＤ）が実現されたのを機会に研究が活発
に行われており、半導体レーザの室温連続発振の報告も
聞かれる様になっている。これらＧａＮ系発光素子を作
製する一般的な方法は、基板としてサファイアの単結晶
を用い、その上に低温でバッファー層を成長し、その後
ＧａＮ系結晶からなる発光部を形成するといった手順が
用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】結晶基板上にＧａＮ系
結晶層を成長させる場合、他の半導体の場合と同様、基
板とＧａＮ系結晶との格子定数が整合しない（格子不整
合）状態では転位などの欠陥が発生する。また、転位
は、不純物の混入や多層膜界面での歪み等の要因によっ
ても発生する。これら発生した転位は、結晶層が成長す
るにつれて層の厚みが増しても上方側へ継承され、転位
線（貫通転位）と呼ばれる連続した欠陥部分となる。

【０００４】ＧａＮ系発光素子、特にサファイア結晶を
基板として用いたものにおいては、基板とＧａＮ系層と
の間に大きな格子不整合が存在するため転位密度が１０
¹⁰ｃｍ^-2以上にもなることが知られている。これら高密
度に発生する転位は、ＧａＮ系半導体を順次結晶成長さ
せて発光素子の積層構造を形成する場合にも、転位線と
なって上層へ伝搬し、遂には積層の最上面に到達する。
この最上面には電極が形成される。

【０００５】ＧａＮ系発光素子の発光特性を劣化させ、
素子寿命を短くする原因として、ショートと呼ばれるｐ
ｎ接合の短絡がある。この短絡は、発光層を貫通する転
位線に電極材料が入り込み、拡散することによって発生
すると言われている。

【０００６】本発明の目的は、上記問題に鑑み、転位線
に電極材料が入り込むことを抑制し、ショートの発生を
減少させて、発光特性の劣化が少なく、より長寿命のＧ
ａＮ系発光素子とその製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のＧａＮ系発光素
子は、次の特徴を有するものである。 （１）ＧａＮ系結晶がＣ軸を厚み方向として成長可能な
ベース基板を最下層とし、その上に、ＧａＮ系結晶から
なり発光層を含む複数の層が順次成長し積み重なって積
層体が形成され、これにｐ型電極、ｎ型電極が設けられ
た構成を有する半導体発光素子であって、両電極のうち
発光層よりも上層側に設けられる上部電極の形成面を除
いてその面よりも下層側の各層上面のいずれかの面に
は、マスク領域と非マスク領域とを形成するようにマス
ク層が設けられ、マスク層の材料はそれ自身の表面から
は実質的にＧａＮ系結晶が成長し得ない材料であり、マ
スク層を覆う層は、非マスク領域を成長の出発面とし、
Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直な方向への成長速度
との比を制御されてマスク層上面を覆うまで成長してな
る層であり、この層を転位線制御層と呼ぶとし、上部電
極形成面のうち、転位線制御層によって低転位とされた
領域内に、上部電極が設けられていることを特徴とする
ＧａＮ系半導体発光素子。

【０００８】（２）Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直
な方向への成長速度との比の制御が、マスク層の形成パ
ターン、結晶成長法、結晶成長時の雰囲気ガスの組合わ
せを選択することによってなされたものである上記
（１）記載のＧａＮ系半導体発光素子。

【０００９】（３）マスク層の形成パターンが、帯状の
マスク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパ
ターンであり、該ストライプの長手方向はベース基板上
に形成されるＧａＮ系結晶に対して〈１１−２０〉方向
に伸びており、非マスク領域を通った転位線が転位線制
御層で曲げられ、上部電極形成面では非マスク領域に対
応する領域が低転位領域となっている上記（１）記載の
ＧａＮ系半導体発光素子。

【００１０】（４）マスク層の形成パターンが、帯状の
マスク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパ
ターンであり、該ストライプの長手方向はベース基板上
に形成されるＧａＮ系結晶に対して〈１−１００〉方向
に伸びており、非マスク領域を通った転位線が転位線制
御層で曲げられることなく、上部電極形成面ではマスク
領域に対応する領域が低転位領域となっている上記
（１）記載のＧａＮ系半導体発光素子。

【００１１】（５）マスク層が、電流狭窄の役割を果し
ている上記（１）記載のＧａＮ系半導体発光素子。

【００１２】（６）上記マスク層により電流狭窄された
部分に対応する、発光層の部位が、低転位化されている
上記（５）記載のＧａＮ系半導体発光素子。

【００１３】本発明による製造方法は次の特徴を有する
ものである。 （７）ＧａＮ系結晶がＣ軸を厚み方向として成長可能な
ベース基板を最下層とし、その上に、ＧａＮ系結晶から
なり発光層を含む複数の層を順次成長し積み重ねて積層
体を形成し、これにｐ型電極、ｎ型電極を設ける工程を
有する半導体発光素子の製造方法であって、両電極のう
ち発光層よりも上層側に設けた方の電極を上部電極と呼
び、積層体の各層上面のうち上部電極を設ける層上面全
体を上部電極形成面と呼ぶとし、上部電極形成面を除い
てその面よりも下層側の各層上面のいずれかの面に、マ
スク領域と非マスク領域とを形成するようにマスク層を
設け、マスク層の材料は、それ自身の表面からは実質的
にＧａＮ系結晶が成長し得ない材料とし、マスク層を覆
う層の形成は、非マスク領域を成長の出発面とし、Ｃ軸
方向への成長速度とＣ軸に垂直な方向への成長速度との
比を制御してマスク層上面を覆うまで成長させることに
よって行い、この層を転位線制御層と呼ぶとし、非マス
ク領域を通って電極形成面に到達する転位線の伝搬経路
を、転位線制御層によって制御し、これによって上部電
極形成面のうち低転位とされた領域内に上部電極を設け
ることを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子の製造方
法。

【００１４】（８）Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直
な方向への成長速度との比の制御が、マスク層の形成パ
ターン、結晶成長法、結晶成長時の雰囲気ガスの組合わ
せを選択することによって行なう制御である上記（７）
記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。

【００１５】（９）マスク層の形成パターンを、帯状の
マスク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパ
ターンとし、該ストライプの長手方向をベース基板上に
形成されるＧａＮ系結晶に対して〈１１−２０〉方向に
伸びるものとし、非マスク領域を通った転位線を転位線
制御層で曲げ、上部電極形成面では非マスク領域に対応
する領域を低転位領域とするものである上記（７）記載
のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。

【００１６】（１０）マスク層の形成パターンを、帯状
のマスク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスク
パターンとし、該ストライプの長手方向をベース基板上
に形成されるＧａＮ系結晶に対して〈１−１００〉方向
に伸びるものとし、非マスク領域を通った転位線を転位
線制御層で曲げることなく、上部電極形成面ではマスク
領域に対応する領域を低転位領域とするものである上記
（７）記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。

【００１７】

【作用】本明細書では、ＧａＮ系結晶やサファイア基板
などの六方格子結晶の格子面を４つのミラー指数（ｈｋ
ｉｌ）によって指定する場合があれば、記載の便宜上、
指数が負のときには、その指数の前にマイナス記号を付
けて表記するものとし、この負の指数に関する表記方法
以外は、一般的なミラー指数の表記方法に準じる。従っ
て、ＧａＮ系結晶の場合では、Ｃ軸に平行なプリズム面
（特異面）は６面あるが、例えば、その１つの面は（１
−１００）と表記し、６面を等価な面としてまとめる場
合には｛１−１００｝と表記する。また、前記｛１−１
００｝面に垂直でかつＣ軸に平行な面を等価的にまとめ
て｛１１−２０｝と表記する。また、（１−１００）面
に垂直な方向は〔１−１００〕、それと等価な方向の集
合を〈１−１００〉とし、（１１−２０）面に垂直な方
向は〔１１−２０〕、それと等価な方向の集合を〈１１
−２０〉と表記する。但し、図面にミラー指数を記入す
る場合があれば、指数が負のときには、その指数の上に
マイナス記号を付けて表記し、ミラー指数の一般的な表
記方法に全て準じる。本発明でいう結晶方位は、全て、
ベース基板上に成長したＧａＮ系結晶を基準とする方位
である。

【００１８】「マスク領域」と「非マスク領域」は、共
にマスク層が形成される面内の領域である。マスク層の
上面の領域は、マスク領域に等しいものとみなし、同義
として説明に用いる。また、マスク領域の上方とは、マ
スク領域の垂直上方であり、非マスク領域の上方も同様
である。

【００１９】また、当該ＧａＮ系半導体発光素子に設け
られるｐ型電極・ｎ型電極のうち、発光層よりも上層側
に設けられる方の電極を上部電極と呼ぶ。これに対し
て、他方の電極を下部電極と呼ぶ。上部電極は、積層体
の層の上面全体に対して部分的に設けられるが、この層
の上面全体を上部電極形成面と呼ぶ。

【００２０】また、マスク領域を垂直上方に向けて、上
方の各層の上面へ投影した場合のその面内の領域が、そ
の面においてマスク領域に対応する領域であり、以下そ
の対応する領域を、その面における「対応マスク領域」
と呼ぶ。同様に、上方の各層の上面において非マスク領
域に対応する領域を、その面における「対応非マスク領
域」と呼ぶ。

【００２１】本発明者らは、先にＧａＮ系結晶とサファ
イア結晶基板との格子定数及び熱膨張係数の違いに起因
するＧａＮ系結晶層のクラック対策として、図６（ａ）
に示すように、ベース基板１上に、格子状にパターニン
グしたマスク層Ｍを設け、基板面が露出している非マス
ク領域１１だけにＧａＮ系結晶層３０を成長させ、ベー
ス基板面全体に対してチップサイズのＧａＮ系結晶層３
０を点在させることによって、クラックを防止すること
を提案している（特開平７−２７３３６７号公報）。

【００２２】その後本発明者らがさらに研究を重ねた結
果、点在的に成長させたＧａＮ系結晶層３０をさらに成
長させると、図６（ｂ）に示すように、厚さ方向（Ｃ軸
方向）だけでなく、各ＧａＮ系結晶層３０からマスク層
Ｍ上へ向けての横方向（Ｃ軸に垂直な方向）へも成長が
行われることが確認された。しかも、横方向への成長速
度は、結晶方位によっては厚さ方向と同程度の高速な成
長が可能な場合もあり、結晶方位依存性が判明した。

【００２３】このマスク層よりも上方への成長をさらに
進めると、厚み方向、横方向への成長がさらに継続さ
れ、図６（ｃ）に示す如く、ＧａＮ系結晶は、マスク領
域１２を完全に覆ってマスク層を埋め込み、非常に欠陥
の少ない平坦でクラックの無い大型且つ厚膜のＧａＮ系
結晶層３０が得られる事を見いだした。

【００２４】このとき、ＧａＮ系結晶層３０中に存在す
る転位線は、ベース基板を含む下地から継承するか、成
長界面で発生し、図６（ｃ）に示す如く、単に非マスク
領域から上方へ伝搬していくものと考えられていた。

【００２５】ところが、その後の本発明者等の研究によ
って、上記のようにマスク層を形成し該マスク層を埋め
込むまで結晶成長を行なう場合、マスク層の形成パター
ン、結晶成長法、結晶成長時の雰囲気ガスの組合わせを
選択することによって、その層において、転位線の上方
への伝搬方向を制御できることを見い出したのである。
この制御方法によって、非マスク領域からそれに隣接す
るマスク領域の上方へ、あるいは非マスク領域からその
まま上方へ、いずれの領域の上方へも転位線の継承方向
を意図的に変化させることができるようになった。

【００２６】本発明では、上記のようにマスク層を埋め
込むまで成長させてなるＧａＮ系結晶層を、発光素子の
積層体内の一層として設け、この層を、転位線の上方へ
の伝搬方向を制御する為の層（転位線制御層）として用
いた。即ち、転位線制御層で転位線の継承方向を変化さ
せて、上部電極形成面に低転位領域を形成し、その領域
内に上部電極を設ける構造とした。これによって転位線
と上部電極との接触が少なくなりショートの発生が抑制
される。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明による発光素子を製造方法
と共に説明する。本発明の発光素子は、図１に簡単な構
造の一例を示すように、ベース基板１を最下層とし、該
ベース基板上に、ＧａＮ系結晶からなる層を順次結晶成
長させて積み重ね、ｐｎ接合による発光層Ｓ２を含む積
層体Ｓを形成し、これに上部電極Ｘと下部電極Ｙを設け
て形成する。

【００２８】同図の例は、ｐ型、ｎ型の導電型を形成す
るための加工上の理由から、ベース基板側をｎ型とし上
層側をｐ型とする一般的なｐ／ｎ型の上下位置関係とな
っている。また、ベース基板には絶縁体（サファイア結
晶基板）を用いており、ｎ−ＧａＮクラッド層Ｓ１の上
面を露出させ、その面に下部電極Ｙを設けるという、Ｇ
ａＮ系発光素子の一般的な電極の配置となっている。ま
た、同図の例では、上部電極（ｐ型電極）が形成される
上部電極形成面は、積層体の最上面である。以下、本発
明の発光素子の他の態様を説明する場合にも、ｐ／ｎ型
の上下関係、電極の配置については、これと同様の例を
挙げて説明する。しかし、ｐ／ｎ型の上下が逆の態様
や、導電性を有するベース基板の場合にはベース基板に
下部電極を設ける態様なども、自由に選択してよい。

【００２９】積層体Ｓは、図１の例では、ベース基板１
を最下層として、上へ順にｎ−ＧａＮクラッド層Ｓ１、
ＩｎＧａＮ発光層（活性層）Ｓ２、ｐ−ＧａＮクラッド
層Ｓ３、ｐ−ＧａＮコンタクト層Ｓ４の５層構造であ
る。本発明のＧａＮ系発光素子では、上部電極形成面
（図１の例では、層Ｓ４の上面）を除いて、ベース基板
１の上面、各層Ｓ１〜Ｓ３の上面のいずれかの面に、マ
スク領域１２と非マスク領域１１とを形成するようにマ
スク層Ｍを設ける。マスク層Ｍを設ける面は１面だけに
限定されるものではなく、複数でもよい。図１の例で
は、マスク層Ｍが設けられた面は、ｐ−ＧａＮクラッド
層Ｓ３の上面である。この面の中央部分を通過する帯状
領域を非マスク領域として、その両サイドがマスク領域
となっている。

【００３０】上部電極Ｘは、上部電極形成面のうち、対
応マスク領域１２ｔまたは対応非マスク領域１１ｔ内に
設けるものとするが、図１の例では対応マスク領域１２
ｔ内に設けている。

【００３１】ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３の上面に形成し
たｐ−ＧａＮコンタクト層Ｓ４は、非マスク領域１１を
成長の出発面とし、Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直
な方向への成長速度との比を制御されて、マスク層上面
を覆うまで成長してなる層であり、同図の例では、この
層Ｓ４が転位線制御層である。

【００３２】ベース基板から上層へ多数伝搬した転位線
Ｌのなかには、マスク層Ｍによって上方への伝搬を止め
られた転位線Ｌ１と、非マスク領域を通って転位線制御
層Ｓ４内に入り上部電極形成面に到達した転位線Ｌ２が
ある。本発明の発光素子は、この上部電極形成面に到達
する転位線Ｌ２を、転位線制御層によって伝搬経路を制
御し、上部電極形成面に部分的な低転位領域を形成し、
その領域内に上部電極を設けるものである。図１の例で
は、転位線は転位線制御層によって直上方向に伝搬させ
られ、対応マスク領域が低転位となっており、この領域
内に上部電極が設けられている。これによって、転位線
に上部電極の材料が入り込むのが回避されている。

【００３３】転位線制御層による転位線の伝搬方向の制
御について、次に説明する。転位線制御層となるＧａＮ
系結晶層は、マスク層が設けられた面の非マスク領域か
ら結晶成長を開始する。このとき、ＧａＮ系結晶を成長
させるに際し、該ＧａＮ系結晶の、Ｃ軸方向への成長速
度とＣ軸に垂直な方向への成長速度との比を制御するこ
とによって、結晶がマスク層よりも高く成長する時の結
晶表面の形態を、大きく分ければ、次の（１）、（２）
のように変化させることができる。

【００３４】（１）Ｃ軸方向への成長速度の比をより大
きくとれば、結晶表面の形態は、図４（ａ）に示すよう
に、先ずピラミッド状となる。このように成長させるこ
とによって、転位線Ｌ２の伝搬を、非マスク領域上方か
ら、隣接するマスク領域の上方に屈曲させることができ
る。さらに結晶成長を続けると、図４（ｂ）に示すよう
に、隣合ったマスク領域からの結晶同士が合流し、平坦
な上面の状態へと向かう。このとき転位線は、結晶同士
の合流面に沿って上方に向かい、上部電極形成面では主
として対応マスク領域に到達する。

【００３５】（２）Ｃ軸に垂直な方向への成長速度の比
をより大きくとれば、結晶成長時の表面の形態は、図５
（ａ）に示すように、最初から上面が平坦な台形のよう
に成長する。このように成長させることによって、転位
線Ｌ２を同図のように、上方に向かって直線的に伝搬さ
せることができる。この場合さらに結晶成長を続ける
と、図５（ｂ）に示すように、隣合ったマスク領域から
の結晶同士が合流し、平坦な上面の状態は維持され、結
晶層の厚みが増す。このとき転位線はそのまま継続して
上方へ向かい、上部電極形成面では主として対応非マス
ク領域に到達する。

【００３６】上記Ｃ軸方向（厚み方向）への成長速度
と、Ｃ軸に垂直な方向（横方向）への成長速度との比を
制御するための要素は、マスク層の形成パターン、結晶
成長法、結晶成長時の雰囲気ガスであり、これらをいか
に組合せるかが重要である。その選択によって、転位線
制御層は上記（１）、（２）のように結晶成長し、その
結果、転位線の伝搬方向が選択できるのである。

【００３７】転位線の伝搬方向を制御するためのマスク
の形成パターンは、マスク領域の外形線の方向、即ちマ
スク領域と非マスク領域との境界線の方向が重要であ
る。マスク領域と非マスク領域との境界線を〈１１−２
０〉方向の直線とする場合、ファセット面である｛１−
１００｝面がこの境界線を越えて横方向に成長する面と
して確保され、横方向への成長速度は遅くなる。横方向
成長速度に対しＣ軸方向の成長速度が速いため、｛１−
１０１｝面などの斜めファセットが形成され易い。よっ
て上記（１）のようにピラミッド状の形状が先ず形成さ
れてから平坦化する。このため平坦に埋め込むにはある
程度の厚みが必要となる。

【００３８】逆に、マスク領域と非マスク領域との境界
線を〈１−１００〉方向に伸びる直線とする場合、Ｇａ
Ｎ系結晶の｛１１−２０｝面が、この境界線を越え、マ
スク層の上面に沿って横方向に成長する面として確保さ
れる。｛１１−２０｝面はオフファセット面であるた
め、ファセット面である｛１−１００｝面に比べて、Ｇ
ａＮ系結晶は上記（２）のように横方向に高速に成長す
る。横方向成長速度が速くなると、｛１−１０１｝面な
どの斜めファセットが形成され難い。その結果平坦に埋
め込むのが〈１１−２０〉に比べ薄くて済む。

【００３９】上記マスクパターンの効果を最も顕著に現
すパターンの一例として、ストライプ状のマスクパター
ンが挙げられる。ストライプ状のマスクパターンは、帯
状のマスク層を縞状に配置したパターンである。従っ
て、帯状のマスク領域と帯状の非マスク領域とが交互に
並ぶ。このストライプ（即ち、各帯）の長手方向が、上
記したマスク領域と非マスク領域との境界線の方向であ
る。図１の例は、マスク層をストライプ状のマスクパタ
ーンとして形成し、ストライプの長手方向を〈１−１０
０〉方向とした例である。マスクパターンは、ストライ
プ状だけに限定されず、境界線を考慮して任意のパター
ンとしてもよい。

【００４０】結晶成長法としては、ＨＶＰＥ、ＭＯＣＶ
Ｄが挙げられる。特に、厚膜を作製する場合は成長速度
の速いＨＶＰＥが好ましく、また、薄膜の場合はＭＯＣ
ＶＤが好ましい。

【００４１】雰囲気ガスはＨ₂ 、Ｎ₂ 、Ａｒ、Ｈｅ等が
挙げられるが、成長速度を制御するにはＨ₂ 、Ｎ₂ が好
ましく用いられる。Ｈ₂ リッチな雰囲気ガス中で成長を
行った場合、Ｃ軸方向の成長速度が速くなる。特に、マ
スク領域と非マスク領域との境界線の方向を〈１１−２
０〉方向の直線とする場合（横方向に遅い場合）の組合
せでは、上記（１）のように、顕著にピラミッド状の形
状が先ず形成されてから平坦化する。このため平坦に埋
め込むにはある程度の厚みが必要となる。

【００４２】一方、Ｎ₂ リッチな雰囲気ガス中で成長を
行った場合、Ｈ₂ リッチな雰囲気の場合に比べ、Ｃ軸方
向の成長速度が遅くなるため、相対的に横方向成長速度
が速くなる。マスクパターンとの組合せによって横方向
への成長をより高速にした場合、上記（２）の態様とな
り、転位線をそのまま上方に伝搬させ得る。

【００４３】ＭＯＣＶＤによる結晶成長は、主にＨ₂ リ
ッチ雰囲気下で行われる場合が多い。例えば、 III族ガ
スとして、キャリアガス水素１０（Ｌ）＋有機金属バブ
リング用水素１００（ｃｃ）。Ｖ族ガスとして、キャリ
アガス水素５（Ｌ）＋アンモニア５（Ｌ）。この場合、
水素濃度は７５％であり、これがＨ₂ リッチの一例であ
る。この場合、窒素濃度は０％である。

【００４４】ＭＯＣＶＤによる結晶成長でいうと、上記
の III族キャリアガスを窒素に変えた場合の窒素濃度は
約５０％である。また、Ｖ族キャリアガスのみを窒素に
変えた場合の窒素濃度は約２５％である。よって、本発
明では、ＭＯＣＶＤによる結晶成長において、窒素濃度
が２５％程度以上をＮ₂ リッチとする。

【００４５】ベース基板は、ＧａＮ系結晶がＣ軸を厚さ
方向として成長可能なものであればよく、例えば、従来
からＧａＮ系結晶を成長させる際に汎用されている、サ
ファイア、水晶、ＳｉＣ等を用いてもよい。なかでも、
サファイアのＣ面、Ａ面、６Ｈ−ＳｉＣ基板、特にＣ面
サファイア基板が好ましい。またこれら材料の表面に、
ＧａＮ系結晶との格子定数や熱膨張係数の違いを緩和す
るためのＺｎＯ、ＭｇＯやＡｌＮ等のバッファー層を設
けたものであっても良く、さらにはＧａＮ系結晶の薄膜
を表層に有するものでもよい。

【００４６】ベース基板は、成長させるＧａＮ系結晶と
なるべく格子定数が近く且つ熱膨張係数ができるだけ近
いものを選択することが、転位などの欠陥を本来的に少
なくする点及びクラック等をより生じにくくする点で望
ましい。また、後述するマスク層の薄膜形成の際におけ
る高熱やエッチングに対する耐性に優れることが好まし
い。このような点から、ベース基板は、少なくともその
表層がＩｎ_X Ｇａ_Y Ａｌ_Z Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１、０≦Ｚ≦１、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）からなるものが好ま
しい。具体的には、サファイア基板上に、ＭＯＶＰＥ法
によりＺｎＯやＡｌＮ等のバッファー層、次いでＧａＮ
又はＧａＡｌＮの薄層を順次成膜したものが好適に用い
得る。このようなベース基板であれば、該ベース基板上
に成長させるＧａＮ系結晶内に新たに発生する転位の密
度を低く抑える事が出来、良好な結晶性を得ることがで
きる。

【００４７】積層体の層数は限定されない。発光のメカ
ニズムに直接関係する層だけを挙げるならば、単純なｐ
ｎ接合構造による２層、ダブルヘテロ接合構造による３
層など公知の構造が挙げられる他、発光層の形態とし
て、超格子構造を有するＳＱＷ(Single Quantum wel
l)、ＭＱＷ (Multi Quantum well) 、量子ドットなどで
もよい。上記発光に関係する層に加えて、図１に示すよ
うにダブルヘテロ接合構造の上層としてコンタクト層
（＝転位線制御層）Ｓ４を加えた４層、図２（ｂ）、
（ｃ）に示すようにダブルヘテロ接合構造のクラッド層
Ｓ１を転位線制御層とすべく下側にクラッド層Ｓ１と同
様の層Ｓ５を加えた４層などが挙げられ、さらに、図３
に示すように、上部電極形成面の直下で転位線を止める
ためのマスク層を含む層、反射層などの種々の機能層を
加えてもよい。これら積層体のなかのどの層を転位線制
御層とするか、即ち、上部電極形成面以外のどの面にマ
スク層を設けるかは自由である。また、転位線制御層は
複数層あってもよい。

【００４８】積層体中における転位線制御層の位置と、
上部電極の位置と、該転位線制御層によって制御された
転位線の方向との組み合わせの他の例を図２に示す。

【００４９】図２（ａ）は、図１と同様、ダブルヘテロ
接合構造（Ｓ１〜Ｓ３）の上層に転位線制御層Ｓ４を加
えた４層の積層体の例であって、マスク層が設けられた
面は、ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３の上面である。この面
の中央部分が非マスク領域であり、その両サイドがマス
ク領域となっている。上部電極Ｘは、積層体Ｓの最上面
のうち、対応非マスク領域１１ｔ内に設けられている。
非マスク領域を通った転位線Ｌ２は、転位線制御層Ｓ４
で曲げられて対応マスク領域１２ｔに到達し、上部電極
Ｘとの接触が減少している。

【００５０】図２（ｂ）は、ダブルヘテロ接合構造（Ｓ
１〜Ｓ３）のうちの下側のｎ−クラッド層Ｓ１が転位線
制御層であり、その下側にクラッド層Ｓ１と同様のｎ−
クラッド層Ｓ５が加えられた４層の積層体の例である。
ｎ−ＧａＮクラッド層Ｓ５の上面の中央部分が非マスク
領域であり、その両サイドがマスク領域となっている。
上部電極Ｘは、積層体Ｓの最上面のうち、対応マスク領
域１２ｔ内に設けられている。非マスク領域を通った転
位線Ｌ２は、転位線制御層Ｓ１で曲げられることなく、
そのまま非マスク領域の上方で対応非マスク領域１１ｔ
に到達し、上部電極Ｘとの接触が減少している。

【００５１】図２（ｃ）は、図２（ｂ）と同様の４層の
積層体の例である。上部電極Ｘは、積層体Ｓの最上面の
うち、対応非マスク領域１１ｔに設けられている。非マ
スク領域を通った転位線Ｌ２は、転位線制御層Ｓ１で曲
げられて、対応マスク領域１２ｔに到達し、上部電極Ｘ
との接触が減少している。

【００５２】図１、図２の態様では、マスク層が電流狭
窄構造を構成しており、さらに、発光層の電流狭窄対応
部位を低転位化した、好ましい態様である。図２（ｃ）
に示す例では、マスク層によって中央の非マスク領域に
電流を集中させる電流狭窄構造を構成しており、これに
よって、発光層Ｓ２の中央部分Ｓ２１を発光の中心とし
ている。さらに、転位線Ｌ２の方向を隣のマスク領域の
上方へ曲げて、発光の中心部分を低転位とし、さらにそ
の上の対応非マスク領域に電極を設ける構造としてい
る。この構造によって、発光部・電極が低転位領域に対
応し、寿命特性に優れ、発光効率の高い素子とすること
ができる。

【００５３】図３に示す例では、発光層Ｓ２における発
光の中心部を、発光層の中央部を帯状（図３では紙面に
垂直な帯状）に横切る部分Ｓ２１となり得るように、そ
の発光の中心部の帯状に対応する帯状領域を非マスク領
域としてマスク層Ｍを形成し、かつこれを覆う層Ｓ６を
形成している。さらに、非マスク領域を通る転位線を転
位線制御層によって曲げ、発光の中心部Ｓ２１を低転位
部分としている。ここまでの態様は図２（ｃ）と同様で
ある。図３の例では、これに加えてさらに、発光層Ｓ２
と上部電極形成面（層Ｓ６の上面）との間に、光の透過
を妨げないよう発光の中心部に対応する帯状部分を非マ
スク領域として第２のマスク層Ｍ２を設けている。第２
のマスク層の材料は、下層側からの転位線の伝搬を止め
得る材料であり、これによって、上部電極形成面は全面
が低転位領域となっている。従って、上部電極Ｘは、発
光の中心部から発せられた光を妨げない任意の位置（図
３の例では、第２のマスク層Ｍ２の上方、即ち、対応マ
スク領域内）に設けることができ、素子の光度がさらに
向上する。

【００５４】マスク層は、それ自身の表面からは実質的
にＧａＮ系結晶が成長し得ない材料を用いる。このよう
な材料としては、例えば非晶質体が例示され、さらにこ
の非晶質体としてＳｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ等の窒化物や
酸化物、即ち、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ_X 、ＳｉＯ_1-X Ｎ_X 、
ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 等が例示される。特に、耐熱性に優
れると共に成膜及びエッチング除去が比較的容易なＳｉ
Ｎ_X や、ＳｉＯ_1-X Ｎ _X 膜が好適に使用できる。また、
図３に示すように、第２のマスク層を設けて転位線の伝
搬を止める場合、該マスク層の材料は、転位線の伝搬を
止め得るものであればよい。

【００５５】マスク層は、例えば真空蒸着、スパッタ、
ＣＶＤ等の方法により基板全表面を覆うように形成した
後、通常のフォトリソグラフィー技術によって光感光性
レジストのパターニングを行い、エッチングによって基
板の一部を露出させる等の手段で形成される。なお、厚
さは限定されないが、通常５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度と
される。

【００５６】積層体の材料に用いられるＧａＮ系結晶
は、式Ｉｎ_X Ｇａ_Y Ａｌ_Z Ｎ（０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦
１，０≦Ｚ≦１，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）で決定される化合物
半導体である。特に、ＧａＮ系発光素子として有用なも
のとしてはＧａＮ、ＩｎＧａＮなどが挙げられる。

【００５７】

【実施例】実施例１ 本実施例では、図１に示す態様、即ち、転位線制御層が
発光層よりも上層側にある態様のＧａＮ系発光素子を実
際に製作した。 〔ベース基板の形成〕最も基礎の結晶基板としてはサフ
ァイアＣ面基板を用いた。まずこのサファイア基板をＭ
ＯＣＶＤ装置内に配置し、水素雰囲気下で１１００℃ま
で昇温し、サーマルエッチングを行った。その後温度を
５００℃まで下げＡｌ原料としてトリメチルアルミニウ
ム（以下ＴＭＡ）、Ｎ原料としてアンモニアを流し、Ａ
ｌＮ低温バッファー層を３０ｎｍ成長させ、ベース基板
１を得た。

【００５８】〔ダブルヘテロ接合構造の形成〕温度を１
０００℃に昇温しＧａ原料としてトリメチルガリウム
（ＴＭＧ）を、Ｎ原料としてアンモニアを、ドーパント
としてシランを流し、ｎ−ＧａＮクラッド層Ｓ１を３μ
ｍ成長させた。その後、成長雰囲気ガスを水素から窒素
に変えアンモニアを流した条件下で７００℃まで成長温
度を下げた。７００℃に安定した後、Ｉｎ原料としての
トリメチルインジュウム（ＴＭＩ）、ＴＭＧ、アンモニ
アを流しＩｎＧａＮ活性層Ｓ２を３ｎｍ成長させた。な
おこのときのＴＭＧ、ＴＭＩのバブリングは窒素で行っ
た。その後１０００℃まで昇温し、成長雰囲気ガスを窒
素から水素に変え、ＴＭＧ、アンモニア、およびドーパ
ントとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ２Ｍｇ）を流し、ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３を０．１
μｍ成長させ、ダブルヘテロ接合構造とした。

【００５９】〔マスク層の形成〕この試料をＭＯＣＶＤ
装置から取出し、スパッタリング装置にて厚さ１００ｎ
ｍのストライプ状のＳｉＯ₂ マスク層を形成した。Ｓｉ
Ｏ₂ マスク層の長手方向は、ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３
の上面の結晶方位に対し〈１−１００〉方向になるよう
に形成した。また、ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３の上面の
うち、中央部分を非マスク領域とし、その両側をマスク
領域とした。

【００６０】〔転位線制御層の形成〕この試料をＭＯＣ
ＶＤ装置内に配置し、水素雰囲気下で、１０００℃まで
昇温しＴＭＧ、アンモニア及びドーパント原料としてビ
スシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を
流し、ｐ型ＧａＮ結晶をマスク層の上面を覆うよう５μ
ｍ成長させ、ｐ−ＧａＮコンタクト層（＝転位線制御
層）Ｓ４とした。このとき、ＧａＮ結晶はＣ軸に垂直な
方向（横方向）に高速成長し、非マスク領域から転位線
制御層に入った転位線Ｌ２は曲げられることなく、その
まま上方に伝搬し、対応マスク領域が低転位の領域とな
った。

【００６１】〔電極の形成〕上記のようにして得られた
サンプルをドライエッチングにより、ｎ−ＧａＮクラッ
ド層Ｓ１の上面を露出させ、下部電極Ｙを形成した。ま
た、上部電極形成面（＝コンタクト層Ｓ４の上面）のう
ち対応マスク領域内に上部電極Ｘを形成し、ＬＥＤとし
た。

【００６２】実施例１の態様に対する比較例１として、
図１における対応非マスク領域内に上部電極を設けたこ
と以外は、実施例１とまったく同様にＬＥＤを形成し、
両者の光度と寿命を比較した。光度の測定条件は以下の
実施例も同様である。両ＬＥＤを、Ｔｏ−１８ステム台
にマウントし、２０ｍＡでの光度の測定を行ったとこ
ろ、実施例１のサンプルが１５０ｍｃｄ、比較例１のサ
ンプルが１２０ｍｃｄを示した。また、素子寿命は、実
施例１のサンプルが５０００ｈｒ、比較例１のサンプル
が５００ｈｒであった。このことから、低転位の領域に
上部電極を設けた本発明の態様が、充分に長寿命化の効
果を示すことがわかる。

【００６３】実施例２ 本実施例では、図２（ａ）に示す態様のＧａＮ系発光素
子を製作した。転位線制御層が発光層よりも上層側にあ
る点では実施例１と同様であり、上部電極が対応非マス
ク領域内に設けられている点では実施例１と異なる。製
造方法は、次の点以外は実施例１と全く同様である。 マスク層の長手方向を、ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３の
上面の結晶方位に対し〈１１−２０〉方向になるように
形成し、転位線制御層の成長速度はＣ軸方向（層厚方
向）の成長速度の比率を大とした。 上部電極を、対応非マスク領域内に形成するものとし
た。転位線制御層をＣ軸方向へ高速成長させたことによ
り、図２（ａ）に示すように、非マスク領域から転位線
制御層に入った転位線Ｌ２は、マスク領域の側へ曲げら
れ、対応非マスク領域が低転位の領域となっている。

【００６４】実施例２の態様に対する比較例２として、
図２（ａ）における対応マスク領域１２ｔ内に上部電極
を設けたこと以外は、実施例２とまったく同様にＬＥＤ
を形成し、両者の性能を比較した。その結果、光度は、
実施例２のサンプルが１２０ｍｃｄ、比較例２のサンプ
ルが１５０ｍｃｄ、また、素子寿命は、実施例２のサン
プルが５０００ｈｒ、比較例２のサンプルが５００ｈｒ
であった。本実施例の比較では、外界に放出される光
を、上部電極が遮る位置に在るかどうかの差によって、
光度の点では、比較例の方が実施例よりも高い値を示し
た。

【００６５】実施例３ 本実施例では、図２（ｂ）に示す態様のＧａＮ系発光素
子を製作した。本実施例の態様は、転位線制御層が発光
層よりも下層側（クラッド層）にある点で実施例１、２
と異なる。しかし、上部電極が対応マスク領域内に設け
られている点、転位線が曲げられることなくそのまま上
方に伝搬し対応非マスク領域に到達している点では実施
例１と同様である。製造方法は、次に示すように、実施
例１におけるｐ−ＧａＮコンタクト層Ｓ４が無くなり、
ｎ−ＧａＮクラッド層Ｓ５が加えられた点以外は実施例
１と全く同様である。 ベース基板上に、ｎ−ＧａＮクラッド層Ｓ５を２μｍ
形成し、その上面にマスク層Ｍを形成した。 マスク層Ｍが埋め込まれるまで、さらにｎ−ＧａＮク
ラッド層Ｓ１を５μｍ形成し、この部分の層を転位線制
御層とした。転位線制御層の成長速度は、実施例１と同
様、Ｃ軸に垂直な方向（横方向）の成長速度の比率を大
とした。転位線制御層をＣ軸に垂直な方向へ高速成長さ
せたことにより、実施例１と同様、非マスク領域から転
位線制御層に入った転位線Ｌ２は曲げられることなく、
そのまま上方に伝搬し、対応マスク領域が低転位の領域
となっている。

【００６６】実施例３の態様に対する比較例３として、
図２（ｂ）における対応非マスク領域１１ｔ内に上部電
極を設けたこと以外は、実施例３とまったく同様にＬＥ
Ｄを形成し、両者の性能を比較した。その結果、光度
は、実施例３のサンプルが８０ｍｃｄ、比較例３のサン
プルが６０ｍｃｄ、また、素子寿命は、実施例３のサン
プルが１００００ｈｒ、比較例３のサンプルが２０００
ｈｒであった。本実施例は、実施例１、２と比較して、
マスク層による電流狭窄の効果が低いため光度が低くな
るが、その代わりに長寿命となっている。一般に電流狭
窄を強めて光度を高めると寿命が低下する関係にある。

【００６７】実施例４ 本実施例では、図２（ｃ）に示す態様のＧａＮ系発光素
子を製作した。転位線制御層が発光層よりも下層側にあ
る点では実施例３と同様であり、上部電極が対応非マス
ク領域内に設けられている点では実施例３とは異なり、
実施例２と同様である。製造方法は、次の点以外は実施
例３と全く同様である。 マスク層の長手方向を、ｐ−ＧａＮクラッド層Ｓ３の
上面の結晶方位に対し〈１１−２０〉方向になるように
形成し、転位線制御層の成長速度はＣ軸方向（層厚方
向）の成長速度の比率を大とした。 上部電極を、対応非マスク領域に形成するものとし
た。転位線制御層をＣ軸方向へ高速成長させたことによ
り、実施例２と同様、非マスク領域から転位線制御層に
入った転位線Ｌ２は、マスク領域の側へ曲げられ、対応
非マスク領域が低転位の領域となっている。

【００６８】実施例４の態様に対する比較例４として、
図２（ｃ）における対応マスク領域１２ｔ内に上部電極
を設けたこと以外は、実施例４とまったく同様にＬＥＤ
を形成し、両者の性能を比較した。その結果、光度は、
実施例４のサンプルが６０ｍｃｄ、比較例４のサンプル
が８０ｍｃｄ、また、素子寿命は、実施例４のサンプル
が１００００ｈｒ、比較例４のサンプルが２０００ｈｒ
であった。

【００６９】実施例５ 本発明の好ましい態様の実施例として図３に示す態様の
ＧａＮ系発光素子を製作した。本実施例の態様は、転位
線制御層が発光層よりも下層側（クラッド層）にあり、
発光層の発光の中心部が低転位となっている点までは実
施例４の態様と同様である。本実施例では、さらに、ｐ
−ＧａＮクラッド層の上面のうち、転位線制御層によっ
て高密度の転位領域とされた部分に、ＳｉＯ₂ を材料と
して、厚さ１００ｎｍの第２のマスク層Ｍ２を形成し、
転位線の伝搬を抑制した。さらにｐ型ＧａＮ結晶を第２
のマスク層Ｍ２の上面を覆うよう２μｍ成長させ、ｐ−
ＧａＮコンタクト層Ｓ６とした。さらに、実施例１と同
様に、上部電極Ｘ、下部電極Ｙを形成し、ＬＥＤとし
た。

【００７０】この発光素子は、発光の中心部、上部電極
が共に低転位であり、しかも上部電極が光の外界への放
出を妨害しない構造であるため、光度が１８０ｍｃｄと
高い。また、強い電流狭窄構造による劣化はあるが、転
位線に電極材料が入り込むことが充分に抑制され、素子
寿命が７０００ｈｒと長く、光度と寿命共に好ましい性
能の発光素子であることがわかった。

【００７１】

【発明の効果】本発明のＧａＮ系発光素子の製造方法
は、転位線制御層によって転位線の伝搬方向を制御し、
上部電極形成面を部分的に低転位とし、その部分に上部
電極を形成する方法である。これによって得られた発光
素子は、転位線に電極材料が入り込むことが抑制され、
ショートの発生が減少し、発光特性の劣化が少なく、よ
り長寿命のＧａＮ系発光素子となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＧａＮ系発光素子の構造の一例を示す
断面図である。図１、図２では説明のために、各層の厚
み・幅の比などを誇張して示しており、実際の比率とは
異なる。また、他の層と区別するために、電極、発光
層、マスク層にハッチングを施している。図１における
積層体の結晶方位は、紙面に垂直な方向が〈１−１０
０〉方向であり、マスク層のストライプは紙面に垂直な
方向に伸びている。

【図２】本発明のＧａＮ系発光素子の構造の他の例を示
す断面図である。積層体の結晶方位は、図２（ａ）、
（ｃ）では紙面に垂直な方向が〈１１−２０〉方向であ
り、図２（ｂ）では紙面に垂直な方向が〈１−１００〉
方向である。各々、マスク層のストライプは紙面に垂直
な方向に伸びている。

【図３】本発明のＧａＮ系発光素子の構造の好ましい例
を示す断面図である。

【図４】転位線制御層を成長させるに際し、Ｃ軸方向へ
の成長速度の比をより大きくとった場合の、ＧａＮ系結
晶の成長状態、転位線の伝搬方向を模式的に示す図であ
る。

【図５】転位線制御層を成長させるに際し、Ｃ軸に垂直
な方向への成長速度の比をより大きくとった場合の、Ｇ
ａＮ系結晶の成長状態、転位線の伝搬方向を模式的に示
す図である。

【図６】マスク層上へのＧａＮ系結晶の成長を示す模式
図である。

【符号の説明】

１ ベース基板 １１ 非マスク領域 １１ｔ 対応非マスク領域 １２ マスク領域 １２ｔ 対応マスク領域 Ｌ、Ｌ１、Ｌ２ 転位線 Ｍ マスク層 Ｓ 積層体 Ｓ１ ｎ−ＧａＮクラッド層 Ｓ２ ＩｎＧａＮ発光層 Ｓ３ ｐ−ＧａＮクラッド層 Ｓ４ ｐ−ＧａＮコンタクト層（＝転位線制御層） Ｘ 上部電極 Ｙ 下部電極

フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩一 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 只友 一行 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＧａＮ系結晶がＣ軸を厚み方向として成
   長可能なベース基板を最下層とし、その上に、ＧａＮ系
   結晶からなり発光層を含む複数の層が順次成長し積み重
   なって積層体が形成され、これにｐ型電極、ｎ型電極が
   設けられた構成を有する半導体発光素子であって、 両電極のうち発光層よりも上層側に設けられる上部電極
   の形成面を除いてその面よりも下層側の各層上面のいず
   れかの面には、マスク領域と非マスク領域とを形成する
   ようにマスク層が設けられ、マスク層の材料はそれ自身
   の表面からは実質的にＧａＮ系結晶が成長し得ない材料
   であり、 マスク層を覆う層は、非マスク領域を成長の出発面と
   し、Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直な方向への成長
   速度との比を制御されてマスク層上面を覆うまで成長し
   てなる層であり、この層を転位線制御層と呼ぶとし、 上部電極形成面のうち、転位線制御層によって低転位と
   された領域内に、上部電極が設けられていることを特徴
   とするＧａＮ系半導体発光素子。
2. 【請求項２】 Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直な方
   向への成長速度との比の制御が、マスク層の形成パター
   ン、結晶成長法、結晶成長時の雰囲気ガスの組合わせを
   選択することによってなされたものである請求項１記載
   のＧａＮ系半導体発光素子。
3. 【請求項３】 マスク層の形成パターンが、帯状のマス
   ク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパター
   ンであり、該ストライプの長手方向はベース基板上に形
   成されるＧａＮ系結晶に対して〈１１−２０〉方向に伸
   びており、非マスク領域を通った転位線が転位線制御層
   で曲げられ、上部電極形成面では非マスク領域に対応す
   る領域が低転位領域となっている請求項１記載のＧａＮ
   系半導体発光素子。
4. 【請求項４】 マスク層の形成パターンが、帯状のマス
   ク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパター
   ンであり、該ストライプの長手方向はベース基板上に形
   成されるＧａＮ系結晶に対して〈１−１００〉方向に伸
   びており、非マスク領域を通った転位線が転位線制御層
   で曲げられることなく、上部電極形成面ではマスク領域
   に対応する領域が低転位領域となっている請求項１記載
   のＧａＮ系半導体発光素子。
5. 【請求項５】 マスク層が、電流狭窄の役割を果してい
   る請求項１記載のＧａＮ系半導体発光素子。
6. 【請求項６】 上記マスク層により電流狭窄された部分
   に対応する、発光層の部位が、低転位化されている請求
   項５記載のＧａＮ系半導体発光素子。
7. 【請求項７】 ＧａＮ系結晶がＣ軸を厚み方向として成
   長可能なベース基板を最下層とし、その上に、ＧａＮ系
   結晶からなり発光層を含む複数の層を順次成長し積み重
   ねて積層体を形成し、これにｐ型電極、ｎ型電極を設け
   る工程を有する半導体発光素子の製造方法であって、両
   電極のうち発光層よりも上層側に設けた方の電極を上部
   電極と呼び、積層体の各層上面のうち上部電極を設ける
   層上面全体を上部電極形成面と呼ぶとし、 上部電極形成面を除いてその面よりも下層側の各層上面
   のいずれかの面に、マスク領域と非マスク領域とを形成
   するようにマスク層を設け、マスク層の材料は、それ自
   身の表面からは実質的にＧａＮ系結晶が成長し得ない材
   料とし、 マスク層を覆う層の形成は、非マスク領域を成長の出発
   面とし、Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直な方向への
   成長速度との比を制御してマスク層上面を覆うまで成長
   させることによって行い、この層を転位線制御層と呼ぶ
   とし、 非マスク領域を通って電極形成面に到達する転位線の伝
   搬経路を、転位線制御層によって制御し、これによって
   上部電極形成面のうち低転位とされた領域内に上部電極
   を設けることを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子の製
   造方法。
8. 【請求項８】 Ｃ軸方向への成長速度とＣ軸に垂直な方
   向への成長速度との比の制御が、マスク層の形成パター
   ン、結晶成長法、結晶成長時の雰囲気ガスの組合わせを
   選択することによって行なう制御である請求項７記載の
   ＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
9. 【請求項９】 マスク層の形成パターンを、帯状のマス
   ク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパター
   ンとし、該ストライプの長手方向をベース基板上に形成
   されるＧａＮ系結晶に対して〈１１−２０〉方向に伸び
   るものとし、非マスク領域を通った転位線を転位線制御
   層で曲げ、上部電極形成面では非マスク領域に対応する
   領域を低転位領域とするものである請求項７記載のＧａ
   Ｎ系半導体発光素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 マスク層の形成パターンを、帯状のマ
    スク層を縞状に配置してなるストライプ状のマスクパタ
    ーンとし、該ストライプの長手方向をベース基板上に形
    成されるＧａＮ系結晶に対して〈１−１００〉方向に伸
    びるものとし、非マスク領域を通った転位線を転位線制
    御層で曲げることなく、上部電極形成面ではマスク領域
    に対応する領域を低転位領域とするものである請求項７
    記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。