WO2020084942A1 - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

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田中　雅之
賢太郎 藤井
達史 濱口
倫太郎 幸田
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ソニー株式会社
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    • H01S5/34346—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 characterised by the materials of the barrier layers

Definitions

  • the present disclosure relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
  • a light emitting element composed of a surface emitting laser element VCSEL
  • laser oscillation is generally caused by resonating laser light between two light reflection layers (Distributed Bragg Reflector layer, DBR layer).
  • DBR layer distributed Bragg Reflector layer
  • a second electrode made of a conductive material is formed, and a second light reflection layer made of a laminated structure of insulating materials is formed on the second electrode.
  • a first light reflection layer having a laminated structure of insulating materials is formed between the n-type compound semiconductor layer and the substrate.
  • the axis passing through the center of the resonator formed by the two light reflecting layers is the Z axis, and the virtual plane orthogonal to the Z axis is called the XY plane.
  • the cavity length L OR is about 1 ⁇ m.
  • the cavity length L OR is usually several times longer than the wavelength of the laser light emitted from the surface emitting laser element. That is, the resonator length L OR is considerably longer than 1 ⁇ m.
  • the laser loss becomes difficult because the diffraction loss increases. .
  • it may function as an LED instead of functioning as a surface emitting laser element.
  • the term "diffraction loss” generally means that the light tends to spread due to the diffraction effect, so that the laser light that reciprocates in the resonator gradually dissipates outside the resonator.
  • JP-A-2006-114753, JP-A-2000-022277, and International Publication WO2018 / 083877A1 are disclosed. is there.
  • an object of the present disclosure is to provide a light emitting element having a configuration and a structure capable of obtaining a single longitudinal mode, and a method for manufacturing the light emitting element.
  • the light emitting device for achieving the above object is A first compound semiconductor layer having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer facing the second surface of the first compound semiconductor layer, and A second compound semiconductor layer having a first surface facing the active layer and a second surface facing the first surface; A laminated structure, in which substrate, A first light reflection layer disposed on the first surface side of the first compound semiconductor layer, and A second light reflection layer disposed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, Is equipped with The second light reflection layer has a flat shape, A concave portion is formed on the substrate surface, The first light reflecting layer is formed on at least the concave surface portion, The first compound semiconductor layer is formed over the concave surface portion from the substrate surface.
  • a cavity is provided between the first light reflection layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave surface portion.
  • the material forming the first compound semiconductor layer is provided between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion. Filled with different materials.
  • a material having a refractive index n 2 is filled between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion. by which, the refractive index of the material of the first compound semiconductor layer when the n 1, satisfying n 1 ⁇ n 2.
  • a resonator structure is configured by the first light reflecting layer formed on the concave portion and the portion of the first compound semiconductor layer above the concave portion.
  • the length of the resonator structure is such that the main light having the oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the active layer satisfies the resonance condition of the resonator structure and has the wavelength ⁇ ′ adjacent to the oscillation wavelength ⁇ 0. Is a length that does not satisfy the resonance condition of the resonator structure.
  • a method for manufacturing a light emitting device After forming the concave part on the surface of the substrate, Forming a first light-reflecting layer on at least the concave portion, and then A laminated structure in which a first compound semiconductor layer, an active layer and a second compound semiconductor layer are laminated is formed on the surface of the substrate and above the concave portion, and thereafter, Forming a second light-reflecting layer on the second compound semiconductor layer, It consists of each process.
  • FIG. 1 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic partial end view of a laminated structure, a concave surface portion, and the like in the light emitting device of Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between ⁇ ′ and L DBR obtained in accordance with the equation (2) in the light emitting device of Example 1.
  • 5A and 5B are schematic partial end views of the substrate and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device of the first embodiment.
  • FIG. 6B are schematic partial end views of the substrate and the like for explaining the method for manufacturing the light-emitting element of Example 1 subsequent to FIG. 5B.
  • 7A and 7B are schematic partial end views of the substrate and the like for explaining the method for manufacturing the light-emitting element of Example 1 subsequent to FIG. 6B.
  • 8A and 8B are schematic partial end views of the substrate and the like for explaining the method for manufacturing the light-emitting element of Example 1 subsequent to FIG. 7B.
  • FIG. 9 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 2.
  • 10A and 10B are schematic partial end views of the substrate and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device of the second embodiment.
  • FIG. 11A and 11B are schematic partial end views of a substrate and the like for explaining a modified example of the method for manufacturing the light emitting element of the second embodiment.
  • 12A and 12B are schematic partial end views of a substrate and the like for explaining another modification of the method for manufacturing the light emitting device of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 4.
  • 14A and 14B are schematic partial end views of a laminated structure and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device of Example 4.
  • 15A, 15B and 15C are conceptual diagrams showing the light field intensities of the conventional light emitting element, the light emitting element of Example 4 and the light emitting element of Example 7, respectively.
  • FIG. 16 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 5.
  • FIG. 17 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 6.
  • FIG. 18 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 7.
  • FIG. 19 is a schematic partial end view showing a main part of the light emitting device of Example 7 shown in FIG.
  • FIG. 20 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 8.
  • FIG. 21 is a schematic partial end view of the light emitting device of Example 8 and a diagram in which two longitudinal modes of longitudinal mode A and longitudinal mode B are superimposed.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram assuming a Fabry-Perot resonator sandwiched by two concave mirror portions having the same radius of curvature in the light emitting element of the present disclosure.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram assuming a Fabry-Perot resonator sandwiched by two concave mirror portions having the same radius of curvature in the light emitting element of the present disclosure.
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship between the value of ⁇ 0, the value of the resonator length L OR , and the value of the radius of curvature R DBR of the concave mirror portion of the first light reflecting layer.
  • FIG. 24 is a graph showing the relationship between the value of ⁇ 0, the value of the resonator length L OR , and the value of the radius of curvature R DBR of the concave mirror portion of the first light reflecting layer.
  • FIG. 25A and FIG. 25B are diagrams schematically showing the condensed state of the laser light when the value of ⁇ 0 is “positive” and the laser light when the value of ⁇ 0 is “negative”, respectively. It is a figure which shows typically the condensing state of.
  • FIG. 27 is a schematic view showing a crystal structure of a hexagonal nitride semiconductor for explaining a polar plane, a nonpolar plane and a semipolar plane in a nitride semiconductor crystal.
  • Example 1 Light-emitting element according to first and fourth aspects of the present disclosure and method for manufacturing the same
  • Example 2 Light-emitting elements according to second and third aspects of the present disclosure, and manufacturing method thereof
  • Example 3 Modifications of Examples 1 and 2, light emitting device having first structure
  • Example 4 Modifications of Examples 1 to 3, Light-Emitting Element of 2-A Structure
  • Example 5 Modification of Example 4, light-emitting element having 2-B configuration
  • Example 6 Modifications of Examples 4 to 5, Light-Emitting Element with 2-C Structure
  • Example 7 a modification of Examples 4 to 6, a light emitting device having a 2-D configuration
  • Example 8 Modifications of Examples 1 to 7, Light-Emitting Element with Third Configuration
  • Example 9 Modification of Example 8)
  • Example 10 another modification of Example 8) 12.
  • Other modifications of Example 5 Modification of Example 4, light-emitting element having 2-B configuration
  • Example 6 Modifications of Examples 4 to 5, Light-Emitting Element with 2-C Structure
  • Example 7 a modification of Examples 4 to 6, a light emitting device having a 2-D configuration
  • Example 8 Modifications of Examples 1 to 7, Light-Emitting Element with Third Configuration
  • Example 9 Modification of Example 8)
  • Example 10 another modification of Example 8) 12.
  • Other modifications of Example 8 12.
  • a cavity may be formed between the first light reflection layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave surface portion.
  • the configuration may include a step of filling a material different from the material forming the first compound semiconductor layer between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion. it can.
  • a material having a refractive index n 2 different from the refractive index n 1 of the material forming the first compound semiconductor layer between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave surface portion may be in a form including a step of filling.
  • the resonator structure is constituted by the first light reflecting layer formed on the concave portion and the portion of the first compound semiconductor layer above the concave portion, and the length of the resonator structure is the active layer.
  • the length of the main light having an oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the resonator satisfies the resonance condition of the resonator structure, and the light having a wavelength ⁇ ′ adjacent to the oscillation wavelength ⁇ 0 does not satisfy the resonance condition of the resonator structure.
  • the light emitting device according to the first aspect of the present disclosure or the light emitting device according to the first aspect of the present disclosure obtained by the method for manufacturing a light emitting device according to the present disclosure will be collectively referred to as “the light emitting device of the present disclosure”.
  • the light-emitting element according to the first aspect, etc. " Further, the light emitting device according to the second aspect of the present disclosure, or the light emitting device according to the second aspect of the present disclosure obtained by the method for manufacturing a light emitting device according to the present disclosure, will be collectively referred to as “the book. In some cases, it will be referred to as a “light emitting device or the like according to the second aspect of the disclosure”.
  • the light emitting device according to the third aspect of the present disclosure or the light emitting device according to the third aspect of the present disclosure obtained by the method for manufacturing a light emitting device according to the present disclosure, will be generically referred to as "hereinafter. In some cases, it will be referred to as a “light emitting device or the like according to the third aspect of the disclosure”.
  • the light emitting device according to the fourth aspect of the present disclosure, or the light emitting device according to the fourth aspect of the present disclosure obtained by the method for manufacturing a light emitting device according to the present disclosure will be collectively referred to as “the book. In some cases, it will be referred to as a “light emitting device or the like according to the fourth aspect of the disclosure”.
  • the light emitting device according to the first aspect of the present disclosure, the light emitting device according to the second aspect of the present disclosure, the light emitting device according to the third aspect of the present disclosure, and the fourth embodiment of the present disclosure.
  • the light emitting element and the like according to the aspect may be collectively referred to as “light emitting element and the like of the present disclosure”.
  • the material having the refractive index n 2 is made of a material different from the material forming the first compound semiconductor layer. be able to.
  • the substrate may be formed of a compound semiconductor substrate.
  • the laminated structure may be made of a GaN-based compound semiconductor.
  • the first compound semiconductor layer is formed by lateral growth using a lateral epitaxial growth method such as ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) method
  • ELO Epi Lateral Overgrowth
  • many crystal defects may occur in the associated portions. If the associated portion where many crystal defects are present is located at the center of the element region (described later), the characteristics of the light emitting element may be adversely affected.
  • a normal line passing through the center of the concave surface portion may be in a form in which there are no associated portions where many crystal defects exist.
  • the orthographic image of the meeting portion of can be a form not included in the concave portion. Then, by adopting such a form, it is possible to reliably suppress the occurrence of an adverse effect on the characteristics of the light emitting element.
  • air is confined in the cavity, or an inert gas (nitrogen gas or the like) is confined in the cavity, or the first compound semiconductor layer.
  • the process gas at the time of forming is formed, or is in a vacuum state or a reduced pressure state.
  • the first light reflection layer and the first compound formed on the concave portion are filled between the semiconductor layer and the semiconductor layer.
  • a material different from the material forming the first compound semiconductor layer (hereinafter sometimes referred to as “filling material” for convenience) is filled between the semiconductor layer and the semiconductor layer.
  • the transparent dielectric material such as TiO x , TaO x , SiN, AlN, HfO x , NbO x , AlO x , BiO x , SiO 2 containing SOG (Spin On Glass), silicone resin, epoxy resin, etc.
  • BCB-based resins examples thereof include BCB-based resins, polyimide-based resins, fluorine-based resins, novolac-based resins, and compound semiconductor materials different from the compound semiconductor materials forming the first compound semiconductor layer and the second compound semiconductor layer.
  • Rukoto can also.
  • n 1 ⁇ n 2 is satisfied, but n 1 > n 2 may be satisfied or n 1 ⁇ n 2 may be satisfied.
  • a surface emitting laser element (vertical cavity laser, VCSEL) that emits laser light via the first light reflection layer can be configured by the light emitting element of the present disclosure including the various preferable modes and configurations described above.
  • a surface emitting laser element that emits laser light through the second light reflecting layer can be configured.
  • a virtual plane a virtual plane including the Z axis
  • the figure drawn by the surface of the first light-reflecting layer in contact with the first compound semiconductor layer (hereinafter referred to as "the inner surface of the first light-reflecting layer" for convenience) is a part of a circle or a part of a parabola. It can be in some form.
  • the shape may or may not be strictly a part of a circle, or may be strictly a part of a parabola.
  • a figure is a part of a circle or a part of a parabola” is included when it is a part of a circle or a part of a parabola.
  • the part (region) of the first light-reflecting layer that is a part of such a circle or a part of a parabola may be referred to as an “effective region of the first light-reflecting layer”.
  • the figure drawn by the inner surface of the first light reflecting layer can be obtained by measuring the shape of the interface with a measuring instrument and analyzing the obtained data based on the least square method.
  • the laminated structure can be configured to include a GaN-based compound semiconductor.
  • GaN-based compound semiconductors include GaN, AlGaN, InGaN, and AlInGaN.
  • these compound semiconductors may contain a boron (B) atom, a thallium (Tl) atom, an arsenic (As) atom, a phosphorus (P) atom, and an antimony (Sb) atom, if desired.
  • the active layer preferably 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 laminated, but as a combination of 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) can be illustrated.
  • 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 the first clad layer and the second clad layer.
  • a current constriction structure is preferably formed between the second electrode and the second compound semiconductor 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. Further, a layer having a composition gradient layer and a concentration gradient layer may be used.
  • the material constituting the various compound semiconductor layers located between the active layer and the first light reflecting layer is 10%. It is preferable that the above refractive index is not modulated (there is no difference in refractive index of 10% or more with reference to the average refractive index of the laminated structure), thereby suppressing the occurrence of disturbance of the optical field in the resonator. be able to.
  • an insulating material between the second electrode and the second compound semiconductor layer may form a current confinement layer made of, or Alternatively, the second compound semiconductor layer may be etched by RIE or the like to form a mesa structure, or a part of the laminated second compound semiconductor layer may be partially oxidized in the lateral direction. Current confinement region may be formed, or impurities may be ion-implanted into the second compound semiconductor layer to form a region having reduced conductivity, or these may be appropriately combined.
  • the second electrode needs to be electrically connected to the portion of the second compound semiconductor layer through which the current flows due to the current constriction.
  • the laminated structure and the first light reflecting layer are formed on the surface of the substrate (for convenience, referred to as the “second surface of the substrate”).
  • a conductive substrate, a semiconductor substrate, an insulating substrate specifically, a GaN substrate, a sapphire substrate, a GaAs substrate, a SiC substrate, an alumina substrate, a ZnS substrate, a ZnO substrate, an AlN substrate, a LiMgO substrate, a LiGaO 2 substrate
  • any principal surface (second surface) of the GaN substrate can be used for forming the compound semiconductor layer.
  • main surface of the GaN substrate depending on the crystal structure (for example, cubic crystal type, hexagonal crystal type, etc.), so-called A-plane, B-plane, C-plane, R-plane, M-plane, N-plane, S-plane, etc. It is also possible to use a crystal orientation plane referred to in, or a plane obtained by turning these off in a specific direction.
  • the substrate may be a GaN substrate having a ⁇ 20-21 ⁇ plane that is a semipolar plane as a main surface (a GaN substrate whose main surface is a surface in which the c-plane is tilted about 75 degrees in the m-axis direction). You can also do it.
  • Examples of methods for forming various compound semiconductor layers forming a light emitting device include, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD method, Metal Organic-Chemical Vapor Deposition method, MOVPE method, Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy method) and molecules.
  • MOCVD method Metal Organic chemical vapor deposition
  • MOVPE method Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy method
  • Line epitaxy method (MBE method) hydride vapor phase growth method (HVPE method) in which halogen contributes to transport or reaction
  • ALD method Atomic Layer Deposition method
  • MEE method migration enhanced epitaxy method
  • PPD method plasma assisted physical vapor deposition method
  • TMG trimethylgallium
  • TMG triethylgallium
  • Ammonia gas and hydrazine gas can be mentioned.
  • silicon (Si) may be added as an n-type impurity (n-type dopant), or a GaN-based compound semiconductor having a p-type conductivity type.
  • magnesium (Mg) may be added as a p-type impurity (p-type dopant).
  • trimethylaluminum (TMA) gas may be used as the Al source, or trimethylindium (TMI) gas may be used as the In source.
  • TMA trimethylaluminum
  • TMI trimethylindium
  • monosilane gas (SiH 4 gas) may be used as the Si source
  • biscyclopentadienyl magnesium gas, methylcyclopentadienyl magnesium, or biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) may be used as the Mg source. Good.
  • n-type impurity n-type dopant
  • p-type impurity p-type dopant
  • Mg, Zn, Cd, Be, Ca, Ba, C, Hg and Sr can be mentioned.
  • Alkaline solution such as sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution, ammonia solution + hydrogen peroxide solution, sulfuric acid solution + hydrogen peroxide solution, hydrochloric acid solution + hydrogen peroxide solution, phosphoric acid solution + hydrogen peroxide solution, etc. were used.
  • the thickness of the substrate may be reduced by a wet etching method, a chemical mechanical polishing method (CMP method), a mechanical polishing method, a dry etching method, a lift-off method using a laser, or a combination thereof. .
  • the laminated structure can be configured to be formed on the polar surface of the GaN substrate.
  • the laminated structure may be formed on the main surface of the GaN substrate, which is composed of a semipolar surface or a nonpolar surface (nonpolar surface).
  • the plane orientation of the main surface and c The angle formed with the axis may be 45 degrees or more and 80 degrees or less, and the main surface of the GaN substrate may be a ⁇ 20-21 ⁇ plane.
  • the notation of crystal planes exemplified below in the hexagonal system Will be referred to as ⁇ hk-il ⁇ plane and ⁇ h-kil ⁇ plane in the present specification for the sake of convenience.
  • FIG. 27A is a schematic diagram showing a crystal structure of a hexagonal nitride semiconductor.
  • FIG. 27B is a schematic view showing the m-plane and ⁇ 1-100 ⁇ plane which are non-polar planes, and the m-plane shown by the gray plane is a plane perpendicular to the m-axis direction.
  • FIG. 27C is a schematic view showing the a-plane and ⁇ 11-20 ⁇ plane which are non-polar planes, and the a-plane indicated by the gray plane is a plane perpendicular to the a-axis direction.
  • FIG. 27A is a schematic diagram showing a crystal structure of a hexagonal nitride semiconductor.
  • FIG. 27B is a schematic view showing the m-plane and ⁇ 1-100 ⁇ plane which are non-polar planes, and the m-plane shown by the gray plane is a plane perpendicular to the m-axis direction.
  • FIG. 27C is a schematic view showing
  • FIG. 27D is a schematic view showing a ⁇ 20-21 ⁇ plane which is a semipolar plane.
  • the [20-21] direction perpendicular to the ⁇ 20-21 ⁇ plane shown by the gray plane is inclined by 75 degrees from the c-axis to the m-axis direction.
  • FIG. 27E is a schematic view showing the ⁇ 11-22 ⁇ plane which is a semipolar plane.
  • the [11-22] direction perpendicular to the ⁇ 11-22 ⁇ plane shown by the gray plane is inclined by 59 degrees from the c-axis to the a-axis direction.
  • Table 1 below shows the angles formed by the plane orientations of various crystal planes and the c-axis.
  • ⁇ 11-2n ⁇ planes such as ⁇ 11-21 ⁇ planes, ⁇ 11-22 ⁇ planes, and ⁇ 11-24 ⁇ planes, ⁇ 1-101 ⁇ planes, ⁇ 1-102 ⁇ planes, ⁇ 1-
  • the 103 ⁇ plane is a semipolar plane.
  • the supporting substrate may be composed of, for example, various substrates exemplified as the above-mentioned substrate, or an insulating substrate made of AlN or the like, a semiconductor substrate made of Si, SiC, Ge or the like, a metal substrate or an alloy substrate. Although it can be composed of a substrate, it is preferable to use a substrate having conductivity, or from the viewpoint of mechanical properties, elastic deformation, plastic deformability, heat dissipation, etc., a metal substrate or an alloy substrate is used. Is preferred.
  • the thickness of the support substrate may be, for example, 0.05 mm to 1 mm.
  • known methods such as a solder bonding method, a room temperature bonding method, a bonding method using an adhesive tape, a bonding method using wax bonding, and a method using an adhesive are used.
  • solder bonding method or the room temperature bonding method from the viewpoint of ensuring conductivity.
  • a silicon semiconductor substrate which is a conductive substrate
  • the bonding temperature may be 400 ° C or higher.
  • the first compound semiconductor layer is electrically connected to the first electrode. That is, the first electrode is electrically connected to the first compound semiconductor layer via the substrate.
  • the second compound semiconductor layer is electrically connected to the second electrode, and the second light reflection layer is formed on the second electrode.
  • the first electrode may be made of a metal or an alloy, and the second electrode may be made of a transparent conductive material. By forming the second electrode from a transparent conductive material, the current can be spread in the lateral direction (in-plane direction of the second compound semiconductor layer), and the current can be efficiently supplied to the element region.
  • the second electrode is formed on the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the “element region” is a region into which a narrowed current is injected, or a region in which light is confined due to a difference in refractive index, or a region sandwiched between a first light reflecting layer and a second light reflecting layer.
  • the first electrode may be formed on the first surface of the substrate that faces the second surface of the substrate.
  • 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 indium (In), at least one metal selected from the group (including alloys), a single-layer structure or It is desirable to have a multilayer structure.
  • the first electrode can be formed by a PVD method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method.
  • the second electrode may be made of a transparent conductive material.
  • an indium-based transparent conductive material specifically, for example, indium-tin oxide (ITO, Indium Tin Oxide, Sn-doped In 2 O 3 , crystalline ITO, and Amorphous ITO is included
  • indium-zinc oxide (IZO) indium-gallium oxide (IGO), indium-doped gallium-zinc oxide (IGZO, In-GaZnO 4 ), IFO (F-doped) In 2 O 3 ), ITiO (Ti-doped In 2 O 3 ), InSn, InSnZnO]
  • a tin-based transparent conductive material specifically, for example, tin oxide (SnO 2 ), ATO (Sb-doped SnO 2 ).
  • the zinc-based transparent conductive material specifically, for example, zinc oxide (ZnO, Al-doped ZnO (AZO) B including the doped ZnO), zinc oxide gallium-doped (GZO), AlMgZnO (zinc oxide aluminum oxide and magnesium oxide-doped), may be exemplified NiO.
  • a transparent conductive film having a mother layer of gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, antimony oxide, nickel oxide, etc. can be used, and spinel oxide, YbFe 2 A transparent conductive material such as an oxide having an O 4 structure can also be mentioned.
  • the material forming the second electrode depends on the arrangement state of the second light reflection layer and the second electrode, it is not limited to the transparent conductive material, and palladium (Pd), platinum (Pt), Metals such as nickel (Ni), gold (Au), cobalt (Co) and rhodium (Rh) can also be used.
  • the second electrode may be made of at least one kind of these materials.
  • the second electrode can be formed by a PVD method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.
  • a low-resistance semiconductor layer can be used as the transparent electrode layer, and in this case, specifically, an n-type GaN-based compound semiconductor layer can also be used.
  • the electrical resistance at the interface can be reduced by joining the two layers via a tunnel junction.
  • the second electrode By forming the second electrode from the transparent conductive material, the current can be spread in the lateral direction (in-plane direction of the second compound semiconductor layer), and the current can be efficiently supplied to the current injection region (described later). be able to.
  • a pad electrode may be provided on the first electrode or the second electrode to electrically connect to an external electrode or a circuit.
  • the pad electrode is 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 multilayer 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, It is also possible to have a multilayer structure as exemplified by the multilayer structure of Ti / Ni / Au / Cr / Au.
  • a cover metal layer made of, for example, Ni / TiW / Pd / TiW / Ni is formed on the surface of the first electrode, and the cover metal layer is formed on the cover metal layer.
  • the light reflection layers constituting the first light reflection layer and the second light reflection layer are, for example, a semiconductor multilayer film (eg, AlInGaN film) or a dielectric multilayer film. Composed of.
  • the dielectric material for example, Si, Mg, Al, Hf , Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B, oxides such as Ti, nitrides (e.g., SiN X, AlN X, AlGaN X , GaN X , BN X, etc.), or fluoride.
  • SiO X SiO X
  • TiO X NbO X
  • ZrO X TaO X
  • ZnO X AlO X
  • HfO X SiN X
  • AlN X the AlN X
  • two or more kinds of dielectric films made of dielectric materials having different refractive indexes are alternately laminated to obtain a light reflection layer.
  • a multilayer film of SiO x / SiN Y , SiO x / TaO x , SiO x / NbO y , SiO x / ZrO y , SiO x / AlN y is preferable.
  • each dielectric film may be appropriately selected.
  • the light reflection layer when the light reflection layer is made of SiO X / NbO Y, it can be about 40 nm to 70 nm.
  • the number of layers can be, for example, 2 or more, preferably about 5 to 20.
  • the thickness of the entire light reflection layer may be, for example, about 0.6 ⁇ m to 1.7 ⁇ m.
  • the light reflectance of the light reflecting layer is preferably 95% or more.
  • the light reflection layer can be formed based on a known method, and specifically, for example, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a reactive sputtering method, an ECR plasma sputtering method, a magnetron sputtering method, an ion beam assisted vapor deposition method, PVD methods such as ion plating method and laser ablation method; various CVD methods; coating methods such as spraying method, spin coating method and dipping method; methods of combining two or more kinds of these methods; Pretreatment, irradiation with inert gas (Ar, He, Xe, etc.) or plasma, oxygen gas or ozone gas, plasma irradiation, oxidation treatment (heat treatment), exposure treatment, or a combination thereof. Can be mentioned.
  • a vacuum vapor deposition method a sputtering method, a reactive sputtering method, an ECR plasma sputtering method, a magnetron sputtering method, an
  • the size and shape of the light reflection layer are not particularly limited as long as they cover the current injection region or the element region.
  • Specific examples of the planar shape of the opening provided in the element region and the current constriction region include a circle, an ellipse, a rectangle, and a polygon (triangle, quadrangle, hexagon, etc.).
  • the planar shape of the first electrode may be an annular shape.
  • shape of the boundary with the area and the shape of the boundary between the current non-injection / inner area and the current non-injection / outer area are similar shapes.
  • the diameter is preferably about 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the coating layer (insulating film) can be formed by a known method.
  • the refractive index of the material forming the coating layer (insulating film) is preferably smaller than the refractive index of the material forming the laminated structure.
  • an insulating material forming the coating layer (insulating film) exemplified SiO X based material containing SiO 2, SiN X materials, SiO Y N Z material, TaO X, ZrO X, AlN X, AlO X, a GaO X
  • an organic material such as a polyimide resin may be used.
  • a PVD method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, or a CVD method can be mentioned, or a coating method can be used.
  • Example 1 relates to the light emitting element and the manufacturing method thereof according to the first and fourth aspects of the present disclosure. More specifically, the light emitting device of Example 1 or Examples 2 to 10 described later is a surface emitting laser device that emits laser light from the top surface of the second compound semiconductor layer through the second light reflecting layer. (Vertical cavity laser, VCSEL). A schematic partial end view of the light emitting device of Example 1 is shown in FIG. In addition, a schematic partial end view of the laminated structure, the concave portion, and the like is shown in FIG. Note that hatching lines are omitted in FIG.
  • VCSEL Vertical cavity laser
  • the light emitting element of Example 1 or the light emitting elements of Examples 2 to 10 described later are A first compound semiconductor layer 21 having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a, An active layer (light emitting layer) 23 facing the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and A second compound semiconductor layer 22 having a first surface 22a facing the active layer 23 and a second surface 22b facing the first surface 22a, A laminated structure 20 in which Substrate 11, A first light reflecting layer 41 disposed on the first surface 21a side of the first compound semiconductor layer 21, and A second light reflecting layer 42 disposed on the second surface 22b side of the second compound semiconductor layer 22; Is equipped with The second light reflection layer 42 has a flat shape, A concave portion 12 is formed on the surface of the substrate 11, The first light reflection layer 41 is formed at least on the concave surface portion 12 (specifically, in the embodiment, the first light reflection layer 41 is formed on the concave surface portion 12 from the top of the substrate 11). It is formed over a part of the second
  • a cavity 43 is formed between the first light reflection layer 41 and the first compound semiconductor layer formed on the concave surface portion 12. Specifically, air is confined in the cavity 43, inert gas (nitrogen gas or the like) is confined therein, or process gas at the time of forming the first compound semiconductor layer is confined therein. There is.
  • the first light reflection layer 41 formed on the concave portion 12 and the first compound semiconductor layer 21 above the concave portion 12 (specifically, the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21).
  • the length L DBR of the resonator structure is such that the main light having the oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the active layer 23 satisfies the resonance condition of the resonator structure.
  • the light having the wavelength ⁇ ′ adjacent to the oscillation wavelength ⁇ 0 has a length that does not satisfy the resonance condition of the resonator structure.
  • the substrate 11 is composed of a compound semiconductor substrate, specifically, a GaN substrate having a polar plane of C plane and ⁇ 0001 ⁇ plane as main planes.
  • the laminated structure 20 is made of a GaN compound semiconductor.
  • the first compound semiconductor layer 21 has a first conductivity type (specifically, n type), and the second compound semiconductor layer 22 has a second conductivity type different from the first conductivity type (specifically, p type). Type).
  • the surface of the substrate 11 in contact with the first light reflection layer 41 is the second surface 11 of the substrate 11.
  • the surface of the substrate 11 that faces the second surface 11b is referred to as the first surface 11a of the substrate 11.
  • the second electrode 32 and the region of the second light reflection layer 42 from the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 to a certain depth form a resonator.
  • L OR L OR ⁇ 1 ⁇ 10 -6 m (1 ⁇ m) To be satisfied.
  • the figure drawn by the inner surface 41a of the layer 41 (the effective area 44 of the first light reflection layer 41) is a part of a circle or a part of a parabola.
  • the shape (figure of the cross-sectional shape) of the first light reflection layer 41 located outside the effective region 44 does not have to be a part of a circle or a part of a parabola.
  • the first light reflection layer 41 extends over a part of the second surface 11b of the substrate 11, and the shape (figure of cross-sectional shape) of this part is flat.
  • the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 are composed of multilayer light reflection films.
  • the plane shape of the outer edge portion of the concave portion 12 was circular. Further, the planar shape of the outer edge portion of the first light reflection layer 41 left on the second surface 11b of the substrate 11 is a regular hexagon.
  • R DBR radius of the effective region 44 of the first light reflection layer 41
  • R DBR radius of curvature
  • L OR 50 ⁇ m
  • R DBR 70 ⁇ m
  • r'DBR 25 ⁇ m
  • the parabola may deviate from such an ideal parabola.
  • the value of the thermal conductivity of the laminated structure 20 is higher than the value of the thermal conductivity of the first light reflecting layer 41.
  • the value of the thermal conductivity of the dielectric material forming the first light reflection layer 41 is generally about 10 watts / (m ⁇ K) or less.
  • the value of the thermal conductivity of the GaN-based compound semiconductor forming the laminated structure 20 is about 50 watts / (m ⁇ K) to 100 watts / (m ⁇ K).
  • the first compound semiconductor layer 21 is an n-GaN layer, and the active layer 23 is a quintuple 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 a p-GaN layer.
  • the first electrode 31 is formed on the first surface 11 a of the compound semiconductor substrate 11.
  • the second electrode 32 is formed on the second compound semiconductor layer 22, and the second light reflection layer 42 is formed on the second electrode 32.
  • the second light reflection layer 42 on the second electrode 32 has a flat shape.
  • the first electrode 31 is made of Ti / Pt / Au
  • the second electrode 32 is made of a transparent conductive material, specifically ITO.
  • a pad electrode made of, for example, Ti / Pt / Au or V / Pt / Au is formed on the edge of the first electrode 31 to electrically connect to an external electrode or circuit. It is connected.
  • a pad made of, for example, Pd / Ti / Pt / Au, Ti / Pd / Au, or Ti / Ni / Au for electrically connecting to an external electrode or circuit.
  • An electrode 33 is formed or connected.
  • the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 have a laminated structure of Ta 2 O 5 layer and SiO 2 layer (total number of laminated dielectric films: 20 layers).
  • the first light-reflecting layer 41 and the second light-reflecting layer 42 have a multi-layer structure as described above, but are shown as one layer for the sake of simplifying the drawing.
  • Each of the first electrodes 31, the first light reflection layer 41, the second light reflection layer 42, and the opening 34A provided in the insulating layer (current confinement layer) 34 has a circular planar shape.
  • the insulating layer 34 having the opening 34A defines the current confinement region (current injection region 61A and current non-injection region 61B), and the opening 34A defines the current injection region 61A.
  • ⁇ 0 Oscillation wavelength of main light emitted from active layer 23
  • ⁇ ' Wavelength of light adjacent to main light (oscillation wavelength ⁇ 0 )
  • R 1 Light reflectance
  • R 2 of inner surface 41a of first light reflection layer 41 light reflectance d 1 of the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21: thickness d 2
  • L DBR of the laminated structure 20 part of the first light reflection layer 41 in the concave portion 12 and the first compound semiconductor
  • n 1 Equivalent refractive index (average refractive index) of the material forming the laminated structure 20
  • n 2 Refractive index of the substance occupying the portion of the first light reflection layer 41 in the concave portion 12 and the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 (provided that n 2 ⁇ n 1 ).
  • L OR Resonator length of the resonator constituted by the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42
  • the refractive index n 2 is 1.00.
  • m, p, and q are positive integers.
  • n 2 ⁇ n 2 ( ⁇ 0/2) ⁇ q It is represented by.
  • the horizontal axis of FIG. 3 is the cavity length L OR (unit: ⁇ m), and the vertical axis is the mode interval (unit: nm).
  • the light transmittance T of the resonator (Fabry-Perot resonator) constituted by the first light reflection layer 41 and the first compound semiconductor layer 21 is represented by the following formula (advanced optical electronics series 6 “light wave optics”, (See page 97, Mitsuaki Kokubun, Kyoritsu Publishing Co., Ltd., published the first edition of the first edition on June 10, 1999).
  • T [1 + [ ⁇ (4R) / (1-R) 2 ⁇ ⁇ sin 2 (k 0 ⁇ n ⁇ L DBR )]]] ⁇ 1 (1)
  • n is the refractive index
  • R (R 1 ⁇ R 2 ) 1/2
  • k 0 2 ⁇ / ⁇ 0 Is.
  • the length L DBR (d 2 ) of the resonator structure is such that the main light having the oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the active layer 23 satisfies the resonance condition of the resonator structure and the oscillation wavelength ⁇ 0.
  • Light having a wavelength ⁇ ′ adjacent to 0 has a length that does not satisfy the resonance condition of the resonator structure.
  • FIGS. 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A, and 8B a method for manufacturing the light emitting device of Example 1 will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A, and 8B. Note that two light emitting elements are shown in FIGS. 5A, 5B, 6A, 6B, 7A and 7B, and one light emitting element is shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the concave portion 12 is formed on the surface (second surface 11b) of the substrate 11. Specifically, a resist layer 81 is formed on the second surface 11b of the substrate 11 (see FIG. 5A), the resist layer is patterned, and the resist layer on the substrate 11 on which the concave surface portion 12 is to be formed is removed. To do. Then, the heat treatment is applied to the resist layer to form the recess 82 in the resist layer 81. In this way, the structure shown in FIG. 5B can be obtained. Then, the resist layer 81 and the substrate 11 are etched back. Thus, as shown in FIG. 6A, the concave portion 12 can be formed on the second surface 11b of the substrate 11.
  • the first light reflection layer is formed on at least the concave surface portion.
  • the first light reflection layer 41 made of, for example, a dielectric multilayer film is formed on the second surface 11b of the substrate 11 including the concave surface portion 12 by a known method.
  • a dielectric multilayer film is formed on the concave surface 12 from the exposed surface (second surface 11b) of the substrate 11 by a known method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method (see FIG. 6B).
  • the first light reflection layer 41 between the region where the light emitting element is to be formed and the region where the light emitting element is to be formed is removed based on a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • the first light-reflecting layer 41 is removed so that an association portion where many crystal defects exist is not formed on the normal line passing through the center of the concave surface portion 12.
  • the removed portion of the first light reflection layer 41 is indicated by reference numeral 83. In this way, the structure shown in FIG. 7A can be obtained.
  • the planar shape of the outer edge portion of the first light reflection layer 41 left on the second surface 11b of the substrate 11 was a regular hexagon.
  • the laminated structure 20 in which the first compound semiconductor layer 21, the active layer 23, and the second compound semiconductor layer 22 are laminated is formed on the surface (second surface 11b) of the substrate 11 and above the concave portion 12. That is, on the second surface 11b of the substrate 11 including the first light reflection layer 41, A first compound semiconductor layer 21, which is made of a GaN-based compound semiconductor and has 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 facing the first surface 22a, the first surface 22a being in contact with the active layer 23, A laminated structure 20 is formed by laminating the.
  • a lateral epitaxial growth method such as an ELO method is used to laterally grow from the exposed second surface 11b of the substrate 11 (from the removed portion 83 of the first light reflection layer 41), A first compound semiconductor layer 21 made of n-GaN is formed (see FIG. 7B), and an active layer 23 and a second compound semiconductor layer 22 are further formed on the first compound semiconductor layer 21 by an epitaxial growth method.
  • the laminated structure 20 can be obtained (see FIG. 8A).
  • a cavity 43 is formed between the first light reflecting layer 41 and the first compound semiconductor layer 21 formed on the concave portion 12. Further, the first light reflection layer 41 formed on the concave portion 12 and the portion of the first compound semiconductor layer 21 above the concave portion 12 constitute a resonator structure, and the length of the resonator structure is long.
  • the main light having the oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the active layer 23 satisfies the resonance condition of the resonator structure, and the light having the wavelength ⁇ ′ adjacent to the oscillation wavelength ⁇ 0 is the resonator structure. The length does not satisfy the resonance condition of.
  • the first compound semiconductor layer 21 epitaxially grown from the second surface 11b of the substrate 11 does not meet above the central portion of the concave portion 12. If the association portion (indicated by reference numeral 84 in FIG. 7B) where many crystal defects exist is located in the center of the element region, the characteristics of the light emitting element may be adversely affected. In the first embodiment, the association portion 84 where many crystal defects exist is not present on the normal line passing through the center of the concave surface portion 12. Furthermore, the orthogonal projection image of the meeting portion 84 on the substrate 11 is not included in the concave portion 12. Therefore, it is possible to reliably suppress the adverse effect on the characteristics of the light emitting element.
  • an opening 34A is formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 based on a combination of a film forming method such as a CVD method, a sputtering method, or a vacuum evaporation method and a wet etching method or a dry etching method.
  • An insulating layer (current confinement layer) 34 made of SiO 2 is formed (see FIG. 8B).
  • the current confinement region (current injection region 61A and current non-injection region 61B) is defined by the insulating layer 34 having the opening 34A. That is, the current injection region 61A is defined by the opening 34A.
  • an insulating layer (current confinement layer) made of an insulating material (eg, SiO x , SiN x , AlO x ) is formed between the second electrode 32 and the second compound semiconductor layer 22.
  • the second compound semiconductor layer 22 may be etched by the RIE method or the like to form a mesa structure, or a part of the laminated second compound semiconductor layer 22 may be formed.
  • a current constriction region may be formed by partial oxidation in the lateral direction, or an impurity may be ion-implanted into the second compound semiconductor layer 22 to form a region with reduced conductivity. May be appropriately combined.
  • the second electrode 32 needs to be electrically connected to the portion of the second compound semiconductor layer 22 through which the current flows due to the current constriction.
  • the second electrode 32 and the second light reflection layer 42 are formed on the second compound semiconductor layer 22. Specifically, it extends from the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 exposed on the bottom surface of the opening 34A (current injection region 61A) to the insulating layer 34, and, for example, the second electrode 32 is formed by the lift-off method. Then, the pad electrode 33 is formed based on a combination of a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method and a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method
  • a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • the second light reflection layer 42 is formed on the second electrode 32 and the pad electrode 33 by a combination of a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method and a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method
  • a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • the first electrode 31 is formed on the first surface 11a of the substrate 11 based on a combination of a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method and a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method. In this way, the structure shown in FIG. 1 can be obtained. Then, the light emitting element is further separated by performing so-called element separation, and the side surface and the exposed surface of the laminated structure 20 are covered with a coating layer made of an insulating material such as SiO 2 . Then, the light emitting device of Example 1 can be completed by packaging and sealing.
  • a film forming method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method
  • a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • a cavity was formed between the first light reflection layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion, and the cavity was formed on the concave portion.
  • a resonator structure is constituted by the first light reflecting layer and the portion of the first compound semiconductor layer above the concave portion, and the length of the resonator structure has an oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the active layer.
  • the main light satisfies the resonance condition of the resonator structure, and the light having the wavelength ⁇ ′ adjacent to the oscillation wavelength ⁇ 0 does not satisfy the resonance condition of the resonator structure.
  • the active layer is diffracted and spread from the starting point, and the light incident on the first light reflection layer is activated. It can be reliably reflected towards the layer and focused on the active layer. Therefore, it is possible to avoid an increase in diffraction loss, and it is possible to reliably perform laser oscillation. Further, since the resonator has a long length, it is possible to avoid the problem of heat saturation.
  • heat saturation is a phenomenon in which the light output is saturated by self-heating when the surface emitting laser element is driven.
  • the material used for the light reflecting layer (for example, a material such as SiO 2 or Ta 2 O 5 ) has a lower thermal conductivity than that of the GaN compound semiconductor. Therefore, increasing the thickness of the GaN-based compound semiconductor layer leads to suppression of thermal saturation. However, if the thickness of the GaN-based compound semiconductor layer is increased, the length of the cavity length L OR becomes longer, so that the longitudinal mode is likely to be multimode. However, in the light emitting element of Example 1, the cavity length is increased. Even if becomes longer, a single longitudinal mode can be obtained. Further, since the resonator length L OR can be lengthened, the tolerance of the manufacturing process of the light emitting element is increased, and as a result, the yield can be improved. The same applies to the light emitting device of Example 2 described below.
  • Example 2 relates to the light emitting element according to the second and third aspects of the present disclosure.
  • a schematic partial end view of the light emitting element of Example 2 is shown in FIG.
  • the structure of the light emitting element of Example 2 is basically the same as that of the light emitting element of Example 1.
  • a material different from the material forming the first compound semiconductor layer 21 is provided between the first light reflection layer 41 and the first compound semiconductor layer 21 formed on the concave surface portion 12.
  • the material (filling material 45) is filled.
  • a material having a refractive index n 2 is filled between the first light reflecting layer 41 and the first compound semiconductor layer 21 formed on the concave portion 12, when the refractive index of the material constituting one compound semiconductor layer was n 1, satisfying n 1 ⁇ n 2.
  • a material different from the material forming the first compound semiconductor layer (filling Material) is filled between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion.
  • a material (filling material) having a refractive index different from that of the material forming the first compound semiconductor layer is filled between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion.
  • the well-known method is used on the second surface 11b of the substrate 11 including the concave portion 12.
  • a layer made of a filling material is formed on the entire surface including the top of the first light reflection layer 41 above the concave portion 12, and then, By flattening this layer, the portion of the first light reflection layer 41 above the concave portion 12 may be filled with the filling material 45 (see FIG. 10A).
  • the first light reflection layer 41 between the region where the light emitting element is to be formed and the region where the light emitting element is to be formed is formed by a wet etching method or a dry etching method. It may be removed based on such a patterning method (see FIG. 10B).
  • the first compound semiconductor layer 21, the active layer 23, and the second compound are formed on the surface (second surface 11b) of the substrate 11 and the filling material 45.
  • the stacked structure 20 in which the semiconductor layers 22 are stacked may be formed.
  • the method for forming the laminated structure 20 is not limited to the lateral epitaxial growth method such as the ELO method, and may be formed by another method.
  • the GaN substrate a GaN substrate having a polar / nonpolar / semipolar main surface can be used.
  • a polar GaN substrate is used, the light emission efficiency tends to decrease due to the piezoelectric field effect in the active layer, but a nonpolar GaN substrate or a semipolar GaN substrate solves or alleviates this problem. It is possible to
  • a hole 85 reaching the cavity 43 is formed in a desired portion of the laminated structure 20 (see FIG. 11A), and the hole 85 is formed.
  • the filling material 45 may be obtained by injecting the liquid material 45A into the cavity 43 via (see FIG. 11B) and then curing the liquid material 45A.
  • a hole portion 86 (see FIG. 12A) reaching the cavity 43 is formed in a desired portion of the substrate 11, and the hole portion is formed.
  • the filling material 45 may be obtained by injecting the liquid material 45A into the cavity 43 via 86 (see FIG. 12B) and then curing the liquid material 45A.
  • the current confinement region (current injection region 61A and current non-injection region 61B) is defined by the insulating layer 34 having the opening 34A. That is, the current injection region 61A is defined by the opening 34A.
  • the second compound semiconductor layer 22 is provided with a current injection region 61A and a current non-injection region 61B surrounding the current injection region 61A. From the area centroid of the current injection region 61A, the current injection region 61A and the current non-injection region are provided.
  • the shortest distance D CI to the boundary 61C of 61B satisfies the following equation.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as a "first configuration light emitting element" for convenience.
  • ⁇ 0 is also called a beam waist radius.
  • the light emitting element of the first configuration has the concave mirror portion only on the first light reflecting layer side, but considering the symmetry of the second light reflecting layer with respect to the flat mirror, the resonators have the same radius of curvature. It can be extended to a Fabry-Perot type resonator sandwiched by two concave mirror portions (see the schematic view of FIG. 22). At this time, the resonator length of the virtual Fabry-Perot resonator is twice the resonator length L OR . 23 and 24 are graphs showing the relationship between the value of ⁇ 0, the value of the resonator length L OR , and the value of the radius of curvature R DBR of the concave mirror portion of the first light reflecting layer.
  • the value of ⁇ 0 being “positive” means that the laser light is in the state of FIG. 25A
  • the value of ⁇ 0 being “negative” means that the laser light is schematically It shows that it is in the state of FIG. 25B.
  • the state of the laser light may be the state shown in FIG. 25A or the state shown in FIG. 25B.
  • the curvature radius R DBR becomes smaller than the resonator length L OR
  • the state becomes as shown in FIG. 25B, the confinement becomes excessive, and diffraction loss occurs.
  • the radius of curvature R DBR is larger than the resonator length L OR , as shown in FIG. 25A.
  • the active layer is arranged close to the flat light reflecting layer of the two light reflecting layers, specifically, the second light reflecting layer, the light field is more focused in the active layer. That is, the optical field confinement in the active layer is strengthened and laser oscillation is facilitated.
  • the position of the active layer i.e., as the distance from the surface of the second light reflecting layer facing the second compound semiconductor layer to the active layer, but not limited to, can be exemplified lambda 0/2 to 10 [lambda] 0 .
  • the light emitting element of the first configuration is A mode loss acting region 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; and A second electrode formed over the second surface of the second compound semiconductor layer and over the mode loss action site, Is further equipped with, 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 are formed in the laminated structure,
  • the orthogonal projection image of the mode loss action region and the orthogonal projection image of the current non-injection / outside region can be configured to overlap.
  • the radius r ′ DBR of the effective region of the first light reflection layer is ⁇ 0 ⁇ r ′ DBR ⁇ 20 ⁇ ⁇ 0 , preferably ⁇ 0 ⁇
  • the configuration can satisfy r ′ DBR ⁇ 10 ⁇ ⁇ 0 .
  • r' r DBR ⁇ 1 ⁇ 10 -4 m preferably, it can be exemplified r 'DBR ⁇ 5 ⁇ 10 -5 m.
  • R DBR ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 3 m preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 5 m ⁇ R DBR ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 3 m, and more preferably Can be configured to satisfy 1 ⁇ 10 ⁇ 5 m ⁇ R DBR ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 4 m.
  • a mode loss acting region 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; and A second electrode formed over the second surface of the second compound semiconductor layer and over the mode loss action site, Is further equipped with, 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 are formed in the laminated structure,
  • the orthogonal projection image of the mode loss action region and the orthogonal projection image of the current non-injection / outside region can be configured to overlap.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as a “second configuration light emitting element” for convenience.
  • the current non-injection region (generally referred to as current non-injection / inner region and current non-injection / outer region) is formed in the laminated structure. May be formed in the region in the thickness direction on the second electrode side of the second compound semiconductor layer, may be formed in the entire second compound semiconductor layer, or may be formed in the second compound semiconductor layer and the active layer. May be formed on the first compound semiconductor layer, or may be formed over a part of the first compound semiconductor layer from the second compound semiconductor layer.
  • the orthogonal projection image of the mode loss action region and the orthogonal projection image of the current non-injection / outside region overlap, the orthogonal projection image of the mode loss action region and the current non-injection / outside region are sufficiently separated from the current injection region. It does not have to overlap with the orthogonal projection image of the area.
  • the current non-injection / outer region may be located below the mode loss action region.
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region may be formed by ion implantation into the laminated structure.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as a “light emitting element having a 2-A configuration” for convenience.
  • the ionic species is at least one ion selected from the group consisting of boron, proton, phosphorus, arsenic, carbon, nitrogen, fluorine, oxygen, germanium, and silicon (that is, one type of ion or two types of ions). The above ions) can be used.
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are irradiated with plasma on the second surface of the second compound semiconductor layer, or It can be configured to be formed by ashing treatment on the second surface of the 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 having a 2-B configuration" for convenience.
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are exposed to the plasma particles, so that the conductivity of the second compound semiconductor layer is deteriorated and the current non-injection / inner region and the current non-injection region.
  • the non-implanted / outer region is in a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region may be formed by exposing the second surface of the second compound semiconductor layer to plasma particles.
  • plasma particles include argon, oxygen, and nitrogen.
  • the second light reflecting layer is configured by the light from the first light reflecting layer by the first light reflecting layer and the second light reflecting layer.
  • the structure may have a region that reflects or scatters toward the outside of the resonator structure.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as a "light emitting element having a 2-C configuration" for convenience.
  • the region of the second light reflection layer located above the side wall of the mode loss acting region has a forward tapered shape.
  • the first light reflecting layer and the second light reflecting layer It is also possible to adopt a configuration in which light is scattered toward the outside of the configured resonator structure.
  • the light-emitting element of the 2-A configuration the light-emitting element of the 2-B configuration or the light-emitting element of the 2-C configuration described above, from the active layer in the current injection region to the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • L 2 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 2 Can be satisfied.
  • the oscillation mode loss can be increased. That is, the generated optical fields of the fundamental mode and the higher-order modes decrease in the orthographic projection image of the mode loss action area as they move away from the Z axis due to the existence of the mode loss action area that acts to increase or decrease the oscillation mode loss. Since there are more mode losses in higher-order modes than the reduction of the optical field intensity of the modes, the fundamental modes can be further stabilized, and the mode losses can be suppressed as compared with the case where the current injection inner region does not exist. Therefore, the threshold current can be reduced.
  • the mode loss acting portion is made of a dielectric material, a metal material or an alloy material. It can be configured.
  • 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.
  • the material is not limited to these materials. It is possible to increase the mode loss by absorbing light by the mode loss action site made of these materials.
  • the mode loss can be controlled by disturbing the phase without directly absorbing the light.
  • the mode-loss acting portion is made of a dielectric material, and the optical thickness t 0 of the mode-loss acting portion can be set to a value outside the integral multiple of 1 ⁇ 4 of the oscillation wavelength ⁇ 0 . That is, by disturbing the phase of light that circulates in the resonator and forms a standing wave at the mode loss action site, the standing wave can be destroyed and a corresponding mode loss can be given.
  • the mode-loss action site is made of a dielectric material
  • the optical thickness t 0 of the mode -loss action site (refractive index is n m-loss ) is an integral multiple of 1 ⁇ 4 of the oscillation wavelength ⁇ 0.
  • the optical thickness t 0 of the mode-loss acting portion can be configured so that the phase of light generated in the light emitting element is not disturbed and the standing wave is not destroyed.
  • a convex portion is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer,
  • the mode-loss acting portion can be formed on a region of the second surface of the second compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as a “second-D light emitting element” for convenience.
  • the convex portion occupies the current injection region and the current non-injection / inner region. In this case, 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 , and the optical distance from the active layer in the mode loss action region to the top surface of the mode loss action region is L 2 .
  • 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 is generated.
  • the configuration can reduce the mode loss. That is, the light field intensities of the fundamental mode and the higher-order modes that occur increase in the orthogonal projection images of the current injection region and the current non-injection / inner region due to the existence of the mode loss action region that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • the mode loss action site can be made of a dielectric material, a metal material, or an alloy material.
  • the dielectric material, the metal material, or the alloy material the various materials described above can be cited.
  • the laminated structure including the second electrode is active. At least two light-absorbing material layers can be formed in parallel to the virtual plane occupied by the layers.
  • the light emitting element having such a configuration is referred to as a “third configuration light emitting element” for convenience.
  • the light emitting device having the third structure it is preferable that at least four light absorbing material layers are formed.
  • an oscillation wavelength (a wavelength of light mainly emitted from the light emitting device and a desired oscillation wavelength) is ⁇ 0 , two light absorbing material layers, Further, the total equivalent refractive index of the portion of the laminated structure located between the light absorbing material layers is n eq , and the distance between the light absorbing material layers is L Abs .
  • the equivalent refractive index n eq may be calculated based on the known refractive index for each constituent material and the thickness obtained by observing the constituent material by observing the cross section of the light emitting device with an electron microscope or the like.
  • m the distance between adjacent light absorbing material layers is such that 0.9 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ To be satisfied.
  • the distance between adjacent light absorbing material layers is 0.9 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇
  • the distance between adjacent light absorbing material layers is 0.9 ⁇ ⁇ (m ′ ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ (m ′ ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇
  • m ′ is an arbitrary integer of 2 or more.
  • the distance between the adjacent light absorbing material layers is a distance between the centers of gravity of the adjacent light absorbing material layers. That is, actually, it is the distance between the centers of the respective light-absorbing material layers when cut along an imaginary plane along the thickness direction of the active layer.
  • the thickness of the light absorbing material layer is preferably ⁇ 0 / (4 ⁇ n eq ) or less.
  • a lower limit of the thickness of the light absorbing material layer 1 nm can be exemplified.
  • the light absorbing material layer is located at the lowest amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • the active layer can be arranged at the maximum amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • the light-absorbing material layer has a light-absorption coefficient that is at least twice as large as the light-absorption coefficient of the compound semiconductor forming the laminated structure. be able to.
  • the light absorption coefficient of the light absorbing material layer and the light absorption coefficient of the compound semiconductor constituting the laminated structure are observed for each constituent material by observing the constituent material from an electron microscope observation of the cross section of the light emitting device. It can be obtained by analogy with known evaluation results.
  • the light absorbing material layer is a compound semiconductor material having a band gap narrower than that of the compound semiconductor forming the laminated structure, or a compound semiconductor material doped with impurities.
  • the transparent conductive material and the light-reflecting layer constituent material having a light-absorbing property can be used as the constituent material.
  • a compound semiconductor material having a bandgap narrower than that of the compound semiconductor forming the laminated structure for example, InGaN can be used when the compound semiconductor forming the laminated structure is GaN, and impurities are doped.
  • Examples of the compound semiconductor material include Si-doped n-GaN and B-doped n-GaN, and examples of the transparent conductive material include a transparent conductive material forming an electrode and light absorption.
  • the material constituting the light reflective layer e.g., SiO X, SiN X, TaO X , etc.
  • All of the light absorbing material layers may be composed of one kind of these materials.
  • each of the light absorbing material layers may be composed of various materials selected from these materials, but one light absorbing material layer is composed of one kind of material. It is preferable from the viewpoint of simplifying the formation of the light absorbing material layer.
  • the light absorbing material layer may be formed in the first compound semiconductor layer, may be formed in the second compound semiconductor layer, or may be formed in the second light reflecting layer. , Or any combination thereof.
  • the light absorbing material layer can also be used as an electrode made of a transparent conductive material.
  • Example 3 is a modification of Examples 1 and 2 and relates to a light emitting device having the first configuration.
  • the current confinement region (current injection region 61A and current non-injection region 61B) is defined by the insulating layer 34 having the opening 34A. That is, the current injection region 61A is defined by the opening 34A. That is, in the light emitting device of Example 3, the second compound semiconductor layer 22 is provided with the current injection region 61A and the current non-injection region 61B surrounding the current injection region 61A, and the area of the current injection region 61A.
  • the shortest distance D CI from the center of gravity to the boundary 61C between the current injection region 61A and the current non-injection region 61B satisfies the above-mentioned formulas (A) and (B).
  • the radius r ′ DBR of the effective region 44 of the first light reflecting layer 41 is ⁇ 0 ⁇ r ′ DBR ⁇ 20 ⁇ ⁇ 0
  • D CI ⁇ ⁇ 0 is satisfied.
  • R DBR ⁇ 1 ⁇ 10 ⁇ 3 m is satisfied.
  • OR 30 ⁇ m
  • the diameter of the opening 34A can be exemplified as 8 ⁇ m.
  • the GaN substrate As the GaN substrate, a substrate whose main surface is a surface in which the c-plane is inclined about 75 degrees in the m-axis direction is used. That is, the GaN substrate has a ⁇ 20-21 ⁇ plane that is a semipolar plane as the main surface. Incidentally, such a GaN substrate can also be used in other examples.
  • the deviation between the central axis (Z axis) of the concave portion 12 and the current injection region 61A in the XY plane direction causes deterioration of the characteristics of the light emitting element.
  • Both of the patterning for forming the concave portion 12 and the patterning for forming the opening 34A often use a lithography technique. In this case, the positional relationship between the two is XY plane depending on the performance of the exposure device. It often shifts within.
  • the opening 34A (current injection region 61A) is positioned by performing alignment from the second compound semiconductor layer 22 side.
  • the concave portion 12 is positioned by performing alignment from the compound semiconductor substrate 11 side.
  • the opening 34A (current injection region 61) is formed larger than the region where the light is narrowed by the concave portion 12, so that the central axis (Z axis) of the concave portion 12 and Even if a deviation from the current injection region 61A in the XY plane direction occurs, the structure that does not affect the oscillation characteristics is realized.
  • Example 4 is a modification of Examples 1 to 3, and relates to a light emitting element having a second configuration, specifically, a light emitting element having a 2-A configuration.
  • FIG. 13 shows a schematic partial end view of the light emitting device of Example 4.
  • the current non-injection region is formed so as to surround the current injection region.
  • a current non-injection region surrounding the current injection region is formed by oxidizing the active layer from the outside along the XY plane. You can The oxidized active region (current non-injection region) has a lower refractive index than the unoxidized region (current injection region). As a result, 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.
  • light tends to spread due to the diffraction effect, so that the laser light that reciprocates in the resonator gradually dissipates out of the resonator (diffraction loss), which causes adverse effects such as an increase in threshold current. .
  • the lens effect compensates for this diffraction loss, it is possible to suppress an increase in threshold current and the like.
  • the insulating layer 34 made of SiO 2 having the opening 34A is formed on the second compound semiconductor layer 22, and the second compound exposed at the bottom of the opening 34A.
  • a second electrode 32 made of a transparent conductive material is formed over the semiconductor layer 22 and the insulating layer 34, and a second light reflection layer 42 made of a laminated structure of insulating materials is formed on the second electrode 32.
  • the resonator length in the region where the insulating layer 34 is formed is the region where the insulating layer 34 is not formed (current injection region). It is longer than the resonator length in 61 A) by the optical thickness of the insulating layer 34. Therefore, the laser light that reciprocates in the resonator formed by the two light reflection layers 41 and 42 of the surface emitting laser element (light emitting element) is diverged / dissipated to the outside of the resonator. Such an action is called "inverse lens effect" for convenience.
  • the "oscillation mode loss” is a physical quantity that increases or decreases the optical field intensity of the fundamental mode and the higher-order modes in the oscillated laser light, and different oscillation mode losses are defined for each mode.
  • the "light field intensity” is the light field intensity as a function of the distance L from the Z axis in the XY plane, and generally decreases monotonically as the distance L increases in the basic mode, but in the higher mode. Increases and decreases once or a plurality of times as the distance L increases (see the conceptual diagram of FIG. 15A). In FIG.
  • the solid line shows the light field intensity distribution of the fundamental mode
  • the broken line shows the light field intensity distribution of the higher order modes.
  • the first light reflection layer 41 is shown in a flat state for the sake of convenience, but it is actually formed on the concave surface portion 12.
  • the light emitting device of Example 4 or the light emitting devices of Examples 5 to 7 described later is (A) a first compound semiconductor layer 21 having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a, An active layer (light emitting layer) 23 facing the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and A second compound semiconductor layer 22 having a first surface 22a facing the active layer 23 and a second surface 22b facing the first surface 22a, A laminated structure 20 composed of GaN-based compound semiconductors, (B) A mode loss action portion (mode loss action layer) 54 that is provided on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 and forms a mode loss action region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • a mode loss action portion (mode loss action layer) 54 that is provided on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 and forms a mode loss action region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • 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 are formed. Therefore, the orthogonal projection image of the mode loss action region 55 and the orthogonal projection image of the current non-injection / outside 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 distant from the current injection region 51 into which the current is injected, the orthogonal projection image of the mode loss action region 55 and the orthogonal projection image of the current non-injection / outer region 53 may not overlap each other.
  • the current non-injection regions 52 and 53 to which no current is injected are formed in the laminated structure 20, in the illustrated example, the second compound semiconductor layer 22 to the first compound semiconductor layer 21 in the thickness direction. Is formed over a part of.
  • the current non-injection regions 52 and 53 may be formed in the region on the second electrode side of the second compound semiconductor layer 22 in the thickness direction, 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 portion (mode loss acting layer) 54 is made of a dielectric material such as SiO 2, and in the light emitting elements of Example 4 or Examples 5 to 7 described later, the second electrode 32 and the second compound semiconductor layer 22 are used. It is formed between and.
  • the optical thickness of the mode loss acting portion 54 can be set to a value outside the integral multiple of 1 ⁇ 4 of the oscillation wavelength ⁇ 0 .
  • the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion 54 may be an integral multiple of 1 ⁇ 4 of the oscillation wavelength ⁇ 0 . That is, the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion 54 can be set so as not to disturb the phase of the light generated in the light emitting element and to break the standing wave.
  • the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion 54 is preferably about 25 to 250 when the value of 1 ⁇ 4 of the wavelength of light generated in the light emitting element is “100”.
  • the phase difference between the laser light passing through the mode loss acting portion 54 and the laser light passing through the current injection region 51 can be changed (the phase difference can be controlled),
  • the oscillation mode loss can be controlled with a higher degree of freedom, and the degree of freedom in designing the light emitting element can be further increased.
  • 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 defined.
  • 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 , and the mode loss action region 55.
  • L 0 / L 2 1.5
  • the generated laser light having the 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 optical fields of the fundamental mode and the higher-order modes decrease in the orthographic projection image of the mode loss action region 55 as they move away from the Z axis due to the existence of the mode loss action region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss.
  • the decrease in the optical field intensity of the higher-order mode is larger than the decrease of the optical field intensity of the fundamental mode, and the fundamental mode can be further stabilized, It is possible to reduce the threshold current and increase the relative optical field intensity of the fundamental mode.
  • the skirt portion of the optical field intensity of the higher-order mode is located farther from the current injection region than the conventional light emitting element (see FIG. 15A), so that the influence of the inverse lens effect can be reduced. Can be planned. In the first place, if the mode loss acting portion 54 made of SiO 2 is not provided, the oscillation modes are mixed.
  • the first compound semiconductor layer 21 is an n-GaN layer
  • the active layer 23 is a quintuple 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 a p-GaN layer.
  • the first electrode 31 is made of Ti / Pt / Au
  • 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 this opening 54A.
  • a pad electrode 33 made of, for example, Ti / Pd / Au or Ti / Ni / Au for electrically connecting to an external electrode or a circuit is formed or connected.
  • the first light reflection layer 41 and the second light reflection layer 42 have a laminated structure of SiN layers and SiO 2 layers (total number of laminated dielectric films: 20 layers).
  • the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are formed by ion implantation into the laminated structure 20.
  • boron was selected as the ion species, but the ion species is not limited to boron ions.
  • Step-410 the current non-implanted / inner region 52 and the current non-implanted / outer region 53 are formed in the laminated structure 20 based on an ion implantation method using boron ions.
  • 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 are formed in the laminated structure.
  • the orthogonal projection image of the mode loss action region and the orthogonal projection image of the current non-injection / outside region overlap. That is, the current injection region and the mode loss action region are separated (separated) by the current non-injection / inside region. Therefore, as shown in the conceptual diagram of FIG. 15B, it is possible to increase or decrease the oscillation mode loss (specifically, increase in the fourth embodiment) to a desired state.
  • the threshold current can be reduced by reducing the oscillation mode loss in the basic mode.
  • the region where the oscillation mode loss is given and the region where current is injected and contributes to light emission can be controlled independently, that is, the oscillation mode loss control and the light emission state control of the light emitting element are performed independently.
  • the degree of freedom in control and the degree of freedom in designing the light emitting element can be increased.
  • the magnitude relation of the oscillation mode loss given by the mode loss action region to the fundamental mode and higher modes. Can be controlled and the oscillation mode loss given to the higher-order mode is made relatively large with respect to the oscillation mode loss given to the fundamental mode, whereby the fundamental mode can be further stabilized.
  • the light emitting device of Example 4 also has the concave surface portion 12, it is possible to more reliably suppress the occurrence of diffraction loss.
  • Example 5 is a modification of Example 4 and relates to a light emitting element having a 2-B configuration.
  • the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are the second surface of the second compound semiconductor layer 22.
  • RIE reactive ion etching
  • 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 exposing the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 to the plasma particles. Note that the illustration of the first electrode 31 is omitted in FIGS. 16, 17, 18, 19, and 20.
  • the shape of the boundary between the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 is circular (diameter: 10 ⁇ m), and the boundary between the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53.
  • Example 5 instead of [Step-410] of Example 4, plasma irradiation was performed on the second surface of the second compound semiconductor layer 22, or irradiation of the second surface of the second compound semiconductor layer 22 was performed.
  • the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 may be formed in the laminated structure 20 based on an ashing process or a reactive ion etching process on the second surface of the second compound semiconductor layer 22. .
  • the configuration and structure of the light emitting element of Example 5 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 4, so detailed description will be omitted.
  • Example 6 is a modification of Examples 4 to 5, and relates to a light emitting element having a 2-C configuration.
  • the second light reflection layer 42 converts the light from the first light reflection layer 41 into the first light reflection layer 41 and the first light reflection 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 reflection layer 42 located above the side wall of the mode loss acting portion (mode loss acting layer) 54 (side wall of the opening 54B) has a forward tapered sloped portion 42A, or In addition, it has a region that is convexly curved toward the first light reflection layer 41.
  • Example 6 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 6 in the same step as in [Step-420] of Example 4, when forming the mode loss action site (mode loss action layer) 54 having SiO 2 and having the opening 54B, a forward taper was formed. It suffices to form the opening 54B having a side wall. Specifically, a resist layer is formed on the mode loss action layer formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22, and a portion of the resist layer where the opening 54B is to be formed is formed by a photolithography technique. Based on this, an opening is provided. Based on a known method, the side wall of this opening is forward tapered. Then, by performing etch back, it is possible to form the opening portion 54B having a forward tapered side wall in the mode loss acting portion (mode loss acting layer) 54. Further, by forming the second electrode 32 and the second light reflection layer 42 on such a mode loss action portion (mode loss action layer) 54, the forward tapered sloped portion 42A is formed in the second light reflection layer 42. Can be given.
  • Example 6 the configuration and structure of the light emitting element of Example 6 can be the same as the configuration and structure of the light emitting elements of Examples 4 to 5, and thus detailed description will be omitted.
  • Example 7 is a modification of Examples 4 to 6, and relates to a light emitting device having a 2-D configuration.
  • a schematic partial end view of the light emitting device of Example 7 is shown in FIG. 18, and a schematic partial end view in which a main part is cut out is shown in FIG. 19, and a second surface of the second compound semiconductor layer 22 is shown.
  • a convex portion 22A is formed on the side of 22b.
  • the mode loss acting portion (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 / inside region 52.
  • the mode loss action portion (mode loss action layer) 54 is made of a dielectric material such as SiO 2 as in the fourth embodiment.
  • a current non-injection / outer region 53 is provided in the region 22B.
  • the optical distance from the active layer 23 in the current injection region 51 to the second surface of the second compound semiconductor layer 22 is L 2
  • the top surface of the mode loss action site 54 from the active layer 23 in the mode loss action region 55 (second electrode 32 and When the optical distance to the facing surface) is L 0 , L 0 ⁇ L 2 To be satisfied.
  • L 2 / L 0 1.5
  • a lens effect occurs in the light emitting element.
  • the generated laser light having the 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 occurs. Decrease. That is, the light field intensities of the generated fundamental mode and higher modes increase in the orthogonal projection images of the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 due to the existence of the mode loss action region 55 that acts to increase or decrease the oscillation mode loss. .
  • Example 7 the shape of the boundary between the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 was circular (diameter: 8 ⁇ m), and the boundary between the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 was changed.
  • the shape was circular (diameter: 30 ⁇ m).
  • a part of the second compound semiconductor layer 22 is removed from the second surface 22b side between [step-410] and [step-420] of the fourth embodiment, so that the convex surface is formed.
  • the portion 22A may be formed.
  • the configuration and structure of the light emitting element of Example 7 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 4, so detailed description will be omitted.
  • the generated optical field intensities of the fundamental mode and the higher-order modes are increased or decreased (specifically, reduced in the seventh embodiment) of the oscillation mode loss.
  • the presence of the acting mode loss action region can be increased in the orthogonal projection image of the current injection region and the current non-injection / inside region.
  • Example 8 is a modification of Examples 1 to 7 and relates to a light emitting device having a third configuration.
  • m is a positive integer.
  • the wavelength at which oscillation is possible is determined by the cavity length L OR .
  • the individual oscillation modes that can oscillate are called longitudinal modes.
  • the longitudinal modes one that matches the gain spectrum determined by the active layer can cause laser oscillation.
  • the effective refractive index is n eff
  • the interval ⁇ of the longitudinal mode is ⁇ 0 2 / (2n eff ⁇ L) It is represented by. That is, the longer the resonator length L OR , the narrower the longitudinal mode interval ⁇ . Therefore, when the resonator length L OR is long, a plurality of longitudinal modes may exist in the gain spectrum, and thus a plurality of longitudinal modes may oscillate.
  • n eq the equivalent refractive index n eq and the effective refractive index n eff when the oscillation wavelength is ⁇ 0 .
  • n eff n eq ⁇ 0 ⁇ (dn eq / d ⁇ 0 ).
  • the cavity length L OR is usually as short as 1 ⁇ m or less, and the laser light of the longitudinal mode emitted from the surface emitting laser element is of one type (1 Wavelength) (see the conceptual diagram in FIG. 26A). Therefore, it is possible to accurately control the oscillation wavelength of the laser light in the longitudinal mode emitted from the surface emitting laser element.
  • the cavity length L OR is usually as long as several times the wavelength of the laser light emitted from the surface emitting laser element. Therefore, there are a plurality of types of vertical mode laser light that can be emitted from the surface emitting laser element (see the conceptual diagram of FIG. 26B).
  • a laminated structure 20 including a second electrode 32 is formed. Is at least two light absorbing material layers 71, preferably at least four light absorbing material layers 71 in parallel with the virtual plane occupied by the active layer 23. Specifically, in Example 8, Twenty layers of light absorbing material layers 71 are formed. In order to simplify the drawing, only two light absorbing material layers 71 are shown in the drawing.
  • the oscillation wavelength (desired oscillation wavelength emitted from the light emitting element) ⁇ 0 is 450 nm.
  • the 20 light-absorbing material layers 71 are made of a compound semiconductor material having a narrower band gap than the compound semiconductor forming the laminated structure 20, specifically, n-In 0.2 Ga 0.8 N, and the first compound semiconductor layer 21. Is formed inside.
  • the thickness of the light absorbing material layer 71 is ⁇ 0 / (4 ⁇ n eq ) or less, specifically 3 nm.
  • the light absorption coefficient of the light absorption material layer 71 is twice or more the light absorption coefficient of the first compound semiconductor layer 21 formed of the n-GaN layer, specifically, 1 ⁇ 10 3 times.
  • the light absorption material layer 71 is located at the lowest amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure, and the maximum amplitude generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • the active layer 23 is located in the portion. The distance between the center of the active layer 23 in the thickness direction and the center of the light absorbing material layer 71 adjacent to the active layer 23 in the thickness direction is 46.5 nm.
  • two layers of the light absorbing material layer 71 and a portion of the laminated structure located between the light absorbing material layer 71 and the light absorbing material layer 71 (specifically, in Example 8, When the total equivalent refractive index of the first compound semiconductor layer 21) is n eq and the distance between the light absorption material layers 71 is L Abs , 0.9 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ To be satisfied.
  • the distance between the adjacent light absorbing material layers 71 is as follows in all the plurality of light absorbing material layers 71 (20 light absorbing material layers 71). 0.9 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ To be satisfied.
  • m can be an arbitrary integer of 2 or more.
  • the laminated structure 20 is formed in the same step as in [Step-120] of Example 1, but at this time, 20 is formed inside the first compound semiconductor layer 21. A layer of light absorbing material layer 71 is also formed. Except for this point, the light emitting device of Example 8 can be manufactured by a method similar to that of the light emitting device of Example 1.
  • FIG. 21 shows two vertical modes, a vertical mode A and a vertical mode B. Then, in this case, it is assumed that the light absorption material layer 71 is located at the lowest amplitude portion of the longitudinal mode A and is not located at the lowest amplitude portion of the longitudinal mode B. Then, the mode loss in the vertical mode A is minimized, but the mode loss in the vertical mode B is large. In FIG. 21, the mode loss for the vertical mode B is schematically shown by a solid line. Therefore, the vertical mode A is more likely to oscillate than the vertical mode B.
  • the light emitting device of Example 8 at least two light absorbing material layers are formed inside the laminated structure, and therefore, there are a plurality of types of longitudinal modes that can be emitted from the surface emitting laser device. It is possible to more effectively suppress the oscillation of laser light of an undesired longitudinal mode among the laser light. As a result, it becomes possible to control the oscillation wavelength of the emitted laser light more accurately. Moreover, since the light emitting element of Example 8 also has the concave surface portion 12, it is possible to reliably suppress the occurrence of diffraction loss.
  • the ninth embodiment is a modification of the eighth embodiment.
  • the light absorbing material layer 71 was made of a compound semiconductor material having a narrower band gap than the compound semiconductor forming the laminated structure 20.
  • the ten light-absorbing material layers 71 were used as impurity-doped compound semiconductor materials, specifically, compound semiconductors having an impurity concentration (impurity: Si) of 1 ⁇ 10 19 / cm 3. It was composed of a material (specifically, n-GaN: Si).
  • the oscillation wavelength ⁇ 0 was set to 515 nm.
  • the composition of the active layer 23 is In 0.3 Ga 0.7 N.
  • Example 9 1, the value of L Abs was 107 nm, and the center in the thickness direction of the active layer 23 and the center in the thickness direction of the light absorption material layer 71 adjacent to the active layer 23. The distance between them is 53.5 nm, and the thickness of the light absorbing material layer 71 is 3 nm. Except for the points described above, the configuration and structure of the light emitting element of Example 9 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 8, and thus detailed description will be omitted. Incidentally, in some of the 10 light-absorbing material layers 71, m may be an arbitrary integer of 2 or more.
  • the tenth embodiment is also a modification of the eighth embodiment.
  • the five light absorbing material layers (for convenience, referred to as “first light absorbing material layer”) have the same structure as the light absorbing material layer 71 of Example 8, that is, n-In 0.3. It was composed of Ga 0.7 N.
  • one light absorbing material layer (for convenience, referred to as a "second light absorbing material layer”) was made of a transparent conductive material. Specifically, the second light absorbing material layer was also used as the second electrode 32 made of ITO.
  • the oscillation wavelength ⁇ 0 was 450 nm.
  • m 1 and 2.
  • the value of L Abs is 93.0 nm, which is between the center of the active layer 23 in the thickness direction and the center of the first light absorbing material layer adjacent to the active layer 23 in the thickness direction. Is 46.5 nm and the thickness of the five first light absorbing material layers is 3 nm. That is, in the five first light absorbing material layers, 0.9 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ To be satisfied.
  • the light absorption coefficient of the one second light absorbing material layer which also serves as the second electrode 32 is 2000 cm ⁇ 1 and the thickness is 30 nm, and the distance from the active layer 23 to the second light absorbing material layer is 139. It is 5 nm. Except for the points described above, the configuration and structure of the light emitting element of Example 10 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 8, and thus detailed description will be omitted.
  • m may be an arbitrary integer of 2 or more in some of the first light-absorbing material layers.
  • the number of the light absorbing material layers 71 can be one.
  • the positional relationship between the second light absorbing material layer also serving as the second electrode 32 and the light absorbing material layer 71 needs to satisfy the following formula. 0.9 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇
  • the present disclosure has been described based on the preferred embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments.
  • the configurations and structures of the light emitting elements described in the examples are examples and can be changed as appropriate, and the method for manufacturing the light emitting element can be appropriately changed.
  • the supporting substrate may support the second light reflecting layer. Further, by appropriately selecting the bonding layer and the supporting substrate, a surface emitting laser element that emits light from the top surface of the second compound semiconductor layer via the second light reflecting layer can be obtained.
  • First Mode A first compound semiconductor layer having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer facing the second surface of the first compound semiconductor layer, and A second compound semiconductor layer having a first surface facing the active layer and a second surface facing the first surface; A laminated structure, in which substrate, A first light reflection layer disposed on the first surface side of the first compound semiconductor layer, and A second light reflection layer disposed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, Is equipped with The second light reflection layer has a flat shape, A concave portion is formed on the substrate surface, The first light reflecting layer is formed on at least the concave surface portion, The first compound semiconductor layer is formed over the concave surface portion from the substrate surface, A light emitting device having a cavity between a first light reflecting layer and a first compound semiconductor layer formed on a concave portion.
  • a first compound semiconductor layer having a first surface and a second surface facing the first surface; An active layer facing the second surface of the first compound semiconductor layer, and A second compound semiconductor layer having a first surface facing the active layer and a second surface facing the first surface; A laminated structure, in which substrate, A first light reflection layer disposed on the first surface side of the first compound semiconductor layer, and A second light reflection layer disposed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, Is equipped with The second light reflection layer has a flat shape, A concave portion is formed on the substrate surface, The first light reflecting layer is formed on at least the concave surface portion, The first compound semiconductor layer is formed over the concave surface portion from the substrate surface, A light-emitting element in which a material different from the material forming the first compound semiconductor layer is filled between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave portion.
  • the [A07] substrate is a light-emitting element according to any one of [A01] to [A06], which includes a compound semiconductor substrate.
  • the light-emitting device according to [A09] in which the orthogonal projection image of the association portion with the substrate is not included in the concave surface portion.
  • the second compound semiconductor layer is provided with a current injection region and a current non-injection region surrounding the current injection region,
  • the shortest distance D CI from the area centroid of the current injection region to the boundary between the current injection region and the current non-injection region satisfies the following expression: [A01] to [A11]. .
  • the radius r ′ DBR of the effective area of the first light reflection layer is ⁇ 0 ⁇ r ′ DBR ⁇ 20 ⁇ ⁇ 0 [B01] or [B02] satisfying the condition.
  • the light emitting device wherein the [C05] ion species is at least one ion selected from the group consisting of boron, proton, phosphorus, arsenic, carbon, nitrogen, fluorine, oxygen, germanium and silicon.
  • [C06] ⁇ Light-Emitting Element of 2-B Configuration >> The current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are subjected to 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 second compound.
  • the light emitting device according to any one of [C01] to [C05], which is formed by performing a reactive ion etching treatment on the second surface of the semiconductor layer.
  • 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 action region to the top face of the mode loss action site is L 0 .
  • the mode loss acting part is made of a dielectric material, The light-emitting element according to [C10], wherein the optical thickness of the mode-loss acting portion is a value outside the 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 [C10], wherein the optical thickness of the mode-loss acting portion 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 action site is the light emitting device according to any one of [C01] to [C03], which is formed on a region of the second surface of the second compound semiconductor layer that surrounds the convex portion.
  • L 2 be the optical distance from the active layer in the current injection region to the second surface of the second compound semiconductor layer
  • L 0 be the optical distance from the active layer in the mode loss action region to the top face of the mode loss action site.
  • the oscillation wavelength is ⁇ 0
  • the total equivalent refractive index of the two light-absorbing material layers and the portion of the laminated structure located between the light-absorbing material layers is n eq
  • the distance between the absorbing material layer and the light absorbing material layer is L Abs , 0.9 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇
  • m is 1 or an arbitrary integer of 2 or more including 1.
  • [D04] The light-emitting device according to any one of [D01] to [D03], in which the thickness of the light absorbing material layer is ⁇ 0 / (4 ⁇ n eq ) or less.
  • [D05] The light-emitting device according to any one of [D01] to [D04], in which the light absorbing material layer is located in the lowest amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • [D06] The light-emitting device according to any one of [D01] to [D05], in which the active layer is located in a maximum amplitude portion generated in a standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • the light-emitting element according to any one of [D01] to [D06], in which the light-absorbing material layer has a light-absorption coefficient that is at least twice the light-absorption coefficient of the compound semiconductor that forms the laminated structure.
  • the light absorbing material layer is a compound semiconductor material having a narrower band gap than the compound semiconductor forming the laminated structure, a compound semiconductor material doped with impurities, a transparent conductive material, and a light reflecting layer having light absorbing characteristics.
  • the light emitting device according to any one of [D01] to [D07], which is composed of at least one kind of material selected from the group consisting of constituent materials.
  • [E03] The method described in [E01] including a step of filling a material different from the material forming the first compound semiconductor layer between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave surface portion. Manufacturing method of the light emitting device. [E04] A material having a refractive index n 2 different from the refractive index n 1 of the material forming the first compound semiconductor layer between the first light reflecting layer and the first compound semiconductor layer formed on the concave surface portion. The method for manufacturing a light-emitting element according to [E01], which comprises the step of filling with.
  • a resonator structure is constituted by the first light-reflecting layer formed on the concave portion and the portion of the first compound semiconductor layer above the concave portion,
  • the length of the resonator structure is such that the main light having the oscillation wavelength ⁇ 0 emitted from the active layer satisfies the resonance condition of the resonator structure and the light having the wavelength ⁇ ′ adjacent to the oscillation wavelength ⁇ 0 resonates.

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Abstract

半導体装置は、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が積層された積層構造体２０、基板１１、第１化合物半導体層２１の第１面側に配設された第１光反射層４１、並びに、第２化合物半導体層２２の第２面側に配設された第２光反射層４２を備えており、第２光反射層４２は平坦な形状を有し、基板表面１１ｂには凹面部１２が形成されており、第１光反射層４１は少なくとも凹面部１２上に形成されており、第１化合物半導体層２１は基板表面１１ｂから凹面部１２上方に亙り形成されており、凹面部１２上に形成された第１光反射層４１と第１化合物半導体層２１との間は空洞である。

Description

発光素子及びその製造方法
　本開示は、発光素子及びその製造方法に関する。
　面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）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ってレーザ発振が生じる。そして、ｎ型化合物半導体層、化合物半導体から成る活性層（発光層）及びｐ型化合物半導体層が積層された積層構造体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型化合物半導体層と基板との間に、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、積層構造体をＧａＡｓ系化合物半導体から構成する場合、共振器長ＬORは１μｍ程度である。一方、積層構造体をＧａＮ系化合物半導体から構成する場合、共振器長ＬORは、通常、面発光レーザ素子から出射されるレーザ光の波長の数倍以上長い。即ち、共振器長ＬORは１μｍよりもかなり長い。
　そして、このように共振器長ＬORが長くなると、従来の１μｍ程度の共振器長ＬORを採用しているＧａＡｓ系面発光レーザ素子と異なり、回折損失が増加するためにレーザ発振が難しくなる。つまり、面発光レーザ素子として機能するのではなく、ＬＥＤとして機能することになってしまう虞がある。ここで、「回折損失」とは、一般に、光は回折効果に起因して広がろうとするため、共振器を往復するレーザ光が、次第に、共振器外へと散逸してしまう現象を指す。このような問題を解決するために、光反射層に凹面鏡としての機能を付与する技術として、例えば、特開２００６－１１４７５３号公報や特開２０００－０２２２７７号公報、国際公開ＷＯ２０１８／０８３８７７Ａ１号公報がある。
特開２００６－１１４７５３号公報 特開２０００－０２２２７７号公報 国際公開ＷＯ２０１８／０８３８７７Ａ１号公報
　上記のとおり、光反射層に凹面鏡としての機能を付与することで、回折損失の発生を効果的に抑制することができる。しかしながら、共振器長ＬORが長いことに起因して、単一縦モードを得ることが困難となり、縦モードが多モード化し易い。
　従って、本開示の目的は、単一縦モードを得ることを可能とする構成、構造の発光素子、及び、係る発光素子の製造方法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～第４の態様に係る発光素子は、
　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、
　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
　基板、
　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
を備えており、
　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
　基板表面には、凹面部が形成されており、
　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されている。
　そして、本開示の第１の態様に係る発光素子において、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間は空洞である。また、本開示の第２の態様に係る発光素子において、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料が充填されている。更には、本開示の第３の態様に係る発光素子において、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、屈折率ｎ2を有する材料が充填されており、第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率をｎ1としたとき、ｎ1≠ｎ2 を満足する。また、本開示の第４の態様に係る発光素子において、凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである。
　上記の目的を達成するための本開示の発光素子の製造方法は、
　基板の表面に凹面部を形成した後、
　少なくとも凹面部上に第１光反射層を形成し、次いで、
　基板の表面上及び凹面部の上方に、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層が積層された積層構造体を形成し、その後、
　第２化合物半導体層の上に第２光反射層を形成する、
各工程から成る。
図１は、実施例１の発光素子の模式的な一部端面図である。 図２は、実施例１の発光素子における積層構造体や凹面部等の模式的な一部端面図である。 図３は、実施例１の発光素子において、λ0＝４４５ｎｍで複数の縦モードが発生した場合のモードの間隔を計算した結果を示すグラフである。 図４は、実施例１の発光素子において、式（２）に基づき求められた、λ’とＬDBRの関係を示すグラフである。 図５Ａ及び図５Ｂは、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、図５Ｂに引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、図６Ｂに引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、図７Ｂに引き続き、実施例１の発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図９は、実施例２の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例２の発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施例２の発光素子の製造方法の変形例を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施例２の発光素子の製造方法の別の変形例を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。 図１３は、実施例４の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１４Ａ及び図１４Ｂは、実施例４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端面図である。 図１５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、従来の発光素子、実施例４の発光素子及び実施例７の発光素子における光場強度を示す概念図である。 図１６は、実施例５の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１７は、実施例６の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１８は、実施例７の発光素子の模式的な一部端面図である。 図１９は、図１８に示した実施例７の発光素子の要部を切り出した模式的な一部端面図である。 図２０は、実施例８の発光素子の模式的な一部端面図である。 図２１は、実施例８の発光素子の模式的な一部端面図と、縦モードＡと縦モードＢの２つの縦モードを重ね合わせた図である。 図２２は、本開示の発光素子において、同一の曲率半径を有する２つの凹面鏡部で挟まれたファブリペロー型共振器を想定したときの概念図である。 図２３は、ω0の値と共振器長ＬORの値と第１光反射層の凹面鏡部の曲率半径ＲDBRの値の関係を示すグラフである。 図２４は、ω0の値と共振器長ＬORの値と第１光反射層の凹面鏡部の曲率半径ＲDBRの値の関係を示すグラフである。 図２５Ａ及び図２５Ｂは、それぞれ、ω0の値が「正」であるときのレーザ光の集光状態を模式的に示す図、及び、ω0の値が「負」であるときのレーザ光の集光状態を模式的に示す図である。 図２６Ａ及び図２６Ｂは、活性層によって決まるゲインスペクトル内に存在する縦モードを模式的に示す概念図である。 図２７は、窒化物半導体結晶における極性面、非極性面及び半極性面を説明するための六方晶系窒化物半導体の結晶構造を示す模式図である。
　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４の態様に係る発光素子、並びに、本開示の発光素子の製造方法、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様及び第４の態様に係る発光素子、及び、その製造方法）
３．実施例２（本開示の第２の態様及び第３の態様に係る発光素子、及び、その製造方法）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形、第１構成の発光素子）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形、第２－Ａ構成の発光素子）
６．実施例５（実施例４の変形、第２－Ｂ構成の発光素子）
７．実施例６（実施例４～実施例５の変形、第２－Ｃ構成の発光素子）
８．実施例７（実施例４～実施例６の変形、第２－Ｄ構成の発光素子）
９．実施例８（実施例１～実施例７の変形、第３構成の発光素子）
１０．実施例９（実施例８の変形）
１１．実施例１０（実施例８の別の変形）
１２．その他
〈本開示の第１の態様～第４の態様に係る発光素子、並びに、本開示の発光素子の製造方法、全般に関する説明〉
　本開示の発光素子の製造方法において、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間は空洞である形態とすることができる。あるいは又、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料を充填する工程を含む形態とすることができる。あるいは又、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率ｎ1とは異なる屈折率ｎ2を有する材料を充填する工程を含む形態とすることができる。あるいは又、凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである形態とすることができる。
　本開示の第１の態様に係る発光素子、あるいは又、本開示の発光素子の製造方法によって得られた本開示の第１の態様に係る発光素子を、以下、総称して、『本開示の第１の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第２の態様に係る発光素子、あるいは又、本開示の発光素子の製造方法によって得られた本開示の第２の態様に係る発光素子を、以下、総称して、『本開示の第２の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。更には、本開示の第３の態様に係る発光素子、あるいは又、本開示の発光素子の製造方法によって得られた本開示の第３の態様に係る発光素子を、以下、総称して、『本開示の第３の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第４の態様に係る発光素子、あるいは又、本開示の発光素子の製造方法によって得られた本開示の第４の態様に係る発光素子を、以下、総称して、『本開示の第４の態様に係る発光素子等』と呼ぶ場合がある。更には、本開示の第１の態様に係る発光素子等、本開示の第２の態様に係る発光素子等、本開示の第３の態様に係る発光素子等、及び、本開示の第４の態様に係る発光素子等を総称して、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある。
　本開示の第３の態様に係る発光素子等にあっては、
｜ｎ2－ｎ1｜≧１．０
望ましくは、
｜ｎ2－ｎ1｜≧１．５
を満足することが好ましい。更には、これらの好ましい形態を含む本開示の第３の態様に係る発光素子等において、屈折率ｎ2を有する材料は、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料から成る形態とすることができる。
　以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、基板は、化合物半導体基板から構成されている形態とすることができる。
　更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、積層構造体はＧａＮ系化合物半導体から成る形態とすることができる。
　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、基板表面から凹面部の中心部上方におい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素子領域（後述する）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。以上に説明した好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、凹面部の中心を通る法線上には、結晶欠陥が多く存在する会合部分が存在しない形態とすることができ、この場合、基板への会合部分の正射影像は、凹面部に含まれない形態とすることができる。そして、このような形態を採用することで、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。
　本開示の第１の態様に係る発光素子等において、空洞には、空気が閉じ込められており、あるいは又、不活性ガス（窒素ガス等）が閉じ込められており、あるいは又、第１化合物半導体層の形成時のプロセスガスが閉じ込められており、あるいは又、真空状態、減圧状態となっている。
　本開示の第２の態様に係る発光素子等において、あるいは又、本開示の第３の態様に係る発光素子等の好ましい形態において、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料（以下、便宜上、『充填材料』と呼ぶ場合がある）が充填されているが、具体的には、充填材料として、ＴｉＯx、ＴａＯx、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＨｆＯx、ＮｂＯx、ＡｌＯx、ＢｉＯx、ＳＯＧ（Spin On Glass）を含むＳｉＯ2等の透明な誘電体材料、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂を例示することができるし、ＢＣＢ系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、ノボラック系樹脂、第１化合物半導体層や第２化合物半導体層を構成する化合物半導体材料とは異なる化合物半導体材料を例示することもできる。
　本開示の第３の態様に係る発光素子等において、ｎ1≠ｎ2 を満足するが、ｎ1＞ｎ2 であってもよいし、ｎ1＜ｎ2 であってもよい。
　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等によって、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。
　以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、積層構造体の積層方向を含む仮想平面（Ｚ軸を含む仮想平面）で第１光反射層を切断したときの凹面部と接する第１光反射層の部分が第１化合物半導体層と対向する面（以下、便宜上、『第１光反射層の内面』と呼ぶ）が描く図形は、円の一部又は放物線の一部である形態とすることができる。図形は、厳密には円の一部ではない場合もあるし、厳密には放物線の一部ではない場合もある。即ち、概ね円の一部である場合、概ね放物線の一部である場合も、「図形は、円の一部又は放物線の一部である」ことに包含される。このような円の一部又は放物線の一部である第１光反射層の部分（領域）を、『第１光反射層の有効領域』と呼ぶ場合がある。第１光反射層の内面が描く図形は、界面の形状を計測器で計測し、得られたデータを最小自乗法に基づき解析することで求めることができる。
　本開示の発光素子等において、積層構造体は、具体的には、ＧａＮ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、ＧａＮ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２電極と第２化合物半導体層との間には、電流狭窄構造が形成されていることが好ましい。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。
　また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の発光素子等において、活性層と第１光反射層との間に位置する各種の化合物半導体層を構成する材料にあっては、１０％以上の屈折率の変調が無いこと（積層構造体の平均屈折率を基準として、１０％以上の屈折率差が無いこと）が好ましく、これによって、共振器内の光場の乱れ発生を抑制することができる。
　電流狭窄構造を得るためには、第２電極と第２化合物半導体層との間に絶縁材料（例えば、ＳｉＯXやＳｉＮX、ＡｌＯX）から成る電流狭窄層を形成してもよいし、あるいは又、第２化合物半導体層をＲＩＥ法等によりエッチングしてメサ構造を形成してもよいし、あるいは又、積層された第２化合物半導体層の一部の層を横方向から部分的に酸化して電流狭窄領域を形成してもよいし、第２化合物半導体層に不純物をイオン注入して導電性が低下した領域を形成してもよいし、あるいは、これらを、適宜、組み合わせてもよい。但し、第２電極は、電流狭窄により電流が流れる第２化合物半導体層の部分と電気的に接続されている必要がある。
　積層構造体及び第１光反射層は、基板の表面（便宜上、『基板の第２面』と呼ぶ）上に形成される。基板として、導電性基板、半導体基板、絶縁性基板、具体的には、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基板の使用が結晶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（第２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。あるいは又、基板を、主面として半極性面である｛２０－２１｝面を有するＧａＮ基板（ｃ面をｍ軸方向に約７５度傾けた面を主面とするＧａＮ基板）から成る構成とすることもできる。
　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、積層構造体をＧａＮ系化合物半導体から構成する場合、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。
　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、ケミカル・メカニカル・ポリッシング法（ＣＭＰ法）、機械研磨法、ドライエッチング法、レーザを用いたリフトオフ法等によって、あるいは、これらの組合せによって、基板の厚さを薄くしてもよい。
　上述したとおり、積層構造体は、ＧａＮ基板の極性面に形成されている構成とすることができる。あるいは又、積層構造体は、ＧａＮ基板の半極性面又は無極性面（非極性面）から成る主面上に形成されている構成とすることができ、この場合、主面の面方位とｃ軸との成す角度は、４５度以上、８０度以下である構成とすることができ、更には、ＧａＮ基板の主面は｛２０－２１｝面から成る構成とすることができる。六方晶系における例えば以下に例示する結晶面の表記、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
を、便宜上、本明細書においては、｛ｈｋ－ｉｌ｝面、｛ｈ－ｋｉｌ｝面と表記する。
　窒化物半導体結晶における極性面、非極性面及び半極性面について、以下、図２７の（ａ）～（ｅ）を参照して説明する。図２７の（ａ）は、六方晶系窒化物半導体の結晶構造を示す模式図である。図２７の（ｂ）は、非極性面であるｍ面、｛１－１００｝面を示す模式図であり、灰色の平面で示すｍ面は、ｍ軸方向に垂直な面である。図２７の（ｃ）は、非極性面であるａ面、｛１１－２０｝面を示す模式図であり、灰色の平面で示すａ面は、ａ軸方向に垂直な面である。図２７の（ｄ）は、半極性面である｛２０－２１｝面を示す模式図である。灰色の平面で示す｛２０－２１｝面に垂直な［２０－２１］方向は、ｃ軸からｍ軸方向に７５度、傾斜している。図２７の（ｅ）は、半極性面である｛１１－２２｝面を示す模式図である。灰色の平面で示す｛１１－２２｝面に垂直な［１１－２２］方向は、ｃ軸からａ軸方向に５９度、傾斜している。各種結晶面の面方位とｃ軸との成す角度を、以下の表１に示す。｛１１－２１｝面や｛１１－２２｝面、｛１１－２４｝面といった｛１１－２ｎ｝面で表される面、｛１－１０１｝面、｛１－１０２｝面、｛１－１０３｝面は半極性面である。
〈表１〉
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　第２光反射層を支持基板によって支持し、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を構成することもできる。支持基板は、例えば、上記の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１ｍｍ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、接着剤を用いた方法等、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。
　第１化合物半導体層は第１電極に電気的に接続されている。即ち、第１電極は、基板を介して第１化合物半導体層と電気的に接続されている。また、第２化合物半導体層は第２電極に電気的に接続されており、第２光反射層は第２電極上に形成されている。第１電極は金属又は合金から成る形態とすることができるし、第２電極は透明導電性材料から成る形態とすることができる。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、素子領域に電流を供給することができる。第２電極は第２化合物半導体層の第２面上に形成されている。ここで、「素子領域」とは、狭窄された電流が注入される領域、あるいは又、屈折率差等により光が閉じ込められる領域、あるいは又、第１光反射層と第２光反射層で挟まれた領域の内、レーザ発振が生じる領域、あるいは又、第１光反射層と第２光反射層で挟まれた領域の内、実際にレーザ発振に寄与する領域を指す。
　第１電極は、基板の第２面と対向する基板の第１面上に形成すればよい。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。第２電極を構成する透明導電性材料として、インジウム系透明導電性材料［具体的には、例えば、インジウム－錫酸化物（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）、インジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、インジウム－ガリウム酸化物（ＩＧＯ）、インジウム・ドープのガリウム－亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ，Ｉｎ－ＧａＺｎＯ4）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、ＩＴｉＯ（ＴｉドープのＩｎ2Ｏ3）、ＩｎＳｎ、ＩｎＳｎＺｎＯ］、錫系透明導電性材料［具体的には、例えば、酸化錫（ＳｎＯ2）、ＡＴＯ（ＳｂドープのＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープのＳｎＯ2）］、亜鉛系透明導電性材料［具体的には、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯ（ＡＺＯ）やＢドープのＺｎＯを含む）、ガリウム・ドープの酸化亜鉛（ＧＺＯ）、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）］、ＮｉＯ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、アンチモン酸化物、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し、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物といった透明導電性材料を挙げることもできる。但し、第２電極を構成する材料として、第２光反射層と第２電極との配置状態に依存するが、透明導電性材料に限定するものではなく、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）等の金属を用いることもできる。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。あるいは又、透明電極層として低抵抗な半導体層を用いることもでき、この場合、具体的には、ｎ型のＧａＮ系化合物半導体層を用いることもできる。更には、ｎ型ＧａＮ系化合物半導体層と隣接する層がｐ型である場合、両者をトンネルジャンクションを介して接合することで、界面の電気抵抗を下げることもできる。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（後述する）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（例えば、ＡｌＩｎＧａＮ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／ＴａＯX、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）λ0、用いる材料の発振波長λ0での屈折率ｎ’によって決定される。具体的には、λ0／（４ｎ’）の奇数倍、あるいは、奇数倍の前後の値とすることが好ましい。例えば、発振波長λ0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。また、光反射層の光反射率は９５％以上であることが望ましい。
　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種類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種類以上とを組み合わせる方法等を挙げることができる。
　光反射層は、電流注入領域あるいは素子領域を覆う限り、大きさ及び形状は特に限定されない。素子領域、第１光反射層、第２光反射層、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、素子領域や電流狭窄領域に設けられた開口部の平面形状として、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。また、第１電極の平面形状として環状を挙げることができる。素子領域、第１光反射層、第２光反射層、電流狭窄層に設けられた開口部の平面形状、環状の第１電極の内側環部の平面形状、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。電流注入領域、電流非注入・内側領域、電流非注入・外側領域に関しては、後述する。
　積層構造体の側面や露出面を被覆層（絶縁膜）で被覆してもよい。被覆層（絶縁膜）の形成は、周知の方法に基づき行うことができる。被覆層（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。被覆層（絶縁膜）を構成する絶縁材料として、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。被覆層（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。
　以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の発光素子等において、共振器長をＬORとしたとき、
ＬOR≧１×１０-6ｍ
を満足することが好ましい。
　実施例１は、本開示の第１の態様及び第４の態様に係る発光素子及びその製造方法に関する。実施例１あるいは後述する実施例２～実施例１０の発光素子は、より具体的には、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（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）から成る。実施例１の発光素子の模式的な一部端面図を図１に示す。また、積層構造体や凹面部等の模式的な一部端面図を図２に示す。尚、図２において、ハッチング線を省略した。
　実施例１の発光素子あるいは後述する実施例２～実施例１０の発光素子は、
　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、
　第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと面する活性層（発光層）２３、並びに、
　活性層２３と面する第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有する第２化合物半導体層２２、
が積層された積層構造体２０、
　基板１１、
　第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ側に配設された第１光反射層４１、並びに、
　第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ側に配設された第２光反射層４２、
を備えており、
　第２光反射層４２は、平坦な形状を有し、
　基板１１の表面には、凹面部１２が形成されており、
　第１光反射層４１は、少なくとも凹面部１２の上に形成されており（具体的には、実施例にあっては、第１光反射層４１は、凹面部１２の上から基板１１の第２面１１ｂの一部の上に亙りに形成されており）、
　第１化合物半導体層２１は、基板１１の表面から凹面部１２の上方に亙り形成されている。
　そして、実施例１の発光素子において、凹面部１２の上に形成された第１光反射層４１と第１化合物半導体層との間は空洞４３である。具体的には、空洞４３には、空気が閉じ込められており、又は、不活性ガス（窒素ガス等）が閉じ込められており、又は、第１化合物半導体層の形成時のプロセスガスが閉じ込められている。あるいは又、凹面部１２の上に形成された第１光反射層４１と、凹面部１２の上方の第１化合物半導体層２１（具体的には、第１化合物半導体層２１の第１面２１ａ）の部分とによって、共振器構造が構成されており、共振器構造の長さＬDBRは、活性層２３から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである。
　基板１１は、化合物半導体基板、具体的には、極性面であるＣ面、｛０００１｝面を主面とするＧａＮ基板から構成されている。積層構造体２０はＧａＮ系化合物半導体から成る。第１化合物半導体層２１は第１導電型（具体的には、ｎ型）を有し、第２化合物半導体層２２は、第１導電型とは異なる第２導電型（具体的には、ｐ型）を有する。第１光反射層４１と接する基板１１の面は基板１１の第２面１１である。基板１１の第２面１１ｂと対向する面を、基板１１の第１面１１ａと呼ぶ。
　第１光反射層４１の内面４１ａから或る深さまでの第１光反射層４１の領域、空洞４３、積層構造体２０（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）、第２電極３２、並びに、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂから或る深さまでの第２光反射層４２の領域によって、共振器が構成される。ここで、共振器長をＬORとしたとき、
ＬOR≧１×１０-6ｍ（１μｍ）
を満足する。
　そして、実施例１の発光素子において、積層構造体２０の積層方向を含む仮想平面（Ｚ軸を含む仮想平面）で第１光反射層４１を切断したときの凹面部１２と接する第１光反射層４１の内面４１ａ（第１光反射層４１の有効領域４４）が描く図形は、円の一部又は放物線の一部である。但し、有効領域４４の外側に位置する第１光反射層４１の形状（断面形状の図形）は、円の一部や放物線の一部でなくともよい。第１光反射層４１は基板１１の第２面１１ｂの一部の上を延びており、この部分の形状（断面形状の図形）は平坦である。第１光反射層４１及び第２光反射層４２は多層光反射膜から構成されている。凹面部１２の外縁部の平面形状を円形とした。また、基板１１の第２面１１ｂ上に残された第１光反射層４１の外縁部の平面形状を正六角形とした。
　更には、第１光反射層４１の有効領域４４の半径をｒ’DBR、曲率半径をＲDBRとしたとき、
ＲDBR≦１×１０-3ｍ
を満足する。具体的には、限定するものではないが、
ＬOR　 ＝５０μｍ
ＲDBR　＝７０μｍ
ｒ’DBR＝２５μｍ
を例示することができる。また、活性層２３から出射される主たる光の有する発振波長λ0として、
λ0　　＝４４５ｎｍ
を例示することができる。
　ここで、活性層２３から第１光反射層４１の内面４１ａまでの距離をＴ0とすると、理想的な放物線の関数ｘ＝ｆ（ｚ）は、
ｘ　 ＝ｚ2／t0
ＬDBR＝ｒ’DBR 2／２Ｔ0
で表すことができるが、内面４１ａが描く図形を放物線の一部としたとき、このような理想的な放物線から逸脱した放物線であってもよいことは云うまでもない。
　また、積層構造体２０の熱伝導率の値は、第１光反射層４１の熱伝導率の値よりも高い。第１光反射層４１を構成する誘電体材料の熱伝導率の値は、一般に、１０ワット／（ｍ・Ｋ）程度あるいはそれ以下である。一方、積層構造体２０を構成するＧａＮ系化合物半導体の熱伝導率の値は、５０ワット／（ｍ・Ｋ）程度乃至１００ワット／（ｍ・Ｋ）程度である。
　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。第１電極３１は化合物半導体基板１１の第１面１１ａの上に形成されている。一方、第２電極３２は第２化合物半導体層２２の上に形成されており、第２光反射層４２は第２電極３２上に形成されている。第２電極３２の上の第２光反射層４２は平坦な形状を有する。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。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、Ｐｄ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕやＴｉ／Ｐｄ／Ａｕ、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、Ｔａ2Ｏ5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電極３１、第１光反射層４１、第２光反射層４２、絶縁層（電流狭窄層）３４に設けられた開口部３４Ａのそれぞれの平面形状は円形である。後述するように、開口部３４Ａを有する絶縁層３４によって、電流狭窄領域（電流注入領域６１Ａ及び電流非注入領域６１Ｂ）が規定され、開口部３４Ａによって電流注入領域６１Ａが規定される。
　以下の説明におけるパラメータは、以下のとおりである（図２も参照）。
λ0 ：活性層２３から出射される主たる光の発振波長
λ’：主たる光（発振波長λ0）に隣接する光の波長
Ｒ1 ：第１光反射層４１の内面４１ａの光反射率
Ｒ2 ：第１化合物半導体層２１の第１面２１ａの光反射率
ｄ1 ：積層構造体２０の厚さ
ｄ2，ＬDBR：凹面部１２内の第１光反射層４１の部分と第１化合物半導体層２１の第１面２１ａとの間の最大長さ、若しくは、活性層２３の面積重心点を通る活性層２３の法線に沿った凹面部１２内の第１光反射層４１の内面４１ａと第１化合物半導体層２１の第１面２１ａとの間の最大長さ、又は、凹面部１２内の第１光反射層４１の内面４１ａと第１化合物半導体層２１の第１面２１ａとによって構成される共振器構造の長さ
ｎ1 ：積層構造体２０を構成する材料の等価屈折率（平均屈折率）
ｎ2 ：凹面部１２内の第１光反射層４１の部分と第１化合物半導体層２１の第１面２１ａとの間を占める物質の屈折率（但し、ｎ2≠ｎ1）
ＬOR：第１光反射層４１と第２光反射層４２によって構成される共振器の共振器長
　空洞４３が空気で占められている場合、屈折率ｎ2は１．００である。
　共振器長ＬORは、
ＬOR＝ｎ1×ｎ1＋ｎ2×ｎ2＝（λ0／２）×ｍ
で表される。また、ｎ1＞ｎ2の場合、
ｎ1×ｎ1＝（λ0／２）×ｐ
ｎ2×ｎ2＝（λ0／２）×（ｑ＋１／２）
で表される。尚、ｍ，ｐ，ｑは正の整数である。一方、ｎ1＜ｎ2の場合、
ｎ1×ｎ1＝（λ0／２）×（ｐ＋１／２）
ｎ2×ｎ2＝（λ0／２）×ｑ
で表される。
　λ0＝４４５ｎｍにおいて、複数の縦モードが発生した場合のモードの間隔を計算した結果を図３に示す。図３の横軸は共振器長ＬOR（単位：μｍ）であり、縦軸はモードの間隔（単位：ｎｍ）である。共振器長ＬORを２０μｍとし、ｎ1を３．４としたとき、モードの間隔（Δλ＝｜λ0－λ’｜）は１．５ｎｍとなる。
　ところで、面発光レーザ素子における利得は１％程度である。即ち、活性層２３において生成した光が共振器内を１往復することで、光強度は１％程度増加する。従って、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光（縦モードの光）の光透過率が０．９９を下回れば、即ち、波長λ’を有する共振器内を１往復するときの利得１％を超えるロスが発生すれば、面発光レーザ素子において、波長λ’を有する光の発振は生じないことになる。即ち、λ’＝４４５±１．５ｎｍにおいて、光透過率が０．９９を下回れば波長λ’を有する光の発振は生じないことになる。
　第１光反射層４１と第１化合物半導体層２１によって構成される共振器（ファブリペロー共振器）の光透過率Ｔは、以下の式で表される（先端光エレクトロニクスシリーズ６「光波光学」、第９７頁、國分　光章　著、共立出版社、１９９９年６月１０日初版第１刷発行　参照）。
Ｔ＝［１＋［｛（４Ｒ）／（１－Ｒ）2｝×ｓｉｎ2（ｋ0・ｎ・ＬDBR）］］-1　　（１）
ここで、ｎは屈折率であり、
Ｒ＝（Ｒ1×Ｒ2）1/2
ｋ0＝２π／λ0
である。
Ｒ1＝１、００
Ｒ2＝０．１８
λ0＝４４５ｎｍ
Ｔ＝１．００
で面発光レーザ素子が設計されているとき、式（１）におけるｓｉｎ2の項の値は０であり、従って、
ｋ0・ｎ・ＬDBR＝π×ｍ’
となる。但し、ｍ’は正の整数である。
　また、Ｔ＝０．９９の場合、ｋ’＝２π／λ’とすると、式（１）から、
ｓｉｎ2（ｋ’・ｎ・ＬDBR）＝０．０４４４１８
となるので、
ｋ’・ｎ・ＬDBR＝π×ｍ’＋０．０４４４３２
　　　　　　　 ＝（ｋ0・ｎ・ＬDBR）＋０．０４４４３２
従って、
（２π／λ’）・ｎ・ＬDBR＝｛（２π／λ0）・ｎ・ＬDBR｝＋０．０４４４３２
となる。ｎ＝１、λ0＝０．４４５μｍとし、これらの値を代入して、上式を変形すると、
ＬDBR＝（０．０４４４３２／２π）（１／λ’－１／０．４４５）　　（２）
となる。
　ここで、式（２）に基づき、λ’とＬDBRの関係を求めてグラフ化すると、図４に示すとおりとなる。図４の縦軸は、Δλ（λ’とλ0の差であり、モードの間隔に相当し、単位はｎｍ）であり、横軸は、共振器構造の長さＬDBR（単位はμｍ）である。Δλ＝１．５ｎｍのとき、共振器構造の長さＬDBR、即ち、ｄ2を約１μｍとすれば、波長λ’を有する光は発振しない。云い換えれば、この共振器構造の長さＬDBR（ｄ2）は、活性層２３から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである。
　以下、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、実施例１の発光素子の製造方法を説明する。尚、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂにおいては２つの発光素子を図示し、図８Ａ及び図８Ｂにおいては１つの発光素子を図示する。
　　［工程－１００］
　先ず、基板１１の表面（第２面１１ｂ）に凹面部１２を形成する。具体的には、基板１１の第２面１１ｂの上にレジスト層８１を形成し（図５Ａ参照）、レジスト層をパターニングして、凹面部１２を形成すべき基板１１の上のレジスト層を除去する。そして、レジスト層に加熱処理を施すことで、レジスト層８１に凹部８２を形成する。こうして、図５Ｂに示す構造を得ることができる。次いで、レジスト層８１及び基板１１をエッチバックする。こうして、図６Ａに示すように、基板１１の第２面１１ｂに凹面部１２を形成することができる。
　　［工程－１１０］
　次に、少なくとも凹面部上に第１光反射層を形成する。具体的には、凹面部１２の上を含む基板１１の第２面１１ｂの上に、周知の方法で、例えば、誘電体多層膜から成る第１光反射層４１を形成する。具体的には、基板１１の露出面（第２面１１ｂ）から凹面部１２の上に亙り、スパッタリング法や真空蒸着法といった周知の方法に基づき誘電体多層膜を形成する（図６Ｂ参照）。そして、発光素子を形成すべき領域と発光素子を形成すべき領域の間の第１光反射層４１を、ウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法に基づき除去する。このとき、凹面部１２の中心を通る法線上には結晶欠陥が多く存在する会合部分が形成されないように、第１光反射層４１を除去する。第１光反射層４１の除去された部分を参照番号８３で示す。こうして、図７Ａに示す構造を得ることができる。基板１１の第２面１１ｂ上に残された第１光反射層４１の外縁部の平面形状を正六角形とした。
　　［工程－１２０］
　その後、基板１１の表面（第２面１１ｂ）上及び凹面部１２の上方に、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が積層された積層構造体２０を形成する。即ち、第１光反射層４１を含む基板１１の第２面１１ｂの上に、
　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、露出した基板１１の第２面１１ｂから（第１光反射層４１の除去された部分８３から）、ｎ－ＧａＮから成る第１化合物半導体層２１を形成し（図７Ｂ参照）、更に、第１化合物半導体層２１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（図８Ａ参照）。
　凹面部１２の上に形成された第１光反射層４１と第１化合物半導体層２１との間は空洞４３となる。また、凹面部１２の上に形成された第１光反射層４１と、凹面部１２の上方の第１化合物半導体層２１の部分とによって、共振器構造が構成されており、共振器構造の長さＬDBRは、活性層２３から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである。
　基板１１の第２面１１ｂからエピタキシャル成長する第１化合物半導体層２１は、凹面部１２の中心部上方において会合することがない。結晶欠陥が多く存在する会合部分（図７Ｂにおいて、参照番号８４で示す）が素子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。実施例１にあっては、凹面部１２の中心を通る法線上には、結晶欠陥が多く存在する会合部分８４が存在しない。更には、基板１１への会合部分８４の正射影像は、凹面部１２に含まれない。従って、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。
　　［工程－１３０］
　次いで、第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂ上に、ＣＶＤ法やスパッタリング法、真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法との組合せに基づき、開口部３４Ａを有し、ＳｉＯ2から成る絶縁層（電流狭窄層）３４を形成する（図８Ｂ参照）。開口部３４Ａを有する絶縁層３４によって、電流狭窄領域（電流注入領域６１Ａ及び電流非注入領域６１Ｂ）が規定される。即ち、開口部３４Ａによって電流注入領域６１Ａが規定される。
　電流狭窄領域を得るためには、第２電極３２と第２化合物半導体層２２との間に絶縁材料（例えば、ＳｉＯXやＳｉＮX、ＡｌＯX）から成る絶縁層（電流狭窄層）を形成してもよいし、あるいは又、第２化合物半導体層２２をＲＩＥ法等によりエッチングしてメサ構造を形成してもよいし、あるいは又、積層された第２化合物半導体層２２の一部の層を横方向から部分的に酸化して電流狭窄領域を形成してもよいし、第２化合物半導体層２２に不純物をイオン注入して導電性が低下した領域を形成してもよいし、あるいは、これらを、適宜、組み合わせてもよい。但し、第２電極３２は、電流狭窄により電流が流れる第２化合物半導体層２２の部分と電気的に接続されている必要がある。
　　［工程－１４０］
　その後、第２化合物半導体層２２上に第２電極３２及び第２光反射層４２を形成する。具体的には、開口部３４Ａ（電流注入領域６１Ａ）の底面に露出した第２化合物半導体層２２の第２面２２ｂから絶縁層３４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、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法との組合せに基づきパッド電極３３を形成する。次いで、第２電極３２の上からパッド電極３３の上に亙り、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法との組合せに基づき第２光反射層４２を形成する。第２電極３２の上の第２光反射層４２は平坦な形状を有する。
　　［工程－１５０］
　その後、基板１１の第１面１１ａの上に、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法との組合せに基づき第１電極３１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。そして、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２０の側面や露出面を、例えば、ＳｉＯ2等の絶縁材料から成る被覆層で被覆する。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ことができる。
　実施例１の発光素子にあっては、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には空洞が形成されており、また、凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである。それ故、活性層から出射される主たる光（発振波長λ0）に隣接する光の発振を抑制することができるので、単一縦モードを得ることを可能とする構成、構造の発光素子を提供することができる。
　しかも、実施例１の発光素子においては、第１光反射層が凹面部上に形成されているので、活性層を起点に回折して広がり、そして、第１光反射層に入射した光を活性層に向かって確実に反射し、活性層に集光することができる。従って、回折損失が増加することを回避することができ、確実にレーザ発振を行うことができる。また、長い共振器を有することから熱飽和の問題を回避することが可能となる。ここで、「熱飽和」とは、面発光レーザ素子の駆動時、自己発熱によって光出力が飽和する現象である。光反射層に用いられる材料（例えば、ＳｉＯ2やＴａ2Ｏ5といった材料）は、ＧａＮ系化合物半導体よりも熱伝導率の値が低い。よって、ＧａＮ系化合物半導体層の厚さを厚くすることは、熱飽和を抑制することに繋がる。しかしながら、ＧａＮ系化合物半導体層の厚さを厚くすると、共振器長ＬORの長さが長くなるので、縦モードが多モード化し易いが、実施例１の発光素子にあっては、共振器長が長くなっても、単一縦モードを得ることができる。また、共振器長ＬORを長くすることができるが故に、発光素子の製造プロセスの許容度が高くなる結果、歩留りの向上を図ることができる。次に述べる実施例２の発光素子においても同様である。
　実施例２は、本開示の第２の態様及び第３の態様に係る発光素子に関する。実施例２の発光素子の模式的な一部端面図を図９に示す。
　実施例２の発光素子の構造は、基本的に、実施例１の発光素子と同様である。そして、実施例２の発光素子において、凹面部１２上に形成された第１光反射層４１と第１化合物半導体層２１との間には、第１化合物半導体層２１を構成する材料とは異なる材料（充填材料４５）が充填されている。あるいは又、凹面部１２の上に形成された第１光反射層４１と第１化合物半導体層２１との間には、屈折率ｎ2を有する材料（充填材料４５）が充填されており、第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率をｎ1としたとき、ｎ1≠ｎ2 を満足する。
　実施例２において、具体的には、第１化合物半導体層２１を構成する材料は、屈折率ｎ1＝２．５のｎ－ＧａＮ層から成り、充填材料４５を構成する材料は、屈折率ｎ2＝１．４のフッ素系樹脂から成る。ここで、
｜ｎ2－ｎ1｜≧１．０
を満足する。
　実施例２の発光素子にあっては、凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料（充填材料）が充填されている。あるいは又、凹面部の上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、第１化合物半導体層を構成する材料とは屈折率が異なる材料（充填材料）が充填されている。それ故、活性層から出射される主たる光（発振波長λ0）に隣接する光の発振を抑制することができるので、単一縦モードを得ることを可能とする構成、構造の発光素子を提供することができる。
　実施例２の発光素子を製造するためには、実施例１の［工程－１１０］と同様の工程において、凹面部１２の上を含む基板１１の第２面１１ｂの上に、周知の方法で、例えば、誘電体多層膜から成る第１光反射層４１を形成した後、凹面部１２の上方の第１光反射層４１の上を含む全面に充填材料から成る層を成膜し、次いで、この層を平坦化することで、凹面部１２の上方の第１光反射層４１の部分を充填材料４５で充填すればよい（図１０Ａ参照）。次いで、実施例１の［工程－１１０］と同様の工程において、発光素子を形成すべき領域と発光素子を形成すべき領域の間の第１光反射層４１を、ウエットエッチング法やドライエッチング法といったパターニング法に基づき除去すればよい（図１０Ｂ参照）。そして、実施例１の［工程－１２０］と同様の工程において、基板１１の表面（第２面１１ｂ）上及び充填材料４５の上に、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が積層された積層構造体２０を形成すればよい。但し、積層構造体２０の形成方法は、ＥＬＯ法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法に限定されず、他の方法によって形成してもよい。また、ＧａＮ基板も極性／無極性／半極性を主面に有するＧａＮ基板を使用することができる。極性ＧａＮ基板を使用すると、活性層におけるピエゾ電界効果に起因して発光効率が低下する傾向があるが、無極性ＧａＮ基板や半極性ＧａＮ基板を用いれば、このような問題を解決したり、緩和することが可能である。
　場合によっては、実施例１の［工程－１２０］と同様の工程を実行した後、積層構造体２０の所望の部分に空洞４３に達する孔部８５を形成し（図１１Ａ参照）、孔部８５を介して、空洞４３に液体材料４５Ａを注入した後（図１１Ｂ参照）、液体材料４５Ａを硬化させることで、充填材料４５を得てもよい。あるいは又、場合によっては、実施例１の［工程－１２０］と同様の工程を実行した後、基板１１の所望の部分に空洞４３に達する孔部８６（図１２Ａ参照）を形成し、孔部８６を介して、空洞４３に液体材料４５Ａを注入した後（図１２Ｂ参照）、液体材料４５Ａを硬化させることで、充填材料４５を得てもよい。
　以下、実施例３～実施例１０を説明する前に、本開示の発光素子等の各種変形例についての説明を行う。
　前述したとおり、開口部３４Ａを有する絶縁層３４によって、電流狭窄領域（電流注入領域６１Ａ及び電流非注入領域６１Ｂ）が規定される。即ち、開口部３４Ａによって電流注入領域６１Ａが規定される。第２化合物半導体層２２には、電流注入領域６１Ａ及び電流注入領域６１Ａを取り囲む電流非注入領域６１Ｂが設けられており、電流注入領域６１Ａの面積重心点から、電流注入領域６１Ａと電流非注入領域６１Ｂの境界６１Ｃまでの最短距離ＤCIは、以下の式を満足する。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第１構成の発光素子』と呼ぶ。尚、以下の式の導出は、例えば，H. Kogelnik and T. Li, "Laser Beams and Resonators", Applied Optics/Vol. 5, No. 10/ October 1966 を参照のこと。また、ω0はビームウェスト半径とも呼ばれる。
ＤCI≧ω0／２　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ａ）
但し、
ω0 2≡（λ0／π）｛ＬOR（ＲDBR－ＬOR）｝1/2　　（Ｂ）
　ここで、第１構成の発光素子は、第１光反射層側にのみ凹面鏡部を有するが、第２光反射層の平板な鏡に対する対称性を考えれば、共振器は、同一の曲率半径を有する２つの凹面鏡部で挟まれたファブリペロー型共振器へと拡張することができる（図２２の模式図を参照）。このとき、仮想的なファブリペロー型共振器の共振器長は、共振器長ＬORの２倍となる。ω0の値と共振器長ＬORの値と第１光反射層の凹面鏡部の曲率半径ＲDBRの値の関係を示すグラフを、図２３及び図２４に示す。尚、ω0の値が「正」であるとは、レーザ光が模式的に図２５Ａの状態にあることを示し、ω0の値が「負」であるとは、レーザ光が模式的に図２５Ｂの状態にあることを示す。レーザ光の状態は、図２５Ａに示す状態であってもよいし、図２５Ｂに示す状態であってもよい。但し、２つの凹面鏡部を有する仮想的なファブリペロー型共振器は、曲率半径ＲDBRが共振器長ＬORよりも小さくなると、図２５Ｂに示す状態となり、閉じ込めが過剰になり回折損失を生じる。それ故、曲率半径ＲDBRが共振器長ＬORよりも大きい、図２５Ａに示す状態であることが好ましい。尚、活性層を、２つの光反射層のうち、平坦な光反射層、具体的には、第２光反射層に近づけて配置すると、光場は活性層においてより集光される。即ち、活性層における光場閉じ込めを強め、レーザ発振を容易ならしめる。活性層の位置、即ち、第２化合物半導体層に面する第２光反射層の面から活性層までの距離として、限定するものではないが、λ0／２乃至１０λ0を例示することができる。
　ところで、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が、電流注入によって活性層が利得を持つ領域に対応する電流注入領域に含まれない場合、キャリアから光の誘導放出が阻害され、ひいては、レーザ発振が阻害される虞がある。上式（Ａ）及び（Ｂ）を満足することで、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が電流注入領域に含まれることを保証することができ、レーザ発振を確実に達成することができる。
　そして、第１構成の発光素子は、
　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、及び、
　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、
を更に備えており、
　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正射影像と電流非注入・外側領域の正射影像とは重なり合っている構成とすることができる。
　そして、このような好ましい構成を含む第１構成の発光素子において、第１光反射層の有効領域の半径ｒ’DBRは、ω0≦ｒ’DBR≦２０・ω0、好ましくは、ω0≦ｒ’DBR≦１０・ω0を満足する構成とすることができる。あるいは又、ｒ’DBRの値として、ｒ’DBR≦１×１０-4ｍ、好ましくは、ｒ’DBR≦５×１０-5ｍを例示することができる。更には、このような好ましい構成を含む第１構成の発光素子において、ＤCI≧ω0を満足する構成とすることができる。更には、このような好ましい構成を含む第１構成の発光素子において、ＲDBR≦１×１０-3ｍ、好ましくは、１×１０-5ｍ≦ＲDBR≦１×１０-3ｍ、より好ましくは、１×１０-5ｍ≦ＲDBR≦５×１０-4ｍを満足する構成とすることができる。
　また、本開示の発光素子等は、
　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、及び、
　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、
を更に備えており、
　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正射影像と電流非注入・外側領域の正射影像とは重なり合っている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第２構成の発光素子』と呼ぶ。
　第２構成の発光素子において、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正射影像と電流非注入・外側領域の正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正射影像と電流非注入・外側領域の正射影像とは重なり合っていなくともよい。
　第２構成の発光素子において、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構成とすることができる。
　上記の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、電流注入領域の正射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域の正射影像の面積をＳ2としたとき、
０．０１≦Ｓ1／（Ｓ1＋Ｓ2）≦０．７
を満足する構成とすることができる。
　上記の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、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、『第２－Ａ構成の発光素子』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（即ち、１種類のイオン又は２種類以上のイオン）である構成とすることができる。
　あるいは又、上記の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、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、『第２－Ｂ構成の発光素子』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、上記の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、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、『第２－Ｃ構成の発光素子』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。
　以上に説明した第２－Ａ構成の発光素子、第２－Ｂ構成の発光素子あるいは第２－Ｃ構成の発光素子において、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。更には、このような構成を含む、以上に説明した第２－Ａ構成の発光素子、第２－Ｂ構成の発光素子あるいは第２－Ｃ構成の発光素子において、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正射影像内において、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、以上に説明した第２－Ａ構成の発光素子、第２－Ｂ構成の発光素子あるいは第２－Ｃ構成の発光素子において、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ｔ0は、発振波長λ0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（屈折率をｎm-lossとする）の光学的厚さｔ0は、発振波長λ0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ｔ0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、
（λ0／４ｎm-loss）×ｍ－（λ0／８ｎm-loss）≦ｔ0≦（λ0／４ｎm-loss）×２ｍ＋（λ0／８ｎm-loss）
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、上記の好ましい構成を含む第２構成の発光素子において、
　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、『第２－Ｄ構成の発光素子』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・内側領域の正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。
　更には、以上に説明した好ましい形態、構成（第１構成の発光素子～第２構成の発光素子を含む）を含む本開示の発光素子等において、第２電極を含む積層構造体には、活性層が占める仮想平面と平行に、少なくとも２層の光吸収材料層が形成されている構成とすることができる。ここで、このような構成の発光素子を、便宜上、『第３構成の発光素子』と呼ぶ。第３構成の発光素子にあっては、少なくとも４層の光吸収材料層が形成されていることが好ましい。
　上記の好ましい構成を含む第３構成の発光素子において、発振波長（発光素子から主に出射される光の波長であり、所望の発振波長である）をλ0、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分の全体の等価屈折率をｎeq、光吸収材料層と光吸収材料層との間の距離をＬAbsとしたとき、
０．９×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝
を満足することが好ましい。ここで、ｍは、１、又は、１を含む２以上の任意の整数である。等価屈折率ｎeqとは、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分を構成する各層のそれぞれの厚さをｔi、それぞれの屈折率をｎiとしたとき、
ｎeq＝Σ（ｔi×ｎi）／Σ（ｔi）
で表される。但し、ｉ＝１，２，３・・・，Ｉであり、「Ｉ」は、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分を構成する層の総数であり、「Σ」はｉ＝１からｉ＝Ｉまでの総和を取ることを意味する。等価屈折率ｎeqは、発光素子断面の電子顕微鏡観察等から構成材料を観察し、それぞれの構成材料に対して既知の屈折率及び観察により得た厚さを基に算出すればよい。ｍが１の場合、隣接する光吸収材料層の間の距離は、全ての複数の光吸収材料層において、
０．９×｛λ0／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛λ0／（２・ｎeq）｝
を満足する。また、ｍが１を含む２以上の任意の整数であるとき、一例として、ｍ＝１，２とすれば、一部の光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛λ0／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛λ0／（２・ｎeq）｝
を満足し、残りの光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛（２・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（２・λ0）／（２・ｎeq）｝
を満足する。広くは、一部の光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛λ0／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛λ0／（２・ｎeq）｝
を満足し、残りの種々の光吸収材料層において、隣接する光吸収材料層の間の距離は、
０．９×｛（ｍ’・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（ｍ’・λ0）／（２・ｎeq）｝
を満足する。ここで、ｍ’は、２以上の任意の整数である。また、隣接する光吸収材料層の間の距離とは、隣接する光吸収材料層の重心と重心との間の距離である。即ち、実際には、活性層の厚さ方向に沿った仮想平面で切断したときの、各光吸収材料層の中心と中心との間の距離である。
　更には、上記の各種の好ましい構成を含む第３構成の発光素子において、光吸収材料層の厚さは、λ0／（４・ｎeq）以下であることが好ましい。光吸収材料層の厚さの下限値として１ｎｍを例示することができる。
　更には、上記の各種の好ましい構成を含む第３構成の発光素子にあっては、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最低振幅部分に光吸収材料層が位置する構成とすることができる。
　更には、上記の各種の好ましい構成を含む第３構成の発光素子において、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最大振幅部分に活性層が位置する構成とすることができる。
　更には、上記の各種の好ましい構成を含む第３構成の発光素子において、光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体の光吸収係数の２倍以上の光吸収係数を有する構成とすることができる。ここで、光吸収材料層の光吸収係数や積層構造体を構成する化合物半導体の光吸収係数は、発光素子断面の電子顕微鏡観察等から構成材料を観察し、それぞれの構成材料に対して観察された既知の評価結果より類推することで求めることができる。
　更には、上記の各種の好ましい構成を含む第３構成の発光素子において、光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料、不純物をドープした化合物半導体材料、透明導電性材料、及び、光吸収特性を有する光反射層構成材料から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から構成されている構成とすることができる。ここで、積層構造体を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料として、例えば、積層構造体を構成する化合物半導体をＧａＮとする場合、ＩｎＧａＮを挙げることができるし、不純物をドープした化合物半導体材料として、Ｓｉをドープしたｎ－ＧａＮ、Ｂをドープしたｎ－ＧａＮを挙げることができるし、透明導電性材料として、電極を構成する透明導電性材料を挙げることができるし、光吸収特性を有する光反射層構成材料として、光反射層を構成する材料（例えば、ＳｉＯX、ＳｉＮX、ＴａＯX等）を挙げることができる。光吸収材料層の全てがこれらの材料の内の１種類の材料から構成されていてもよい。あるいは又、光吸収材料層のそれぞれがこれらの材料の内から選択された種々の材料から構成されていてもよいが、１層の光吸収材料層は１種類の材料から構成されていることが、光吸収材料層の形成の簡素化といった観点から好ましい。光吸収材料層は、第１化合物半導体層内に形成されていてもよいし、第２化合物半導体層内に形成されていてもよいし、第２光反射層内に形成されていてもよいし、これらの任意の組み合わせとすることもできる。あるいは又、光吸収材料層を、透明導電性材料から成る電極と兼用することもできる。
　以下、実施例３～実施例１０の説明を行う。
　実施例３は、実施例１～実施例２の変形であり、第１構成の発光素子に関する。前述したとおり、開口部３４Ａを有する絶縁層３４によって、電流狭窄領域（電流注入領域６１Ａ及び電流非注入領域６１Ｂ）が規定される。即ち、開口部３４Ａによって電流注入領域６１Ａが規定される。即ち、実施例３の発光素子にあっては、第２化合物半導体層２２には、電流注入領域６１Ａ及び電流注入領域６１Ａを取り囲む電流非注入領域６１Ｂが設けられており、電流注入領域６１Ａの面積重心点から、電流注入領域６１Ａと電流非注入領域６１Ｂの境界６１Ｃまでの最短距離ＤCIは、前述した式（Ａ）及び式（Ｂ）を満足する。
　実施例３の発光素子にあっては、第１光反射層４１の有効領域４４の半径ｒ’DBRは、
ω0≦ｒ’DBR≦２０・ω0
を満足する。また、ＤCI≧ω0を満足する。更には、ＲDBR≦１×１０-3ｍを満足する。具体的には、
ＤCI ＝４μｍ
ω0  ＝１．５μｍ
ＬOR ＝３０μｍ
ＲDBR＝６０μｍ
λ0  ＝５２５ｎｍ
を例示することができる。また、開口部３４Ａの直径として８μｍを例示することができる。ＧａＮ基板として、ｃ面をｍ軸方向に約７５度傾けた面を主面とする基板を用いる。即ち、ＧａＮ基板は、主面として、半極性面である｛２０－２１｝面を有する。尚、このようなＧａＮ基板を、他の実施例において用いることもできる。
　凹面部１２の中心軸（Ｚ軸）と、ＸＹ平面方向における電流注入領域６１Ａとの間のズレは、発光素子の特性を悪化させる原因となる。凹面部１２の形成のためのパターニング、開口部３４Ａの形成のためのパターニングのいずれも、リソグラフィ技術を用いることが多いが、この場合、両者の位置関係は、露光機の性能に応じてＸＹ平面内で屡々ずれる。特に、開口部３４Ａ（電流注入領域６１Ａ）は、第２化合物半導体層２２の側からアライメントを行って位置決めされる。一方、凹面部１２は、化合物半導体基板１１の側からアライメントを行って位置決めされる。そこで、実施例３の発光素子では、開口部３４Ａ（電流注入領域６１）を、凹面部１２によって光が絞られる領域よりも大きく形成することで、凹面部１２の中心軸（Ｚ軸）と、ＸＹ平面方向における電流注入領域６１Ａとの間にズレが生じても、発振特性に影響が生じない構造を実現している。
　即ち、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が、電流注入によって活性層が利得を持つ領域に対応する電流注入領域に含まれない場合、キャリアから光の誘導放出が阻害され、ひいては、レーザ発振が阻害される虞がある。然るに、上式（Ａ）及び（Ｂ）を満足することで、第１光反射層によって反射される光が集光される領域が電流注入領域に含まれることを保証することができ、レーザ発振を確実に達成することができる。
　実施例４は、実施例１～実施例３の変形であり、且つ、第２構成の発光素子、具体的には、第２－Ａ構成の発光素子に関する。実施例４の発光素子の模式的な一部端面図を図１３に示す。
　ところで、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系面発光レーザ素子（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、光は回折効果に起因して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発光素子においては、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、実施例１～実施例３において説明したとおり、第２化合物半導体層２２上に開口部３４Ａを有するＳｉＯ2から成る絶縁層３４を形成し、開口部３４Ａの底部に露出した第２化合物半導体層２２から絶縁層３４上に亙り透明導電性材料から成る第２電極３２を形成し、第２電極３２上に、絶縁材料の積層構造から成る第２光反射層４２を形成する。このように、絶縁層３４を形成することで電流非注入領域６１Ｂが形成される。そして、絶縁層３４に設けられた開口部３４Ａ内に位置する第２化合物半導体層２２の部分が電流注入領域６１Ａとなる。
　第２化合物半導体層２２上に絶縁層３４を形成した場合、絶縁層３４が形成された領域（電流非注入領域６１Ｂ）における共振器長は、絶縁層３４が形成されていない領域（電流注入領域６１Ａ）における共振器長よりも、絶縁層３４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４１，４２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虞が生じる。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１５の（Ａ）の概念図を参照）。尚、図１５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。また、図１５において、第１光反射層４１を、便宜上、平坦状態で表示しているが、実際には凹面部１２の上に形成されている。
　実施例４の発光素子あるいは後述する実施例５～実施例７の発光素子は、
　（Ａ）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、
　第１化合物半導体層２１の第２面２１ｂと面する活性層（発光層）２３、及び、
　活性層２３と面する第１面２２ａ、及び、第１面２２ａと対向する第２面２２ｂを有する第２化合物半導体層２２、
が積層された、ＧａＮ系化合物半導体から成る積層構造体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光反射層４１、並びに、
　（Ｆ）第１電極３１、
を備えている。
　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の正射影像と電流非注入・外側領域５３の正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の正射影像と電流非注入・外側領域５３の正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４あるいは後述する実施例５～実施例７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、発振波長λ0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ｔ0は、発振波長λ0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ｔ0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、
（λ0／４ｎm-loss）×ｍ－（λ0／８ｎm-loss）≦ｔ0≦（λ0／４ｎm-loss）×２ｍ＋（λ0／８ｎm-loss）
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ｔ0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：１２μｍ）とした。即ち、電流注入領域５１の正射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域５２の正射影像の面積を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４あるいは後述する実施例５～実施例６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の正射影像内において、Ｚ軸から離れるほど、減少するが（図１５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１５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。
　実施例４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、実施例４の発光素子の製造方法の概要を説明する。
　　［工程－４００］
　実施例４の発光素子の製造にあっては、先ず、実施例１の［工程－１００］～［工程－１２０］と同様の工程を実行する。
　　［工程－４１０］
　次いで、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－４２０］
　その後、実施例１の［工程－１３０］と同様の工程において、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１４Ａ参照）。
　　［工程－４３０］
　その後、実施例１の［工程－１４０］～［工程－１５０］と同様の工程を実行することで、実施例４の発光素子を得ることができる。尚、［工程－１３０］と同様の工程において得られた構造を図１４Ｂに示す。
　実施例４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正射影像と電流非注入・外側領域の正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、概念図を図１５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４にあっては増加）を所望の状態とすることが可能となる。あるいは又、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。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、即ち、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上記の所定の配置関係とすることで、基本モード及び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。しかも、実施例４の発光素子にあっても、凹面部１２を有するので、回折損失の発生を一層確実に抑制することができる。
　実施例５は、実施例４の変形であり、第２－Ｂ構成の発光素子に関する。模式的な一部端面図を図１６に示すように、実施例５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。尚、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０においては、第１電極３１の図示を省略した。
　実施例５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の正射影像の面積をＳ1、電流非注入・内側領域５２の正射影像の面積を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５にあっては、実施例４の［工程－４１０］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５の発光素子の構成、構造は、実施例４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５あるいは後述する実施例６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、基本モード及び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６は、実施例４～実施例５の変形であり、第２－Ｃ構成の発光素子に関する。模式的な一部端面図を図１７に示すように、実施例６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６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６にあっては、実施例４の［工程－４２０］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６の発光素子の構成、構造は、実施例４～実施例５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７は、実施例４～実施例６の変形であり、第２－Ｄ構成の発光素子に関する。実施例７の発光素子の模式的な一部端面図を図１８に示し、要部を切り出した模式的な一部端面図を図１９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１８及び図１９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４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７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の正射影像内において増加する。
　実施例７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７にあっては、実施例４の［工程－４１０］と［工程－４２０］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７の発光素子の構成、構造は、実施例４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７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１５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７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・内側領域の正射影像内において増加させることができる。
　実施例８は、実施例１～実施例７の変形であり、第３構成の発光素子に関する。
　ところで、２つのＤＢＲ層及びその間に形成された積層構造体によって構成された積層構造体における共振器長ＬORは、積層構造体全体の等価屈折率をｎeq、面発光レーザ素子（発光素子）から出射すべきレーザ光の波長をλ0としたとき、
Ｌ＝（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）
で表される。ここで、ｍは、正の整数である。そして、面発光レーザ素子（発光素子）において、発振可能な波長は共振器長ＬORによって決まる。発振可能な個々の発振モードは縦モードと呼ばれる。そして、縦モードの内、活性層によって決まるゲインスペクトルと合致するものが、レーザ発振し得る。縦モードの間隔Δλは、実効屈折率をｎeffとしたとき、
λ0 2／（２ｎeff・Ｌ）
で表される。即ち、共振器長ＬORが長いほど、縦モードの間隔Δλは狭くなる。よって、共振器長ＬORが長い場合、複数の縦モードがゲインスペクトル内に存在し得るため、複数の縦モードが発振し得る。尚、等価屈折率ｎeqと実効屈折率ｎeffとの間には、発振波長をλ0としたとき、以下の関係がある。
ｎeff＝ｎeq－λ0・（ｄｎeq／ｄλ0）
　ここで、積層構造体をＧａＡｓ系化合物半導体層から構成する場合、共振器長ＬORは、通常、１μｍ以下と短く、面発光レーザ素子から出射される縦モードのレーザ光は、１種類（１波長）である（図２６Ａの概念図を参照）。従って、面発光レーザ素子から出射される縦モードのレーザ光の発振波長を正確に制御することが可能である。一方、積層構造体をＧａＮ系化合物半導体層から構成する場合、共振器長ＬORは、通常、面発光レーザ素子から出射されるレーザ光の波長の数倍と長い。従って、面発光レーザ素子から出射され得る縦モードのレーザ光が複数種類となってしまう（図２６Ｂの概念図を参照）。
　模式的な一部端面図を図２０に示すように、実施例８の発光素子、あるいは又、後述する実施例９～実施例１０の発光素子において、第２電極３２を含む積層構造体２０には、活性層２３が占める仮想平面と平行に、少なくとも２層の光吸収材料層７１が、好ましくは、少なくとも４層の光吸収材料層７１が、具体的には、実施例８にあっては２０層の光吸収材料層７１が、形成されている。尚、図面を簡素化するため、図面では２層の光吸収材料層７１のみを示した。
　実施例８において、発振波長（発光素子から出射される所望の発振波長）λ0は４５０ｎｍである。２０層の光吸収材料層７１は、積層構造体２０を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料、具体的には、ｎ－Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎから成り、第１化合物半導体層２１の内部に形成されている。光吸収材料層７１の厚さはλ0／（４・ｎeq）以下、具体的には、３ｎｍである。また、光吸収材料層７１の光吸収係数は、ｎ－ＧａＮ層から成る第１化合物半導体層２１の光吸収係数の２倍以上、具体的には、１×１０3倍である。
　また、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最低振幅部分に光吸収材料層７１が位置するし、積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最大振幅部分に活性層２３が位置する。活性層２３の厚さ方向中心と、活性層２３に隣接した光吸収材料層７１の厚さ方向中心との間の距離は、４６．５ｎｍである。更には、２層の光吸収材料層７１、及び、光吸収材料層７１と光吸収材料層７１との間に位置する積層構造体の部分（具体的には、実施例８にあっては、第１化合物半導体層２１）の全体の等価屈折率をｎeq、光吸収材料層７１と光吸収材料層７１との間の距離をＬAbsとしたとき、
０．９×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝
を満足する。ここで、ｍは、１、又は、１を含む２以上の任意の整数である。但し、実施例８においては、ｍ＝１とした。従って、隣接する光吸収材料層７１の間の距離は、全ての複数の光吸収材料層７１（２０層の光吸収材料層７１）において、
０．９×｛λ0／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛λ0／（２・ｎeq）｝
を満足する。等価屈折率ｎeqの値は、具体的には、２．４２であり、ｍ＝１としたとき、具体的には、
ＬAbs＝１×４５０／（２×２．４２）
　　 ＝９３．０ｎｍ
である。尚、２０層の光吸収材料層７１の内、一部の光吸収材料層７１にあっては、ｍを、２以上の任意の整数とすることもできる。
　実施例８の発光素子の製造にあっては、実施例１の［工程－１２０］と同様の工程において、積層構造体２０を形成するが、このとき、第１化合物半導体層２１の内部に２０層の光吸収材料層７１を併せて形成する。この点を除き、実施例８の発光素子は、実施例１の発光素子と同様の方法に基づき製造することができる。
　活性層２３によって決まるゲインスペクトル内に複数の縦モードが発生する場合、これを模式的に表すと図２１のようになる。尚、図２１においては、縦モードＡと縦モードＢの２つの縦モードを図示する。そして、この場合、光吸収材料層７１が、縦モードＡの最低振幅部分に位置し、且つ、縦モードＢの最低振幅部分には位置しないとする。とすると、縦モードＡのモードロスは最小化されるが、縦モードＢのモードロスは大きい。図２１において、縦モードＢのモードロス分を模式的に実線で示す。従って、縦モードＡの方が、縦モードＢよりも発振し易くなる。それ故、このような構造を用いることで、即ち、光吸収材料層７１の位置や周期を制御することで、特定の縦モードを安定化させることができ、発振し易くすることができる。その一方で、望ましくないそれ以外の縦モードに対するモードロスを増加させることができるので、望ましくないそれ以外の縦モードの発振を抑制することが可能となる。
　以上のとおり、実施例８の発光素子にあっては、少なくとも２層の光吸収材料層が積層構造体の内部に形成されているので、面発光レーザ素子から出射され得る複数種類の縦モードのレーザ光の内、不所望の縦モードのレーザ光の発振を一層効果的に抑制することができる。その結果、出射されるレーザ光の発振波長を一層正確に制御することが可能となる。しかも、尚、実施例８の発光素子にあっても、凹面部１２を有するので、回折損失の発生を確実に抑制することができる。
　実施例９は、実施例８の変形である。実施例８においては、光吸収材料層７１を、積層構造体２０を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料から構成した。一方、実施例９においては、１０層の光吸収材料層７１を、不純物をドープした化合物半導体材料、具体的には、１×１０19／ｃｍ3の不純物濃度（不純物：Ｓｉ）を有する化合物半導体材料（具体的には、ｎ－ＧａＮ：Ｓｉ）から構成した。また、実施例９にあっては、発振波長λ0を５１５ｎｍとした。尚、活性層２３の組成は、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎである。実施例９にあっては、ｍ＝１とし、ＬAbsの値は１０７ｎｍであり、活性層２３の厚さ方向中心と、活性層２３に隣接した光吸収材料層７１の厚さ方向中心との間の距離は５３．５ｎｍであり、光吸収材料層７１の厚さは３ｎｍである。以上の点を除き、実施例９の発光素子の構成、構造は、実施例８の発光素子の構成、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。尚、１０層の光吸収材料層７１の内、一部の光吸収材料層７１にあっては、ｍを、２以上の任意の整数とすることもできる。
　実施例１０も、実施例８の変形である。実施例１０においては、５層の光吸収材料層（便宜上、『第１の光吸収材料層』と呼ぶ）を、実施例８の光吸収材料層７１と同様の構成、即ち、ｎ－Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎから構成した。更には、実施例１０にあっては、１層の光吸収材料層（便宜上、『第２の光吸収材料層』と呼ぶ）を透明導電性材料から構成した。具体的には、第２の光吸収材料層を、ＩＴＯから成る第２電極３２と兼用した。実施例１０にあっては、発振波長λ0を４５０ｎｍとした。また、ｍ＝１及び２とした。ｍ＝１にあっては、ＬAbsの値は９３．０ｎｍであり、活性層２３の厚さ方向中心と、活性層２３に隣接した第１の光吸収材料層の厚さ方向中心との間の距離は４６．５ｎｍであり、５層の第１の光吸収材料層の厚さは３ｎｍである。即ち、５層の第１の光吸収材料層にあっては、
０．９×｛λ0／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛λ0／（２・ｎeq）｝
を満足する。また、活性層２３に隣接した第１の光吸収材料層と、第２の光吸収材料層とは、ｍ＝２とした。即ち、
０．９×｛（２・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（２・λ0）／（２・ｎeq）｝
を満足する。第２電極３２を兼用する１層の第２の光吸収材料層の光吸収係数は２０００ｃｍ-1、厚さは３０ｎｍであり、活性層２３から第２の光吸収材料層までの距離は１３９．５ｎｍである。以上の点を除き、実施例１０の発光素子の構成、構造は、実施例８の発光素子の構成、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。尚、５層の第１の光吸収材料層の内、一部の第１の光吸収材料層にあっては、ｍを、２以上の任意の整数とすることもできる。尚、実施例８と異なり、光吸収材料層７１の数を１とすることもできる。この場合にも、第２電極３２を兼ねた第２の光吸収材料層と光吸収材料層７１の位置関係は、以下の式を満たす必要がある。
０．９×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝
　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、支持基板によって第２光反射層を支持してもよい。また、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》
　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、
　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
　基板、
　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
を備えており、
　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
　基板表面には、凹面部が形成されており、
　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間は空洞である発光素子。
［Ａ０２］《発光素子：第２の態様》
　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、
　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
　基板、
　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
を備えており、
　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
　基板表面には、凹面部が形成されており、
　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料が充填されている発光素子。
［Ａ０３］《発光素子：第３の態様》
　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、
　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
　基板、
　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
を備えており、
　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
　基板表面には、凹面部が形成されており、
　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、屈折率ｎ2を有する材料が充填されており、
　第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率をｎ1としたとき、ｎ1≠ｎ2 を満足する発光素子。
［Ａ０４］｜ｎ2－ｎ1｜≧１．０
を満足する［Ａ０３］に記載の発光素子。
［Ａ０５］　屈折率ｎ2を有する材料は、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料から成る［Ａ０３］又は［Ａ０４］に記載の発光素子。
［Ａ０６］《発光素子：第４の態様》
　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、
　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
が積層された積層構造体、
　基板、
　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
を備えており、
　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
　基板表面には、凹面部が形成されており、
　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
　凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、
　共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである発光素子。
［Ａ０７］基板は、化合物半導体基板から構成されている［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０８］積層構造体はＧａＮ系化合物半導体から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ０９］凹面部の中心を通る法線上には、結晶欠陥が多く存在する会合部分が存在しない［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ａ１０］基板への会合部分の正射影像は、凹面部に含まれない［Ａ０９］に記載の発光素子。
［Ａ１１］積層構造体の積層方向を含む仮想平面で第１光反射層を切断したときの凹面部と接する第１光反射層の部分が第１化合物半導体層と対向する面が描く図形は、円の一部又は放物線の一部である［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０１］《第１構成の発光素子》
　第２化合物半導体層には、電流注入領域及び電流注入領域を取り囲む電流非注入領域が設けられており、
　電流注入領域の面積重心点から、電流注入領域と電流非注入領域の境界までの最短距離ＤCIは、以下の式を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の発光素子。
ＤCI≧ω0／２
但し、
ω0 2≡（λ0／π）｛ＬOR（ＲDBR－ＬOR）｝1/2
ここで、
λ0　：発光素子から主に出射される光の波長
ＬOR ：共振器長
ＲDBR：凹面部上の第１光反射層の曲率半径
［Ｂ０２］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、及び、
　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、
を更に備えており、
　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正射影像と電流非注入・外側領域の正射影像とは重なり合っている［Ｂ０１］に記載の発光素子。
［Ｂ０３］第１光反射層の有効領域の半径ｒ’DBRは、
ω0≦ｒ’DBR≦２０・ω0
を満足する［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の発光素子。
［Ｂ０４］ＤCI≧ω0を満足する［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｂ０５］ＲDBR≦１×１０-3ｍを満足する［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０１］《第２構成の発光素子》
　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、及び、
　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、
を更に備えており、
　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正射影像と電流非注入・外側領域の正射影像とは重なり合っている［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０２］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［Ｃ０１］に記載の発光素子。
［Ｃ０３］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［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の発光素子。
［Ｃ０４］《第２－Ａ構成の発光素子》
　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［Ｃ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０５］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［Ｃ０４］に記載の発光素子。
［Ｃ０６］《第２－Ｂ構成の発光素子》
　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［Ｃ０１］乃至［Ｃ０５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０７］《第２－Ｃ構成の発光素子》
　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［Ｃ０１］乃至［Ｃ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０８］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［Ｃ０４］乃至［Ｃ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ０９］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［Ｃ０４］乃至［Ｃ０８］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ１０］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［Ｃ０４］乃至［Ｃ０９］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ１１］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［Ｃ１０］に記載の発光素子。
［Ｃ１２］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［Ｃ１０］に記載の発光素子。
［Ｃ１３］《第２－Ｄ構成の発光素子》
　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［Ｃ０１］乃至［Ｃ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ１４］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［Ｃ１３］に記載の発光素子。
［Ｃ１５］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［Ｃ１３］又は［Ｃ１４］に記載の発光素子。
［Ｃ１６］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［Ｃ１３］乃至［Ｃ１５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｃ１７］第２電極は、透明導電性材料から成る［Ｃ０１］乃至［Ｃ１６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０１］《第３構成の発光素子》
　第２電極を含む積層構造体には、活性層が占める仮想平面と平行に、少なくとも２層の光吸収材料層が形成されている［Ａ０１］乃至［Ｃ１７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０２］少なくとも４層の光吸収材料層が形成されている［Ｄ０１］に記載の発光素子。
［Ｄ０３］発振波長をλ0、２層の光吸収材料層、及び、光吸収材料層と光吸収材料層との間に位置する積層構造体の部分の全体の等価屈折率をｎeq、光吸収材料層と光吸収材料層との間の距離をＬAbsとしたとき、
０．９×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝≦ＬAbs≦１．１×｛（ｍ・λ0）／（２・ｎeq）｝
を満足する［Ｄ０１］又は［Ｄ０２］に記載の発光素子。
但し、ｍは、１、又は、１を含む２以上の任意の整数である。
［Ｄ０４］光吸収材料層の厚さは、λ0／（４・ｎeq）以下である［Ｄ０１］乃至［Ｄ０３］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０５］積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最低振幅部分に光吸収材料層が位置する［Ｄ０１］乃至［Ｄ０４］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０６］積層構造体の内部において形成される光の定在波に生じる最大振幅部分に活性層が位置する［Ｄ０１］乃至［Ｄ０５］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０７］光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体の光吸収係数の２倍以上の光吸収係数を有する［Ｄ０１］乃至［Ｄ０６］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｄ０８］光吸収材料層は、積層構造体を構成する化合物半導体よりもバンドギャップの狭い化合物半導体材料、不純物をドープした化合物半導体材料、透明導電性材料、及び、光吸収特性を有する光反射層構成材料から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から構成されている［Ｄ０１］乃至［Ｄ０７］のいずれか１項に記載の発光素子。
［Ｅ０１］《発光素子の製造方法》
　基板の表面に凹面部を形成した後、
　少なくとも凹面部上に第１光反射層を形成し、次いで、
　基板の表面上及び凹面部の上方に、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層が積層された積層構造体を形成し、その後、
　第２化合物半導体層の上に第２光反射層を形成する、
各工程から成る発光素子の製造方法。
［Ｅ０２］凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間は空洞である［Ｅ０１］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｅ０３］凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料を充填する工程を含む［Ｅ０１］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｅ０４］凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率ｎ1とは異なる屈折率ｎ2を有する材料を充填する工程を含む［Ｅ０１］に記載の発光素子の製造方法。
［Ｅ０５］凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、
　共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである［Ｅ０１］に記載の発光素子の製造方法。
１１・・・基板、１１ａ・・・基板の第１面、１１ｂ・・・基板の第２面、１２・・・凹面部、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、２３・・・活性層（発光層）、３１・・・第１電極、３２・・・第２電極、３３・・・パッド電極、３４・・・絶縁層（電流狭窄層）、３４Ａ・・・絶縁層（電流狭窄層）に設けられた開口部、４１・・・第１光反射層、４２・・・第２光反射層、４３・・・空洞、４４・・・第１光反射層の有効領域、４５・・・充填材料、５１，６１・・・電流注入領域、５２・・・電流非注入・内側領域、５３・・・電流非注入・外側領域、５４・・・モードロス作用部位（モードロス作用層）、５４Ａ，５４Ｂ・・・モードロス作用部位に形成された開口部、５５・・・モードロス作用領域、７１・・・光吸収材料層、８１・・・レジスト層、８２・・・凹部、８３・・・第１光反射層の除去された部分、８４・・・会合部分、８５，８６・・・孔部

Claims (15)

  1. 　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、
    　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
    　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
    が積層された積層構造体、
    　基板、
    　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
    　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
    を備えており、
    　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
    　基板表面には、凹面部が形成されており、
    　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
    　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
    　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間は空洞である発光素子。
  2. 　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、
    　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
    　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
    が積層された積層構造体、
    　基板、
    　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
    　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
    を備えており、
    　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
    　基板表面には、凹面部が形成されており、
    　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
    　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
    　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料が充填されている発光素子。
  3. 　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、
    　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
    　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
    が積層された積層構造体、
    　基板、
    　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
    　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
    を備えており、
    　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
    　基板表面には、凹面部が形成されており、
    　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
    　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
    　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間には、屈折率ｎ2を有する材料が充填されており、
    　第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率をｎ1としたとき、ｎ1≠ｎ2 を満足する発光素子。
  4. ｜ｎ2－ｎ1｜≧１．０
    を満足する請求項３に記載の発光素子。
  5. 　屈折率ｎ2を有する材料は、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料から成る請求項３に記載の発光素子。
  6. 　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、
    　第１化合物半導体層の第２面と面する活性層、並びに、
    　活性層と面する第１面、及び、第１面と対向する第２面を有する第２化合物半導体層、
    が積層された積層構造体、
    　基板、
    　第１化合物半導体層の第１面側に配設された第１光反射層、並びに、
    　第２化合物半導体層の第２面側に配設された第２光反射層、
    を備えており、
    　第２光反射層は、平坦な形状を有し、
    　基板表面には、凹面部が形成されており、
    　第１光反射層は、少なくとも凹面部上に形成されており、
    　第１化合物半導体層は、基板表面から凹面部上方に亙り形成されており、
    　凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、
    　共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである発光素子。
  7. 　基板は、化合物半導体基板から構成されている請求項１、請求項２、請求項３及び請求項６のいずれか１項に記載の発光素子。
  8. 　積層構造体はＧａＮ系化合物半導体から成る請求項１、請求項２、請求項３及び請求項６のいずれか１項に記載の発光素子。
  9. 　凹面部の中心を通る法線上には、結晶欠陥が多く存在する会合部分が存在しない請求項１、請求項２、請求項３及び請求項６のいずれか１項に記載の発光素子。
  10. 　基板への会合部分の正射影像は、凹面部に含まれない請求項９に記載の発光素子。
  11. 　基板の表面に凹面部を形成した後、
    　少なくとも凹面部上に第１光反射層を形成し、次いで、
    　基板の表面上及び凹面部の上方に、第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導体層が積層された積層構造体を形成し、その後、
    　第２化合物半導体層の上に第２光反射層を形成する、
    各工程から成る発光素子の製造方法。
  12. 　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間は空洞である請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
  13. 　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層を構成する材料とは異なる材料を充填する工程を含む請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
  14. 　凹面部上に形成された第１光反射層と第１化合物半導体層との間に、第１化合物半導体層を構成する材料の屈折率ｎ1とは異なる屈折率ｎ2を有する材料を充填する工程を含む請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
  15. 　凹面部上に形成された第１光反射層と、凹面部上方の第１化合物半導体層の部分とによって、共振器構造が構成されており、
    　共振器構造の長さは、活性層から出射される発振波長λ0を有する主たる光が共振器構造の共振条件を満足し、且つ、発振波長λ0に隣接する波長λ’を有する光が共振器構造の共振条件を満足しない長さである請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
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