WO2017018017A1 - 発光素子 - Google Patents

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light
injection
mode loss
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達史 濱口
将一郎 泉
由朗 滝口
統之 風田川
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ソニー株式会社
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    • H01S5/343—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
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting device (specifically, a vertical cavity laser, a surface emitting laser device also referred to as a VCSEL).
  • a light emitting device specifically, a vertical cavity laser, a surface emitting laser device also referred to as a VCSEL.
  • a light-emitting element composed of a surface-emitting laser element laser oscillation generally occurs when laser light is resonated between two light reflecting layers (Distributed Bragg Reflector layer or DBR layer).
  • DBR layer distributed Bragg Reflector layer
  • a surface emitting laser device having a structure in which an n-type GaN compound semiconductor layer, an active layer (light emitting layer) made of a GaN compound semiconductor, and a p-type GaN compound semiconductor layer are laminated a p-type compound semiconductor is generally used.
  • a second electrode made of a transparent conductive material is formed on the layer, and a second light reflecting layer made of a laminated structure of an insulating material is formed on the second electrode.
  • a first light reflecting layer having a stacked structure of a first electrode and an insulating material is formed on the n-type compound semiconductor layer.
  • a Z axis an axis passing through the center of the resonator formed by the two light reflecting layers
  • a virtual plane perpendicular to the Z axis is referred to as an XY plane.
  • a current non-injection region is formed so as to surround the current injection region in order to control the flow path (current injection region) of the current flowing between the first electrode and the second electrode.
  • a current non-injection region surrounding the current injection region can be formed by oxidizing the active layer from the outside along the XY plane.
  • the refractive index of the oxidized active layer region (current non-injection region) is lower than that of the non-oxidized region (current injection region).
  • the optical path length (represented by the product of the refractive index and the physical distance) of the resonator is shorter in the current non-injection region than in the current injection region.
  • a kind of “lens effect” is generated, and the laser light is confined in the central portion of the surface emitting laser element.
  • an insulating layer made of SiO 2 having an opening is formed on the p-type compound semiconductor layer, and the second compound semiconductor layer made of a transparent conductive material extends from the second compound semiconductor layer exposed at the bottom of the opening to the insulating layer.
  • An electrode is formed, and a second light reflecting layer having a laminated structure of an insulating material is formed on the second electrode (see, for example, JP 2011-151364 A).
  • the current non-injection region is formed by forming the insulating layer. A portion of the compound semiconductor layer located in the opening provided in the insulating layer becomes a current injection region.
  • the resonator length in the region where the insulating layer is formed is the resonator length in the region where the insulating layer is not formed (current injection region). Rather than the optical thickness of the insulating layer. Therefore, there is an effect that the laser light reciprocating in the resonator formed by the two light reflection layers of the surface emitting laser element (light emitting element) diverges and dissipates out of the resonator. Such an operation is called “inverse lens effect” for convenience. As a result, more oscillation mode loss occurs in the laser light, the threshold current increases, and the slope efficiency deteriorates.
  • the “oscillation mode loss” is a physical quantity that increases or decreases the light field intensity of the fundamental mode and the higher order mode in the oscillating laser beam, and different oscillation mode losses are defined for each mode.
  • the “light field intensity” is a light field intensity as a function of the distance L from the Z axis in the XY plane. Generally, in the basic mode, the light field intensity decreases monotonously as the distance L increases. Decreases as the distance L increases (see the conceptual diagram in FIG. 11A) while increasing or decreasing one or more times. In FIG. 11, the solid line represents the fundamental mode light field intensity distribution, and the broken line represents the higher-order mode light field intensity distribution.
  • an object of the present disclosure is to provide a light emitting element having a configuration and a structure that can bring oscillation mode loss into a desired state.
  • the light emitting device for achieving the above object is (A) a first compound semiconductor layer made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface of the first compound semiconductor layer; and A second compound semiconductor layer comprising a GaN-based compound semiconductor, having a first surface and a second surface facing the first surface, the first surface being in contact with the active layer; A laminated structure formed by laminating (B) a mode loss acting portion that is provided on the second surface of the second compound semiconductor layer and that constitutes a mode loss acting region that acts to increase or decrease the oscillation mode loss; (C) a second electrode formed over the mode loss acting part from the second surface of the second compound semiconductor layer; (D) a second light reflecting layer formed on the second electrode; (E) a first light reflecting layer formed on the first surface of the first compound semiconductor layer, and (F) a first electrode electrically connected to the first compound
  • the light emitting device for achieving the above object is: (A) a first compound semiconductor layer made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface of the first compound semiconductor layer; and A second compound semiconductor layer comprising a GaN-based compound semiconductor, having a first surface and a second surface facing the first surface, the first surface being in contact with the active layer; A laminated structure formed by laminating (B) a second electrode formed on the second surface of the second compound semiconductor layer; (C) a second light reflecting layer formed on the second electrode; (D) a mode loss acting part that forms a mode loss acting region that is provided on the first surface of the first compound semiconductor layer and acts to increase or decrease the oscillation mode loss; (E) a first light reflecting layer formed over the mode loss acting part from the first surface of the first compound semiconductor layer, and (F) a first electrode electrically connected to the first compound semiconductor
  • the stacked structure includes a current injection region, a current non-injection / inner region surrounding the current injection region, and a current non-injection / inner region.
  • a current non-injection / outer region is formed, and the projection image of the mode loss action region and the projection image of the current non-injection / outer region overlap. That is, the current injection region and the mode loss action region are separated (separated) by the current non-injection / inner region. Therefore, by appropriately determining the positional relationship between the current injection region and the mode loss action region, the thickness of the mode loss action region constituting the mode loss action region, etc., it is possible to make the oscillation mode loss increase or decrease as desired. It becomes.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting device of Example 1.
  • FIG. 2A, 2B, and 2C are schematic partial cross-sectional views of a laminated structure and the like for explaining the method for manufacturing the light-emitting element of Example 1.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of the light-emitting element of Example 2.
  • 4 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting device of Example 3.
  • FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting device of Example 4.
  • 6 is a schematic partial cross-sectional view in which a main part of the light-emitting element of Example 4 shown in FIG. 5 is cut out.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting device of Example 1.
  • FIG. 2A, 2B, and 2C are schematic partial cross-sectional views of a laminated structure and the like for explaining the method for manufacturing the light-emitting element of Example 1.
  • FIG. 3
  • FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting device of Example 5.
  • FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a modification of the light-emitting element of Example 5.
  • FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view of another modification of the light-emitting element of Example 5.
  • FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view of the light-emitting element of Example 6.
  • A), (B), and (C) of FIG. 11 are conceptual diagrams showing light field intensities in the conventional light emitting device, the light emitting device of Example 1, and the light emitting device of Example 4, respectively.
  • Example 1 Light-emitting element according to the first aspect of the present disclosure
  • Example 2 Modification of Example 1 4
  • Example 3 Modification of Examples 1 and 2) 5
  • Example 4 Modification of Examples 1 to 3) 6
  • Example 5 Modification of Examples 1 to 4) 7
  • Example 6 Light Emitting Element According to Second Embodiment of Present Disclosure
  • a current non-injection region (a general term for a current non-injection / inner region and a current non-injection / outer region) is formed in the stacked structure.
  • the current non-injection region may be formed in the thickness direction, a region on the second electrode side of the second compound semiconductor layer, or may be formed in the entire second compound semiconductor layer.
  • it may be formed in the second compound semiconductor layer and the active layer, or may be formed from the second compound semiconductor layer to a part of the first compound semiconductor layer.
  • the projected image of the mode loss effect region and the projected image of the current non-injection / outer region overlap, but in a region sufficiently away from the current injection region, the projection image of the mode loss effect region and the current non-injection / outer region are projected. It does not have to overlap with the image.
  • the current non-injection / outer region may be located below the mode loss acting region.
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are formed by ion implantation into the stacked structure. It can be configured.
  • the light-emitting element having such a configuration is referred to as “a light-emitting element according to the first-A aspect of the present disclosure” and “a light-emitting element according to the second-A aspect of the present disclosure”.
  • the ionic species may be at least one ion selected from the group consisting of boron, proton, phosphorus, arsenic, carbon, nitrogen, fluorine, oxygen, germanium, and silicon.
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are the second of the second compound semiconductor layer.
  • the surface may be formed by plasma irradiation, ashing treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer, or reactive ion etching treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the light-emitting element having such a configuration is referred to as “a light-emitting element according to the first-B aspect of the present disclosure” and “a light-emitting element according to the second-B aspect of the present disclosure”.
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are exposed to plasma particles, so that the conductivity of the second compound semiconductor layer deteriorates, and the current non-injection / inner region and current The non-injection / outer region is in a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region can be formed by exposure of the second surface of the second compound semiconductor layer to the plasma particles.
  • the plasma particles include argon, oxygen, nitrogen and the like.
  • the second light reflecting layer may transmit light from the first light reflecting layer to the first light reflecting layer. It can be set as the structure which has an area
  • the light-emitting element having such a configuration is referred to as “a light-emitting element according to the first-C aspect of the present disclosure” and “a light-emitting element according to the second-C aspect of the present disclosure”.
  • the region of the second light reflecting layer located above the side wall of the mode loss acting part has a forward tapered slope, or alternatively 1 It has the area
  • the first light reflecting layer transmits light from the second light reflecting layer to the first light reflecting layer. It can be set as the structure which has an area
  • the light-emitting elements having such a configuration are referred to as “light-emitting elements according to the first-C ′ aspect of the present disclosure” and “light-emitting elements according to the second-C ′ aspect of the present disclosure”.
  • a forward tapered slope is formed in a partial region of the first light reflection layer, or the second light A convex curved portion may be formed toward the reflective layer.
  • the first light reflecting layer positioned above the side wall of the mode loss action part (the side wall of the opening provided in the mode loss action part).
  • the region has a forward tapered inclination, or alternatively has a region curved convexly toward the second light reflecting layer.
  • the first light reflecting layer and the second light reflecting layer It can also be set as the structure which scatters light toward the outer side of the resonator structure comprised.
  • the second compound semiconductor is formed from the active layer in the current injection region.
  • L 2 optical distance to the second surface of the layer
  • L 0 optical distance from the active layer in the mode loss acting region to the top surface of the mode loss acting site
  • the optical distance to the first surface of the compound semiconductor layer is L 1 ′ and the optical distance from the active layer in the mode loss action region to the top surface of the mode loss action site is L 0 ′, L 0 '> L 1 ' It can be set as the structure which satisfies these.
  • the generated light having the higher-order mode is separated from the first light reflection layer and the first light reflection layer by the mode loss action region.
  • a structure in which the oscillation mode loss is increased by being dissipated toward the outside of the resonator structure constituted by the two light reflection layers can be obtained. That is, the generated fundamental mode and higher-order mode light field intensities decrease with increasing distance from the Z axis in the projected image of the mode loss action region due to the presence of the mode loss action region that acts to increase or decrease the oscillation mode loss. Since there is more mode loss of higher order modes than the reduction of the light field intensity, the fundamental mode can be further stabilized, and mode loss can be suppressed compared to the case where there is no current injection inner region, The threshold current can be reduced.
  • the mode loss action site may be configured of a dielectric material, a metal material, or an alloy material.
  • the dielectric material include SiO x , SiN x , AlN x , AlO x , TaO x , and ZrO x
  • the metal material or alloy material include titanium, gold, platinum, or alloys thereof. However, it is not limited to these materials.
  • the mode loss acting part may be made of a dielectric material, and the optical thickness of the mode loss acting part may be configured to deviate from an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light emitting element.
  • the standing wave can be destroyed by disturbing the phase of the light that circulates in the resonator and forms a standing wave at the mode loss acting portion, and a mode loss corresponding to that can be given.
  • the mode loss acting part may be made of a dielectric material, and the optical thickness of the mode loss acting part may be an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light emitting element.
  • the optical thickness of the mode loss acting part can be configured such that the phase of light generated in the light emitting element is not disturbed and the standing wave is not destroyed. However, it does not have to be exactly an integral multiple of 1/4. ( ⁇ / 4n 0 ) ⁇ m ⁇ ( ⁇ / 8n 0 ) ⁇ t 0 ⁇ ( ⁇ / 4n 0 ) ⁇ 2m + ( ⁇ / 8n 0 ) Should be satisfied.
  • the mode loss acting part is made of a dielectric material, a metal material, or an alloy material, so that light passing through the mode loss acting part can be disturbed in phase or absorbed by the mode loss acting part.
  • the oscillation mode loss can be controlled with a higher degree of freedom, and the design freedom of the light emitting element can be further increased.
  • a convex portion is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer,
  • the mode loss acting part can be configured to be formed on the region of the second surface of the second compound semiconductor layer surrounding the convex part.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as “a light emitting element according to the first-D aspect of the present disclosure” for convenience.
  • the convex portion occupies the current injection region and the current non-injection / inner region.
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the second surface of the second compound semiconductor layer is L 2
  • the optical distance from the active layer in the mode loss acting region to the top surface of the mode loss acting site is L 2.
  • a convex portion is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer
  • the mode loss acting part is formed on the region of the first surface of the first compound semiconductor layer surrounding the convex part, or the mode loss acting part is composed of the region of the first compound semiconductor layer surrounding the convex part. It can be set as a structure.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as “a light emitting element according to the 2-D aspect of the present disclosure” for convenience.
  • the convex portions coincide with the projected images of the current injection region and the current non-injection / inner region.
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the first surface of the first compound semiconductor layer is L 1 ′
  • the optical distance from the active layer in the mode loss action region to the top surface of the mode loss action site is When L 0 ' L 0 ' ⁇ L 1 '
  • the mode loss acting site may be made of a dielectric material, a metal material, or an alloy material.
  • examples of the dielectric material, the metal material, or the alloy material include the various materials described above.
  • the second electrode can be made of a transparent conductive material.
  • light-emitting elements of the present disclosure From the light-emitting elements according to the first to second aspects of the present disclosure including the preferable modes and configurations described above (hereinafter, these are collectively referred to simply as “light-emitting elements of the present disclosure”).
  • a surface emitting laser element (vertical cavity laser, VCSEL) that emits laser light from the top surface of the one compound semiconductor layer through the first light reflecting layer can be configured, or alternatively, the second compound semiconductor layer
  • a surface emitting laser element that emits laser light from the top surface through the second light reflecting layer can also be configured.
  • the distance from the first light reflecting layer to the second light reflecting layer is preferably 0.15 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, but is not limited thereto.
  • At least the second light reflection layer may be fixed to the support substrate.
  • the area centroid of the active layer may not exist on the normal line to the first light refracting layer passing through the area centroid of the first light reflecting layer.
  • the first compound semiconductor layer is formed by lateral growth using a method of epitaxially growing in the lateral direction such as ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) method on the light emitting element manufacturing substrate on which the first light reflecting layer is formed.
  • ELO Epitaxial Lateral Overgrowth
  • the first compound semiconductor layer epitaxially grows from the edge of the first light reflecting layer toward the center of the first light reflecting layer many crystal defects may occur in the associated portion. If the association portion where many crystal defects are present is located at the center of the current injection region, the characteristics of the light emitting element may be adversely affected.
  • the area centroid point of the active layer may not exist on the normal line to the first light reflection layer passing through the area centroid point of the first light reflection layer.
  • the form in which the area center of gravity of the second light reflecting layer does not exist on the normal line to the first light reflecting layer passing through the area center of gravity of the first light reflecting layer, the first light reflecting layer passing through the area center of gravity of the first light reflecting layer By taking a form in which the area centroid of the active layer does not exist on the normal line to the above, the occurrence of adverse effects on the characteristics of the light emitting element can be reliably suppressed.
  • the laminated structure can be specifically configured from an AlInGaN-based compound semiconductor.
  • AlInGaN-based compound semiconductor examples include GaN, AlGaN, InGaN, and AlInGaN.
  • these compound semiconductors may contain boron (B) atoms, thallium (Tl) atoms, arsenic (As) atoms, phosphorus (P) atoms, and antimony (Sb) atoms as desired.
  • the active layer desirably has a quantum well structure. Specifically, it may have a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • An active layer having a quantum well structure has a structure in which at least one well layer and a barrier layer are stacked.
  • a compound semiconductor constituting a well layer, a compound semiconductor constituting a barrier layer In y Ga (1-y) N, GaN), (In y Ga (1-y) N, In z Ga (1-z) N) [where y> z], (In y Ga (1-y ) N, AlGaN).
  • the first compound semiconductor layer is composed of a compound semiconductor of a first conductivity type (for example, n-type)
  • the second compound semiconductor layer is composed of a compound semiconductor of a second conductivity type (for example, p-type) different from the first conductivity type. Can be configured.
  • the first compound semiconductor layer and the second compound semiconductor layer are also called a first cladding layer and a second cladding layer.
  • the first compound semiconductor layer and the second compound semiconductor layer may be a layer having a single structure, a layer having a multilayer structure, or a layer having a superlattice structure. Furthermore, it can also be set as the layer provided with the composition gradient layer and the density
  • the laminated structure is formed on the first surface of the light emitting element manufacturing substrate.
  • a GaN substrate, sapphire substrate, GaAs substrate, SiC substrate, alumina substrate, ZnS substrate, ZnO substrate, AlN substrate are used as the light emitting element manufacturing substrate.
  • Use is preferred because of low defect density.
  • the characteristics of a GaN substrate vary depending on the growth surface, that is, polarity / nonpolarity / semipolarity, any main surface of the GaN substrate can be used for forming a compound semiconductor layer.
  • a plane, B plane, C plane, R plane, M plane, N plane, S plane, etc. A crystal orientation plane called by name, or a plane in which these are turned off in a specific direction can also be used.
  • Examples of methods for forming various compound semiconductor layers constituting light-emitting elements include metal organic chemical vapor deposition (MOCVD, Metal Organic-Chemical Vapor Deposition, MOVPE, Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy) and molecules Line epitaxy method (MBE method), hydride vapor phase growth method (HVPE method) in which halogen contributes to transport or reaction, atomic layer deposition method (ALD method, Atomic Layer Deposition method), migration enhanced epitaxy method (MEE method, Migration-enhanced epitaxy method), plasma-assisted physical vapor deposition method (PPD method), and the like, but are not limited thereto.
  • MOCVD Metal Organic-Chemical Vapor Deposition
  • MOVPE Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy
  • MBE method molecules Line epitaxy method
  • HVPE method hydride vapor phase growth method
  • ALD method Atomic Layer Deposition method
  • MEE method migration enhanced epitaxy method
  • PPD method plasma-assisted physical vapor
  • trimethylgallium (TMG) gas and triethylgallium (TEG) gas can be exemplified as the organic gallium source gas in the MOCVD method, and ammonia gas and hydrazine gas can be exemplified as the nitrogen source gas.
  • silicon (Si) may be added as an n-type impurity (n-type dopant), or a GaN-based compound semiconductor having p-type conductivity.
  • magnesium (Mg) may be added as a p-type impurity (p-type dopant).
  • trimethylaluminum (TMA) gas may be used as the Al source, and trimethylindium (TMI) gas may be used as the In source. Good.
  • monosilane gas (SiH 4 gas) may be used as the Si source, and biscyclopentadienyl magnesium gas, methylcyclopentadienyl magnesium, or biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) may be used as the Mg source.
  • examples of n-type impurities (n-type dopants) include Ge, Se, Sn, C, Te, S, O, Pd, and Po.
  • p-type impurities (p-type dopants) In addition to Mg, Zn, Cd, Be, Ca, Ba, C, Hg, and Sr can be mentioned.
  • the support substrate may be composed of, for example, various substrates exemplified as a substrate for manufacturing a light emitting element, or may be an insulating substrate made of AlN or the like, a semiconductor substrate made of Si, SiC, Ge, or the like, a metal substrate, Although it can be composed of an alloy substrate, it is preferable to use a conductive substrate. Alternatively, from the viewpoint of mechanical properties, elastic deformation, plastic deformation, heat dissipation, etc., a metal substrate or an alloy substrate is used. It is preferable to use it. Examples of the thickness of the support substrate include 0.05 mm to 0.5 mm.
  • a known method such as a solder bonding method, a room temperature bonding method, a bonding method using an adhesive tape, or a bonding method using wax bonding can be used. From the viewpoint of securing the property, it is desirable to employ a solder bonding method or a room temperature bonding method.
  • a silicon semiconductor substrate which is a conductive substrate is used as a support substrate, it is desirable to employ a method capable of bonding at a low temperature of 400 ° C. or lower in order to suppress warping due to a difference in thermal expansion coefficient.
  • the bonding temperature may be 400 ° C. or higher.
  • the substrate for manufacturing the light emitting element may be left as it is, or the active layer, the second compound semiconductor layer, the second electrode, and the second light reflecting layer on the first compound semiconductor layer. If the first light reflecting layer is formed after the sequential formation, the light emitting element manufacturing substrate may be removed using the first light reflecting layer as a stopper layer. Specifically, an active layer, a second compound semiconductor layer, a second electrode, and a second light reflection layer are sequentially formed on the first compound semiconductor layer, and then the second light reflection layer is fixed to the support substrate.
  • the light emitting element manufacturing substrate is removed using the first light reflecting layer as a stopper layer, and the first compound semiconductor layer (the first surface of the first compound semiconductor layer) and the first light reflecting layer are removed.
  • One light reflecting layer may be exposed.
  • the first electrode may be formed on the first compound semiconductor layer (the first surface of the first compound semiconductor layer).
  • the removal of the light emitting element manufacturing substrate can be performed based on a chemical / mechanical polishing method (CMP method).
  • CMP method chemical / mechanical polishing method
  • alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide aqueous solution or potassium hydroxide aqueous solution, ammonia solution + hydrogen peroxide solution, sulfuric acid solution + hydrogen peroxide solution, hydrochloric acid solution + hydrogen peroxide solution, phosphoric acid solution + hydrogen peroxide solution
  • a part of the substrate for manufacturing a light emitting device is removed by a wet etching method using a dry etching method, a dry etching method, a lift-off method using a laser, a mechanical polishing method, or a combination thereof, or a light emitting device
  • the first compound semiconductor layer the first surface of the first compound semiconductor layer
  • the first light reflecting layer may be exposed.
  • the GaN substrate is known to change its polarity / polarity / semipolarity depending on the growth surface, but any main surface of the GaN substrate can be used for forming the compound semiconductor layer. Further, regarding the main surface of the GaN substrate, depending on the crystal structure (for example, cubic type, hexagonal type, etc.), names such as so-called A plane, B plane, C plane, R plane, M plane, N plane, S plane, etc. A plane (including the case where the off angle is 0 degree) in which the plane orientation of the crystal plane is called off in a specific direction is used.
  • the first electrode may be formed on the second surface facing the first surface of the light emitting element manufacturing substrate when the light emitting element manufacturing substrate remains. Moreover, what is necessary is just to form on the 1st surface of the 1st compound semiconductor layer which comprises a laminated structure, when the board
  • the first electrode is, for example, gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), nickel (Ni), Ti (titanium), vanadium (V), tungsten (W), chromium (Cr ), Al (aluminum), Cu (copper), Zn (zinc), tin (Sn) and at least one metal selected from the group consisting of indium (In) (including alloys) or It is desirable to have a multilayer structure, specifically, for example, Ti / Au, Ti / Al, Ti / Al / Au, Ti / Pt / Au, Ni / Au, Ni / Au / Pt, Ni / Pt, Pd / Pt and Ag / Pd can be exemplified.
  • the first electrode can be formed by, for example, a PVD method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.
  • the first electrode When the first electrode is formed so as to surround the first light reflection layer, the first light reflection layer and the first electrode may be in contact with each other. Alternatively, the first light reflection layer and the first electrode may be separated from each other, that is, have an offset, and the separation distance may be within 1 mm.
  • the separation distance When the current injection region located in the first light reflecting layer and the first electrode are separated from each other in plan, the current flows through the first compound semiconductor layer for a long distance. Therefore, in order to keep the electric resistance generated in this current path low, the separation distance is preferably within 1 mm. In some cases, the state where the first electrode is formed up to the edge of the first light reflecting layer, and the state where the first light reflecting layer is formed up to the edge of the first electrode are mentioned. You can also.
  • the first electrode when the first light reflecting layer is formed even on the edge of the first electrode, the first electrode has a certain degree so as not to absorb the fundamental mode light of laser oscillation as much as possible. It is necessary to have an opening having a size of. The size of the opening varies depending on the wavelength of the fundamental mode and the optical confinement structure in the lateral direction (the in-plane direction of the first compound semiconductor layer), but is not limited, but is approximately several times the oscillation wavelength ⁇ . It is preferable that
  • indium-tin composite oxide including ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3 , crystalline ITO and amorphous ITO
  • ITiO Ti-doped In 2 O 3
  • Indium-Zinc Oxide IZO
  • IFO F-doped In 2 O 3
  • tin oxide SnO 2
  • ATO Sb-doped SnO 2
  • FTO F-doped SnO 2
  • zinc oxide including ZnO, Al-doped ZnO and B-doped ZnO
  • indium-doped gallium-zinc composite oxide IGZO, In—GaZnO 4
  • aluminum oxide-doped zinc oxide AZO
  • AlMgZnO aluminum oxide and magnesium oxide-doped zinc oxide
  • IGO InS ZnO, NiO, or can be exempl
  • a transparent conductive film having a base layer of gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, nickel oxide, or the like can be given.
  • the second electrode may be composed of at least one of these materials.
  • the second electrode can be formed by, for example, a PVD method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.
  • a pad electrode may be provided on the first electrode or the second electrode for electrical connection with an external electrode or circuit.
  • the pad electrode includes a single layer containing at least one metal selected from the group consisting of Ti (titanium), aluminum (Al), Pt (platinum), Au (gold), Ni (nickel), and Pd (palladium). It is desirable to have a configuration or a multi-layer configuration.
  • the pad electrode may be a Ti / Pt / Au multilayer structure, a Ti / Au multilayer structure, a Ti / Pd / Au multilayer structure, a Ti / Pd / Au multilayer structure, a Ti / Ni / Au multilayer structure, A multi-layer structure exemplified by a multi-layer structure of Ti / Ni / Au / Cr / Au can also be used.
  • the first electrode is composed of an Ag layer or an Ag / Pd layer
  • a cover metal layer made of Ni / TiW / Pd / TiW / Ni is formed on the surface of the first electrode, and on the cover metal layer,
  • the light reflecting layer (distributed Bragg reflector layer, distributed Bragg reflector layer, DBR layer) constituting the first light reflecting layer and the second light reflecting layer is composed of, for example, a semiconductor multilayer film or a dielectric multilayer film.
  • the dielectric material include oxides and nitrides such as Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B, and Ti (for example, SiN x , AlN x , and AlGaN).
  • X , GaN X , BN X, etc. or fluorides.
  • a light reflection layer can be obtained by laminating
  • a multilayer film such as SiO x / SiN y , SiO x / NbO y , SiO x / ZrO y , SiO x / AlN y is preferable.
  • each dielectric film may be appropriately selected.
  • the thickness of each dielectric film can be appropriately adjusted depending on the material used and the like, and is determined by the oscillation wavelength (emission wavelength) ⁇ and the refractive index n at the oscillation wavelength ⁇ of the material used. Specifically, an odd multiple of ⁇ / (4n) is preferable.
  • ⁇ emission wavelength
  • n refractive index
  • the light reflecting layer can be formed based on a well-known method. Specifically, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a reactive sputtering method, an ECR plasma sputtering method, a magnetron sputtering method, an ion beam assisted deposition method, PVD methods such as ion plating method and laser ablation method; various CVD methods; coating methods such as spray method, spin coating method, dip method; method combining two or more of these methods; these methods and all or part A combination of at least one of typical pretreatment, inert gas (Ar, He, Xe, etc.) or plasma irradiation, oxygen gas or ozone gas, plasma irradiation, oxidation treatment (heat treatment), exposure treatment, etc. Can be mentioned.
  • the first light reflecting layer preferably includes a dielectric film containing at least N (nitrogen) atoms. Furthermore, the dielectric film containing N atoms is the outermost layer of the dielectric multilayer film. The upper layer is more desirable.
  • the first light reflecting layer is preferably covered with a dielectric material layer containing at least N (nitrogen) atoms. Alternatively, by nitriding the surface of the first light reflecting layer, the surface of the first light reflecting layer is referred to as a layer containing at least N (nitrogen) atoms (hereinafter referred to as “surface layer” for convenience). ) Is desirable.
  • the thickness of the dielectric film or dielectric material layer containing at least N atoms, or the surface layer is preferably an odd multiple of ⁇ / (4n).
  • the material constituting at least containing a N atom dielectric film or a dielectric material layer specifically, mention may be made of SiN X, the SiO Y N Z.
  • the size and shape of the light reflecting layer are not particularly limited as long as it covers the current injection region.
  • the shape of the boundary between the current injection region and the current non-injection / inner region, and the shape of the boundary between the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are specifically circular, elliptical, rectangular, and polygonal. (Triangle, square, hexagon, etc.). It is desirable that the shape of the boundary between the current injection region and the current non-injection / inner region and the shape of the boundary between the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are similar.
  • the diameter is preferably about 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the side surface and the exposed surface of the laminated structure may be covered with an insulating film.
  • the insulating film can be formed based on a known method.
  • the refractive index of the material constituting the insulating film is preferably smaller than the refractive index of the material constituting the laminated structure.
  • SiO X based material containing SiO 2, SiN X-based material, SiO Y N Z material, TaO X, ZrO X, AlN X, AlO X can be exemplified a GaO X
  • organic materials such as polyimide resin can also be mentioned.
  • a PVD method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, or a CVD method can be given, and it can also be formed based on a coating method.
  • Example 1 relates to a light-emitting element according to the first aspect of the present disclosure, specifically, a light-emitting element according to the first-A aspect of the present disclosure. More specifically, the light-emitting elements of Example 1 or Examples 2 to 4 to be described later are surface emitting in which laser light is emitted from the top surface of the second compound semiconductor layer 22 through the second light reflecting layer 42. It consists of a laser element (vertical cavity laser, VCSEL).
  • VCSEL vertical cavity laser
  • a schematic partial end view of the light emitting device of Example 1 shown in FIG. 1 or the light emitting devices of Examples 2 to 5 to be described later is as follows.
  • A a first compound semiconductor layer 21 made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a;
  • An active layer (light emitting layer) 23 made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and
  • a second compound semiconductor layer 22 made of a GaN-based compound semiconductor, having a first surface 22a and a second surface 22b opposite to the first surface 22a, the first surface 22a being in contact with the active layer 23;
  • a laminated structure 20 formed by laminating (B) a mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 that is provided on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 and constitutes a mode loss acting region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss;
  • C a second electrode 32 formed over the mode loss acting
  • the laminated structure 20 is formed on the first surface 11a of the light-emitting element manufacturing substrate 11 having conductivity.
  • the first electrode 31 is formed on the second surface 11 b facing the first surface 11 a of the light emitting element manufacturing substrate 11.
  • the stacked structure 20 includes a current injection region 51, a current non-injection / inner region 52 surrounding the current injection region 51, and a current non-injection / outer region 53 surrounding the current non-injection / inner region 52. Therefore, the projection image of the mode loss action region 55 and the projection image of the current non-injection / outer region 53 overlap each other. That is, the current non-injection / outer region 53 is located below the mode loss action region 55. In a region sufficiently separated from the current injection region 51 where current is injected, the projection image of the mode loss action region 55 and the projection image of the current non-injection / outer region 53 may not overlap.
  • current non-injection regions 52 and 53 into which no current is injected are formed.
  • the current non-injection regions 52 and 53 may be formed in the thickness direction, in the region on the second electrode side of the second compound semiconductor layer 22, or may be formed in the entire second compound semiconductor layer 22. Alternatively, it may be formed in the second compound semiconductor layer 22 and the active layer 23.
  • the mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 is made of a dielectric material such as SiO 2, and in the light emitting device of Example 1 or Examples 2 to 5 described later, the second electrode 32 and the second compound semiconductor layer 22 are used. Is formed between.
  • the optical thickness of the mode loss acting part 54 can be set to a value deviating from an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light emitting element.
  • the optical thickness of the mode loss acting portion 54 can be an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light emitting element. That is, the optical thickness of the mode loss acting part 54 can be set to a thickness that does not disturb the phase of the light generated in the light emitting element and does not destroy the standing wave.
  • the optical thickness of the mode loss acting portion 54 is preferably about 25 to 250 when a value of 1 ⁇ 4 of the wavelength of light generated in the light emitting element is “100”.
  • the optical distance from the active layer 23 to the second surface of the second compound semiconductor layer 22 in the current injection region 51 is L 2
  • L 0 the optical distance from the active layer 23 in the mode loss acting region 55 to the top surface of the mode loss acting region 54 (the surface facing the second electrode 32)
  • L 0 / L 2 1.5 It was.
  • the generated laser light having a higher-order mode is dissipated toward the outside of the resonator structure constituted by the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 by the mode loss action region 55, and As a result, the oscillation mode loss increases.
  • the generated fundamental mode and higher-order mode light field intensities decrease with increasing distance from the Z axis in the projected image of the mode loss action region 55 due to the presence of the mode loss action region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • the decrease in the light field intensity in the higher order mode is more than the decrease in the light field intensity in the fundamental mode
  • the fundamental mode can be further stabilized, and the threshold The current can be reduced, and the relative light field intensity of the fundamental mode can be increased.
  • the skirt portion of the high-order mode light field intensity is located farther from the current injection region than the conventional light emitting element (see FIG. 11A), the influence of the reverse lens effect can be reduced. Can be planned. In the first place, when the mode loss action part 54 made of SiO 2 is not provided, a mixture of oscillation modes occurs.
  • the first compound semiconductor layer 21 is composed of an n-GaN layer, and the active layer 23 is a five-fold multiple quantum well in which an In 0.04 Ga 0.96 N layer (barrier layer) and an In 0.16 Ga 0.84 N layer (well layer) are stacked.
  • the second compound semiconductor layer 22 is composed of a p-GaN layer.
  • the first electrode 31 is made of Ti / Pt / Au, and the second electrode 32 is made of a transparent conductive material, specifically, ITO.
  • a circular opening 54A is formed in the mode loss acting portion 54, and the second compound semiconductor layer 22 is exposed at the bottom of the opening 54A.
  • a pad electrode (not shown) made of, for example, Ti / Pt / Au or V / Pt / Au for electrically connecting to an external electrode or circuit is formed on the edge of the first electrode 31 or It is connected.
  • a pad electrode 33 made of, for example, Ti / Pd / Au or Ti / Ni / Au is formed or connected to be electrically connected to an external electrode or circuit.
  • the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 have a stacked structure of SiN layers and SiO 2 layers (total number of stacked dielectric films: 20 layers).
  • the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 have a multilayer structure as described above, but are represented by one layer for the sake of simplification of the drawing.
  • the distance from the first light reflection layer 41 to the second light reflection layer 42 is not less than 0.15 ⁇ m and not more than 50 ⁇ m, and specifically, for example, 4.5 ⁇ m.
  • the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are formed by ion implantation into the stacked structure 20.
  • boron is selected as the ion species, but it is not limited to boron ions.
  • FIGS. 2A, 2B, and 2C are schematic partial end views of the laminated structure and the like.
  • the first light reflecting layer 41 made of a multilayer film and having a convex shape is formed on the light emitting element manufacturing substrate 11. Specifically, on the first surface 11a of the light emitting element manufacturing substrate 11 made of a GaN substrate, a patterned first light reflecting layer 41 made of a multilayer film is formed based on a known method. In this way, the structure shown in FIG. 2A can be obtained.
  • the shape of the first light reflecting layer 41 is a disc shape. However, the shape of the first light reflecting layer 41 is not limited to this.
  • a first compound semiconductor layer 21 made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a;
  • An active layer (light emitting layer) 23 made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and
  • a second compound semiconductor layer 22 made of a GaN-based compound semiconductor, having a first surface 22a and a second surface 22b opposite to the first surface 22a, the first surface 22a being in contact with the active layer 23;
  • a laminated structure 20 is formed by laminating layers.
  • the first compound semiconductor layer 21 made of n-GaN is formed by lateral growth using a method of epitaxial growth in the lateral direction such as the ELO method, and further, on the basis of the epitaxial growth method,
  • the stacked structure 20 can be obtained by forming the active layer 23 and the second compound semiconductor layer 22.
  • Step-120 Thereafter, the current non-implanted / inner region 52 and the current non-implanted / outer region 53 are formed in the stacked structure 20 based on an ion implantation method using boron ions.
  • a mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 having an opening 54A and made of SiO 2 is formed based on a known method (see FIG. 2B). .
  • the second electrode 32 is formed on the mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 from the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 exposed on the bottom surface of the opening 54A, for example, based on the lift-off method, Further, the pad electrode 33 is formed based on a known method. In this way, the structure shown in FIG. 2C can be obtained. Next, the second light reflecting layer 42 is formed on the pad electrode 33 from the second electrode 32 based on a known method. Thus, the structure shown in FIG. 1 can be obtained.
  • the first electrode 31 and the like are formed on the second surface 11b of the light emitting element manufacturing substrate 11 based on a well-known method, and further, the light emitting element is separated by performing so-called element separation, and the side surface of the laminated structure or The exposed surface is covered with an insulating film made of, for example, SiO 2 . And the light emitting element of Example 1 is completed by packaging and sealing.
  • the stacked structure includes a current injection region, a current non-injection / inner region surrounding the current injection region, and a current non-injection / outer region surrounding the current non-injection / inner region. Therefore, the projected image of the mode loss action region and the projected image of the current non-injection / outer region overlap. Therefore, as shown in the conceptual diagram of FIG. 11B, it is possible to increase or decrease the oscillation mode loss (specifically, increase in the first embodiment). As a result, for example, it is possible to solve the problems in the conventional light emitting device such that the threshold current increases or the slope efficiency deteriorates. For example, the threshold current can be reduced by reducing the oscillation mode loss in the fundamental mode.
  • the degree of freedom of control and the degree of freedom of design of the light emitting element can be increased.
  • the relationship between the magnitude of the oscillation mode loss that the mode loss action region gives to the fundamental mode and higher-order modes by setting the current injection region, the current non-injection region, and the mode loss action region as described above.
  • the fundamental mode can be further stabilized by making the oscillation mode loss given to the higher-order mode relatively larger than the oscillation mode loss given to the fundamental mode.
  • Example 2 is a modification of Example 1 and relates to a light-emitting element according to the first-B aspect of the present disclosure.
  • the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are formed on the second surface of the second compound semiconductor layer 22.
  • RIE reactive ion etching
  • the conductivity of the second compound semiconductor layer 22 is determined.
  • the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are in a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are formed by exposure of the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 to plasma particles.
  • Example 2 instead of [Step-120] of Example 1, plasma irradiation to the second surface of the second compound semiconductor layer 22 or irradiation of the second surface of the second compound semiconductor layer 22 to the second surface is performed. Based on the ashing process or the reactive ion etching process on the second surface of the second compound semiconductor layer 22, the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 may be formed in the stacked structure 20. .
  • Example 2 the configuration and structure of the light-emitting element of Example 2 can be the same as the structure and structure of the light-emitting element of Example 1, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the current injection region, the current non-injection region, and the mode loss action region have the predetermined arrangement relationship described above, so that the basic mode and the higher order mode can be obtained.
  • Example 3 is a modification of Example 1 to Example 2, and relates to a light-emitting element according to the 1-C aspect of the present disclosure.
  • the second light reflecting layer 42 transmits light from the first light reflecting layer 41 to the first light reflecting layer 41 and the first light reflecting layer 41. It has a region that reflects or scatters toward the outside of the resonator structure constituted by the two-light reflecting layer 42 (that is, toward the mode loss action region 55).
  • the portion of the second light reflecting layer 42 located above the side wall (side wall of the opening 54B) of the mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 has a forward tapered inclined portion 42A, or Further, it has a region curved convexly toward the first light reflecting layer 41.
  • Example 3 the shape of the boundary between the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 is circular (diameter: 8 ⁇ m), and the boundary between the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 is The shape was circular (diameter: 10 ⁇ m to 20 ⁇ m).
  • Example 3 in the same process as [Step-130] of Example 1, when forming the mode loss action part (mode loss action layer) 54 having the opening 54B and made of SiO 2 , the forward taper is formed.
  • An opening 54B having a side wall may be formed. Specifically, a resist layer is formed on the mode loss working layer formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22, and the photolithography technique is applied to the portion of the resist layer where the opening 54B is to be formed. An opening is provided based on this. Based on a well-known method, the side wall of this opening is made into a forward taper shape. Then, by performing etch-back, an opening 54B having a forward tapered side wall can be formed in the mode loss action portion (mode loss action layer) 54. Furthermore, the second electrode 32 and the second light reflecting layer 42 are formed on such a mode loss acting part (mode loss acting layer) 54, so that a forward tapered inclined portion 42 ⁇ / b> A is formed on the second light reflecting layer 42. Can be granted
  • Example 3 can be the same as the structure and structure of the light-emitting element of Example 1 to Example 2, and thus detailed description thereof is omitted.
  • Example 4 is a modification of Example 1 to Example 3, and relates to a light-emitting element according to the 1st-D aspect of the present disclosure.
  • a schematic partial cross-sectional view of the light-emitting element of Example 4 is shown in FIG. 5, and a schematic partial cross-sectional view with the main part cut out is shown in FIG. 6.
  • a convex portion 22A is formed on the 22b side.
  • the mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 is formed on the region 22B of the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 surrounding the convex portion 22A.
  • the convex portion 22A occupies the current injection region 51, the current injection region 51, and the current non-injection / inner region 52.
  • the mode loss acting part (mode loss acting layer) 54 is made of a dielectric material such as SiO 2 as in the first embodiment.
  • a current non-injection / outer region 53 is provided in the region 22B.
  • the generated laser light having a higher-order mode is confined in the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 by the mode loss action region 55, so that the oscillation mode loss is reduced. Decrease. That is, the generated fundamental mode and higher-order mode light field intensities increase in the projected images of the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 due to the presence of the mode loss action region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • Example 4 the shape of the boundary between the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 is circular (diameter: 8 ⁇ m), and the boundary between the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 is The shape was a circle (diameter: 30 ⁇ m).
  • Example 4 a part of the second compound semiconductor layer 22 is removed from the second surface 22b side between [Step-120] and [Step-130] of Example 1 to obtain a convex shape. What is necessary is just to form the part 22A.
  • the configuration and structure of the light-emitting element of Example 4 can be the same as the configuration and structure of the light-emitting element of Example 1, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the light emitting device of Example 4 it is possible to suppress the oscillation mode loss caused by the mode loss action region with respect to various modes, to not only cause the transverse mode to oscillate in multiple modes, but also to reduce the laser oscillation threshold.
  • the optical field intensity of the generated fundamental mode and higher-order mode is increased or decreased (specifically, decreased in the fourth embodiment). Due to the presence of the acting mode loss action region, it can be increased in the projection image of the current injection region and the current non-injection / inner region.
  • Example 5 is a modification of Example 1 to Example 4. More specifically, the light emitting element of Example 5 or Example 6 described later is a surface emitting laser element (vertical) that emits laser light from the top surface of the first compound semiconductor layer 21 via the first light reflecting layer 41. (Cavity laser, VCSEL).
  • the second light reflecting layer 42 is made of a gold (Au) layer or a solder layer containing tin (Sn).
  • the bonding layer 43 is fixed to a support substrate 44 made of a silicon semiconductor substrate based on a solder bonding method.
  • Example 5 a method for manufacturing the light-emitting element of Example 5 will be described.
  • Step-500 First, for example, by performing the same steps as [Step-100] to [Step-140] of Example 1, the state shown in FIG. 1 can be obtained. Alternatively, various manufacturing steps of the light emitting element described in the second to fourth embodiments are performed.
  • Step-510 Thereafter, the second light reflecting layer 42 is fixed to the support substrate 44 through the bonding layer 43.
  • the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed to expose the first surface 21 a of the first compound semiconductor layer 21 and the first light reflecting layer 41. Specifically, first, the thickness of the light emitting element manufacturing substrate 11 is reduced based on the mechanical polishing method, and then the remaining part of the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed based on the CMP method. Thus, the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 and the first light reflecting layer 41 are exposed.
  • Step-530 Thereafter, the first electrode 31 is formed on the first surface 21 a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the light emitting device of Example 5 having the structure shown in FIG. 7 can be obtained.
  • the mode loss operation region is different from the basic mode and higher order modes by setting the current injection region, the current non-injection region, and the mode loss operation region to the predetermined arrangement relationship described above.
  • the magnitude relationship of the oscillation mode loss to be applied can be controlled, and the fundamental mode can be further stabilized by making the oscillation mode loss to be given to the higher-order mode relatively larger than the oscillation mode loss to be given to the fundamental mode.
  • the light emitting element manufacturing substrate is removed in a state where the first light reflection layer is formed. Therefore, as a result of the first light reflecting layer functioning as a kind of stopper when removing the light emitting element manufacturing substrate, the variation in removal of the light emitting element manufacturing substrate within the surface of the light emitting element manufacturing substrate, and further, the first compound semiconductor Generation of variations in layer thickness can be suppressed, and the length of the resonator can be made uniform. As a result, stabilization of characteristics of the obtained light emitting element can be achieved.
  • the surface (flat surface) of the first compound semiconductor layer at the interface between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer is flat, it is possible to minimize the scattering of laser light on the flat surface. it can.
  • the end portion of the first electrode 31 is separated from the first light reflecting layer 41. That is, the first light reflection layer 41 and the first electrode 31 are separated from each other, in other words, have an offset, and the separation distance is within 1 mm, specifically, for example, an average of 0.05 mm. .
  • the structure is not limited to such a structure, and the end of the first electrode 31 may be in contact with the first light reflecting layer 41, or the end of the first electrode 31 may be in contact with the first light reflecting layer 41. It may be formed on the edge.
  • [Step-100] of Example 1 is omitted, and first, for example, after performing the same steps as [Step-110] to [Step-140] of Example 1, [Step-510] [Step-520] is performed to expose the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21, and then the first light reflecting layer 41 and the first electrode are formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21. 31 may be formed.
  • a schematic partial cross-sectional view of the light-emitting element thus obtained is shown in FIG. Further, when the first light reflecting layer 41 is formed on the first surface 21 a of the first compound semiconductor layer 21, the first compound semiconductor layer 21 is etched to form a recess in the first surface 21 a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the first light reflection layer 41 may be formed in the recess.
  • the light emitting element according to the first-C ′ mode of the present disclosure can be obtained by making the side wall of the recess into a forward tapered shape (see FIG. 9). That is, the first light reflection layer 41 reflects or scatters light from the second light reflection layer 42 toward the outside of the resonator structure constituted by the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42. Region (inclined portion 41A) to be used.
  • Example 6 relates to a light-emitting element according to the second aspect of the present disclosure, specifically, a light-emitting element according to the second-A aspect of the present disclosure. More specifically, the light emitting device of Example 6 is a surface emitting laser device (vertical cavity laser, VCSEL) that emits laser light from the top surface of the first compound semiconductor layer 21 via the first light reflecting layer 41. Consists of.
  • VCSEL vertical cavity laser
  • the light emitting device of Example 6 whose schematic partial end view is shown in FIG. (A) a first compound semiconductor layer 21 made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a; An active layer (light emitting layer) 23 made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and A second compound semiconductor layer 22 made of a GaN-based compound semiconductor, having a first surface 22a and a second surface 22b opposite to the first surface 22a, the first surface 22a being in contact with the active layer 23; A laminated structure 20 formed by laminating (B) a second electrode 32 formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22, (C) a second light reflecting layer 42 formed on the second electrode 32; (D) a mode loss acting portion 64 that is provided on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 and constitutes a mode loss acting region 65 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss; (E) the first light
  • the stacked structure 20 includes a current injection region 61, a current non-injection / inner region 62 surrounding the current injection region 61, and a current non-injection / outer region 63 surrounding the current non-injection / inner region 62. Therefore, the projection image of the mode loss action region 65 and the projection image of the current non-injection / outer region 63 overlap each other.
  • the current non-injection regions 62 and 63 are formed in the stacked structure 20, in the illustrated example, the thickness direction extends from the second compound semiconductor layer 22 to a part of the first compound semiconductor layer 21. Is formed.
  • the current non-injection regions 62 and 63 may be formed in the thickness direction, in the region on the second electrode side of the second compound semiconductor layer 22, or may be formed in the entire second compound semiconductor layer 22. Alternatively, it may be formed in the second compound semiconductor layer 22 and the active layer 23.
  • the configuration of the laminated structure 20, the pad electrode 33, the first light reflection layer 41, and the second light reflection layer 42 can be the same as that of the first embodiment, and the configuration of the bonding layer 43 and the support substrate 44 can be implemented. Similar to Example 5, A circular opening 64A is formed in the mode loss acting portion 64, and the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 is exposed at the bottom of the opening 64A.
  • the mode loss acting part (mode loss acting layer) 64 is made of a dielectric material such as SiO 2 and is formed on the first surface 21 a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the optical thickness of the mode loss acting part 64 can be set to a value deviating from an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light emitting element.
  • the optical thickness of the mode loss acting portion 64 can be an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light emitting element. That is, the optical thickness of the mode loss acting part 64 can be set to a thickness that does not disturb the phase of the light generated in the light emitting element and does not destroy the standing wave. However, it does not have to be exactly an integral multiple of 1/4.
  • the optical thickness of the mode loss acting portion 64 is preferably about 25 to 250 when a value of 1 ⁇ 4 of the wavelength of light generated in the light emitting element is “100”. And by adopting these configurations, it is possible to change the phase difference between the laser light that passes through the mode loss acting portion 64 and the laser light that passes through the current injection region 61 (control the phase difference), The oscillation mode loss can be controlled with a higher degree of freedom, and the design freedom of the light emitting element can be further increased.
  • the optical distance from the active layer 23 to the first surface of the first compound semiconductor layer 21 in the current injection region 61 is L 1 ′, and the active layer 23 to the mode loss action site 64 in the mode loss action region 65.
  • L 0 ′ the optical distance to the top surface (surface facing the first electrode 31)
  • L 0 '/ L 1 ' 1.01 It was.
  • the generated laser light having a higher-order mode is dissipated toward the outside of the resonator structure constituted by the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 by the mode loss action region 65, and As a result, the oscillation mode loss increases.
  • the generated fundamental mode and higher-order mode light field intensities decrease as the distance from the Z axis increases in the projected image of the mode loss action region 65 due to the presence of the mode loss action region 65 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • the decrease in the light field intensity in the higher order mode is more than the decrease in the light field intensity in the fundamental mode
  • the fundamental mode can be further stabilized, and the threshold The current can be reduced, and the relative light field intensity of the fundamental mode can be increased.
  • the current non-injection / inner region 62 and the current non-injection / outer region 63 are formed by ion implantation into the stacked structure 20 as in Example 1.
  • boron is selected as the ion species, but it is not limited to boron ions.
  • Example 6 a method for manufacturing the light-emitting element of Example 6 will be described.
  • Step-600 First, on the light emitting element manufacturing substrate 11, A first compound semiconductor layer 21 made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a; An active layer (light emitting layer) 23 made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and A second compound semiconductor layer 22 made of a GaN-based compound semiconductor, having a first surface 22a and a second surface 22b opposite to the first surface 22a, the first surface 22a being in contact with the active layer 23; A laminated structure 20 is formed by laminating layers.
  • the first compound semiconductor layer 21 made of n-GaN is formed by lateral growth using a method of epitaxial growth in the lateral direction such as the ELO method, and further, on the basis of the epitaxial growth method,
  • the stacked structure 20 can be obtained by forming the active layer 23 and the second compound semiconductor layer 22.
  • Step-610 Thereafter, a current non-implanted / inner region 62 and a current non-implanted / outer region 63 are formed in the stacked structure 20 based on an ion implantation method using boron ions.
  • the second electrode 32 is formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 based on, for example, a lift-off method, and further the pad electrode 33 is formed based on a known method. Thereafter, the second light reflection layer 42 is formed on the pad electrode 33 from the second electrode 32 based on a known method.
  • Step-630 Thereafter, the second light reflecting layer 42 is fixed to the support substrate 44 through the bonding layer 43.
  • Step-640 the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed, and the first surface 21 a of the first compound semiconductor layer 21 is exposed. Specifically, first, the thickness of the light emitting element manufacturing substrate 11 is reduced based on the mechanical polishing method, and then the remaining part of the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed based on the CMP method. Thus, the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 is exposed.
  • a mode loss acting part (mode loss acting layer) 64 having an opening 64A and made of SiO 2 is formed based on a known method.
  • Step-660 the first light reflecting layer 41 composed of a multilayer film is formed from the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 exposed at the bottom of the opening 64A of the mode loss action part 64 over the mode loss action part 64. Further, the first electrode 31 is formed. Thus, the light emitting device of Example 6 having the structure shown in FIG. 10 can be obtained.
  • Step-670 Thereafter, the light emitting element is separated by performing so-called element separation, and the side surface and the exposed surface of the laminated structure are covered with an insulating film made of, for example, SiO 2 . Then, the light emitting element of Example 6 is completed by packaging and sealing.
  • the stacked structure includes a current injection region, a current non-injection / inner region surrounding the current injection region, and a current non-injection / outer region surrounding the current injection region / inner region.
  • the projection image of the mode loss action region and the projection image of the current non-injection / outer region overlap each other. Therefore, as shown in the conceptual diagram of FIG. 11B, the oscillation mode loss can be increased or decreased (specifically, increased in the sixth embodiment) in a desired state.
  • the control of the oscillation mode loss and the control of the light emitting state of the light emitting element can be performed independently, the degree of freedom in control and the degree of freedom in designing the light emitting element can be increased.
  • the relationship between the magnitude of the oscillation mode loss that the mode loss action region gives to the fundamental mode and higher-order modes by setting the current injection region, the current non-injection region, and the mode loss action region as described above.
  • the fundamental mode can be further stabilized by making the oscillation mode loss given to the higher-order mode relatively larger than the oscillation mode loss given to the fundamental mode.
  • the influence of the reverse lens effect can be reduced.
  • Example 6 the current non-injection / inner region 62 and the current non-injection / outer region 63 are irradiated to the second surface of the second compound semiconductor layer 22 by plasma irradiation or
  • the second compound semiconductor layer 22 can be formed by an ashing process on the second surface or a reactive ion etching (RIE) process on the second surface of the second compound semiconductor layer 22 (second 2-B of the present disclosure).
  • RIE reactive ion etching
  • the conductivity of the second compound semiconductor layer 22 is deteriorated, and the current non-injection / inner region 62 and the current The non-injection / outer region 63 is in a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region 62 and the current non-injection / outer region 63 are formed by exposure of the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 to plasma particles.
  • the second light reflecting layer 42 has a resonator structure in which the light from the first light reflecting layer 41 is constituted by the first light reflecting layer 41 and the second light reflecting layer 42.
  • a configuration in which a region that reflects or scatters toward the outside (that is, toward the mode loss action region 65) may be employed (the light emitting element according to the 2-C aspect of the present disclosure).
  • the first compound semiconductor layer 21 is etched to form the first compound semiconductor layer.
  • a concave portion is formed in the first surface 21a of the first layer 21 and the first light reflecting layer 41 is formed in the concave portion.
  • the side wall of the concave portion may have a forward tapered shape (the light emission according to the second 2-C ′ mode of the present disclosure). element).
  • a convex portion is formed on the first surface 21a side of the first compound semiconductor layer 21, and a mode loss acting portion (mode loss acting layer) 64 is formed on the first compound semiconductor layer 21 surrounding the convex portion.
  • a mode loss acting portion (mode loss acting layer) 64 is formed on the first compound semiconductor layer 21 surrounding the convex portion.
  • the mode loss acting part (mode loss acting layer) 64 may be formed on the region of the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 surrounding the convex portion.
  • the convex portion occupies the current injection region 61, the current injection region 61, and the current non-injection / inner region 62.
  • the generated laser light having a higher-order mode is confined in the current injection region 61 and the current non-injection / inner region 62 by the mode loss action region 65, thereby reducing the oscillation mode loss. That is, the generated fundamental mode and higher-order mode light field intensities increase in the projected images of the current injection region 61 and the current non-injection / inner region 62 due to the presence of the mode loss action region 65 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss. Even in the modification of the light emitting element of Example 6 having such a configuration, the oscillation mode loss caused by the mode loss action region 65 for various modes is suppressed, and the transverse mode is not only oscillated in the multimode but also the laser oscillation. Can be reduced.
  • the light field intensities of the generated fundamental mode and higher-order mode are increased or decreased in oscillation mode loss (specifically, in the modification of the light emitting element of Example 6).
  • the mode loss action region 65 acting on the reduction In the projection image of the current injection region and the current non-injection / inner region, it can be increased by the presence of the mode loss action region 65 acting on the reduction.
  • a convex portion (mesa structure) is formed on the first surface 21a side of the first compound semiconductor layer 21, and the region of the first compound semiconductor layer 21 surrounding the convex portion may be used as a mode loss action region (mode loss action portion).
  • mode loss action portion a mode loss action region
  • the formation of the mode loss action layer is omitted, and the mode loss action site may be configured from the region of the first compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • the 1st light reflection layer 41 should just be formed in the top face of a convex part.
  • the convex portion occupies the current injection region 61, the current injection region 61, and the current non-injection / inner region 62.
  • the generated laser light having the higher order mode is confined in the current injection region 61 and the current non-injection / inner region 62 by the mode loss action region, thereby reducing the oscillation mode loss. That is, the generated fundamental mode and higher-order mode light field intensities increase in the projected images of the current injection region 61 and the current non-injection / inner region 62 due to the presence of the mode loss action region that acts to increase or decrease the oscillation mode loss. Even in the modified example of the light emitting element of Example 6 having such a configuration, the oscillation mode loss caused by the mode loss action region with respect to various modes is suppressed, and the transverse mode is not only oscillated in the multimode but also the laser oscillation. The threshold can be reduced.
  • the light field intensities of the generated fundamental mode and higher-order mode are increased or decreased in oscillation mode loss (specifically, in the modification of the light emitting element of Example 6). Therefore, it can be increased in the projection image of the current injection region and the current non-injection / inner region due to the presence of the mode loss action region acting on the decrease.
  • a surface emitting laser element that emits light from the top surface of the second compound semiconductor layer through the second light reflecting layer can be obtained by appropriately selecting the bonding layer and the support substrate. After forming the first light reflection layer and the first electrode, the support substrate is removed to complete a surface emitting laser element that emits light from the top surface of the second compound semiconductor layer through the second light reflection layer.
  • the top surface of the second compound semiconductor layer can be obtained by fixing the first light reflecting layer to the second supporting substrate and then removing the supporting substrate to expose the second light reflecting layer.
  • a surface emitting laser element that emits light through the second light reflecting layer can also be completed.
  • first embodiment >> (A) a first compound semiconductor layer made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface of the first compound semiconductor layer; and A second compound semiconductor layer comprising a GaN-based compound semiconductor, having a first surface and a second surface facing the first surface, the first surface being in contact with the active layer; A laminated structure formed by laminating (B) a mode loss acting portion that is provided on the second surface of the second compound semiconductor layer and that constitutes a mode loss acting region that acts to increase or decrease the oscillation mode loss; (C) a second electrode formed over the mode loss acting part from the second surface of the second compound semiconductor layer; (D) a second light reflecting layer formed on the second electrode; (E) a first light reflecting layer formed on the first surface of the first compound semiconductor layer, and (F) a first electrode
  • the second surface of the second compound semiconductor layer is irradiated with plasma, or the second surface of the second compound semiconductor layer is ashed, or The light-emitting element according to any one of [A01] to [A05], which is formed by a reactive ion etching process on the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the second light reflecting layer reflects or scatters the light from the first light reflecting layer toward the outside of the resonator structure constituted by the first light reflecting layer and the second light reflecting layer.
  • the light-emitting element according to any one of [A01] to [A06].
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the second surface of the second compound semiconductor layer is L 2
  • the optical distance from the active layer in the mode loss acting region to the top surface of the mode loss acting site is L 0 .
  • the mode loss acting part is made of a dielectric material, The light-emitting element according to [A10], wherein the optical thickness of the mode loss acting part is a value that is out of an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light-emitting element.
  • the mode loss acting part is made of a dielectric material, The light-emitting element according to [A10], wherein the optical thickness of the mode loss acting part is an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light-emitting element.
  • a convex portion is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer,
  • the mode loss acting part is the light-emitting element according to any one of [A01] to [A03], which is formed on a region of the second surface of the second compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the second surface of the second compound semiconductor layer is L 2
  • the optical distance from the active layer in the mode loss acting region to the top surface of the mode loss acting site is L 0 .
  • Second embodiment >> (A) a first compound semiconductor layer made of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer made of a GaN-based compound semiconductor and in contact with the second surface of the first compound semiconductor layer; and A second compound semiconductor layer comprising a GaN-based compound semiconductor, having a first surface and a second surface facing the first surface, the first surface being in contact with the active layer; A laminated structure formed by laminating (B) a second electrode formed on the second surface of the second compound semiconductor layer; (C) a second light reflecting layer formed on the second electrode; (D) a mode loss acting part that forms a mode loss acting region that is provided on the first surface of the first compound semiconductor layer and acts to increase or decrease the oscillation mode loss; (E) a first light reflecting layer formed over the mode loss acting part from the first surface of the first compound semiconductor layer, and (F) a first electrode electrically connected to the first compound semiconductor layer; With In the laminated structure
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region include plasma irradiation on the second surface of the second compound semiconductor layer, or ashing treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer, or The light emitting device according to any one of [B01] to [B04], which is formed by a reactive ion etching process on the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the second light reflection layer is a region that reflects or scatters light from the first light reflection layer toward the outside of the resonator structure constituted by the first light reflection layer and the second light reflection layer.
  • the light-emitting element according to any one of [B01] to [B05].
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the first surface of the first compound semiconductor layer is L 1 ′, and the optical distance from the active layer in the mode loss acting region to the top surface of the mode loss acting site is L 0. 'When L 0 '> L 1 '
  • the generated light having the higher-order mode is dissipated toward the outside of the resonator structure constituted by the first light reflection layer and the second light reflection layer by the mode loss action region, and thus oscillates.
  • the light-emitting element according to any one of [B03] to [B08], in which the mode loss acting part is made of a dielectric material, a metal material, or an alloy material.
  • the mode loss acting part is made of a dielectric material, The light-emitting element according to [B09], wherein the optical thickness of the mode loss acting part is a value deviating from an integral multiple of 1/4 of the wavelength of light generated in the light-emitting element.
  • the mode loss acting part is made of a dielectric material, The light-emitting element according to [B09], in which the optical thickness of the mode loss acting part is an integral multiple of 1 ⁇ 4 of the wavelength of light generated in the light-emitting element.
  • a convex portion is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer
  • the mode loss acting part is the light emitting device according to [B01] or [B02], which is formed on a region of the first surface of the first compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the first surface of the first compound semiconductor layer is L 1 ′
  • the optical distance from the active layer in the mode loss acting region to the top surface of the mode loss acting site is L 0. 'When L 0 ' ⁇ L 1 '
  • the light emitting element as described in [B12] which satisfies these.
  • the mode loss acting part is the light-emitting element according to [B01] or [B02], which includes a region of the first surface of the first compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • the generated light having a higher-order mode is confined in the current injection region and the current non-injection / inner region by the mode loss action region, so that the oscillation mode loss is reduced. Any of [B12] to [B14] 2.
  • [B17] The light emitting element according to any one of [B01] to [B16], wherein the second electrode is made of a transparent conductive material.
  • first light A forward tapered inclined portion formed in the reflective layer, 42...
  • mode loss acting part mode loss acting layer

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Abstract

発光素子は、ＧａＮ系化合物半導体から成る第１化合物半導体層２１、活性層２３及び第２化合物半導体層２２が積層されて成る積層構造体２０、第２化合物半導体層２２上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域５５を構成するモードロス作用部位５４、第２電極３２、第２光反射層４２、第１光反射層４１、並びに、第１電極３１を備えており、積層構造体２０には、電流注入領域５１、電流注入領域５１を取り囲む電流非注入・内側領域５２、及び、電流非注入・内側領域５２を取り囲む電流非注入・外側領域５３が形成されており、モードロス作用領域５５の射影像と電流非注入・外側領域５３の射影像とは重なり合っている。

Description

発光素子
　本開示は、発光素子（具体的には、垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬとも呼ばれる面発光レーザ素子）に関する。
　面発光レーザ素子から成る発光素子においては、一般に、２つの光反射層（Distributed Bragg Reflector 層、ＤＢＲ層）の間でレーザ光を共振させることによりレーザ発振が生じる。そして、ｎ型ＧａＮ系化合物半導体層、ＧａＮ系化合物半導体から成る活性層（発光層）、ｐ型ＧａＮ系化合物半導体層が積層された構造を有する面発光レーザ素子においては、一般に、ｐ型化合物半導体層上に透明導電性材料から成る第２電極を形成し、第２電極の上に絶縁材料の積層構造から成る第２光反射層を形成する。また、ｎ型化合物半導体層上に第１電極及び絶縁材料の積層構造から成る第１光反射層を形成する。尚、便宜上、２つの光反射層によって形成される共振器の中心を通る軸線をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する仮想平面をＸＹ平面と呼ぶ。
　ところで、面発光レーザ素子においては、第１電極と第２電極との間を流れる電流の流路（電流注入領域）を制御するために、電流注入領域を取り囲むように電流非注入領域を形成する。
　ＧａＡｓ系化合物半導体から構成された面発光レーザ素子においては、活性層をＸＹ平面に沿って外側から酸化することで電流注入領域を取り囲む電流非注入領域を形成することができる。酸化された活性層の領域（電流非注入領域）は、酸化されない領域（電流注入領域）に比べて屈折率が低下する。その結果、共振器の光路長（屈折率と物理的な距離の積で表される）は、電流注入領域よりも電流非注入領域の方が短くなる。そして、これによって、一種の「レンズ効果」が生じ、面発光レーザ素子の中心部にレーザ光を閉じ込める作用をもたらす。一般に、光は回折効果により広がろうとするため、共振器を往復するレーザ光は、次第に、共振器外へと散逸してしまい（回折損失）、閾値電流の増加等の悪影響が生じる。しかしながら、レンズ効果は、この回折損失を補償するので、閾値電流の増加等を抑制することができる。
　然るに、ＧａＮ系化合物半導体から構成された面発光レーザ素子においては、材料の特性上、活性層をＸＹ平面に沿って外部から（横方向から）酸化することが難しい。それ故、ｐ型化合物半導体層上に開口部を有するＳｉＯ2から成る絶縁層を形成し、開口部の底部に露出した第２化合物半導体層から絶縁層上に亙り透明導電性材料から成る第２電極を形成し、第２電極上に絶縁材料の積層構造から成る第２光反射層を形成する（例えば、特開２０１１－１５１３６４参照）。このように、絶縁層を形成することで電流非注入領域が形成される。そして、絶縁層に設けられた開口部内に位置する化合物半導体層の部分が電流注入領域となる。
特開２０１１－１５１３６４
　ｐ型化合物半導体層上に絶縁層を形成した場合、絶縁層が形成された領域（電流非注入領域）における共振器長は、絶縁層が形成されていない領域（電流注入領域）における共振器長よりも、絶縁層の光学的厚さ分だけ長くなる。それ故、面発光レーザ素子（発光素子）の２つの光反射層によって形成される共振器を往復するレーザ光が共振器外へと発散・散逸する作用が生じてしまう。このような作用を、便宜上、『逆レンズ効果』と呼ぶ。そして、その結果、レーザ光に、より多くの発振モードロスが生じ、閾値電流が増加したり、スロープ効率が悪化する。ここで、『発振モードロス』とは、発振するレーザ光における基本モード及び高次モードの光場強度に増減を与える物理量であり、個々のモードに対して異なる発振モードロスが定義される。尚、『光場強度』は、ＸＹ平面におけるＺ軸からの距離Ｌを関数とした光場強度であり、一般に、基本モードにおいては距離Ｌが増加するに従い単調に減少するが、高次モードにおいては距離Ｌが増加するに従い増減を一度若しくは複数繰り返しながら減少に至る（図１１の（Ａ）の概念図を参照）。尚、図１１において、実線は基本モードの光場強度分布、破線は高次モードの光場強度分布を示す。
　従って、本開示の目的は、発振モードロスを所望の状態とし得る構成、構造を有する発光素子を提供することにある。
　上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る発光素子は、
　（Ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層の第２面と接する活性層、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、第１面が活性層と接する第２化合物半導体層、
が積層されて成る積層構造体、
　（Ｂ）第２化合物半導体層の第２面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、
　（Ｃ）第２化合物半導体層の第２面上からモードロス作用部位上に亙り形成された第２電極、
　（Ｄ）第２電極上に形成された第２光反射層、
　（Ｅ）第１化合物半導体層の第１面上に形成された第１光反射層、並びに、
　（Ｆ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
を備えており、
　積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、
　モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている。
　上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る発光素子は、
　（ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層の第２面と接する活性層、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、第１面が活性層と接する第２化合物半導体層、
が積層されて成る積層構造体、
　（ｂ）第２化合物半導体層の第２面上に形成された第２電極、
　（ｃ）第２電極上に形成された第２光反射層、
　（ｄ）第１化合物半導体層の第１面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、
　（ｅ）第１化合物半導体層の第１面上からモードロス作用部位上に亙り形成された第１光反射層、並びに、
　（ｆ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
を備えており、
　積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、
　モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている。
　本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている。即ち、電流注入領域とモードロス作用領域とは、電流非注入・内側領域によって隔てられている（切り離されている）。それ故、電流注入領域とモードロス作用領域との位置関係、モードロス作用領域を構成するモードロス作用部位の厚さ等を、適宜、決定することで、発振モードロスの増減を所望の状態とすることが可能となる。そして、その結果、例えば、閾値電流が増加したり、スロープ効率が悪化するといった従来の発光素子における問題を解決することができる。しかも、発振モードロスの制御と発光素子の発光状態の制御とを独立して行うことができるので、制御の自由度、発光素子の設計自由度を高くすることができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
図１は、実施例１の発光素子の模式的な一部断面図である。 図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための積層構造体等の模式的な一部断面図である。 図３は、実施例２の発光素子の模式的な一部断面図である。 図４は、実施例３の発光素子の模式的な一部断面図である。 図５は、実施例４の発光素子の模式的な一部断面図である。 図６は、図５に示した実施例４の発光素子の要部を切り出した模式的な一部断面図である。 図７は、実施例５の発光素子の模式的な一部断面図である。 図８は、実施例５の発光素子の変形例の模式的な一部断面図である。 図９は、実施例５の発光素子の別の変形例の模式的な一部断面図である。 図１０は、実施例６の発光素子の模式的な一部断面図である。 図１１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、従来の発光素子、実施例１の発光素子、実施例４の発光素子における光場強度を示す概念図である。
　以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る発光素子）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形）
６．実施例５（実施例１～実施例４の変形）
７．実施例６（本開示の第２の態様に係る発光素子）
８．その他
〈本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子、全般に関する説明〉
　本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、積層構造体には電流非注入領域（電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域の総称）が形成されているが、電流非注入領域は、具体的には、厚さ方向、第２化合物半導体層の第２電極側の領域に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層全体に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層及び活性層に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層から第１化合物半導体層の一部に亙り形成されていてもよい。モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っているが、電流注入領域から充分に離れた領域においては、モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っていなくともよい。
　本開示の第１の態様に係る発光素子において、電流非注入・外側領域はモードロス作用領域の下方に位置している形態とすることができる。
　上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る発光素子において、電流注入領域の射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域の射影像の面積をＳ2としたとき、
０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
を満足する形態とすることができる。また、本開示の第２の態様に係る発光素子において、電流注入領域の射影像の面積をＳ1’、電流非注入・内側領域の射影像の面積をＳ2’としたとき、
０．０１≦Ｓ1’／（Ｓ1’＋Ｓ2’）≦０．７
を満足する形態とすることができる。但し、Ｓ1／（Ｓ1’＋Ｓ2）の範囲、Ｓ1’／（Ｓ1’＋Ｓ2’）の範囲は、上記の範囲に限定あるいは制限されるものではない。
　上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、積層構造体へのイオン注入によって形成される構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『本開示の第１－Ａの態様に係る発光素子』、『本開示の第２－Ａの態様に係る発光素子』と呼ぶ。そして、この場合、イオン種は、ボロン、プロトン、リン、ヒ素、炭素、窒素、フッ素、酸素、ゲルマニウム及びシリコンから成る群から選択された少なくとも１種類のイオンである構成とすることができる。
　あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、第２化合物半導体層の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層の第２面への反応性イオンエッチング処理によって形成される構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『本開示の第１－Ｂの態様に係る発光素子』、『本開示の第２－Ｂの態様に係る発光素子』と呼ぶ。これらの処理にあっては、電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域はプラズマ粒子に晒されるので、第２化合物半導体層の導電性に劣化が生じ、電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は高抵抗状態となる。即ち、電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、第２化合物半導体層の第２面のプラズマ粒子への暴露によって形成される構成とすることができる。プラズマ粒子として、具体的には、アルゴン、酸素、窒素等を挙げることができる。
　あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、第２光反射層は、第１光反射層からの光を、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域を有する構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『本開示の第１－Ｃの態様に係る発光素子』、『本開示の第２－Ｃの態様に係る発光素子』と呼ぶ。具体的には、モードロス作用部位の側壁（モードロス作用部位に設けられた開口部の側壁）の上方に位置する第２光反射層の領域は、順テーパー状の傾斜を有し、あるいは又、第１光反射層に向かって凸状に湾曲した領域を有する。あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、第１光反射層は、第２光反射層からの光を、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域を有する構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『本開示の第１－Ｃ’の態様に係る発光素子』、『本開示の第２－Ｃ’の態様に係る発光素子』と呼ぶ。具体的には、本開示の第１－Ｃ’の態様に係る発光素子にあっては、第１光反射層の一部の領域に、順テーパー状の傾斜を形成し、あるいは、第２光反射層に向かって凸状の湾曲部を形成すればよい。また、本開示の第２－Ｃ’の態様に係る発光素子にあっては、モードロス作用部位の側壁（モードロス作用部位に設けられた開口部の側壁）の上方に位置する第１光反射層の領域は、順テーパー状の傾斜を有し、あるいは又、第２光反射層に向かって凸状に湾曲した領域を有する。また、モードロス作用部位の頂面と、モードロス作用部位に設けられた開口部の側壁との境界（側壁エッジ部）において光を散乱させることで、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって光を散乱させる構成とすることもできる。
　以上に説明した本開示の第１－Ａの態様、本開示の第１－Ｂの態様あるいは本開示の第１－Ｃの態様に係る発光素子において、電流注入領域における活性層から第２化合物半導体層の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0としたとき、
Ｌ0＞Ｌ2
を満足する構成とすることができる。また、以上に説明した本開示の第２－Ａの態様、本開示の第２－Ｂの態様あるいは本開示の第２－Ｃの態様に係る発光素子において、電流注入領域における活性層から第１化合物半導体層の第１面までの光学的距離をＬ1’、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0’としたとき、
Ｌ0’＞Ｌ1’
を満足する構成とすることができる。更には、これらの構成を含む、以上に説明した本開示の第１－Ａの態様、本開示の第２－Ａの態様、本開示の第１－Ｂの態様、本開示の第２－Ｂの態様、本開示の第１－Ｃの態様あるいは本開示の第２－Ｃの態様に係る発光素子において、生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する構成とすることができる。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域の存在によって、モードロス作用領域の射影像内において、Ｚ軸から離れるほど、減少するが、基本モードの光場強度の減少よりも高次モードのモードロスの方が多く、基本モードを一層安定化させることができるし、電流注入内側領域が存在しない場合に比べるとモードロスを抑制することができるので、閾値電流の低下を図ることができる。
　また、以上に説明した本開示の第１－Ａの態様、本開示の第２－Ａの態様、本開示の第１－Ｂの態様、本開示の第２－Ｂの態様、本開示の第１－Ｃの態様あるいは本開示の第２－Ｃの態様に係る発光素子において、モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る構成とすることができる。誘電体材料として、ＳｉＯX、ＳｉＮX、ＡｌＮX、ＡｌＯX、ＴａＯX、ＺｒＯXを例示することができるし、金属材料あるいは合金材料として、チタン、金、白金あるいはこれらの合金を例示することができるが、これらの材料に限定するものではない。これらの材料から構成されたモードロス作用部位により光を吸収させ、モードロスを増加させることができる。あるいは直接的に光を吸収しなくても、位相を乱すことでモードロスを制御することができる。この場合、モードロス作用部位は誘電体材料から成り、モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍から外れる値である構成とすることができる。即ち、共振器内を周回し定在波を形成する光の位相を、モードロス作用部位においては位相を乱すことで定在波を破壊し、それに相応するモードロスを与えることができる。あるいは又、モードロス作用部位は誘電体材料から成り、モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍である構成とすることができる。即ち、モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の位相を乱さず定在波を破壊しないような厚さである構成とすることができる。但し、厳密に１／４の整数倍である必要はなく、
（λ／４ｎ0）×ｍ－（λ／８ｎ0）≦ｔ0≦（λ／４ｎ0）×２ｍ＋（λ／８ｎ0）
を満足すればよい。あるいは又、モードロス作用部位を、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る構成とすることで、モードロス作用部位を通過する光がモードロス作用部位によって、位相を乱されたり、吸収させることができる。そして、これらの構成を採用することで、発振モードロスの制御を一層高い自由度をもって行うことができるし、発光素子の設計自由度を一層高くすることができる。
　あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る発光素子において、
　第２化合物半導体層の第２面側には凸部が形成されており、
　モードロス作用部位は、凸部を囲む第２化合物半導体層の第２面の領域上に形成されている構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『本開示の第１－Ｄの態様に係る発光素子』と呼ぶ。凸部は、電流注入領域及び電流非注入・内側領域を占めている。そして、この場合、電流注入領域における活性層から第２化合物半導体層の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0としたとき、
Ｌ0＜Ｌ2
を満足する構成とすることができ、更には、これらの場合、生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、電流注入領域及び電流非注入・内側領域に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する構成とすることができる。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域の存在によって、電流注入領域及び電流非注入・内側領域の射影像内において増加する。更には、これらの場合、モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る構成とすることができる。ここで、誘電体材料、金属材料又は合金材料として、上述した各種の材料を挙げることができる。
　あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第２の態様に係る発光素子において、　第１化合物半導体層の第１面側には凸部が形成されており、
　モードロス作用部位は、凸部を囲む第１化合物半導体層の第１面の領域上に形成されており、あるいは又、モードロス作用部位は、凸部を囲む第１化合物半導体層の領域から構成されている構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『本開示の第２－Ｄの態様に係る発光素子』と呼ぶ。凸部は、電流注入領域及び電流非注入・内側領域の射影像と一致する。そして、この場合、電流注入領域における活性層から第１化合物半導体層の第１面までの光学的距離をＬ1’、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0’としたとき、
Ｌ0’＜Ｌ1’
を満足する構成とすることができ、更には、これらの場合、生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、電流注入領域及び電流非注入領域に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する構成とすることができ、更には、これらの場合、モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る構成とすることができる。ここで、誘電体材料、金属材料又は合金材料として、上述した各種の材料を挙げることができる。
　以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子において、第２電極は透明導電性材料から成る構成とすることができる。
　以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様～第２の態様に係る発光素子（以下、これらを総称して、単に『本開示の発光素子等』と呼ぶ）から、第１化合物半導体層の頂面から第１光反射層を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）を構成することができるし、あるいは又、第２化合物半導体層の頂面から第２光反射層を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子を構成することもできる。
　本開示の発光素子等において、第１光反射層から第２光反射層まで距離は、０．１５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましいが、これに限定するものではない。
　本開示の発光素子等において、少なくとも第２光反射層は支持基板に固定されている形態とすることができる。
　本開示の発光素子等にあっては、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に、活性層の面積重心点は存在しない形態とすることができる。第１光反射層が形成された発光素子製造用基板上に、第１化合物半導体層を、ＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長により形成したとき、第１光反射層の縁部から第１光反射層の中心部に向かってエピタキシャル成長する第１化合物半導体層が会合すると、会合部分に結晶欠陥が多く発生する場合がある。この結晶欠陥が多く存在する会合部分が電流注入領域の中心部に位置すると、発光素子の特性に悪影響が生じる虞がある。あるいは又、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に、活性層の面積重心点は存在しない形態とすることができる。第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に第２光反射層の面積重心点が存在しない形態、第１光反射層の面積重心点を通る第１光反射層に対する法線上に活性層の面積重心点が存在しない形態とすることで、発光素子の特性への悪影響の発生を確実に抑制することができる。
　本開示の発光素子等において、積層構造体は、具体的には、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体から成る構成とすることができる。ここで、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体として、より具体的には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを挙げることができる。更には、これらの化合物半導体に、所望に応じて、ホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。活性層は、量子井戸構造を有することが望ましい。具体的には、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）を有していてもよいし、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有していてもよい。量子井戸構造を有する活性層は、井戸層及び障壁層が、少なくとも１層、積層された構造を有するが、（井戸層を構成する化合物半導体，障壁層を構成する化合物半導体）の組合せとして、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＧａＮ）、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＩｎzＧａ(1-z)Ｎ）［但し、ｙ＞ｚ］、（ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ，ＡｌＧａＮ）を例示することができる。第１化合物半導体層を第１導電型（例えば、ｎ型）の化合物半導体から構成し、第２化合物半導体層を第１導電型とは異なる第２導電型（例えば、ｐ型）の化合物半導体から構成することができる。第１化合物半導体層、第２化合物半導体層は、第１クラッド層、第２クラッド層とも呼ばれる。第１化合物半導体層、第２化合物半導体層は、単一構造の層であってもよいし、多層構造の層であってもよいし、超格子構造の層であってもよい。更には、組成傾斜層、濃度傾斜層を備えた層とすることもできる。
　積層構造体は発光素子製造用基板の第１面上に形成されるが、発光素子製造用基板として、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができるが、ＧａＮ基板の使用が欠陥密度の少ないことから好ましい。ＧａＮ基板は成長面によって、極性／無極性／半極性と特性が変わることが知られているが、ＧａＮ基板のいずれの主面も化合物半導体層の形成に使用することができる。また、これらの基板の主面に関して、結晶構造（例えば、立方晶型や六方晶型等）によっては、所謂Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｒ面、Ｍ面、Ｎ面、Ｓ面等の名称で呼ばれる結晶方位面、あるいは、これらを特定方向にオフさせた面等を用いることもできる。発光素子を構成する各種の化合物半導体層の形成方法として、例えば、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法，Metal Organic-Chemical Vapor Deposition 法、ＭＯＶＰＥ法，Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy 法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法， Atomic Layer Deposition 法）、マイグレーション・エンハンスト・エピタキシー法（ＭＥＥ法， Migration-Enhanced Epitaxy 法）、プラズマアシステッド物理的気相成長法（ＰＰＤ法）等を挙げることができるが、これらに限定するものではない。
　ここで、ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。ｎ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有するＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ4ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｅ、Ｓ、Ｏ、Ｐｄ、Ｐｏを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｃ、Ｈｇ、Ｓｒを挙げることができる。
　支持基板は、例えば、発光素子製造用基板として例示した各種の基板から構成すればよいし、あるいは又、ＡｌＮ等から成る絶縁性基板、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｇｅ等から成る半導体基板、金属製基板や合金製基板から構成することもできるが、導電性を有する基板を用いることが好ましく、あるいは又、機械的特性、弾性変形、塑性変形性、放熱性等の観点から金属製基板や合金製基板を用いることが好ましい。支持基板の厚さとして、例えば、０．０５ｍｍ乃至０．５ｍｍを例示することができる。第２光反射層の支持基板への固定方法として、半田接合法、常温接合法、粘着テープを用いた接合法、ワックス接合を用いた接合法等、既知の方法を用いることができるが、導電性の確保という観点からは半田接合法あるいは常温接合法を採用することが望ましい。例えば導電性基板であるシリコン半導体基板を支持基板として使用する場合、熱膨張係数の違いによる反りを抑制するために、４００゜Ｃ以下の低温で接合可能な方法を採用することが望ましい。支持基板としてＧａＮ基板を使用する場合、接合温度が４００゜Ｃ以上であってもよい。
　本開示の発光素子等の製造においては、発光素子製造用基板を残したままとしてもよいし、第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成した後、第１光反射層が形成されている場合には第１光反射層をストッパ層として、発光素子製造用基板を除去してもよい。具体的には、第１化合物半導体層上に活性層、第２化合物半導体層、第２電極、第２光反射層を順次形成し、次いで、第２光反射層を支持基板に固定した後、第１光反射層が形成されている場合には第１光反射層をストッパ層として発光素子製造用基板を除去して、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）及び第１光反射層を露出させればよい。更には、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）の上に第１電極を形成すればよい。
　発光素子製造用基板の除去は、化学的／機械的研磨法（ＣＭＰ法）に基づき行う形態とすることができる。尚、先ず、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液、アンモニア溶液＋過酸化水素水、硫酸溶液＋過酸化水素水、塩酸溶液＋過酸化水素水、リン酸溶液＋過酸化水素水等を用いたウェットエッチング法や、ドライエッチング法、レーザを用いたリフトオフ法、機械研磨法等によって、あるいは、これらの組合せによって、発光素子製造用基板の一部の除去を行い、あるいは、発光素子製造用基板の厚さを薄くし、次いで、化学的／機械的研磨法を実行することで、第１化合物半導体層（第１化合物半導体層の第１面）、及び、第１光反射層が形成されている場合には第１光反射層を露出させればよい。
　ＧａＮ基板は成長面によって、極性／無極性／半極性と特性が変わることが知られているが、ＧａＮ基板のいずれの主面も化合物半導体層の形成に使用することができる。また、ＧａＮ基板の主面に関して、結晶構造（例えば、立方晶型や六方晶型等）によっては、所謂Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｒ面、Ｍ面、Ｎ面、Ｓ面等の名称で呼ばれる結晶面の面方位を特定方向にオフさせた面（オフ角が０度の場合を含む）を用いる。
　第１電極は、発光素子製造用基板が残されている場合、発光素子製造用基板の第１面と対向する第２面上に形成すればよい。また、発光素子製造用基板が残されていない場合、積層構造体を構成する第１化合物半導体層の第１面上に形成すればよい。尚、この場合、第１化合物半導体層の第１面には第１光反射層が形成されるので、例えば、第１光反射層を取り囲むように第１電極を形成すればよい。第１電極は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属（合金を含む）を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、具体的には、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ｐｔ、Ｐｄ／Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄを例示することができる。尚、多層構成における「／」の前の層ほど、より活性層側に位置する。以下の説明においても同様である。第１電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。
　第１光反射層を取り囲むように第１電極を形成する場合、第１光反射層と第１電極とは接している構成とすることができる。あるいは又、第１光反射層と第１電極とは離間しており、即ち、オフセットを有しており、離間距離は１ｍｍ以内である構成とすることができる。第１光反射層内に位置する電流注入領域と第１電極とが平面的に離れると、電流は、第１化合物半導体層中を長い距離、流れることになる。それ故、この電流経路において生ずる電気抵抗を低く抑えるために、離間距離は１ｍｍ以内であることが好ましい。場合によっては、第１光反射層の縁部の上にまで第１電極が形成されている状態、第１電極の縁部の上にまで第１光反射層が形成されている状態を挙げることもできる。ここで、第１電極の縁部の上にまで第１光反射層が形成されている状態とする場合、第１電極は、レーザ発振の基本モード光を出来る限り吸収しないように、或る程度の大きさの開口部を有する必要がある。開口部の大きさは、基本モードの波長や横方向（第１化合物半導体層の面内方向）の光閉じ込め構造によって変化するので、限定するものではないが、おおよそ発振波長λの数倍のオーダーであることが好ましい。
　第２電極を構成する透明導電性材料として、インジウム－錫複合酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、ＩＴｉＯ（ＴｉドープのＩｎ2Ｏ3）、インジウム－亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯやＢドープのＺｎＯを含む）、インジウム・ドープのガリウム－亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ4）、酸化アルミニウム・ドープの酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ＡｌＭｇＺｎＯ（酸化アルミニウム及び酸化マグネシウム・ドープの酸化亜鉛）、インジウム－ガリウム複合酸化物（ＩＧＯ）、ＩｎＳｎＺｎＯ、ＮｉＯ、又は、ガリウム・ドープの酸化亜鉛（ＧＺＯ）を例示することができる。あるいは又、第２電極として、ガリウム酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物等を母層とする透明導電膜を挙げることができる。第２電極は、これらの材料の少なくとも１種類から構成すればよい。第２電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて成膜することができる。第２電極を透明導電性材料から構成することで、電流を横方向（第２化合物半導体層の面内方向）に広げることができ、効率良く、電流注入領域に電流を供給することができる。
　第１電極や第２電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。第１電極をＡｇ層あるいはＡｇ／Ｐｄ層から構成する場合、第１電極の表面に、例えば、Ｎｉ／ＴｉＷ／Ｐｄ／ＴｉＷ／Ｎｉから成るカバーメタル層を形成し、カバーメタル層の上に、例えば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕの多層構成あるいはＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｃｒ／Ａｕの多層構成から成るパッド電極を形成することが好ましい。
　第１光反射層及び第２光反射層を構成する光反射層（分布ブラッグ反射鏡層、Distributed Bragg Reflector 層、ＤＢＲ層）は、例えば、半導体多層膜や誘電体多層膜から構成される。誘電体材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物、窒化物（例えば、ＳｉＮX、ＡｌＮX、ＡｌＧａＮX、ＧａＮX、ＢＮX等）、又は、フッ化物等を挙げることができる。具体的には、ＳｉＯX、ＴｉＯX、ＮｂＯX、ＺｒＯX、ＴａＯX、ＺｎＯX、ＡｌＯX、ＨｆＯX、ＳｉＮX、ＡｌＮX等を例示することができる。そして、これらの誘電体材料の内、屈折率が異なる誘電体材料から成る２種類以上の誘電体膜を交互に積層することにより、光反射層を得ることができる。例えば、ＳｉＯX／ＳｉＮY、ＳｉＯX／ＮｂＯY、ＳｉＯX／ＺｒＯY、ＳｉＯX／ＡｌＮY等の多層膜が好ましい。所望の光反射率を得るために、各誘電体膜を構成する材料、膜厚、積層数等を、適宜、選択すればよい。各誘電体膜の厚さは、用いる材料等により、適宜、調整することができ、発振波長（発光波長）λ、用いる材料の発振波長λでの屈折率ｎによって決定される。具体的には、λ／（４ｎ）の奇数倍とすることが好ましい。例えば、発振波長λが４１０ｎｍの発光素子において、光反射層をＳｉＯX／ＮｂＯYから構成する場合、４０ｎｍ乃至７０ｎｍ程度を例示することができる。積層数は、２以上、好ましくは５乃至２０程度を例示することができる。光反射層全体の厚さとして、例えば、０．６μｍ乃至１．７μｍ程度を例示することができる。
　光反射層は、周知の方法に基づき形成することができ、具体的には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＥＣＲプラズマスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法等のＰＶＤ法；各種ＣＶＤ法；スプレー法、スピンコート法、ディップ法等の塗布法；これらの方法の２種以上を組み合わせる方法；これらの方法と、全体又は部分的な前処理、不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等）又はプラズマの照射、酸素ガスやオゾンガス、プラズマの照射、酸化処理（熱処理）、露光処理のいずれか１種以上とを組み合わせる方法等を挙げることができる。
　あるいは又、第１光反射層は、少なくともＮ（窒素）原子を含んだ誘電体膜を備えていることが望ましく、更には、このＮ原子を含んだ誘電体膜は、誘電体多層膜の最上層であることが一層望ましい。あるいは又、第１光反射層は、少なくともＮ（窒素）原子を含んだ誘電体材料層によって被覆されていることが望ましい。あるいは又、第１光反射層の表面に対して窒化処理を施すことで、第１光反射層の表面を、少なくともＮ（窒素）原子を含んだ層（以下、便宜上、『表面層』と呼ぶ）とすることが望ましい。少なくともＮ原子を含んだ誘電体膜あるいは誘電体材料層、表面層の厚さは、λ／（４ｎ）の奇数倍とすることが好ましい。少なくともＮ原子を含んだ誘電体膜あるいは誘電体材料層を構成する材料として、具体的には、ＳｉＮX、ＳｉＯYＮZを挙げることができる。このように、少なくともＮ原子を含んだ誘電体膜あるいは誘電体材料層、表面層を形成することで、第１光反射層を覆う化合物半導体層を形成したとき、第１光反射層を覆う化合物半導体層の結晶軸と発光素子製造用基板の結晶軸のずれを改善することが可能となり、共振器となる積層構造体の品質を高めることが可能となる。
　光反射層は、電流注入領域を覆う限り、大きさ及び形状は特に限定されない。電流注入領域と電流非注入・内側領域との境界の形状、電流非注入・内側領域と電流非注入・外側領域との境界の形状として、具体的には、円形、楕円形、矩形、多角形（三角形、四角形、六角形等）を挙げることができる。電流注入領域と電流非注入・内側領域との境界の形状、及び、電流非注入・内側領域と電流非注入・外側領域との境界の形状は、相似形であることが望ましい。電流注入領域と電流非注入・内側領域との境界の形状が円形の場合、直径５μｍ乃至１００μｍ程度であることが好ましい。
　積層構造体の側面や露出面を絶縁膜で被覆してもよい。絶縁膜の形成は、周知の方法に基づき行うことができる。絶縁膜を構成する材料の屈折率は、積層構造体を構成する材料の屈折率よりも小さいことが好ましい。絶縁膜を構成する材料として、ＳｉＯ2を含むＳｉＯX系材料、ＳｉＮX系材料、ＳｉＯYＮZ系材料、ＴａＯX、ＺｒＯX、ＡｌＮX、ＡｌＯX、ＧａＯXを例示することができるし、あるいは又、ポリイミド樹脂等の有機材料を挙げることもできる。絶縁膜の形成方法として、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができるし、塗布法に基づき形成することもできる。
　実施例１は、本開示の第１の態様に係る発光素子、具体的には、本開示の第１－Ａの態様に係る発光素子に関する。実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４の発光素子は、より具体的には、第２化合物半導体層２２の頂面から第２光反射層４２を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る。
　模式的な一部端面図を図１に示す実施例１の発光素子あるいは後述する実施例２～実施例５の発光素子は、
　（Ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと接する活性層（発光層）２３、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第１面２２ａが活性層２３と接する第２化合物半導体層２２、
が積層されて成る積層構造体２０、
　（Ｂ）第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域５５を構成するモードロス作用部位（モードロス作用層）５４、
　（Ｃ）第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂの上からモードロス作用部位５４の上に亙り形成された第２電極３２、
　（Ｄ）第２電極３２の上に形成された第２光反射層４２、
　（Ｅ）第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの上に形成された第１光反射層４１、並びに、
　（Ｆ）第１化合物半導体層２１に電気的に接続された第１電極３１、
を備えている。尚、実施例１の発光素子あるいは後述する実施例２～実施例４の発光素子において、積層構造体２０は、導電性を有する発光素子製造用基板１１の第１面１１ａの上に形成されており、第１電極３１は、発光素子製造用基板１１の第１面１１ａと対向する第２面１１ｂの上に形成されている。
　そして、積層構造体２０には、電流注入領域５１、電流注入領域５１を取り囲む電流非注入・内側領域５２、及び、電流非注入・内側領域５２を取り囲む電流非注入・外側領域５３が形成されており、モードロス作用領域５５の射影像と電流非注入・外側領域５３の射影像とは重なり合っている。即ち、電流非注入・外側領域５３はモードロス作用領域５５の下方に位置している。尚、電流が注入される電流注入領域５１から充分に離れた領域においては、モードロス作用領域５５の射影像と電流非注入・外側領域５３の射影像とは重なり合っていなくともよい。ここで、積層構造体２０には、電流が注入されない電流非注入領域５２，５３が形成されているが、図示した例では、厚さ方向、第２化合物半導体層２２から第１化合物半導体層２１の一部に亙り形成されている。但し、電流非注入領域５２，５３は、厚さ方向、第２化合物半導体層２２の第２電極側の領域に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層２２全体に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層２２及び活性層２３に形成されていてもよい。
　モードロス作用部位（モードロス作用層）５４は、ＳｉＯ2といった誘電体材料から成り、実施例１あるいは後述する実施例２～実施例５の発光素子においては、第２電極３２と第２化合物半導体層２２との間に形成されている。モードロス作用部位５４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍から外れる値とすることができる。あるいは又、モードロス作用部位５４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍とすることもできる。即ち、モードロス作用部位５４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の位相を乱さず、定在波を破壊しないような厚さとすることができる。但し、厳密に１／４の整数倍である必要はなく、
（λ／４ｎ0）×ｍ－（λ／８ｎ0）≦ｔ0≦（λ／４ｎ0）×２ｍ＋（λ／８ｎ0）
を満足すればよい。具体的には、モードロス作用部位５４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の値を「１００」としたとき、２５乃至２５０程度とすることが好ましい。そして、これらの構成を採用することで、モードロス作用部位５４を通過するレーザ光と、電流注入領域５１を通過するレーザ光との間の位相差を変える（位相差を制御する）ことができ、発振モードロスの制御を一層高い自由度をもって行うことができるし、発光素子の設計自由度を一層高くすることができる。
　実施例１において、電流注入領域５１と電流非注入・内側領域５２との境界の形状を円形（直径：８μｍ）とし、電流非注入・内側領域５２と電流非注入・外側領域５３との境界の形状を円形（直径：１２μｍ）とした。即ち、電流注入領域５１の射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域５２の射影像の面積をＳ2としたとき、
０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
を満足する。具体的には、
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）＝８2／１２2＝０．４４
である。
　実施例１あるいは後述する実施例２～実施例３、実施例５の発光素子において、電流注入領域５１における活性層２３から第２化合物半導体層２２の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域５５における活性層２３からモードロス作用部位５４の頂面（第２電極３２と対向する面）までの光学的距離をＬ0としたとき、
Ｌ0＞Ｌ2
を満足する。具体的には、
Ｌ0／Ｌ2＝１．５
とした。そして、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域５５により、第１光反射層４１と第２光反射層４２とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域５５の存在によって、モードロス作用領域５５の射影像内において、Ｚ軸から離れるほど、減少するが（図１１の（Ｂ）の概念図を参照）、基本モードの光場強度の減少よりも高次モードの光場強度の減少の方が多く、基本モードを一層安定化させることができるし、閾値電流の低下を図ることができるし、基本モードの相対的な光場強度を増加させることができる。しかも、高次モードの光場強度の裾の部分は、電流注入領域から、従来の発光素子（図１１の（Ａ）参照）よりも一層遠くに位置するので、逆レンズ効果の影響の低減を図ることができる。尚、そもそも、ＳｉＯ2から成るモードロス作用部位５４を設けない場合、発振モード混在が発生してしまう。
　第１化合物半導体層２１はｎ－ＧａＮ層から成り、活性層２３はＩｎ0.04Ｇａ0.96Ｎ層（障壁層）とＩｎ0.16Ｇａ0.84Ｎ層（井戸層）とが積層された５重の多重量子井戸構造から成り、第２化合物半導体層２２はｐ－ＧａＮ層から成る。また、第１電極３１はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕから成り、第２電極３２は、透明導電性材料、具体的には、ＩＴＯから成る。モードロス作用部位５４には円形の開口部５４Ａが形成されており、この開口部５４Ａの底部に第２化合物半導体層２２が露出している。第１電極３１の縁部の上には、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するための、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ又はＶ／Ｐｔ／Ａｕから成るパッド電極（図示せず）が形成あるいは接続されている。第２電極３２の縁部の上には、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するための、例えばＴｉ／Ｐｄ／Ａｕ又はＴｉ／Ｎｉ／Ａｕから成るパッド電極３３が形成あるいは接続されている。第１光反射層４１及び第２光反射層４２は、ＳｉＮ層とＳｉＯ2層の積層構造（誘電体膜の積層総数：２０層）から成る。第１光反射層４１及び第２光反射層４２はこのように多層構造を有するが、図面の簡素化のため、１層で表している。第１光反射層４１から第２光反射層４２まで距離は、０．１５μｍ以上、５０μｍ以下であり、具体的には、例えば、４．５μｍである。
　実施例１の発光素子において、電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３は、積層構造体２０へのイオン注入によって形成される。イオン種として、例えば、ボロンを選択したが、ボロンイオンに限定するものではない。
　以下、積層構造体等の模式的な一部端面図である図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを参照して、実施例１の発光素子の製造方法を説明する。
　　［工程－１００］
　先ず、発光素子製造用基板１１上に、多層膜から成り、凸形状を有する第１光反射層４１を形成する。具体的には、ＧａＮ基板から成る発光素子製造用基板１１の第１面１１ａ上に、周知の方法に基づき、多層膜から成り、パターニングされた第１光反射層４１を形成する。こうして、図２Ａに示す構造を得ることができる。第１光反射層４１の形状は円盤状である。但し、第１光反射層４１の形状はこれに限定するものではない。
　　［工程－１１０］
　次に、第１光反射層４１を含む発光素子製造用基板１１上に、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと接する活性層（発光層）２３、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第１面２２ａが活性層２３と接する第２化合物半導体層２２、
が積層されて成る積層構造体２０を形成する。具体的には、ＥＬＯ法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長により、ｎ－ＧａＮから成る第１化合物半導体層２１を形成し、更に、その上に、エピタキシャル成長法に基づき、活性層２３、第２化合物半導体層２２を形成することで、積層構造体２０を得ることができる。
　　［工程－１２０］
　その後、ボロンイオンを用いたイオン注入法に基づき、電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３を積層構造体２０に形成する。
　　［工程－１３０］
　次いで、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に、周知の方法に基づき、開口部５４Ａを有し、ＳｉＯ2から成るモードロス作用部位（モードロス作用層）５４を形成する（図２Ｂ参照）。
　　［工程－１４０］
　その後、開口部５４Ａの底面に露出した第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂからモードロス作用部位（モードロス作用層）５４の上に亙り、例えば、リフトオフ法に基づき第２電極３２を形成し、更に、周知の方法に基づきパッド電極３３を形成する。こうして、図２Ｃに示す構造を得ることができる。次いで、第２電極３２の上からパッド電極３３の上に亙り、周知の方法に基づき第２光反射層４２を形成する。こうして、図１に示す構造を得ることができる。その後、第１電極３１等を発光素子製造用基板１１の第２面１１ｂ上に周知の方法に基づき形成し、更に、所謂素子分離を行うことで発光素子を分離し、積層構造体の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯ2から成る絶縁膜で被覆する。そして、パッケージや封止することで、実施例１の発光素子を完成させる。
　実施例１の発光素子において、積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている。それ故、概念図を図１１の（Ｂ）に示すように、発振モードロスの増減（具体的には、実施例１にあっては増加）を所望の状態とすることが可能となる。そして、その結果、例えば、閾値電流が増加したり、スロープ効率が悪化するといった従来の発光素子における問題を解決することができる。例えば、基本モードにおける発振モードロスを減少させることによって、閾値電流の低下を図ることができる。しかも、発振モードロスが与えられる領域と電流が注入され発光に寄与する領域とを独立して制御することができるので、制御の自由度、発光素子の設計自由度を高くすることができる。具体的には、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を上記の所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。
　実施例２は、実施例１の変形であり、本開示の第１－Ｂの態様に係る発光素子に関する。模式的な一部断面図を図３に示すように、実施例２の発光素子において、電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３は、第２化合物半導体層２２の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層２２の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層２２の第２面への反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理によって形成される。そして、このように電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３はプラズマ粒子（具体的には、アルゴン、酸素、窒素等）に晒されるので、第２化合物半導体層２２の導電性に劣化が生じ、電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３は高抵抗状態となる。即ち、電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３は、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂのプラズマ粒子への暴露によって形成される。
　実施例２においても、電流注入領域５１と電流非注入・内側領域５２との境界の形状を円形（直径：１０μｍ）とし、電流非注入・内側領域５２と電流非注入・外側領域５３との境界の形状を円形（直径：１５μｍ）とした。即ち、電流注入領域５１の射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域５２の射影像の面積をＳ2としたとき、
０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
を満足する。具体的には、
Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）＝１０2／１５2＝０．４４
である。
　実施例２にあっては、実施例１の［工程－１２０］の代わりに、第２化合物半導体層２２の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層２２の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層２２の第２面への反応性イオンエッチング処理に基づき、電流非注入・内側領域５２及び電流非注入・外側領域５３を積層構造体２０に形成すればよい。
　以上の点を除き、実施例２の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子と構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　実施例２あるいは後述する実施例３の発光素子にあっても、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を前述した所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。
　実施例３は、実施例１～実施例２の変形であり、本開示の第１－Ｃの態様に係る発光素子に関する。模式的な一部断面図を図４に示すように、実施例３の発光素子において、第２光反射層４２は、第１光反射層４１からの光を、第１光反射層４１と第２光反射層４２とによって構成される共振器構造の外側に向かって（即ち、モードロス作用領域５５に向かって）反射あるいは散乱する領域を有する。具体的には、モードロス作用部位（モードロス作用層）５４の側壁（開口部５４Ｂの側壁）の上方に位置する第２光反射層４２の部分は、順テーパー状の傾斜部４２Ａを有し、あるいは又、第１光反射層４１に向かって凸状に湾曲した領域を有する。
　実施例３において、電流注入領域５１と電流非注入・内側領域５２との境界の形状を円形（直径：８μｍ）とし、電流非注入・内側領域５２と電流非注入・外側領域５３との境界の形状を円形（直径：１０μｍ乃至２０μｍ）とした。
　実施例３にあっては、実施例１の［工程－１３０］と同様の工程において、開口部５４Ｂを有し、ＳｉＯ2から成るモードロス作用部位（モードロス作用層）５４を形成するとき、順テーパー状の側壁を有する開口部５４Ｂを形成すればよい。具体的には、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に形成されたモードロス作用層の上にレジスト層を形成し、開口部５４Ｂを形成すべきレジスト層の部分に、フォトリソグラフィ技術に基づき開口を設ける。周知の方法に基づき、この開口の側壁を順テーパー状とする。そして、エッチバックを行うことで、モードロス作用部位（モードロス作用層）５４に順テーパー状の側壁を有する開口部５４Ｂを形成することができる。更には、このようなモードロス作用部位（モードロス作用層）５４の上に、第２電極３２、第２光反射層４２を形成することで、第２光反射層４２に順テーパー状の傾斜部４２Ａを付与することができる。
　以上の点を除き、実施例３の発光素子の構成、構造は、実施例１～実施例２の発光素子と構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　実施例４は、実施例１～実施例３の変形であり、本開示の第１－Ｄの態様に係る発光素子に関する。実施例４の発光素子の模式的な一部断面図を図５に示し、要部を切り出した模式的な一部断面図を図６に示すように、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ側には凸部２２Ａが形成されている。そして、図５及び図６に示すように、モードロス作用部位（モードロス作用層）５４は、凸部２２Ａを囲む第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂの領域２２Ｂの上に形成されている。凸部２２Ａは、電流注入領域５１、電流注入領域５１及び電流非注入・内側領域５２を占めている。モードロス作用部位（モードロス作用層）５４は、実施例１と同様に、例えば、ＳｉＯ2といった誘電体材料から成る。領域２２Ｂには、電流非注入・外側領域５３が設けられている。電流注入領域５１における活性層２３から第２化合物半導体層２２の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域５５における活性層２３からモードロス作用部位５４の頂面（第２電極３２と対向する面）までの光学的距離をＬ0としたとき、
Ｌ0＜Ｌ2
を満足する。具体的には、
Ｌ2／Ｌ0＝１．５
とした。これによって、発光素子にはレンズ効果が生じる。
　実施例４の発光素子にあっては、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域５５により、電流注入領域５１及び電流非注入・内側領域５２に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域５５の存在によって、電流注入領域５１及び電流非注入・内側領域５２の射影像内において増加する。
　実施例４において、電流注入領域５１と電流非注入・内側領域５２との境界の形状を円形（直径：８μｍ）とし、電流非注入・内側領域５２と電流非注入・外側領域５３との境界の形状を円形（直径：３０μｍ）とした。
　実施例４にあっては、実施例１の［工程－１２０］と［工程－１３０］との間において、第２化合物半導体層２２の一部を第２面２２ｂ側から除去することで、凸部２２Ａを形成すればよい。
　以上の点を除き、実施例４の発光素子の構成、構造は、実施例１の発光素子と構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例４の発光素子にあっては、種々のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスを抑制し、横モードを多モード発振させるのみならず、レーザ発振の閾値を低減することができる。また、概念図を図１１の（Ｃ）に示すように、生じる基本モード及び高次モードの光場強度を、発振モードロスの増減（具体的には、実施例４にあっては、減少）に作用するモードロス作用領域の存在によって、電流注入領域及び電流非注入・内側領域の射影像内において増加させることができる。
　実施例５は、実施例１～実施例４の変形である。実施例５あるいは後述する実施例６の発光素子は、より具体的には、第１化合物半導体層２１の頂面から第１光反射層４１を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る。
　実施例５の発光素子にあっては、模式的な一部断面図を図７に示すように、第２光反射層４２は、金（Ａｕ）層あるいは錫（Ｓｎ）を含む半田層から成る接合層４３を介して、シリコン半導体基板から構成された支持基板４４に半田接合法に基づき固定されている。
　以下、実施例５の発光素子の製造方法を説明する。
　　［工程－５００］
　先ず、例えば、実施例１の［工程－１００］～［工程－１４０］と同様の工程とすることで、図１に示す状態を得ることができる。あるいは又、実施例２～実施例４において説明した発光素子の各種製造工程を実行する。
　　［工程－５１０］
　その後、第２光反射層４２を、接合層４３を介して支持基板４４に固定する。
　　［工程－５２０］
　次いで、発光素子製造用基板１１を除去して、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ及び第１光反射層４１を露出させる。具体的には、先ず、機械研磨法に基づき、発光素子製造用基板１１の厚さを薄くし、次いで、ＣＭＰ法に基づき、発光素子製造用基板１１の残部を除去する。こうして、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ及び第１光反射層４１を露出させる。
　　［工程－５３０］
　その後、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に第１電極３１を形成する。こうして、図７に示した構造を有する実施例５の発光素子を得ることができる。
　実施例５の発光素子にあっても、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を前述した所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。
　実施例５の発光素子の製造にあっては、第１光反射層が形成されている状態で発光素子製造用基板を除去する。それ故、第１光反射層が、発光素子製造用基板の除去時に一種のストッパーとして機能する結果、発光素子製造用基板面内における発光素子製造用基板の除去バラツキ、更には、第１化合物半導体層の厚さバラツキの発生を抑制することができ、共振器の長さの均一化を図ることができる結果、得られる発光素子の特性の安定化を達成することができる。しかも、第１光反射層と第１化合物半導体層との界面における第１化合物半導体層の面（平坦面）は平坦であるが故に、平坦面でのレーザ光の散乱を最小限に抑えることができる。
　以上に説明し、図７に示した発光素子の例では、第１電極３１の端部は第１光反射層４１から離間している。即ち、第１光反射層４１と第１電極３１とは離間しており、云い換えれば、オフセットを有しており、離間距離は１ｍｍ以内、具体的には、例えば、平均０．０５ｍｍである。但し、このような構造に限定するものではなく、第１電極３１の端部が第１光反射層４１と接していてもよいし、第１電極３１の端部が第１光反射層４１の縁部の上に亙り形成されていてもよい。
　また、実施例１の［工程－１００］を省略して、先ず、例えば、実施例１の［工程－１１０］～［工程－１４０］と同様の工程を実行した後、［工程－５１０］、［工程－５２０］を実行して、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａを露出させ、次いで、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に第１光反射層４１、第１電極３１を形成してもよい。こうして得られた発光素子の模式的な一部断面図を図８に示す。また、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に第１光反射層４１を形成する際、第１化合物半導体層２１をエッチングして、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａに凹部を形成し、この凹部に第１光反射層４１を形成してもよい。そして、この場合、凹部の側壁を順テーパー状とすれば、本開示の第１－Ｃ’の態様に係る発光素子を得ることができる（図９参照）。即ち、第１光反射層４１は、第２光反射層４２からの光を、第１光反射層４１と第２光反射層４２とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域（傾斜部４１Ａ）を有する。
　実施例６は、本開示の第２の態様に係る発光素子、具体的には、本開示の第２－Ａの態様に係る発光素子に関する。実施例６の発光素子は、より具体的には、第１化合物半導体層２１の頂面から第１光反射層４１を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る。
　模式的な一部端面図を図１０に示す実施例６の発光素子は、
　（ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと接する活性層（発光層）２３、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第１面２２ａが活性層２３と接する第２化合物半導体層２２、
が積層されて成る積層構造体２０、
　（ｂ）第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に形成された第２電極３２、
　（ｃ）第２電極３２上に形成された第２光反射層４２、
　（ｄ）第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域６５を構成するモードロス作用部位６４、
　（ｅ）第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの上からモードロス作用部位６４の上に亙り形成された第１光反射層４１、並びに、
　（ｆ）第１化合物半導体層２１に電気的に接続された第１電極３１、
を備えている。尚、実施例６の発光素子において、第１電極３１は、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの上に形成されている。
　そして、積層構造体２０には、電流注入領域６１、電流注入領域６１を取り囲む電流非注入・内側領域６２、及び、電流非注入・内側領域６２を取り囲む電流非注入・外側領域６３が形成されており、モードロス作用領域６５の射影像と電流非注入・外側領域６３の射影像とは重なり合っている。ここで、積層構造体２０には電流非注入領域６２，６３が形成されているが、図示した例では、厚さ方向、第２化合物半導体層２２から第１化合物半導体層２１の一部に亙り形成されている。但し、電流非注入領域６２，６３は、厚さ方向、第２化合物半導体層２２の第２電極側の領域に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層２２全体に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層２２及び活性層２３に形成されていてもよい。
　積層構造体２０、パッド電極３３、第１光反射層４１及び第２光反射層４２の構成は、実施例１と同様とすることができるし、接合層４３及び支持基板４４の構成は、実施例５と同様とすることができる。モードロス作用部位６４には円形の開口部６４Ａが形成されており、この開口部６４Ａの底部に第１化合物半導体層２１の第１面２１ａが露出している。
　モードロス作用部位（モードロス作用層）６４は、ＳｉＯ2といった誘電体材料から成り、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に形成されている。モードロス作用部位６４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍から外れる値とすることができる。あるいは又、モードロス作用部位６４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍とすることもできる。即ち、モードロス作用部位６４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の位相を乱さず、定在波を破壊しないような厚さとすることができる。但し、厳密に１／４の整数倍である必要はなく、
（λ／４ｎ0）×ｍ－（λ／８ｎ0）≦ｔ0≦（λ／４ｎ0）×２ｍ＋（λ／８ｎ0）
を満足すればよい。具体的には、モードロス作用部位６４の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の値を「１００」としたとき、２５乃至２５０程度とすることが好ましい。そして、これらの構成を採用することで、モードロス作用部位６４を通過するレーザ光と、電流注入領域６１を通過するレーザ光との間の位相差を変える（位相差を制御する）ことができ、発振モードロスの制御を一層高い自由度をもって行うことができるし、発光素子の設計自由度を一層高くすることができる。
　実施例６において、電流注入領域６１と電流非注入・内側領域６２との境界の形状を円形（直径：８μｍ）とし、電流非注入・内側領域６２と電流非注入・外側領域６３との境界の形状を円形（直径：１５μｍ）とした。即ち、電流注入領域６１の射影像の面積をＳ1’、電流非注入・内側領域６２の射影像の面積をＳ2’としたとき、
０．０１≦Ｓ1’／（Ｓ1’＋Ｓ2’）≦０．７
を満足する。具体的には、
Ｓ1’／（Ｓ1’＋Ｓ2’）＝８2／１５2＝０．２８
である。
　実施例６の発光素子において、電流注入領域６１における活性層２３から第１化合物半導体層２１の第１面までの光学的距離をＬ1’、モードロス作用領域６５における活性層２３からモードロス作用部位６４の頂面（第１電極３１と対向する面）までの光学的距離をＬ0’としたとき、
Ｌ0’＞Ｌ1’
を満足する。具体的には、
Ｌ0’／Ｌ1’＝１．０１
とした。そして、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域６５により、第１光反射層４１と第２光反射層４２とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域６５の存在によって、モードロス作用領域６５の射影像内において、Ｚ軸から離れるほど、減少するが（図１１の（Ｂ）の概念図を参照）、基本モードの光場強度の減少よりも高次モードの光場強度の減少の方が多く、基本モードを一層安定化させることができるし、閾値電流の低下を図ることができるし、基本モードの相対的な光場強度を増加させることができる。
　実施例６の発光素子において、電流非注入・内側領域６２及び電流非注入・外側領域６３は、実施例１と同様に、積層構造体２０へのイオン注入によって形成される。イオン種として、例えば、ボロンを選択したが、ボロンイオンに限定するものではない。
　以下、実施例６の発光素子の製造方法を説明する。
　　［工程－６００］
　先ず、発光素子製造用基板１１上に、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２１ａ、及び、第１面２１ａと対向する第２面２１ｂを有する第１化合物半導体層２１、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと接する活性層（発光層）２３、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有し、第１面２２ａが活性層２３と接する第２化合物半導体層２２、
が積層されて成る積層構造体２０を形成する。具体的には、ＥＬＯ法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法を用いて、横方向成長により、ｎ－ＧａＮから成る第１化合物半導体層２１を形成し、更に、その上に、エピタキシャル成長法に基づき、活性層２３、第２化合物半導体層２２を形成することで、積層構造体２０を得ることができる。
　　［工程－６１０］
　その後、ボロンイオンを用いたイオン注入法に基づき、電流非注入・内側領域６２及び電流非注入・外側領域６３を積層構造体２０に形成する。
　　［工程－６２０］
　次いで、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂの上に、例えば、リフトオフ法に基づき第２電極３２を形成し、更に、周知の方法に基づきパッド電極３３を形成する。その後、第２電極３２の上からパッド電極３３の上に亙り、周知の方法に基づき第２光反射層４２を形成する。
　　［工程－６３０］
　その後、第２光反射層４２を、接合層４３を介して支持基板４４に固定する。
　　［工程－６４０］
　次いで、発光素子製造用基板１１を除去して、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａを露出させる。具体的には、先ず、機械研磨法に基づき、発光素子製造用基板１１の厚さを薄くし、次いで、ＣＭＰ法に基づき、発光素子製造用基板１１の残部を除去する。こうして、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａを露出させる。
　　［工程－６５０］
　その後、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に、周知の方法に基づき、開口部６４Ａを有し、ＳｉＯ2から成るモードロス作用部位（モードロス作用層）６４を形成する。
　　［工程－６６０］
　次に、モードロス作用部位６４の開口部６４Ａの底部に露出した第１化合物半導体層２１の第１面２１ａからモードロス作用部位６４の上に亙り、多層膜から成る第１光反射層４１を形成し、更に、第１電極３１を形成する。こうして、図１０に示した構造を有する実施例６の発光素子を得ることができる。
　　［工程－６７０］
　その後、所謂素子分離を行うことで発光素子を分離し、積層構造体の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯ2から成る絶縁膜で被覆する。そして、パッケージや封止することで、実施例６の発光素子を完成させる。
　実施例６の発光素子にあっても、積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている。それ故、概念図を図１１の（Ｂ）に示すように、発振モードロスの増減（具体的には、実施例６にあっては増加）を所望の状態とすることが可能となる。しかも、発振モードロスの制御と発光素子の発光状態の制御とを独立して行うことができるので、制御の自由度、発光素子の設計自由度を高くすることができる。具体的には、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を前述した所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。また、逆レンズ効果の影響の低減を図ることもできる。
　実施例６にあっても、実施例２と同様に、電流非注入・内側領域６２及び電流非注入・外側領域６３を、第２化合物半導体層２２の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層２２の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層２２の第２面への反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理によって形成することができる（本開示の第２－Ｂの態様に係る発光素子）。このように電流非注入・内側領域６２及び電流非注入・外側領域６３をプラズマ粒子に暴露することで、第２化合物半導体層２２の導電性に劣化が生じ、電流非注入・内側領域６２及び電流非注入・外側領域６３は高抵抗状態となる。即ち、電流非注入・内側領域６２及び電流非注入・外側領域６３は、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂのプラズマ粒子への暴露によって形成される。
　また、実施例３と同様に、第２光反射層４２は、第１光反射層４１からの光を、第１光反射層４１と第２光反射層４２とによって構成される共振器構造の外側に向かって（即ち、モードロス作用領域６５に向かって）反射あるいは散乱する領域を有する構成とすることもできる（本開示の第２－Ｃの態様に係る発光素子）。あるいは又、実施例５と同様に、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ上に第１光反射層４１を形成する際、第１化合物半導体層２１をエッチングして、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａに凹部を形成し、この凹部に第１光反射層４１を形成するが、凹部の側壁を順テーパー状としてもよい（本開示の第２－Ｃ’の態様に係る発光素子）。
　また、実施例４と同様に、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ側に凸部を形成し、モードロス作用部位（モードロス作用層）６４を、凸部を囲む第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの領域の上に形成してもよい（本開示の第２－Ｄの態様に係る発光素子）。モードロス作用部位（モードロス作用層）６４は、凸部を囲む第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの領域の上に形成すればよい。凸部は、電流注入領域６１、電流注入領域６１及び電流非注入・内側領域６２を占める。そして、これによって、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域６５により、電流注入領域６１及び電流非注入・内側領域６２に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域６５の存在によって、電流注入領域６１及び電流非注入・内側領域６２の射影像内において増加する。このような構成の実施例６の発光素子の変形例にあっても、種々のモードに対してモードロス作用領域６５が与える発振モードロスを抑制し、横モードを多モード発振させるのみならず、レーザ発振の閾値を低減することができる。また、概念図を図１１の（Ｃ）に示すように、生じる基本モード及び高次モードの光場強度を、発振モードロスの増減（具体的には、実施例６の発光素子の変形例にあっては、減少）に作用するモードロス作用領域６５の存在によって、電流注入領域及び電流非注入・内側領域の射影像内において増加させることができる。
　場合によっては、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ側に凸部（メサ構造）を形成し、凸部を囲む第１化合物半導体層２１の領域をモードロス作用領域（モードロス作用部位）としてもよい。即ち、この場合には、モードロス作用層の形成を省略し、モードロス作用部位を、凸部を囲む第１化合物半導体層の領域から構成すればよい。そして、凸部の頂面に第１光反射層４１を形成すればよい。凸部は、電流注入領域６１、電流注入領域６１及び電流非注入・内側領域６２を占める。そして、これによっても、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域により、電流注入領域６１及び電流非注入・内側領域６２に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域の存在によって、電流注入領域６１及び電流非注入・内側領域６２の射影像内において増加する。このような構成の実施例６の発光素子の変形例にあっても、種々のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスを抑制し、横モードを多モード発振させるのみならず、レーザ発振の閾値を低減することができる。また、概念図を図１１の（Ｃ）に示すように、生じる基本モード及び高次モードの光場強度を、発振モードロスの増減（具体的には、実施例６の発光素子の変形例にあっては、減少）に作用するモードロス作用領域の存在によって、電流注入領域及び電流非注入・内側領域の射影像内において増加させることができる。
　以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した発光素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができるし、発光素子の製造方法も、適宜、変更することができる。場合によっては、接合層や支持基板を適切に選択することで、第２化合物半導体層の頂面から第２光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子とすることができる。第１光反射層及び第１電極を形成した後、支持基板を除去することで、第２化合物半導体層の頂面から第２光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子を完成させることもできるし、あるいは又、第１光反射層を第２の支持基板に固定し、その後、支持基板を除去して第２光反射層を露出させることで、第２化合物半導体層の頂面から第２光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子を完成させることもできる。
　尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《発光素子：第１の態様》
　（Ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層の第２面と接する活性層、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、第１面が活性層と接する第２化合物半導体層、
が積層されて成る積層構造体、
　（Ｂ）第２化合物半導体層の第２面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、
　（Ｃ）第２化合物半導体層の第２面上からモードロス作用部位上に亙り形成された第２電極、
　（Ｄ）第２電極上に形成された第２光反射層、
　（Ｅ）第１化合物半導体層の第１面上に形成された第１光反射層、並びに、
　（Ｆ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
を備えており、
　積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、
　モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている発光素子。
［Ａ０２］電流非注入・外側領域はモードロス作用領域の下方に位置している［Ａ０１］に記載の発光素子。
［Ａ０３］電流注入領域の射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域の射影像の面積をＳ2としたとき、
０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
を満足する［Ａ０１］又は［Ａ０２］に記載の発光素子。
［Ａ０４］電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、積層構造体へのイオン注入によって形成される［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０５］イオン種は、ボロン、プロトン、リン、ヒ素、炭素、窒素、フッ素、酸素、ゲルマニウム及びシリコンから成る群から選択された少なくとも１種類のイオンである［Ａ０４］に記載の発光素子。
［Ａ０６］電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、第２化合物半導体層の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層の第２面への反応性イオンエッチング処理によって形成される［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０７］第２光反射層は、第１光反射層からの光を、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域を有する［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０８］電流注入領域における活性層から第２化合物半導体層の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0としたとき、
Ｌ0＞Ｌ2
を満足する［Ａ０４］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０９］生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する［Ａ０４］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１０］モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る［Ａ０４］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１１］モードロス作用部位は誘電体材料から成り、
　モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍から外れる値である［Ａ１０］に記載の発光素子。
［Ａ１２］モードロス作用部位は誘電体材料から成り、
　モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍である［Ａ１０］に記載の発光素子。
［Ａ１３］第２化合物半導体層の第２面側には凸部が形成されており、
　モードロス作用部位は、凸部を囲む第２化合物半導体層の第２面の領域上に形成されている［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１４］電流注入領域における活性層から第２化合物半導体層の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0としたとき、
Ｌ0＜Ｌ2
を満足する［Ａ１３］に記載の発光素子。
［Ａ１５］生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、電流注入領域及び電流非注入・内側領域に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する［Ａ１３］又は［Ａ１４］に記載の発光素子。
［Ａ１６］モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る［Ａ１３］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１７］第２電極は、透明導電性材料から成る［Ａ０１］乃至［Ａ１６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０１］《発光素子：第２の態様》
　（ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層の第２面と接する活性層、及び、
　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、第１面が活性層と接する第２化合物半導体層、
が積層されて成る積層構造体、
　（ｂ）第２化合物半導体層の第２面上に形成された第２電極、
　（ｃ）第２電極上に形成された第２光反射層、
　（ｄ）第１化合物半導体層の第１面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、
　（ｅ）第１化合物半導体層の第１面上からモードロス作用部位上に亙り形成された第１光反射層、並びに、
　（ｆ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
を備えており、
　積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、
　モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている発光素子。
［Ｂ０２］電流注入領域の射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域の射影像の面積をＳ2としたとき、
０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
を満足する［Ｂ０１］に記載の発光素子。
［Ｂ０３］電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、積層構造体へのイオン注入によって形成される［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の発光素子。
［Ｂ０４］イオン種は、ボロン、プロトン、リン、ヒ素、炭素、窒素、フッ素、酸素、ゲルマニウム及びシリコンから成る群から選択された少なくとも１種類のイオンである［Ｂ０３］に記載の発光素子。
［Ｂ０５］電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、第２化合物半導体層の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層の第２面への反応性イオンエッチング処理によって形成される［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０６］第２光反射層は、第１光反射層からの光を、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域を有する［Ｂ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０７］電流注入領域における活性層から第１化合物半導体層の第１面までの光学的距離をＬ1’、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0’としたとき、
Ｌ0’＞Ｌ1’
を満足する［Ｂ０３］乃至［Ｂ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０８］生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する［Ｂ０３］乃至［Ｂ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０９］モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る［Ｂ０３］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ１０］モードロス作用部位は誘電体材料から成り、
　モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍から外れる値である［Ｂ０９］に記載の発光素子。
［Ｂ１１］モードロス作用部位は誘電体材料から成り、
　モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍である［Ｂ０９］に記載の発光素子。
［Ｂ１２］第１化合物半導体層の第１面側には凸部が形成されており、
　モードロス作用部位は、凸部を囲む第１化合物半導体層の第１面の領域上に形成されている［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の発光素子。
［Ｂ１３］電流注入領域における活性層から第１化合物半導体層の第１面までの光学的距離をＬ1’、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0’としたとき、
Ｌ0’＜Ｌ1’
を満足する［Ｂ１２］に記載の発光素子。
［Ｂ１４］第１化合物半導体層の第１面側には凸部が形成されており、
　モードロス作用部位は、凸部を囲む第１化合物半導体層の第１面の領域から構成されている［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の発光素子。
［Ｂ１５］生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、電流注入領域及び電流非注入・内側領域に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する［Ｂ１２］乃至［Ｂ１４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ１６］モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る［Ｂ１２］乃至［Ｂ１５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ１７］第２電極は、透明導電性材料から成る［Ｂ０１］乃至［Ｂ１６］のいずれか１項に記載の発光素子。
１１・・・発光素子製造用基板、１１ａ・・・発光素子製造用基板の第１面、１１ｂ・・・発光素子製造用基板の第２面、２０・・・積層構造体、２１・・・第１化合物半導体層、２１ａ・・・第１化合物半導体層の第１面、２１ｂ・・・第１化合物半導体層の第２面、２２・・・第２化合物半導体層、２２ａ・・・第２化合物半導体層の第１面、２２ｂ・・・第２化合物半導体層の第２面、２２Ａ・・・凸部、２２Ｂ・・・凸部を囲む第２化合物半導体層の第２面の領域、２３・・・活性層（発光層）、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極、３３・・・パッド電極、４１・・・第１光反射層、４１Ａ・・・第１光反射層に形成された順テーパー状の傾斜部、４２・・・第２光反射層、４２Ａ・・・第２光反射層に形成された順テーパー状の傾斜部、４３・・・接合層、４４・・・支持基板、５１，６１・・・電流注入領域、５２，６２・・・電流非注入・内側領域、５３，６３・・・電流非注入・外側領域、５４，６４・・・モードロス作用部位（モードロス作用層）、５４Ａ，５４Ｂ，６４Ａ・・・モードロス作用部位に形成された開口部、５５，６５・・・モードロス作用領域

Claims (20)

  1. 　（Ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
    　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層の第２面と接する活性層、及び、
    　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、第１面が活性層と接する第２化合物半導体層、
    が積層されて成る積層構造体、
    　（Ｂ）第２化合物半導体層の第２面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、
    　（Ｃ）第２化合物半導体層の第２面上からモードロス作用部位上に亙り形成された第２電極、
    　（Ｄ）第２電極上に形成された第２光反射層、
    　（Ｅ）第１化合物半導体層の第１面上に形成された第１光反射層、並びに、
    　（Ｆ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
    を備えており、
    　積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、
    　モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている発光素子。
  2. 　電流非注入・外側領域はモードロス作用領域の下方に位置している請求項１に記載の発光素子。
  3. 　電流注入領域の射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域の射影像の面積をＳ2としたとき、
    ０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
    を満足する請求項１に記載の発光素子。
  4. 　電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、積層構造体へのイオン注入によって形成される請求項１に記載の発光素子。
  5. 　イオン種は、ボロン、プロトン、リン、ヒ素、炭素、窒素、フッ素、酸素、ゲルマニウム及びシリコンから成る群から選択された少なくとも１種類のイオンである請求項４に記載の発光素子。
  6. 　電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、第２化合物半導体層の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層の第２面への反応性イオンエッチング処理によって形成される請求項１に記載の発光素子。
  7. 　第２光反射層は、第１光反射層からの光を、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域を有する請求項１に記載の発光素子。
  8. 　電流注入領域における活性層から第２化合物半導体層の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0としたとき、
    Ｌ0＞Ｌ2
    を満足する請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
  9. 　生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、第１光反射層と第２光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
  10. 　モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
  11. 　モードロス作用部位は誘電体材料から成り、
    　モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍から外れる値である請求項１０に記載の発光素子。
  12. 　モードロス作用部位は誘電体材料から成り、
    　モードロス作用部位の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長の１／４の整数倍である請求項１０に記載の発光素子。
  13. 　第２化合物半導体層の第２面側には凸部が形成されており、
    　モードロス作用部位は、凸部を囲む第２化合物半導体層の第２面の領域上に形成されている請求項１に記載の発光素子。
  14. 　電流注入領域における活性層から第２化合物半導体層の第２面までの光学的距離をＬ2、モードロス作用領域における活性層からモードロス作用部位の頂面までの光学的距離をＬ0としたとき、
    Ｌ0＜Ｌ2
    を満足する請求項１３に記載の発光素子。
  15. 　生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、電流注入領域及び電流非注入・内側領域に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する請求項１３に記載の発光素子。
  16. 　モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る請求項１３に記載の発光素子。
  17. 　第２電極は、透明導電性材料から成る請求項１に記載の発光素子。
  18. 　（ａ）ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第１化合物半導体層、
    　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１化合物半導体層の第２面と接する活性層、及び、
    　ＧａＮ系化合物半導体から成り、第１面、及び、第１面と対向する第２面を有し、第１面が活性層と接する第２化合物半導体層、
    が積層されて成る積層構造体、
    　（ｂ）第２化合物半導体層の第２面上に形成された第２電極、
    　（ｃ）第２電極上に形成された第２光反射層、
    　（ｄ）第１化合物半導体層の第１面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、
    　（ｅ）第１化合物半導体層の第１面上からモードロス作用部位上に亙り形成された第１光反射層、並びに、
    　（ｆ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、
    を備えており、
    　積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、
    　モードロス作用領域の射影像と電流非注入・外側領域の射影像とは重なり合っている発光素子。
  19. 　電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、積層構造体へのイオン注入によって形成される請求項１８に記載の発光素子。
  20. 　電流非注入・内側領域及び電流非注入・外側領域は、第２化合物半導体層の第２面へのプラズマ照射、又は、第２化合物半導体層の第２面へのアッシング処理、又は、第２化合物半導体層の第２面への反応性イオンエッチング処理によって形成される請求項１８に記載の発光素子。
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