WO2021140802A1 - 発光素子 - Google Patents

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compound semiconductor
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semiconductor layer
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達史 濱口
弥樹博 横関
倫太郎 幸田
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ソニーグループ株式会社
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    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34346Structure 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 element, more specifically, a light emitting element including a surface emitting laser element (VCSEL).
  • VCSEL surface emitting laser element
  • a light emitting element composed of a surface emitting laser element
  • laser oscillation generally occurs by resonating a laser beam between two light reflecting layers (Distributed Bragg Reflector layer and DBR layer).
  • a surface emitting laser having a laminated structure in which an n-type compound semiconductor layer (first compound semiconductor layer), an active layer (light emitting layer) made of a compound semiconductor, and a p-type compound semiconductor layer (second compound semiconductor layer) are laminated.
  • a second electrode made of a transparent conductive material is formed on a p-type compound semiconductor layer, and a second light reflecting layer is formed on the second electrode.
  • the first light reflecting layer and the first electrode are formed on the n-type compound semiconductor layer (on the exposed surface of the substrate when the n-type compound semiconductor layer is formed on the conductive substrate).
  • the concept of "upper” may refer to a direction away from the active layer with reference to the active layer, and the concept of “lower” may refer to a direction approaching the active layer with reference to the active layer.
  • the concept of "convex” and “concave” may be based on the active layer.
  • a structure in which the first light reflecting layer also functions as a concave mirror is well known from, for example, WO2018 / 083877A1.
  • a convex portion is formed on the n-type compound semiconductor layer based on the active layer, and the first light reflecting layer is formed on the convex portion. Has been done.
  • stray light is likely to enter the adjacent VCSEL by the side portion (end portion) of the concave mirror.
  • the light that has flown into the adjacent VCSEL is absorbed by the active layer of the adjacent VCSEL, or is coupled to the resonance mode to affect the light emitting operation of the adjacent VCSEL, which causes noise generation.
  • such a phenomenon may be called optical crosstalk caused by a concave mirror.
  • the laminated structure is composed of a GaN-based compound semiconductor, there is a problem of thermal saturation.
  • heat saturation is a phenomenon in which the light output is saturated due to 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 value than that of a GaN-based compound semiconductor. Therefore, increasing the thickness of the GaN-based compound semiconductor layer leads to suppressing thermal saturation. However, if the thickness of the GaN-based compound semiconductor layer is increased, the length of the resonator length L OR becomes longer, so that the above problem is likely to occur.
  • an object of the present disclosure is to provide a light emitting device having a structure and a structure capable of preventing the occurrence of optical crosstalk, or a light emitting device having a structure and a structure capable of preventing the occurrence of thermal saturation.
  • the light emitting device of the present disclosure for achieving the above object is A first compound semiconductor layer having a first surface and a second surface facing the first surface, The 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, Laminated structure, A first light reflecting layer formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer and having a convex shape toward a direction away from the active layer, and A second light-reflecting layer formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer and having a flat shape, Is equipped with A partition wall extending in the stacking direction of the laminated structure is formed so as to surround the first light reflecting layer.
  • the light emitting element array of the present disclosure for achieving the above object is a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged.
  • Each light emitting element A first compound semiconductor layer having a first surface and a second surface facing the first surface, The 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, Laminated structure, A first light reflecting layer formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer and having a convex shape toward a direction away from the active layer, and A second light-reflecting layer formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer and having a flat shape, It has.
  • FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting elements constituting the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the first electrode in the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the first electrode in the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the first electrode in the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of a modification-1 of the light emitting element array of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of a light emitting element constituting the modified example-1 of the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic partial cross-sectional view of Modification 2 of the light emitting element array of Example 1.
  • FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of a light emitting element constituting the modified example-2 of the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 17 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element array of the second embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting elements constituting the light emitting element array of the second embodiment shown in FIG.
  • FIG. 19 is a schematic partial cross-sectional view of a modified example-1 of the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic partial cross-sectional view of a modification 2 of the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic partial cross-sectional view of Modification 3 of the light emitting element of the second embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the third embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic partial end view of the light emitting element of the fifth embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic partial end view of a modified example (modified example-1) of the light emitting element of the fifth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic partial end view of a modified example (modified example-2) of the light emitting element of the fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a schematic partial end view of the light emitting element array of the fifth embodiment.
  • FIG. 27 is a schematic partial end view of the light emitting element array of the fifth embodiment.
  • FIG. 28 is a schematic partial end view of the light emitting element array of the fifth embodiment.
  • FIG. 29A and 29B are schematic partial end views of a laminated structure or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the fifth embodiment.
  • FIG. 30 is a schematic partial end view of a laminated structure or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the fifth embodiment, following FIG. 29B.
  • FIG. 31 is a schematic partial end view of a laminated structure or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the fifth embodiment, following FIG. 30.
  • 32A and 32B are schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method of manufacturing the light emitting device array of the fifth embodiment, following FIG. 31.
  • FIG. 33A, 33B, and 33C are schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the fifth embodiment, following FIG. 32B.
  • 34A and 34B are schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the fifth embodiment, following FIG. 33C.
  • FIG. 35 is a schematic partial end view of the light emitting element of the sixth embodiment.
  • FIG. 36 is a schematic partial end view of the light emitting element array of the sixth embodiment.
  • FIG. 37 is a schematic plan view showing the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the sixth embodiment.
  • FIG. 38 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the first electrode in the light emitting element array of the sixth embodiment.
  • FIG. 39 is a schematic plan view showing the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the sixth embodiment.
  • FIG. 40 is a schematic plan view showing the arrangement of the first light reflecting layer and the first electrode in the light emitting element array of the sixth embodiment.
  • 41A and 41B are schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the sixth embodiment.
  • 42A and 42B are schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the sixth embodiment, following FIG. 41B.
  • FIG. 43A and 43B are schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the sixth embodiment, following FIG. 42B.
  • FIG. 44 is a schematic partial end view of the light emitting element array of the seventh embodiment.
  • FIG. 45 is a schematic partial end view of the light emitting element array of the seventh embodiment.
  • FIG. 46 is a schematic plan view showing the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the seventh embodiment.
  • 47A and 47B are schematic plan views showing the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the eighth embodiment.
  • FIG. 48 is a schematic partial end view of the light emitting element of the ninth embodiment.
  • FIG. 49 is a schematic partial end view of the light emitting element of the tenth embodiment.
  • FIG. 50 is a schematic partial end view of a modified example of the light emitting element of the tenth embodiment.
  • 51A, 51B and 51C are schematic partial end views of a laminated structure or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the eleventh embodiment.
  • 52A and 52C are schematic partial end views of a laminated structure and the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the thirteenth embodiment.
  • FIG. 53 is a schematic partial end view of the light emitting element of the fifteenth embodiment.
  • 54A and 54B are schematic partial end views of a laminated structure or the like for explaining the method of manufacturing the light emitting element of the fifteenth embodiment.
  • FIG. 55 are conceptual diagrams showing the light field intensities of the conventional light emitting element, the light emitting element of Example 15, and the light emitting element of Example 20, respectively.
  • FIG. 56 is a schematic partial end view of the light emitting element of Example 16.
  • FIG. 57 is a schematic partial end view of the light emitting element of the seventeenth embodiment.
  • 58A and 58B are a schematic partial end view of the light emitting element of Example 18 and a schematic partial cross-sectional view of a main part of the light emitting element of Example 18, respectively.
  • FIG. 59 is a schematic partial end view of the light emitting element of the nineteenth embodiment.
  • FIG. 60 is a schematic partial end view of the light emitting element of the 20th embodiment.
  • FIG. 61 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the twenty-first embodiment.
  • FIG. 62 is a diagram in which a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the twenty-first embodiment and two vertical modes of the vertical mode A and the vertical mode B are superimposed.
  • FIG. 63 is a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element of the 24th embodiment.
  • FIG. 64 is a conceptual diagram assuming a Fabry-Perot type resonator sandwiched between two concave mirror portions having the same radius of curvature.
  • FIG. 65 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 1 ( RD BR) of the concave mirror portion of the first light reflecting layer.
  • FIG. 66 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 1 ( RD BR) of the concave mirror portion of the first light reflecting layer.
  • 67A and 67B are diagrams schematically showing the condensed state of the laser beam when the value of ⁇ 0 is "positive", and the laser beam when the value of ⁇ 0 is "negative", respectively. It is a figure which shows typically the condensing state of.
  • 68A and 68B are conceptual diagrams schematically showing the longitudinal modes existing in the gain spectrum determined by the active layer.
  • Example 1 (light emitting element of the present disclosure and light emitting element array of the present disclosure) 3. 3.
  • Example 2 (Modification of Example 1) 4.
  • Example 3 (Modification of Example 1 to Example 2) 5.
  • Example 4 (Modifications of Examples 1 to 3) 6.
  • Example 5 (a method for manufacturing a light emitting element according to a second aspect of the present disclosure, a light emitting element array according to the second aspect of the present disclosure, and a light emitting element array according to the first aspect of the present disclosure, and a first method.
  • Example 6 (Modification of Example 5, light emitting element having the first 1-B configuration) 8.
  • Example 7 (Another variant of Example 5, a light emitting device having a 1-C configuration) 9.
  • Example 8 (Another variant of Example 5) 10.
  • Example 9 (Modifications of Examples 5 to 8, light emitting element having a third configuration) 11.
  • Example 10 (Modifications of Examples 5 to 8, light emitting element having a fourth configuration) 12.
  • Example 11 (Modification of Example 10) 13.
  • Example 12 (Modifications of Examples 5 to 11) 14.
  • Example 13 (Method for manufacturing a light emitting device array according to the second aspect of the present disclosure) 15.
  • Example 14 (Modifications of Examples 5 to 13, light emitting element having a fifth configuration) 16.
  • Example 15 (Modifications of Examples 5 to 14, light emitting elements having the sixth-A configuration) 17.
  • Example 16 (Modification of Example 15, light emitting element having the sixth-B configuration) 18.
  • Example 17 (Modifications of Examples 15 to 16, light emitting device having the sixth-C configuration) 19.
  • Example 18 (Modifications of Examples 15 to 17, light emitting elements having a 6-D configuration) 20.
  • Example 19 (Modifications of Examples 15 to 18) 21.
  • Example 20 (Modifications of Examples 5 to 19, light emitting element of 7-A configuration, light emitting element of 7-B configuration, light emitting element of 7-C configuration and light emitting element of 7-D configuration) 22.
  • Example 21 (Modifications of Examples 5 to 20, light emitting element having the eighth configuration) 23.
  • Example 22 (Modification of Example 21) 24.
  • Example 23 (Another variant of Example 21) 25.
  • Example 24 (Modifications of Examples 21 to 23) 26.
  • each light emitting element may have a partition wall extending in the stacking direction of the laminated structure so as to surround the first light reflecting layer.
  • a partition wall extending in the stacking direction of the laminated structure is formed so as to surround the first light reflecting layer.
  • the normal projection image of the first light reflection layer is an orthographic image of the side surface of the partition wall facing the first light reflection layer (hereinafter, may be referred to as "bulkhead side surface”) (hereinafter, "normal projection image of the partition wall side surface").
  • the normal projection image on the side surface of the partition wall is the normal projection image of the portion that does not contribute to the light reflection of the first light reflection layer (the ineffective region of the first light reflection layer). May be included in.
  • the base surface (described later) on which the first light reflecting layer is formed may be included in the orthophoto image of the side surface of the partition wall.
  • the side surface of the partition wall may be a continuous surface or a discontinuous surface in which a part is cut out.
  • the "orthographic image” means an orthographic image obtained when an orthographic image is projected onto a laminated structure.
  • the partition wall may be in a form extending from the first surface side of the first compound semiconductor layer to the middle of the first compound semiconductor layer in the thickness direction of the first compound semiconductor layer. That is, the upper end portion of the partition wall can be in the form of being located in the middle of the first compound semiconductor layer in the thickness direction.
  • the lower end of the partition wall may be exposed on the first surface of the light emitting element, or may not be exposed on the first surface of the light emitting element.
  • the "first surface of the light emitting element” refers to the exposed surface of the light emitting element on the side where the first light reflecting layer is provided
  • the “second surface of the light emitting element” refers to the second light reflecting layer. Refers to the exposed surface of the light emitting element on the provided side.
  • the relationship between L 0 , L 1 and L 3 is The following equation (1), preferably the equation (1'), is satisfied or The following equation (2), preferably the equation (2'), is satisfied or Satisfy or satisfy the following equations (1) and (2) It is desirable to satisfy the following equations (1') and (2').
  • L 0 Distance from the end of the facing surface of the first light reflecting layer facing the first surface of the first compound semiconductor layer to the active layer
  • L 1 From the active layer, the first compound in the first compound semiconductor layer Distance to the end of the partition (the upper end of the partition and the end facing the active layer) extending halfway in the thickness direction of the semiconductor layer
  • L 3 Axis of the first light reflecting layer constituting the light emitting element Is the distance from the normal projection image of the partition wall to the laminated structure (more specifically, the normal projection image of the upper end portion of the partition wall).
  • the upper limit of (L 0- L 1 ) is less than L 0 , but if a short circuit does not occur between the active layer and the first electrode due to the partition wall, the upper limit of (L 0- L 1) May
  • the partition wall extends from the second surface side of the second compound semiconductor layer into the second compound semiconductor layer and the active layer, and further, the first compound in the first compound semiconductor layer. It can be in the form of extending halfway in the thickness direction of the semiconductor layer. That is, the lower end portion of the partition wall can be in the form of being located in the middle of the first compound semiconductor layer in the thickness direction.
  • the upper end of the partition wall may be exposed on the second surface of the light emitting element, or may not be exposed on the second surface of the light emitting element.
  • L 0 and L 2 and L 3 ' are The following equation (3), preferably the equation (3'), is satisfied or The following equation (4), preferably equation (4'), is satisfied or Satisfy or satisfy the following equations (3) and (4) It is desirable to satisfy the following equations (3') and (4').
  • L 0 Distance from the end of the facing surface of the first light reflecting layer facing the first surface of the first compound semiconductor layer to the active layer
  • L 2 From the active layer, the first compound in the first compound semiconductor layer Distance to the end of the partition (the lower end of the partition and the end facing the first electrode) extending halfway in the thickness direction of the semiconductor layer
  • L 3 ' The first light reflecting layer constituting the light emitting element.
  • the upper limit of L 2 is less than L 0, if the short circuit by a partition between the active layer and the first electrode does not occur, the upper limit of L 2 may be L 0.
  • the partition wall may be formed of a material that does not transmit light generated in the active layer, whereby stray light is generated. It is possible to prevent the occurrence of optical crosstalk.
  • a material include materials capable of blocking light such as titanium (Ti), chromium (Cr), tungsten (W), tantalum (Ta), aluminum (Al), and MoSi 2. It can be formed by, for example, an electron beam vapor deposition method, a hot filament vapor deposition method, a vapor deposition method including a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, an ion plating method, or the like.
  • a black resin film having an optical density of 1 or more mixed with a black colorant specifically, for example, a black polyimide resin, an epoxy resin, or a silicone resin
  • a black colorant specifically, for example, a black polyimide resin, an epoxy resin, or a silicone resin
  • the partition wall may be in a form composed of a material that reflects light generated in the active layer, whereby stray light may be emitted. , And optical crosstalk can be prevented, and stray light can be efficiently returned to the light emitting element itself, which can contribute to the improvement of the luminous efficiency of the light emitting element.
  • the partition wall is composed of a thin film filter that utilizes the interference of thin films.
  • the thin film filter has, for example, the same structure and structure as the light reflecting layer described later, although the stacking direction (alternate arrangement direction) is different.
  • a recess is formed in a part of the laminated structure, and for example, based on the sputtering method, the recess is sequentially embedded with the same material as the light-reflecting layer to determine the stacking direction of the laminated structure.
  • the partition walls are cut in orthogonal virtual planes, a thin film filter in which dielectric layers are alternately arranged can be obtained.
  • examples of such materials include metal materials, alloy materials, and metal oxide materials, and more specifically, copper (Cu) and its alloys, gold (Au) and its alloys, and tin (more specifically).
  • silver (Ag) and silver alloys eg Ag-Pd-Cu, Ag-Sm-Cu
  • platinum (Pt) and its alloys palladium (Pd) and its alloys
  • titanium (Ti) and Examples thereof include aluminum (Al) and aluminum alloys (for example, Al—Nd and Al—Cu), Al / Ti laminated structure, Al—Cu / Ti laminated structure, chromium (Cr) and its alloy, ITO and the like.
  • the thermal conductivity of the material constituting the first compound semiconductor layer is TC 1
  • the thermal conductivity of the material constituting the partition wall is TC 0.
  • the materials constituting such a partition include silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), tin (Sn), aluminum (Al), ruthenium (Ru), and rhodium (Rh).
  • a metal such as platinum (Pt) or an alloy thereof, a mixture of these metals, ITO, and the like.
  • plating method electroroplating method or electroless plating method
  • lift-off method laser ablation method
  • sol-gel method plating method or the like.
  • the partition extending portion may be formed, or the heat generated in the laminated structure is exhausted (dissipated) to the outside through the partition and the first electrode, the second electrode, or the pad electrode (described later).
  • the partition wall may be connected to the first electrode, the second electrode, or the pad electrode so that the partition can be connected.
  • the coefficient of linear expansion of the material constituting the first compound semiconductor layer is CTE 1
  • the coefficient of linear expansion of the material constituting the partition wall is CTE 0.
  • ⁇ 1 ⁇ 10 -4 / K Can be made into a satisfying form.
  • the material constituting such a partition include polyimide resin, silicone resin, epoxy resin, carbon material, SOG, polycrystalline GaN, and single crystal GaN.
  • the net coefficient of thermal expansion of the laminated structure can be increased, and by matching the coefficient of thermal expansion of the substrate material on which the light emitting element is mounted, damage to the light emitting element can be prevented and stress can be generated. It is possible to suppress a decrease in reliability of the light emitting element due to the above.
  • the partition wall made of a polyimide resin can be formed based on, for example, a spin coating method and a curing method.
  • the partition wall is made of an insulating material, the occurrence of electrical crosstalk can be suppressed. That is, it is possible to prevent an unnecessary current from flowing between adjacent light emitting elements.
  • the partition wall may be made of a solder material, and a part of the partition wall may be exposed to the outer surface of the light emitting element. it can.
  • a kind of bump can be formed by a part of the partition wall exposed on the outer surface of the light emitting element.
  • Au—Sn eutectic solder, a so-called low melting point metal (alloy) material, a solder material, or a brazing material can be used as a material constituting such a partition wall.
  • In (indium: melting point 157) can be used.
  • Indium-gold-based low melting point alloy Tin (Sn) -based high-temperature solder such as Sn 80 Ag 20 (melting point 220 to 370 ° C), Sn 95 Cu 5 (melting point 227 to 370 ° C); Pb 97.5 Lead (Pb) -based high-temperature solder such as Ag 2.5 (melting point 304 ° C), Pb 94.5 Ag 5.5 (melting point 304-365 ° C), Pb 97.5 Ag 1.5 Sn 1.0 (melting point 309 ° C); Zn 95 Al 5 (melting point) Tin (Zn) high temperature solder such as 380 ° C); tin-lead standard solder such as Sn 5 Pb 95 (melting point 300 to 314 ° C), Sn 2 Pb 98 (melting point 316 to 322 ° C); Au 88 Examples of brazing materials such as Ga 12 (melting point 381 ° C) (all of the above subscripts represent atomic%) can be mentioned.
  • the partition wall is formed along the direction from the first surface side of the first compound semiconductor layer to the second surface side of the second compound semiconductor layer.
  • the sides of the can be constricted. That is, the shape of the side surface of the partition wall when the light emitting element is cut in the virtual plane including the stacking direction of the laminated structure is trapezoidal (the second compound semiconductor layer side is the short side, and the first compound semiconductor layer side is the long side. It can be an isosceles trapezoid). As a result, the stray light can be returned to the light emitting element itself more efficiently.
  • Examples of the shape of the side surface of the partition wall when the light emitting element is cut in a virtual plane including the stacking direction of the laminated structure include a line segment, an arc, a part of a parabola, a part of an arbitrary curve, and the like.
  • the shape of the side surface of the partition wall when the light emitting element is cut in a virtual plane orthogonal to the stacking direction of the laminated structure is circular, elliptical, oval, rectangular including square or rectangular, or regular polygon (rounded). (Including regular polygons), etc.
  • planar shape of the first light reflecting layer and the second light reflecting layer include a circle, an ellipse, an oval, a rectangle, and a regular polygon (regular triangle, square, regular hexagon, etc.).
  • the planar shape of the first light reflecting layer and the second light reflecting layer and the shape of the side surface of the partition wall when the light emitting element is cut in a virtual plane orthogonal to the stacking direction of the laminated structure are similar figures or approximate shapes. Is desirable.
  • the partition wall is provided so as to surround the first light reflecting layer constituting each light emitting element, but the region outside the side surface of the partition wall is occupied by the partition wall. It may be (that is, the space between the light emitting element and the light emitting element may be occupied by the material constituting the partition wall), or may be occupied by a material other than the material constituting the partition wall (for example, a laminated structure). You may be. In the latter case, the partition wall is formed, for example, in a continuous groove shape or a discontinuous groove shape.
  • the formation pitch P 0 of the light emitting element (distance from the axis of the first light reflecting layer constituting the light emitting element to the axis of the first light reflecting layer constituting the adjacent light emitting element) is set. It is preferably 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, more preferably 8 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the laminated structure can be composed of at least one material selected from the group consisting of a GaN-based compound semiconductor, an InP-based compound semiconductor, and a GaAs-based compound semiconductor.
  • the laminated structure (A) Structure made of GaN-based compound semiconductor (b) Structure made of InP-based compound semiconductor (c) Structure made of GaAs-based compound semiconductor (d) Structure made of GaN-based compound semiconductor and InP-based compound semiconductor (e) GaN-based Configuration of compound semiconductors and GaAs-based compound semiconductors (f) Configuration of InP-based compound semiconductors and GaAs-based compound semiconductors (g) Configuration of GaN-based compound semiconductors, InP-based compound semiconductors, and GaAs-based compound semiconductors. ..
  • the resonator length is L OR , it is preferable that 1 ⁇ 10 -5 m ⁇ L OR is satisfied.
  • the value of the thermal conductivity of the laminated structure can be configured to be higher than the value of the thermal conductivity of the first light reflecting layer.
  • the value of the thermal conductivity of the dielectric material constituting the first light reflecting layer is generally about 10 watts / (m ⁇ K) or less.
  • the value of the thermal conductivity of the GaN-based compound semiconductor constituting the laminated structure is about 50 watts / (m ⁇ K) to about 100 watts / (m ⁇ K).
  • the various compound semiconductor layers including a compound semiconductor substrate
  • the various compound semiconductor layers are present.
  • the refractive index of 10% or more there is no difference in the refractive index of 10% or more based on the average refractive index of the laminated structure, whereby resonance occurs. It is possible to suppress the occurrence of disturbance of the light field in the vessel.
  • the light emitting element or the like of the present disclosure can form a surface emitting laser element (vertical resonator laser, VCSEL) that emits laser light through the first light reflecting layer, or the second light reflecting layer can be formed. It is also possible to configure a surface emitting laser element that emits laser light through the laser. In some cases, the light emitting element manufacturing substrate (described later) may be removed.
  • VCSEL vertical resonator laser
  • the laminated structure can be specifically composed of, for example, an AlInGaN-based compound semiconductor as described above.
  • AlInGaN-based compound semiconductor more specifically, GaN, AlGaN, InGaN, and AlInGaN can be mentioned.
  • 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.
  • the 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 (compound semiconductors constituting the well layer and compound semiconductors constituting the barrier layer), ( In y Ga (1-y) N, GaN), (In y Ga (1-y) N, In z Ga (1-z) N) [However, y> z], (In y Ga (1-y) ) N, AlGaN) can be exemplified.
  • the first compound semiconductor layer is composed of a first conductive type (for example, n type) compound semiconductor
  • the second compound semiconductor layer is made of a second conductive type (for example, p type) compound semiconductor different from the first conductive type.
  • the first compound semiconductor layer and the second compound semiconductor layer are also referred to as a first clad layer and a second clad 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, it may be a layer provided with a composition gradient layer and a concentration gradient layer.
  • gallium (Ga), indium (In), and aluminum (Al) can be mentioned as group III atoms constituting the laminated structure
  • arsenic (As) can be mentioned as the group V atoms constituting the laminated structure.
  • GaNAs, GaInNAs, and examples of the compound semiconductor constituting the active layer include GaAs, AlGaAs, GaInAs, GaInAsP, GaInP, GaSb, GaAsSb, GaN, InN, GaInN, GaInNAs, and GaInNAsSb.
  • the quantum well structure examples include a two-dimensional quantum well structure, a one-dimensional quantum well structure (quantum wire), and a zero-dimensional quantum well structure (quantum dot).
  • Materials constituting the quantum well include, for example, Si; Se; calcopyrite compounds CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe 2 ), CuInS 2 , CuAlS 2 , CuAlSe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , AgAlS 2 , AgAlSe.
  • Perovskite-based material Perovskite-based material; Group III-V compounds GaAs, GaP, InP, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, InGaAsP, GaN, InAs, InGaAs, GaInNAs, GaSb, GaAsSb; CdSe, CdSe, Cd , CdTe, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 S 3 , ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe, HgS, PbSe, PbS, TiO 2, etc., but are limited to these. It is not something to do.
  • the laminated structure is formed on the second surface of the light emitting device manufacturing substrate, or is also formed on the second surface of the compound semiconductor substrate.
  • the second surface of the light emitting device manufacturing substrate or the compound semiconductor substrate faces the first surface of the first compound semiconductor layer, and the first surface of the light emitting element manufacturing substrate or the compound semiconductor substrate is the light emitting element manufacturing substrate. Facing the second surface of.
  • GaN substrate As substrates for manufacturing light emitting elements, GaN substrate, sapphire substrate, GaAs substrate, SiC substrate, alumina substrate, ZnS substrate, ZnO substrate, AlN substrate, LiMgo substrate, LiGaO 2 substrate, MgAl 2 O 4 substrate, InP substrate, Si substrate, Examples thereof include those having a base layer and a buffer layer formed on the surface (main surface) of these substrates, but the use of a GaN substrate is preferable because the defect density is low. Further, examples of the compound semiconductor substrate include a GaN substrate, an InP substrate, and a GaAs substrate.
  • any main surface (second surface) of the GaN substrate can be used for forming a compound semiconductor layer. ..
  • the main surface of the GaN substrate depending on the crystal structure (for example, cubic type, hexagonal type, etc.), names such as so-called A-plane, B-plane, C-plane, R-plane, M-plane, N-plane, S-plane, etc. It is also possible to use the crystal plane orientation referred to in (1), or a plane in which these are turned off in a specific direction.
  • an organic metal chemical vapor deposition method MOCVD method, Metal Organic-Chemical Vapor Deposition method, MOVPE method, Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy method
  • MOCVD method Metal Organic-Chemical Vapor Deposition method
  • MOVPE method Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy method
  • MBE method molecule Molecular beam epitaxy method
  • HVPE method hydride vapor phase growth method in which halogen contributes to transport or reaction
  • ALD method Atomic Layer Deposition method
  • MEE method migration enhanced epitaxy method
  • MEE method MEE method
  • Migration-Enhanced Epitaxy method plasma assisted physical vapor deposition method
  • PPD method plasma assisted physical vapor deposition method
  • the GaAs and InP materials also have a sphalerite structure.
  • the main surface of the compound semiconductor substrate composed of these materials include surfaces turned off in a specific direction in addition to surfaces such as (100), (111) AB, (211) AB, and (311) AB. it can.
  • "AB” means that the 90 ° off direction is different, and whether the main material of the surface is group III or group V is determined by this off direction.
  • the film forming method the MBE method, the MOCVD method, the MEE method, the ALD method and the like are generally used as in the GaN system, but the film forming method is not limited to these methods.
  • trimethylgallium (TMG) gas and triethylgallium (TEG) gas can be mentioned as the organic gallium source gas in the MOCVD method, and ammonia as the nitrogen source gas. Gas and hydrazine gas can be mentioned.
  • silicon (Si) may be added as an n-type impurity (n-type dopant)
  • the GaN-based compound semiconductor having a p-type conductive type may be added.
  • 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 impurities n-type dopants
  • p-type impurities p-type dopants
  • Mg, Zn, Cd, Be, Ca, Ba, C, Hg, and Sr can be mentioned.
  • organometallic raw materials such as TMGa, TEGa, TMIn, and TMAl are generally used as the group III raw materials.
  • group V raw material arsine gas (AsH 3 gas), phosphine gas (PH 3 gas), ammonia (NH 3 ) and the like are used.
  • group V raw material an organic metal raw material may be used, and examples thereof include tertiary butylarsine (TBAs), tertiary butylphosphine (TBP), dimethylhydrazine (DMHy), and trimethylantimony (TMSb). Can be done.
  • n-type dopant monosilane (SiH 4 ) is used as the Si source, hydrogen selenide (H 2 Se) or the like is used as the Se source.
  • p-type dopant dimethylzinc (DMZn), biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) and the like are used.
  • DMZn dimethylzinc
  • Cp 2 Mg biscyclopentadienyl magnesium
  • the substrate for manufacturing the light emitting device may be left as it is, or the active layer, the second compound semiconductor layer, the second electrode, and the second light reflecting layer may be left on the first compound semiconductor layer. May be sequentially formed, and then the light emitting element manufacturing substrate may be removed. Specifically, an active layer, a second compound semiconductor layer, a second electrode, and a second light-reflecting layer were sequentially formed on the first compound semiconductor layer, and then the second light-reflecting layer was fixed to a support substrate. After that, the substrate for manufacturing the light emitting element may be removed to expose the first compound semiconductor layer (the first surface of the first compound semiconductor layer).
  • an alkaline aqueous solution such as a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution, an ammonia solution + hydrogen peroxide solution, a sulfuric acid solution + hydrogen peroxide solution, a hydrochloric acid solution + hydrogen peroxide solution, or a phosphoric acid solution.
  • + Wet etching method using aqueous hydrogen solution chemical mechanical polishing method (CMP method), mechanical polishing method, dry etching method such as reactive ion etching (RIE) method, lift-off method using laser, etc.
  • the support substrate may be composed of, for example, various substrates exemplified as a substrate for manufacturing a light emitting element, 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 the like.
  • a conductive substrate or a metal substrate or an alloy substrate can be used from the viewpoints of mechanical properties, elastic deformation, plastic deformability, heat dissipation, and the like. It is preferable to use it.
  • As the thickness of the support substrate for example, 0.05 mm to 1 mm can be exemplified.
  • solder bonding method As a method for fixing the second light reflecting layer to the support substrate, known methods such as a solder bonding method, a room temperature bonding method, a bonding method using an adhesive tape, a bonding method using a wax bonding, and a method using an adhesive are used. Although it can be used, it is desirable to adopt a solder bonding method or a 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 electrode electrically connected to the first compound semiconductor layer is common to a plurality of light emitting elements
  • the second electrode electrically connected to the second compound semiconductor layer is common to a plurality of light emitting elements. Yes, or it can be in the form of being individually provided in a plurality of light emitting elements.
  • the first electrode may be formed on the first surface facing the second surface of the light emitting element manufacturing substrate, or may be formed on the second surface of the compound semiconductor substrate. It may be formed on the first surface facing the above surface.
  • the light emitting element manufacturing substrate is not left, it may be formed on the first surface of the first compound semiconductor layer constituting the laminated structure.
  • the first electrode since the first light reflecting layer is formed on the first surface of the first compound semiconductor layer, for example, the first electrode may be formed so as to surround the first light reflecting layer.
  • 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), including at least one metal (including alloy) selected from the group. It is desirable to have a multi-layer structure, specifically, for example, Ti / Au, Ti / Al, Ti / Al / Au, Ti / Pt / Au, Ni / Au, Ni / Au / Pt, Ni / Pt, Pd.
  • the first electrode can be formed by a PVD method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method.
  • the first electrode When the first electrode is formed so as to surround the first light reflecting layer, the first light reflecting layer and the first electrode can be in contact with each other. Alternatively, the first light reflecting layer and the first electrode can be separated from each other. In some cases, a state in which the first electrode is formed on the edge of the first light reflecting layer and a state in which the first light reflecting layer is formed on the edge of the first electrode are mentioned. You can also.
  • the second electrode can 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 Including amorphous ITO), indium-zinc oxide (IZO, Indium Zinc Oxide), indium-gallium oxide (IGO), indium-doped gallium-zinc oxide (IGZO, In-GaZnO 4 ), IFO (F-doped) in 2 O 3) of, ITiO (Ti-doped in 2 O 3), InSn, InSnZnO], the tin-based transparent conductive material [specifically, for example, tin oxide (SnO X), SnO of ATO (Sb-doped 2 ), FTO (F-doped SnO 2 )], zinc-based transparent conductive material [specifically, for example, zinc
  • Dope zinc oxide (GZO), AlMgZnO (aluminum oxide and magnesium oxide-doped zinc oxide)], NiO, TiO X , graphene can be exemplified.
  • a transparent conductive film having a gallium oxide, titanium oxide, niobium oxide, antimony oxide, nickel oxide or the like as a base layer can be mentioned, and a spinel-type oxide, YbFe 2
  • a transparent conductive material such as an oxide having an O 4 structure can also be mentioned.
  • the material constituting the second electrode depends on the arrangement state of the second light reflecting layer and the second electrode, but is not limited to the transparent conductive material, and palladium (Pd), platinum (Pt), and the like.
  • the second electrode may be composed of at least one of these materials.
  • the second electrode can be formed by a PVD method such as a vacuum vapor deposition 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 via a tunnel junction.
  • a first pad electrode and a second pad electrode are provided on the first electrode and the second electrode in order to electrically connect to an external electrode or circuit (hereinafter, may be referred to as "external circuit or the like"). You may.
  • 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), Pd (palladium). It is desirable to have a configuration or a multi-layer configuration.
  • the pad electrode has a Ti / Pt / Au multi-layer structure, a Ti / Au multi-layer structure, a Ti / Pd / Au multi-layer structure, a Ti / Pd / Au multi-layer structure, and a Ti / Ni / Au multi-layer structure.
  • the multilayer configuration exemplified by the multilayer configuration of Ti / Ni / Au / Cr / Au can also be used.
  • a cover metal layer made of, for example, Ni / TiW / Pd / TiW / Ni is formed on the surface of the first electrode, and a cover metal layer is formed on the cover metal layer.
  • the light reflecting layer (distributed Bragg reflector layer, distributed Bragg Reflector layer, DBR layer) constituting the first light reflecting layer and the second light reflecting layer is composed of, for example, a semiconductor multilayer film or a dielectric multilayer film.
  • the dielectric material 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 and the like.
  • the light reflecting layer can be obtained by alternately laminating two or more kinds of dielectric films made of dielectric materials having different refractive indexes among these dielectric materials.
  • each dielectric film may be appropriately selected.
  • the thickness of each dielectric film, a material or the like to be used, as appropriate, can be adjusted, the oscillation wavelength (emission wavelength) lambda 0, is determined by the refractive index n of the oscillation wavelength lambda 0 of the material used. Specifically, it is preferably an odd multiple of ⁇ 0 / (4n).
  • the light-emitting element of the oscillation wavelength lambda 0 is 410 nm
  • when forming the light reflecting layer from SiO X / NbO Y it may be exemplified about 40nm to 70 nm.
  • the number of layers can be exemplified by 2 or more, preferably about 5 to 20.
  • As the thickness of the entire light reflecting layer for example, about 0.6 ⁇ m to 1.7 ⁇ m can be exemplified. Further, it is desirable that the light reflectance of the light reflecting layer is 95% or more.
  • the size and shape of the light reflecting layer are not particularly limited as long as they cover the current injection region or the element region (which will be described later).
  • the light reflecting layer can be formed based on a well-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, and the like.
  • PVD method such as ion plating method, laser ablation method; various CVD methods; coating method such as spray method, spin coating method, dip method; method of combining two or more of these methods; these methods and whole or partial Pretreatment, irradiation of inert gas (Ar, He, Xe, etc.) or plasma, irradiation of oxygen gas, ozone gas, plasma, oxidation treatment (heat treatment), exposure treatment, etc. Can be mentioned.
  • inert gas Ar, He, Xe, etc.
  • plasma irradiation of oxygen gas, ozone gas, plasma, oxidation treatment (heat treatment), exposure treatment, etc.
  • a current injection area is provided to regulate the current injection into the active layer.
  • the shape of the boundary between the current injection region and the current non-injection / inner region, the shape of the boundary between the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region, and the planar shape of the opening provided in the element region or the current constriction region Specific examples thereof include circles, ellipses, oval, rectangles, and regular polygons (regular triangles, squares, regular hexagons, etc.). It is desirable that the shape of the boundary between the current injection region and the current non-injection / inner region and the shape of the boundary between the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are similar figures or approximate shapes.
  • the "element region” is a region in which a narrowed current is injected, a region in which light is confined due to a difference in refractive index, or is sandwiched between a first light reflecting layer and a second light reflecting layer. It refers to a region in which laser oscillation occurs, or a region sandwiched between the first light reflecting layer and the second light reflecting layer, which actually contributes to laser oscillation.
  • the side surface or the exposed surface of the laminated structure may be covered with a coating layer (insulating film).
  • the coating layer (insulating film) can be formed based on a well-known method.
  • the refractive index of the material constituting the coating layer (insulating film) is preferably smaller than the refractive index of the material constituting the laminated structure.
  • the material constituting the coating layer (insulating film) illustrated SiO X based material containing SiO 2, SiN X-based material, SiO Y N Z material, TaO X, ZrO X, AlN X, AlO X, a GaO X
  • an organic material such as a polyimide resin can be mentioned.
  • a method for forming the coating layer (insulating film) for example, a PVD method such as a vacuum deposition method or a sputtering method, a CVD method, or a coating method can be used for forming the coating layer (insulating film).
  • Example 1 relates to the light emitting element of the present disclosure and the light emitting element array of the present disclosure.
  • the light emitting element of the embodiment includes a surface emitting laser element (vertical resonator laser, VCSEL) that emits laser light.
  • VCSEL surface emitting laser element
  • FIGS. 1 and 3 A schematic partial cross-sectional view of the light emitting element array of the first embodiment is shown in FIGS. 1 and 3, a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element is shown in FIGS. 2 and 4, and the light emitting element array of the first embodiment is shown.
  • FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12 show schematic plan views of the arrangement of the first light reflecting layer and the partition wall in FIG.
  • FIGS. 1 A schematic partial cross-sectional view of the light emitting element array of the first embodiment is shown in FIGS. 1 and 3
  • FIGS. 2 and 4 A schematic partial cross-sectional view of the light emitting element array of the first
  • FIGS. 1 and 2 show an example in which the partition wall is made of a material having no conductivity
  • FIGS. 3 and 4 show an example in which the partition wall is made of a material having conductivity.
  • An example is shown in which the partition wall is made of a non-conductive material.
  • FIGS. 5, 6, 9 and 11 show a case where the light emitting element is located on the apex of a square lattice
  • FIGS. 7, 8, 10, and 12 the light emitting element has an equilateral triangle. The case where it is located on the apex of the lattice is shown.
  • FIG. 2, FIGS. 3 and 4 are schematic partial cross-sectional views taken along the arrows AA of FIG. 5 or FIG.
  • the Z axis indicates an axis of the first light reflecting layer constituting the light emitting element (a perpendicular line passing through the center of the first light reflecting layer and with respect to the laminated structure).
  • the light emitting element 10A of Example 1 or the light emitting elements of Examples 2 to 24 described later are A first compound semiconductor layer 21 having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a, The 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, Laminated structure 20,
  • the first light reflecting layer 41 which is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer 21 and has a convex shape toward the direction away from the active layer 23, and
  • the second light reflecting layer 42 which is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer 22 and has a flat shape, Is equipped with A partition wall 24 extending in the stacking direction of the laminated structure 20 is formed so as to surround the first light reflecting layer 41.
  • the light emitting element array of Example 1 or Examples 2 to 24 described later is a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements 10A are arranged.
  • Each light emitting element 10A A first compound semiconductor layer 21 having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a, The 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, Laminated structure 20,
  • the first light reflecting layer 41 which is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer 21 and has a convex shape toward the direction away from the active layer 23, and
  • the second light reflecting layer 42 which is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer 22 and has a flat shape, It has.
  • a partition wall 24 extending in the stacking direction of the laminated structure 20 is formed so as to surround the first light reflecting layer 41.
  • the normal projection image of the first light reflection layer 41 may be included in the normal projection image of the side surface 24'of the partition wall 24 facing the first light reflection layer 41, and although not shown, the partition wall
  • the normal projection image of the side surface 24' may be included in the normal projection image of the portion (ineffective region of the first light reflection layer 41) that does not contribute to the light reflection of the first light reflection layer 41.
  • the side surface 24'of the partition wall 24 may be a continuous surface (see FIGS. 9 and 10) or a discontinuous surface in which a part is cut out (see FIGS. 11 and 12). .. The same can be applied to the partition wall 25 of the second embodiment described later.
  • the partition wall 24 extends from the first surface side of the first compound semiconductor layer 21 to the middle of the first compound semiconductor layer 21 in the thickness direction of the first compound semiconductor layer 21. There is. That is, the upper end portion (end portion facing the active layer 23) 24b of the partition wall 24 is located in the middle of the first compound semiconductor layer 21 in the thickness direction. Then, in the light emitting element array of the first embodiment, the relationship between L 0 , L 1 and L 3 satisfies the above-mentioned relationship. Specifically, it is as shown in Table D described later.
  • the partition wall 24 is made of a material that does not transmit light generated by the active layer 23, or the thermal conductivity of the material that constitutes the first compound semiconductor layer 21 is TC 1 , and the heat of the material that constitutes the partition wall 24 is high.
  • the conductivity is TC 0 , 1 ⁇ 10 -1 ⁇ TC 1 / TC 0 ⁇ 1 ⁇ 10 2 To be satisfied.
  • the material constituting the first compound semiconductor layer 21 is made of GaN, and the partition wall 24 is made of copper (Cu).
  • TC 0 50 watts / (m ⁇ K) to 100 watts / (m ⁇ K)
  • TC 1 400 watts / (m ⁇ K) Is.
  • the partition wall 24 made of a copper layer is formed by a plating method
  • a base layer made of an Au layer having a thickness of about 0.1 ⁇ m or the like is formed in advance by a sputtering method or the like as a seed layer, and copper is formed on the base layer.
  • the layer may be formed by a plating method.
  • the partition wall 24 is made of a material that reflects light generated by the active layer 23, for example, silver (Ag).
  • the coefficient of linear expansion of the material (GaN) constituting the first compound semiconductor layer 21 is CTE 1 and the coefficient of linear expansion of the material (polyimide-based resin) constituting the partition wall 24 is CTE 0
  • ⁇ 1 ⁇ 10 -4 / K To be satisfied.
  • the net coefficient of thermal expansion of the light emitting element 10A can be increased, and the coefficient of thermal expansion of the substrate material or the like on which the light emitting element 10A is mounted can be matched, so that the light emitting element 10A is damaged. Further, it is possible to suppress a decrease in reliability due to the generation of stress in the light emitting element 10A.
  • the shape of the side surface 24'of the partition wall 24 when the light emitting element 10A is cut in a virtual plane (for example, an XZ plane in the illustrated example) including the stacking direction of the laminated structure 20 is a line segment. Further, the shape of the side surface 24'of the partition wall 24 when the light emitting element 10A is cut in a virtual plane orthogonal to the stacking direction of the laminated structure 20 is circular. Further, as shown in FIGS. 5 and 7, the partition wall 24 is provided so as to surround the first light reflecting layer 41 constituting each light emitting element 10A, and is a region outside the side surface 24'of the partition wall 24. Is occupied by the partition wall 24. That is, the space between the light emitting element 10A and the light emitting element 10A is occupied by the material constituting the partition wall 24.
  • the first electrode 31 is provided on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the partition wall 24 when the partition wall 24 is made of a material having conductivity, or when the partition wall 24 is made of a material having no conductivity, the partition wall 24
  • the first electrode 31 may be provided on the exposed surface (lower end surface 24a) (see also FIGS. 5, 6, 7 and 8). Specifically, the lower end portion (end portion facing the first electrode 31) 24a of the partition wall 24 is formed on the first surface 10a of the light emitting element 10A (first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21). It is in contact with the first electrode 31.
  • the second surface 10b of the light emitting element is an exposed surface of the light emitting element.
  • the partition wall 24 When the partition wall 24 is made of a conductive material, the partition wall 24 may also serve as the first electrode 31.
  • the partition wall 24 By constructing the partition wall 24 from a material having a high thermal conductivity in this way, the heat generated in the laminated structure 20 can be exhausted (heat radiated) to the outside through the partition wall 24. Specifically, the heat generated in the laminated structure 20 can be effectively exhausted (heat radiated) to the outside through the partition wall 24 and the first electrode 31 or the first pad electrode.
  • the present invention is not limited to this, and the space between the light emitting element 10A and the light emitting element 10A may be occupied by a material other than the material constituting the partition wall 24 (for example, the laminated structure 20). That is, the partition wall 24 may be formed, for example, in a continuous groove shape (see FIGS. 9 and 10), or may be formed in a discontinuous groove shape (FIGS. 11 and 12). reference). In addition, in FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12, the partition wall portion is shaded in order to clearly indicate the partition wall.
  • the first compound semiconductor layer 21 has a first conductive type (specifically, n type), and the second compound semiconductor layer 22 has a second conductive type (specifically, p type) different from the first conductive type. ). Then, in the light emitting device 10A of the first embodiment, the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 constitutes the base surface 90. The first light reflecting layer 41 is formed on the base surface 90. The base surface 90 has a convex shape toward the direction away from the active layer 23.
  • the formation pitch of the light emitting element 10A is preferably 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and more preferably 8 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less. Further, it is desirable that the radius of curvature R 1 of the base surface 90 is 1 ⁇ 10 -5 m or more.
  • the resonator length L OR preferably satisfies 1 ⁇ 10 -5 m ⁇ L OR.
  • the laminated structure 20 can be composed of at least one material selected from the group consisting of a GaN-based compound semiconductor, an InP-based compound semiconductor, and a GaAs-based compound semiconductor. Specifically, in the first embodiment, the laminated structure 20 is made of a GaN-based compound semiconductor.
  • the first compound semiconductor layer 21 is composed of, for example, an n-GaN layer doped with Si about 2 ⁇ 10 16 cm -3
  • the active layer 23 is an In 0.04 Ga 0.96 N layer (barrier layer) and an In 0.16 Ga 0.84 N. It is composed of a five-layered multiple quantum well structure in which layers (well layers) are laminated
  • the second compound semiconductor layer 22 is composed of, for example, a p-GaN layer doped with magnesium of about 1 ⁇ 10 19 cm -3.
  • the plane orientation of the first compound semiconductor layer 21 is not limited to the ⁇ 0001 ⁇ plane, and may be, for example, a ⁇ 20-21 ⁇ plane which is a semi-polar plane.
  • the first electrode 31 made of Ti / Pt / Au is electrically connected to an external circuit or the like via, for example, a first pad electrode (not shown) made of Ti / Pt / Au or V / Pt / Au.
  • the second electrode 32 is formed on the second compound semiconductor layer 22, and the second light reflecting layer 42 is formed on the second electrode 32.
  • the second light reflecting layer 42 on the second electrode 32 has a flat shape.
  • the second electrode 32 is made of a transparent conductive material, specifically, ITO having a thickness of 30 nm.
  • the pad electrode 33 may be formed or connected (see FIGS. 13, 14, 15, and 16).
  • the first light reflecting layer 41 and the second light reflecting layer 42 have a laminated structure of a Ta 2 O 5 layer and a SiO 2 layer, or a laminated structure of a SiN layer and a SiO 2 layer. Although the first light reflecting layer 41 and the second light reflecting layer 42 have a multilayer structure in this way, they are represented by one layer for the sake of simplification of drawings.
  • the planar shapes of the opening 31'provided in the first electrode 31, the first light reflecting layer 41, the second light reflecting layer 42, and the opening 34A provided in the insulating layer (current constriction layer) 34 are circular. is there.
  • the insulating material between the second electrode 32 and the second compound semiconductor layer 22 e.g., SiO X and SiN X, AlO X
  • the insulating layer (current constriction layer) 34 is provided with an opening 34A for injecting a current into 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.
  • a part of the laminated second compound semiconductor layer 22 may be partially oxidized from the lateral direction to form a current constriction region.
  • an impurity for example, boron
  • an impurity for example, boron
  • these may be combined as appropriate.
  • the second electrode 32 needs to be electrically connected to the portion (current injection region) of the second compound semiconductor layer 22 through which a current flows due to current constriction.
  • the second electrode 32 is common to the light emitting elements 10A constituting the light emitting element array, and the second electrode 32 is the first pad electrode (not shown). ) Is connected to an external circuit or the like.
  • the first electrode 31 is also common to the light emitting elements 10A constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown). Then, the light may be emitted to the outside through the first light reflecting layer 41, or the light may be emitted to the outside through the second light reflecting layer 42.
  • FIG. 13 a schematic partial cross-sectional view of a modified example -1 of the light emitting element array of the first embodiment is shown in FIG. 13, and light emission constituting the modified example -1 of the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • the second electrode 32 is individually formed in the light emitting element 10A constituting the light emitting element array, and is externally formed via the second pad electrode 33. It is connected to a circuit or the like.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10A constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown). Then, the light may be emitted to the outside through the first light reflecting layer 41, or the light may be emitted to the outside through the second light reflecting layer 42.
  • FIG. 15 a schematic partial cross-sectional view of a modified example-2 of the light emitting element array of the first embodiment is shown in FIG. 15, and light emission constituting the modified example-2 of the light emitting element array of the first embodiment shown in FIG.
  • the second electrode 32 is individually formed in the light emitting element 10A constituting the light emitting element array.
  • a bump 35 is formed on the second pad electrode 33 formed on the second electrode 32, and is connected to an external circuit or the like via the bump 35.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10A constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown).
  • the bumps 35 are arranged on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the base surface 90, and cover the second light reflecting layer 42.
  • Examples of the bump 35 include a gold (Au) bump, a solder bump, and an indium (In) bump.
  • the method of arranging the bumps 35 can be a well-known method. Then, the light is emitted to the outside through the first light reflecting layer 41.
  • the bump 35 may be provided in the light emitting element 10A shown in FIG. Examples of the shape of the bump 35 include a cylindrical shape, an annular shape, and a hemispherical shape.
  • the light emitting element array or the light emitting element of the first embodiment shown in FIGS. 13, 14, 15 and 16 is a modification of the light emitting element array or the light emitting element of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2. Although it is a modification, it can also be a modification of the light emitting element array or the light emitting element of Example 1 shown in FIGS. 3 and 4.
  • the parameters of the light emitting element 10A are as shown in Table A below.
  • the diameter of the first light reflecting layer 41 is indicated by D 1
  • the height of the base surface 90 is indicated by H 1 (see FIG. 1).
  • the specifications of the light emitting element 10A of the first embodiment shown in FIGS. 5 and 7 are shown in Tables B and C below.
  • the "number of light emitting elements" is the number of light emitting elements constituting one light emitting element array.
  • P 0, L 0, L 1 and shows the value of L 3 in Table D are shown in Table E the value of P 0, L 0, L 2 and L 3 'of the second embodiment to be described later.
  • 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 constituting the first light reflecting layer 41 is about 10 watts / (m ⁇ K) or less.
  • the value of the thermal conductivity of the GaN-based compound semiconductor constituting the laminated structure 20 is about 50 watts / (m ⁇ K) to about 100 watts / (m ⁇ K).
  • Example 5 The method of manufacturing the light emitting element 10A or the light emitting element array of Example 1 will be described in Example 5.
  • a partition wall extending in the stacking direction of the laminated structure is formed so as to surround the first light reflecting layer, so that the occurrence of optical crosstalk is prevented. Or, it is possible to prevent the occurrence of thermal saturation. As a result, it is possible to provide a light emitting element and a light emitting element array having high luminous efficiency and high reliability.
  • Example 2 is a modification of Example 1.
  • a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element array of the second embodiment is shown in FIG. 17, and a schematic partial cross-sectional view of the light emitting element is shown in FIG. 17
  • the partition wall 25A extends from the second surface side of the second compound semiconductor layer 22 into the second compound semiconductor layer 22 and the active layer 23, and further extends into the first compound semiconductor layer 21.
  • the first compound semiconductor layer 21 extends halfway in the thickness direction. That is, the lower end portion 25a of the partition wall 25A is located in the middle of the first compound semiconductor layer 21 in the thickness direction.
  • the relationship between L 0 and L 2 and L 3 'is satisfied the above-mentioned relationship is as shown in Table E above.
  • the upper end portion 25b of the partition wall 25B is exposed on the second surface 10b of the light emitting element 10B.
  • FIG. 19 a schematic partial cross-sectional view of a modification-1 of the light emitting element 10B of the second embodiment, the upper end portion 25b of the partition wall 25B is exposed on the second surface 10b of the light emitting element 10B. It does not have to be. Specifically, the upper end portion 25b of the partition wall 25B is covered with an insulating layer (current constriction layer) 34 and a second electrode 32.
  • a schematic partial cross-sectional view of Modification 2 of the light emitting device 10B of Example 2 is from the first surface side of the first compound semiconductor layer 21 to the second compound semiconductor layer 22.
  • the side surface 25'of the partition wall 25C is narrowed along the direction toward the second surface side. That is, the shape of the side surface of the partition wall 25C when the light emitting element 10B is cut in a virtual plane (for example, the XZ plane in the illustrated example) including the stacking direction of the laminated structure 20 is trapezoidal, specifically, the second compound. It is an isosceles trapezoid with the semiconductor layer side having a short side and the first compound semiconductor layer side having a long side.
  • partition walls 25A, 25B, 25C can be composed of the partition walls described in the first embodiment.
  • the partition wall 25D is a solder material, specifically, for example, Au—Sn eutectic. It is composed of solder, and a part 25D'of the partition wall 25D is formed on the outer surface (second surface 10b) of the light emitting element 10B. Specifically, a kind of bump is formed by a part 25D'of the partition wall 25D exposed from the second surface 10b of the light emitting element 10, and is connected to an external circuit or the like via a part 25D'of the partition wall 25D. be able to.
  • Example 3 is a modification of Examples 1 and 2.
  • the first light reflecting layer 41 was formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the first light reflecting layer 41 is on the sapphire substrate 40 as the light emitting element manufacturing substrate. Is formed in. Except for this point, the light emitting element or light emitting element array of Example 3 can have the same configuration and structure as the light emitting element or light emitting element array of Example 1 or Example 2, and thus detailed description thereof will be omitted. ..
  • the first electrode 31 (not shown) is connected to the first compound semiconductor layer 21 in a region (not shown).
  • Example 4 is a modification of Examples 1 to 3.
  • the laminated structure 20 was made of a GaN-based compound semiconductor.
  • the laminated structure 20 was composed of an InP-based compound semiconductor.
  • the first compound semiconductor layer is composed of n-InP obtained by doping Se with 1 ⁇ 10 18 cm -3
  • the active layer is composed of InAs or InGaAsP quantum dots
  • the second compound semiconductor layer is composed of InAs or InGaAsP quantum dots. It was composed of p-InP in which Zn was doped with 1 ⁇ 10 19 cm -3.
  • the current constriction region was composed of a laminated structure of n-InP layer / p-InP layer / n-InP layer, an Fe-doped InP layer, or formed based on an ion implantation method.
  • the second electrode 32 was made of IZO or ITO having a thickness of 30 nm.
  • the first light reflecting layer is a semi-insulating InP substrate (undoped or also, as a substrate for manufacturing a light emitting element). It is formed on (Fe is doped). Except for the above points, the light emitting element or light emitting element array of Example 4 can have the same configuration and structure as the light emitting element or light emitting element array of Examples 1 to 3, and thus detailed description thereof will be omitted. To do.
  • the base surface 90 rises from the first surface 21a of the flat first compound semiconductor layer 21. Therefore, when a strong external force is applied to the light emitting elements 10A and 10B for some reason, stress is concentrated on the rising portion of the base surface 90, and there is a possibility that the first compound semiconductor layer and the like may be damaged.
  • Example 5 is a modification of Examples 1 to 4, and specifically relates to a method for manufacturing a light emitting element according to a second aspect of the present disclosure and a method for manufacturing a light emitting element array according to the second aspect of the present disclosure, which will be described later.
  • the present invention relates to a light emitting element having a first configuration, a light emitting element having a first 1-A configuration, and a light emitting element having a second configuration.
  • the light emitting element of Example 5, the light emitting element constituting the light emitting element array of Example 5, and the light emitting element obtained by the method for manufacturing the light emitting element array of Example 5 (hereinafter, these light emitting elements are collectively referred to as a light emitting element).
  • FIGS. 23, 24 Modification-1
  • FIG. 25 Modification-2
  • FIGS. 26, 27 and 28 schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of Example 5 are shown in FIGS. 29A, 29B, 30, 31, 31, 32A, 32B, and FIG. 33A, 33B, 33C, 34A and 34B.
  • the active layer, the second compound semiconductor layer, the second light reflecting layer and the like are not shown.
  • the first portion of the base surface is indicated by a solid circle or an oval for clarification, and the center of the second portion of the base surface is shown.
  • the portion is indicated by a solid circle for clarification, and the apex portion of the annular convex shape of the second portion of the base surface is indicated by a solid ring for clarification.
  • Example 5 the illustrations of the partition walls 24, 25A, 25B, 25C, and 25D are omitted.
  • the first light reflecting layer is formed on a base surface located on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • the base surface extends into a peripheral region surrounded by a plurality of light emitting elements.
  • the base surface is preferably in a concavo-convex shape and is in a form that is differentiable.
  • a light emitting element is referred to as a "light emitting element array according to the second aspect of the present disclosure”.
  • the first light reflecting layer is formed on a base surface located on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • the base surface extends to the surrounding area and
  • the base surface is preferably in a concavo-convex shape and is in a form that is differentiable.
  • a light emitting element is referred to as "a light emitting element according to the second aspect of the present disclosure”.
  • a second light reflecting layer is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, and then a second light reflecting layer is formed.
  • the surface of the first sacrificial layer is made convex, and then A second sacrificial layer is formed on the second portion of the base surface exposed between the first sacrificial layer and the first sacrificial layer and on the first sacrificial layer to make the surface of the second sacrificial layer uneven.
  • the first surface of the base surface is used. After forming a convex portion in the portion and forming at least a concave portion in the second portion of the base surface, A first light-reflecting layer is formed on the first portion of the base surface, Each process is provided.
  • a light emitting element is referred to as "a method for manufacturing a light emitting element array according to the first aspect of the present disclosure”.
  • a second light reflecting layer is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, and then a second light reflecting layer is formed.
  • the surface of the first sacrificial layer is made convex, and then By etching back the first sacrificial layer and further etching back from the base surface toward the inside, a convex portion is formed on the first portion of the base surface when the second surface of the first compound semiconductor layer is used as a reference.
  • the second sacrificial layer After forming When the second sacrificial layer is formed on the base surface, the second sacrificial layer is etched back, and then the second sacrificial layer is etched back inward from the base surface, so that the second surface of the first compound semiconductor layer is used as a reference. After forming a convex portion in the first portion of the base surface and forming at least a concave portion in the second portion of the base surface, A first light-reflecting layer is formed on the first portion of the base surface, Each process is provided. For convenience, such a light emitting element is referred to as "a method for manufacturing a light emitting element array according to the second aspect of the present disclosure".
  • the first light reflecting layer is the first on the base surface.
  • the extending portion of the first light reflection layer may be formed in the second portion of the base surface occupying the peripheral region, and the first light reflection may be formed in the second portion. In some cases, the extension of the layer is not formed.
  • the base surface can be in a smooth form.
  • smooth is an analytical term. For example, if the real variable function f (x) is differentiable in a ⁇ x ⁇ b and f'(x) is continuous, it can be said that it is sloganally continuously differentiable, and it is smooth. Be expressed.
  • the first surface of the base surface on which the first light reflecting layer is formed is the first.
  • the portion may be configured to have an upwardly convex shape.
  • the light emitting element or the like according to the second aspect of the present disclosure having such a configuration is referred to as a "light emitting element having the first configuration".
  • the boundary between the first portion and the second portion is (1) When the first light reflecting layer does not extend to the peripheral region, the outer peripheral portion of the first light reflecting layer (2) When the first light reflecting layer extends to the peripheral region, the first portion It can be defined as the part where the inflection point exists on the base surface extending from the second part to the second part.
  • the second portion of the base surface occupying the peripheral region can have a downwardly convex shape.
  • a light emitting device or the like according to the second aspect of the present disclosure having such a configuration is referred to as a “light emitting device having a 1-A configuration”.
  • the central portion of the first portion of the base surface of the light emitting element having the first 1-A configuration can be located on the apex (intersection) of the square grid, or the base surface can be the first.
  • the central portion of the portion 1 can be configured to be located on the apex (intersection) of the equilateral triangle lattice.
  • the center of the second part of the base surface can be located on the apex of the square grid, and in the latter case, the center of the second part of the base surface is an equilateral triangle grid. It can be configured to be located on the apex of.
  • the shape of [from the peripheral portion to the central portion of the first portion / the second portion] is (A) [Convex upward shape / Convex downward shape] (B) [Convex upward shape / Convex downward shape continues to line segment] (C) [Convex upward shape / Convex upward shape to convex downward] (D) [Convex upwards / convex upwards to convex downwards, continuing to line segments] (E) [Convex upward shape / line segment continues to convex downward shape] (F) [Convex upward shape / line segment to convex downward shape, line segment] There are cases such as.
  • the base surface may be terminated at the central portion of the second portion.
  • the second portion of the base surface that occupies the peripheral region is downward toward the central portion of the peripheral region. It can be configured to have a convex shape and an upwardly convex shape extending from a downwardly convex shape.
  • the light emitting element or the like according to the second aspect of the present disclosure having such a configuration is referred to as a “light emitting element having a 1-B configuration”.
  • the distance from the second surface of the first compound semiconductor layer to the center of the first portion of the base surface is LL 1
  • the distance from the second surface to the base of the first compound semiconductor layer is set to LL 1.
  • LL 2 > LL 1
  • the radius of curvature of the central portion of the first portion of the base surface (that is, the radius of curvature of the first light reflecting layer) is R 1
  • R 1 the radius of curvature of the first light reflecting layer
  • R 1 > R 2 Can be configured to satisfy.
  • the value of LL 2 / LL 1 is not limited, but 1 ⁇ LL 2 / LL 1 ⁇ 100
  • the values of R 1 / R 2 are not limited, but 1 ⁇ R 1 / R 2 ⁇ 100 Can be mentioned.
  • the central portion of the first portion of the base surface can be configured to be located on the apex (intersection) of the square grid, in this case.
  • the central portion of the second portion of the base surface can be configured to be located on the apex of the square grid.
  • the central portion of the first portion of the base surface can be configured to be located on the apex (intersection) of the equilateral triangle grid, in which case the central portion of the second portion of the base surface is positive. It can be configured to be located on the vertices of a triangular grid.
  • the shape of [from the peripheral portion to the central portion of the first portion / second portion] is (A) [Convex upward shape / Convex downward shape continues to convex upward] (B) [Convex upwards / convex upwards, convex downwards, convex upwards] (C) [Convex shape upward / convex downward, then convex upward] There are cases such as.
  • the second portion of the base surface that occupies the peripheral region is an annular shape that surrounds the first portion of the base surface. It can be configured to have a convex shape and a downwardly convex shape extending from the annular convex shape toward the first portion of the base surface.
  • the light emitting element or the like according to the second aspect of the present disclosure having such a configuration is referred to as a “light emitting element having a 1-C configuration”.
  • the distance from the second surface of the first compound semiconductor layer to the center of the first portion of the base surface is LL 1
  • the distance from the second surface to the base surface of the first compound semiconductor layer is
  • the distance to the top of the annular convex shape of the second part is LL 2 ', LL 2 '> LL 1
  • the radius of curvature of the central portion of the first portion of the base surface (that is, the radius of curvature of the first light reflecting layer) is R 1
  • the ring shape of the second portion of the base surface is satisfied.
  • LL 2 '/ LL 1 is not limited, but 1 ⁇ LL 2 '/ LL 1 ⁇ 100 Can be exemplified, as the value of R 1 / R 2 ', but are not limited to, 1 ⁇ R 1 / R 2 ' ⁇ 100 Can be mentioned.
  • the shape of [from the peripheral portion to the central portion of the first portion / second portion] is (A) [Convex upwards / convex downwards, convex upwards, convex downwards] (B) [Convex upwards / convex downwards to convex upwards, convex downwards, and continues to line segments] (C) [Convex upwards / convex upwards to convex downwards, convex upwards, convex downwards] (D) [Convex upwards / convex upwards to convex downwards, convex upwards, convex downwards, line segments] (E) [Convex upward shape / convex downward shape, convex upward shape, convex downward shape, and so on] (F) [Convex upward shape / convex downward shape, convex upward shape, convex downward shape, and so on to the line segment] There are cases such as. In the light emitting element,
  • the second compound semiconductor layer facing the convex-shaped portion in the second portion of the base surface In the light emitting device having the 1-B configuration or the light emitting device having the 1-C configuration including the preferred configuration described above, the second compound semiconductor layer facing the convex-shaped portion in the second portion of the base surface.
  • a bump may be disposed on the portion on the two-sided side.
  • bumps are formed on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer facing the central portion of the first portion of the base surface.
  • the bumps include gold (Au) bumps, solder bumps, and indium (In) bumps, and the method of arranging the bumps can be a well-known method.
  • the bump is provided on the second pad electrode (described later) provided on the second electrode, or is also provided on the extending portion of the second pad electrode.
  • the radius of curvature R 1 of the central portion of the first portion of the base surface is 1 ⁇ 10 -5 m. As mentioned above, it is preferably 3 ⁇ 10 -5 m or more. Further, it may be 3 ⁇ 10 -4 m or more. However, in any case, the value of R 1 is larger than the value of the resonator length L OR.
  • the radius of curvature R 2 at the center of the second portion of the base surface is 1 ⁇ 10 -6 m or more, preferably 3 ⁇ 10 -6 m or more, and more preferably 5 ⁇ 10 -6 m or more. It is desirable, the radius of curvature R 2 of the top of the annular convex shape of the second portion of the base surface 'is, 1 ⁇ 10 -6 m or more, preferably 3 ⁇ 10 -6 m or more, more preferably 5 ⁇ It is desirable that it is 10 -6 m or more.
  • the first portion of the base surface when the base surface is cut in a virtual plane including the stacking direction of the laminated structure is
  • the figure to be drawn can be a part of a circle, a part of a parabola, a part of a sine curve, a part of an ellipse, and a part of a catenary curve.
  • the shape may not be exactly part of a circle, it may not be part of a parabola, it may not be part of a sine curve, it may be part of an ellipse. It may not be part of the catenary curve, or strictly it may not be part of the catenary curve.
  • a figure is a part of a circle, a part of a parabola, a part of a sine curve, a part of an ellipse, a part of a catenary curve.
  • Some of these curves may be replaced by line segments.
  • the figure drawn by the base surface can be obtained by measuring the shape of the base surface with a measuring instrument and analyzing the obtained data based on the least squares method.
  • the first surface of the first compound semiconductor layer may form a base surface.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "light emitting element having a second configuration" for convenience.
  • the compound semiconductor substrate may be arranged between the first surface of the first compound semiconductor layer and the first light reflecting layer, and the base surface may be composed of the surface of the compound semiconductor substrate. it can.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "light emitting element having a third configuration" for convenience.
  • the compound semiconductor substrate can be configured to consist of a GaN substrate.
  • any of a polar substrate, a semipolar substrate, and a non-polar substrate may be used.
  • the thickness of the compound semiconductor substrate can be 5 ⁇ 10 -5 m to 1 ⁇ 10 -4 m, but the thickness is not limited to such a value.
  • a base material is arranged between the first surface of the first compound semiconductor layer and the first light reflecting layer, or the first surface of the first compound semiconductor layer and the first light reflecting layer.
  • a compound semiconductor substrate and a base material are arranged between them, and the base surface can be configured to be composed of the surface of the base material.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "fourth light emitting element" for convenience.
  • the material constituting the base material include transparent dielectric materials such as TiO 2 , Ta 2 O 5 , and SiO 2 , silicone-based resins, and epoxy-based resins.
  • the base surface 90 extends to the peripheral region 99, and the base surface 90 is uneven. Yes and differentiable. That is, in the light emitting device 10C of Example 5, the base surface 90 is analytically smooth.
  • the first light reflecting layer 41 is formed on the base surface 90 located on the first surface side of the first compound semiconductor layer 21, similarly to the light emitting elements 10A and 10B described in Examples 1 to 4.
  • the second light reflecting layer 42 is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer 22, and has a flat shape.
  • the partition walls 24 described in the first embodiment or the partition walls 25A, 25B, 25C, 25D described in the second embodiment are formed. However, for the sake of simplification of the drawings, the illustrations of these partition walls 24, 25A, 25B, 25C, and 25D are omitted.
  • the light emitting element array of Example 5 is composed of a plurality of light emitting elements arranged, and each light emitting element is composed of the light emitting element 10C of Example 5 described above.
  • the base surface 90 extends to the peripheral region 99.
  • the first portion 91 of the base surface 90 on which the first light reflecting layer 41 is formed has an upwardly convex shape and is the first.
  • the second portion 92 of the base surface 90 occupying the peripheral region 99 has a downwardly convex shape.
  • Center 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 is located on the vertices of a square grid (intersection) (arrangement state, for example, FIGS. 5, 6, 9, see FIG.
  • the central portion 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 is located on an equilateral triangle lattice vertices of (intersection) (arrangement state, for example, FIGS. 7, 8, 10, 12 reference ).
  • the first light reflecting layer 41 is formed in the first portion 91 of the base surface 90, but the extending portion of the first light reflecting layer 41 is formed in the second portion 92 of the base surface 90 occupying the peripheral region 99. In some cases, the extending portion of the first light reflecting layer 41 is not formed in the second portion 92. In the fifth embodiment, the extending portion of the first light reflecting layer 41 is not formed on the second portion 92 of the base surface 90 occupying the peripheral region 99.
  • the boundary 90 bd between the first portion 91 and the second portion 92 is (1) When the first light reflecting layer 41 does not extend to the peripheral region 99, or when the first light reflecting layer 41 extends to the outer peripheral portion (2) peripheral region 99 of the first light reflecting layer 41. , It can be defined as a portion where an inflection point exists in the base surface 90 extending from the first portion 91 to the second portion 92.
  • the light emitting element 10C of the fifth embodiment specifically corresponds to the case (1).
  • the shape of [from the peripheral portion to the central portion of the first portion 91 / second portion 92] is (A) [Convex upward shape / Convex downward shape] (B) [Convex upward shape / Convex downward shape continues to line segment] (C) [Convex upward shape / Convex upward shape to convex downward] (D) [Convex upwards / convex upwards to convex downwards, continuing to line segments] (E) [Convex upward shape / line segment continues to convex downward shape] (F) [Convex upward shape / line segment to convex downward shape, line segment]
  • the light emitting element 10C of the fifth embodiment specifically corresponds to the case (A).
  • the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 constitutes the base surface 90.
  • the figure drawn by the first portion 91 of the base surface 90 when the base surface 90 is cut in a virtual plane (for example, an XZ plane in the illustrated example) including the stacking direction of the laminated structure 20 is differentiateable. More specifically, it can be a part of a circle, a part of a parabola, a sine curve, a part of an ellipse, a part of a cathedral curve, or a combination of these curves, or one of these curves. The part may be replaced with a line segment.
  • the figure drawn by the second part 92 is also differentiateable, and more specifically, a part of a circle, a part of a parabola, a part of a sine curve, a part of an ellipse, or a part of a catenary curve. Alternatively, it may be a combination of these curves, or a part of these curves may be replaced with a line segment. Furthermore, the boundary between the first portion 91 and the second portion 92 of the base surface 90 is also differentiable.
  • the formation pitch of the light emitting elements is preferably 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, more preferably 8 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less. Further, it is desirable that the radius of curvature R 1 of the central portion 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 is 1 ⁇ 10 -5 m or more.
  • the resonator length L OR preferably satisfies 1 ⁇ 10 -5 m ⁇ L OR.
  • the parameters of the light emitting element 10C are the same as those in Table 1 below.
  • the diameter of the first light reflecting layer 41 is indicated by D 1
  • the height of the first portion 91 is indicated by H 1
  • the radius of curvature of the central portion 92 c of the second portion 92 of the base surface 90 is R 2.
  • the height H 1 of the first portion 91, LL 1 the distance to the center 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 from the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, the first when the distance from the second surface 21b of the compound semiconductor layer 21 to the center 92 c of the second portion 92 of the base surface 90 and the LL 2
  • H 1 LL 1 -LL 2 It is represented by.
  • the specifications of the light emitting element 10C of Example 5 having the same arrangement as those shown in FIGS. 5 and 7 are shown in Tables 2 and 3 below.
  • the "number of light emitting elements" is the number of light emitting elements constituting one light emitting element array.
  • the second electrode 32 is common to the light emitting element 10C constituting the light emitting element array, and the second electrode is an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown). Connected to.
  • the first electrode 31 is also common to the light emitting elements 10C constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown). In the light emitting element 10C shown in FIGS. 23 and 26, light may be emitted to the outside through the first light reflecting layer 41, or light may be emitted to the outside through the second light reflecting layer 42. You may.
  • the second electrode 32 is individually formed in the light emitting element 10C constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the second pad electrode 33. Will be done.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10C constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown).
  • light may be emitted to the outside through the first light reflecting layer 41, or light may be emitted to the outside through the second light reflecting layer 42. You may.
  • the second electrode 32 is individually formed in the light emitting element 10C constituting the light emitting element array, and the second pad electrode formed on the second electrode 32.
  • a bump 35 is formed on the 33, and is connected to an external circuit or the like via the bump 35.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10C constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown).
  • the bump 35 is arranged on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the central portion 91 c of the first portion 91 of the base surface 90, and covers the second light reflecting layer 42. There is.
  • the bump 35 gold (Au) bump, solder bump, and indium (In) bump can be exemplified, and the method of arranging the bump 35 can be a well-known method.
  • the light emitting element 10C shown in FIGS. 25 and 28 light is emitted to the outside through the first light reflecting layer 41.
  • the bump 35 may be provided in the light emitting element 10C shown in FIG. 23. Examples of the shape of the bump 35 include a cylindrical shape, an annular shape, and a hemispherical shape.
  • the method for manufacturing the light emitting element array of the fifth embodiment will be described with reference to.
  • the second light reflecting layer 42 is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer 22.
  • an opening 34A is provided 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 vapor deposition method and a wet etching method or a dry etching method.
  • An insulating layer (current constriction layer) 34 made of SiO 2 is formed (see FIG. 29B).
  • the insulating layer 34 having the opening 34A defines a current constriction region (current injection region 61A and current non-injection region 61B). That is, the opening 34A defines the current injection region 61A.
  • the second electrode 32 and the second light reflecting layer 42 are formed on the second compound semiconductor layer 22.
  • the second electrode 32 is mounted on the insulating layer 34 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), for example, based on the lift-off method.
  • the second pad electrode 33 is formed based on a combination of a film forming method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition method and a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method, if desired.
  • the second light reflecting layer is laid over the second electrode 32 and over the second pad electrode 33, based on a combination of a film forming method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition 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 vapor deposition method
  • a patterning method such as a wet etching method or a dry etching method.
  • the second light reflecting layer 42 on the second electrode 32 has a flat shape. In this way, the structure shown in FIG. 30 can be obtained.
  • the bump 35 may be arranged on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the central portion 91 c of the first portion 91 of the base surface 90.
  • the bump 35 may be formed on the second pad electrode 33 (see FIGS. 25 and 26B) formed on the second electrode 32 so as to cover the second light reflecting layer 42.
  • the second light reflecting layer 42 is fixed to the support substrate 49 via the bonding layer 48 (see FIG. 31). Specifically, the second light reflecting layer 42 (or bump 35) is fixed to the support substrate 49 composed of the sapphire substrate by using the bonding layer 48 made of an adhesive.
  • the compound semiconductor substrate 11 is thinned based on a mechanical polishing method or a CMP method, and further etched to remove the compound semiconductor substrate 11.
  • the first sacrificial layer 81 was formed on the first portion 91 of the base surface 90 (specifically, the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21) on which the first light reflecting layer 41 should be formed. After that, the surface of the first sacrificial layer is made convex. Specifically, the first resist material layer is formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21, and the first resist material layer is left on the first portion 91. By patterning the resist material layer, the first sacrificial layer 81 shown in FIG. 32A is obtained, and then the first sacrificial layer 81 is heat-treated to obtain the structure shown in FIG. 32B.
  • the first sacrificial layer 82 is formed. 1 Prevents damage, deformation, etc. from occurring in the sacrificial layer 81'.
  • a second sacrificial layer 82 is formed on the second portion 92 of the base surface 90 exposed between the first sacrificial layer 81'and the first sacrificial layer 81'and on the first sacrificial layer 81'.
  • the surface of the second sacrificial layer 82 is made uneven (see FIG. 33A).
  • a second sacrificial layer 82 made of a second resist material layer having an appropriate thickness is formed on the entire surface.
  • the average film thickness of the second sacrificial layer 82 is 2 ⁇ m
  • the average film thickness of the second sacrifice layer 82 is 5 ⁇ m. is there.
  • the material constituting the first sacrificial layer 81 and the second sacrificial layer 82 is not limited to the resist material, but is an oxide material (for example, SiO 2 , SiN, TiO 2, etc.), a semiconductor material (for example, Si, GaN, InP). , GaAs, etc.), metal materials (for example, Ni, Au, Pt, Sn, Ga, In, Al, etc.) and the like, an appropriate material for the first compound semiconductor layer 21 may be selected.
  • the thickness of the first sacrificial layer 81 and the thickness of the second sacrificial layer 82 can be obtained.
  • the value of the radius of curvature of the base surface 90 and the shape of the unevenness of the base surface 90 (for example, diameter D 1 and height H 1 ) can be determined. The desired value and shape can be obtained.
  • the second sacrificial layer 82 and the first sacrificial layer 81' are etched back, and further inside from the base surface 90 (that is, from the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 to the inside of the first compound semiconductor layer 21).
  • a convex portion 91A is formed on the first portion 91 of the base surface 90 when the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21 is used as a reference, and the second surface 90 is formed.
  • At least a recess is formed in the portion 92. In this way, the structure shown in FIG. 33B can be obtained.
  • Etching back can be performed based on a dry etching method such as the RIE method, or can be performed based on a wet etching method using hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, a mixture thereof, or the like.
  • the first light reflecting layer 41 is formed on the first portion 91 of the base surface 90. Specifically, the first light reflecting layer 41 is formed on the entire surface of the base surface 90 based on a film forming method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition method (see FIG. 33C), and then the first light reflecting layer 41 is patterned. As a result, the first light reflecting layer 41 can be obtained on the first portion 91 of the base surface 90 (see FIG. 34A). After that, a first electrode 31 common to each light emitting element is formed on the second portion 92 of the base surface 90 (see FIG. 34B). From the above, the light emitting element array or the light emitting element 10C of Example 5 can be obtained. If the first electrode 31 is projected from the first light reflecting layer 41, the first light reflecting layer 41 can be protected.
  • a film forming method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition method
  • the support substrate 49 is peeled off, and the light emitting element arrays are individually separated. Then, it may be electrically connected to an external electrode or circuit (circuit that drives the light emitting element array).
  • the first compound semiconductor layer 21 is connected to an external circuit or the like via the first electrode 31 and the first pad electrode (not shown), and the second compound is connected via the second pad electrode 33 or the bump 35.
  • the semiconductor layer 22 may be connected to an external circuit or the like.
  • the light emitting element array of Example 5 is completed by packaging and sealing.
  • partition walls 25A, 25B, 25C, 25D may be formed between [Step-510] and [Step-520], or between [Step-520] and [Step-530].
  • the partition wall 24 may be formed between [Step-540] and [Step-550], or the partition wall 24 may be formed between [Step-570] and [Step-580]. It may be formed, or the partition wall 24 may be formed between [Step-580] and [Step-590].
  • the base surface is uneven and differentiable. Therefore, when a strong external force is applied to the light emitting element for some reason, stress is applied to the rising portion of the convex portion. The problem of concentration can be reliably avoided, and there is no risk of damage to the first compound semiconductor layer or the like.
  • bumps are used to connect and join to an external circuit or the like, but at the time of joining, it is necessary to apply a large load (for example, about 50 MPa) to the light emitting element array.
  • a large load for example, about 50 MPa
  • the footprint diameter of the first sacrificial layer cannot exceed the formation pitch of the light emitting elements. Therefore, in order to narrow the formation pitch of the light emitting element array, it is necessary to reduce the footprint diameter.
  • the radius of curvature R 1 at the center of the first portion of the base surface has a positive correlation with the footprint diameter. That is, when the footprint size with a narrower forming pitch is reduced, as a result, there is a tendency that the curvature radius R 1 smaller. For example, with respect to the footprint diameter 24 [mu] m, the radius of curvature R 1 of about 30 ⁇ m have been reported.
  • the emission angle of the light emitted from the light emitting element has a negative correlation with the footprint diameter. That is, when the footprint size with a narrower forming pitch is reduced, as a result, decreases the radius of curvature R 1, tends to expand FFP (Far Field Pattern) is. In the radius of curvature R 1 of less than 30 [mu] m, the radiation angle which may be several degrees or more. Depending on the application field of the light emitting element array, the light emitted from the light emitting element may be required to have a narrow emission angle of 2 to 3 degrees or less.
  • the first portion is formed on the base surface based on the first sacrificial layer and the second sacrificial layer, a large radius of curvature is formed even when the light emitting elements are arranged at a narrow formation pitch.
  • R 1 can be achieved. Therefore, it is possible to make the radiation angle of the light emitted from the light emitting element as narrow as 2 to 3 degrees or less, or as narrow as possible, and it is possible to provide a light emitting element having a narrow FFP. However, it is possible to increase the light output of the light emitting element and improve the efficiency.
  • the height (thickness) of the first portion can be made low (thin)
  • a cavity (void) is formed in the bump. It is less likely to occur, and thermal conductivity can be improved.
  • the first light reflecting layer since the first light reflecting layer also functions as a concave mirror, it is diffracted and spread from the active layer as a starting point, and the light incident on the first light reflecting layer is activated. It can be reliably reflected toward the layer and focused on the active layer. Therefore, it is possible to avoid an increase in diffraction loss, to reliably perform laser oscillation, and to avoid the problem of thermal saturation due to having a long resonator. Further, since the resonator length 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 "diffraction loss" generally refers to a phenomenon in which the laser light reciprocating in the resonator gradually dissipates to the outside of the resonator because the light tends to spread due to the diffraction effect.
  • a GaN substrate is used in the manufacturing process of the light emitting device, but a GaN-based compound semiconductor is not formed based on a method such as the ELO method for epitaxial growth in the lateral direction. Therefore, as the GaN substrate, not only a polar GaN substrate but also a semi-polar GaN substrate and a non-polar GaN substrate can be used. When a polar GaN substrate is used, the luminous efficiency tends to decrease due to the effect of the piezo electric field in the active layer, but when a non-polar GaN substrate or a semi-polar GaN substrate is used, such a problem can be solved or alleviated. It is possible to do.
  • Example 6 is a modification of Example 5, and relates to a light emitting element having a 1-B configuration.
  • a schematic partial end view of the light emitting element 10D of Example 6 is shown in FIG. 35, and a schematic partial end view of the light emitting element array of Example 6 is shown in FIG.
  • schematic plan views of the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the sixth embodiment are shown in FIGS. 37 and 39, and the first light in the light emitting element array of the sixth embodiment is shown.
  • Schematic plan views of the arrangement of the reflective layer and the first electrode are shown in FIGS. 38 and 40.
  • schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the sixth embodiment are shown in FIGS. 41A, 41B, 42A, 42B, 43A and 43B. Shown in.
  • the second portion 92 of the base surface 90 occupying the peripheral region 99 faces the central portion of the peripheral region 99. It has a downwardly convex shape and an upwardly convex shape extending from the downwardly convex shape.
  • LL 1 the distance to the center 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 from the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, base surface from the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21 90
  • LL 2 > LL 1 To be satisfied.
  • the radius of curvature of the central portion 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 (that is, the radius of curvature of the first light reflecting layer 41) is R 1
  • the central portion 92 c of the second portion 92 of the base surface 90 is R 1
  • the value of LL 2 / LL 1 is not limited, but 1 ⁇ LL 2 / LL 1 ⁇ 100
  • the center 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 is located on the vertices of a square grid (intersection), in this case, the base surface 90
  • the central portion 92 c of the second portion 92 (shown as a circle in FIG. 37) is located on the apex of the square grid.
  • the center 91 c of the first portion 91 of the base surface 90 is located on the vertices of an equilateral triangle lattice (cross section), in this case, the second portion of the base surface 90 92
  • the central part 92 c (indicated by a circle in FIG.
  • the second portion 92 of the base surface 90 that occupies the peripheral region 99 has a shape that is convex downward toward the central portion of the peripheral region 99, and this region is referred to as a reference number in FIGS. 37 and 39. It is shown by 92 b.
  • the shape of [from the peripheral portion to the central portion of the first portion 91 / second portion 92] is (A) [Convex upward shape / Convex downward shape continues to convex upward] (B) [Convex upwards / convex upwards, convex downwards, convex upwards] (C) [Convex shape upward / convex downward, then convex upward]
  • the light emitting element 10D of the sixth embodiment specifically corresponds to the case (A).
  • the bump 35 is arranged on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the convex-shaped portion of the second portion 92 of the base surface 90. ..
  • the second electrode 32 is common to the light emitting elements 10D constituting the light emitting element array, or is individually formed as shown in FIG. 36 and is external via the bump 35. It is connected to the circuit of.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10D constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown).
  • the bump 35 is formed on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the convex-shaped portion 92 c in the second portion 92 of the base surface 90. In the light emitting element 10D shown in FIGS.
  • light may be emitted to the outside through the first light reflecting layer 41, or light may be emitted to the outside through the second light reflecting layer 42. It may be emitted to.
  • Examples of the shape of the bump 35 include a cylindrical shape, an annular shape, and a hemispherical shape.
  • the radius of curvature R 2 of the central portion 92 c of the second portion 92 of the base surface 90 is 1 ⁇ 10 -6 m or more, preferably 3 ⁇ 10 -6 m or more, more preferably 5 ⁇ 10 -6 m or more.
  • the parameters of the light emitting element 10D are as shown in Table 4 below. Further, the specifications of the light emitting element 10D of the sixth embodiment shown in FIGS. 37 and 38 and 39 and 40 are shown in Tables 5 and 6 below.
  • FIG. 41A, FIG. 41B, FIG. 42A, FIG. 42B, FIG. 43A, and FIG. 43B show schematic partial end views of the first compound semiconductor layer and the like for explaining the method for manufacturing the light emitting device array of the sixth embodiment.
  • the method for manufacturing the light emitting element array of Example 6 can be substantially the same as the method for manufacturing the light emitting element array of Example 5, detailed description thereof will be omitted.
  • reference numeral 83 in FIG. 41A, FIG. 41B, reference numeral 83 in FIG. 42A ' shows a portion of the first sacrificial layer for forming the central portion 92 c of the second portion 92. As the size (diameter) of the first sacrificial layer decreases, the height of the first sacrificial layer after the heat treatment increases.
  • a large load for example, about 50 MPa
  • the bump 35 and the convex portion 92 c in the second portion 92 of the base surface 90 are vertically aligned even when such a large load is applied. Since they are arranged on the line, it is possible to surely prevent damage to the light emitting element array.
  • Example 7 is also a modification of Example 5 or Example 6, and relates to a light emitting device having a 1-C configuration.
  • a schematic partial end view of the light emitting element array of the seventh embodiment is shown in FIGS. 44 and 45, and the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the seventh embodiment is schematically shown.
  • a plan view is shown in FIG.
  • the second electrode 32 is individually formed in each light emitting element, and in the example shown in FIG. 45, the second electrode 32 is commonly formed in each light emitting element.
  • FIGS. 44 and 45 the illustration of the first electrode is omitted.
  • the second portion 92 of the base surface 90 occupying the peripheral region 99 is the first portion of the base surface 90. It has an annular convex shape 93 surrounding the 91 and a downwardly convex shape 94A extending from the annular convex shape 93 toward the first portion 91 of the base surface 90.
  • the region surrounded by the annular convex shape 93 is indicated by reference numeral 94B.
  • R 1 > R 2 ' To be satisfied.
  • the shape of [from the peripheral portion to the central portion of the first portion 91 / second portion 92] is (A) [Convex upwards / convex downwards, convex upwards, convex downwards] (B) [Convex upwards / convex downwards to convex upwards, convex downwards, and continues to line segments] (C) [Convex upwards / convex upwards to convex downwards, convex upwards, convex downwards] (D) [Convex upwards / convex upwards to convex downwards, convex upwards, convex downwards, line segments] (E) [Convex upward shape / convex downward shape, convex upward shape, convex downward shape, and so on] (F) [Convex upward shape / convex downward shape, convex upward shape, convex downward shape, and so on to the line segment]
  • the light emitting element 10E [Convex upward shape / convex downward
  • bumps 35 are formed on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the portion of the annular convex shape 93 in the second portion 92 of the base surface 90.
  • the shape of the bump 35 is preferably an annular shape facing the annular convex shape 93. Cylindrical, annular, and hemispherical can be exemplified.
  • the bump 35 is formed on the second surface side portion of the second compound semiconductor layer 22 facing the convex-shaped portion 92 c in the second portion 92 of the base surface 90.
  • the second electrode 32 is individually formed in the light emitting element 10E constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the bump 35.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10E constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown).
  • the second electrode 32 is common in the light emitting element 10E constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the bump 35.
  • the first electrode 31 is common to the light emitting elements 10E constituting the light emitting element array, and is connected to an external circuit or the like via the first pad electrode (not shown).
  • light may be emitted to the outside through the first light reflecting layer 41, or light may be emitted to the outside through the second light reflecting layer 42. You may.
  • the parameters of the light emitting element 10E are as shown in Table 7 below. Further, the specifications of the light emitting element 10E of Example 7 shown in FIG. 46 are shown in Table 8 below.
  • Example 7 Since the method for manufacturing the light emitting element array of Example 7 can be substantially the same as the method for manufacturing the light emitting element array of Example 5 or Example 6, detailed description thereof will be omitted.
  • Example 8 is a modification of Example 5.
  • 47A and 47B show the arrangement of the first portion and the second portion of the base surface in the light emitting element array of the eighth embodiment in a schematic plan view.
  • the light emitting element array for example, the light emitting elements of Example 5 are arranged in a row.
  • the schematic partial end view along the arrow AA of FIG. 47A is the same as that shown in FIG. 23.
  • the light emitting element array for example, light emitting elements having a planar shape longer than that of the light emitting element of Example 5 are arranged in a row.
  • the schematic partial end view along the arrows AA of FIG. 47B is the same as that shown in FIG. 23.
  • the parameters of the light emitting element are as shown in Table 9 below, and the specifications of the light emitting element are shown in Table 10 below.
  • the parameters of the light emitting element are as shown in Table 11 below, and the specifications of the light emitting element are shown in Table 12 below.
  • the shape of the base surface shown in FIG. 47B is a part of a cylindrical shape or a part of a semi-cylindrical shape.
  • Example 9 is a modification of Examples 5 to 8 and relates to a light emitting element having a third configuration.
  • the compound semiconductor substrate 11 is arranged between the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 and the first light reflecting layer 41.
  • the base surface 90 is composed of the surface (first surface 11a) of the compound semiconductor substrate 11.
  • the compound semiconductor substrate 11 is thinned and mirror-finished in the same process as in [Step-540] of Example 5.
  • the value of the surface roughness Ra of the first surface 11a of the compound semiconductor substrate 11 is preferably 10 nm or less.
  • the surface roughness Ra is specified in JIS B-610: 2001, and specifically, it can be measured based on observation based on AFM or cross-sectional TEM.
  • the first sacrificial layer 81 in [Step-550] of Example 5 is formed on the exposed surface (first surface 11a) of the compound semiconductor substrate 11, and hereinafter, [Step-550] and subsequent steps of Example 5 are formed.
  • the compound semiconductor substrate 11 is provided with a base surface 90 composed of a first portion 91 and a second portion, and a light emitting element or a light emitting device is provided.
  • the element array may be completed.
  • Example 9 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Examples 5 to 8, so detailed description thereof will be omitted.
  • Example 10 is also a modification of Examples 5 to 8, and relates to a light emitting element having a fourth configuration.
  • a base material 95 is arranged between the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 and the first light reflecting layer 41.
  • the base surface 90 is composed of the surface of the base material 95.
  • the material constituting the base material 95 include transparent dielectric materials such as TiO 2 , Ta 2 O 5 , and SiO 2 , silicone-based resins, and epoxy-based resins.
  • the compound semiconductor substrate 11 was removed in the same step as in [Step-540] of Example 5, and the compound semiconductor substrate 11 was placed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • a base material 95 having a base surface 90 is formed. Specifically, for example, a dio 2 layer or a Ta 2 O 5 layer is formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 , and then a TiO 2 layer or a TiO 2 layer or a first portion 91 to be formed.
  • a patterned resist layer is formed on the Ta 2 O 5 layer, and the resist layer is heated to reflow the resist layer to obtain a resist pattern.
  • the resist pattern is given the same shape (or similar shape) as the shape of the first portion. Then, by etching back the resist pattern and the TiO 2 layer or the Ta 2 O 5 layer, the first portion 91 and the second portion 92 are provided on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the base material 95 ( consisting of 2 layers of TiO or 5 layers of Ta 2 O) can be obtained.
  • the first light reflecting layer 41 may be formed on the desired region of the base material 95 based on a well-known method.
  • the compound semiconductor substrate 11 is thinned and mirror-finished in the same step as in [Step-540] of Example 5, and then the compound semiconductor substrate 11 is used.
  • a base material 95 having a base surface 90 is formed on the exposed surface (first surface 11a) of the above.
  • the compound onto the exposed surface of the semiconductor substrate 11 (first surface 11a) for example, to form a TiO 2 layer or Ta 2 O 5 layer, then, TiO 2 to form the first portion 91
  • a patterned resist layer is formed on the layer or the Ta 2 O 5 layer, and the resist layer is heated to reflow the resist layer to obtain a resist pattern.
  • the resist pattern is given the same shape (or similar shape) as the shape of the first portion. Then, by etching back the resist pattern and the TiO 2 layer or the Ta 2 O 5 layer, the first portion 91 and the second portion 92 are formed on the exposed surface (first surface 11a) of the compound semiconductor substrate 11.
  • the provided base material 95 consisting of 2 layers of TIO or 5 layers of Ta 2 O
  • the first light reflecting layer 41 may be formed on the desired region of the base material 95 based on a well-known method.
  • Example 10 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Examples 5 to 8, so detailed description thereof will be omitted.
  • Example 11 is a modification of Example 10.
  • the schematic partial end view of the light emitting element of Example 11 is substantially the same as that of FIG. 50, and the configuration and structure of the light emitting element of Example 11 are substantially the same as those of FIG. 50. Since the configuration and structure of the above can be the same, detailed description thereof will be omitted.
  • the unevenness 96 for forming the base surface 90 is formed on the second surface 11b of the light emitting element manufacturing substrate 11 (see FIG. 51A). Then, after forming the first light reflecting layer 41 made of a multilayer film on the second surface 11b of the light emitting element manufacturing substrate 11 (see FIG. 51B), it is flat on the first light reflecting layer 41 and the second surface 11b. The conversion film 97 is formed, and the flattening film 97 is subjected to a flattening treatment (see FIG. 51C).
  • the laminated structure 20 is formed on the flattening film 97 of the light emitting device manufacturing substrate 11 including the first light reflecting layer 41 based on the lateral growth by using a method such as the ELO method for epitaxial growth in the lateral direction. Form.
  • [Step-510] and [Step-520] of Example 5 are executed.
  • the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed, and the first electrode 31 is formed on the exposed flattening film 97.
  • the first electrode 31 is formed on the first surface 11a of the light emitting element manufacturing substrate 11 without removing the light emitting element manufacturing substrate 11.
  • Example 12 is a modification of Examples 5 to 11.
  • the laminated structure 20 was composed of a GaN-based compound semiconductor.
  • the laminated structure 20 is composed of an InP-based compound semiconductor or a GaAs-based compound semiconductor.
  • the parameters of the light emitting element in the light emitting element array of Example 12 having the same configuration and structure as those shown in FIGS. 5 and 7 are as follows. Table 16 shows, and the specifications of the light emitting element are shown in Tables 17 and 18 below.
  • the parameters of the light emitting device in the light emitting element array of Example 12 having the same configurations and structures as those shown in FIGS. 37 and 38 and FIGS. 39 and 40 (provided that the laminated structure 20 is composed of an InP-based compound semiconductor) are Table 19 below shows the specifications of the light emitting element, and Tables 20 and 21 below show the specifications.
  • the parameters of the light emitting device in the light emitting element array of Example 12 having the same configurations and structures as those shown in FIGS. 37 and 38 and FIGS. 39 and 40 (provided that the laminated structure 20 is composed of a GaAs-based compound semiconductor) are Table 22 below shows the specifications of the light emitting element, and Tables 23 and 24 below show the specifications.
  • Table 25 below shows the parameters of the light emitting device in the light emitting device array of Example 12 having the same configuration and structure as shown in FIG. 46 (provided that the laminated structure 20 is composed of an InP-based compound semiconductor).
  • the specifications of the light emitting element are shown in Table 26 below.
  • Table 27 shows the parameters of the light emitting element in the light emitting element array of Example 12 having the same configuration and structure as shown in FIG. 46 (provided that the laminated structure 20 is composed of a GaAs-based compound semiconductor).
  • the specifications of the light emitting element are shown in Table 28 below.
  • the parameters of the light emitting device in the light emitting device array of Example 12 having the same configuration and structure as those shown in FIGS. 47A and 47B (provided that the laminated structure 20 is composed of an InP-based compound semiconductor) are shown in Tables 29 and 29 below. 31 is shown, and the specifications of the light emitting element are shown in Tables 30 and 32 below.
  • the parameters of the light emitting device in the light emitting device array of Example 12 having the same configuration and structure as those shown in FIGS. 47A and 47B are shown in Tables 33 and Table below. 35 is shown, and the specifications of the light emitting element are shown in Tables 34 and 36 below.
  • Example 13 is a modification of the method for manufacturing a light emitting element array according to the second aspect of the present disclosure.
  • Step-1300 In the method of manufacturing the light emitting element array of Example 13, after forming the laminated structure 20, the second light reflecting layer 42 is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer 22. Specifically, first, the same steps as in [Step-500] to [Step-540] of Example 5 are executed.
  • Step-1310 Next, after forming the first sacrificial layer 81 on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21, the surface of the first sacrificial layer 81 is made convex (see FIGS. 32A and 32B), and then the first sacrificial layer 81 is formed.
  • the convex portion 91' is formed. In this way, the structure shown in FIG. 52A can be obtained.
  • Step-1320 Then, after forming the second sacrificial layer 82 on the entire surface (see FIG. 52B), the second sacrificial layer 82 is etched back, and the first compound semiconductor layer 21 is further etched back inward to form the first sacrificial layer 82.
  • a convex portion is formed on the first portion 91 of the base surface 90, and at least a concave portion is formed on the second portion 92 of the base surface 90 (see FIG. 52C).
  • 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 DCI from the area center of gravity of the current injection region to the boundary between the current injection region and the current non-injection region can be configured to satisfy the following equation.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "fifth light emitting element" for convenience.
  • ⁇ 0 is also called the beam waist radius.
  • the resonator is. It can be extended to a Fabry-Perot type cavity sandwiched between two concave mirrors having the same radius of curvature (see schematic view of FIG. 64). At this time, the resonator length of the virtual Fabry-Perot type cavity is twice the resonator length L OR.
  • the 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 1 of the first light reflecting layer are shown in FIGS.
  • FIG. 65 and 66 displays the radius of curvature R 1 in the "R DBR".
  • a "positive" value of ⁇ 0 indicates that the laser beam is schematically in the state shown in FIG. 67A
  • a "negative” value of ⁇ 0 means that the laser beam is schematically shown in FIG. 67B.
  • the state of the laser beam may be the state shown in FIG. 67A or the state shown in FIG. 67B.
  • virtual Fabry-Perot resonator having two concave mirrors portion the radius of curvature R 1 is smaller than the cavity length L OR, the state shown in FIG. 67B, confinement resulting in diffraction losses become excessive.
  • the radius of curvature R 1 is larger than the cavity length L OR , which is the state shown in FIG. 67A.
  • the active layer is arranged close to a flat light-reflecting layer, specifically, a second light-reflecting layer among the two light-reflecting layers, the light field is more focused in the active layer. That is, it strengthens the light field confinement in the active layer and facilitates laser oscillation.
  • 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 fifth configuration is A mode loss action site, which is provided on the second surface of the second compound semiconductor layer and constitutes a mode loss action region that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss.
  • a second electrode formed over the mode loss action site from the second surface of the second compound semiconductor layer, and The first electrode electrically connected to the first compound semiconductor layer, Is further equipped,
  • the second light reflecting layer is formed on the second electrode, and is formed on the second electrode.
  • the laminated structure is formed 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.
  • the normal projection image in the mode loss action region and the normal projection image in the current non-injection / outer region can be configured to overlap.
  • the configuration can satisfy ⁇ 0 ⁇ r 1 ⁇ 10 ⁇ ⁇ 0.
  • r 1 ⁇ 1 ⁇ 10 -4 m preferably, can be exemplified r 1 ⁇ 5 ⁇ 10 -5 m .
  • the height of the base surface (thickness and height of the first portion of the base surface) h 1 , h 1 ⁇ 5 ⁇ 10 -5 m can be exemplified.
  • the configuration can satisfy DCI ⁇ ⁇ 0.
  • R 1 ⁇ 1 ⁇ 10 -3 m preferably 1 ⁇ 10 -5 m ⁇ R 1 ⁇ 1 ⁇ 10 -3 m, more preferably.
  • the light emitting element or the like according to the second aspect of the present disclosure including the above-mentioned preferable form and configuration is A mode loss action site, which is provided on the second surface of the second compound semiconductor layer and constitutes a mode loss action region that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss.
  • a second electrode formed over the mode loss action site from the second surface of the second compound semiconductor layer, and The first electrode electrically connected to the first compound semiconductor layer, Is further equipped,
  • the second light reflecting layer is formed on the second electrode, and is formed on the second electrode.
  • the laminated structure is formed 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.
  • the normal projection image in the mode loss action region and the normal projection image in the current non-injection / outer region can be configured to overlap.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "sixth light emitting element" for convenience.
  • the light emitting element or the like including the above-mentioned preferable form and configuration may be used.
  • a second electrode formed on the second surface of the second compound semiconductor layer, A second light-reflecting layer formed on the second electrode, A mode loss action site provided on the first surface of the first compound semiconductor layer and forming a mode loss action region that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss, and a mode loss action site, and
  • the first electrode electrically connected to the first compound semiconductor layer, Is further equipped,
  • the first light reflecting layer is formed over the mode loss acting site from the first surface of the first compound semiconductor layer.
  • the laminated structure is formed 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.
  • the normal projection image in the mode loss action region and the normal projection image in the current non-injection / outer region can be configured to overlap.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "seventh light emitting element" for convenience.
  • the provisions of the light emitting element having the seventh configuration can be applied to the light emitting element having the fifth configuration.
  • a current non-injection region (general term for current non-injection / inner region and current non-injection / outer region) is formed in the laminated structure, but the current is not injected.
  • the injection region may be formed in the region on the second electrode side of the second compound semiconductor layer in the thickness direction, may be formed in the entire second compound semiconductor layer, or may be formed in the entire second compound semiconductor layer. It may be formed in the two-compound semiconductor layer and the active layer, or may be formed over a part of the first compound semiconductor layer from the second compound semiconductor layer.
  • the normal projection image of the mode loss action region and the normal projection image of the current non-injection / outer region overlap, but in the region sufficiently distant from the current injection region, the normal projection image and the current non-injection / outside of the mode loss action region It does not have to overlap with the orthophoto image of the area.
  • the current non-injection / outer region can be configured to be located below the mode loss acting region.
  • the current non-implanted / inner region and the current non-implanted / outer region are formed by ion implantation into the laminated structure.
  • the light emitting elements having such a configuration are referred to as "light emitting elements having the sixth-A configuration" and "light emitting elements having the seventh-A configuration".
  • the ion species is at least one ion (ie, one ion or) selected from the group consisting of boron, proton, phosphorus, arsenic, carbon, nitrogen, fluorine, oxygen, germanium, zinc and silicon. It can be configured to be two or more types of ions).
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are formed on the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the configuration may be formed by plasma irradiation, an ashing treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer, or a reactive ion etching treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the light emitting elements having such a configuration are referred to as "light emitting elements having the 6th-B configuration" and "light emitting elements having the 7th-B configuration".
  • the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region are exposed to plasma particles, so that the conductivity of the second compound semiconductor layer deteriorates, and the current non-injection / inner region and current The non-injection / outer region becomes a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region and the current non-injection / outer region can be formed by exposure of the second surface of the second compound semiconductor layer to the plasma particles.
  • the plasma particles include argon, oxygen, nitrogen and the like.
  • the second light reflecting layer transfers the light from the first light reflecting layer to the first light reflecting layer and the second light.
  • the configuration may have a region that is reflected or scattered toward the outside of the resonator structure composed of the reflective layer.
  • the light emitting elements having such a configuration are referred to as "light emitting elements having the 6th-C configuration" and "light emitting elements having the 7th-C configuration”.
  • the region of the second light reflecting layer located above the side wall of the mode loss acting site has a forward taper-like inclination, or is also the first.
  • the first light reflecting layer transfers the light from the second light reflecting layer to the first light reflecting layer and the second light.
  • the configuration may have a region that is reflected or scattered toward the outside of the resonator structure composed of the reflective layer.
  • a forward-tapered slope may be formed in a part of the region of the first light-reflecting layer, or a convex curved portion toward the second light-reflecting layer may be formed, or also.
  • the region of the first light-reflecting layer located above the side wall of the mode-loss acting site has a forward-tapered slope, or also has a second light-reflecting layer. It may be configured to have a region curved in a convex shape toward. Further, by scattering light at the boundary (side wall edge portion) between the top surface of the mode loss action site and the side wall of the opening provided in the mode loss action site, the first light reflection layer and the second light reflection layer cause the light to scatter. It is also possible to have a configuration in which light is scattered toward the outside of the configured resonator structure.
  • the 6-A configuration light emitting device the 6-B configuration light emitting element, or the 6-C configuration light emitting element described above, from the active layer in the current injection region to the second surface of the second compound semiconductor layer.
  • the optical distance is OL 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 OL 0
  • OL 0 > OL 2 Can be configured to satisfy.
  • the light emitting element having the 7-A configuration, the light emitting element having the 7-B configuration, or the light emitting element having the 7-C configuration described above the first surface from the active layer to the first compound semiconductor layer in the current injection region.
  • OL 0 ' When the optical distance to is OL 1 ', and the optical distance from the active layer in the mode loss action region to the top surface of the mode loss action site is OL 0 ', OL 0 '> OL 1 ' Can be configured to satisfy. Further, a light emitting element having a sixth-A configuration, a light emitting element having a seventh-A configuration, a light emitting element having a sixth-B configuration, a light emitting element having a seventh-B configuration, and the like, which include these configurations, are described above.
  • the light having the higher-order mode generated in the light-emitting element having the 6-C configuration or the light-emitting element having the 7-C configuration is resonated by the first light reflecting layer and the second light reflecting layer due to the mode loss action region.
  • the structure can be configured so that the oscillation mode loss is increased by being dissipated toward the outside of the vessel structure. That is, the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode decrease as the distance from the Z axis increases in the normal projection image of the mode loss acting region due to the presence of the mode loss acting region acting on the increase / decrease of the oscillation mode loss.
  • the mode loss in the higher-order mode is larger than the decrease in the light field intensity of the mode, the basic mode can be further stabilized, and the mode loss can be suppressed as compared with the case where the current injection inner region does not exist. , The threshold current can be reduced.
  • the axis line passing through the center of the resonator formed by the two light reflecting layers is the Z axis, and is a virtual plane orthogonal to the Z axis. Is the XY plane.
  • the mode loss acting site may be composed of a dielectric material, a metal material, or an alloy material.
  • the dielectric material SiO X , SiN X , AlN X , AlO X , TaO X , ZrO X can be exemplified, and as the metal material or alloy material, titanium, gold, platinum or an alloy thereof can be exemplified. However, it is not limited to these materials.
  • Mode loss can be controlled by disturbing the phase without directly absorbing light.
  • the mode loss action site is made of a dielectric material
  • the optical thickness t 0 of the mode loss action site is a value deviating from an integral multiple of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element. be able to. That is, it is possible to destroy the standing wave by disturbing the phase of the light that circulates in the resonator and forms the standing wave at the mode loss acting site, and to give a corresponding mode loss.
  • 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 0 ) is an integer of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element.
  • the configuration can be doubled. That is, the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion can be configured to have a thickness that does not disturb the phase of the light generated in the light emitting element and does not destroy the standing wave. However, it does not have to be exactly an integral multiple of 1/4.
  • the mode loss action site by forming the mode loss action site to be made of a dielectric material, a metal material, or an alloy material, the light passing through the mode loss action site can be disturbed or absorbed in phase by the mode loss action site.
  • the oscillation mode loss can be controlled with a higher degree of freedom, and the design freedom of the light emitting element can be further increased.
  • a convex portion is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer.
  • the mode loss action site can be configured to be formed on the region of the second surface of the second compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as a "light emitting element having a sixth-D configuration" 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 to the second surface of the second compound semiconductor layer in the current injection region is OL 2 , and the optical distance from the active layer to the top surface of the mode loss acting site in the mode loss acting region is OL 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, and thus oscillates.
  • the mode loss can be reduced. That is, the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode increase in the normal projection image of the current injection region and the current non-injection / inner region due to the presence of the mode loss action region acting on the increase / decrease of the oscillation mode loss.
  • the mode loss action site may be composed of a dielectric material, a metal material or an alloy material.
  • the dielectric material, the metal material, or the alloy material the above-mentioned various materials can be mentioned.
  • a convex portion is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • the mode loss action site is formed on the region of the first surface of the first compound semiconductor layer surrounding the convex portion, or the mode loss action site is composed of the region of the first compound semiconductor layer surrounding the convex portion.
  • Can be configured as A light emitting element having such a configuration is referred to as a "light emitting element having a 7-D configuration" for convenience.
  • the convex portion coincides with the normal projection image of the current injection region and the current non-injection / inner region.
  • the optical distance from the active layer in the current injection region to the first surface of the first compound semiconductor layer is OL 1 ', and the optical distance from the active layer in the mode loss action region to the top surface of the mode loss action site is set.
  • the modulo-loss acting site can be configured to consist of a dielectric material, a metal material or an alloy material.
  • the dielectric material, the metal material, or the alloy material the above-mentioned various materials can be mentioned.
  • the laminated structure including the second electrode is parallel to the virtual plane (XY plane) occupied by the active layer.
  • at least two layers of light absorbing material can be formed.
  • a light emitting element having such a configuration is referred to as an "eighth light emitting element" for convenience.
  • the light emitting device having the eighth configuration it is preferable that at least four light absorbing material layers are formed.
  • the oscillation wavelength (the wavelength of the light mainly emitted from the light emitting element, which is the desired oscillation wavelength) is ⁇ 0
  • the two light absorption material layers The equivalent refractive index of the entire laminated structure located between the light-absorbing material layer and the light-absorbing material layer is n eq
  • the distance between the light-absorbing material layer and the light-absorbing material layer is L Abs .
  • n i n eq ⁇ (t i ⁇ n i) / ⁇ (t i) It is represented by.
  • i 1, 2, 3 ..., I
  • the equivalent refractive index n eq may be calculated based on the known refractive index of each constituent material and the thickness obtained by the observation by observing the constituent materials by observing the cross section of the light emitting element with an electron microscope or the like. When m is 1, the distance between adjacent light-absorbing material layers is such that in all the plurality of light-absorbing material layers.
  • 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 the distance between the centers of gravity of the adjacent light absorbing material layers. That is, in reality, it is the distance between the centers of each light absorbing material layer when cut in a virtual plane (XZ 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. 1 nm can be exemplified as the lower limit of the thickness of the light absorption material layer.
  • the light absorbing material layer is located at the minimum amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure. Can be.
  • the active layer can be located at the maximum amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure. ..
  • the light absorbing material layer has a configuration having a light absorption coefficient of twice or more the light absorption coefficient of the compound semiconductor constituting the laminated structure. be able to.
  • the light absorption coefficient of the light absorption material layer and the light absorption coefficient of the compound semiconductors constituting the laminated structure are observed for each constituent material by observing the constituent materials by observing the constituent materials with an electron microscope or the like on the cross section of the light emitting element. It can be obtained by inferring from the known evaluation results.
  • the light absorbing material layer is a compound semiconductor material having a narrower bandgap than the compound semiconductor constituting the laminated structure, or a compound semiconductor material doped with impurities.
  • the configuration may be composed of at least one material selected from the group consisting of a transparent conductive material and a light reflecting layer constituent material having light absorption characteristics.
  • a compound semiconductor material having a narrower bandgap than the compound semiconductor constituting the laminated structure for example, when the compound semiconductor constituting the laminated structure is GaN, InGaN can be mentioned 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 constituting an electrode described later.
  • a light reflection layer-forming material having a light absorption property it may be mentioned the material constituting the later-described light-reflecting layer (e.g., SiO X, SiN X, TaO X , etc.). All of the light absorbing material layers may be composed of one of these materials. Alternatively, each of the light absorbing material layers may be composed of various materials selected from these materials, but one light absorbing material layer may be composed of one kind of material. , 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, in the second compound semiconductor layer, or in the first light reflecting layer. , It may be formed in the second light reflection layer, or it may be any combination thereof. Alternatively, the light absorbing material layer can also be used as an electrode made of a transparent conductive material described later.
  • Example 14 is a modification of Examples 5 to 13, and relates to a light emitting element having a fifth configuration.
  • the insulating layer 34 having the opening 34A defines the current constriction region (current injection region 61A and current non-injection region 61B). That is, the opening 34A defines the current injection region 61A.
  • 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, and the area of the current injection region 61A. from the center of gravity, the shortest distance D CI to the boundary of the current injection region 61A and a current non-injection region 61B, satisfies the aforementioned equation (1-1) and (1-2).
  • the radius r 1 of the light reflection effective region of the first light reflection layer 41 is ⁇ 0 ⁇ r 1 ⁇ 20 ⁇ ⁇ 0
  • DCI ⁇ ⁇ 0 is satisfied.
  • R 1 ⁇ 1 ⁇ 10 -3 m is satisfied.
  • OR 50 ⁇ m
  • 8 ⁇ m can be exemplified as the diameter of the opening 34A.
  • the GaN substrate As the GaN substrate, a substrate whose main surface is a surface whose c-plane is tilted by about 75 degrees in the m-axis direction is used. That is, the GaN substrate has a ⁇ 20-21 ⁇ surface which is a semi-polar surface as a main surface. It should be noted that such a GaN substrate can also be used in other examples.
  • the deviation between the central axis (Z axis) of the first portion 91 of the base surface 90 and the current injection region 61A in the XY plane direction causes deterioration of the characteristics of the light emitting element.
  • Lithography techniques are often used for both the patterning for forming the first portion 91 and the patterning for forming the opening 34A, but in this case, the positional relationship between the two depends on the performance of the exposure machine. Often shifts in the XY plane.
  • the opening 34A (current injection region 61A) is aligned and positioned from the side of the second compound semiconductor layer 22.
  • the first portion 91 is aligned and positioned from the side of the compound semiconductor substrate 11.
  • the opening 34A (current injection region 61) is formed larger than the region where the light is focused by the first portion 91, so that the central axis (Z) of the first portion 91 is formed.
  • a structure is realized in which the oscillation characteristics are not affected even if a deviation occurs between the shaft) and the current injection region 61A in the XY plane direction.
  • Example 15 is a modification of Examples 5 to 14, and relates to a light emitting element having a sixth configuration, specifically, a light emitting element having a sixth-A configuration.
  • FIG. 53 shows a schematic partial end view of the light emitting element of the fifteenth embodiment.
  • a 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. Can be done.
  • the region of the oxidized active layer (current non-injection region) has a lower refractive index than the non-oxidized region (current injection region).
  • the optical path length of the resonator (represented by the product of the refractive index and the physical distance) is shorter in the current non-injection region than in the current injection region. Then, a kind of "lens effect" is generated by this, and the action of confining the laser light in the central portion of the surface emitting laser element is brought about.
  • the laser beam reciprocating in the resonator gradually dissipates to the outside of the resonator (diffraction loss), which causes an adverse effect such as an increase in threshold current. ..
  • the lens effect compensates for this diffraction loss, it is possible to suppress an increase in the threshold current and the like.
  • an insulating layer 34 made of SiO 2 having an opening is formed on the second compound semiconductor layer 22, and the second compound semiconductor is exposed at the bottom of the opening 34A.
  • a second electrode 32 made of a transparent conductive material is formed on the insulating layer 34 from the layer 22, and a second light reflecting layer 42 made of a laminated structure of the insulating material 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 61A) by the optical thickness of the insulating layer 34. Therefore, the laser beam reciprocating in the resonator formed by the two light reflecting layers 41 and 42 of the surface emitting laser element (light emitting element) is diverged and dissipated to the outside of the resonator. For convenience, such an action is called a "reverse lens effect".
  • the "oscillation mode loss” is a physical quantity that increases or decreases the light field intensity of the basic mode and the higher-order mode in the oscillating laser beam, and different oscillation mode losses are defined for each mode.
  • the "light field intensity” is a light field intensity with the distance L from the Z axis in the XY plane as a function. Generally, in the basic mode, the light field intensity decreases monotonically as the distance L increases, but in the higher-order mode. As the distance L increases, it decreases by repeating the increase / decrease once or a plurality of times (see the conceptual diagram of (A) in FIG.
  • the solid line shows the light field intensity distribution in the basic mode
  • the broken line shows the light field intensity distribution in the higher-order mode.
  • the first light reflecting layer 41 is displayed in a flat state for convenience, but actually has a concave mirror shape.
  • the light emitting element of Example 15 or the light emitting element of Examples 16 to 19 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, The 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, Layered structure 20 made of a GaN-based compound semiconductor in which (B) A mode loss action site (mode loss action layer) 54, which is provided on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 and constitutes a mode loss action region 55 that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss.
  • a mode loss action site (mode loss action layer) 54 which is provided on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 and constitutes a mode loss action region 55 that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss.
  • the second electrode 32 formed over the mode loss action site 54 from above the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22.
  • the laminated structure 20 is formed with a current injection region 51, a current non-injection / inner region 52 surrounding the current injection region 51, and a current non-injection / outer region 53 surrounding the current non-injection / inner region 52. Therefore, the normal projection image of the mode loss action region 55 and the normal projection image of the current non-injection / outer region 53 overlap. That is, the current non-injection / outer region 53 is located below the mode loss acting region 55. In a region sufficiently distant from the current injection region 51 into which the current is injected, the normal projection image of the mode loss action region 55 and the normal projection image of the current non-injection / outer region 53 do not have to overlap.
  • the laminated structure 20 is formed with current non-injection regions 52 and 53 in which no current is injected.
  • the second compound semiconductor layer 22 to the first compound semiconductor layer 21 are formed in the thickness direction. It 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 on the second compound semiconductor layer 22 and the active layer 23.
  • the mode loss action site (mode loss action layer) 54 is made of a dielectric material such as SiO 2, and in the light emitting elements of Example 15 or Examples 16 to 19 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 action site 54 can be a value deviating from an integral multiple of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element.
  • the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion 54 can be an integral multiple of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element.
  • the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion 54 can be set to a thickness that does not disturb the phase of the light generated in the light emitting element and does not destroy the standing wave. However, it does not have to be exactly an integral multiple of 1/4. ( ⁇ 0 / 4n 0 ) x m- ( ⁇ 0 / 8n 0 ) ⁇ t 0 ⁇ ( ⁇ 0 / 4n 0 ) x 2m + ( ⁇ 0 / 8n 0 ) You just have to be satisfied.
  • 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 the light generated by the light emitting element is “100”.
  • phase difference control the phase difference
  • the oscillation mode loss can be controlled with a higher degree of freedom, and the design freedom of the light emitting element can be further increased.
  • the optical distance from the active layer 23 to the second surface of the second compound semiconductor layer 22 in the current injection region 51 is set to OL 2 .
  • the optical distance from the active layer 23 in the mode loss action region 55 to the top surface (the surface facing the second electrode 32) of the mode loss action site 54 is OL 0 , OL 0 > OL 2 To be satisfied.
  • OL 0 / OL 2 1.5 And said.
  • the generated laser beam having the higher-order mode is dissipated toward the outside of the resonator structure composed of the first light reflecting layer 41 and the second light reflecting layer 42 by the mode loss acting region 55. Therefore, the oscillation mode loss increases.
  • the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode decrease as the distance from the Z axis increases in the normal projection image of the mode loss action region 55 due to the presence of the mode loss action region 55 acting on the increase / decrease of the oscillation mode loss.
  • the decrease in the light field intensity in the higher-order mode is larger than the decrease in the light field intensity in the basic mode, and the basic mode can be further stabilized.
  • the threshold current can be reduced and the relative light field intensity in the basic mode can be increased.
  • the influence of the reverse lens effect can be reduced. Can be planned. In the first place, if the mode loss action portion 54 made of SiO 2 is not provided, oscillation modes are mixed.
  • the first compound semiconductor layer 21 is composed of an n-GaN layer, and the active layer 23 is a five-layered 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 laminated.
  • the second compound semiconductor layer 22 is composed of a p-GaN layer.
  • the first electrode 31 is made of Ti / Pt / Au, and the second electrode 32 is made of a transparent conductive material, specifically ITO.
  • a circular opening 54A is formed in the mode loss action site 54, and the second compound semiconductor layer 22 is exposed at the bottom of the opening 54A.
  • first pad electrode (not shown) made of, for example, Ti / Pt / Au or V / Pt / Au is formed for electrically connecting to an external circuit or the like. Or it is connected.
  • second pad electrode 33 made of, for example, Ti / Pd / Au or Ti / Ni / Au for electrically connecting to an external circuit or the like is formed or connected.
  • the first light-reflecting layer 41 and the second light-reflecting layer 42 have a laminated structure of a SiN layer and a SiO 2 layer (total number of dielectric films laminated: 20 layers).
  • the current non-implanted inner region 52 and the current non-implanted 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-1510 Next, based on the ion implantation method using boron ions, the current non-implanted inner region 52 and the current non-implanted outer region 53 are formed in the laminated structure 20.
  • the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 has an opening 54A based on a well-known method, and has a mode loss action composed of SiO 2.
  • a site (mode loss action layer) 54 is formed (see FIG. 54A).
  • the light emitting element of Example 15 can be obtained by executing the same steps as the steps after [Step-520] of Example 5.
  • the structure obtained in the middle of the same process as in [Step-520] is shown in FIG. 54B.
  • the laminated structure is formed 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. Therefore, the normal projection image in the mode loss action region and the normal projection image in the current non-injection / outer region overlap. That is, the current injection region and the mode loss action region are separated (separated) by the current non-injection / inner region. Therefore, as shown in FIG. 55 (B) of the conceptual diagram, it is possible to increase or decrease the oscillation mode loss (specifically, increase in Example 15) in a desired state.
  • the oscillation mode loss in a desired state it is possible to increase or decrease the oscillation mode loss in a desired state by appropriately determining the positional relationship between the current injection region and the mode loss action region, the thickness of the mode loss action portion constituting the mode loss action region, and the like. It becomes.
  • problems in the conventional light emitting element such as an increase in the threshold current and a deterioration in the slope efficiency.
  • 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 the current is injected and contributes to light emission can be controlled independently, that is, the control of the oscillation mode loss and the control of the light emitting state 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. Specifically, by setting the current injection region, the current non-injection region, and the mode loss action region in the above-mentioned predetermined arrangement relationship, the magnitude relation of the oscillation mode loss given by the mode loss action region with respect to the basic mode and the higher-order mode.
  • the basic mode can be further stabilized by making the oscillation mode loss given to the higher-order mode relatively large with respect to the oscillation mode loss given to the basic mode.
  • the light emitting element of Example 15 has the first portion 91, the occurrence of diffraction loss can be suppressed more reliably.
  • Example 16 is a modification of Example 15, and relates to a light emitting element having a sixth-B configuration.
  • FIG. 56 a schematic partial cross-sectional view shows, in the light emitting element of Example 16, the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are the second surfaces of the second compound semiconductor layer 22. Is formed by plasma irradiation, an ashing treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer 22, or a reactive ion etching (RIE) treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer 22.
  • RIE reactive ion etching
  • the conductivity of the second compound semiconductor layer 22 is increased. Deterioration occurs, and the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are in a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region 52 and the current non-injection / outer region 53 are formed by exposure of the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 to plasma particles.
  • the first light reflecting layer 41 is not shown.
  • 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 is also formed.
  • Example 16 instead of [Step-1510] of Example 15, plasma irradiation of the second surface of the second compound semiconductor layer 22 or the second surface of the second compound semiconductor layer 22 is 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 the ashing treatment or the reactive ion etching treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer 22. ..
  • the configuration and structure of the light emitting element of Example 16 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 15, so detailed description thereof will be omitted.
  • the basic mode and the higher-order mode can be obtained by setting the current injection region, the current non-injection region, and the mode loss action region in the above-mentioned predetermined arrangement relationship.
  • the magnitude relationship of the oscillation mode loss given by the mode loss working region can be controlled, and the basic mode is further stabilized by making the oscillation mode loss given to the higher-order mode relatively larger than the oscillation mode loss given to the basic mode. Can be made to.
  • Example 17 is a modification of Examples 15 to 16 and relates to a light emitting element having a 6-C configuration.
  • a schematic partial cross-sectional view shows, in the light emitting element of Example 17, the second light reflecting layer 42 receives the light from the first light reflecting layer 41 with the first light reflecting layer 41 and the first light reflecting layer 41. It has a region that is reflected or scattered toward the outside of the resonator structure composed of the two light reflecting layers 42 (that is, toward the mode loss acting region 55).
  • the portion of the second light reflection layer 42 located above the side wall (side wall of the opening 54B) of the mode loss action site (mode loss action layer) 54 has a forward-tapered inclined portion 42A, or It also has a region that is convexly curved toward the first light reflecting layer 41.
  • Example 17 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 The shape was circular (diameter: 10 ⁇ m to 20 ⁇ m).
  • Example 17 in the same step as in [Step-1520] of Example 15, when the mode loss action site (mode loss action layer) 54 having the opening 54B and made of SiO 2 is formed, the taper is forward.
  • An opening 54B having a shaped side wall may be formed. Specifically, a resist layer is formed on the mode loss acting layer formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22, and a photolithography technique is applied to a portion of the resist layer on which the opening 54B should be formed. An opening is provided based on this. Based on a well-known method, the side wall of this opening is made to have a forward taper shape.
  • the second electrode 32 and the second light reflection layer 42 have a forward-tapered inclined portion 42A. Can be given.
  • Example 17 can be the same as the configuration and structure of the light emitting elements of Examples 15 to 16, so detailed description thereof will be omitted.
  • Example 18 is a modification of Examples 15 to 17, and relates to a light emitting device having a sixth-D configuration.
  • FIG. 58A for a schematic partial cross-sectional view of the light emitting device of Example 18, and as shown in FIG. 58B for a schematic partial cross-sectional view obtained by cutting out a main part, the second surface of the second compound semiconductor layer 22.
  • a convex portion 22A is formed on the side.
  • the mode loss action site (mode loss action layer) 54 is formed on the region 22B of the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 surrounding the convex portion 22A.
  • the convex portion 22A occupies the current injection region 51, the current injection region 51, and the current non-injection / inner region 52.
  • the mode loss action site (mode loss action layer) 54 is made of a dielectric material such as SiO 2 as in Example 15.
  • the region 22B is provided with a current non-injection / outer region 53.
  • 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 OL 2 , and the optical distance from the active layer 23 in the mode loss action region 55 to the top surface of the mode loss action site 54 (with the second electrode 32).
  • OL 0 When the optical distance to the facing surface) is OL 0 , OL 0 ⁇ OL 2 To be satisfied.
  • OL 2 / OL 0 1.5 And said.
  • a lens effect is generated in the light emitting element.
  • the generated laser beam having a higher-order mode is confined in the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 by the mode loss action region 55, and thus the oscillation mode loss is caused. Decrease. That is, the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode increase in the normal projection image of the current injection region 51 and the current non-injection / inner region 52 due to the presence of the mode loss action region 55 acting on the increase / decrease of the oscillation mode loss. ..
  • Example 18 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 The shape was circular (diameter: 30 ⁇ m).
  • Example 18 a convex portion is formed by removing a part of the second compound semiconductor layer 22 from the second surface side between [Step-1510] and [Step-1520] of Example 15. 22A may be formed.
  • the configuration and structure of the light emitting element of Example 18 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 15, so detailed description thereof will be omitted.
  • the light emitting element of Example 18 it is possible to suppress the oscillation mode loss given by the mode loss acting region for various modes, not only oscillate the transverse mode in multiple modes, but also reduce the threshold current of laser oscillation. ..
  • the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode are increased / decreased in the oscillation mode loss (specifically, decreased in the 18th embodiment). Due to the presence of the acting mode loss working region, it can be increased in the orthophoto image of the current injection region and the current non-injection / inner region.
  • Example 19 is a modification of Examples 15 to 18. More specifically, the light emitting device of Example 19 or Example 20 described later is a surface emitting laser device that emits laser light from the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 via the first light reflecting layer 41. It consists of (light emitting element) (vertical resonator laser, VCSEL).
  • the second light reflecting layer 42 is composed of a gold (Au) layer or a solder layer containing tin (Sn). It is fixed to a support substrate 49 composed of a silicon semiconductor substrate via a bonding layer 48 based on a solder bonding method.
  • the removal of the support substrate 49 is excluded, that is, without removing the support substrate 49, for example, [Step-1500] to [Step-1530] of Example 15. A similar step may be performed.
  • the mode loss action region can be set for the basic mode and the higher-order mode.
  • the magnitude relationship of the given oscillation mode loss can be controlled, and the basic mode can be further stabilized by making the oscillation mode loss given to the higher-order mode relatively large with respect to the oscillation mode loss given to the basic mode.
  • the end portion of the first electrode 31 is separated from the first light reflecting layer 41.
  • the structure is not limited to this, and the end portion of the first electrode 31 may be in contact with the first light reflection layer 41, and the end portion of the first electrode 31 may be in contact with the first light reflection layer 41. It may be formed over the edge.
  • the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed to form the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the first light reflecting layer 41 and the first electrode 31 may be formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • Example 20 is a modification of Examples 5 to 19, but relates to a light emitting element having a seventh configuration, specifically, a light emitting element having a seventh-A configuration. More specifically, the light emitting element of the 20th embodiment is a surface emitting laser element (light emitting element) (vertical) that emits laser light from the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 via the first light reflecting layer 41. Resonator laser, VCSEL).
  • VCSEL Resonator laser
  • Example 20 The light emitting element of Example 20 whose schematic partial end view is shown in FIG. 60
  • a first compound semiconductor layer 21 composed of a GaN-based compound semiconductor and having a first surface 21a and a second surface 21b facing the first surface 21a.
  • the active layer (light emitting layer) 23 which is composed of a GaN-based compound semiconductor and is in contact with the second surface 21b of the first compound semiconductor layer 21, and
  • the second compound semiconductor layer 22, which is made of a GaN-based compound semiconductor, has a first surface 22a and a second surface 22b facing the first surface 22a, and the first surface 22a is in contact with the active layer 23.
  • Laminated structure 20, which is made by laminating (B) A second electrode 32 formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22.
  • a second light reflecting layer 42 formed on the second electrode 32 (C) A second light reflecting layer 42 formed on the second electrode 32, (D) A mode loss action site 64, which is provided on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 and constitutes a mode loss action region 65 that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss. (E) The first light reflecting layer 41 formed over the mode loss acting site 64 from above the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21, and the first light reflecting layer 41. (F) First electrode 31, electrically connected to the first compound semiconductor layer 21. It has. In the light emitting device of Example 20, the first electrode 31 is formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the laminated structure 20 is formed with a current injection region 61, a current non-injection / inner region 62 surrounding the current injection region 61, and a current non-injection / outer region 63 surrounding the current non-injection / inner region 62. Therefore, the normal projection image of the mode loss action region 65 and the normal projection image of the current non-injection / outer region 63 overlap.
  • the current non-injection regions 62 and 63 are formed in the laminated structure 20, but in the illustrated example, the second compound semiconductor layer 22 extends over a part of the first compound semiconductor layer 21 in the thickness direction. It is formed.
  • the current non-injection regions 62 and 63 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 on the second compound semiconductor layer 22 and the active layer 23.
  • the configurations of the laminated structure 20, the second pad electrode 33, the first light reflecting layer 41, and the second light reflecting layer 42 can be the same as those in the fifteenth embodiment, and the configurations of the bonding layer 48 and the support substrate 49 are the same. , The same as in Example 19.
  • a circular opening 64A is formed in the mode loss action site 64, and the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 is exposed at the bottom of the opening 64A.
  • the mode loss action site (mode loss action layer) 64 is made of a dielectric material such as SiO 2 and is formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21.
  • the optical thickness t 0 of the mode loss action site 64 can be a value deviating from an integral multiple of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element.
  • the optical thickness t 0 of the mode loss action site 64 can be an integral multiple of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element. That is, the optical thickness t 0 of the mode loss acting portion 64 can be set to a thickness that does not disturb the phase of the light generated in the light emitting element and does not destroy the standing wave.
  • the optical thickness t 0 of the mode loss action site 64 may be about 25 to 250 when the value of 1/4 of the wavelength ⁇ 0 of the light generated in the light emitting element is “100”. preferable. Then, by adopting these configurations, it is possible to change the phase difference (control the phase difference) between the laser light passing through the mode loss action site 64 and the laser light passing through the current injection region 61.
  • the oscillation mode loss can be controlled with a higher degree of freedom, and the design freedom of the light emitting element can be further increased.
  • the optical distance from the active layer 23 in the current injection region 61 to the first surface of the first compound semiconductor layer 21 is OL 1 ', and the optical distance from the active layer 23 in the mode loss action region 65 to the mode loss action site 64.
  • the optical distance to the top surface is OL 0 '
  • OL 0 '/ OL 1 ' 1.01
  • the generated laser beam having the higher-order mode is dissipated toward the outside of the resonator structure composed of the first light reflecting layer 41 and the second light reflecting layer 42 by the mode loss acting region 65. Therefore, the oscillation mode loss increases.
  • the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode decrease as the distance from the Z axis increases in the normal projection image of the mode loss action region 65 due to the presence of the mode loss action region 65 that acts on the increase / decrease of the oscillation mode loss.
  • the decrease in the light field intensity in the higher-order mode is larger than the decrease in the light field intensity in the basic mode, and the basic mode can be further stabilized.
  • the threshold current can be reduced and the relative light field intensity in the basic mode can be increased.
  • the current non-implanted inner region 62 and the current non-implanted outer region 63 are formed by ion implantation into the laminated structure 20 as in Example 15.
  • boron was selected as the ion species, but the ion species is not limited to boron ions.
  • the laminated structure 20 can be obtained by executing the same steps as in [Step-1500] of Example 15. Next, by executing the same steps as in [Step-1510] of Example 15, the current non-injection / inner region 62 and the current non-injection / outer region 63 can be formed in the laminated structure 20.
  • the second electrode 32 is formed on the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 by, for example, the lift-off method, and the second pad electrode 33 is further formed by a well-known method. After that, the second electrode 32 is laid over the second pad electrode 33 to form the second light reflecting layer 42 based on a well-known method.
  • the second light reflecting layer 42 is fixed to the support substrate 49 via the bonding layer 48.
  • the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed to expose the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21. Specifically, first, the thickness of the light emitting element manufacturing substrate 11 is reduced based on the mechanical polishing method, and then the remaining portion of the light emitting element manufacturing substrate 11 is removed based on the CMP method. In this way, the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 is exposed, and then the base surface 90 having the first portion 91 and the second portion 92 is formed on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21. To do.
  • an opening 64A is provided on the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 (specifically, on the second portion 92 of the base surface 90), and SiO 2 is provided.
  • a mode loss action site (mode loss action layer) 64 composed of the same is formed.
  • the first light reflection layer 41 is formed on the first portion 91 of the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 exposed at the bottom of the opening 64A of the mode loss action site 64, and further, the first The electrode 31 is formed. A part of the first electrode 31 penetrates the mode loss action site (mode loss action layer) 64 in a region (not shown) and reaches the first compound semiconductor layer 21. In this way, the light emitting device of Example 20 having the structure shown in FIG. 60 can be obtained.
  • the laminated structure has 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. It is formed, and the normal projection image of the mode loss action region and the normal projection image of the current non-injection / outer region overlap. Therefore, as shown in FIG. 55 (B) of the conceptual diagram, it is possible to increase or decrease the oscillation mode loss (specifically, increase in Example 20) in a desired state. Moreover, since the control of the oscillation mode loss and the control of the light emitting state of the light emitting element can be performed independently, the degree of freedom of control and the degree of freedom of designing the light emitting element can be increased.
  • the basic mode can be further stabilized by making the oscillation mode loss given to the higher-order mode relatively large with respect to the oscillation mode loss given to the basic mode. It is also possible to reduce the influence of the reverse lens effect.
  • the light emitting element of Example 20 has the first portion 91, the occurrence of diffraction loss can be suppressed more reliably.
  • the current non-injection / inner region 62 and the current non-injection / outer region 63 are plasma-irradiated to the second surface of the second compound semiconductor layer 22 or the second surface. It can be formed by an ashing treatment on the second surface of the two-compound semiconductor layer 22 or a reactive ion etching (RIE) treatment on the second surface of the second compound semiconductor layer 22 (light emission of the seventh-B configuration). element).
  • RIE reactive ion etching
  • the conductivity of the second compound semiconductor layer 22 deteriorates, and the current non-injection / inner region 62 and the current The non-injection / outer region 63 is in a high resistance state. That is, the current non-injection / inner region 62 and the current non-injection / outer region 63 are formed by exposure of the second surface 22b of the second compound semiconductor layer 22 to plasma particles.
  • the second light reflecting layer 42 has a resonator structure in which the light from the first light reflecting layer 41 is composed of the first light reflecting layer 41 and the second light reflecting layer 42. It is also possible to have a configuration having a region that is reflected or scattered toward the outside (that is, toward the mode loss acting region 65) (light emitting element of the 7th-C configuration).
  • the mode loss action site (mode loss action layer) 64 may be formed (light emitting element having the seventh-D configuration).
  • the mode loss action site (mode loss action layer) 64 may be formed on the region of the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 surrounding the convex portion.
  • the convex portion occupies the current injection region 61, the current injection region 61, and the current non-injection / inner region 62.
  • the generated laser beam having the higher-order mode is confined in the current injection region 61 and the current non-injection / inner region 62 by the mode loss action region 65, and thus the oscillation mode loss is reduced.
  • the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode increase in the normal projection image of the current injection region 61 and the current non-injection / inner region 62 due to the presence of the mode loss action region 65 acting on the increase / decrease of the oscillation mode loss. ..
  • the oscillation mode loss given by the mode loss action region 65 for various modes is suppressed, and the horizontal mode is not only oscillated in multiple modes but also laser oscillation.
  • the threshold current can be reduced. Further, as shown in FIG.
  • the conceptual diagram shows the resulting light field intensities of the basic mode and the higher-order mode in the increase / decrease of the oscillation mode loss (specifically, the modification of the light emitting element of the 20th embodiment). Therefore, due to the presence of the mode loss action region 65 acting on the decrease), it can be increased in the normal projection image of the current injection region and the current non-injection / inner region.
  • Example 21 is a modification of Examples 5 to 20 and relates to a light emitting element having an eighth configuration.
  • the resonator length L OR in the laminated structure composed of the two DBR layers and the laminated structure formed between them has an equivalent refractive index of the entire laminated structure of n eq , and a surface emitting laser element (light emitting element).
  • L (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) It is represented by.
  • m is a positive integer.
  • the wavelength that can be oscillated in the surface emitting laser element (light emitting element) is determined by the resonator length L OR.
  • the individual oscillation modes that can oscillate are called longitudinal modes.
  • the one that matches the gain spectrum determined by the active layer can oscillate by laser.
  • the interval ⁇ in the longitudinal mode is when the effective refractive index is n eff . ⁇ 0 2 / (2n eff ⁇ L) It is represented by. That is, the longer the cavity length L OR , the narrower the interval ⁇ in the longitudinal mode. Therefore, when the resonator length L OR is long, a plurality of longitudinal modes can exist in the gain spectrum, so that a plurality of longitudinal modes can oscillate.
  • the equivalent refractive index n eq and the effective refractive index n eff have the following relationship 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 there is one type (1) of longitudinal mode laser light emitted from the surface emitting laser element. Wavelength) (see conceptual diagram of FIG. 68A). 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 resonator length L OR is usually several times as long as the wavelength of the laser light emitted from the surface emitting laser element.
  • a schematic partial cross-sectional view is formed on the laminated structure 20 including the second electrode 32 in the light emitting element of Example 21 or the light emitting elements of Examples 22 to 24 described later.
  • the virtual plane (XY plane) occupied by the active layer 23 at least two light absorbing material layers 71, preferably at least four light absorbing material layers 71, specifically, Example 21.
  • 20 layers of light absorbing material layers 71 are formed.
  • only the two light absorption material layers 71 are shown in the drawing.
  • the oscillation wavelength (desirable oscillation wavelength emitted from the light emitting element) ⁇ 0 is 450 nm.
  • the 20-layer light absorbing material layer 71 is made of a compound semiconductor material having a narrower bandgap than the compound semiconductor constituting the laminated structure 20, specifically, n—In 0.2 Ga 0.8 N, and is composed of the first compound semiconductor layer 21. It is formed inside the.
  • 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 more than twice, specifically, 1 ⁇ 10 3 times the light absorption coefficient of the first compound semiconductor layer 21 composed of the n—GaN layer.
  • the light absorption material layer 71 is located in the minimum 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. Further, the two layers of the light absorbing material layer 71 and the portion of the laminated structure located between the light absorbing material layer 71 and the light absorbing material layer 71 (specifically, in Example 21).
  • the distance between the light absorbing material layer 71 and the light absorbing material layer 71 is L Abs . 0.9 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ To be satisfied.
  • m is 1 or any integer of 2 or more including 1.
  • m 1 was set. Therefore, the distance between the adjacent light absorbing material layers 71 is such that in all the plurality of light absorbing material layers 71 (20 light absorbing material layers 71).
  • n eq 0.9 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ 0 / (2 ⁇ n eq ) ⁇ To be satisfied.
  • m may be an arbitrary integer of 2 or more.
  • the laminated structure 20 is formed in the same process as in [Step-500] of Example 5, but at this time, 20 is formed inside the first compound semiconductor layer 21.
  • the light absorbing material layer 71 of the layer is also formed. Except for this point, the light emitting element of Example 21 can be manufactured based on the same method as that of the light emitting element of Example 5.
  • FIG. 62 When a plurality of longitudinal modes occur in the gain spectrum determined by the active layer 23, this is schematically shown in FIG. 62.
  • FIG. 62 two vertical modes, a vertical mode A and a vertical mode B, are shown.
  • the light absorbing material layer 71 is located in the minimum amplitude portion of the longitudinal mode A and is not located in the minimum amplitude portion of the longitudinal mode B. Then, the mode loss in the longitudinal mode A is minimized, but the mode loss in the longitudinal mode B is large.
  • the mode loss portion of the longitudinal mode B is schematically shown by a solid line. Therefore, the longitudinal mode A is more likely to oscillate than the longitudinal mode B.
  • the light emitting element of the twenty-first embodiment since at least two layers of the light absorbing material are formed inside the laminated structure, a plurality of types of vertical modes that can be emitted from the surface emitting laser element can be used.
  • the laser beams it is possible to suppress the oscillation of the laser beam in the undesired longitudinal mode.
  • the oscillation wavelength of the emitted laser light it is possible to accurately control the oscillation wavelength of the emitted laser light.
  • the light emitting element of the twenty-first embodiment has the first portion 91, the occurrence of diffraction loss can be reliably suppressed.
  • Example 22 is a modification of Example 21.
  • the light absorption material layer 71 is made of a compound semiconductor material having a narrower bandgap than the compound semiconductor constituting the laminated structure 20.
  • the 10 layers of the light absorbing material layer 71 are a compound semiconductor material doped with impurities, specifically, a compound semiconductor having an impurity concentration (impurity: Si) of 1 ⁇ 10 19 / cm 3. It was composed of a material (specifically, n-GaN: Si). Further, in Example 22, 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 22 1, the value of L Abs is 107 nm, and 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. The distance between them is 53.5 nm, and the thickness of the light absorbing material layer 71 is 3 nm. Except for the above points, the configuration and structure of the light emitting element of Example 22 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 21, so detailed description thereof will be omitted. Of the 10 light absorbing material layers 71, in some of the light absorbing material layers 71, m may be an arbitrary integer of 2 or more.
  • Example 23 is also a modification of Example 21.
  • the five light absorbing material layers (referred to as “first light absorbing material layer” for convenience) have the same configuration as the light absorbing material layer 71 of Example 21, that is, n—In 0.3. It consisted of Ga 0.7 N.
  • one light absorbing material layer (referred to as “second light absorbing material layer” for convenience) is made of a transparent conductive material. Specifically, the second light absorbing material layer is also used as the second electrode 32 made of ITO.
  • 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.
  • the distance is 46.5 nm
  • the light absorption coefficient of the second light absorbing material layer which also serves as the second electrode 32, is 2000 cm -1 , 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 above points, the configuration and structure of the light emitting element of Example 23 can be the same as the configuration and structure of the light emitting element of Example 21, so detailed description thereof will be omitted.
  • m may be an arbitrary integer of 2 or more.
  • the number of the light absorbing material layers 71 can be set to 1.
  • the positional relationship between the second light absorbing material layer that also serves as the second electrode 32 and the light absorbing material layer 71 must satisfy the following equation. 0.9 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇ ⁇ L Abs ⁇ 1.1 ⁇ ⁇ (m ⁇ ⁇ 0 ) / (2 ⁇ n eq ) ⁇
  • Example 24 is a modification of Examples 21 to 23. More specifically, the light emitting element of the 24th embodiment is a surface emitting laser element (vertical resonator laser, which emits laser light from the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 via the first light reflecting layer 41. VCSEL).
  • a surface emitting laser element vertical resonator laser, which emits laser light from the first surface 21a of the first compound semiconductor layer 21 via the first light reflecting layer 41. VCSEL).
  • the second light reflecting layer 42 is composed of a gold (Au) layer or a solder layer containing tin (Sn). It is fixed to a support substrate 49 composed of a silicon semiconductor substrate via a bonding layer 48 based on a solder bonding method.
  • the light emitting device of Example 24 is the same as that of Example 5, except that 20 layers of the light absorbing material layer 71 are formed inside the first compound semiconductor layer 21 and the support substrate 49 is not removed. It can be manufactured based on the same method as the light emitting element.
  • the present disclosure has been described above based on preferred examples, the present disclosure is not limited to these examples.
  • the configuration and structure of the light emitting element described in the examples are examples, and can be appropriately changed, and the manufacturing method of the light emitting element can also be appropriately changed.
  • a surface emitting laser device that emits light from the second surface of the second compound semiconductor layer through the second light reflecting layer.
  • a through hole leading to the first compound semiconductor layer is formed in the region of the second compound semiconductor layer and the active layer which does not affect light emission, and the second compound semiconductor layer and the active layer are formed in the through hole. It is also possible to form an insulated first electrode.
  • the first light reflecting layer may extend to the second portion of the base surface. That is, the first light reflecting layer on the base surface may be composed of a so-called solid film. Then, in this case, a through hole may be formed in the first light reflecting layer extending to the second portion of the base surface, and a first electrode connected to the first compound semiconductor layer may be formed in the through hole. .. Further, the base surface 90 can be formed by providing the sacrificial layer based on the nanoimprint method.
  • the wavelength conversion material layer (color conversion material layer) can be provided in the region where the light of the light emitting element is emitted. Then, in this case, the white light can be emitted through the wavelength conversion material layer (color conversion material layer).
  • a wavelength conversion material layer (color conversion material layer) is placed on the light emitting side of the first light reflecting layer. It may be formed, and when the light emitted from the active layer is emitted to the outside through the second light reflecting layer, the wavelength conversion material layer (color conversion material layer) is placed on the light emitting side of the second light reflecting layer. Should be formed.
  • white light can be emitted through the wavelength conversion material layer by adopting the following form.
  • [A] By using a wavelength conversion material layer that converts blue light emitted from the light emitting layer into yellow light, white light in which blue and yellow are mixed is obtained as the light emitted from the wavelength conversion material layer.
  • [B] By using the wavelength conversion material layer that converts the blue light emitted from the light emitting layer into orange light, white light in which blue and orange are mixed is obtained as the light emitted from the wavelength conversion material layer.
  • [C] By using a wavelength conversion material layer that converts blue light emitted from the light emitting layer into green light and a wavelength conversion material layer that converts red light into red light, blue and green are used as the light emitted from the wavelength conversion material layer. And obtain white light mixed with red.
  • white light can be emitted through the wavelength conversion material layer by adopting the following form.
  • [D] By using the wavelength conversion material layer that converts the ultraviolet light emitted from the light emitting layer into blue light and the wavelength conversion material layer that converts yellow light, the light emitted from the wavelength conversion material layer is blue and blue. Obtains white light mixed with yellow.
  • [E] By using the wavelength conversion material layer that converts the ultraviolet light emitted from the light emitting layer into blue light and the wavelength conversion material layer that converts orange light, the light emitted from the wavelength conversion material layer is blue and blue. Obtains white light mixed with orange.
  • a wavelength conversion material by using a wavelength conversion material layer that converts ultraviolet light emitted from a light emitting layer into blue light, a wavelength conversion material layer that converts green light, and a wavelength conversion material layer that converts red light. As the light emitted from the layer, white light in which blue, green and red are mixed is obtained.
  • (ME: Eu) S As a wavelength conversion material that is excited by blue light and emits red light, specifically, red-emitting phosphor particles, more specifically, (ME: Eu) S [However, “ME” is It means at least one kind of atom selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba, and the same applies to the following], (M: Sm) x (Si, Al) 12 (O, N) 16 [However, “M” means at least one atom selected from the group consisting of Li, Mg and Ca], the same applies hereinafter], ME 2 Si 5 N 8 : Eu, (Ca: Eu) SiN 2 , (Ca: Eu) AlSiN 3 can be mentioned.
  • a wavelength conversion material that is excited by blue light and emits green light specifically, green light emitting phosphor particles, more specifically, (ME: Eu) Ga 2 S 4 , (M: RE).
  • x (Si, Al) 12 (O, N) 16 [However, "RE” means Tb and Yb], (M: Tb) x (Si, Al) 12 (O, N) 16 , (M) : Yb) x (Si, Al) 12 (O, N) 16 , Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z : Eu can be mentioned.
  • the wavelength conversion material that is excited by blue light and emits yellow light include yellow-emitting phosphor particles, and more specifically, YAG (yttrium aluminum garnet) -based phosphor particles. be able to.
  • the wavelength conversion material may be one type or a mixture of two or more types.
  • it may be configured to emit cyan color, and in this case, green luminescent phosphor particles (for example, LaPO 4 : Ce, Tb, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, Zn 2 SiO 4).
  • BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, Sr 2 P 2 O 7 : Eu, Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, CaWO 4 , CaWO 4 : A mixture of Pb) and Pb may be used.
  • Y 2 O 3 Eu
  • YVO 4 Eu
  • Y (P, V) O 4 Eu
  • CaSiO 3 Pb
  • Mn, Mg 6 AsO 11 Mn
  • La 2 O 2 S: Eu and Y 2 O 2 S: Eu can be mentioned.
  • green light emitting phosphor particles more specifically, LaPO 4 : Ce, Tb, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, Zn 2 SiO 4 : Mn, MgAl 11 O 19 : Ce, Tb, Y 2 SiO 5 : Ce, Tb, MgAl 11 O 19 : CE, Tb, Mn, Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z : Eu Can be mentioned.
  • wavelength conversion material that is excited by ultraviolet rays and emits blue light
  • blue light emitting phosphor particles more specifically, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu.
  • Sr 2 P 2 O 7 Eu
  • Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl Eu
  • CaWO 4 , CaWO 4 : Pb can be done.
  • examples of the wavelength conversion material that is excited by ultraviolet rays and emits yellow light include yellow-emitting phosphor particles, and more specifically, YAG-based phosphor particles.
  • the wavelength conversion material may be one type or a mixture of two or more types.
  • the emission light of a color other than yellow, green, and red it is possible to configure the emission light of a color other than yellow, green, and red to be emitted from the wavelength conversion material mixture.
  • it may be configured to emit cyan color, and in this case, a mixture of the above-mentioned green emitting phosphor particles and blue emitting phosphor particles may be used.
  • the wavelength conversion material is not limited to phosphor particles, and for example, in an indirect transition type silicon-based material, in order to efficiently convert carriers into light as in the direct transition type, carriers are used.
  • quantum dots can be mentioned as described above.
  • the size (diameter) of the quantum dot becomes smaller, the bandgap energy becomes larger and the wavelength of the light emitted from the quantum dot becomes shorter. That is, the smaller the size of the quantum dot, the shorter the wavelength of light (light on the blue light side) is emitted, and the larger the size of the quantum dot, the longer the light having a wavelength (red light side) is emitted. Therefore, by using the same material for forming the quantum dots and adjusting the size of the quantum dots, it is possible to obtain quantum dots that emit light having a desired wavelength (color conversion to a desired color).
  • the quantum dots preferably have a core-shell structure.
  • Materials constituting the quantum dots include, for example, Si; Se; calcopyrite compounds CIGS (CuInGaSe), CIS (CuInSe 2 ), CuInS 2 , CuAlS 2 , CuAlSe 2 , CuGaS 2 , CuGaSe 2 , AgAlS 2 , AgAlSe.
  • Perovskite-based material Perovskite-based material; Group III-V compounds GaAs, GaP, InP, InAs, InGaAs, AlGaAs, InGaP, AlGaInP, InGaAsP, GaN; CdSe, CdSeS, CdS, CdTe, In 2 Se 3 , In 2 S 3 , Bi 2 Se 3 , Bi 2 S 3 , ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe, HgS, PbSe, PbS, TiO 2, and the like, but are not limited thereto.
  • the present disclosure may also have the following configuration.
  • the side surface of the partition wall is narrowed along the direction from the first surface side of the first compound semiconductor layer to the second surface side of the second compound semiconductor layer, any one of [A01] to [A08].
  • the first light reflecting layer is formed on a base surface located on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • the base surface extends to the surrounding area and
  • ⁇ Light emitting element array >> A light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged.
  • Each light emitting element A first compound semiconductor layer having a first surface and a second surface facing the first surface, The 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, Laminated structure, A first light reflecting layer formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer and having a convex shape toward a direction away from the active layer, and A second light-reflecting layer formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer and having a flat shape, Light emitting element array. [B02] The light emitting element array according to [B01], wherein a partition wall extending in the stacking direction of the laminated structure is formed in each light emitting element so as to surround the first light reflecting layer.
  • the partition wall extends from the first surface side of the first compound semiconductor layer to the middle of the first compound semiconductor layer in the thickness direction of the first compound semiconductor layer [B02].
  • the relationship between L 0 , L 1 and L 3 is The following equation (1), preferably the equation (1'), is satisfied or The following equation (2), preferably the equation (2'), is satisfied or Satisfy or satisfy the following equations (1) and (2)
  • the light emitting device array according to [B03] which satisfies the following formulas (1') and (2').
  • L 0 Distance from the end of the facing surface of the first light reflecting layer facing the first surface of the first compound semiconductor layer to the active layer
  • L 1 From the active layer, the first compound in the first compound semiconductor layer Distance to the end of the partition (the upper end of the partition and the end facing the active layer) extending halfway in the thickness direction of the semiconductor layer
  • L 3 Axis of the first light reflecting layer constituting the light emitting element Is the distance from the normal projection image of the partition wall to the laminated structure (more specifically, the normal projection image of the upper end portion of the partition wall).
  • the partition wall extends from the second surface side of the second compound semiconductor layer into the second compound semiconductor layer and the active layer, and further extends the inside of the first compound semiconductor layer to the first compound semiconductor layer.
  • the light emitting element array according to [B02] which extends halfway in the thickness direction.
  • the light emitting device array according to [B05] which satisfies the following formulas (3') and (4').
  • L 0 Distance from the end of the facing surface of the first light reflecting layer facing the first surface of the first compound semiconductor layer to the active layer
  • L 2 From the active layer, the first compound in the first compound semiconductor layer Distance to the end of the partition (the lower end of the partition and the end facing the first electrode) extending halfway in the thickness direction of the semiconductor layer
  • L 3 ' The first light reflecting layer constituting the light emitting element.
  • the first light reflecting layer is formed on a base surface located on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • the base surface extends into a peripheral region surrounded by a plurality of light emitting elements.
  • the light emitting element array according to any one of [B01] to [B06], wherein the base surface is uneven and differentiable.
  • [C10] The light emitting element array according to any one of [C07] to [C09], wherein the central portion of the first portion of the base surface is located on the apex (intersection) of a square lattice.
  • [C11] The light emitting element array according to [C10], wherein the central portion of the second portion of the base surface is located on the apex (intersection) of a square grid.
  • [C12] The light emitting element array according to any one of [C07] to [C09], wherein the central portion of the first portion of the base surface is located on the apex (intersection) of the equilateral triangle lattice.
  • the radius of curvature R 1 (that is, the radius of curvature of the first light reflecting layer) at the center of the first portion of the base surface is 1 ⁇ 10 -5 m or more, preferably 3 ⁇ 10 -5 m or more.
  • the light emitting element array according to any one of [C01] to [C21].
  • [C24] The light emitting device array according to any one of [C01] to [C23], which satisfies 1 ⁇ 10 -5 m ⁇ L OR when the resonator length is L OR.
  • [C25] The figure drawn by the first portion of the base surface when the base surface is cut in a virtual plane including the stacking direction of the laminated structure is a part of a circle or a part of a parabola [C01] to [C24]. ].
  • [C26] ⁇ Light emitting element of second configuration >> The light emitting device array according to any one of [C01] to [C25], wherein the first surface of the first compound semiconductor layer constitutes a base surface.
  • the material constituting the base material is at least one material selected from the group consisting of transparent dielectric materials such as TiO 2 , Ta 2 O 5 , SiO 2, and silicone resins and epoxy resins.
  • the second compound semiconductor layer is provided with a current injection region and a current non-injection region surrounding the current injection region.
  • the light emitting element according to any one of [C01] to [C31], wherein the shortest distance DCI from the area center of gravity of the current injection region to the boundary between the current injection region and the current non-injection region satisfies the following equation. array.
  • a mode loss action site which is provided on the second surface of the second compound semiconductor layer and constitutes a mode loss action region that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss.
  • the second light reflecting layer is formed on the second electrode, and is formed on the second electrode.
  • the laminated structure is formed 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.
  • the radius r 1 of the light reflection effective region of the first light reflection layer is ⁇ 0 ⁇ r 1 ⁇ 20 ⁇ ⁇ 0
  • a mode loss action site which is provided on the second surface of the second compound semiconductor layer and constitutes a mode loss action region that acts on an increase or decrease in oscillation mode loss.
  • a second electrode formed over the mode loss action site from the second surface of the second compound semiconductor layer, and The first electrode electrically connected to the first compound semiconductor layer, Is further equipped,
  • the second light reflecting layer is formed on the second electrode, and is formed on the second electrode.
  • the laminated structure is formed 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.
  • [E04] The light emitting device array according to any one of [E01] to [E03], wherein the current non-implanted / inner region and the current non-implanted / outer region are formed by ion implantation into a laminated structure.
  • the ion species is at least one ion selected from the group consisting of boron, proton, phosphorus, arsenic, carbon, nitrogen, fluorine, oxygen, germanium and silicon.
  • the mode loss action site is made of a dielectric material.
  • the mode loss action site is made of a dielectric material.
  • the optical distance from the active layer to the second surface of the second compound semiconductor layer in the current injection region is OL 2
  • the optical distance from the active layer to the top surface of the mode loss acting site in the mode loss acting region is OL 0 .
  • the laminated structure is formed 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.
  • the second light reflecting layer has a region that reflects or scatters the light from the first light reflecting layer toward the outside of the resonator structure composed of the first light reflecting layer and the second light reflecting layer [F01]. ] To [F05].
  • the light emitting element array according to any one of the items.
  • the optical distance from the active layer to the first surface of the first compound semiconductor layer in the current injection region is OL 1 ', and the optical distance from the active layer to the top surface of the mode loss acting site in the mode loss acting region is OL 0.
  • OL 0 '> OL 1 ' The light emitting device array according to any one of [F01] to [F06].
  • the generated light having a higher-order mode is dissipated toward the outside of the resonator structure composed of the first light reflecting layer and the second light reflecting layer by the mode loss acting region, and thus oscillates.
  • the mode loss action site is made of a dielectric material.
  • the mode loss action site is made of a dielectric material.
  • ⁇ Light emitting element array having a 7-D configuration >> A convex portion is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • the optical distance from the active layer to the first surface of the first compound semiconductor layer in the current injection region is OL 1 ', and the optical distance from the active layer to the top surface of the mode loss acting site in the mode loss acting region is OL 0.
  • OL 0 ' ⁇ OL 1 ' The light emitting device array according to [F12].
  • a convex portion is formed on the first surface side of the first compound semiconductor layer.
  • 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 acting region, and thus the oscillation mode loss is reduced by any one of [F12] to [F14].
  • [F17] The light emitting element array according to any one of [F01] to [F16], wherein the second electrode is made of a transparent conductive material. [G01] ⁇ Eighth light emitting element array >> Item 2. Light emission according to any one of [C01] to [F17], wherein at least two light absorbing material layers are formed in the laminated structure including the second electrode in parallel with the virtual plane occupied by the active layer. Element array. [G02] The light emitting device array according to [G01], wherein at least four light absorbing material layers are formed.
  • the oscillation wavelength is ⁇ 0
  • the equivalent refractive index of the entire portion of the laminated structure located between the two light absorption material layers and the light absorption material layer and the light absorption material layer is n eq , and light.
  • the distance between the absorbent 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 ) ⁇
  • the light emitting element array according to [G01] or [G02].
  • m is 1 or any integer of 2 or more including 1.
  • [G04] The light emitting device array according to any one of [G01] to [G03], wherein the thickness of the light absorbing material layer is ⁇ 0 / (4 ⁇ n eq) or less.
  • [G05] The light emitting element array according to any one of [G01] to [G04], wherein the light absorbing material layer is located at the minimum amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • the active layer is located at the maximum amplitude portion generated in the standing wave of light formed inside the laminated structure.
  • the light absorbing material layer is a compound semiconductor material having a narrower bandgap than the compound semiconductor constituting the laminated structure, a compound semiconductor material doped with impurities, a transparent conductive material, and a light reflecting layer having light absorption characteristics.
  • the light emitting element array according to any one of [G01] to [G07] which is composed of at least one kind of material selected from the group consisting of constituent materials.
  • the base surface is a method for manufacturing a light emitting element array composed of a plurality of light emitting elements which are uneven and differentiable.
  • a second light reflecting layer is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, and then a second light reflecting layer is formed.
  • the surface of the first sacrificial layer is made convex, and then A second sacrificial layer is formed on the second portion of the base surface exposed between the first sacrificial layer and the first sacrificial layer and on the first sacrificial layer to make the surface of the second sacrificial layer uneven.
  • the first surface of the base surface is used. After forming a convex portion in the portion and forming at least a concave portion in the second portion of the base surface, A first light-reflecting layer is formed on the first portion of the base surface, A method for manufacturing a light emitting element array including each process.
  • the base surface is a method for manufacturing a light emitting element array composed of a plurality of light emitting elements which are uneven and differentiable.
  • a second light reflecting layer is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, and then a second light reflecting layer is formed.
  • the surface of the first sacrificial layer is made convex, and then By etching back the first sacrificial layer and further etching back from the base surface toward the inside, a convex portion is formed on the first portion of the base surface when the second surface of the first compound semiconductor layer is used as a reference.
  • the second sacrificial layer After forming When the second sacrificial layer is formed on the base surface, the second sacrificial layer is etched back, and then the second sacrificial layer is etched back inward from the base surface, so that the second surface of the first compound semiconductor layer is used as a reference.
  • a first light-reflecting layer is formed on the first portion of the base surface, A method for manufacturing a light emitting element array including each process.
  • the base surface is a method for manufacturing a light emitting element array composed of a plurality of light emitting elements which are uneven and differentiable.
  • Prepare a mold with a surface complementary to the base surface After forming the laminated structure, a second light reflecting layer is formed on the second surface side of the second compound semiconductor layer, and then a second light reflecting layer is formed. After forming the sacrificial layer on the base surface on which the first light reflecting layer should be formed, the shape of the surface complementary to the base surface of the mold is transferred to the sacrificial layer, and then the uneven portion is formed on the sacrificial layer.
  • a convex portion is formed on the first portion of the base surface when the second surface of the first compound semiconductor layer is used as a reference.
  • a first light-reflecting layer is formed on the first portion of the base surface, A method for manufacturing a light emitting element array including each process.

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Abstract

本開示の発光素子(10A)は、第1面(21a)及び第2面(21b)を有する第1化合物半導体層(21)、活性層(23)、並びに、第1面(22a)及び第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)、第1化合物半導体層(21)の第1面(21a)側に形成され、活性層(23)から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層(41)、並びに、第2化合物半導体層(22)の第2面(22b)側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層(42)を備えており、第1光反射層(41)を囲むように、積層構造体(20)の積層方向に延びる隔壁(24)が形成されている。

Description

発光素子
 本開示は、発光素子、より具体的には、面発光レーザ素子(VCSEL)から成る発光素子に関する。
 面発光レーザ素子から成る発光素子においては、一般に、2つの光反射層(Distributed Bragg Reflector 層、DBR層)の間でレーザ光を共振させることによってレーザ発振が生じる。そして、n型化合物半導体層(第1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(第2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電極の上に第2光反射層を形成する。また、n型化合物半導体層上に(導電性の基板上にn型化合物半導体層が形成されている場合には基板の露出面上に)、第1光反射層及び第1電極を形成する。尚、本明細書において、「上」という概念は、活性層を基準として、活性層から離れる方向を指す場合があるし、「下」という概念は、活性層を基準として、活性層に近づく方向を指す場合があるし、「凸」、「凹」という概念は、活性層を基準としている場合がある。
 第1光反射層が凹面鏡としても機能する構造が、例えば、WO2018/083877A1から周知である。ここで、この国際公開公報に開示された技術にあっては、活性層を基準として、例えば、n型化合物半導体層に凸部が形成されており、凸部上に第1光反射層が形成されている。
WO2018/083877A1
 第1光反射層が一種の凹面鏡として機能するVCSELにあっては、迷光が、凹面鏡の側部(端部)によって、隣接VCSELに侵入する可能性が高いといった問題がある。このような隣接VCSELに飛来した光は、隣接VCSELの活性層に吸収され、あるいは又、共振モードにカップリングして、隣接VCSELの発光動作に影響を与えるし、ノイズ発生の原因になる。尚、このような現象を、凹面鏡に起因した光クロストークと呼ぶ場合がある。また、積層構造体をGaN系化合物半導体から構成する場合、熱飽和の問題が挙げられる。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Ta25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、上記の問題が生じ易い。
 従って、本開示の目的は、光クロストークの発生を防止し得る構成、構造を有する発光素子、あるいは又、熱飽和の発生を防止し得る構成、構造を有する発光素子を提供することにある。
 上記の目的を達成するための本開示の発光素子は、
 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、
 第1化合物半導体層の第1面側に形成され、活性層から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えており、
 第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されている。
 上記の目的を達成するための本開示の発光素子アレイは、発光素子が、複数、配列されて成る発光素子アレイであって、
 各発光素子は、
 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、
 第1化合物半導体層の第1面側に形成され、活性層から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えている。
図1は、実施例1の発光素子アレイの模式的な一部断面図である。 図2は、図1に示した実施例1の発光素子アレイを構成する発光素子の模式的な一部断面図である。 図3は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図4は、図3に示した実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び第1電極の配置を示す模式的な平面図である。 図5は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図6は、図5に示した実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び第1電極の配置を示す模式的な平面図である。 図7は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図8は、図7に示した実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び第1電極の配置を示す模式的な平面図である。 図9は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図10は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図11は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図12は、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を示す模式的な平面図である。 図13は、実施例1の発光素子アレイの変形例-1の模式的な一部断面図である。 図14は、図13に示した実施例1の発光素子アレイの変形例-1を構成する発光素子の模式的な一部断面図である。 図15は、実施例1の発光素子アレイの変形例-2の模式的な一部断面図である。 図16は、図15に示した実施例1の発光素子アレイの変形例-2を構成する発光素子の模式的な一部断面図である。 図17は、実施例2の発光素子アレイの模式的な一部断面図である。 図18は、図17に示した実施例2の発光素子アレイを構成する発光素子の模式的な一部断面図である。 図19は、実施例2の発光素子の変形例-1の模式的な一部断面図である。 図20は、実施例2の発光素子の変形例-2の模式的な一部断面図である。 図21は、実施例2の発光素子の変形例-3の模式的な一部断面図である。 図22は、実施例3の発光素子の模式的な一部断面図である。 図23は、実施例5の発光素子の模式的な一部端面図である。 図24は、実施例5の発光素子の変形例(変形例-1)の模式的な一部端面図である。 図25は、実施例5の発光素子の変形例(変形例-2)の模式的な一部端面図である。 図26は、実施例5の発光素子アレイの模式的な一部端面図である。 図27は、実施例5の発光素子アレイの模式的な一部端面図である。 図28は、実施例5の発光素子アレイの模式的な一部端面図である。 図29A及び図29Bは、実施例5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30は、図29Bに引き続き、実施例5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31は、図30に引き続き、実施例5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32A及び図32Bは、図31に引き続き、実施例5の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である。 図33A、図33B及び図33Cは、図32Bに引き続き、実施例5の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である。 図34A及び図34Bは、図33Cに引き続き、実施例5の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である。 図35は、実施例6の発光素子の模式的な一部端面図である。 図36は、実施例6の発光素子アレイの模式的な一部端面図である。 図37は、実施例6の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を示す模式的な平面図である。 図38は、実施例6の発光素子アレイにおける第1光反射層及び第1電極の配置を示す模式的な平面図である。 図39は、実施例6の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を示す模式的な平面図である。 図40は、実施例6の発光素子アレイにおける第1光反射層及び第1電極の配置を示す模式的な平面図である。 図41A及び図41Bは、実施例6の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である。 図42A及び図42Bは、図41Bに引き続き、実施例6の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である。 図43A及び図43Bは、図42Bに引き続き、実施例6の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である。 図44は、実施例7の発光素子アレイの模式的な一部端面図である。 図45は、実施例7の発光素子アレイの模式的な一部端面図である。 図46は、実施例7の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を示す模式的な平面図である。 図47A及び図47Bは、実施例8の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を示す模式的な平面図である。 図48は、実施例9の発光素子の模式的な一部端面図である。 図49は、実施例10の発光素子の模式的な一部端面図である。 図50は、実施例10の発光素子の変形例の模式的な一部端面図である。 図51A、図51B及び図51Cは、実施例11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52A図52B及び図52Cは、実施例13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53は、実施例15の発光素子の模式的な一部端面図である。 図54A及び図54Bは、実施例15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55の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、従来の発光素子、実施例15の発光素子及び実施例20の発光素子における光場強度を示す概念図である。 図56は、実施例16の発光素子の模式的な一部端面図である。 図57は、実施例17の発光素子の模式的な一部端面図である。 図58A及び図58Bは、それぞれ、実施例18の発光素子の模式的な一部端面図、及び、実施例18の発光素子の要部を切り出した模式的な一部断面図である。 図59は、実施例19の発光素子の模式的な一部端面図である。 図60は、実施例20の発光素子の模式的な一部端面図である。 図61は、実施例21の発光素子の模式的な一部断面図である。 図62は、実施例21の発光素子の模式的な一部断面図と、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63は、実施例24の発光素子の模式的な一部断面図である。 図64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を想定したときの概念図である。 図65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R1(RDBR)の値の関係を示すグラフである。 図66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R1(RDBR)の値の関係を示すグラフである。 図67A及び図67B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68A及び図68B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。
 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.本開示の発光素子及び本開示の発光素子アレイ、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の発光素子及び本開示の発光素子アレイ)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1~実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1~実施例3の変形)
6.実施例5(本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の第2の態様に係る発光素子アレイ、及び、本開示の第1の態様に係る発光素子アレイの製造方法、並びに、第1構成の発光素子、第1-A構成の発光素子、第2構成の発光素子)
7.実施例6(実施例5の変形、第1-B構成の発光素子)
8.実施例7(実施例5の別の変形、第1-C構成の発光素子)
9.実施例8(実施例5の更に別の変形)
10.実施例9(実施例5~実施例8の変形、第3構成の発光素子)
11.実施例10(実施例5~実施例8の変形、第4構成の発光素子)
12.実施例11(実施例10の変形)
13.実施例12(実施例5~実施例11の変形)
14.実施例13(本開示の第2の態様に係る発光素子アレイの製造方法)
15.実施例14(実施例5~実施例13の変形、第5構成の発光素子)
16.実施例15(実施例5~実施例14の変形、第6-A構成の発光素子)
17.実施例16(実施例15の変形、第6-B構成の発光素子)
18.実施例17(実施例15~実施例16の変形、第6-C構成の発光素子)
19.実施例18(実施例15~実施例17の変形、第6-D構成の発光素子)
20.実施例19(実施例15~実施例18の変形)
21.実施例20(実施例5~実施例19の変形、第7-A構成の発光素子、第7-B構成の発光素子、第7-C構成の発光素子及び第7-D構成の発光素子)
22.実施例21(実施例5~実施例20の変形、第8構成の発光素子)
23.実施例22(実施例21の変形)
24.実施例23(実施例21の別の変形)
25.実施例24(実施例21~実施例23の変形)
26.その他
〈本開示の発光素子及び本開示の発光素子アレイ、全般に関する説明〉
 本開示の発光素子アレイにあっては、各発光素子において、第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されている形態とすることができる。
 本開示の発光素子、あるいは又、本開示の発光素子アレイの上記の好ましい形態にあっては、第1光反射層を囲むように積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されているが、第1光反射層の正射影像は、第1光反射層と対向する隔壁の側面(以下、『隔壁側面』と呼ぶ場合がある)の正射影像(以下、『隔壁側面の正射影像』と呼ぶ場合がある)に含まれていてもよいし、隔壁側面の正射影像は、第1光反射層の光反射に寄与しない部分(第1光反射層の非有効領域)の正射影像に含まれていてもよい。あるいは又、第1光反射層がその上に形成された基部面(後述する)は、隔壁側面の正射影像に含まれていてもよい。また、隔壁側面は、連続面であってもよいし、一部が切り欠かれた非連続面であってもよい。尚、本明細書において、『正射影像』とは、積層構造体へ正射影したときに得られる正射影像を意味する。
 本開示の発光素子、あるいは、上記の好ましい形態を含む本開示の発光素子アレイを構成する発光素子(以下、これらを総称して、『本開示の発光素子等』と呼ぶ場合がある)において、隔壁は、第1化合物半導体層の第1面側から、第1化合物半導体層内を、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている形態とすることができる。即ち、隔壁の上端部は、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中に位置する形態とすることができる。隔壁の下端部は、発光素子の第1面に露出している場合もあるし、発光素子の第1面に露出していない場合もある。ここで、『発光素子の第1面』とは、第1光反射層が設けられた側の発光素子の露出面を指し、『発光素子の第2面』とは、第2光反射層が設けられた側の発光素子の露出面を指す。そして、本開示の発光素子アレイのこのような形態において、L0とL1とL3との間の関係は、
 以下の式(1)、好ましくは、式(1’)を満足し、又は、
 以下の式(2)、好ましくは、式(2’)を満足し、又は、
 以下の式(1)及び式(2)を満足し、又は、
 以下の式(1’)及び式(2’)を満足することが望ましい。
0.01×L0≦L0-L1   (1)
0.05×L0≦L0-L1   (1’)
0.01×L3≦L1      (2)
0.05×L3≦L1      (2’)
ここで、
0:第1化合物半導体層の第1面と対向する第1光反射層の対向面の端部から、活性層までの距離
1:活性層から、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びる隔壁の端部(隔壁の上端部であり、活性層の方を向いた端部)までの距離
3:発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、積層構造体への隔壁の正射影像(より具体的には、隔壁の上端部の正射影像)までの距離
である。尚、(L0-L1)の上限値はL0未満であるが、活性層と第1電極との間に隔壁によって短絡が発生しない場合には、(L0-L1)の上限値はL0以上であってもよい。
 あるいは又、本開示の発光素子等において、隔壁は、第2化合物半導体層の第2面側から第2化合物半導体層内及び活性層内を延び、更に、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている形態とすることができる。即ち、隔壁の下端部は、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中に位置する形態とすることができる。隔壁の上端部は、発光素子の第2面に露出している場合もあるし、発光素子の第2面に露出していない場合もある。そして、本開示の発光素子アレイのこのような形態において、L0とL2とL3’との間の関係は、
 以下の式(3)、好ましくは、式(3’)を満足し、又は、
 以下の式(4)、好ましくは、式(4’)を満足し、又は、
 以下の式(3)及び式(4)を満足し、又は、
 以下の式(3’)及び式(4’)を満足することが望ましい。
0.01×L0≦L2    (3)
0.05×L0≦L2    (3’)
0.01×L3’≦L2   (4)
0.05×L3’≦L2   (4’)
ここで、
0 :第1化合物半導体層の第1面と対向する第1光反射層の対向面の端部から、活性層までの距離
2 :活性層から、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びる隔壁の端部(隔壁の下端部であり、第1電極の方を向いた端部)までの距離
3’:発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、積層構造体への隔壁の正射影像(より具体的には、隔壁の下端部の正射影像)までの距離
である。尚、L2の上限値はL0未満であるが、活性層と第1電極との間に隔壁によって短絡が発生しない場合には、L2の上限値はL0であってもよい。
 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、隔壁は、活性層で生成した光を透過しない材料から構成されている形態とすることができ、これによって、迷光の発生、光クロストークの発生を防止することができる。具体的には、このような材料として、チタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、MoSi2等の光を遮光することができる材料を挙げることができ、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法等によって形成することができる。あるいは又、黒色の着色剤を混入した光学濃度が1以上の黒色の樹脂膜(具体的には、例えば、黒色のポリイミド系樹脂や、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂)を挙げることができる。
 あるいは又、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、隔壁は、活性層で生成した光を反射する材料から構成されている形態とすることができ、これによって、迷光の発生、光クロストークの発生を防止することができるし、迷光を効率良く発光素子自身に戻すことができ、発光素子の発光効率の改善に寄与することができる。具体的には、隔壁は、薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタから構成されている。薄膜フィルタは、例えば、後述する光反射層と積層方向(交互の配列方向)が異なるものの、同様の構成、構造を有する。具体的には、積層構造体の一部に凹部を形成し、例えば、スパッタリング法に基づき、この凹部内を光反射層と同様の材料で、順次、埋め込むことで、積層構造体の積層方向と直交する仮想平面で隔壁を切断したとき、誘電体層が交互に配列された薄膜フィルタを得ることができる。あるいは又、このような材料として、金属材料や合金材料、金属酸化物材料を例示することができ、より具体的には、銅(Cu)やその合金、金(Au)やその合金、スズ(Sn)やその合金、銀(Ag)や銀合金(例えば、Ag-Pd-Cu、Ag-Sm-Cu)、白金(Pt)やその合金、パラジウム(Pd)やその合金、チタン(Ti)やその合金、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金(例えば、Al-NdやAl-Cu)、Al/Ti積層構造、Al-Cu/Ti積層構造、クロム(Cr)やその合金、ITO等を挙げることができ、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法;メッキ法等によって形成することができる。
 あるいは又、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、第1化合物半導体層を構成する材料の熱伝導率をTC1、隔壁を構成する材料の熱伝導率をTC0としたとき、
1×10-1≦TC1/TC0≦1×102
を満足する形態とすることができる。このような隔壁を構成する材料として、具体的には、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、白金(Pt)等の金属あるいはその合金あるいはこれらの金属の混合物、ITO等を挙げることができ、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法、真空蒸着法を含む蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル・ゲル法;メッキ法等によって形成することができる。そして、このように、隔壁を高い熱伝導率を有する材料から構成することで、積層構造体において発生した熱を隔壁を介して外部に排熱(放熱)することができる。尚、この場合、積層構造体において発生した熱を隔壁及び隔壁延在部を介して外部に排熱(放熱)することができるように、発光素子の外面(第1面あるいは第2面)に隔壁延在部を形成してもよく、あるいは又、積層構造体において発生した熱を隔壁及び第1電極あるいは第2電極あるいはパッド電極(後述する)を介して外部に排熱(放熱)することができるように、隔壁を第1電極あるいは第2電極あるいはパッド電極に接続してもよい。
 あるいは又、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、第1化合物半導体層を構成する材料の線膨張率をCTE1、隔壁を構成する材料の線膨張率をCTE0としたとき、
|CTE0-CTE1|≦1×10-4/K
を満足する形態とすることができる。このような隔壁を構成する材料として、具体的には、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、カーボン系材料、SOG、多結晶GaN、単結晶GaNを挙げることができる。このように線膨張率を規定することで、発光素子全体の熱膨張係数の最適化を図ることができ、発光素子の熱膨張を制御(抑制)することができる。具体的には、例えば、積層構造体の正味の熱膨張係数を大きくすることができ、発光素子を実装する基板材料等の熱膨張係数に合わせることで、発光素子の破損防止や、応力の発生による発光素子の信頼性の低下を抑制することができる。ポリイミド系樹脂から成る隔壁は、例えば、スピンコート法及びキュア法に基づき形成することができる。
 あるいは又、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、隔壁を絶縁材料から構成すれば、電気的クロストークの発生を抑制することができる。即ち、隣接する発光素子の間に不要な電流が流れることを防止することができる。
 あるいは又、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、隔壁はハンダ材料から構成されており、隔壁の一部は発光素子の外面に露出している形態とすることができる。発光素子の外面に露出した隔壁の一部によって、一種のバンプを構成することができる。このような隔壁を構成する材料として、具体的には、Au-Sn共晶ハンダ、所謂低融点金属(合金)材料やハンダ材料、ロウ材を用いることができ、例えば、In(インジウム:融点157゜C);インジウム-金系の低融点合金;Sn80Ag20(融点220~370゜C)、Sn95Cu5(融点227~370゜C)等の錫(Sn)系高温ハンダ;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、Pb94.5Ag5.5(融点304~365゜C)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(融点309゜C)等の鉛(Pb)系高温ハンダ;Zn95Al5(融点380゜C)等の亜鉛(Zn)系高温ハンダ;Sn5Pb95(融点300~314゜C)、Sn2Pb98(融点316~322゜C)等の錫-鉛系標準ハンダ;Au88Ga12(融点381゜C)等のロウ材(以上の添字は全て原子%を表す)を挙げることができる。
 更には、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、第1化合物半導体層の第1面側から第2化合物半導体層の第2面側に向かう方向に沿って、隔壁の側面は窄まっている形態とすることができる。即ち、積層構造体の積層方向を含む仮想平面で発光素子を切断したときの隔壁の側面の形状は台形である形態(第2化合物半導体層側が短辺であり、第1化合物半導体層側が長辺である等脚台形)とすることができる。そして、これによって、迷光を一層効率良く発光素子自身に戻すことができる。
 積層構造体の積層方向を含む仮想平面で発光素子を切断したときの隔壁の側面の形状として、線分、弧、放物線の一部、任意の曲線の一部等を挙げることができる。また、積層構造体の積層方向と直交する仮想平面で発光素子を切断したときの隔壁の側面の形状として、円形、楕円形、長円形、正方形や長方形を含む矩形、正多角形(丸みを帯びた正多角形を含む)等を挙げることができる。第1光反射層、第2光反射層の平面形状として、具体的には、円形、楕円形、長円形、矩形、正多角形(正三角形、正方形、正六角形等)を挙げることができる。第1光反射層、第2光反射層の平面形状と、積層構造体の積層方向と直交する仮想平面で発光素子を切断したときの隔壁の側面の形状とは、相似形あるいは近似形であることが望ましい。
 発光素子がアレイ状に配列されている場合、隔壁は、各発光素子を構成する第1光反射層を取り囲むように設けられているが、隔壁側面よりも外側の領域は、隔壁によって占められていてもよいし(即ち、発光素子と発光素子との間は、隔壁を構成する材料で占められていてもよいし)、隔壁を構成する材料以外の材料(例えば、積層構造体)によって占められていてもよい。後者の場合、隔壁は、例えば、連続した溝状あるいは非連続の溝状に形成されている。
 本開示の発光素子アレイにおいて、発光素子の形成ピッチP0(発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、隣接する発光素子を構成する第1光反射層の軸線までの距離)は、3μm以上、50μm以下、好ましくは5μm以上、30μm以下、より好ましくは8μm以上、25μm以下であることが望ましい。
 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、InP系化合物半導体及びGaAs系化合物半導体から成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る構成とすることができる。具体的には、積層構造体は、
(a)GaN系化合物半導体から成る構成
(b)InP系化合物半導体から成る構成
(c)GaAs系化合物半導体から成る構成
(d)GaN系化合物半導体及びInP系化合物半導体から成る構成
(e)GaN系化合物半導体及びGaAs系化合物半導体から成る構成
(f)InP系化合物半導体及びGaAs系化合物半導体から成る構成
(g)GaN系化合物半導体、InP系化合物半導体及びGaAs系化合物半導体から成る構成
を挙げることができる。
 本開示の発光素子等において、共振器長をLORとしたとき、1×10-5m≦LORを満足することが好ましい。
 本開示の発光素子等において、積層構造体の熱伝導率の値は、第1光反射層の熱伝導率の値よりも高い構成とすることができる。第1光反射層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。
 本開示の発光素子等において、活性層と第1光反射層との間に各種の化合物半導体層(化合物半導体基板を含む)が存在する場合、この各種の化合物半導体層(化合物半導体基板を含む)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。
 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。場合によっては、発光素子製造用基板(後述する)を除去してもよい。
 本開示の発光素子等において、積層構造体は、具体的には、前述したとおり、例えば、AlInGaN系化合物半導体から成る構成とすることができる。ここで、AlInGaN系化合物半導体として、より具体的には、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaNを挙げることができる。更には、これらの化合物半導体に、所望に応じて、ホウ素(B)原子やタリウム(Tl)原子、ヒ素(As)原子、リン(P)原子、アンチモン(Sb)原子が含まれていてもよい。活性層は、量子井戸構造を有することが望ましい。具体的には、単一量子井戸構造(SQW構造)を有していてもよいし、多重量子井戸構造(MQW構造)を有していてもよい。量子井戸構造を有する活性層は、井戸層及び障壁層が、少なくとも1層、積層された構造を有するが、(井戸層を構成する化合物半導体,障壁層を構成する化合物半導体)の組合せとして、(InyGa(1-y)N,GaN)、(InyGa(1-y)N,InzGa(1-z)N)[但し、y>z]、(InyGa(1-y)N,AlGaN)を例示することができる。第1化合物半導体層を第1導電型(例えば、n型)の化合物半導体から構成し、第2化合物半導体層を第1導電型とは異なる第2導電型(例えば、p型)の化合物半導体から構成することができる。第1化合物半導体層、第2化合物半導体層は、第1クラッド層、第2クラッド層とも呼ばれる。第1化合物半導体層、第2化合物半導体層は、単一構造の層であってもよいし、多層構造の層であってもよいし、超格子構造の層であってもよい。更には、組成傾斜層、濃度傾斜層を備えた層とすることもできる。
 あるいは又、積層構造体を構成するIII族原子として、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、アルミニウム(Al)を挙げることができるし、積層構造体を構成するV族原子として、ヒ素(As)、リン(P)、アンチモン(Sb)、窒素(N)を挙げることができる。具体的には、AlAs、GaAs、AlGaAs、AlP、GaP、GaInP、AlInP、AlGaInP、AlAsP、GaAsP、AlGaAsP、AlInAsP、GaInAsP、AlInAs、GaInAs、AlGaInAs、AlAsSb、GaAsSb、AlGaAsSb、AlN、GaN、InN、AlGaN、GaNAs、GaInNAsを挙げることができるし、活性層を構成する化合物半導体として、GaAs、AlGaAs、GaInAs、GaInAsP、GaInP、GaSb、GaAsSb、GaN、InN、GaInN、GaInNAs、GaInNAsSbを挙げることができる。
 量子井戸構造として、2次元量子井戸構造、1次元量子井戸構造(量子細線)、0次元量子井戸構造(量子ドット)を挙げることができる。量子井戸を構成する材料として、例えば、Si;Se;カルコパイライト系化合物であるCIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2、AgInSe2;ペロブスカイト系材料;III-V族化合物であるGaAs、GaP、InP、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP、GaN、InAs、InGaAs、GaInNAs、GaSb、GaAsSb;CdSe、CdSeS、CdS、CdTe、In2Se3、In23、Bi2Se3、Bi23、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe、HgS、PbSe、PbS、TiO2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。
 積層構造体は、発光素子製造用基板の第2面上に形成され、あるいは又、化合物半導体基板の第2面上に形成される。尚、発光素子製造用基板あるいは化合物半導体基板の第2面は第1化合物半導体層の第1面と対向しており、発光素子製造用基板あるいは化合物半導体基板の第1面は発光素子製造用基板の第2面と対向している。発光素子製造用基板として、GaN基板、サファイア基板、GaAs基板、SiC基板、アルミナ基板、ZnS基板、ZnO基板、AlN基板、LiMgO基板、LiGaO2基板、MgAl24基板、InP基板、Si基板、これらの基板の表面(主面)に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができるが、GaN基板の使用が欠陥密度の少ないことから好ましい。また、化合物半導体基板として、GaN基板、InP基板、GaAs基板を挙げることができる。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面方位、あるいは、これらを特定方向にオフさせた面等を用いることもできる。発光素子を構成する各種の化合物半導体層の形成方法として、例えば、有機金属化学的気相成長法(MOCVD法,Metal Organic-Chemical Vapor Deposition 法、MOVPE法,Metal Organic-Vapor Phase Epitaxy 法)や分子線エピタキシー法(MBE法)、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法(HVPE法)、原子層堆積法(ALD法, Atomic Layer Deposition 法)、マイグレーション・エンハンスト・エピタキシー法(MEE法, Migration-Enhanced Epitaxy 法)、プラズマアシステッド物理的気相成長法(PPD法)等を挙げることができるが、これらに限定するものではない。
 GaAs、InP材料は同じく閃亜鉛鉱構造である。これらの材料から構成された化合物半導体基板の主面として、(100)、(111)AB、(211)AB、(311)AB等の面に加え、特定方向にオフさせた面を挙げることができる。尚、「AB」は90°オフ方向が異なることを意味しており、このオフ方向により面の主材料がIII族になるかV族になるかが決まる。これらの結晶面方位及び成膜条件を制御することにより、組成ムラやドット形状を制御することが可能となる。成膜方法として、GaN系と同じく、MBE法、MOCVD法、MEE法、ALD法等の成膜方法が一般に用いられるが、これらの方法に限定するものではない。
 ここで、GaN系化合物半導体層の形成にあっては、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。
 積層構造体をInP系化合物半導体あるいはGaAs系化合物半導体から構成する場合、III族原料に関しては、有機金属原料であるTMGa、TEGa、TMIn、TMAl等が一般的に用いられる。また、V族原料に関しては、アルシンガス(AsH3ガス)、ホスフィンガス(PH3ガス)、アンモニア(NH3)等が用いられる。尚、V族原料に関しては有機金属原料が用いられる場合もあり、例えば、ターシャリーブチルアルシン(TBAs)、ターシャリーブチルホスフィン(TBP)、ジメチルヒドラジン(DMHy)、トリメチルアンチモン(TMSb)等を挙げることができる。これらの材料は低温で分解するため、低温成長において有効である。n型ドーパントとして、Si源としてモノシラン(SiH4)、Se源としてセレン化水素(H2Se)等が用いられる。また、p型ドーパントとして、ジメチル亜鉛(DMZn)、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)等が用いられる。ドーパント材料としては、GaN系と同様の材料が候補となる。
 本開示の発光素子等の製造においては、発光素子製造用基板を残したままとしてもよいし、第1化合物半導体層上に活性層、第2化合物半導体層、第2電極、第2光反射層を、順次、形成した後、発光素子製造用基板を除去してもよい。具体的には、第1化合物半導体層上に活性層、第2化合物半導体層、第2電極、第2光反射層を、順次、形成し、次いで、第2光反射層を支持基板に固定した後、発光素子製造用基板を除去して、第1化合物半導体層(第1化合物半導体層の第1面)を露出させればよい。発光素子製造用基板の除去は、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、反応性イオンエッチング(RIE)法等の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、発光素子製造用基板の除去を行うことができる。
 支持基板は、例えば、発光素子製造用基板として例示した各種の基板から構成すればよいし、あるいは又、AlN等から成る絶縁性基板、Si、SiC、Ge等から成る半導体基板、金属製基板や合金製基板から構成することもできるが、導電性を有する基板を用いることが好ましく、あるいは又、機械的特性、弾性変形、塑性変形性、放熱性等の観点から金属製基板や合金製基板を用いることが好ましい。支持基板の厚さとして、例えば、0.05mm乃至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、ハンダ接合法、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ハンダ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化合物半導体層に電気的に接続された第1電極は、複数の発光素子において共通であり、第2化合物半導体層に電気的に接続された第2電極は、複数の発光素子において共通であり、あるいは又、複数の発光素子において個別に設けられている形態とすることができる。
 第1電極は、発光素子製造用基板が残されている場合、発光素子製造用基板の第2面と対向する第1面上に形成すればよいし、あるいは又、化合物半導体基板の第2面と対向する第1面上に形成すればよい。また、発光素子製造用基板が残されていない場合、積層構造体を構成する第1化合物半導体層の第1面上に形成すればよい。尚、この場合、第1化合物半導体層の第1面には第1光反射層が形成されるので、例えば、第1光反射層を取り囲むように第1電極を形成すればよい。第1電極は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、Ti(チタン)、バナジウム(V)、タングステン(W)、クロム(Cr)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、錫(Sn)及びインジウム(In)から成る群から選択された少なくとも1種類の金属(合金を含む)を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、具体的には、例えば、Ti/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt、Ag/Pdを例示することができる。尚、多層構成における「/」の前の層ほど、より活性層側に位置する。以下の説明においても同様である。第1電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のPVD法にて成膜することができる。
 第1光反射層を取り囲むように第1電極を形成する場合、第1光反射層と第1電極とは接している構成とすることができる。あるいは又、第1光反射層と第1電極とは離間している構成とすることができる。場合によっては、第1光反射層の縁部の上にまで第1電極が形成されている状態、第1電極の縁部の上にまで第1光反射層が形成されている状態を挙げることもできる。
 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In23、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In23)、ITiO(TiドープのIn23)、InSn、InSnZnO]、錫系透明導電性材料[具体的には、例えば、酸化錫(SnOX)、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、TiOX、グラフェン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、YbFe24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電極及び第2電極上に、外部の電極あるいは回路(以下、『外部の回路等』と呼ぶ場合がある)と電気的に接続するために、第1パッド電極及び第2パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ti(チタン)、アルミニウム(Al)、Pt(白金)、Au(金)、Ni(ニッケル)、Pd(パラジウム)から成る群から選択された少なくとも1種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ti/Pt/Auの多層構成、Ti/Auの多層構成、Ti/Pd/Auの多層構成、Ti/Pd/Auの多層構成、Ti/Ni/Auの多層構成、Ti/Ni/Au/Cr/Auの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。第1電極をAg層あるいはAg/Pd層から構成する場合、第1電極の表面に、例えば、Ni/TiW/Pd/TiW/Niから成るカバーメタル層を形成し、カバーメタル層の上に、例えば、Ti/Ni/Auの多層構成あるいはTi/Ni/Au/Cr/Auの多層構成から成るパッド電極を形成することが好ましい。
 第1光反射層及び第2光反射層を構成する光反射層(分布ブラッグ反射鏡層、Distributed Bragg Reflector 層、DBR層)は、例えば、半導体多層膜や誘電体多層膜から構成される。誘電体材料としては、例えば、Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B、Ti等の酸化物、窒化物(例えば、SiNX、AlNX、AlGaNX、GaNX、BNX等)、又は、フッ化物等を挙げることができる。具体的には、SiOX、TiOX、NbOX、ZrOX、TaOX、ZnOX、AlOX、HfOX、SiNX、AlNX等を例示することができる。そして、これらの誘電体材料の内、屈折率が異なる誘電体材料から成る2種類以上の誘電体膜を交互に積層することにより、光反射層を得ることができる。例えば、SiOX/SiNY、SiOX/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。光反射層の大きさ及び形状は、電流注入領域あるいは素子領域(これらに関しては後述する)を覆う限り、特に限定されない。
 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。
 活性層への電流注入を規制するために、電流注入領域が設けられている。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、長円形、矩形、正多角形(正三角形、正方形、正六角形等)を挙げることができる。電流注入領域と電流非注入・内側領域との境界の形状、及び、電流非注入・内側領域と電流非注入・外側領域との境界の形状は、相似形あるいは近似形であることが望ましい。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。
 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)を構成する材料として、SiO2を含むSiOX系材料、SiNX系材料、SiOYZ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、ポリイミド系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。
 実施例1は、本開示の発光素子及び本開示の発光素子アレイに関する。実施例の発光素子は、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の発光素子アレイの模式的な一部断面図を図1、図3に示し、発光素子の模式的な一部断面図を図2、図4に示し、実施例1の発光素子アレイにおける第1光反射層及び隔壁の配置を模式的な平面図を図5、図6、図7、図8、図9、図10、図11及び図12に示す。ここで、図1及び図2は、隔壁が導電性を有していない材料から構成されている例を示し、図3及び図4は、隔壁が導電性を有する材料から構成されている例あるいは隔壁が導電性を有していない材料から構成されている例を示す。また、図5、図6、図9及び図11は、発光素子が正方形の格子の頂点上に位置する場合を示し、図7、図8、図10及び図12は、発光素子が正三角形の格子の頂点上に位置する場合を示す。図1、図2、図3,図4は、図5あるいは図7の矢印A-Aに沿った模式的な一部断面図である。また、図中、Z軸は、発光素子を構成する第1光反射層の軸線(第1光反射層の中心を通る、積層構造体に対する垂線)を示す。
 実施例1の発光素子10Aあるいは後述する実施例2~実施例24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、
 第1化合物半導体層21の第1面側に形成され、活性層23から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層41、並びに、
 第2化合物半導体層22の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層42、
を備えており、
 第1光反射層41を囲むように、積層構造体20の積層方向に延びる隔壁24が形成されている。
 また、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例24の発光素子アレイは、発光素子10Aが、複数、配列されて成る発光素子アレイであって、
 各発光素子10A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、
 第1化合物半導体層21の第1面側に形成され、活性層23から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層41、並びに、
 第2化合物半導体層22の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層42、
を備えている。そして、各発光素子10Aにおいて、第1光反射層41を囲むように、積層構造体20の積層方向に延びる隔壁24が形成されている。
 図示するように、第1光反射層41の正射影像は、第1光反射層41と対向する隔壁24の側面24’の正射影像に含まれていてもよいし、図示しないが、隔壁側面24’の正射影像は、第1光反射層41の光反射に寄与しない部分(第1光反射層41の非有効領域)の正射影像に含まれていてもよい。また、隔壁24の側面24’は、連続面であってもよいし(図9及び図10参照)、一部が切り欠かれた非連続面であってもよい(図11及び図12参照)。後述する実施例2の隔壁25にあっても同様とすることができる。
 実施例1の発光素子10Aにおいて、隔壁24は、第1化合物半導体層21の第1面側から、第1化合物半導体層21内を、第1化合物半導体層21の厚さ方向の途中まで延びている。即ち、隔壁24の上端部(活性層23の方を向いた端部)24bは、第1化合物半導体層21の厚さ方向の途中に位置する。そして、実施例1の発光素子アレイにあっては、L0とL1とL3との間の関係は、前述した関係を満足している。具体的には、後述する表Dのとおりである。
 隔壁24は、活性層23で生成した光を透過しない材料から構成されており、あるいは又、第1化合物半導体層21を構成する材料の熱伝導率をTC1、隔壁24を構成する材料の熱伝導率をTC0としたとき、
1×10-1≦TC1/TC0≦1×102
を満足する。具体的には、第1化合物半導体層21を構成する材料はGaNから構成されており、隔壁24は銅(Cu)から構成されている。尚、
TC0:50ワット/(m・K)乃至100ワット/(m・K)
TC1:400ワット/(m・K)
である。例えば、銅層から成る隔壁24をメッキ法にて形成する場合、シード層として0.1μm程度の厚さのAu層等から成る下地層を予めスパッタリング法等で形成しておき、その上に銅層をメッキ法にて形成すればよい。このように、隔壁24を高い熱伝導率を有する材料から構成することで、積層構造体20において発生した熱を隔壁24を介して外部に効果的に排熱(放熱)することができる。
 あるいは又、隔壁24は、活性層23で生成した光を反射する材料、例えば、銀(Ag)から構成されている。
 あるいは又、第1化合物半導体層21を構成する材料(GaN)の線膨張率をCTE1、隔壁24を構成する材料(ポリイミド系樹脂)の線膨張率をCTE0としたとき、
|CTE0-CTE1|≦1×10-4/K
を満足する。具体的には、
CTE0:5.5×10-6/K
CTE1:25×10-6/K
である。そして、これらの材料を組み合わせることで発光素子10Aの正味の熱膨張係数を大きくすることができ、発光素子10Aを実装する基板材料等の熱膨張係数と合わせることができるので、発光素子10Aの破損や、発光素子10Aにおける応力の発生による信頼性の低下を抑制することができる。
 積層構造体20の積層方向を含む仮想平面(図示した例では、例えば、XZ平面)で発光素子10Aを切断したときの隔壁24の側面24’の形状は線分である。また、積層構造体20の積層方向と直交する仮想平面で発光素子10Aを切断したときの隔壁24の側面24’の形状は円形である。更には、図5及び図7に示すように、隔壁24は、各発光素子10Aを構成する第1光反射層41を取り囲むように設けられており、隔壁24の側面24’よりも外側の領域は、隔壁24によって占められている。即ち、発光素子10Aと発光素子10Aとの間は、隔壁24を構成する材料で占められている。
 図1及び図2に示すように、隔壁24を導電性を有していない材料から構成する場合、第1化合物半導体層21の第1面21aの上に第1電極31を設ける。
 また、図3及び図4に示すように、隔壁24を導電性を有している材料から構成する場合、あるいは又、隔壁24を導電性を有していない材料から構成する場合、隔壁24の露出面(下端面24a)の上に第1電極31を設けてもよい(図5、図6、図7及び図8も参照)。具体的には、隔壁24の下端部(第1電極31の方を向いた端部)24aは、発光素子10Aの第1面10a(第1化合物半導体層21の第1面21a)に形成された第1電極31に接している。尚、発光素子の第2面10bは発光素子の露出面である。隔壁24を導電性を有している材料から構成する場合、隔壁24が第1電極31を兼ねていてもよい。このように隔壁24を高い熱伝導率を有する材料から構成することで、積層構造体20において発生した熱を隔壁24を介して外部に排熱(放熱)することができる。具体的には、積層構造体20において発生した熱を隔壁24及び第1電極31あるいは第1パッド電極を介して外部に効果的に排熱(放熱)することができる。
 但し、これに限定するものではなく、発光素子10Aと発光素子10Aとの間は、隔壁24を構成する材料以外の材料(例えば、積層構造体20)によって占められていてもよい。即ち、隔壁24は、例えば、連続した溝状に形成されていてもよいし(図9及び図10参照)、あるいは又、非連続の溝状に形成されていてもよい(図11及び図12参照)。尚、図9、図10、図11、図12において、隔壁を明示するために隔壁の部分に斜線を付した。
 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。そして、実施例1の発光素子10Aにおいては、第1化合物半導体層21の第1面21aが基部面90を構成する。第1光反射層41は基部面90に形成されている。基部面90は、活性層23から離れる方向に向かって凸状の形状を有する。
 発光素子アレイにおいて、発光素子10Aの形成ピッチは、3μm以上、50μm以下、好ましくは5μm以上、30μm以下、より好ましくは8μm以上、25μm以下であることが望ましい。また、基部面90の曲率半径R1は、1×10-5m以上であることが望ましい。共振器長LORは、1×10-5m≦LORを満足することが好ましい。
 積層構造体20は、GaN系化合物半導体、InP系化合物半導体及びGaAs系化合物半導体から成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る構成とすることができる。実施例1にあっては、具体的には、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、例えば、Siが2×1016cm-3程度ドーピングされた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、例えば、マグネシウムが1×1019cm-3程度ドーピングされたp-GaN層から成る。第1化合物半導体層21の面方位は{0001}面に限定されず、例えば、半極性面である{20-21}面等とすることもできる。Ti/Pt/Auから成る第1電極31は、例えばTi/Pt/Au又はV/Pt/Auから成る第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等と電気的に接続されている。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2電極32は、透明導電性材料、具体的には、厚さ30nmのITOから成る。第2電極32の縁部の上には、外部の回路等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から成る第2パッド電極33が形成あるいは接続されていてもよい(図13、図14、図15、図16参照)。第1光反射層41及び第2光反射層42は、Ta25層とSiO2層との積層構造や、SiN層とSiO2層との積層構造から成る。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に設けられた開口部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。
 電流狭窄領域を得るためには、このように、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)34を形成してもよく、絶縁層(電流狭窄層)34には、第2化合物半導体層22に電流を注入するための開口部34Aが設けられている。あるいは又、電流狭窄領域を得るために、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。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。あるいは又、第2化合物半導体層22に不純物(例えば、ボロン)をイオン注入して、導電性が低下した領域から成る電流狭窄領域を形成してもよい。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(電流注入領域)と電気的に接続されている必要がある。
 図1、図2、図3及び図4に示した例では、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Aにおいて共通であり、第2電極32は第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。第1電極31も、発光素子アレイを構成する発光素子10Aにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。そして、第1光反射層41を介して光が外部に出射されてもよいし、第2光反射層42を介して光が外部に出射されてもよい。
 あるいは又、実施例1の発光素子アレイの変形例-1の模式的な一部断面図を図13に示し、図13に示した実施例1の発光素子アレイの変形例-1を構成する発光素子の模式的な一部断面図を図14に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Aにおいて個別に形成されており、第2パッド電極33を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Aにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。そして、第1光反射層41を介して光が外部に出射されてもよいし、第2光反射層42を介して光が外部に出射されてもよい。
 あるいは又、実施例1の発光素子アレイの変形例-2の模式的な一部断面図を図15に示し、図15に示した実施例1の発光素子アレイの変形例-2を構成する発光素子の模式的な一部断面図を図16に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Aにおいて個別に形成されている。また、第2電極32の上に形成された第2パッド電極33の上にはバンプ35が形成されており、バンプ35を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Aにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。バンプ35は、基部面90に対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分に配設されており、第2光反射層42を覆っている。バンプ35として、金(Au)バンプ、ハンダバンプ、インジウム(In)バンプを例示することができる。バンプ35の配設方法は周知の方法とすることができる。そして、第1光反射層41を介して光が外部に出射される。尚、図1に示した発光素子10Aにおいてバンプ35を設けてもよい。バンプ35の形状として、円柱形、環状、半球形を例示することができる。
 尚、図13、図14、図15、図16に示した実施例1の発光素子アレイあるいは発光素子の変形例を、図1及び図2に示した実施例1の発光素子アレイあるいは発光素子の変形例としたが、図3及び図4に示した実施例1の発光素子アレイあるいは発光素子の変形例とすることもできる。
 図5及び図7に示す実施例1の発光素子アレイにおいて、発光素子10Aのパラメータは以下の表Aのとおりである。尚、第1光反射層41の直径をD1で示し、基部面90の高さをH1で示す(図1参照)。また、図5及び図7に示す実施例1の発光素子10Aの仕様を、以下の表B及び表Cに示す。尚、「発光素子数」とは、1つの発光素子アレイを構成する発光素子の数である。更には、P0、L0、L1及びL3の値を表Dに示し、後述する実施例2におけるP0、L0、L2及びL3’の値を表Eに示す。
 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、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。
〈表A〉
        図5参照     図7参照
形成ピッチ    25μm     20μm
曲率半径R1   100μm    200μm
直径D1      20μm     15μm
高さH1       2μm      2μm
〈表B〉 図5参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  445nm
発光素子数        100×100
〈表C〉 図7参照
第2光反射層42     SiO2/SiN(9ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  488nm
発光素子数        1000×1000
〈表D〉 実施例1
0 :40μm
0 :30μm
1 :28μm
3 :18μm
〈表E〉 実施例2
0 :20μm
0 :17μm
2 :12μm
3’: 9μm
 実施例1の発光素子10Aあるいは発光素子アレイの製造方法については、実施例5において説明する。
 実施例1の発光素子あるいは発光素子アレイにあっては、第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されているので、光クロストークの発生を防止することができるし、あるいは又、熱飽和の発生を防止することができる。その結果、高い発光効率、高い信頼性を有する発光素子、発光素子アレイを提供することができる。
 実施例2は、実施例1の変形である。実施例2の発光素子アレイの模式的な一部断面図を図17に示し、発光素子の模式的な一部断面図を図18に示す。
 実施例2の発光素子10Bにおいて、隔壁25Aは、第2化合物半導体層22の第2面側から第2化合物半導体層22内及び活性層23内を延び、更に、第1化合物半導体層21内を第1化合物半導体層21の厚さ方向の途中まで延びている。即ち、隔壁25Aの下端部25aは、第1化合物半導体層21の厚さ方向の途中に位置する。そして、実施例2の発光素子アレイにあっては、L0とL2とL3’との間の関係は、前述した関係を満足しており、上記の表Eに示したとおりである。隔壁25Bの上端部25bは、発光素子10Bの第2面10bに露出している。
 あるいは又、実施例2の発光素子10Bの変形例-1の模式的な一部断面図を図19に示すように、隔壁25Bの上端部25bは、発光素子10Bの第2面10bに露出していなくともよい。具体的には、隔壁25Bの上端部25bは、絶縁層(電流狭窄層)34及び第2電極32によって覆われている。
 あるいは又、実施例2の発光素子10Bの変形例-2の模式的な一部断面図を図20に示すように、第1化合物半導体層21の第1面側から第2化合物半導体層22の第2面側に向かう方向に沿って、隔壁25Cの側面25’は窄まっている。即ち、積層構造体20の積層方向を含む仮想平面(図示した例では、例えば、XZ平面)で発光素子10Bを切断したときの隔壁25Cの側面の形状は台形、具体的には、第2化合物半導体層側が短辺であり、第1化合物半導体層側が長辺である等脚台形である。
 これらの隔壁25A,25B,25Cは、実施例1において説明した隔壁から構成することができる。
 あるいは又、実施例2の発光素子10Bの変形例-3の模式的な一部断面図を図21に示すように、隔壁25Dは、ハンダ材料、具体的には、例えば、Au-Sn共晶ハンダから構成されており、隔壁25Dの一部25D’は、発光素子10Bの外面(第2面10b)上に形成されている。具体的には、発光素子10の第2面10bから露出した隔壁25Dの一部25D’によって一種のバンプが構成されており、隔壁25Dの一部25D’を介して外部の回路等に接続することができる。
 実施例3は、実施例1~実施例2の変形である。実施例1~実施例2においては、第1光反射層41を第1化合物半導体層21の第1面21aに形成した。これに対して、実施例3の発光素子10A’として実施例1の発光素子の変形例を図22に示すが、第1光反射層41は、発光素子製造用基板としてのサファイア基板40の上に形成されている。この点を除き、実施例3の発光素子あるいは発光素子アレイは、実施例1あるいは実施例2の発光素子あるいは発光素子アレイと同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、図示しない第1電極31は、図示しない領域において、第1化合物半導体層21に接続されている。
 実施例4は、実施例1~実施例3の変形である。実施例1~実施例2においては、積層構造体20をGaN系化合物半導体から構成した。一方、実施例4にあっては、積層構造体20をInP系化合物半導体から構成した。具体的には、第1化合物半導体層を、Seを1×1018cm-3ドーピングしたn-InPから構成し、活性層をInAsあるいはInGaAsPの量子ドットから構成し、第2化合物半導体層を、Znを1×1019cm-3ドーピングしたp-InPから構成した。また、電流狭窄領域を、n-InP層/p-InP層/n-InP層の積層構造、あるいは、FeドープのInP層から構成し、あるいは又、イオン注入法に基づき形成した。第2電極32を厚さ30nmのIZOあるいはITOから構成した。更には、実施例3の変形例としての実施例4の発光素子にあっては、第1光反射層は、発光素子製造用基板としての半絶縁性のInP基板(アンドープであり、あるいは又、Feがドープされている)の上に形成されている。以上の点を除き、実施例4の発光素子あるいは発光素子アレイは、実施例1~実施例3の発光素子あるいは発光素子アレイと同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。
 ところで、実施例1~実施例4において説明した発光素子10A,10Bにあっては、例えば、平坦な第1化合物半導体層21の第1面21aから基部面90が立ち上がっている。それ故、何らかの原因で発光素子10A,10Bに強い外力が加わった場合、基部面90の立ち上がり部分に応力が集中し、第1化合物半導体層等に損傷が発生する虞がある。
 実施例5は、実施例1~実施例4の変形であり、後述する本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の第2の態様に係る発光素子アレイの製造方法に関し、具体的には、第1構成の発光素子、第1-A構成の発光素子、第2構成の発光素子に関する。実施例5の発光素子、実施例5の発光素子アレイを構成する発光素子、実施例5の発光素子アレイの製造方法によって得られた発光素子(以下、これらの発光素子を総称して、発光素子10Cと呼ぶ)の模式的な一部端面図を図23、図24(変形例-1)及び図25(変形例-2)に示し、実施例5の発光素子アレイの模式的な一部端面図を図26、図27及び図28に示す。また、実施例5の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図を図29A、図29B、図30、図31、図32A、図32B、図33A、図33B、図33C、図34A及び図34Bに示す。
 尚、図32A、図32B、図33A、図33B、図33C、図34A及び図34B、並びに、図41A、図41B、図42A、図42B、図43A、図43B、図51A、図51B、図51C、図52A、図52B及び図52Cにおいては活性層や第2化合物半導体層、第2光反射層等の図示を省略する。また、図37、図39、図46、図47A及び図47Bには、基部面の第1の部分を、明確化のため実線の円あるいは長円で示し、基部面の第2の部分の中心部を、明確化のため実線の円で示し、基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部の部分を、明確化のため実線のリングで示す。
 また、実施例5あるいは後述する実施例6~実施例24における発光素子にあっては、隔壁24,25A,25B,25C,25Dの図示を省略している。
 そして、上述した損傷の発生といった問題の発生を防止するために、発光素子アレイにおいて、
 第1光反射層は、第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成されており、
 基部面は、複数の発光素子によって囲まれた周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である形態とすることが好ましい。尚、このような発光素子を、便宜上、『本開示の第2の態様に係る発光素子アレイ』と呼ぶ。
 あるいは又、発光素子において、
 第1光反射層は、第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成されており、
 基部面は、周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である形態とすることが好ましい。尚、このような発光素子を、便宜上、『本開示の第2の態様に係る発光素子』と呼ぶ。
 ここで、基部面をz=f(x,y)で表すとき、基部面における微分値は、
∂z/∂x=[∂f(x,y)/∂x]y
∂z/∂y=[∂f(x,y)/∂y]x
で得ることができる。
 また、本開示の第2の態様に係る発光素子アレイを製造する方法にあっては、
 積層構造体を形成した後、第2化合物半導体層の第2面側に第2光反射層を形成し、次いで、
 第1光反射層を形成すべき基部面の第1の部分の上に第1犠牲層を形成した後、第1犠牲層の表面を凸状とし、その後、
 第1犠牲層と第1犠牲層との間に露出した基部面の第2の部分の上及び第1犠牲層の上に第2犠牲層を形成して第2犠牲層の表面を凹凸状とし、次いで、
 第2犠牲層及び第1犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成し、基部面の第2の部分に少なくとも凹部を形成した後、
 基部面の第1の部分の上に第1光反射層を形成する、
各工程を備えている。尚、このような発光素子を、便宜上、『本開示の第1の態様に係る発光素子アレイの製造方法』と呼ぶ。
 あるいは又、本開示の第2の態様に係る発光素子アレイを製造する方法にあっては、
 積層構造体を形成した後、第2化合物半導体層の第2面側に第2光反射層を形成し、次いで、
 第1光反射層を形成すべき基部面の第1の部分の上に第1犠牲層を形成した後、第1犠牲層の表面を凸状とし、その後、
 第1犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成した後、
 基部面に第2犠牲層を形成した後、第2犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成し、基部面の第2の部分に少なくとも凹部を形成した後、
 基部面の第1の部分の上に第1光反射層を形成する、
各工程を備えている。尚、このような発光素子を、便宜上、『本開示の第2の態様に係る発光素子アレイの製造方法』と呼ぶ。
 本開示の第2の態様に係る発光素子、本開示の第2の態様に係る発光素子アレイを構成する発光素子、本開示の第1の態様~第2の態様に係る発光素子アレイの製造方法によって得られた発光素子(以下、これらの発光素子を総称して、『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)において、第1光反射層は基部面の第1の部分に形成されているが、周辺領域を占める基部面の第2の部分に第1光反射層の延在部が形成されている場合もあるし、第2の部分に第1光反射層の延在部が形成されていない場合もある。
 本開示の第2の態様に係る発光素子等において、基部面は滑らかである形態とすることができる。ここで、「滑らかである」とは、解析学上の用語である。例えば、実変数関数f(x)がa<x<bにおいて微分可能で、且つ、f’(x)が連続ならば、標語的に連続的微分可能であると云えるし、滑らかであるとも表現される。
 上記の好ましい形態を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等において、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、第1光反射層が形成された基部面の第1の部分は上に凸の形状を有する構成とすることができる。係る構成の本開示の第2の態様に係る発光素子等を、『第1構成の発光素子』と呼ぶ。
 第1構成の発光素子において、第1の部分と第2の部分との境界は、
(1)周辺領域に第1光反射層が延在していない場合、第1光反射層の外周部
(2)周辺領域に第1光反射層が延在している場合、第1の部分から第2の部分に亙る基部面における変曲点が存在する部分
であると規定することができる。
 第1構成の発光素子において、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、周辺領域を占める基部面の第2の部分は下に凸の形状を有する構成とすることができる。係る構成の本開示の第2の態様に係る発光素子等を、『第1-A構成の発光素子』と呼ぶ。そして、第1-A構成の発光素子の基部面の第1の部分の中心部は正方形の格子の頂点(交差部)上に位置する構成とすることができるし、あるいは又、基部面の第1の部分の中心部は正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置する構成とすることができる。前者の場合、基部面の第2の部分の中心部は正方形の格子の頂点上に位置する構成とすることができ、後者の場合、基部面の第2の部分の中心部は正三角形の格子の頂点上に位置する構成とすることができる。
 第1-A構成の発光素子において、[第1の部分/第2の部分の周辺部から中心部まで]の形状は、
(A)[上に凸の形状/下に凸の形状]
(B)[上に凸の形状/下に凸の形状から線分へと続く]
(C)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状へと続く]
(D)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、線分へと続く]
(E)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状へと続く]
(F)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、線分へと続く]
といったケースがある。尚、発光素子においては、第2の部分の中心部で基部面が終端している場合もある。
 あるいは又、第1構成の発光素子において、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、周辺領域を占める基部面の第2の部分は、周辺領域の中心部に向かって、下に凸の形状、及び、下に凸の形状から延びる上に凸の形状を有する構成とすることができる。係る構成の本開示の第2の態様に係る発光素子等を、『第1-B構成の発光素子』と呼ぶ。そして、第1-B構成の発光素子において、第1化合物半導体層の第2面から基部面の第1の部分の中心部までの距離をLL1、第1化合物半導体層の第2面から基部面の第2の部分の中心部までの距離をLL2としたとき、
LL2>LL1
を満足する構成とすることができ、また、基部面の第1の部分の中心部の曲率半径(即ち、第1光反射層の曲率半径)をR1、基部面の第2の部分の中心部の曲率半径をR2としたとき、
1>R2
を満足する構成とすることができる。尚、LL2/LL1の値として、限定するものではないが、
1<LL2/LL1≦100
を挙げることができるし、R1/R2の値として、限定するものではないが、
1<R1/R2≦100
を挙げることができる。
 上記の好ましい構成を含む第1-B構成の発光素子において、基部面の第1の部分の中心部は正方形の格子の頂点(交差部)上に位置する構成とすることができ、この場合、基部面の第2の部分の中心部は正方形の格子の頂点上に位置する構成とすることができる。あるいは又、基部面の第1の部分の中心部は正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置する構成とすることができ、この場合、基部面の第2の部分の中心部は正三角形の格子の頂点上に位置する構成とすることができる。
 第1-B構成の発光素子において、[第1の部分/第2の部分の周辺部から中心部まで]の形状は、
(A)[上に凸の形状/下に凸の形状から上に凸の形状へと続く]
(B)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、上に凸の形状へと続く]
(C)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、上に凸の形状へと続く]
といったケースがある。
 あるいは又、第1構成の発光素子において、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、周辺領域を占める基部面の第2の部分は、基部面の第1の部分を取り囲む環状の凸の形状、及び、環状の凸の形状から基部面の第1の部分に向かって延びる下に凸の形状を有する構成とすることができる。係る構成の本開示の第2の態様に係る発光素子等を、『第1-C構成の発光素子』と呼ぶ。
 第1-C構成の発光素子において、第1化合物半導体層の第2面から基部面の第1の部分の中心部までの距離をLL1、第1化合物半導体層の第2面から基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部までの距離をLL2’としたとき、
LL2’>LL1
を満足する構成とすることができ、また、基部面の第1の部分の中心部の曲率半径(即ち、第1光反射層の曲率半径)をR1、基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部の曲率半径をR2’としたとき、
1>R2
を満足する構成とすることができる。尚、LL2’/LL1の値として、限定するものではないが、
1<LL2’/LL1≦100
を挙げることができるし、R1/R2’の値として、限定するものではないが、
1<R1/R2’≦100
を挙げることができる。
 第1-C構成の発光素子において、[第1の部分/第2の部分の周辺部から中心部まで]の形状は、
(A)[上に凸の形状/下に凸の形状から上に凸の形状、下に凸の形状へと続く]
(B)[上に凸の形状/下に凸の形状から上に凸の形状、下に凸の形状、線分へと続く]
(C)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状へと続く]
(D)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状、線分へと続く]
(E)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状へと続く]
(F)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状、線分へと続く]
といったケースがある。尚、発光素子においては、第2の部分の中心部で基部面が終端している場合もある。
 以上に説明した好ましい構成を含む第1-B構成の発光素子あるいは第1-C構成の発光素子において、基部面の第2の部分における凸の形状の部分に対向した第2化合物半導体層の第2面側の部分には、バンプが配設されている構成とすることができる。あるいは又、以上に説明した好ましい構成を含む第1-A構成の発光素子において、基部面の第1の部分の中心部に対向した第2化合物半導体層の第2面側の部分には、バンプが配設されている構成とすることができる。バンプとして、金(Au)バンプ、ハンダバンプ、インジウム(In)バンプを例示することができるし、バンプの配設方法は周知の方法とすることができる。バンプは、具体的には、第2電極上に設けられた第2パッド電極(後述する)の上に設けられており、あるいは又、第2パッド電極の延在部上に設けられている。
 更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等において、基部面の第1の部分の中心部の曲率半径R1は、1×10-5m以上、好ましくは3×10-5m以上であることが望ましい。更には、3×10-4m以上であってもよい。但し、いずれの場合も、R1の値は共振器長LORの値よりも大きい。
 また、基部面の第2の部分の中心部の曲率半径R2は、1×10-6m以上、好ましくは3×10-6m以上、より好ましくは5×10-6m以上であることが望ましいし、基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部の曲率半径R2’は、1×10-6m以上、好ましくは3×10-6m以上、より好ましくは5×10-6m以上であることが望ましい。
 以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る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で基部面を切断したときの基部面の第1の部分が描く図形は、円の一部、放物線の一部、サイン曲線の一部、楕円の一部、カテナリー曲線の一部である構成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し、厳密にはサイン曲線の一部ではない場合もあるし、厳密には楕円の一部ではない場合もあるし、厳密にはカテナリー曲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、概ねサイン曲線の一部である場合、概ね楕円の一部である場合、概ねカテナリー曲線の一部である場合も、「図形は、円の一部、放物線の一部、サイン曲線の一部、概ね楕円の一部である、概ねカテナリー曲線の一部である」ことに包含される。これらの曲線の一部が線分で置き変えられていてもよい。基部面が描く図形は、基部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。
 更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等において、第1化合物半導体層の第1面が基部面を構成する形態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構成の発光素子』と呼ぶ。あるいは又、第1化合物半導体層の第1面と第1光反射層との間には化合物半導体基板が配されており、基部面は化合物半導体基板の表面から構成されている構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『第3構成の発光素子』と呼ぶ。この場合、例えば、化合物半導体基板はGaN基板から成る構成とすることができる。GaN基板として、極性基板、半極性基板、無極性基板のいずれを用いてもよい。化合物半導体基板の厚さとして、5×10-5m乃至1×10-4mを例示することができるが、このような値に限定するものではない。あるいは又、第1化合物半導体層の第1面と第1光反射層との間には基材が配されており、あるいは又、第1化合物半導体層の第1面と第1光反射層との間には化合物半導体基板及び基材が配されており、基部面は基材の表面から構成されている構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『第4構成の発光素子』と呼ぶ。基材を構成する材料として、TiO2、Ta25、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。
 以下、実施例5の発光素子10Cを、具体的に説明する。
 実施例5の発光素子10Cにあっては、実施例1~実施例4において説明した発光素子10A,10Bにおいて、基部面90が周辺領域99に延在しており、基部面90は凹凸状であり、且つ、微分可能である。即ち、実施例5の発光素子10Cにおいて、基部面90は解析学的に滑らかである。尚、第1光反射層41は、実施例1~実施例4において説明した発光素子10A,10Bと同様に、第1化合物半導体層21の第1面側に位置する基部面90の上に形成されているし、第2光反射層42は、第2化合物半導体層22の第2面側に形成され、平坦な形状を有する。更には、実施例1において説明した隔壁24、あるいは又、実施例2において説明した隔壁25A,25B,25C,25Dが形成されている。但し、図面の簡素化のため、これらの隔壁24,25A,25B,25C,25Dの図示は省略した。
 また、実施例5の発光素子アレイは、発光素子が、複数、配列されて成り、各発光素子は、上記の実施例5の発光素子10Cから構成されている。尚、基部面90は、周辺領域99に延在している。
 そして、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、第1光反射層41が形成された基部面90の第1の部分91は上に凸の形状を有するし、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92は下に凸の形状を有する。基部面90の第1の部分91の中心部91cは正方形の格子の頂点(交差部)上に位置し(配置状態は、例えば、図5、図6、図9、図11参照)、あるいは又、基部面90の第1の部分91の中心部91cは正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置する(配置状態は、例えば、図7、図8、図10、図12参照)。
 第1光反射層41は基部面90の第1の部分91に形成されているが、周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92に第1光反射層41の延在部が形成されている場合もあるし、第2の部分92に第1光反射層41の延在部が形成されていない場合もある。実施例5においては、周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92に第1光反射層41の延在部は形成されていない。
 実施例5の発光素子10Cにおいて、第1の部分91と第2の部分92との境界90bdは、
(1)周辺領域99に第1光反射層41が延在していない場合、第1光反射層41の外周部
(2)周辺領域99に第1光反射層41が延在している場合、第1の部分91から第2の部分92に亙る基部面90における変曲点が存在する部分
であると規定することができる。ここで、実施例5の発光素子10Cは、具体的には、(1)のケースに該当する。
 また、実施例5の発光素子10Cにおいて、[第1の部分91/第2の部分92の周辺部から中心部まで]の形状は、
(A)[上に凸の形状/下に凸の形状]
(B)[上に凸の形状/下に凸の形状から線分へと続く]
(C)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状へと続く]
(D)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、線分へと続く]
(E)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状へと続く]
(F)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、線分へと続く]
といったケースがあるが、実施例5の発光素子10Cは、具体的には(A)のケースに該当する。
 実施例5の発光素子10Cにおいては、第1化合物半導体層21の第1面21aが基部面90を構成する。積層構造体20の積層方向を含む仮想平面(図示した例では、例えば、XZ平面)で基部面90を切断したときの基部面90の第1の部分91が描く図形は、微分可能であり、より具体的には、円の一部、放物線の一部、サイン曲線、楕円の一部、又は、カテナリー曲線の一部、あるいはこれらの曲線の組合せとすることができるし、これらの曲線の一部が線分で置き換えられていてもよい。第2の部分92が描く図形も、微分可能であり、より具体的には、円の一部、放物線の一部、サイン曲線の一部、楕円の一部、又は、カテナリー曲線の一部、あるいはこれらの曲線の組合せとすることができるし、これらの曲線の一部が線分で置き換えられていてもよい。更には、基部面90の第1の部分91と第2の部分92との境界も微分可能である。
 発光素子アレイにおいて、発光素子の形成ピッチは、3μm以上、50μm以下、好ましくは5μm以上、30μm以下、より好ましくは8μm以上、25μm以下であることが望ましい。また、基部面90の第1の部分91の中心部91cの曲率半径R1は、1×10-5m以上であることが望ましい。共振器長LORは、1×10-5m≦LORを満足することが好ましい。配置状態を図5及び図7に示したと同様の配列の実施例5の発光素子アレイにおいて、発光素子10Cのパラメータは以下の表1と同様である。尚、第1光反射層41の直径をD1で示し、第1の部分91の高さをH1で示し、基部面90の第2の部分92の中心部92cの曲率半径をR2で示す。ここで、第1の部分91の高さH1は、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第1の部分91の中心部91cまでの距離をLL1、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第2の部分92の中心部92cまでの距離をLL2としたとき、
1=LL1-LL2
で表される。また、配置状態を図5及び図7に示したと同様の配列の実施例5の発光素子10Cの仕様を、以下の表2及び表3に示す。尚、「発光素子数」とは、1つの発光素子アレイを構成する発光素子の数である。
 図23及び図26に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Cにおいて共通であり、第2電極は第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。第1電極31も、発光素子アレイを構成する発光素子10Cにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。図23及び図26に示す発光素子10Cにあっては、第1光反射層41を介して光が外部に出射されてもよいし、第2光反射層42を介して光が外部に出射されてもよい。
 あるいは又、図24及び図27に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Cにおいて個別に形成されており、第2パッド電極33を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Cにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。図24及び図27に示す発光素子10Cにあっては、第1光反射層41を介して光が外部に出射されてもよいし、第2光反射層42を介して光が外部に出射されてもよい。
 あるいは又、図25及び図28に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Cにおいて個別に形成されており、第2電極32の上に形成された第2パッド電極33の上にはバンプ35が形成されており、バンプ35を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Cにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。バンプ35は、基部面90の第1の部分91の中心部91cに対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分に配設されており、第2光反射層42を覆っている。バンプ35として、金(Au)バンプ、ハンダバンプ、インジウム(In)バンプを例示することができるし、バンプ35の配設方法は周知の方法とすることができる。図25及び図28に示す発光素子10Cにあっては、第1光反射層41を介して光が外部に出射される。尚、図23に示した発光素子10Cにおいてバンプ35を設けてもよい。バンプ35の形状として、円柱形、環状、半球形を例示することができる。
〈表1〉
        図5の配置状態を参照      図7の配置状態を参照
形成ピッチ    25μm            20μm
曲率半径R1   100μm           200μm
直径D1      20μm            15μm
高さH1       2μm             2μm
曲率半径R2     2μm             3μm
〈表2〉 図5の配置状態を参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  445nm
発光素子数        100×100
〈表3〉 図7の配置状態を参照
第2光反射層42     SiO2/SiN(9ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  488nm
発光素子数        1000×1000
 以下、第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図である図29A、図29B、図30、図31、図32A、図32B、図33A、図33B、図33C、図34A及び図34Bを参照して、実施例5の発光素子アレイの製造方法を説明する。
 先ず、積層構造体20を形成した後、第2化合物半導体層22の第2面側に第2光反射層42を形成する。
  [工程-500]
 具体的には、厚さ0.4mm程度の化合物半導体基板11の第2面11b上に、
 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、GaN系化合物半導体から成る積層構造体20を形成する。より具体的には、周知のMOCVD法によるエピタキシャル成長法に基づき、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を、化合物半導体基板11の第2面11b上に、順次、形成することで、積層構造体20を得ることができる(図29A参照)。
  [工程-510]
 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ェ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29B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。
  [工程-520]
 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、所望に応じて、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法とウェ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パッド電極33を形成する。次いで、第2電極32の上から第2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ェ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。こうして、図30に示す構造を得ることができる。その後、所望に応じて、基部面90の第1の部分91の中心部91cに対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分にバンプ35を配設してもよい。具体的には、第2電極32の上に形成された第2パッド電極33(図25、図26B参照)の上に、第2光反射層42を覆うようにバンプ35を形成してもよく、バンプ35を介して第2電極32は外部の回路等に接続される。
  [工程-530]
 次いで、第2光反射層42を、接合層48を介して支持基板49に固定する(図31参照)。具体的には、第2光反射層42(あるいはバンプ35)を、接着剤から成る接合層48を用いて、サファイア基板から構成された支持基板49に固定する。
  [工程-540]
 次いで、化合物半導体基板11を、機械研磨法やCMP法に基づき薄くし、更に、エッチングを行うことで、化合物半導体基板11を除去する。
  [工程-550]
 その後、第1光反射層41を形成すべき基部面90(具体的には、第1化合物半導体層21の第1面21a)の第1の部分91の上に第1犠牲層81を形成した後、第1犠牲層の表面を凸状とする。具体的には、第1のレジスト材料層を第1化合物半導体層21の第1面21aの上に形成し、第1の部分91の上に第1のレジスト材料層を残すように第1のレジスト材料層をパターニングすることで、図32Aに示す第1犠牲層81を得た後、第1犠牲層81に加熱処理を施すことで、図32Bに示す構造を得ることができる。次いで、第1犠牲層81’の表面にアッシング処理を施し(プラズ照射処理を施し)、第1犠牲層81’の表面を変質させ、次の工程で第2犠牲層82を形成したとき、第1犠牲層81’に損傷や変形等が発生することを防止する。
  [工程-560]
 次いで、第1犠牲層81’と第1犠牲層81’との間に露出した基部面90の第2の部分92の上及び第1犠牲層81’の上に第2犠牲層82を形成して第2犠牲層82の表面を凹凸状とする(図33A参照)。具体的には、全面に適切な厚さを有する第2のレジスト材料層から成る第2犠牲層82を成膜する。尚、配置状態を図5に示した例では、第2犠牲層82の平均膜厚は2μmであり、配置状態を図7に示した例では、第2犠牲層82の平均膜厚は5μmである。
 基部面90の第1の部分91の曲率半径R1を一層大きくする必要がある場合、[工程-550]及び[工程-560]を繰り返せばよい。
 第1犠牲層81、第2犠牲層82を構成する材料は、レジスト材料に限定されず、酸化物材料(例えば、SiO2、SiN、TiO2等)、半導体材料(例えば、Si、GaN、InP、GaAs等)、金属材料(例えば、Ni、Au、Pt、Sn、Ga、In、Al等)等、第1化合物半導体層21に対して適切な材料を選択すればよい。また、第1犠牲層81、第2犠牲層82を構成するレジスト材料として適切な粘度を有するレジスト材料を用いることで、また、第1犠牲層81の厚さ、第2犠牲層82の厚さ、第1犠牲層81’の直径等を適切に設定、選択することで、基部面90の曲率半径の値や基部面90の凹凸の形状(例えば、直径D1や高さH1)を、所望の値、形状とすることができる。
  [工程-570]
 その後、第2犠牲層82及び第1犠牲層81’をエッチバックし、更に、基部面90から内部(即ち、第1化合物半導体層21の第1面21aから第1化合物半導体層21の内部)に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、基部面90の第1の部分91に凸部91Aを形成し、基部面90の第2の部分92に少なくとも凹部(実施例5にあっては、凹部92A)を形成する。こうして、図33Bに示す構造を得ることができる。エッチバックは、RIE法等のドライエッチング法に基づき行うこともできるし、塩酸、硝酸、フッ酸、リン酸やこれらの混合物等を用いてウェットエッチング法に基づき行うこともできる。
  [工程-580]
 次に、基部面90の第1の部分91の上に第1光反射層41を形成する。具体的には、基部面90の全面に、スパッタリング法や真空蒸着法といった成膜法に基づき第1光反射層41を成膜した後(図33C参照)、第1光反射層41をパターニングすることで、基部面90の第1の部分91の上に第1光反射層41を得ることができる(図34A参照)。その後、基部面90の第2の部分92の上に、各発光素子に共通な第1電極31を形成する(図34B参照)。以上によって、実施例5の発光素子アレイあるいは発光素子10Cを得ることができる。第1電極31を第1光反射層41よりも突出させれば、第1光反射層41を保護することができる。
  [工程-590]
 その後、支持基板49を剥離し、発光素子アレイを個別に分離する。そして、外部の電極あるいは回路(発光素子アレイを駆動する回路)と電気的に接続すればよい。具体的には、第1電極31及び図示しない第1パッド電極を介して第1化合物半導体層21を外部の回路等に接続し、また、第2パッド電極33あるいはバンプ35を介して第2化合物半導体層22を外部の回路等に接続すればよい。次いで、パッケージや封止することで、実施例5の発光素子アレイを完成させる。
 尚、例えば、[工程-510]と[工程-520]の間で、あるいは又、[工程-520]と[工程-530]の間で、隔壁25A,25B,25C,25Dを形成すればよいし、あるいは又、[工程-540]と[工程-550]の間で、隔壁24を形成すればよいし、あるいは又、[工程-570]と[工程-580]の間で、隔壁24を形成すればよいし、あるいは又、[工程-580]と[工程-590]の間で、隔壁24を形成すればよい。
 実施例5の発光素子にあっては、基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能であるが故に、何らかの原因で発光素子に強い外力が加わった場合、凸部の立ち上がり部分に応力が集中するといった問題を確実に回避することができ、第1化合物半導体層等に損傷が発生する虞がない。特に、発光素子アレイにあっては、バンプを用いて外部の回路等と接続・接合するが、接合時、発光素子アレイに大きな荷重(例えば、50MPa程度)を加える必要がある。実施例5の発光素子アレイにあっては、このような大きな加重が加わっても、発光素子アレイに損傷が生じる虞がない。また、基部面が凹凸状であるが故に、迷光の発生が一層抑制され、発光素子間における光クロストークの発生を一層確実に防止することができる。
 発光素子アレイにおいて発光素子を配設する場合、第1犠牲層のフットプリント径は発光素子の形成ピッチを超えることができない。従って、発光素子アレイの狭形成ピッチ化を図るためには、フットプリント径を縮小させる必要がある。ところで、基部面の第1の部分の中心部の曲率半径R1は、フットプリント径とは正の相関がある。つまり、狭形成ピッチ化に伴いフットプリント径が小さくなると、その結果、曲率半径R1が小さくなる傾向がある。例えば、フットプリント径24μmに対して、30μm程度の曲率半径R1が報告されている。また、発光素子から出射される光の放射角は、フットプリント径とは負の相関がある。つまり、狭形成ピッチ化に伴いフットプリント径が小さくなると、その結果、曲率半径R1が小さくなり、FFP(Far Field Pattern)が拡大する傾向がある。30μm未満の曲率半径R1では、放射角は数度以上となる場合がある。発光素子アレイの応用分野によっては、発光素子から出射される光には2乃至3度以下の狭い放射角を求められることがある。
 実施例5にあっては、第1犠牲層及び第2犠牲層に基づき基部面に第1の部分を形成するので、発光素子を狭い形成ピッチで配設した場合であっても、大きな曲率半径R1を達成することができる。それ故、発光素子から出射される光の放射角を2乃至3度以下の狭い放射角、あるいは、出来る限り狭い放射角とすることが可能となり、狭いFFPを有する発光素子を提供することができるし、発光素子の光出力の増加及び効率の改善を図ることができる。
 しかも、第1の部分の高さ(厚さ)を低く(薄く)することができるので、発光素子アレイにおいてバンプを用いて外部の回路等と接続・接合するとき、バンプに空洞(ボイド)が発生し難くなり、熱伝導性の向上を図ることができる。
 また、実施例1~実施例24の発光素子において、第1光反射層は凹面鏡としても機能するので、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し、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。また、共振器長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。尚、「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は、次第に、共振器外へと散逸してしまう現象を指す。
 また、後述する実施例7を除き、発光素子の製造プロセスにあっては、GaN基板を用いるが、ELO法等の横方向にエピタキシャル成長させる方法に基づきGaN系化合物半導体を形成してはいない。従って、GaN基板として、極性GaN基板だけでなく、半極性GaN基板や無極性GaN基板を用いることができる。極性GaN基板を使用すると、活性層におけるピエゾ電界の効果のために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。
 実施例6は、実施例5の変形であり、第1-B構成の発光素子に関する。実施例6の発光素子10Dの模式的な一部端面図を図35に示し、実施例6の発光素子アレイの模式的な一部端面図を図36に示す。また、実施例6の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を模式的な平面図を図37及び図39に示し、実施例6の発光素子アレイにおける第1光反射層及び第1電極の配置の模式的な平面図を図38及び図40に示す。更には、実施例6の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図を図41A、図41B、図42A、図42B、図43A及び図43Bに示す。
 実施例6の発光素子10Dにおいて、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92は、周辺領域99の中心部に向かって、下に凸の形状、及び、下に凸の形状から延びる上に凸の形状を有する。そして、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第1の部分91の中心部91cまでの距離をLL1、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第2の部分92の中心部92cまでの距離をLL2としたとき、
LL2>LL1
を満足する。また、基部面90の第1の部分91の中心部91cの曲率半径(即ち、第1光反射層41の曲率半径)をR1、基部面90の第2の部分92の中心部92cの曲率半径をR2としたとき、
1>R2
を満足する。尚、LL2/LL1の値として、限定するものではないが、
1<LL2/LL1≦100
を挙げることができるし、R1/R2の値として、限定するものではないが、
1<R1/R2≦100
を挙げることができ、具体的には、例えば、
LL2/LL1=1.05
1/R2=10
である。
 実施例6の発光素子10Dにおいて、基部面90の第1の部分91の中心部91cは正方形の格子の頂点(交差部)上に位置し(図37参照)、この場合、基部面90の第2の部分92の中心部92c(図37においては円形で示す)は正方形の格子の頂点上に位置する。あるいは又、基部面90の第1の部分91の中心部91cは正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置し(図39参照)、この場合、基部面90の第2の部分92の中心部92c(図39においては円形で示す)は正三角形の格子の頂点上に位置する。また、周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92は、周辺領域99の中心部に向かって、下に凸の形状を有するが、この領域を図37及び図39においては、参照番号92bで示す。
 実施例6の発光素子10Dにおいて、[第1の部分91/第2の部分92の周辺部から中心部まで]の形状は、
(A)[上に凸の形状/下に凸の形状から上に凸の形状へと続く]
(B)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、上に凸の形状へと続く]
(C)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、上に凸の形状へと続く]
といったケースがあるが、実施例6の発光素子10Dは、具体的には(A)のケースに該当する。
 実施例6の発光素子10Dにおいて、基部面90の第2の部分92における凸の形状の部分に対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分に、バンプ35が配設されている。
 図35に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Dにおいて共通であり、あるいは又、図36に示すように、個別に形成されており、バンプ35を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Dにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。バンプ35は、基部面90の第2の部分92における凸の形状の部分92cに対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分に形成されている。図35、図36A、図36Bに示す発光素子10Dにあっては、第1光反射層41を介して光が外部に出射されてもよいし、第2光反射層42を介して光が外部に出射されてもよい。バンプ35の形状として、円柱形、環状、半球形を例示することができる。
 また、基部面90の第2の部分92の中心部92cの曲率半径R2は、1×10-6m以上、好ましくは3×10-6m以上、より好ましくは5×10-6m以上であることが望ましく、具体的には、
曲率半径R2=3μm
である。
 図37及び図38並びに図39及び図40に示す実施例6の発光素子アレイにおいて、発光素子10Dのパラメータは以下の表4のとおりである。また、図37及び図38並びに図39及び図40に示す実施例6の発光素子10Dの仕様を、以下の表5及び表6に示す。ここで、第1の部分91の高さH1は、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第1の部分91の中心部91cまでの距離をLL1、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第2の部分92における最も深い凹部の部分92bまでの距離をLL2”としたとき、
1=LL1-LL2
で表され、第2の部分92の中心部92cの高さH2は、
2=LL2-LL2
で表される。
〈表4〉
        図37及び図38参照  図39及び図40参照
形成ピッチ    25μm        25μm
曲率半径R1   150μm       150μm
直径D1      20μm        20μm
高さH1       2μm         2μm
曲率半径R2     2μm         2μm
高さH2       2.5μm       2.5μm
〈表5〉 図37及び図38参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:30nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  445nm
発光素子数        100×100
〈表6〉 図39及び図40参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:30nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  445nm
発光素子数        100×100
 実施例6の発光素子アレイの製造方法を説明するための第1化合物半導体層等の模式的な一部端面図を、図41A、図41B、図42A、図42B、図43A及び図43Bに示すが、実施例6の発光素子アレイの製造方法は、実質的に実施例5の発光素子アレイの製造方法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、図41Aにおける参照番号83、図41B、図42Aにおける参照番号83’は、第2の部分92の中心部92cを形成するための第1犠牲層の部分を示す。尚、第1犠牲層のサイズ(直径)が小さくなるに従い、加熱処理を施した後の第1犠牲層の高さは高くなる。
 実施例6あるいは後述する実施例7の発光素子アレイにあっても、バンプ35を用いて外部の回路等と接続・接合する場合、接合時、発光素子アレイに大きな荷重(例えば、50MPa程度)を加える必要がある。実施例6の発光素子アレイにあっては、このような大きな加重が加わっても、バンプ35と、基部面90の第2の部分92における凸の形状の部分92cとは、垂直方向に一直線上に配列されているので、発光素子アレイに損傷が生じることを確実に防止することができる。
 実施例7も、実施例5あるいは実施例6の変形であり、第1-C構成の発光素子に関する。実施例7の発光素子アレイの模式的な一部端面図を図44及び図45に示し、また、実施例7の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を模式的な平面図を図46に示す。尚、図44に示す例では、第2電極32は各発光素子に個別に形成されており、図45に示す例では、第2電極32は各発光素子に共通に形成されている。また、図44及び図45においては、第1電極の図示を省略している。
 実施例7の発光素子10Eにおいて、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92は、基部面90の第1の部分91を取り囲む環状の凸の形状93、及び、環状の凸の形状93から基部面90の第1の部分91に向かって延びる下に凸の形状94Aを有する。周辺領域99を占める基部面90の第2の部分92において、環状の凸の形状93によって囲まれた領域を参照番号94Bで示す。
 実施例7の発光素子10Eにおいて、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第1の部分91の中心部91cまでの距離をLL1、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第2の部分92の環状の凸の形状93の頂部までの距離をLL2’としたとき、
LL2’>LL1
を満足する。また、基部面90の第1の部分91の中心部91cの曲率半径(即ち、第1光反射層41の曲率半径)をR1、基部面90の第2の部分92の環状の凸の形状93の頂部の曲率半径をR2’としたとき、
1>R2
を満足する。尚、LL2’/LL1の値として、限定するものではないが、
1<LL2’/LL1≦100
を挙げることができ、具体的には、例えば、
LL2’/LL1=1.1
である。また、R1/R2’の値として、限定するものではないが、
1<R1/R2’≦100
を挙げることができ、具体的には、例えば、
1/R2’=50
である。
 実施例7の発光素子10Eにおいて、[第1の部分91/第2の部分92の周辺部から中心部まで]の形状は、
(A)[上に凸の形状/下に凸の形状から上に凸の形状、下に凸の形状へと続く]
(B)[上に凸の形状/下に凸の形状から上に凸の形状、下に凸の形状、線分へと続く]
(C)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状へと続く]
(D)[上に凸の形状/上に凸の形状から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状、線分へと続く]
(E)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状へと続く]
(F)[上に凸の形状/線分から下に凸の形状、上に凸の形状、下に凸の形状、線分へと続く]
といったケースがあるが、実施例7の発光素子10Eは、具体的には(A)のケースに該当する。
 また、実施例7の発光素子10Eにおいて、基部面90の第2の部分92における環状の凸の形状93の部分に対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分には、バンプ35が配設されている。バンプ35の形状として、環状の凸の形状93と対向した環状とすることが好ましい。円柱形、環状、半球形を例示することができる。バンプ35は、基部面90の第2の部分92における凸の形状の部分92cに対向した第2化合物半導体層22の第2面側の部分に形成されている。
 図44に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Eにおいて個別に形成されており、バンプ35を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Eにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。あるいは又、図45に示すように、第2電極32は、発光素子アレイを構成する発光素子10Eにおいて共通であり、バンプ35を介して外部の回路等に接続される。第1電極31は、発光素子アレイを構成する発光素子10Eにおいて共通であり、第1パッド電極(図示せず)を介して外部の回路等に接続される。図44、図45に示す発光素子10Eにあっては、第1光反射層41を介して光が外部に出射されてもよいし、第2光反射層42を介して光が外部に出射されてもよい。
 また、基部面90の第2の部分92の環状の凸の形状93の曲率半径R2’は、1×10-6m以上、好ましくは3×10-6m以上、より好ましくは5×10-6m以上であることが望ましく、具体的には、
曲率半径R2’=5μm
である。
 図46に示す実施例7の発光素子アレイにおいて、発光素子10Eのパラメータは以下の表7のとおりである。また、図46に示す実施例7の発光素子10Eの仕様を、以下の表8に示す。ここで、第1の部分91の高さH1は、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第1の部分91の中心部91cまでの距離をLL1、第1化合物半導体層21の第2面21bから基部面90の第2の部分92における最も深い凹部の部分92bまでの距離をLL2”としたとき、
1=LL1-LL2
で表され、第2の部分92の環状の凸の形状93の高さH2は、
2=LL2-LL2
で表される。また、直径D2は、環状の凸の形状93の直径を示す。
〈表7〉
        図46参照
形成ピッチ    25μm
曲率半径R1   150μm
直径D1      15μm
高さH1       2μm
曲率半径R2     3μm
直径D2      19μm(内径18μm/外径20μm)
高さH2       3μm
〈表8〉 図46参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(7ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:25nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       20μm
発振波長(発光波長)λ0  405nm
発光素子数        1000×1000
 実施例7の発光素子アレイの製造方法は、実質的に実施例5あるいは実施例6の発光素子アレイの製造方法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8は、実施例5の変形である。図47A及び図47Bに、実施例8の発光素子アレイにおける基部面の第1の部分及び第2の部分の配置を模式的な平面図で示す。図47Aに示す例では、発光素子アレイは、例えば、実施例5の発光素子が一列に配列されている。図47Aの矢印A-Aに沿った模式的な一部端面図は、図23に示したと同様である。図47Bに示す例では、発光素子アレイは、例えば、平面形状が実施例5の発光素子よりも細長い発光素子が一列に配列されている。図47Bの矢印A-Aに沿った模式的な一部端面図は、図23に示したと同様である。図47Aに示す実施例8の発光素子アレイにおいて、発光素子のパラメータは以下の表9のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表10に示す。また、図47Bに示す実施例8の発光素子アレイにおいて、発光素子のパラメータは以下の表11のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表12に示す。尚、図47Bに示す基部面の形状は、シリンドリカル形状の一部あるいは蒲鉾型形状の一部である。
〈表9〉
        図47A参照
形成ピッチ    25μm
曲率半径R1   100μm
直径D1      20μm
高さH1       2μm
〈表10〉 図47A参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  445nm
発光素子数        1000×1
〈表11〉
          図47B参照
形成ピッチ      25μm(図47Bの矢印Bに沿ったピッチ)
曲率半径R1     100μm(図47Bの矢印Bの方向の曲率半径)
第1の部分の大きさ  長さ400μm×幅20μm
高さH1         2μm
〈表12〉 図47B参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaN
活性層23        InGaN(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-GaN
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  445nm
発光素子数        512×1
 実施例9は、実施例5~実施例8の変形であり、第3構成の発光素子に関する。模式的な一部端面図を図48に示す実施例9の発光素子10Fにおいて、第1化合物半導体層21の第1面21aと第1光反射層41との間には化合物半導体基板11が配されており(残されており)、基部面90は化合物半導体基板11の表面(第1面11a)から構成されている。
 実施例9の発光素子10Fは、実施例5の[工程-540]と同様の工程において、化合物半導体基板11を薄くし、鏡面仕上げを施す。化合物半導体基板11の第1面11aの表面粗さRaの値は10nm以下であることが好ましい。表面粗さRaは、JIS B-610:2001に規定されており、具体的には、AFMや断面TEMに基づく観察に基づき測定することができる。その後、化合物半導体基板11の露出面(第1面11a)の上に、実施例5の[工程-550]における第1犠牲層81を形成し、以下、実施例5の[工程-550]以降の工程と同様の工程を実行し、実施例5における第1化合物半導体層21の代わりに化合物半導体基板11に第1の部分91及び第2の部分から成る基部面90を設け、発光素子あるいは発光素子アレイを完成させればよい。
 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5~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。
 実施例10も、実施例5~実施例8の変形であり、第4構成の発光素子に関する。模式的な一部端面図を図49に示す実施例10の発光素子10Gにおいて、第1化合物半導体層21の第1面21aと第1光反射層41との間には基材95が配されており、基部面90は基材95の表面から構成されている。あるいは又、模式的な一部端面図を図50に示す実施例10の発光素子10Gの変形例において、第1化合物半導体層21の第1面21aと第1光反射層41との間には化合物半導体基板11及び基材95が配されており、基部面90は基材95の表面から構成されている。基材95を構成する材料として、TiO2、Ta25、SiO2等の透明な誘電体材料、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等を挙げることができる。
 図49に示す実施例10の発光素子10Gは、実施例5の[工程-540]と同様の工程において、化合物半導体基板11を除去し、第1化合物半導体層21の第1面21aの上に基部面90を有する基材95を形成する。具体的には、第1化合物半導体層21の第1面21aの上に、例えば、TiO2層又はTa25層を形成し、次いで、第1の部分91を形成すべきTiO2層又はTa25層の上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層を加熱することでレジスト層をリフローさせて、レジストパターンを得る。レジストパターンには第1の部分の形状と同じ形状(あるいは類似した形状)が付与される。そして、レジストパターン及びTiO2層又はTa25層をエッチバックすることによって、第1化合物半導体層21の第1面21aの上に、第1の部分91及び第2の部分92が設けられた基材95(TiO2層又はTa25層から成る)を得ることができる。次いで、基材95の所望の領域の上に周知の方法に基づき第1光反射層41を形成すればよい。
 あるいは又、図50に示す実施例10の発光素子10Gは、実施例5の[工程-540]と同様の工程において、化合物半導体基板11を薄くし、鏡面仕上げを施した後、化合物半導体基板11の露出面(第1面11a)の上に基部面90を有する基材95を形成する。具体的には、化合物半導体基板11の露出面(第1面11a)の上に、例えば、TiO2層又はTa25層を形成し、次いで、第1の部分91を形成すべきTiO2層又はTa25層の上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層を加熱することでレジスト層をリフローさせて、レジストパターンを得る。レジストパターンには第1の部分の形状と同じ形状(あるいは類似した形状)が付与される。そして、レジストパターン及びTiO2層又はTa25層をエッチバックすることによって、化合物半導体基板11の露出面(第1面11a)の上に、第1の部分91及び第2の部分92が設けられた基材95(TiO2層又はTa25層から成る)を得ることができる。次いで、基材95の所望の領域の上に周知の方法に基づき第1光反射層41を形成すればよい。
 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5~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。
 実施例11は、実施例10の変形である。実施例11の発光素子の模式的な一部端面図は、実質的に、図50と同様であるし、実施例11の発光素子の構成、構造は、実質的に、実施例10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。
 実施例11にあっては、先ず、発光素子製造用基板11の第2面11bに、基部面90を形成するための凸凹部96を形成する(図51A参照)。そして、発光素子製造用基板11の第2面11bに、多層膜から成る第1光反射層41を形成した後(図51B参照)、第1光反射層41及び第2面11bの上に平坦化膜97を形成し、平坦化膜97に平坦化処理を施す(図51C参照)。
 次に、第1光反射層41を含む発光素子製造用基板11の平坦化膜97の上に、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、横方向成長に基づき積層構造体20を形成する。その後、実施例5の[工程-510]及び[工程-520]を実行する。そして、発光素子製造用基板11を除去し、露出した平坦化膜97に第1電極31を形成する。あるいは又、発光素子製造用基板11を除去すること無く、発光素子製造用基板11の第1面11aに第1電極31を形成する。
 実施例12は、実施例5~実施例11の変形である。実施例5~実施例11にあっては、積層構造体20をGaN系化合物半導体から構成した。一方、実施例12にあっては、積層構造体20を、InP系化合物半導体あるいはGaAs系化合物半導体から構成する。
 配置状態を図5及び図7に示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をInP系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表13のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表14及び表15に示す。
〈表13〉
        図5の配置状態を参照      図7の配置状態を参照
形成ピッチ    25μm            20μm
曲率半径R1   100μm           200μm
直径D1      20μm            15μm
高さH1       2μm             2μm
曲率半径R2     4μm             5μm
〈表14〉 図5の配置状態を参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             AlInGaAsP(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        100×100
〈表15〉 図7の配置状態を参照
第2光反射層42     SiO2/SiN(9ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             AlInGaAsP(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        1000×1000
 また、配置状態を図5及び図7に示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をGaAs系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表16のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表17及び表18に示す。
〈表16〉
        図5の配置状態を参照      図7の配置状態を参照
形成ピッチ    25μm            20μm
曲率半径R1   100μm           200μm
直径D1      20μm            15μm
高さH1       2μm             2μm
曲率半径R2     5μm            10μm
〈表17〉 図5の配置状態を参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        100×100
〈表18〉 図7の配置状態を参照
第2光反射層42     SiO2/SiN(9ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        1000×1000
 図37及び図38並びに図39及び図40に示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をInP系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表19のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表20及び表21に示す。
〈表19〉
        図37及び図38参照  図39及び図40参照
形成ピッチ    25μm        25μm
曲率半径R1   150μm       150μm
直径D1      20μm        20μm
高さH1       2μm         2μm
曲率半径R2     2μm         8μm
高さH2       2.5μm       2.5μm
〈表20〉 図37及び図38参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:30nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             AlInGaAsP(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        100×100
〈表21〉 図39及び図40参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:30nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             AlInGaAsP(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        100×100
 図37及び図38並びに図39及び図40に示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をGaAs系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表22のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表23及び表24に示す。
〈表22〉
        図37及び図38参照  図39及び図40参照
形成ピッチ    25μm        25μm
曲率半径R1   150μm       150μm
直径D1      20μm        20μm
高さH1       2μm         2μm
曲率半径R2     6μm         4μm
高さH2       2.5μm       2.5μm
〈表23〉 図37及び図38参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:30nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        100×100
〈表24〉 図39及び図40参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:30nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        100×100
 図46に示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をInP系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表25のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表26に示す。
〈表25〉
        図46参照
形成ピッチ    25μm
曲率半径R1   150μm
直径D1      15μm
高さH1       2μm
曲率半径R2     3μm
直径D2      19μm(内径18μm/外径20μm)
高さH2       3μm
〈表26〉 図46参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(7ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:25nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             AlInGaAsP(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       20μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        1000×1000
 図46に示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をGaAs系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表27のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表28に示す。
〈表27〉
        図46参照
形成ピッチ    25μm
曲率半径R1   150μm
直径D1      15μm
高さH1       2μm
曲率半径R2     3μm
直径D2      19μm(内径18μm/外径20μm)
高さH2       3μm
〈表28〉 図46参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(7ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:25nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       20μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        1000×1000
 図47A及び図47Bに示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をInP系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表29及び表31のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表30及び表32に示す。
〈表29〉
        図47A参照
形成ピッチ    25μm
曲率半径R1   100μm
直径D1      20μm
高さH1       2μm
〈表30〉 図47A参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        1000×1
〈表31〉
          図47B参照
形成ピッチ      25μm(図47Bの矢印Bに沿ったピッチ)
曲率半径R1     100μm(図47Bの矢印Bの方向の曲率半径)
第1の部分の大きさ  長さ400μm×幅20μm
高さH1         2μm
〈表32〉 図47B参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-InP
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             AlInGaAsP(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-InP
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  1.6μm
発光素子数        512×1
 図47A及び図47Bに示したと同様の構成、構造を有する実施例12の発光素子アレイ(但し、積層構造体20をGaAs系化合物半導体から構成した)における発光素子のパラメータは以下の表33及び表35のとおりであるし、発光素子の仕様を、以下の表34及び表36に示す。
〈表33〉
        図47A参照
形成ピッチ    25μm
曲率半径R1   100μm
直径D1      20μm
高さH1       2μm
〈表34〉 図47A参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        1000×1
〈表35〉
          図47B参照
形成ピッチ      25μm(図47Bの矢印Bに沿ったピッチ)
曲率半径R1     100μm(図47Bの矢印Bの方向の曲率半径)
第1の部分の大きさ  長さ400μm×幅20μm
高さH1         2μm
〈表36〉 図47B参照
第2光反射層42     SiO2/Ta25(11.5ペア)
第2電極32       ITO(厚さ:22nm)
第2化合物半導体層22  p-GaAs
活性層23        InGaAs(多重量子井戸構造)、又は、
             GaInNAs(多重量子井戸構造)、又は、
             InAs量子ドット
第1化合物半導体層21  n-GaAs
第1光反射層41     SiO2/Ta25(14ペア)

共振器長LOR       25μm
発振波長(発光波長)λ0  0.94μm
発光素子数        512×1
 実施例13は、本開示の第2の態様に係る発光素子アレイの製造方法の変形である。
  [工程-1300]
 実施例13の発光素子アレイの製造方法にあっては、積層構造体20を形成した後、第2化合物半導体層22の第2面側に第2光反射層42を形成する。具体的には、先ず、実施例5の[工程-500]~[工程-540]と同様の工程を実行する。
  [工程-1310]
 次いで、第1化合物半導体層21の第1面21aの上に第1犠牲層81を形成した後、第1犠牲層81の表面を凸状とし(図32A及び図32B参照)、その後、第1犠牲層81’をエッチバックし、更に、第1化合物半導体層21を第1面21aから内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、凸部91’を形成する。こうして、図52Aに示す構造を得ることができる。
  [工程-1320]
 その後、全面に第2犠牲層82を形成した後(図52B参照)、第2犠牲層82をエッチバックし、更に、第1化合物半導体層21を内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層21の第2面21bを基準としたとき、基部面90の第1の部分91に凸部を形成し、基部面90の第2の部分92に少なくとも凹部を形成する(図52C参照)。
 基部面90の第1の部分91の曲率半径R1を一層大きくする必要がある場合、[工程-1320]を繰り返せばよい。
  [工程-1330]
 その後、実施例5の[工程-580]~[工程-590]と同様の工程を実行すればよい。
 以下、実施例1~実施例13の発光素子、前述した好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等の各種変形例を説明し、次いで、実施例14~実施例24を説明する。
 以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等において、
 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5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。
CI≧ω0/2                (1-1)
但し、
ω0 2≡(λ0/π){LOR(R1-LOR)}1/2  (1-2)
ここで、
λ0 :発光素子から主に出射される所望の光の波長(発振波長)
OR:共振器長
1 :基部面の第1の部分の中心部の曲率半径(即ち、第1光反射層の曲率半径)
 ここで、本開示の第2の態様に係る発光素子等は、第1光反射層のみが凹面鏡形状を有するが、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64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光反射層の曲率半径R1の値の関係を示すグラフを、図65及び図66に示す。尚、図65及び図66においては、曲率半径R1を「RDBR」で表示する。ω0の値が「正」であるとは、レーザ光が模式的に図67A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67Bの状態にあることを示す。レーザ光の状態は、図67Aに示す状態であってもよいし、図67B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R1が共振器長LORよりも小さくなると、図67B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R1が共振器長LORよりも大きい、図67A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(1-1)及び(1-2)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5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、
 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、及び、
 第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、
を更に備えており、
 第2光反射層は第2電極上に形成されており、
 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5構成の発光素子において、第1光反射層の光反射有効領域の半径r1(=D1/2)は、ω0≦r1≦20・ω0、好ましくは、ω0≦r1≦10・ω0を満足する構成とすることができる。あるいは又、r1の値として、r1≦1×10-4m、好ましくは、r1≦5×10-5mを例示することができる。また、基部面の高さ(基部面の第1の部分の厚さ、高さ)h1として、h1≦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5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5構成の発光素子において、R1≦1×10-3m、好ましくは、1×10-5m≦R1≦1×10-3m、より好ましくは、1×10-5m≦R1≦1×10-4mを満足する構成とすることができる。
 また、上記の好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等は、
 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、
 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、及び、
 第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、
を更に備えており、
 第2光反射層は第2電極上に形成されており、
 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6構成の発光素子』と呼ぶ。
 あるいは又、上記の好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る発光素子等は、
 第2化合物半導体層の第2面上に形成された第2電極、
 第2電極上に形成された第2光反射層、
 第1化合物半導体層の第1面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、並びに、
 第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、
を更に備えており、
 第1光反射層は、第1化合物半導体層の第1面上からモードロス作用部位上に亙り形成されており、
 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7構成の発光素子』と呼ぶ。尚、第7構成の発光素子の規定を、第5構成の発光素子に適用することができる。
 第6構成の発光素子又は第7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6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6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。また、第7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。但し、S1/(S1’+S2)の範囲、S1’/(S1’+S2’)の範囲は、上記の範囲に限定あるいは制限されるものではない。
 上記の好ましい構成を含む第6構成の発光素子又は第7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6-A構成の発光素子』、『第7-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、亜鉛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6構成の発光素子又は第7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6-B構成の発光素子』、『第7-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6構成の発光素子又は第7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6-C構成の発光素子』、『第7-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し、あるいは又、第1光反射層に向かって凸状に湾曲した領域を有する。あるいは又、上記の好ましい構成を含む第6構成の発光素子又は第7構成の発光素子において、第1光反射層は、第2光反射層からの光を、第1光反射層と第2光反射層とによって構成される共振器構造の外側に向かって反射あるいは散乱する領域を有する構成とすることができる。具体的には、第1光反射層の一部の領域に、順テーパー状の傾斜を形成し、あるいは、第2光反射層に向かって凸状の湾曲部を形成すればよいし、あるいは又、モードロス作用部位の側壁(モードロス作用部位に設けられた開口部の側壁)の上方に位置する第1光反射層の領域は、順テーパー状の傾斜を有し、あるいは又、第2光反射層に向かって凸状に湾曲した領域を有する構成とすればよい。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6-A構成の発光素子、第6-B構成の発光素子あるいは第6-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OL2、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OL0としたとき、
OL0>OL2
を満足する構成とすることができる。また、以上に説明した第7-A構成の発光素子、第7-B構成の発光素子あるいは第7-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1化合物半導体層の第1面までの光学的距離をOL1’、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OL0’としたとき、
OL0’>OL1
を満足する構成とすることができる。更には、これらの構成を含む、以上に説明した第6-A構成の発光素子、第7-A構成の発光素子、第6-B構成の発光素子、第7-B構成の発光素子、第6-C構成の発光素子あるいは第7-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。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(第1光反射層の中心を通る、積層構造体に対する垂線)をZ軸であり、Z軸と直交する仮想平面はXY平面である。
 また、以上に説明した第6-A構成の発光素子、第7-A構成の発光素子、第6-B構成の発光素子、第7-B構成の発光素子、第6-C構成の発光素子あるいは第7-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、発光素子において生成した光の波長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n0とする)の光学的厚さt0は、発光素子において生成した光の波長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、
(λ0/4n0)×m-(λ0/8n0)≦t0≦(λ0/4n0)×2m+(λ0/8n0
を満足すればよい。あるいは又、モードロス作用部位を、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る構成とすることで、モードロス作用部位を通過する光がモードロス作用部位によって、位相を乱されたり、吸収させることができる。そして、これらの構成を採用することで、発振モードロスの制御を一層高い自由度をもって行うことができるし、発光素子の設計自由度を一層高くすることができる。
 あるいは又、上記の好ましい構成を含む第6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6-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OL2、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OL0としたとき、
OL0<OL2
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。
 あるいは又、上記の好ましい構成を含む第7構成の発光素子において、
 第1化合物半導体層の第1面側には凸部が形成されており、
 モードロス作用部位は、凸部を囲む第1化合物半導体層の第1面の領域上に形成されており、あるいは又、モードロス作用部位は、凸部を囲む第1化合物半導体層の領域から構成されている構成とすることができる。このような構成の発光素子を、便宜上、『第7-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・内側領域の正射影像と一致する。そして、この場合、電流注入領域における活性層から第1化合物半導体層の第1面までの光学的距離をOL1’、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OL0’としたとき、
OL0’<OL1
を満足する構成とすることができ、更には、これらの場合、生成した高次モードを有する光は、モードロス作用領域により、電流注入領域及び電流非注入領域に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する構成とすることができ、更には、これらの場合、モードロス作用部位は、誘電体材料、金属材料又は合金材料から成る構成とすることができる。ここで、誘電体材料、金属材料又は合金材料として、上述した各種の材料を挙げることができる。
 更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る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(XY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8構成の発光素子』と呼ぶ。
 第8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8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、
eq=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(XZ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8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8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小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8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8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8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、後述する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、後述する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1光反射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、後述する透明導電性材料から成る電極と兼用することもできる。
 実施例14は、実施例5~実施例13の変形であり、第5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14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の境界までの最短距離DCIは、前述した式(1-1)及び式(1-2)を満足する。
 実施例14の発光素子にあっては、第1光反射層41の光反射有効領域の半径r1は、
ω0≦r1≦20・ω0
を満足する。また、DCI≧ω0を満足する。更には、R1≦1×10-3mを満足する。具体的には、
CI=4μm
ω0 =1.5μm
OR=50μm
1 =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。
 基部面90の第1の部分91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。第1の部分91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、第1の部分91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14の発光素子では、開口部34A(電流注入領域61)を、第1の部分91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、第1の部分91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、発振特性に影響が出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(1-1)及び(1-2)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15は、実施例5~実施例14の変形であり、且つ、第6構成の発光素子、具体的には、第6-A構成の発光素子に関する。実施例15の発光素子の模式的な一部端面図を図53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5~実施例14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55の(A)の概念図を参照)。尚、図55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55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、実際には凹面鏡形状を有する。
 実施例15の発光素子あるいは後述する実施例16~実施例19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化合物半導体層21の第1面側に設けられた第1光反射層41、並びに、
 (F)第1化合物半導体層21に電気的に接続された第1電極31、
を備えている。
 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15あるいは後述する実施例16~実施例19の発光素子においては、第2電極32と第2化合物半導体層22との間に形成されている。モードロス作用部位54の光学的厚さは、発光素子において生成した光の波長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、発光素子において生成した光の波長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、
(λ0/4n0)×m-(λ0/8n0)≦t0≦(λ0/4n0)×2m+(λ0/8n0
を満足すればよい。具体的には、モードロス作用部位54の光学的厚さ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15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、
1/(S1+S2)=82/122=0.44
である。
 実施例15あるいは後述する実施例16~実施例17、実施例19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OL2、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OL0としたとき、
OL0>OL2
を満足する。具体的には、
OL0/OL2=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55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55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、外部の回路等と電気的に接続するための、例えばTi/Pt/Au又はV/Pt/Auから成る第1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、外部の回路等と電気的に接続するための、例えばTi/Pd/Au又はTi/Ni/Auから成る第2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15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15の発光素子の製造方法の概要を説明する。
  [工程-1500]
 実施例15の発光素子の製造にあっては、先ず、実施例5の[工程-500]と同様の工程を実行する。
  [工程-1510]
 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-1520]
 その後、実施例5の[工程-510]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54A参照)。
  [工程-1530]
 その後、実施例5の[工程-520]以降の工程と同様の工程を実行することで、実施例15の発光素子を得ることができる。尚、[工程-520]と同様の工程の途中において得られた構造を図54Bに示す。
 実施例15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55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15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、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。しかも、尚、実施例15の発光素子にあっては第1の部分91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16は、実施例15の変形であり、第6-B構成の発光素子に関する。模式的な一部断面図を図56に示すように、実施例16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56、図57、図58A、図58Bにおいては、第1光反射層41の図示を省略した。
 実施例16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、
1/(S1+S2)=102/152=0.44
である。
 実施例16にあっては、実施例15の[工程-1510]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16の発光素子の構成、構造は、実施例15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16あるいは後述する実施例17の発光素子にあっても、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を前述した所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。
 実施例17は、実施例15~実施例16の変形であり、第6-C構成の発光素子に関する。模式的な一部断面図を図57に示すように、実施例17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17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17にあっては、実施例15の[工程-1520]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17の発光素子の構成、構造は、実施例15~実施例16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18は、実施例15~実施例17の変形であり、第6-D構成の発光素子に関する。実施例18の発光素子の模式的な一部断面図を図58Aに示し、要部を切り出した模式的な一部断面図を図58Bに示すように、第2化合物半導体層22の第2面側には凸部22Aが形成されている。そして、図58A及び図58B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15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OL2、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OL0としたとき、
OL0<OL2
を満足する。具体的には、
OL2/OL0=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18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18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18にあっては、実施例15の[工程-1510]と[工程-1520]との間において、第2化合物半導体層22の一部を第2面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18の発光素子の構成、構造は、実施例15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18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、レーザ発振の閾値電流を低減することができる。また、概念図を図55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18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19は、実施例15~実施例18の変形である。実施例19あるいは後述する実施例20の発光素子は、より具体的には、第1化合物半導体層21の第1面21aから第1光反射層41を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子(発光素子)(垂直共振器レーザ、VCSEL)から成る。
 実施例19の発光素子にあっては、模式的な一部断面図を図59に示すように、第2光反射層42は、金(Au)層あるいは錫(Sn)を含むハンダ層から成る接合層48を介して、シリコン半導体基板から構成された支持基板49にハンダ接合法に基づき固定されている。実施例19の発光素子の製造にあっては、支持基板49の除去を除き、即ち、支持基板49を除去すること無く、例えば、実施例15の[工程-1500]~[工程-1530]と同様の工程を実行すればよい。
 実施例19の発光素子にあっても、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を前述した所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。
 以上に説明し、図59に示した発光素子の例では、第1電極31の端部は第1光反射層41から離間している。但し、このような構造に限定するものではなく、第1電極31の端部が第1光反射層41と接していてもよいし、第1電極31の端部が第1光反射層41の縁部の上に亙り形成されていてもよい。
 また、例えば、実施例15の[工程-1500]~[工程-1530]と同様の工程を実行した後、発光素子製造用基板11を除去して第1化合物半導体層21の第1面21aを露出させ、次いで、第1化合物半導体層21の第1面21a上に第1光反射層41、第1電極31を形成してもよい。
 実施例20は、実施例5~実施例19の変形であるが、第7構成の発光素子、具体的には、第7-A構成の発光素子に関する。実施例20の発光素子は、より具体的には、第1化合物半導体層21の第1面21aから第1光反射層41を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子(発光素子)(垂直共振器レーザ、VCSEL)から成る。
 模式的な一部端面図を図60に示す実施例20の発光素子は、
 (a)GaN系化合物半導体から成り、第1面21a、及び、第1面21aと対向する第2面21bを有する第1化合物半導体層21、
 GaN系化合物半導体から成り、第1化合物半導体層21の第2面21bと接する活性層(発光層)23、及び、
 GaN系化合物半導体から成り、第1面22a、及び、第1面22aと対向する第2面22bを有し、第1面22aが活性層23と接する第2化合物半導体層22、
が積層されて成る積層構造体20、
 (b)第2化合物半導体層22の第2面22b上に形成された第2電極32、
 (c)第2電極32上に形成された第2光反射層42、
 (d)第1化合物半導体層21の第1面21a上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域65を構成するモードロス作用部位64、
 (e)第1化合物半導体層21の第1面21aの上からモードロス作用部位64の上に亙り形成された第1光反射層41、並びに、
 (f)第1化合物半導体層21に電気的に接続された第1電極31、
を備えている。尚、実施例20の発光素子において、第1電極31は、第1化合物半導体層21の第1面21aの上に形成されている。
 そして、積層構造体20には、電流注入領域61、電流注入領域61を取り囲む電流非注入・内側領域62、及び、電流非注入・内側領域62を取り囲む電流非注入・外側領域63が形成されており、モードロス作用領域65の正射影像と電流非注入・外側領域63の正射影像とは重なり合っている。ここで、積層構造体20には電流非注入領域62,63が形成されているが、図示した例では、厚さ方向、第2化合物半導体層22から第1化合物半導体層21の一部に亙り形成されている。但し、電流非注入領域62,63は、厚さ方向、第2化合物半導体層22の第2電極側の領域に形成されていてもよいし、第2化合物半導体層22全体に形成されていてもよいし、第2化合物半導体層22及び活性層23に形成されていてもよい。
 積層構造体20、第2パッド電極33、第1光反射層41及び第2光反射層42の構成は、実施例15と同様とすることができるし、接合層48及び支持基板49の構成は、実施例19と同様とすることができる。モードロス作用部位64には円形の開口部64Aが形成されており、この開口部64Aの底部に第1化合物半導体層21の第1面21aが露出している。
 モードロス作用部位(モードロス作用層)64は、SiO2といった誘電体材料から成り、第1化合物半導体層21の第1面21a上に形成されている。モードロス作用部位64の光学的厚さt0は、発光素子において生成した光の波長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64の光学的厚さt0は、発光素子において生成した光の波長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64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、
(λ0/4n0)×m-(λ0/8n0)≦t0≦(λ0/4n0)×2m+(λ0/8n0
を満足すればよい。具体的には、モードロス作用部位64の光学的厚さt0は、発光素子において生成した光の波長λ0の1/4の値を「100」としたとき、25乃至250程度とすることが好ましい。そして、これらの構成を採用することで、モードロス作用部位64を通過するレーザ光と、電流注入領域61を通過するレーザ光との間の位相差を変える(位相差を制御する)ことができ、発振モードロスの制御を一層高い自由度をもって行うことができるし、発光素子の設計自由度を一層高くすることができる。
 実施例20において、電流注入領域61と電流非注入・内側領域62との境界の形状を円形(直径:8μm)とし、電流非注入・内側領域62と電流非注入・外側領域63との境界の形状を円形(直径:15μm)とした。即ち、電流注入領域61の正射影像の面積をS1’、電流非注入・内側領域62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、
1’/(S1’+S2’)=82/152=0.28
である。
 実施例20の発光素子において、電流注入領域61における活性層23から第1化合物半導体層21の第1面までの光学的距離をOL1’、モードロス作用領域65における活性層23からモードロス作用部位64の頂面(第1電極31と対向する面)までの光学的距離をOL0’としたとき、
OL0’>OL1
を満足する。具体的には、
OL0’/OL1’=1.01
とした。そして、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域65により、第1光反射層41と第2光反射層42とによって構成される共振器構造の外側に向かって散逸させられ、以て、発振モードロスが増加する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域65の存在によって、モードロス作用領域65の正射影像内において、Z軸から離れるほど、減少するが(図55の(B)の概念図を参照)、基本モードの光場強度の減少よりも高次モードの光場強度の減少の方が多く、基本モードを一層安定化させることができるし、閾値電流の低下を図ることができるし、基本モードの相対的な光場強度を増加させることができる。
 実施例20の発光素子において、電流非注入・内側領域62及び電流非注入・外側領域63は、実施例15と同様に、積層構造体20へのイオン注入によって形成される。イオン種として、例えば、ボロンを選択したが、ボロンイオンに限定するものではない。
 以下、実施例20の発光素子の製造方法を説明する。
  [工程-2000]
 先ず、実施例15の[工程-1500]と同様の工程を実行することで、積層構造体20を得ることができる。次いで、実施例15の[工程-1510]と同様の工程を実行することで、電流非注入・内側領域62及び電流非注入・外側領域63を積層構造体20に形成することができる。
  [工程-2010]
 次いで、第2化合物半導体層22の第2面22bの上に、例えば、リフトオフ法に基づき第2電極32を形成し、更に、周知の方法に基づき第2パッド電極33を形成する。その後、第2電極32の上から第2パッド電極33の上に亙り、周知の方法に基づき第2光反射層42を形成する。
  [工程-2020]
 その後、第2光反射層42を、接合層48を介して支持基板49に固定する。
  [工程-2030]
 次いで、発光素子製造用基板11を除去して、第1化合物半導体層21の第1面21aを露出させる。具体的には、先ず、機械研磨法に基づき、発光素子製造用基板11の厚さを薄くし、次いで、CMP法に基づき、発光素子製造用基板11の残部を除去する。こうして、第1化合物半導体層21の第1面21aを露出させ、次いで、第1化合物半導体層21の第1面21aに、第1の部分91及び第2の部分92を有する基部面90を形成する。
  [工程-2040]
 その後、第1化合物半導体層21の第1面21a上に(具体的には、基部面90の第2の部分92の上に)、周知の方法に基づき、開口部64Aを有し、SiO2から成るモードロス作用部位(モードロス作用層)64を形成する。
  [工程-2050]
 次に、モードロス作用部位64の開口部64Aの底部に露出した第1化合物半導体層21の第1面21aの第1の部分91の上に第1光反射層41を形成し、更に、第1電極31を形成する。尚、第1電極31の一部は、図示しない領域において、モードロス作用部位(モードロス作用層)64を貫通し、第1化合物半導体層21に達している。こうして、図60に示した構造を有する実施例20の発光素子を得ることができる。
 実施例20の発光素子にあっても、積層構造体には、電流注入領域、電流注入領域を取り囲む電流非注入・内側領域、及び、電流非注入・内側領域を取り囲む電流非注入・外側領域が形成されており、モードロス作用領域の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。それ故、概念図を図55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20にあっては増加)を所望の状態とすることが可能となる。しかも、発振モードロスの制御と発光素子の発光状態の制御とを独立して行うことができるので、制御の自由度、発光素子の設計自由度を高くすることができる。具体的には、電流注入領域、電流非注入領域及びモードロス作用領域を前述した所定の配置関係とすることで、基本モードとより高次のモードに対してモードロス作用領域が与える発振モードロスの大小関係を制御することができ、高次モードに与える発振モードロスを基本モードに与える発振モードロスに対して相対的に大きくすることで、基本モードを一層安定化させることができる。また、逆レンズ効果の影響の低減を図ることもできる。しかも、尚、実施例20の発光素子にあっては第1の部分91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20にあっても、実施例16と同様に、電流非注入・内側領域62及び電流非注入・外側領域63を、第2化合物半導体層22の第2面へのプラズマ照射、又は、第2化合物半導体層22の第2面へのアッシング処理、又は、第2化合物半導体層22の第2面への反応性イオンエッチング(RIE)処理によって形成することができる(第7-B構成の発光素子)。このように電流非注入・内側領域62及び電流非注入・外側領域63をプラズマ粒子に暴露することで、第2化合物半導体層22の導電性に劣化が生じ、電流非注入・内側領域62及び電流非注入・外側領域63は高抵抗状態となる。即ち、電流非注入・内側領域62及び電流非注入・外側領域63は、第2化合物半導体層22の第2面22bのプラズマ粒子への暴露によって形成される。
 また、実施例17と同様に、第2光反射層42は、第1光反射層41からの光を、第1光反射層41と第2光反射層42とによって構成される共振器構造の外側に向かって(即ち、モードロス作用領域65に向かって)反射あるいは散乱する領域を有する構成とすることもできる(第7-C構成の発光素子)。
 また、実施例18と同様に、モードロス作用部位(モードロス作用層)64を形成してもよい(第7-D構成の発光素子)。モードロス作用部位(モードロス作用層)64は、凸部を囲む第1化合物半導体層21の第1面21aの領域の上に形成すればよい。凸部は、電流注入領域61、電流注入領域61及び電流非注入・内側領域62を占める。そして、これによって、生成した高次モードを有するレーザ光は、モードロス作用領域65により、電流注入領域61及び電流非注入・内側領域62に閉じ込められ、以て、発振モードロスが減少する。即ち、生じる基本モード及び高次モードの光場強度が、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域65の存在によって、電流注入領域61及び電流非注入・内側領域62の正射影像内において増加する。このような構成の実施例20の発光素子の変形例にあっても、種々のモードに対してモードロス作用領域65が与える発振モードロスを抑制し、横モードを多モード発振させるのみならず、レーザ発振の閾値電流を低減することができる。また、概念図を図55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20の発光素子の変形例にあっては、減少)に作用するモードロス作用領域65の存在によって、電流注入領域及び電流非注入・内側領域の正射影像内において増加させることができる。
 実施例21は、実施例5~実施例20の変形であり、第8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。
eff=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68A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い(図68Bの概念図を参照)、面発光レーザ素子から出射され得るレーザ光の発振波長を正確に制御することが困難となる。
 模式的な一部断面図を図61に示すように、実施例21の発光素子、あるいは又、後述する実施例22~実施例24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(XY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21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21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小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21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21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、
Abs=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21の発光素子の製造にあっては、実施例5の[工程-500]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21の発光素子は、実施例5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62のようになる。尚、図62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の最小振幅部分に位置し、且つ、縦モードBの最小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62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21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正確に制御することが可能となる。しかも、尚、実施例21の発光素子にあっては第1の部分91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22は、実施例21の変形である。実施例21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22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22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22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22の発光素子の構成、構造は、実施例21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23も、実施例21の変形である。実施例23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21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23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23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23の発光素子の構成、構造は、実施例21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21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)}
 実施例24は、実施例21~実施例23の変形である。実施例24の発光素子は、より具体的には、第1化合物半導体層21の第1面21aから第1光反射層41を介してレーザ光を出射する面発光レーザ素子(垂直共振器レーザ、VCSEL)から成る。
 実施例24の発光素子にあっては、模式的な一部断面図を図63に示すように、第2光反射層42は、金(Au)層あるいは錫(Sn)を含むハンダ層から成る接合層48を介して、シリコン半導体基板から構成された支持基板49にハンダ接合法に基づき固定されている。
 実施例24の発光素子は、第1化合物半導体層21の内部に20層の光吸収材料層71を併せて形成する点を除き、また、支持基板49の除去しない点を除き、実施例5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。
 以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した発光素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができるし、発光素子の製造方法も、適宜、変更することができる。場合によっては、接合層や支持基板を適切に選択することで、第2化合物半導体層の第2面から第2光反射層を介して光を出射する面発光レーザ素子とすることができる。また、場合によっては、発光に影響を与えない第2化合物半導体層及び活性層の領域に第1化合物半導体層に至る貫通孔を形成し、この貫通孔内に第2化合物半導体層及び活性層と絶縁された第1電極を形成することもできる。第1光反射層は、基部面の第2の部分に延在していてもよい。即ち、基部面上における第1光反射層は、所謂ベタ膜から構成してもよい。そして、この場合、基部面の第2の部分に延在した第1光反射層に貫通孔を形成し、この貫通孔内に第1化合物半導体層に接続された第1電極を形成すればよい。また、ナノインプリント法に基づき犠牲層を設けることで、基部面90を形成することもできる。
 発光素子の光を出射する領域に波長変換材料層(色変換材料層)が設けられている形態とすることができる。そして、この場合、波長変換材料層(色変換材料層)を介して白色光を出射する形態とすることができる。具体的には、活性層で発光した光が第1光反射層を介して外部に出射される場合、第1光反射層の光出射側の上に波長変換材料層(色変換材料層)を形成すればよいし、活性層で発光した光が第2光反射層を介して外部に出射される場合、第2光反射層の光出射側の上に波長変換材料層(色変換材料層)を形成すればよい。
 発光層から青色光が出射される場合、以下の形態を採用することで、波長変換材料層を介して白色光を出射する形態とすることができる。
[A]発光層から出射された青色光を黄色光に変換する波長変換材料層を用いることで、波長変換材料層から出射される光として、青色及び黄色が混ざった白色光を得る。
[B]発光層から出射された青色光を橙色光に変換する波長変換材料層を用いることで、波長変換材料層から出射される光として、青色及び橙色が混ざった白色光を得る。
[C]発光層から出射された青色光を緑色光に変換する波長変換材料層及び赤色光に変換する波長変換材料層を用いることで、波長変換材料層から出射される光として、青色、緑色及び赤色が混ざった白色光を得る。
 あるいは又、発光層から紫外線が出射される場合、以下の形態を採用することで、波長変換材料層を介して白色光を出射する形態とすることができる。
[D]発光層から出射された紫外線の光を青色光に変換する波長変換材料層及び黄色光に変換する波長変換材料層を用いることで、波長変換材料層から出射される光として、青色及び黄色が混ざった白色光を得る。
[E]発光層から出射された紫外線の光を青色光に変換する波長変換材料層及び橙色光に変換する波長変換材料層を用いることで、波長変換材料層から出射される光として、青色及び橙色が混ざった白色光を得る。
[F]発光層から出射された紫外線の光を青色光に変換する波長変換材料層、緑色光に変換する波長変換材料層及び赤色光に変換する波長変換材料層を用いることで、波長変換材料層から出射される光として、青色、緑色及び赤色が混ざった白色光を得る。
 ここで、青色光によって励起され、赤色光を出射する波長変換材料として、具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、(ME:Eu)S[但し、「ME」は、Ca、Sr及びBaから成る群から選択された少なくとも1種類の原子を意味し、以下においても同様である]、(M:Sm)x(Si,Al)12(O,N)16[但し、「M」は、Li、Mg及びCaから成る群から選択された少なくとも1種類の原子を意味し、以下においても同様である]、ME2Si58:Eu、(Ca:Eu)SiN2、(Ca:Eu)AlSiN3を挙げることができる。また、青色光によって励起され、緑色光を出射する波長変換材料として、具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、(ME:Eu)Ga24、(M:RE)x(Si,Al)12(O,N)16[但し、「RE」は、Tb及びYbを意味する]、(M:Tb)x(Si,Al)12(O,N)16、(M:Yb)x(Si,Al)12(O,N)16、Si6-ZAlZZ8-Z:Euを挙げることができる。更には、青色光によって励起され、黄色光を出射する波長変換材料として、具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、波長変換材料は、1種類であってもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。更には、波長変換材料を2種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の出射光が波長変換材料混合品から出射される構成とすることもできる。具体的には、例えば、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、緑色発光蛍光体粒子(例えば、LaPO4:Ce,Tb、BaMgAl1017:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl1119:Ce,Tb、Y2SiO5:Ce,Tb、MgAl1119:CE,Tb,Mn)と青色発光蛍光体粒子(例えば、BaMgAl1017:Eu、BaMg2Al1627:Eu、Sr227:Eu、Sr5(PO43Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO43Cl:Eu、CaWO4、CaWO4:Pb)とを混合したものを用いればよい。
 また、紫外線によって励起され、赤色光を出射する波長変換材料として、具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、Y23:Eu、YVO4:Eu、Y(P,V)O4:Eu、3.5MgO・0.5MgF2・Ge2:Mn、CaSiO3:Pb,Mn、Mg6AsO11:Mn、(Sr,Mg)3(PO43:Sn、La22S:Eu、Y22S:Euを挙げることができる。また、紫外線によって励起され、緑色光を出射する波長変換材料として、具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、LaPO4:Ce,Tb、BaMgAl1017:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、MgAl1119:Ce,Tb、Y2SiO5:Ce,Tb、MgAl1119:CE,Tb,Mn、Si6-ZAlZZ8-Z:Euを挙げることができる。更には、紫外線によって励起され、青色光を出射する波長変換材料として、具体的には、青色発光蛍光体粒子、より具体的には、BaMgAl1017:Eu、BaMg2Al1627:Eu、Sr227:Eu、Sr5(PO43Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO43Cl:Eu、CaWO4、CaWO4:Pbを挙げることができる。更には、紫外線によって励起され、黄色光を出射する波長変換材料として、具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、YAG系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、波長変換材料は、1種類であってもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。更には、波長変換材料を2種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の出射光が波長変換材料混合品から出射される構成とすることもできる。具体的には、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、上記の緑色発光蛍光体粒子と青色発光蛍光体粒子を混合したものを用いればよい。
 但し、波長変換材料(色変換材料)は、蛍光体粒子に限定されず、例えば、間接遷移型のシリコン系材料において、直接遷移型のように、キャリアを効率良く光へ変換させるために、キャリアの波動関数を局所化し、量子効果を用いた、2次元量子井戸構造、1次元量子井戸構造(量子細線)、0次元量子井戸構造(量子ドット)等の量子井戸構造を適用した発光粒子を挙げることもできるし、半導体材料に添加された希土類原子は殻内遷移により鋭く発光することが知られており、このような技術を適用した発光粒子を挙げることもできる。
 波長変換材料(色変換材料)として、上記のとおり、量子ドットを挙げることができる。量子ドットの大きさ(直径)が小さくなるに従い、バンドギャップエネルギーが大きくなり、量子ドットから出射される光の波長は短くなる。即ち、量子ドットの大きさが小さいほど短い波長を有する光(青色光側の光)を発光し、大きさが大きいほど長い波長を有する光(赤色光側の光)を発光する。それ故、量子ドットを構成する材料を同じとし、量子ドットの大きさを調整することで、所望の波長を有する光を出射する(所望の色に色変換する)量子ドットを得ることができる。具体的には、量子ドットは、コア-シェル構造を有することが好ましい。量子ドットを構成する材料として、例えば、Si;Se;カルコパイライト系化合物であるCIGS(CuInGaSe)、CIS(CuInSe2)、CuInS2、CuAlS2、CuAlSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgAlS2、AgAlSe2、AgInS2、AgInSe2;ペロブスカイト系材料;III-V族化合物であるGaAs、GaP、InP、InAs、InGaAs、AlGaAs、InGaP、AlGaInP、InGaAsP、GaN;CdSe、CdSeS、CdS、CdTe、In2Se3、In23、Bi2Se3、Bi23、ZnSe、ZnTe、ZnS、HgTe、HgS、PbSe、PbS、TiO2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。
 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、
 第1化合物半導体層の第1面側に形成され、活性層から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えており、
 第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されている発光素子。
[A02]隔壁は、第1化合物半導体層の第1面側から、第1化合物半導体層内を、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている[A01]に記載の発光素子。
[A03]隔壁は、第2化合物半導体層の第2面側から第2化合物半導体層内及び活性層内を延び、更に、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている[A01]に記載の発光素子。
[A04]隔壁は、活性層で生成した光を透過しない材料から構成されている[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A05]隔壁は、活性層で生成した光を反射する材料から構成されている[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A06]第1化合物半導体層を構成する材料の熱伝導率をTC1、隔壁を構成する材料の熱伝導率をTC0としたとき、
1×10-1≦TC1/TC0≦1×102
を満足する[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A07]第1化合物半導体層を構成する材料の線膨張率をCTE1、隔壁を構成する材料の線膨張率をCTE0としたとき、
|CTE0-CTE1|≦1×10-4/K
を満足する[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A08]隔壁は、ハンダ材料から構成されており、
 隔壁の一部は、発光素子の外面に露出している[A01]乃至[A07]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A09]第1化合物半導体層の第1面側から第2化合物半導体層の第2面側に向かう方向に沿って、隔壁の側面は窄まっている[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の発光素子。
[A10]第1光反射層は、第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成されており、
 基部面は、周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の発光素子。
[B01]《発光素子アレイ》
 発光素子が、複数、配列されて成る発光素子アレイであって、
 各発光素子は、
 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、
 第1化合物半導体層の第1面側に形成され、活性層から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えている発光素子アレイ。
[B02]各発光素子において、第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されている[B01]に記載の発光素子アレイ。
[B03]各発光素子において、隔壁は、第1化合物半導体層の第1面側から、第1化合物半導体層内を、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている[B02]に記載の発光素子アレイ。
[B04]L0とL1とL3との間の関係は、
 以下の式(1)、好ましくは、式(1’)を満足し、又は、
 以下の式(2)、好ましくは、式(2’)を満足し、又は、
 以下の式(1)及び式(2)を満足し、又は、
 以下の式(1’)及び式(2’)を満足する[B03]に記載の発光素子アレイ。
0.01×L0≦L0-L1   (1)
0.05×L0≦L0-L1   (1’)
0.01×L3≦L1      (2)
0.05×L3≦L1      (2’)
ここで、
0:第1化合物半導体層の第1面と対向する第1光反射層の対向面の端部から、活性層までの距離
1:活性層から、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びる隔壁の端部(隔壁の上端部であり、活性層の方を向いた端部)までの距離
3:発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、積層構造体への隔壁の正射影像(より具体的には、隔壁の上端部の正射影像)までの距離
である。
[B05]各発光素子において、隔壁は、第2化合物半導体層の第2面側から第2化合物半導体層内及び活性層内を延び、更に、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている[B02]に記載の発光素子アレイ。
[B06]L0とL2とL3’との間の関係は、
 以下の式(3)、好ましくは、式(3’)を満足し、又は、
 以下の式(4)、好ましくは、式(4’)を満足し、又は、
 以下の式(3)及び式(4)を満足し、又は、
 以下の式(3’)及び式(4’)を満足する[B05]に記載の発光素子アレイ。
0.01×L0≦L2    (3)
0.05×L0≦L2    (3’)
0.01×L3’≦L2   (4)
0.05×L3’≦L2   (4’)
ここで、
0 :第1化合物半導体層の第1面と対向する第1光反射層の対向面の端部から、活性層までの距離
2 :活性層から、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びる隔壁の端部(隔壁の下端部であり、第1電極の方を向いた端部)までの距離
3’:発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、積層構造体への隔壁の正射影像(より具体的には、隔壁の下端部の正射影像)までの距離
である。
[C01]第1光反射層は、第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成されており、
 基部面は、複数の発光素子によって囲まれた周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である[B01]乃至[B06]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C02]基部面は滑らかである[C01]に記載の発光素子アレイ。
[C03]《第1構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、第1光反射層が形成された基部面の第1の部分は上に凸の形状を有する[C01]又は[C02]に記載の発光素子アレイ。
[C04]《第1-A構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、周辺領域を占める基部面の第2の部分は下に凸の形状を有する[C03]に記載の発光素子アレイ。
[C05]基部面の第1の部分の中心部は正方形の格子の頂点(交差部)上に位置する[C04]に記載の発光素子アレイ。
[C06]基部面の第1の部分の中心部は正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置する[C04]に記載の発光素子アレイ。
[C07]《第1-B構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、周辺領域を占める基部面の第2の部分は、周辺領域の中心部に向かって、下に凸の形状、及び、下に凸の形状から延びる上に凸の形状を有する[C03]に記載の発光素子アレイ。
[C08]第1化合物半導体層の第2面から基部面の第1の部分の中心部までの距離をLL1、第1化合物半導体層の第2面から基部面の第2の部分の中心部までの距離をLL2としたとき、
LL2>LL1
を満足する[C07]に記載の発光素子アレイ。
[C09]基部面の第1の部分の中心部の曲率半径(即ち、第1光反射層の曲率半径)をR1、基部面の第2の部分の中心部の曲率半径をR2としたとき、
1>R2
を満足する[C07]又は[C08]に記載の発光素子アレイ。
[C10]基部面の第1の部分の中心部は正方形の格子の頂点(交差部)上に位置する[C07]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C11]基部面の第2の部分の中心部は正方形の格子の頂点(交差部)上に位置する[C10]に記載の発光素子アレイ。
[C12]基部面の第1の部分の中心部は正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置する[C07]乃至[C09]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C13]基部面の第2の部分の中心部は正三角形の格子の頂点(交差部)上に位置する[C12]に記載の発光素子アレイ。
[C14]基部面の第2の部分の中心部の曲率半径R2は、1×10-6m以上、好ましくは3×10-6m以上、より好ましくは5×10-6m以上である[C07]乃至[C13]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C15]《第1-C構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、周辺領域を占める基部面の第2の部分は、基部面の第1の部分を取り囲む環状の凸の形状、及び、環状の凸の形状から基部面の第1の部分に向かって延びる下に凸の形状を有する[C03]に記載の発光素子アレイ。
[C16]第1化合物半導体層の第2面から基部面の第1の部分の中心部までの距離をLL1、第1化合物半導体層の第2面から基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部までの距離をLL2’としたとき、
LL2’>LL1
を満足する[C15]に記載の発光素子アレイ。
[C17]基部面の第1の部分の中心部の曲率半径(即ち、第1光反射層の曲率半径)をR1、基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部の曲率半径をR2’としたとき、
1>R2
を満足する[C15]又は[C16]に記載の発光素子アレイ。
[C18]基部面の第2の部分の環状の凸の形状の頂部の曲率半径R2’は、1×10-6m以上、好ましくは3×10-6m以上、より好ましくは5×10-6m以上である[C15]乃至[C17]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C19]基部面の第2の部分における凸の形状の部分に対向した第2化合物半導体層の第2面側の部分には、バンプが配設されている[C07]乃至[C18]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C20]基部面の第1の部分の中心部に対向した第2化合物半導体層の第2面側の部分には、バンプが配設されている[C04]乃至[C06]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C21]発光素子の形成ピッチは、3μm以上、50μm以下、好ましくは5μm以上、30μm以下、より好ましくは8μm以上、25μm以下である[C01]乃至[C20]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C22]基部面の第1の部分の中心部の曲率半径R1(即ち、第1光反射層の曲率半径)は、1×10-5m以上、好ましくは3×10-5m以上である[C01]乃至[C21]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C23]積層構造体は、GaN系化合物半導体、InP系化合物半導体及びGaAs系化合物半導体から成る群から選択された少なくとも1種類の材料から成る[C01]乃至[C22]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C24]共振器長をLORとしたとき、1×10-5m≦LORを満足する[C01]乃至[C23]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C25]積層構造体の積層方向を含む仮想平面で基部面を切断したときの基部面の第1の部分が描く図形は、円の一部又は放物線の一部である[C01]乃至[C24]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C26]《第2構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第1面が基部面を構成する[C01]乃至[C25]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C27]《第3構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第1面と第1光反射層との間には化合物半導体基板が配されており、基部面は化合物半導体基板の表面から構成されている[C01]乃至[C25]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C28]《第4構成の発光素子》
 第1化合物半導体層の第1面と第1光反射層との間には基材が配されており、あるいは又、第1化合物半導体層の第1面と第1光反射層との間には化合物半導体基板及び基材が配されており、基部面は基材の表面から構成されている[C01]乃至[C25]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C29]基材を構成する材料は、TiO2、Ta25、SiO2等の透明な誘電体材料、シリコーン系樹脂及びエポキシ系樹脂から成る群から選択された少なくとも1種類の材料である[C28]に記載の発光素子アレイ。
[C30]基部面上に第1光反射層が形成されている[C01]乃至[C29]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[C31]積層構造体の熱伝導率の値は、第1光反射層の熱伝導率の値よりも高い[C01]乃至[C30]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[D01]《第5構成の発光素子アレイ》
 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[C01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
CI≧ω0/2
但し、
ω0 2≡(λ0/π){LOR(R1-LOR)}1/2
ここで、
λ0 :発光素子から主に出射される所望の光の波長(発振波長)
OR:共振器長
1 :基部面の第1の部分の中心部の曲率半径(即ち、第1光反射層の曲率半径)
[D02]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、
 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、及び、
 第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、
を更に備えており、
 第2光反射層は第2電極上に形成されており、
 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[D01]に記載の発光素子アレイ。
[D03]第1光反射層の光反射有効領域の半径r1は、
ω0≦r1≦20・ω0
を満足する[D01]又は[D02]に記載の発光素子アレイ。
[D04]DCI≧ω0を満足する[D01]乃至[D03]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[D05]R1≦1×10-3mを満足する[D01]乃至[D04]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E01]《第6構成の発光素子アレイ》
 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、
 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、及び、
 第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、
を更に備えており、
 第2光反射層は第2電極上に形成されており、
 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[C01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E02]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[E01]に記載の発光素子アレイ。
[E03]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[E01]又は[E02]に記載の発光素子アレイ。
[E04]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[E01]乃至[E03]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E05]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[E04]に記載の発光素子アレイ。
[E06]《第6-B構成の発光素子アレイ》
 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[E01]乃至[E05]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E07]《第6-C構成の発光素子アレイ》
 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[E01]乃至[E06]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E08]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OL2、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OL0としたとき、
OL0>OL2
を満足する[E01]乃至[E07]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E09]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[E01]乃至[E08]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E10]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[E01]乃至[E09]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E11]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、発光素子アレイ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[E10]に記載の発光素子アレイ。
[E12]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、発光素子アレイにおいて生成した光の波長の1/4の整数倍である[E10]に記載の発光素子アレイ。
[E13]《第6-D構成の発光素子アレイ》
 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[E01]乃至[E03]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E14]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OL2、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OL0としたとき、
OL0<OL2
を満足する[E13]に記載の発光素子アレイ。
[E15]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[E13]又は[E14]に記載の発光素子アレイ。
[E16]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[E13]乃至[E15]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[E17]第2電極は、透明導電性材料から成る[E01]乃至[E16]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F01]《第7構成の発光素子アレイ》
 第2化合物半導体層の第2面上に形成された第2電極、
 第2電極上に形成された第2光反射層、
 第1化合物半導体層の第1面上に設けられ、発振モードロスの増減に作用するモードロス作用領域を構成するモードロス作用部位、並びに、
 第1化合物半導体層に電気的に接続された第1電極、
を更に備えており、
 第1光反射層は、第1化合物半導体層の第1面上からモードロス作用部位上に亙り形成されており、
 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[C01]乃至[C31]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F02]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[F01]に記載の発光素子アレイ。
[F03]《第7-A構成の発光素子アレイ》
 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[F01]又は[F02]に記載の発光素子アレイ。
[F04]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[F03]に記載の発光素子アレイ。
[F05]《第7-B構成の発光素子アレイ》
 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[F01]乃至[F04]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F06]《第7-C構成の発光素子アレイ》
 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[F01]乃至[F05]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F07]電流注入領域における活性層から第1化合物半導体層の第1面までの光学的距離をOL1’、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OL0’としたとき、
OL0’>OL1
を満足する[F01]乃至[F06]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F08]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[F01]乃至[F07]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F09]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[F01]乃至[F08]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F10]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、発光素子アレイ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[F09]に記載の発光素子アレイ。
[F11]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、発光素子アレイにおいて生成した光の波長の1/4の整数倍である[F09]に記載の発光素子アレイ。
[F12]《第7-D構成の発光素子アレイ》
 第1化合物半導体層の第1面側には凸部が形成されており、
 モードロス作用部位は、凸部を囲む第1化合物半導体層の第1面の領域上に形成されている[F01]又は[F02]に記載の発光素子アレイ。
[F13]電流注入領域における活性層から第1化合物半導体層の第1面までの光学的距離をOL1’、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OL0’としたとき、
OL0’<OL1
を満足する[F12]に記載の発光素子アレイ。
[F14]第1化合物半導体層の第1面側には凸部が形成されており、
 モードロス作用部位は、凸部を囲む第1化合物半導体層の第1面の領域から構成されている[F01]又は[F02]に記載の発光素子アレイ。
[F15]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[F12]乃至[F14]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F16]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[F12]乃至[F15]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[F17]第2電極は、透明導電性材料から成る[F01]乃至[F16]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[G01]《第8構成の発光素子アレイ》
 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[C01]乃至[F17]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[G02]少なくとも4層の光吸収材料層が形成されている[G01]に記載の発光素子アレイ。
[G03]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[G01]又は[G02]に記載の発光素子アレイ。
但し、mは、1、又は、1を含む2以上の任意の整数である。
[G04]光吸収材料層の厚さは、λ0/(4・neq)以下である[G01]乃至[G03]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[G05]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小振幅部分に光吸収材料層が位置する[G01]乃至[G04]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[G06]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[G01]乃至[G05]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[G07]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[G01]乃至[G06]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[G08]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[G01]乃至[G07]のいずれか1項に記載の発光素子アレイ。
[H01]《発光素子アレイの製造方法: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、
 第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成された第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えており、
 基部面は、複数の発光素子によって囲まれた周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である発光素子の複数から構成された発光素子アレイの製造方法であって、
 積層構造体を形成した後、第2化合物半導体層の第2面側に第2光反射層を形成し、次いで、
 第1光反射層を形成すべき基部面の第1の部分の上に第1犠牲層を形成した後、第1犠牲層の表面を凸状とし、その後、
 第1犠牲層と第1犠牲層との間に露出した基部面の第2の部分の上及び第1犠牲層の上に第2犠牲層を形成して第2犠牲層の表面を凹凸状とし、次いで、
 第2犠牲層及び第1犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成し、基部面の第2の部分に少なくとも凹部を形成した後、
 基部面の第1の部分の上に第1光反射層を形成する、
各工程を備えている発光素子アレイの製造方法。
[H02]《発光素子アレイの製造方法: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、
 第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成された第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えており、
 基部面は、複数の発光素子によって囲まれた周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である発光素子の複数から構成された発光素子アレイの製造方法であって、
 積層構造体を形成した後、第2化合物半導体層の第2面側に第2光反射層を形成し、次いで、
 第1光反射層を形成すべき基部面の第1の部分の上に第1犠牲層を形成した後、第1犠牲層の表面を凸状とし、その後、
 第1犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成した後、
 基部面に第2犠牲層を形成した後、第2犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成し、基部面の第2の部分に少なくとも凹部を形成した後、
 基部面の第1の部分の上に第1光反射層を形成する、
各工程を備えている発光素子アレイの製造方法。
[H03]《発光素子アレイの製造方法:インプリント法》
 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、
 第1化合物半導体層の第1面側に位置する基部面の上に形成された第1光反射層、並びに、
 第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
を備えており、
 基部面は、複数の発光素子によって囲まれた周辺領域に延在しており、
 基部面は、凹凸状であり、且つ、微分可能である発光素子の複数から構成された発光素子アレイの製造方法であって、
 基部面と相補的な面を有する型を準備しておき、
 積層構造体を形成した後、第2化合物半導体層の第2面側に第2光反射層を形成し、次いで、
 第1光反射層を形成すべき基部面の上に犠牲層を形成した後、型の基部面と相補的な面の形状を犠牲層に転写し、犠牲層に凹凸部を形成した後、
 犠牲層をエッチバックし、更に、基部面から内部に向けてエッチバックすることで、第1化合物半導体層の第2面を基準としたとき、基部面の第1の部分に凸部を形成し、基部面の第2の部分に少なくとも凹部を形成した後、
 基部面の第1の部分の上に第1光反射層を形成する、
各工程を備えている発光素子アレイの製造方法。
10A,10A’,10B,10C,10D,10E,10F,10G・・・発光素子(面発光素子、面発光レーザ素子)、11・・・化合物半導体基板(発光素子アレイ製造用基板)、11a・・・第1化合物半導体層と面する化合物半導体基板(発光素子アレイ製造用基板)の第1面、11b・・・第1化合物半導体層と面する化合物半導体基板(発光素子アレイ製造用基板)の第2面、20・・・積層構造体、21・・・第1化合物半導体層、21a・・・第1化合物半導体層の第1面、21b・・・第1化合物半導体層の第2面、22・・・第2化合物半導体層、22a・・・第2化合物半導体層の第1面、22b・・・第2化合物半導体層の第2面、23・・・活性層(発光層)、24,25A,25B,25C,25D・・・隔壁、24’,25’・・・隔壁の側面、25D’・・・隔壁の一部、31・・・第1電極、31’・・・第1電極に設けられた開口部、32・・・第2電極、33・・・第2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、35・・・バンプ、40・・・発光素子製造用基板(サファイア基板)、41・・・第1光反射層、42・・・第2光反射層、42A・・・第2光反射層に形成された順テーパー状の傾斜部、48・・・接合層、49・・・支持基板、51,61・・・電流注入領域、61A・・・電流注入領域、61B・・・電流非注入領域、52,62・・・電流非注入・内側領域、53,63・・・電流非注入・外側領域、54,64・・・モードロス作用部位(モードロス作用層)、54A,54B,64A・・・モードロス作用部位に形成された開口部、55,65・・・モードロス作用領域、71・・・光吸収材料層、81,81’・・・第1犠牲層、82・・・第2犠牲層、83,83’・・・第2の部分の中心部を形成するための第1犠牲層の部分、90・・・基部面、90bd・・・第1の部分と第2の部分との境界、91・・・基部面の第1の部分、91’・・・基部面の第1の部分に形成された凸部、91A・・・基部面の第1の部分に形成された凸部、91c・・・基部面の第1の部分の中心部、92・・・基部面の第2の部分、92A・・・基部面の第2の部分に形成された凹部、92c・・・基部面の第2の部分の中心部、92b・・・基部面の第2の部分の下に凸の形状を有する部分、93・・・基部面の第1の部分を取り囲む環状の凸の形状、94A・・・環状の凸の形状から基部面の第1の部分に向かって延びる下に凸の形状、94B・・・基部面の第2の部分における環状の凸の形状によって囲まれた領域、95・・・基材、96・・・基部面を形成するための凸凹部、97・・・平坦化膜、99・・・周辺領域

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、
     第1化合物半導体層の第1面側に形成され、活性層から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層、並びに、
     第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
    を備えており、
     第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されている発光素子。
  2.  隔壁は、第1化合物半導体層の第1面側から、第1化合物半導体層内を、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている請求項1に記載の発光素子。
  3.  隔壁は、第2化合物半導体層の第2面側から第2化合物半導体層内及び活性層内を延び、更に、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている請求項1に記載の発光素子。
  4.  隔壁は、活性層で生成した光を透過しない材料から構成されている請求項1に記載の発光素子。
  5.  隔壁は、活性層で生成した光を反射する材料から構成されている請求項1に記載の発光素子。
  6.  第1化合物半導体層を構成する材料の熱伝導率をTC1、隔壁を構成する材料の熱伝導率をTC0としたとき、
    1×10-1≦TC1/TC0≦1×102
    を満足する請求項1に記載の発光素子。
  7.  第1化合物半導体層を構成する材料の線膨張率をCTE1、隔壁を構成する材料の線膨張率をCTE0としたとき、
    |CTE0-CTE1|≦1×10-4/K
    を満足する請求項1に記載の発光素子。
  8.  隔壁は、ハンダ材料から構成されており、
     隔壁の一部は、発光素子の外面に露出している請求項1に記載の発光素子。
  9.  第1化合物半導体層の第1面側から第2化合物半導体層の第2面側に向かう方向に沿って、隔壁の側面は窄まっている請求項1に記載の発光素子。
  10.  発光素子が、複数、配列されて成る発光素子アレイであって、
     各発光素子は、
     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、
     第1化合物半導体層の第1面側に形成され、活性層から離れる方向に向かって凸状の形状を有する第1光反射層、並びに、
     第2化合物半導体層の第2面側に形成され、平坦な形状を有する第2光反射層、
    を備えている発光素子アレイ。
  11.  各発光素子において、第1光反射層を囲むように、積層構造体の積層方向に延びる隔壁が形成されている請求項10に記載の発光素子アレイ。
  12.  各発光素子において、隔壁は、第1化合物半導体層の第1面側から、第1化合物半導体層内を、第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている請求項11に記載の発光素子アレイ。
  13.  L0とL1とL3との間の関係は、以下の式(1)を満足し、又は、以下の式(2)を満足し、又は、以下の式(1)及び式(2)を満足する請求項12に記載の発光素子アレイ。
    0.01×L0≦L0-L1   (1)
    0.01×L3≦L1      (2)
    ここで、
    0:第1化合物半導体層の第1面と対向する第1光反射層の対向面の端部から、活性層までの距離
    1:活性層から、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びる隔壁の端部までの距離
    3:発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、積層構造体への隔壁の正射影像までの距離
    である。
  14.  各発光素子において、隔壁は、第2化合物半導体層の第2面側から第2化合物半導体層内及び活性層内を延び、更に、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びている請求項11に記載の発光素子アレイ。
  15.  L0とL2とL3’との間の関係は、以下の式(3)を満足し、又は、以下の式(4)を満足し、又は、以下の式(3)及び式(4)を満足する請求項14に記載の発光素子アレイ。
    0.01×L0≦L2    (3)
    0.01×L3’≦L2   (4)
    ここで、
    0 :第1化合物半導体層の第1面と対向する第1光反射層の対向面の端部から、活性層までの距離
    2 :活性層から、第1化合物半導体層内を第1化合物半導体層の厚さ方向の途中まで延びる隔壁の端部までの距離
    3’:発光素子を構成する第1光反射層の軸線から、積層構造体への隔壁の正射影像までの距離
    である。
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