CN106463909B - 发光元件 - Google Patents

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Abstract

该发光元件至少设置有：形成在基板(11)的前表面上的第一光反射层(41)；层压结构(20)，形成在第一光反射层(41)上并且由第一化合物半导体层(21)、活性层(23)以及第二化合物半导体层(22)构成；以及形成在第二化合物半导体层(22)上的第二电极(32)和第二光反射层(42)。层压结构(20)由多个层压结构单元(20A)构成，层压结构单元(20A)分别构成发光元件单元(10A)，并且发光元件单元(10A)中的共振器长度随着发光元件单元中的每一个而变化。

Description

发光元件
技术领域
本发明涉及一种发光元件(具体地，垂直共振器激光器或者称为VCSEL的表面发射激光元件)。
背景技术
在表面发射激光元件中，通常，通过使光在两个光反射层(分布布拉格反射器层(DBR层))之间共振而产生激光震荡。然后，通常，表面发射激光元件由InGaAsP类化合物半导体材料配置，并且输出光是红光至红外光并用于光通信或者作为激光打印机的光源。然而，近几年，已公布使用氮类化合物半导体的表面发射激光元件(例如，参见Applied PhysExpress 2008 121102)，并且使用表面发射激光元件的图像显示设备的研究正在努力进展中。
引用列表
非专利文献
非专利文献1：Applied Phys Express 2008 121102
发明内容
本发明要解决的问题
附带地，在表面发射激光元件中，为了利用短的共振器长度和小的活性层体积获得净增益，反射镜的反射率有时设为约99％或者设为高于99％。因此，激光的频谱宽度容易变得比边缘发射半导体激光元件的频谱宽度更窄。然后，在这种具有窄频谱宽度的激光中，光的相干性变得高，并且在使用激光作为图像显示设备的光源的情况下，存在由屏幕的凹凸性引起的出现干扰图案的问题(斑点噪声)。
因此，本公开的目的是提供具有不太可能产生斑点噪声的配置和结构的发光元件。
问题的解决方案
为了实现上述目的，根据本公开的第一方面或者第二方面的发光元件至少包括：
第一光反射层，形成在基板的表面上；
层压结构体，由形成在第一光反射层上的第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成；以及
第二电极和第二光反射层，形成在第二化合物半导体层上。
然后，在根据本公开的第一方面的发光元件中，
层压结构体由多个层压结构体单元构成，
发光元件单元由层压结构体单元中的每一个构成，并且
发光元件单元中的共振器长度在每个发光元件单元中不同(即层压结构体单元的厚度在每个发光元件单元中不同)。
此外，在根据本公开的第二方面的发光元件中，共振器长度在发光元件中平稳地改变(即层压结构体的厚度平稳地改变)。
本发明的效果
在根据本公开的第一方面或第二方面的发光元件中，发光元件具有多个共振器长度。因此，作为在多个垂直模式下产生共振的结果，可以明显地获得具有拓宽宽度的一个垂直模式，即发射光的频谱宽度可以拓宽，并且可以抑制斑点噪声的产生。应当注意，本说明书中描述的效果仅是实例而非限制，并且可以表现出额外效果。
附图说明
[图1]图1是第一实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图2]图2A和图2B是用于描述制造第一实施方式的发光元件的方法的基板等的示意性部分端部视图。
[图3]图3A和图3B是接续图2B用于描述制造第一实施方式的发光元件的方法的基板等的示意性部分端部视图。
[图4]图4是接续图3B用于描述制造第一实施方式的发光元件的方法的基板等的示意性部分端部视图。
[图5]图5是接续图4用于描述制造第一实施方式的发光元件的方法的基板等的示意性部分端部视图。
[图6]图6是第一实施方式的发光元件的变形的示意性部分截面图。
[图7]图7是第二实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图8]图8是第二实施方式的发光元件的变形的示意性部分截面图。
[图9]图9是第三实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图10]图10是第四实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图11]图11是第五实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图12]图12是第六实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图13]图13是第六实施方式的发光元件的变形的示意性部分截面图。
[图14]图14是第七实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图15]图15是第八实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图16]图16是第八实施方式的发光元件中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大部分端部视图。
[图17]图17A至图17C是用于描述制造第八实施方式的发光元件的方法的基板等的示意性部分端部视图。
[图18]图18A和图18B是接续图17C用于描述制造第八实施方式的发光元件的方法的基板等的示意性部分端部视图。
[图19]图19是第八实施方式的发光元件的变形的示意性部分截面图。
[图20]图20是第八实施方式的发光元件的另一变形的示意性部分截面图。
[图21]图21是第九实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图22]图22是第九实施方式的发光元件中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大部分端部视图。
[图23]图23是第十实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图24]图24是第十实施方式的发光元件中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大部分端部视图。
[图25]图25是第十一实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
[图26]图26是第十一实施方式的发光元件中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大部分端部视图。
[图27]图27是第一实施方式的发光元件的变形的示意性部分截面图。
[图28]图28是选择性生长掩模层的示意性平面图。
[图29]图29是用于描述常规技术中的问题的发光元件的示意性部分端部视图。
具体实施方式
在下文中，本公开将基于实施方式描述。然而，本公开不受实施方式限制，并且实施方式中的各种数值和材料是实例。应当注意，描述将按以下顺序给出。
1.根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件的总体描述
2.第一实施方式(根据本公开的第一方面并且根据本公开的第一配置和第三配置的组合的发光元件)
3.第二实施方式(第一实施方式的变形，并且根据本公开的第一配置和第四配置的组合的发光元件)
4.第三实施方式(第一实施方式的变形，并且根据本公开的第二配置和第三配置的组合的发光元件)
5.第四实施方式(第一实施方式的变形，并且根据本公开的第二配置和第四配置的组合的发光元件)
6.第五实施方式(根据本公开的第二方面的发光元件)
7.第六实施方式(第一实施方式至第五实施方式的发光元件的变形)
8.第七实施方式(第一实施方式至第六实施方式的发光元件的变形，并且根据本公开的第五配置/第六配置的发光元件)
9.第八实施方式(第一实施方式至第七实施方式的发光元件的变形)
10.第九实施方式(第八实施方式的发光元件的变形)
11.第十实施方式(第八实施方式的发光元件的另一变形)
12.第十一实施方式(第八实施方式的发光元件的又一变形)
13.其他
[根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件的总体描述]
在根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，第一化合物半导体层的平面(面向活性层的平面)可以称为第一化合物半导体层的第二平面，并且第一化合物半导体层的平面(面向第一化合物半导体层的第二平面的平面)可以称为第一化合物半导体层的第一平面。第二化合物半导体层的平面(面向活性层的平面)可以称为第二化合物半导体层的第一平面，并且第二化合物半导体层的平面(面向第二化合物半导体层的第一平面的平面)可以称为第二化合物半导体层的第二平面。
包括以上优选形式的根据本公开的第一方面的发光元件可以配置为使得基板的表面具有台阶形状，并且一个层压结构体单元形成在基板的部分(也称为“台面(terrace)”)(相当于一个踏面的部分)上方。应当注意，为了方便，具有这种配置的根据本公开的第一方面的发光元件称为“根据本公开的第一配置的发光元件”。然后，在根据本公开的第一配置的发光元件中，基板的部分(也称为“台阶(steps)”)(相当于踏步高的部分)的总值期望是40nm以下，并且优选地从0.2nm至10nm(包含端点)。在一个层压结构体单元中，基板的部分(台阶)(相当于踏步高的部分)的值期望是从0.2nm至1nm(包含端点)。在层压结构体单元中，部分(台阶)(相当于踏步高的部分)的值可以是相同的或者可以是不同的。为了使基板的表面具有台阶形状，基板的表面可以仅受干蚀刻或者可以受湿蚀刻。可替换地在一些情况下，在制造基板的时候，在处理基板的表面中基板的表面形成为台阶形状。基板的部分(台面)(相当于多个踏面的部分)优选地基本上形成在同一方向上。以下应用类似描述。在基板上形成具有形成为台阶形状的表面的第一化合物半导体层之后，通过向第一化合物半导体层的顶面(第二平面)施加化学/机械抛光处理(CMP处理)，第一化合物半导体层的顶面(第二平面)可以平坦化。
可替换地，包括以上优选形式的根据本公开的第一方面的发光元件可以配置为使得第一化合物半导体层的顶面具有台阶形状，并且一个层压结构体单元由包括第一化合物半导体层的顶面(相当于一个踏面的顶面)的层压结构体的部分配置。应当注意，为了方便，具有这种配置的根据本公开的第一方面的发光元件称为“根据本公开的第二配置的发光元件”。然后，在根据本公开的第二配置的发光元件中，第一化合物半导体层的部分(相当于踏步高的部分)的总值期望是40nm以下，并且更优选地从0.2nm至10nm(包含端点)。在一个层压结构体单元中，第一化合物半导体层的部分(相当于踏步高的部分)的值期望是从0.2nm至1nm(包含端点)。在层压结构体单元中，部分(台阶)(相当于踏步高的部分)的值可以相同或者可以不同。为了使第一化合物半导体层的顶面具有台阶形状，在形成第一化合物半导体层之后，第一化合物半导体层受干蚀刻或者湿蚀刻使得第一化合物半导体层的厚度改变为台阶形状，并且活性层和第二化合物半导体层可以仅形成在第一化合物半导体层上。
在包括以上各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面的发光元件中，第二电极和第二光反射层可以配置为在发光元件单元中共用。应当注意，为了方便，具有这种配置的根据本公开的第一方面的发光元件称为“根据本公开的第三配置的发光元件”。在根据本公开的第三配置的发光元件中，第一光反射层在发光元件单元中共用。即在根据本公开的第三配置的发光元件中，在发光元件单元当中第二电极与第二光反射层互不分离。可替换地，第二电极和第二光反射层可以配置为独立地设置在发光元件单元中的每一个内。应当注意，为了方便，具有这种配置的根据本公开的第一方面的发光元件称为“根据本公开的第四配置的发光元件”。在根据本公开的第四配置的发光元件中，第一光反射层可以在发光元件单元中共用或者可以独立地设置在发光元件单元中的每一个内。即在根据本公开的第四配置的发光元件中，在发光元件单元当中第二电极与第二光反射层互相分离。同时，在发光元件单元当中第一光反射层可以互相分离或者可以互不分离。在根据本公开的第四配置的发光元件中，使输出多种类型的期望波长(或者具有期望特性)的发光元件单元发射光。在此，在采用使输出多种类型的期望波长(或者具有期望特性)的发光元件单元发射光的配置的情况下，形成从驱动电路延长用于使发光元件单元发射光的主线，以及从主线延长至发光元件单元的第二电极(或者以下描述的连接至第二电极的衬垫电极)的分支线，并且除了输出期望波长(或者具有期望特性)的发光元件单元，延长至发光元件单元的分支线可以仅通过切割等移除。可替换地，形成从驱动电路延长的用于使发光元件单元发射光的主线，并且输出期望波长(或者具有期望特性)的发光元件单元的第二电极(或者以下描述的连接至第二电极的衬垫电极)与主线可以仅通过引线接合等电连接。
在根据本公开的第二方面的发光元件中，共振器长度的最大值与最小值之间的差值期望是40nm以下，或者优选地从0.2nm至10nm(包含端点)。在根据本公开的第二方面的发光元件中，为了使共振器长度在发光元件中平稳地改变(即使层压结构体的厚度平稳地改变)，基板的表面受干蚀刻或者湿蚀刻，或者向基板的表面施加化学/机械抛光处理(CMP处理)，使得形成相对于基板的晶面具有偏角的平稳表面，并且第一光反射层和层压结构体可以仅形成在表面上。可替换地，在形成在基板的表面上的第一光反射层上形成第一化合物半导体层之后，第一化合物半导体层受干蚀刻或者湿蚀刻，或者施加化学/机械抛光处理(CMP处理)，使得第一化合物半导体层的厚度平稳地改变并且活性层和第二化合物半导体层可以仅形成在第一化合物半导体层上。在根据本公开的第一方面的发光元件中，在基板的部分(台阶)(相当于踏步高的部分)的值小于0.2nm的情况下，在一个层压结构体单元中，根据本公开的第一方面的发光元件包括在根据本公开的第二方面的发光元件内。在这种情况下，可以不经蚀刻第一化合物半导体层而获得发光元件中的共振器长度平稳地改变(即层压结构体的厚度平稳地改变)。
在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，活性层和第二化合物半导体层的厚度可以配置为常数。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，第一光反射层可以配置为用作选择性生长掩模层。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，第一光反射层的顶面可以配置为具有仿照基板的表面作为整体的形状。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，层压结构体可以配置为由GaN类化合物半导体制成。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，发射光的波长可以配置为从360nm至600nm(包含端点)。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中，当使发光元件执行调制操作时，输出光的频谱宽度可以配置为进一步拓宽。
在根据本公开的第一配置和第三配置的组合的发光元件中，基板表面的晶面的平面取向的偏角不受限制。然而，优选地是偏角超过0.01度。此外，在根据本公开的第一配置和第四配置的组合的发光元件、根据本公开的第二配置和第三配置的组合的发光元件、根据本公开的第二配置和第四配置的组合的发光元件或者在根据本公开的第二方面的发光元件中，基板表面的晶面的平面取向的偏角不受限制。然而，偏角优选地是0.01度以下。基板表面的晶面的平面取向的偏角指在广视图中由基板表面的晶面的平面取向与基板的表面的法线构成的角度。
在包括以上描述的各种优选形式和配置的根据本公开的第一方面和第二方面的发光元件中(在下文中，这些发光元件简单并集体称为“本公开的发光元件等”)，作为共振器长度(第一光反射层的平面(面向层压结构体的平面)与第二光反射层的平面(面向层压结构体的平面)之间的距离)，可以举例为通过发光元件输出的光的波长的1至30倍。
在本公开的发光元件等中，第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层可以配置为使得热膨胀缓解膜形成在基板上(为了方便，具有这种配置的本公开的发光元件等称为“根据本公开的第五配置的发光元件”)。此外，第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层(与基板接触的最底层)的线性热膨胀系数CTE可以配置为满足：
1×10-6/K≤CTE≤1×10-5/K，
并且优选地，
1×10-6/K<CTE≤1×10-5/K
(为了方便，具有这种配置的本公开的发光元件等称为“根据本公开的第六配置的发光元件”)。在根据本公开的第五配置或第六配置的发光元件中，由于基板的线性热膨胀系数与第一光反射层(选择性生长掩模层)的线性热膨胀系数之间的差值，可以避免产生第一光反射层(选择性生长掩模层)脱离基板的问题，并且可以提供具有高可靠性的发光元件。第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层不具有作为光反射层的功能。
在根据本公开的第五配置的发光元件中，热膨胀缓解膜可以配置为由自氮化硅(SiNX)、氧化铝(AlOX)、氧化铌(NbOX)、氧化钽(TaOX)、氧化钛(TiOX)、氧化镁(MgOX)、氧化锆(ZrOX)以及氮化铝(AlNX)组成的组中选出的至少一种类型的材料制成。应当注意，附接至物质中的每一个的化学式的下标“X”的值或者以下描述的下标“Y”或“Z”的值不仅包括基于每个物质中的化学计量的值而且还包括落在基于化学计量的值之外的值。以下应用类似描述。然后，包括这种优选形式的根据本公开的第五配置的发光元件期望满足：
t1＝λ0/(4n1)，
并且优选地
t1＝λ0/(2n1)，
其中热膨胀缓解膜的厚度是t1，发光元件的峰值发射波长是λ0，并且热膨胀缓解膜的折射率是n1。应当注意，热膨胀缓解膜的厚度t1的值本质上可以是任意的，并且可以是例如1×10-7m以下。
在根据本公开的第六配置的发光元件中，第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层可以配置为由自氮化硅(SiNX)、氧化铝(AlOX)、氧化铌(NbOX)、氧化钽(TaOX)、氧化钛(TiOX)、氧化镁(MgOX)、氧化锆(ZrOX)以及氮化铝(AlNX)组成的组中选出的至少一种类型的材料制成。然后，包括这种优选形式的根据本公开的第六配置的发光元件期望满足：
t1＝λ0/(4n1)，
并且优选地，
t1＝λ0/(2n1)
其中第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层的厚度是t1，发光元件的峰值发射波长是λ0，并且第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层的折射率是n1。应当注意，第一光反射层(选择性生长掩模层)的最底层的厚度t1的值本质上可以是任意的，并且可以是例如1×10-7m以下。
在包括以上描述的各种优选形式和配置的制造本公开的发光元件的方法中，在第一化合物半导体层上依次形成活性层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层之后，基板可以保留，或者可以使用第一光反射层(选择性生长掩模层)作为蚀刻阻止层或抛光阻止层来移除基板。具体地，在第一化合物半导体层上依次形成活性层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层，然后在第二光反射层固定至支撑基板之后，使用第一光反射层(选择性生长掩模层)作为蚀刻阻止层或者抛光阻止层移除基板，并且可以仅暴露第一化合物半导体层(第一化合物半导体层的第一平面)和第一光反射层(选择性生长掩模层)。此外，第一电极可以仅形成在第一化合物半导体层(第一化合物半导体层的第一平面)上。
基板的移除可以配置为基于化学/机械抛光方法(CMP方法)执行。应当注意，首先，通过湿蚀刻方法、干蚀刻方法、使用激光的剥离方法、机械抛光方法或其组合，移除基板的一部分或者将基板的厚度制成薄的，其中湿蚀刻方法使用碱性水溶液，诸如氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液、氨溶液+过氧化氢溶液、硫酸溶液+过氧化氢溶液、盐酸溶液+过氧化氢溶液、磷酸溶液+过氧化氢溶液等。然后，执行化学/机械抛光方法，使得可以仅暴露第一化合物半导体层(第一化合物半导体层的第一平面)和第一光反射层(选择性生长掩模层)。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的本公开的发光元件中，第一光反射层(选择性生长掩模层)的平面形状可以配置为各种多边形，包括规则六边形、圆形、椭圆、网格形状(正方形)、类岛形状或者条形形状。除了第一光反射层之外，可以另外提供选择性生长掩模层。
优选地满足t2＝λ0/(4n2)，
其中第一光反射层的最上层(与第一化合物半导体层接触的层)的厚度是t2，并且第一光反射层的最上层的折射率是n2，并且此外，
满足t2＝λ0/(2n2)，
使得第一光反射层的最上层变成不存在具有波长λ0的光的层。第一光反射层的最上层(与第一化合物半导体层接触的层)可以由氮化硅膜配置。
在包括以上描述的各种优选形式和配置的本公开的发光元件等中，活性层中生成的光可以配置为通过第二光反射层输出至外部(在下文中，为了方便，该发光元件称为“第二光反射层输出型发光元件”)，或者可以配置为通过第一光反射层输出至外部(在下文中，为了方便，该发光元件称为“第一光反射层输出型发光元件”)。在第一光反射层输出型发光元件中，如上所述，在一些情况下，可以移除基板。
然后，第一光反射层输出型发光元件期望满足：
S1>S2
其中第一光反射层的部分(与第一化合物半导体层的第一平面接触的部分)(第一光反射层的部分，该部分面向第二光反射层)的面积是S1，并且第二光反射层的部分(面向第二化合物半导体层的第二平面的部分)(第二光反射层的部分，该部分面向第一光反射层)的面积是S2，并且第二光反射层输出型发光元件期望满足：
S1<S2。
然而，配置不限于此。
在移除第一光反射层输出型发光元件中的基板的情况下，第二光反射层可以配置为固定至支撑基板。在移除第一光反射层输出型发光元件中的基板的情况下，第一化合物半导体层的第一平面上的第一光反射层和第一电极的设置状态的实例包括：第一光反射层与第一电极互相接触的状态，第一光反射层与第一电极分离的状态，并且在一些情况下第一电极形成到第一光反射层的边缘部上方的状态，以及第一光反射层形成到第一电极的边缘部上方的状态。在此，在第一光反射层形成到第一电极的边缘部上方的状态的情况下，第一电极需要具有特定大小的开口部，以便尽可能不在激光震荡的基本模式下吸收光。开口部的大小根据基本模式中的波长或者横向方向上(第一化合物半导体层的面内方向上)的光阱结构改变，并且因此不受限制。然而，大小优选地大致在几倍峰值发射波长(峰值震荡波长)λ0的量级上。可替换地，第一光反射层与第一电极分离(即具有偏移)，并且空隙可以配置为在1mm内。
此外，在包括以上描述的各种优选形式和配置的本公开的发光元件等中，第一电极可以配置为由金属或合金制成，并且第二电极可以配置为由透明导电材料制成。当第二电极由透明导电材料配置时，电流可以分布在横向方向上(第二化合物半导体层的面内方向上)并且电流可以有效地供应至元件区域(将下一个描述)。
“元件区域”指注入了约束电流的区域，由于折射率等的差别捕获光的区域，在由第一光反射层和第二光反射层夹住的区域中引起激光震荡的区域，或者在由第一光反射层和第二光反射层夹住的区域中实际上有助于激光震荡的区域。
如上所述，发光元件可以配置为由从第一化合物半导体层的顶面通过第一光反射层输出光的表面发射激光元件(垂直共振器激光器，VCSEL)制成，或者可以配置为由从第二化合物半导体层的顶面通过第二光反射层输出光的表面发射激光元件制成。
在包括以上描述的各种优选形式和配置的本公开的发光元件等中，如上所述，具体地，由第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成的层压结构体可以配置为由GaN类化合物半导体制成。在此，具体地，GaN类化合物半导体的实例包括GaN、AlGaN、InGaN以及AlInGaN。此外，如期望的，这些化合物半导体可以包括硼(B)原子、铊(Tl)原子、砷(As)原子、磷(P)原子或者锑(Sb)原子。活性层期望具有量子阱结构。具体地，活性层可以具有单个量子阱结构(QW结构)或者可以具有多层量子阱结构(MQW结构)。具有量子阱结构的活性层具有至少层压一层阱层和一层势垒层的结构。作为(配置阱层的化合物半导体与配置势垒层的化合物半导体的)组合，可以举例(InyGa(1-y)N、GaN)、(InyGa(1-y)N，InzGa(1-z)N)[应当注意y>z]以及(InyGa(1-y)N，AlGaN)。第一化合物半导体层可以由第一导电型(例如n型)化合物半导体配置，并且第二化合物半导体层可以由第二导电型(例如p型)化合物半导体配置，其中第二导电型不同于第一导电型。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层也称为第一包覆层和第二包覆层。优选地在第二电极与第二化合物半导体层之间形成电流约束结构。第一化合物半导体层和第二化合物半导体层可以是单结构层，可以是多结构层或者可以是超晶格结构层。此外，第一化合物半导体层和第二化合物半导体层可以是包括组分梯度层或浓度梯度层的层。
为了获得电流约束结构，可以在第二电极与第二化合物半导体层之间形成由绝缘材料(例如SiOX、SiNX或者AlOX)制成的电流约束层，或者可以通过RIE方法等蚀刻第二化合物半导体层形成台面结构(mesa structure)。此外，可以通过在横向方向上部分地氧化层压的第二化合物半导体层的层的一部分，形成电流约束区域。此外，可以通过向第二化合物半导体层离子注入杂质形成具有减小的电导率的区域，或者上述方法可以适当组合。应当注意，第二电极需要与第二化合物半导体层的部分电连接，在该部分中电流由于电流约束流动。
已知基板的特性根据生长面(诸如极性/非极性/半极性)改变。然而，基板的任何主平面可以用于形成化合物半导体层。此外，对于基板的主平面，获得平面使得晶面的平面取向构成在特定方向(包括偏角是0度的情况)上倾斜，该平面是所谓的A平面、B平面、C平面、R平面、M平面、N平面或S平面，根据晶体结构(例如立方体结构或六边形晶体结构)使用。形成配置发光元件的各种类型的化合物半导体层的方法的实例包括有机金属化学气相生长方法(MOCVD方法或者MOVPE方法)、分子束外延方法(MBE方法)以及卤素有助于输运或反应的氢化物气相生长方法。应当注意，通过从基板在横向方向上生长第一化合物半导体层，其中在基板上基于外延生长层的方法(诸如横向外延过生长(ELO)方法)形成第一光反射层(选择性生长掩模层)，第一化合物半导体层可以形成在第一光反射层(选择性生长掩模层)上。作为基板，具体地，可以使用GaN基板或者蓝宝石基板。
在此，在MOCVD方法中的有机镓源的实例包括三甲基镓(TMG)和三乙基镓(TEG)，并且氮源气体的实例包括氨气和联氨。例如，在形成n型导电型的GaN类化合物半导体层中，硅(Si)可以仅作为n型杂质(n型掺杂物)添加。例如，在形成p型导电型的GaN类化合物半导体层中，镁(Mg)可以仅作为p型杂质(p型掺杂物)添加。在铝(Al)或铟(In)包含为GaN类化合物半导体层的配置原子的情况下，三甲基铝(TMA)可以仅用作Al源并且三甲基铟(TMI)可以仅用作In源。此外，甲硅烷气体(SiH4气体)可以仅用作Si源，并且双环戊二烯镁、甲基环戊二烯镁或双环戊二烯镁(Cp2Mg)可以仅用作Mg源。应当注意，n型杂质(n型掺杂物)的实例除了Si之外还可以包括Ge、Se、Sn、C、Te、S、O、Pd以及Po，并且p型杂质(p型掺杂物)的实例除了Mg之外还可以包括Zn、Cd、Be、Ca、Ba、C、Hg以及Sr。
支撑基板可以仅由各种基板诸如GaN基板、蓝宝石基板、GaAs基板、SiC基板、氧化铝基板、ZnS基板、ZnO基板、LiMgO基板、LiGaO2基板、MgAl2O4基板以及InP基板配置。可替换地，支撑基板可以由AlN等制成的绝缘基板、由Si、SiC、Ge等制成的半导体基板、由金属制成的基板或者由合金制成的基板配置。根据机械特性、弹性变形、塑性变形、散热等，优选地使用具有电导率的基板或者由金属制成的基板或者由合金制成的基板。例如，作为支撑基板的厚度可以举例是0.05至0.5mm。作为将第二光反射层固定至支撑基板的方法，可以使用己知方法，诸如焊料结合方法、常温粘结方法、使用粘接带的粘结方法或者使用蜡粘结的粘结方法。然而，期望根据确保电导率采用焊料结合方法或者常温粘结方法。例如，在使用硅半导体垫底(即导电基板)作为支撑基板的情况下，期望采用使能够在低温诸如400℃或更低温粘结的方法以抑制由于热膨胀系数的差异导致的弯曲。在使用GaN基板作为支撑基板的情况下，粘结温度可以是400℃以上。
第一电极期望包括单层配置或者包含至少一个类型的金属(包括合金)的多层配置，例如，可以举例该金属由自金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、钒(V)、钨(W)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)以及铟(In)，并且具体地，Ti/Au、Ti/Al、Ti/Al/Au、Ti/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Au/Pt、Ni/Pt、Pd/Pt以及Ag/Pd组成的组中选出。应当注意，在多层配置中的“/”之前的层布置为离活性层侧更近。以下应用类似描述。例如，第一电极可以通过PVD方法(诸如真空沉积方法或者溅射方法)形成。
作为配置第二电极的透明导电材料，可以举例氧化铟锡(ITO，包括掺Sn的In2O3、晶体ITO以及非晶ITO)、氧化铟锌(IZO)、掺F的In2O3(IFO)、氧化锡(SnO2)、掺Sb的SnO2(ATO)、掺F的SnO2(FTO)、氧化锌(ZnO，包括掺Al的ZnO以及掺B的ZnO)。此外，作为第二电极，可以举例使用氧化镓、氧化钛、氧化铌、氧化镍等作为基础层的透明导电膜。应当注意，配置第二电极的材料取决于第二光反射层与第二电极的设置状态。然而，材料不限于透明导电材料，并且可以使用金属诸如钯(Pd)、铂(Pt)、镍(Ni)、金(Au)、钴(Co)或者铑(Rh)。第二电极可以仅由这些材料中的至少一种配置。例如，第二电极可以由PVD方法诸如真空沉积方法或者溅射方法形成。
衬垫电极可以设置在第一电极或者第二电极上以与外部电极或者外面的外部电路电连接。衬垫电极期望具有单层配置或者包含至少一种金属的多层配置，该金属由自钛(Ti)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、镍(Ni)以及钯(Pd)组成的组中选出。可替换地，衬垫电极可以具有多层配置，诸如Ti/Pt/Au多层配置、Ti/Au多层配置、Ti/Pd/Au多层配置、Ti/Pd/Au多层配置、Ti/Ni/Au多层配置或Ti/Ni/Au/Cr/Au多层配置。例如，在由Ag层或Ag/Pd层配置第一电极的情况下，优选地在第一电极的表面上形成由Ni/TiW/Pd/TiW/Ni制成的覆盖金属层，并且形成由Ti/Ni/Au多层配置或Ti/Ni/Au/Cr/Au多层配置制成的衬垫电极。
例如，光反射层(分布布拉格反射镜层、分布布拉格反射器层或DBR层)由半导体多层膜或者电介质多层膜配置。介电材料的实例包括Si、Mg、Al、Hf、Nb、Zr、Sc、Ta、Ga、Zn、Y、B以及Ti的氧化物、氮化物(例如SiNX、AlNX、AlGaN、GaNX或BNX)以及氟化物。具体地，可以举例SiOX、TiOX、NbOX、ZrOX、TaOX、ZnOX、AlOX、HfOX、SiNX以及AlNX。然后，光反射层可以通过交替层压由在介电材料当中具有不同的折射率的介电材料制成的两种或更多种介电膜而获得。例如，多层膜诸如SiOX/SiNY、SiOX/NbOY、SiOX/ZrOY以及SiOX/AlNY是优选的。为了获得期望的光学反射率，可以仅适当选择配置相应介电膜的材料、膜厚度、层压的层的数量等。介电膜的厚度可以利用要使用的材料适当调节，并且根据峰值发射波长λ0以及要使用的材料在发射波长λ0的折射率n确定。具体地，厚度优选地是λ0/(4n)的奇数倍。例如，在由具有410nm的峰值发射波长λ0的发光元件中的SiOX/NbOY配置光反射层的情况下，可以举例厚度约为40至70nm。作为层压的层的数量，可以举例两个或更多个并且优选地是约5至20。作为整个光反射层的厚度，可以举例约0.6至1.7μm。
此外，第一光反射层期望包括至少包含氮(N)原子的介电膜，并且此外，包含N原子的介电膜期望用作电介质多层膜的最上层。此外，第一光反射层期望利用至少包含氮(N)原子的介电材料层涂覆。此外，通过向第一光反射层的表面施加氮化处理，第一光反射层的表面期望变为至少包含氮(N)原子的层(在下文中，为了方便，该表面称为“表层”)。至少包含N原子的介电膜或介电材料层以及表面层的厚度期望是λ0/(4n)的奇数倍。具体地，配置至少包含N原子的介电膜或介电材料层的材料的实例包括SiNX和SiOXNZ。如上所述，当涂覆第一光反射层的化合物半导体层是通过形成至少包含N原子的介电膜或者介电材料层以及表面层而形成时，涂覆第一光反射层的化合物半导体层的晶轴与基板的晶轴之间的间隙可以减小，并且用作共振器的层压结构体的质量可以增强。
光反射层可以基于己知方法形成，并且具体地，方法的实例包括PVD方法，诸如真空沉积方法、溅射方法、反应溅射方法、ECR等离子体溅射方法、磁控溅射方法、离子辅助束流沉积方法、离子镀方法以及激光消融方法；各种CVD方法；应用方法，诸如喷射方法、旋压覆盖法、浸渍法；以及组合以上描述的方法与整体或部分预处理中的任一种或多种的方法，预处理是利用惰性气体(Ar、He、Xe等)或等离子体辐射，利用氧气、臭氧气体以及等离子体辐射，氧化处理(热处理)以及曝光处理。
此外，层压结构体的侧面和暴露表面可以利用绝缘膜涂覆。可以基于己知方法执行绝缘膜的形成。配置绝缘膜的材料的折射率优选地小于配置层压结构体的材料的折射率。作为配置绝缘膜的材料，可以举例包含SiO2的SiOX基材料、SiNX基材料、SiOXNZ基材料、TaOX、ZrOX、AlNX、AlOX以及GaOX。此外，可以举例有机材料诸如聚酰亚胺树脂。形成绝缘膜的方法的实例包括PVD方法(诸如真空沉积方法和溅射方法)和CVD方法，或绝缘膜可以基于应用方法形成。
例如，从本公开的发光元件中，可以配置图像显示设备、投影仪设备、背光设备以及照明设备。在图像显示设备或投影仪设备中，本公开的发光元件可以用作红色发光元件、绿色发光元件以及蓝色发光元件，并且例如，使用AlGaInP类化合物半导体的发光元件可以用作红色发光元件。
[第一实施方式]
第一实施方式涉及根据本公开的第一方面的发光元件，并且具体地，涉及根据本公开的第一配置和第三配置的组合的发光元件。图1中示出第一实施方式的发光元件的示意性部分截面图。
具体地，第一实施方式或第二至第十一实施方式中任一项的发光元件是表面发射激光元件(垂直共振器激光器，VCSEL)，并且是至少包括如下的发光元件：
第一光反射层41，形成在基板的表面12上；
层压结构体20，由形成在第一光反射层41上的第一化合物半导体层21、活性层23以及第二化合物半导体层22制成；以及
第二电极32和第二光反射层42，形成在第二化合物半导体层22上。
在第一实施方式或第二至第十一实施方式中任一项的发光元件中，活性层23和第二化合物半导体层22的厚度是常数。第一光反射层41用作选择性生长掩模层43。第一光反射层41的顶面在整体上具有仿照基板的表面(具体地GaN基板11的表面12)的形状。层压结构体20由GaN类化合物半导体制成。发射光的波长从360至600nm(包含端点)。GaN基板11的表面12的晶面的平面取向是[0001]。即第一光反射层41与层压结构体20形成在GaN基板11的(0001)平面(C平面)上。选择性生长掩模层43的平面形状是规则六边形。设置或排列规则六边形使得化合物半导体层在[11-20]方向或者结晶学上相当于[11-20]方向的方向上的横向方向上外延生长。
在第一实施方式的发光元件中，GaN基板11的表面12的晶面的平面取向的偏角超过0.01度。即偏角(即在广视图中由GaN基板表面的晶面的平面取向[0001]与GaN基板11的表面12的法线构成的角度)超过0.01度。
层压结构体20由第一化合物半导体层21、活性层23以及第二化合物半导体层22制成，并且具体地，制成为使得：
第一化合物半导体层21由GaN类化合物半导体制成并且包括第一平面21a以及面向第一平面21a的第二平面21b；
活性层(发光层)23由GaN类化合物半导体制成并且与第一化合物半导体层21的第二平面21b接触；以及
第二化合物半导体层22由GaN类化合物半导体制成，包括第一平面22a以及面向第一平面22a的第二平面22b，并且使第一平面22a与活性层23接触，第一化合物半导体层21、活性层23以及第二化合物半导体层22经受层压。然后，第二电极32与由多层膜制成的第二光反射层42形成在第二化合物半导体层22的第二平面22b上，并且第一电极31形成在GaN基板11的另一面(背表面13)(与GaN基板11的表面12相对的另一面)上，在该另一面上形成层压结构体20。由多层膜制成的第一光反射层41形成在GaN基板11的表面12上，并且形成为与第一化合物半导体层21的第一平面21a接触。
具体地，第一化合物半导体层21由n型GaN层制成，活性层23由其中In0.04Ga0.96N层(势垒层)和In0.16Ga0.84N层(阱层)经受层压的五倍多量子阱结构制成，并且第二化合物半导体层22具有p型AlGaN电子势垒层与p型GaN层的双层配置。应当注意，电子势垒层布置在活性层侧。第一电极31由Ti/Pt/Au制成，第二电极32由透明导电材料(具体地是ITO)制成，衬垫电极33由Ti/Pd/Au或Ti/Pt/Au制成，以及第一光反射层41和第二光反射层42由SiNX层与SiOY层的层压结构(介电膜的层压的层的总数：20层)制成。每个层的厚度是λ0/(4n)。
在第一实施方式或第二至第十一实施方式中任一项的发光元件中，由绝缘材料诸如SiOX、SiNX或AlOX制成的电流约束层24形成在第二电极32与第二化合物半导体层22之间。开口24A形成在电流约束层24中，并且第二化合物半导体层22暴露于开口24A的底部。第二电极32形成在第二化合物半导体层22的第二平面22b上以在电流约束层24上，并且第二光反射层42形成在第二电极32上。此外，用于与外部电极或外部电路电连接的衬垫电极33连接至第二电极32的边缘部。在第一实施方式或第二至第十一实施方式中任一项的发光元件中，元件区域的平面形状是规则六边形，并且第一光反射层41、第二光反射层42以及设置在电流约束层24中的开口24A的平面形状是圆形。虽然第一光反射层41与第二光反射层42具有多层结构，为了简化附图，它们示出为一层。电流约束层24的形成不是至关重要的。
在此，在第一实施方式中，发光元件是第二光反射层输出型发光元件，从第二化合物半导体层22的第二平面22b通过第二光反射层42输出光。GaN基板11保留。
然后，在第一实施方式的发光元件中，
层压结构体20由多个层压结构体单元20A构成，
发光元件单元10A由层压结构体单元20A中的每一个构成，并且
发光元件单元10A的共振器长度在每个发光元件单元10A中是不同的。即层压结构体单元20A的厚度在每个发光元件单元10A中不同。
在此，在第一实施方式的发光元件中，GaN基板11的表面12具有台阶形状，并且一个层压结构体单元20A形成在GaN基板11的部分(台面12T)(相当于一个踏面的部分)上方。此外，在第一实施方式的发光元件中，GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的总值是40nm以下，并且优选地从0.2至10nm(包含端点)。在一个层压结构体单元20A中，GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的值是从0.2至1nm(包含端点)。具体地，GaN基板11的部分(台面12T)(相当于一个踏面的部分)的长度的平均值是70nm，并且GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于一个踏步高的部分)的高度的平均值是0.5nm。在各种实施方式中，示出附图使得GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的数量是“1”。此外，如下所述，示出附图使得第一化合物半导体层21的部分(相当于踏步高的部分)21S的数量是“1”。然而，部分的数量不限于这些实施方式。
此外，在第一实施方式的发光元件中，第二电极32和第二光反射层42在发光元件单元10A中共用，并且第一光反射层41也在发光元件单元10A中共用。即，在发光元件单元当中，第一光反射层41、第二电极以及第二光反射层互不分离。
在下文中，将参考作为基板等的示意性部分端部视图的图2A、图2B、图3A、图3B、图4以及图5描述制造第一实施方式的发光元件的方法。
[处理-100]
首先，准备基板(具体地，GaN基板11)的表面12具有台阶形状的GaN基板11(参见图2A)。为了使GaN基板11的表面12是台阶形状，GaN基板11的表面12可以仅受干蚀刻或者湿蚀刻。可替换地，在一些情况下，在制造GaN基板11的时候，在处理GaN基板11的表面12中，GaN基板11的表面12形成为台阶形状。
[处理-110]
接下来，基于己知方法，在GaN基板11上形成由多层膜制成的第一光反射层41(也用作选择性生长掩模层43)(参见图2B)。如图28中的示意性平面图所示，选择性生长掩模层43的形状是规则六边形。应当注意，选择性生长掩模层43的形状不限于此，并且例如可以是圆形、网格形状或条形形状。为了在图28中清晰地显示选择性生长掩模层43，给选择性生长掩模层43描影。GaN基板11暴露于选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间，并且籽晶层60从暴露GaN基板11的区域(晶体生长开始区域14)生长。
[处理-120]
接下来，基于MOCVD方法，使用利用TMG气体和SiH4气体的MOCVD设备，在晶体生长开始区域14上形成籽晶层60。虽然根据MOCVD方法中的膜形成条件，在包含穿过两个相邻选择性生长掩模层43的中心点的两个法线的虚拟垂直平面(在下文中，该虚拟垂直平面简称为“虚拟垂直平面”)中，籽晶层60的截面形状是等腰三角形(底角：58度)。因此，可以获得图3A中示出的状态。
[处理-130]
然后，改变MOCVD方法中的膜形成条件，并且基于横向方向外延生长从籽晶层60形成第一化合物半导体层21。第一光反射层41的顶面在整体上具有仿照GaN基板11的表面12的形状。因此，在横向方向外延生长的初始阶段中，在仿照选择性生长掩模层43(第一光反射层41)的表面的状态下，第一化合物半导体层21沉积在选择性生长掩模层43(第一光反射层41)的表面上。因此，在第一化合物半导体层21的顶面中引起水平差异。然而，当第一化合物半导体层21的厚度变为特定厚度时，缓解水平差异并且第一化合物半导体层21的表面大致变为平坦。然后，最终，第一化合物半导体层21的第二平面21b变为平坦，并且第一化合物半导体层21的平坦的第二平面21b变为平行于GaN基板11的表面12(C平面)。
[处理-140]
然后，改变MOCVD方法中的膜形成条件，并且在第一化合物半导体层21上形成活性层23和第二化合物半导体层22，并且进一步依次形成第二电极32和第二光反射层42。具体地，在第一化合物半导体层21上形成活性层23之后，基于外延生长方法使用TMG气体和TMI气体，使用TMG气体、TMA气体以及Cp2Mg气体形成电子势垒层，并且使用TMG气体和Cp2Mg气体形成p型GaN层，从而获得第二化合物半导体层22。通过以上处理，可以获得层压结构体20。即层压结构体20制成为使得，
在包括选择性生长掩模层43的GaN基板11上，
第一化合物半导体层21由GaN类化合物半导体制成并且包括第一平面21a以及面向第一平面21a的第二平面21b，
活性层23由GaN类化合物半导体制成并且与第一化合物半导体层21的第二平面21b接触，以及
第二化合物半导体层22由GaN类化合物半导体制成，包括第一平面22a以及面向第一平面22a的第二平面22b，并且使第一平面22a与活性层23接触，被层压的层压结构体外延生长。因此，可以获得图3B中示出的结构。接下来，基于己知方法，在第二化合物半导体层22的第二平面22b中形成具有0.2μm的厚度并且具有开口24A的由绝缘材料制成的电流约束层24。因此，可以获得图4中示出的结构。第二化合物半导体层22的平坦第二平面22b也变为平行于GaN基板11的表面12(C平面)。
接下来，在第二化合物半导体层22的第二平面22b上形成由多层膜制成的第二电极32和第二光反射层42。具体地，例如，基于剥离方法，在第二化合物半导体层22的第二平面22b至电流约束层24上形成具有50nm的厚度的由ITO制成的第二电极32，并且基于己知方法进一步在第二电极32至电流约束层24上形成衬垫电极33。因此，可以获得图5中示出的结构。接下来，基于己知方法在第二电极32至衬垫电极33上形成第二光反射层42。同时，基于己知方法在GaN基板11的另一面(背表面13)上形成第一电极31。因此，可以获得图1中示出的结构。
[处理-150]
接下来，通过执行所谓的元件分离隔离发光元件，并且例如利用由SiOX制成的绝缘膜涂覆层压结构体的侧面和暴露表面。然后，基于己知方法形成用于将第一电极31和衬垫电极33连接至外部电路等的端子等，并且将端子封装或密封，从而完成第一实施方式的发光元件。
应当注意，在以上描述的第一实施方式的发光元件及其制造方法中，准备GaN基板11的表面12具有台阶形状的GaN基板11，并且在广视图中GaN基板11的表面12的晶面的平面取向相对于GaN基板的表面的法线具有偏角。然而，实施方式不限于这种实例，并且如图6中的示意性部分截面图所示，通过对GaN基板11的表面12进行干蚀刻或者湿蚀刻，可以在GaN基板11的表面12中形成台阶形状的水平差异。在图6中示出的实例中，偏角是0度。
附带地，当在一个发光元件中存在具有共振器长度为L的发光元件单元以及具有共振器长度为(L+ΔL)的发光元件单元时，产生发射波长偏移(2·n·ΔL/m)的两个垂直模式下的共振。在此，“n”是整个层压结构体的折射率，并且“m”是正整数。当垂直模式之间的间隙量大于垂直模式下的频谱宽度时，产生两个独立的垂直模式。同时，当垂直模式之间的间隙量小于垂直模式下的频谱宽度时，两个垂直模式连接并且明显地获得以(2·n·ΔL/m)拓宽宽度的一个垂直模式。因此，明显的频谱宽度增加，并且随明显的频谱宽度的增加，光的相干性减少并且斑点噪声可以减少。因此，通过适当选择ΔL，可以控制相干性。
在此，ΔL通过GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的总值以及在一个层压结构体单元20A中GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的值限定。因此，通过如上所述确定这些值，可以减少斑点噪声。
在第一实施方式的发光元件中，作为模拟的结果，表示从发光元件输出的激光的频谱宽度的拓宽的半高全宽(FWHM)的增加量变为0.19nm，其中GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的数量是两个，GaN基板11的部分(台面12T)(相当于一个踏面的部分)的长度的平均值是3μm，GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的总值是1.57nm，在一个层压结构体单元20A中GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的值(平均值)是0.78nm。此外，从通过以下公式表达的适应度F的值计算的半高全宽(FWHM)的值变为0.20nm。因此，发光元件的净半高全宽(FWHM)变为0.39nm。应当注意，R1和R2分别是第一光反射层的光反射率(假设光反射率的值是0.90)和第二光反射层的光反射率(假设光反射率的值是0.95)，此外，使用
L＝3.75μm
n＝2.4
λ＝450nm
m＝40
并且8.2nm用作垂直模式间隔(FSR)。为了获得适应度F，以下使用相同的值。
F＝π(R1×R2)1/4/{1-(R1×R2)1/2}
＝FSR/FWHM
同时，当GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的总值是0nm，并且在一个层压结构体单元20A中GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于踏步高的部分)的值是0nm时，作为模拟的结果，表示从第一比较实例的发光元件发射的激光的频谱宽度的半高全宽(FWHM)的增加量变为0nm。此外，从适应度F的值计算的半高全宽(FWHM)的值变为0.20nm。如上所述，在第一实施方式的发光元件中，已发现从发光元件输出的激光的频谱宽度拓宽。
如上所述，第一实施方式的发光元件具有多个共振器长度。因此，作为在多个垂直模式下产生共振的结果，可以拓宽输出光的频谱宽度，并且可以抑制斑点噪声的产生。此外，使用GaN基板，并且因此在化合物半导体层中较不容易产生转位并且可以避免发光元件的耐热性变得大的问题，以及可以给发光元件提供高可靠性。相对于GaN基板，n侧电极可以提供至与p侧电极不同的侧。
应当注意，以下描述的第一实施方式或第二至第十一实施方式中任一项的发光元件可以配置为使得，当使发光元件执行调制操作时输出光的频谱宽度进一步拓宽。即使发光元件执行调制操作使得在发光元件中引起频率调制，并且使拓宽输出光的波长。因此，进一步拓宽输出光的频谱宽度。
[第二实施方式]
第二实施方式是第一实施方式的变形，并且涉及根据本公开的第一配置和第四配置的组合的发光元件。如图7中的示意性部分截面图所示，在第二实施方式的发光元件中，第二电极32和第二光反射层42独立地设置在发光元件单元10B中的每一个内。第一光反射层41可以在发光元件单元10B中共用或可以独立地设置在发光元件单元10B中的每一个内。在示出的实例中，第一光反射层41独立地设置在发光元件单元10B中的每一个内。参考标号20B示出层压结构体单元。此外，在图7、图8以及图10中，为了简化附图，省略电流约束层24和衬垫电极33的图示。
GaN基板11的表面12的晶面的平面取向的偏角是0.01度以下。在此，考虑偏角是0.0025度的情况。GaN基板11的部分(台面12T)(相当于一个踏面的部分)的长度的平均值是6μm，并且GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于一个踏步高的部分)的高度的平均值是0.26nm。在有六个台面(即六个踏步高)的情况下，在发光元件中共振器的最大值与最长值之间的差值是1.57nm。作为在这种条件下执行模拟的结果，从第二实施方式的发光元件输出的激光的半高全宽(FWHM)的增加量变为0.19nm。此外，从适应度F的值计算的半高全宽(FWHM)的值变为0.20nm。因此，发光元件的净半高全宽(FWHM)是0.39nm。同时，作为在第二比较实例的发光元件中执行模拟的结果，在第二比较实例中GaN基板11的部分(台阶12S)(相当于一个踏步高的部分)的高度是0nm，从第二比较实例的发光元件输出的激光的半高全宽(FWHM)的增加量变为0nm。此外，从适应度F的值计算的半高全宽(FWHM)的值变为0.20nm。如上所述，在第二实施方式的发光元件中，已发现从发光元件输出的激光的频谱宽度拓宽。
在制造以下描述的第二实施方式或者第四实施方式的发光元件中，基于己知方法，在类似于第一实施方式的[处理-110]的处理中，在GaN基板11的部分(台面12T)(相当于一个踏面的部分)上形成一个第一光反射层41(也用作选择性生长掩模层43)。GaN基板11暴露在第一光反射层41(选择性生长掩模层43)与第一光反射层41(选择性生长掩模层43)之间，并且第一化合物半导体层21从暴露GaN基板11的区域(晶体生长开始区域14)中生长。
除了以上所述内容之外，第二实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第一实施方式的发光元件的配置和结构，并且第二实施方式的发光元件可以基于与第一实施方式的发光元件类似的制造方法制造，并且因此省略详细描述。
应当注意，在以下描述的第二实施方式或第四实施方式的发光元件中，输出多种类型的期望波长(或具有期望特性)的发光元件单元10B和发光元件单元10D可以配置为发射光。具体地，在以下描述的第二实施方式或第四实施方式的发光元件中，从驱动电路(未示出)延长的主线(未示出)用于使发光元件单元10B和发光元件单元10D发射光，并且形成从主线延长至发光元件单元10B和发光元件单元10D的分支线(未示出)。然后，使发光元件单元10B和发光元件单元10D发射光，并且测量输出光的波长或者执行特性评估，并且可以仅通过切割移除延长至除了输出期望波长(或具有期望特性)的发光元件单元10B和发光元件单元10D之外的发光元件单元10B和发光元件单元10D的分支线。可替换地，形成从驱动电路延长用于使发光元件单元10B和发光元件单元10D发射光的主线，并且输出期望波长(或具有期望特性)的发光元件单元10B和发光元件单元10D的衬垫电极33与主线可以仅通过引线接合等电连接。
可替换地，以下描述的第二实施方式或第四实施方式的发光元件可以配置为通过适当选择发光元件单元10B或者发光元件单元10D，使输出单个期望波长(或具有期望特性)的发光元件单元10B或者发光元件单元10D发射光。可替换地，发光元件可以配置为使得在发光元件中产生两个或更多个独立垂直模式，即发光元件可以配置为包括发光元件单元，利用发光元件单元，发光元件输出明显不同的波长。在这种情况下，虽然不能实现减少斑点噪声，但是与不由多个发光元件单元配置的发光元件相比，可以实现提高输出期望波长(或具有期望特性)的发光元件的制造产额，并且提高从发光元件输出的光的波长的选择性。
在以上描述的第二实施方式的发光元件及其制造方法中，准备GaN基板11的表面12具有台阶形状的GaN基板11，并且在广视图中GaN基板11的表面12的晶面的平面取向相对于GaN基板的表面的法线具有偏角。然而，实施方式不限于这种实例，并且如图8中的示意性部分截面图所示，通过对GaN基板11的表面12进行干蚀刻或者湿蚀刻，可以在GaN基板11的表面12中台阶形状的水平差异。在图8示出的实例中，偏角是0度。
[第三实施方式]
第三实施方式也是第一实施方式的变形，并且涉及根据本公开的第二配置和第三配置的组合的发光元件。如图9中的示意性部分截面图所示，在第三实施方式的发光元件中，第一化合物半导体层21的顶面(第二平面21b)具有台阶形状，并且配置发光元件单元10C的一个层压结构体单元20C，由包括第一化合物半导体层21的顶面(第二平面21b)(相当于一个踏面的顶面)d层压结构体20的部分配置。
GaN基板11的表面12的晶面的平面取向的偏角是0.01度以下。然后，第一化合物半导体层21的部分21S(相当于踏步高的部分21S)的总值是40nm以下，并且优选地从0.2nm至10nm(包含端点)，并且在一个层压结构体单元20C中，第一化合物半导体层21的部分21S(相当于踏步高的部分21S)的值从0.2nm至1nm(包含端点)。
在第三实施方式的发光元件中，在GaN基板11的区域中GaN基板11的表面12大致是平坦的，其中在GaN基板11中形成一个发光元件。然后，在类似于第一实施方式的[处理-130]的处理中，在基于横向方向外延生长从籽晶层60形成第一化合物半导体层21之后，对第一化合物半导体层21进行干蚀刻或者湿蚀刻，使得第一化合物半导体层21的厚度改变为具有台阶形状。
除了以上点之外，第三实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第一实施方式的发光元件的配置和结构，并且第三实施方式的发光元件可以基于与第一实施方式的发光元件类似的制造方法制造，并且因此省略详细描述。
[第四实施方式]
第四实施方式是第二实施方式与第三实施方式的变形，并且涉及根据本公开的第二配置和第四配置的组合的发光元件。如图10中的示意性部分截面图所示，在第四实施方式的发光元件中，第二电极32与第二光反射层42独立地设置在发光元件单元10D中的每一个内。第一光反射层41可以在发光元件单元10D中共用或者可以独立地设置在发光元件单元10D中的每一个内。在示出的实例中，第一光反射层41独立地设置在光元件单元10D中的每一个内。类似于第三实施方式，GaN基板11的表面12的晶面的平面取向的偏角是0.01度以下。参考标号20D表示层压结构体单元。
除了以上点，第四实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第三实施方式的发光元件的配置和结构，并且第四实施方式的发光元件可以基于与第三实施方式的发光元件类似的制造方法制造，并且因此省略详细描述。
[第五实施方式]
第五实施方式涉及根据本公开的第二方面的发光元件。如图11中的示意性部分截面图所示，在第五实施方式的发光元件中，发光元件中共振器长度平稳地改变，即层压结构体20的厚度平稳地改变。
然后，在第五实施方式的发光元件中，共振器长度的最大值与最小值之间的差值是40nm以下，并且优选地从0.2至10nm(包含端点)，在第五实施方式中，为了平稳地改变发光元件中的共振器长度(即为了平稳地改变层压结构体20的厚度)，对GaN基板11的表面进行干蚀刻或者湿蚀刻，使得形成相对于GaN基板11的晶面具有偏角的平稳表面12’，并且在表面12’上形成第一光反射层41和层压结构体20。在第五实施方式的发光元件中，GaN基板11的表面12’的晶面的平面取向的偏角是0.01度以下。然后，通过执行类似于第一实施方式的[处理-110]至[处理-150]的处理，可以获得第五实施方式的发光元件。应当注意，当在一个层压结构体单元中GaN基板的部分(台阶)(相当于踏步高的部分)的值小于0.2nm时，不经蚀刻第一化合物半导体层21而形成层压结构体，使得在发光元件中共振器长度可以平稳地改变(即层压结构体的厚度可以平稳地改变)。
除了以上点，第五实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第一实施方式的发光元件的配置和结构，并且第五实施方式的发光元件可以基于与第一实施方式的发光元件类似的制造方法制造，并且因此省略详细描述。应当注意，虽然省略了图示，但是形成相对于GaN基板11的晶面具有偏角的平稳表面12’，并且在表面12’上形成第一光反射层41，然后形成第一化合物半导体层21，并且对第一化合物半导体层21的顶面(第二平面21b)进行干蚀刻或者湿蚀刻或者将化学/机械抛光处理(CMP处理)施加至顶面，使得发光元件中的共振器长度可以平稳地改变。
附带地，如图11中所示，即使第一光反射层41和第二光反射层42稍微不平行，在第一光反射层41和第二光反射层42处反射并在第一光反射层41与第二光反射层42之间往复运动的光子中，第一光反射层41上的碰撞点与第二光反射层42上的碰撞点稍微移动。附带地，第一光反射层41与第二光反射层42之间的距离约是从发光元件输出的光的波长以上。然后，当每一个往复运动的碰撞位置的间隙足够小于第一光反射层41与第二光反射层42之间的距离时，基本上可以认为光子与光反射层41和光反射层42的相同位置碰撞，并且可以促进激光震荡。此外，如果每一个往复运动的碰撞位置的间隙没有足够小于第一光反射层41与第二光反射层42之间的距离，光子穿过活性层23(即增益区域)许多次同时稍微改变碰撞位置，并且因此可以促进激光震荡。即当第一光反射层41与第二光反射层42稍微不平行时，在第一光反射层41与第二光反射层42之间往复运动的光子在与光反射层41和光反射层42的每次碰撞中稍微移动碰撞位置。其中的移动量显著小于光场的幅度，并且可以说光子可以穿过相同区域，并且可以形成必要用于激光震荡的光场。此外，发光部分具有高载流子密度并且因此折射率变得高，并且引起捕获光的趋势。这具有抑制光子的碰撞位置的间隙的效果。应当注意，光捕获可以以预期方式执行并且光子的碰撞位置的间隙可以抑制。
[第六实施方式]
第六实施方式是第一至第五实施方式的变形。如图12中的示意性部分截面图所示，在第六实施方式的发光元件(即第一实施方式的发光元件的变形例)中，活性层23中生成的光从第一化合物半导体层21的顶面通过第一光反射层41输出至外部。即由表面发射激光元件(垂直共振器激光器，VCSEL)制成的第六实施方式的发光元件是第一光反射层输出型发光元件。然后，在第六实施方式的发光元件中，第二光反射层42基于焊料结合方法通过由金(Au)层制成的粘合层25或者包含锡(Sn)的焊料层固定至由硅半导体基板配置的支撑基板26。
在第六实施方式中，在第一化合物半导体层21上依次形成活性层23、第二化合物半导体层22、第二电极32以及第二光反射层42之后，使用第一光反射层41作为阻止层移除GaN基板11。具体地，在第一化合物半导体层21上依次形成活性层23、第二化合物半导体层22、第二电极32以及第二光反射层42，并且然后第二光反射层42固定至支撑基板26之后，使用第一光反射层41作为阻止层移除GaN基板11，并且暴露第一化合物半导体层21的第一平面与第一光反射层41。然后，在第一化合物半导体层21的第一平面侧上形成第一电极31。
在第六实施方式的发光元件中，第一光反射层41与第一电极31分离(即具有偏移)，并且空隙在1mm内，具体地例如平均是0.05mm。
在下文中，将描述制造第六实施方式的发光元件的方法。
[处理-600]
首先，通过执行类似于第一实施方式的[处理-100]至[处理-140]的处理，获得图1中示出的结构。应当注意，不形成第一电极31。
[处理-610]
接下来，第二光反射层42通过粘合层25固定至支撑基板26。
[处理-620]
接下来，移除GaN基板11并且暴露第一化合物半导体层21的第一平面21a和第一光反射层41。具体地，首先，基于机械抛光方法将GaN基板11的厚度制成薄的，然后基于CMP方法移除GaN基板11的残余部分。因此，暴露第一化合物半导体层21的第一平面21a、第一光反射层41以及选择性生长掩模层43。应当注意，在图12和图13中，没有示出暴露第一化合物半导体层21的第一平面21a的状态。
[处理-630]
接下来，基于己知方法在第一化合物半导体层21的第一平面侧上形成第一电极31。因此，可以获得具有图12中示出的结构的第六实施方式的发光元件。
[处理-640]
接下来，通过执行所谓的元件分离隔离发光元件，并且例如，利用由SiOX制成的绝缘膜涂覆层压结构体的侧面和暴露表面。然后，基于己知方法形成用于将第一电极31和衬垫电极33连接至外部电路等的端子等并且将端子封装或密封，从而完成第六实施方式的发光元件。
在制造第六实施方式的发光元件的方法中，在形成第一光反射层和选择性生长掩模层的状态下移除GaN基板。因此，在移除GaN基板的时候第一光反射层和选择性生长掩模层用作一种阻止层。因此，可以抑制移除GaN基板中的变化的产生。因此，可以实现所获得的发光元件的特性的稳定性。
在图12中示出的发光元件的实例中，第一电极31的端部与第一光反射层41分离。同时，在图13中示出的发光元件的实例中，第一电极31的端部延伸直至第一光反射层41的外部边缘。可替换地，可以形成第一电极使得第一电极的端部与第一光反射层接触。
不用说，以上描述的第六实施方式的发光元件的配置和结构可以应用于第二至第五实施方式中描述的发光元件。
[第七实施方式]
第七实施方式是第一至第六实施方式的变形，并且涉及根据本公开的第五配置和第六配置的发光元件。如图14中的示意性部分截面图所示，在描述为第一实施方式的发光元件的变形例的第七实施方式的发光元件中，在GaN基板11上形成热膨胀缓解膜44作为选择性生长掩模层43(根据本公开的第五配置的发光元件)的最底层，并且第一光反射层41的最底层(对应于热膨胀缓解膜44，与GaN基板11接触的最底层)的线性热膨胀系数CTE满足：
1×10-6/K≤CTE≤1×10-5/K，
优选地，
1×10-6/K<CTE≤1×10-5/K
(根据本公开的第六实施方式的发光元件)。
具体地，例如，热膨胀缓解膜44(第一光反射层41并且选择性生长掩模层43的最底层)由氮化硅(SiNx)制成，满足：
t1＝λ0/(2n1)。
应当注意，具有这种膜厚度的热膨胀缓解膜44(第一光反射层41并且选择性生长掩模层43的最底层)对于具有波长λ0的光是透明的，并且不用作光反射层。表1中示出氮化硅(SiNX)和GaN基板11的CTE的值。CTE的值是在25℃的值。
[表1]
GaN基板：5.59×10-6/K
氮化硅(SiNX)：2.6至3.5×10-6/K
在制造第七实施方式的发光元件中，在类似于第一实施方式的[处理-110]的处理中，在GaN基板11上形成选择性生长掩模层43。具体地，在GaN基板11上形成配置选择性生长掩模层43的最底层的热膨胀缓解膜44，并且进一步在热膨胀缓解膜44上形成由多层膜制成的选择性生长掩模层43的残余部分(还可以用作第一光反射层41)。然后，将选择性生长掩模层43图案化。
除了以上点，第七实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第一至第六实施方式的发光元件的配置和结构，并且可以基于与第一至第六实施方式的发光元件类似的制造方法制造第七实施方式的发光元件，并且因此省略详细描述。
当已制造了具有不经形成热膨胀缓解膜44由SiOX(CTE：0.51至0.58×10-6/K)配置的选择性生长掩模层43的最底层，并且具有除了以上选择性生长掩模层43之外类似于第七实施方式的配置和结构的发光元件时，在一些情况下，虽然依赖于制造条件，但是在层压结构体的膜成形期间选择性生长掩模层43已脱离GaN基板11。另一方面，在第七实施方式中，在层压结构体的膜成形期间选择性生长掩模层43没有脱离GaN基板11。
如上所述，在第七实施方式的发光元件及其制造方法中，形成热膨胀缓解膜，或者可替换地限定CTE的值。因此，可以避免由于GaN基板的线性热膨胀系数与选择性生长掩模层的线性热膨胀系数之间的差异产生的选择性生长掩模层脱离GaN基板的问题，并且可以提供具有高可靠性的发光元件。
[第八实施方式]
在籽晶层厚的情况下，当基于横向方向外延生长从籽晶层生长化合物半导体层时，虽然根据生长条件，转位从籽晶层沿水平方向延伸直至选择性生长掩模层上的化合物半导体层的深度部分(参见图29)。因此，可能不利地影响发光元件的特性。可以考虑，通过使基板的部分(布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间的部分)窄而使籽晶层薄。然而，在这种情况下，利用布置在其间的基板的窄部分形成选择性生长掩膜层是困难的，并且形成籽晶层也是困难的。
第八实施方式是第一至第七实施方式的变形。图15中示出描述为第三实施方式的发光元件的变形例的第八实施方式的发光元件的示意性部分截面图，并且图16中示出在第八实施方式的发光元件中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大部分端部视图。在第八实施方式的发光元件中，
由GaN基板11的暴露表面的一部分配置的籽晶层生长区52，设置在布置于选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间的选择性生长掩模层开口区51的底部内，
在籽晶层生长区52上形成籽晶层61，
基于横向方向外延生长从籽晶层61形成第一化合物半导体层21，并且
籽晶层61的厚度比选择性生长掩模层43的厚度薄。应当注意，籽晶层61的厚度指使用接口作为参考，从选择性生长掩模层43与GaN基板11之间的接口到籽晶层61的顶面(或者峰)的距离。此外，选择性生长掩模层43的厚度指从接口到选择性生长掩模层43的顶面的距离。以下应用类似描述。
制造第八实施方式的发光元件的方法至少包括如下处理：
形成多个选择性生长掩模层43，选择性生长掩模层43彼此分离地设置在GaN基板11上，并且其中之一用作第一光反射层41，并且在GaN基板11的部分(暴露于布置在选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间的选择性生长掩模层开口区51的底部的部分)的表面的一部分上形成籽晶层生长区52，
然后在籽晶层生长区52上形成籽晶层61，籽晶层61比选择性生长掩模层43薄，
然后基于横向方向外延生长从籽晶层61形成第一化合物半导体层21，以及
进一步在第一化合物半导体层21上依次形成活性层23、第二化合物半导体层22、第二电极31以及第二光反射层42。
当在虚拟垂直平面中切割时，籽晶层61的截面形状可以是等腰三角形、等腰梯形或者正方形。在示出的实施例中，该截面形状是等腰梯形。
在第八实施方式的发光元件及其制造方法中，提供籽晶层生长区52，在籽晶层生长区52上形成籽晶层61，并且籽晶层61的厚度比选择性生长掩模层43的厚度薄。因此，当基于横向方向外延生长从籽晶层61生长第一化合物半导体层21时，可以可靠地抑制从籽晶层61至选择性生长掩模层43上的第一化合物半导体层21的转位的延伸，并且不影响发光元件的特性。此外，可以在作为基板的部分(布置于选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间的部分)的籽晶层生长区52上可靠地形成籽晶层61。
应当注意
满足0.1≤Tseed/T1<1
其中籽晶层61的厚度是Tseed并且选择性生长掩模层43的厚度是T1。具体地，
满足Tseed/T1＝0.67。
然而，实施方式不限于这个值。
在第八实施方式的发光元件中，在GaN基板11的暴露表面中形成凹凸部53，暴露表面布置在布置于选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间的选择性生长掩模层开口区51的底部内，并且籽晶层生长区52由凸部53A配置。即凸部53A对应于GaN基板11的暴露表面的一部分。然后，当在虚拟垂直平面中切割发光元件时，布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的GaN基板11的暴露表面的截面形状，是凹部53B、凸部53A以及凹部53B按顺序并排设置的形状。此外，籽晶层生长区52由凸部53A的顶面配置，并且
满足0.2≤Lcv/(Lcv+Lcc)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的凸部53A的长度是Lcv并且凹部53B的总长度是Lcc。具体地，
满足Lcv/(Lcv+Lcc)＝0.7。
在GaN基板的暴露表面部分(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面部分)中形成的凸部53A的数量可以是两个或更多个。当在虚拟垂直平面中切割凹部53B时，凹部53B的截面形状的实例包括正方形、三角形、梯形(上侧用作凹部的底面)、具有上述形状的圆角部分的形状以及细微凹凸形状。作为凹部53B的深度，可以举例0.1μm以上，并且优选地是0.5μm以上。
此外，在第八实施方式的发光元件中，籽晶层61的截面形状(具体地，在虚拟垂直平面中的籽晶层61的截面形状)是等腰梯形[腿部(斜面)的倾角：58度]。应当注意，等腰梯形的腿部(斜面)的晶面是{11-22}平面。此外，在第八实施方式的发光元件中，
满足D1/D0≤0.2
其中，当在虚拟垂直平面中切割发光元件时，选择性生长掩模层开口区51的长度是L0，
布置在虚拟垂直平面中的选择性生长掩模层开口区51上方的第一化合物半导体层21的区域中的转位密度是D0，并且
从选择性生长掩模层43的边缘至虚拟垂直平面中的距离L0的第一化合物半导体层21的区域中的转位密度是D1。
在下文中，将参考作为基板等的示意性部分端部视图的图17A、图17B、图17C、图18A以及图18B描述制造第八实施方式的发光元件的方法。
[处理-800]
首先，通过执行类似于第一实施方式的[处理-100]和[处理-110]的处理，设置在GaN基板11上的多个选择性生长掩模层43彼此分离，并且形成选择性生长掩模层43中的一个用作第一光反射层41，并且在GaN基板11的部分(暴露于布置在选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间的选择性生长掩模层开口区51的底部的部分)的表面的一部分上形成籽晶层生长区52(参见图17A)。
[处理-810]
接下来，基于己知方法在选择性生长掩模层开口区51上形成蚀刻掩膜，并且利用蚀刻掩膜涂覆选择性生长掩模层开口区51中的在其上形成凸部53A的部分。GaN基板11中的在其上形成凹部53B的部分依然暴露。然后，基于己知方法蚀刻GaN基板11中的在其上形成凹部53B的部分并且移除蚀刻掩膜。因此，可以获得图17B中示出的状态。即在GaN基板11的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面)中形成凹凸部53，并且由凸部53A配置籽晶层生长区52。在形成凹凸部53之后，可以形成选择性生长掩模层43。
[处理-820]
接下来，在籽晶层生长区52上形成比选择性生长掩模层43薄的籽晶层61。具体地，基于使用TMG气体和SiH4气体的MOCVD方法，使用MOCVD设备在籽晶层生长区52上形成籽晶层61。虽然根据MOCVD方法中的膜形成条件，在虚拟垂直平面中的籽晶层61的截面形状是等腰梯形[腿部(斜面)的倾角：58度]。因此，可以获得图17C中示出的状态。应当注意，在凹部53B的底表面上还生成具有等腰梯形截面形状的籽晶62。此外，在[处理-810]中，在蚀刻GaN基板11的部分并且形成凹部53B之后，如果通过粗加工凹部53B的底表面在凹部53B的底表面内形成细微凹凸部分，籽晶较不容易在这种凹部53B的底表面上生成。
[处理-830]
然后，改变MOCVD方法中的膜形成条件，并且基于横向方向外延生长从籽晶层61形成第一化合物半导体层21。图18A中示出在形成第一化合物半导体层21的中间的状态，并且图18B中示出在完成形成第一化合物半导体层21之后的状态。在图18A中，省略了第一化合物半导体层21的描影。参考标号63表示从籽晶层61以近似水平方向延长的转位。由于籽晶层61的厚度比选择性生长掩模层43的厚度薄，转位63大致延伸至选择性生长掩模层43的侧壁并且在那里停止，并且不延长选择性生长掩模层43上形成的第一化合物半导体层21的部分。
[处理-840]
接下来，通过执行类似于第一实施方式的[处理-140]至[处理-150]的处理，可以获得第八实施方式的发光元件。
籽晶层61的截面形状不限于等腰梯形，并且示意性部分端部视图可以形成为等腰三角形或者正方形，如图19和图20所示。在籽晶层61的截面形状是等腰三角形的情况下，可以仅使籽晶层61的晶体生长以进一步前进超过作为等腰梯形的截面形状。在籽晶层61的截面形状是正方形的情况下，可以仅构成籽晶层61的形成条件不同于用于将籽晶层61的截面形状形成为等腰梯形的形成条件。
[第九实施方式]
第九实施方式是第八实施方式的变形。如图21中的示意性部分截面图以及图22中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大部分端部视图所示，在第九实施方式的发光元件中，在GaN基板11的暴露表面中形成凹凸部54，暴露表面布置在布置于选择性生长掩模层43与选择性生长掩模层43之间的选择性生长掩模层开口区51的底部内，并且籽晶层生长区52由凹部54B配置。即凹部54B对应于GaN基板11的暴露表面的一部分。然后，当在虚拟垂直平面中切割发光元件时，GaN基板11的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面)的截面形状是凸部54A、凹部54B以及凸部54A按该顺序并排设置的形状。此外，从凹部54B的底表面配置籽晶层生长区52，并且
满足0.2≤Lcc/(Lcv+Lcc)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中凹部54B的长度是Lcc并且凸部54A的总长度是Lcv。具体地，
满足Lcc/(Lcv+Lcc)＝0.7。
在GaN基板的暴露表面部分(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面部分)中形成的凹部54B的数量可以是两个或更多个。当在虚拟垂直平面中切割凸部54A时，凸部54A的顶面的形状的实例包括平板形状、向上弯曲的形状、向下弯曲的形状以及细微凹凸形状。作为凹部54B的深度，可以举例0.1μm以上，并且优选地是0.5μm以上。
除了以上点，第九实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第八实施方式的发光元件的配置和结构，并且制造第九实施方式的发光元件的方法可以基本上类似于制造第八实施方式的发光元件的方法，并且因此省略详细描述。
应当注意，在图案化选择性生长掩模层43并且暴露GaN基板11之后，在GaN基板11的暴露表面中形成细微凹凸部分，并且接下来，如果形成凹部54B，较不容易在形成凹凸部的凸部54A的顶面上生成籽晶。
[第十实施方式]
第十实施方式也是第八实施方式的变形。如图23中的示意性部分截面图以及图24中的选择性生长掩模层开口区的示意性放大端部视图所示，在第十实施方式的发光元件中，当在虚拟垂直平面中切割发光元件时，GaN基板11的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面)的截面形状是非晶生长层55B、平坦部分55A以及非晶生长层55B按该顺序并排设置的形状，并且籽晶层生长区52由平坦部分55A配置。即平坦部分55A对应于GaN基板的暴露表面的一部分。然后，
满足0.2≤Lflat/(Lflat+Lno)≤0.9，
其中虚拟垂直平面中，平坦部分55A的长度是Lflat并且非晶生长层55B的总长度是Lnov。具体地，
满足Lflat/(Lflat+Lno)＝0.7。
此外，非晶生长层55B由氮化硅(SiNx)配置。在GaN基板的暴露表面部分(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面部分)中的平坦部分55A的数量可以是两个或更多个。在选择性生长掩模层43的最上层(与第一化合物半导体层21接触的层)上形成非晶生长层55B的情况下，
优选地满足t2＝λ0/(4n2)，
并且此外，
期望满足t2＝λ0/(2n2)，
其中非晶生长层55B(选择性生长掩模层43的最上层)的厚度是t2，并且非晶生长层55B的折射率是n2。
具体地，在第十实施方式中，基于己知方法在选择性生长掩模层开口区51上形成剥离掩膜，并且利用剥离掩膜涂覆选择性生长掩模层开口区51中的形成平坦部分55A的部分。GaN基板11中的形成非晶生长层55B的部分依然暴露。然后，在基于己知方法在整个表面上形成非晶生长层55B之后，移除剥离掩膜和在其上形成的非晶生长层55B。
除了以上点，第十实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第八实施方式的发光元件的配置和结构，并且制造第十实施方式的发光元件的方法可以基本上类似于制造第八实施方式的发光元件的方法，并且因此省略详细描述。
应当注意，从选择性生长掩模层的最底层或者下层延长的非晶生长层55B和平坦部分55A，可以通过在GaN基板11上形成选择性生长掩模层的最底层或者下层而形成，并且执行图案化。然后，接下来，可以仅在选择性生长掩模层的最底层或者下层上形成选择性生长掩模层的残余部分。可替换地，在第七实施方式中，由热膨胀缓解膜44的延伸部分制成的非晶生长层55B和平坦部分55A可以通过形成配置GaN基板11上的选择性生长掩模层43的最底层的热膨胀缓解膜44而形成，并且执行图案化。然后，接下来，可以在热膨胀缓解膜44上仅形成选择性生长掩模层的残余部分。
[第十一实施方式]
第十一实施方式也是第八实施方式的变形。如图25中的示意性部分截面图以及图26中的选择性生长掩模层开口区等的示意性放大端部视图所示，在第十一实施方式的发光元件中，当在虚拟垂直平面中切割发光元件时，GaN基板11的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面)的截面形状是凹凸部56B、平坦部分56A以及凹凸部56B按该顺序并排设置的形状。即该平坦部分56A对应于GaN基板11的暴露表面的一部分。籽晶较不容易在凹凸部56B上生成。然后，
满足0.2≤Lflat/(Lflat+Lcc-cv)≤0.9，
其中虚拟垂直平面中平坦部分56A的长度是Lflat并且凹凸部56B的总长度是Lcc-cv。具体地，
满足Lflat/(Lflat+Lcc-cv)＝0.7。
在GaN基板的暴露表面部分(布置在选择性生长掩模层开口区51的底部内的暴露表面部分)中的平坦部分56A的数量可以是两个或更多个。
具体地，在第十一实施方式中，基于己知方法形成在选择性生长掩模层开口区51上形成的蚀刻掩膜，并且利用蚀刻掩膜涂覆选择性生长掩模层开口区51中的平坦部分56A。GaN基板11中的形成凹凸部56B的部分依然暴露。然后，在基于己知方法蚀刻GaN基板11中的形成凹凸部56B的部分之后，并移除蚀刻掩膜。
除了以上点，第十一实施方式的发光元件的配置和结构可以类似于第八实施方式的发光元件的配置和结构，并且制造第十一实施方式的发光元件的方法可以基本上类似于制造第八实施方式的发光元件方法，并且因此省略详细描述。
如上所述，基于优选的实施方式已描述本公开。然而，本公开不限于这些实施方式。实施方式中描述的发光元件的配置和结构是实例并且可以适当改变，并且制造发光元件的方法也可以适当改变。在一些情况下，可以使用除GaN基板之外的基板(例如蓝宝石基板)，并且可以使用除GaN类化合物半导体之外的化合物半导体。为了使发光元件单元中的共振器长度对于发光元件单元中的每一个不同，可以根据发光元件单元中的每一个改变共振器长度的配置。
可以组合第一实施方式、第二实施方式或者第五实施方式与第三实施方式或第四实施方式。具体地，基于具有形成为台阶形状的表面的基板与在顶面中具有水平差异的第一化合物半导体层的组合，其中通过形成第一实施方式、第二实施方式或者第五实施方式中的第一化合物半导体层，然后对第一化合物半导体层进行干蚀刻或者湿蚀刻以将第一化合物半导体层的厚度改变为台阶形状，发光元件单元中的共振器长度可以构成为在每个发光元件单元中不同或者共振器长度可以在发光元件中平稳地改变。应当注意，具有这种配置的发光元件可以应用于其他实施方式。
在实施方式中，选择性生长掩模层43的截面形状已为正方形。然而，截面形状不限于正方形，并且可以是梯形。此外，作为第一实施方式的发光元件的变形例，如图27所示，第一光反射层41(选择性生长掩模层43)的最上层45(与第一化合物半导体层21接触的层)可以由氮化硅膜配置。然后，在这种情况下，优选地满足：
t2＝λ0/(4n2)，
其中第一光反射层41的最上层45的厚度是t2，并且第一光反射层41的最上层45的折射率是n2，并且此外，如果
满足t2＝λ0/(2n2)，
则第一光反射层41的最上层45变为不存在具有波长λ0的光的层。
在GaN基板上形成第一化合物半导体层的情况下，其中通过横向方向生长，使用在横向方向上外延生长层的方法(诸如横向外延过生长(ELO)方法)在GaN基板上已形成选择性生长掩模层，当从选择性生长掩模层的边缘部向着选择性生长掩模层的中心部分外延生长的第一化合物半导体层会合时，在会合部分中可以产生许多晶体效果。如果存在许多晶体缺陷的会合部分布置在元件区域(以下描述)的中心部分内，发光元件的特性可能受到不良影响。通过采用在相对于第一光反射层的法线(穿过第一光反射层的区质心点的法线)上不存在第二光反射层的区质心点的配置或者在相对于第一光反射层的法线(穿过第一光反射层的区质心点的法线)上不存在活性层的区质心点的配置，可以可靠地抑制针对发光元件的特性的不良效果的产生。
此外，在实施方式中，利用第一化合物半导体层21完全涂覆选择性生长掩模层43(或者第一光反射层41)。然而，选择性生长掩模层43(或者第一光反射层41)的一部分可以暴露在第一化合物半导体层21将会合的区域中，或者选择性生长掩模层43(或者第一光反射层41)上的第一化合物半导体层21在第一化合物半导体层21将会合的区域中不是完全平坦。可以仅在除了暴露选择性生长掩模层43(或者第一光反射层41)的区域之外的区域中或者第一化合物半导体层21不完全平坦的区域中制造发光元件单元。
应当注意，本公开可以采用以下配置。
[A01]《发光元件：第一方面》
发光元件，至少包括：
第一光反射层，形成在基板的表面上；
层压结构体，由形成在第一光反射层上的第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成；以及
第二电极和第二光反射层，形成在第二化合物半导体层上，其中，
层压结构体由多个层压结构体单元构成，
发光元件单元由层压结构体单元中的每一个构成，并且
发光元件单元中的共振器长度在每个发光元件单元中是不同的。
[A02]《根据第一配置的发光元件》
根据[A01]或者[A02]的发光元件，其中，
基板的表面具有台阶形状，并且
一个层压结构体单元形成在所述基板的相当于一个踏面的部分的上方。
[A03]根据[A02]的发光元件，其中，
所述基板的相当于踏步高的部分的总值是40nm以下。
[A04]《根据第二配置的发光元件》
根据[A01]或者[A02]的发光元件，其中，
第一化合物半导体层的顶面具有台阶形状，并且
一个层压结构体单元由包括所述第一化合物半导体层的相当于一个踏面的顶面的所述层压结构体的部分构成。
[A05]根据[A04]的发光元件，其中，
所述第一化合物半导体层的相当于踏步高的部分的总值是40nm以下。
[A06]《根据第三配置的发光元件》
根据[A01]至[A05]中任一项的发光元件，其中，
在所述发光元件单元中共用所述第二电极和所述第二光反射层。
[A07]《根据第四配置的发光元件》
根据[A01]至[A05]中任一项的发光元件，其中，
所述第二电极和所述第二光反射层独立地设置在所述发光元件单元中的每一个中。
[A08]根据[A07]的发光元件，使输出多种类型的期望波长的发光元件单元或者具有期望特性的发光元件单元发射光。
[B01]《发光元件：第二方面》
发光元件，至少包括：
第一光反射层，形成在基板的表面上；
层压结构体，由形成在第一光反射层上的第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成；以及
第二电极和第二光反射层，形成在第二化合物半导体层上，其中，
在发光元件中共振器长度平稳地改变。
[B02]根据[B01]或[B02]的发光元件，其中，
共振器长度的最大值与最小值之间的差值是40nm以下。
[C01]根据[A01]至[B02]中任一项的发光元件，其中，
活性层的厚度与第二化合物半导体层的厚度是常数。
[C02]根据[A01]至[C01]中任一项的发光元件，其中，
第一光反射层用作选择性生长掩模层。
[C03]根据[A01]至[C02]中任一项的发光元件，其中，
第一光反射层的顶面在整体上具有仿照基板的表面的形状。
[C04]根据[A01]至[C03]中任一项的发光元件，其中，
层压结构体由GaN类化合物半导体制成。
[C05]根据[A01]至[C04]中任一项的发光元件，其中，
所发射的光的波长在360nm以上并且在600nm以下。
[C06]根据[A01]至[C05]中任一项的发光元件，其中，
当使所述发光元件执行调制操作时，输出光的频谱宽度进一步拓宽。
[C07]制造根据[A01]至[C06]中任一项的发光元件的方法，其中，第一光反射层的平面形状是规则六边形、圆形、网格形状或条形形状。
[D01]《根据第五配置的发光元件》
根据[A01]至[C07]中任一项的发光元件，其中，热膨胀缓解膜形成在基板上作为第一化合物半导体层的最底层。
[D02]根据[D01]的发光元件，其中，热膨胀缓解膜由自氮化硅、氧化铝、氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化镁、氧化锆以及氮化铝组成的组中选出的至少一种类型的材料制成。
[D03]根据[D01]或[D02]的发光元件，其中，
满足t1＝λ0/(2n1)，
其中热膨胀缓解膜的厚度是t1，发光元件的峰值发射波长是λ0，并且热膨胀缓解膜的折射率是n1。
[D04]根据[A01]至[C07]中任一项的发光元件，其中，第一化合物半导体层的最底层(与基板接触的最底层)的线性热膨胀系数CTE满足：
1×10-6/K≤CTE≤1×10-5/K.
优选地，
1×10-6/K<CTE≤1×10-5/K.
[D05]根据[D04]的发光元件，其中，第一光反射层的最底层由自氮化硅、氧化铝、氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化镁、氧化锆以及氮化铝组成的组中选出的至少一种类型的材料制成。
[D06]根据[D04]或[D05]的发光元件，其中，
满足t1＝λ0/(2n1)，
其中第一光反射层的最底层的厚度是t1，发光元件的峰值发射波长是λ0，并且第一光反射层的最底层的折射率是n1。
[E01]《根据第六配置的发光元件》
根据[A01]至[D06]中任一项的发光元件，其中，
包括多个选择性生长掩模层，
第一光反射层由多个选择性生长掩模层中的一个制成，
籽晶层生长区由设置在选择性生长掩模层开口区的底部中的基板的暴露表面的一部分构成，其中选择性生长掩模层开口区布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间，
籽晶层形成在籽晶层生长区上，
第一化合物半导体层由籽晶层基于横向方向外延生长形成，并且
籽晶层的厚度比选择性生长掩模层的厚度薄。
[E02]根据[E01]的发光元件，其中，
满足0.1≤Tseed/T1<1，
其中籽晶层的厚度是Tseed并且选择性生长掩模层的厚度是T1。
[E03]根据[E01]或[E02]的发光元件，其中，凹凸部形成在基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)中，选择性生长掩模层开口区布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间，以及
籽晶层生长区由凸部配置。
[E04]根据[E03]的发光元件，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是凹部、凸部以及凹部按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由凸部的顶面配置。
[E05]根据[E04]的发光元件，其中，
满足0.2≤Lcv/(Lcv+Lcc)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的凸部的长度是Lcv，并且凹部的总长度是Lcc。
[E06]根据[E01]或[E02]的发光元件，其中，
凹凸部形成在基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)中，选择性生长掩模层开口区布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间，并且
籽晶层生长区由凹部配置。
[E07]根据[E06]的发光元件，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是凸部、凹部以及凸部按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由凹部的底表面配置。
[E08]根据[E07]的发光元件，其中，
满足0.2≤Lcc/(Lcv+Lcc)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的凹部的长度是Lcc，并且凸部的总长度是Lcv。[E09]根据[E01]或[E02]的发光元件，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是非晶生长层、平坦部分以及非晶生长层按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由平坦部分配置。
[E10]根据[E09]的发光元件，其中，
满足0.2≤Lflat/(Lflat+Lno)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的平坦部分的长度是Lflat，并且非晶生长层的总长度是Lnov。
[E11]根据[E01]或[E02]的发光元件，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是凹凸部、平坦部分以及凹凸部按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由平坦部分配置。
[E12]根据[E11]的发光元件，其中，
满足0.2≤Lflat/(Lflat+Lcc-cv)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的平坦部分的长度是Lflat，并且凹凸部的总长度是Lcc-cv。
[E13]根据[E01]至[E12]中任一项的发光元件，其中，
籽晶层的截面形状是等腰三角形、等腰梯形或正方形。
[E14]根据[E01]至[E13]中任一项的发光元件，其中，
满足D1/D0≤0.2，
其中，当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，选择性生长掩模层开口区的长度是L0，
布置在虚拟垂直平面中的选择性生长掩模层开口区上方的第一化合物半导体层的区域中的转位密度是D0，并且
从选择性生长掩模层的边缘至虚拟垂直平面中的距离L0的第一化合物半导体层中的区域中的转位密度是D1。
[F01]《制造半导体设备的方法：第一方面》
制造发光元件的方法，至少包括如下处理：
在基板上形成第一光反射层，第一光反射层由多层膜制成并且适配为用作选择性生长掩模层，
然后从基板的表面(不利用第一光反射层涂覆的表面)选择性地生长第一化合物半导体层，并且利用第一化合物半导体层涂覆基板和第一光反射层，以及
然后在第一化合物半导体层上依次形成活性层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层，其中，
由第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成的层压结构体由多个层压结构体单元配置，并且
发光元件单元由层压结构体单元中的每一个配置，
发光元件单元中的共振器长度在每个发光元件单元中不同，
基板的表面具有台阶形状，并且
一个层压结构体单元形成在基板相当于一个踏面的部分的上方。
[F02]根据[F01]或[F02]的制造发光元件的方法，其中，
基板的部分(相当于踏步高的部分)的总值是40nm以下。
[G01]《制造半导体设备的方法：第二方面》
制造发光元件的方法，至少包括如下过程：
在基板上形成第一光反射层，第一光反射层由多层膜制成并且适配为用作选择性生长掩模层，
然后从基板的表面(不利用第一光反射层涂覆的表面)选择性地生长第一化合物半导体层，并且利用第一化合物半导体层涂覆基板和第一光反射层，以及
然后在第一化合物半导体层上依次形成活性层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层，其中，
由第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成的层压结构体由多个层压结构体单元配置，
发光元件单元由层压结构体单元中的每一个配置，
发光元件单元中的共振器长度在每个发光元件单元中不同，
第一化合物半导体层的顶面具有台阶形状，并且
一个层压结构体单元由包括第一化合物半导体层的顶面(相当于一个踏面的顶面)的层压结构体的部分配置。
[G02]根据[G01]的制造发光元件的方法，其中，
第一化合物半导体层的部分(相当于踏步高的部分)的总值是40nm以下。
[H01]根据[F01]至[G02]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
第二电极和第二光反射层在发光元件单元中共用。
[H02]根据[F01]至[G02]中任一项的制造发光元件的方法，其中，第二电极和第二光反射层独立地设置在发光元件单元中。
[H03]根据[H02]的制造发光元件的方法，其中，
使输出多种类型的期望波长的发光元件单元或者具有期望特性的发光元件单元发射光。
[J01]《制造发光元件的方法：第三方面》
制造发光元件的方法，至少包括如下处理：
在基板上形成第一光反射层，第一光反射层由多层膜制成并且适配为用作选择性生长掩模层，
然后从基板的表面(不利用第一光反射层涂覆的表面)选择性地生长第一化合物半导体层，并且利用第一化合物半导体层涂覆基板和第一光反射层，以及
然后在第一化合物半导体层上依次形成活性层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层，其中，
由第一化合物半导体层、活性层以及第二化合物半导体层制成的层压结构体的厚度通过蚀刻基板的表面或者第一化合物半导体层的顶面而平稳地改变。
[J02]根据[J01]或[J02]的制造发光元件的方法，其中，
层压结构体的厚度的最大值与最小值之间的差值是40nm以下。
[K01]根据[F01]至[J02]中任一项的制造发光元件的方法，其中，活性层的厚度与第二化合物半导体层的厚度是常数。
[K02]根据[F01]至[K01]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
第一光反射层的顶面在整体上具有仿照基板的表面的形状。
[K03]根据[F01]至[K02]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
层压结构体由GaN类化合物半导体制成。
[K04]根据[F01]至[K03]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
发射光的波长从360至600nm(包含端点)。
[K05]根据[F01]至[K04]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
当使发光元件执行调制操作时，输出光的频谱宽度进一步拓宽。
[K06]根据[F01]至[K05]中任一项的制造发光元件的方法，其中，第一光反射层的平面形状是规则六边形、圆形、网格形状或条形形状。
[L01]根据[F01]至[K06]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
热膨胀缓解膜形成在基板上作为第一光反射层的最底层。
[L02]根据[L01]的制造发光元件的方法，其中，
热膨胀缓解膜由自氮化硅、氧化铝、氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化镁、氧化锆以及氮化铝组成的组中选出的至少一种类型的材料制成。
[L03]根据[L01]或[L02]的制造发光元件的方法，其中，
满足t1＝λ0/(2n1)，
其中热膨胀缓解膜的厚度是t1，发光元件的峰值发射波长是λ0，并且热膨胀缓解膜的折射率是n1。
[L04]根据[F01]至[K06]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
第一光反射层的最底层(与基板接触的最底层)的线性热膨胀系数CTE满足：
1×10-6/K≤CTE≤1×10-5/K，
并且优选地，
1×10-6/K<CTE≤1×10-5/K.
[L05]根据[L04]的制造发光元件的方法，其中，
第一光反射层的最底层由自氮化硅、氧化铝、氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化镁、氧化锆以及氮化铝组成的组中选出的至少一种类型的材料制成。
[L06]根据[L04]或[L05]的制造发光元件的方法，其中，
满足t1＝λ0/(2n1)，
其中，第一光反射层的最底层的厚度是t1，发光元件的峰值发射波长是λ0，并且选择性生长掩模层的最底层的折射率是n1。
[L07]根据[F01]至[L06]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
在第一化合物半导体层上依次形成活性层、第二化合物半导体层、第二电极以及第二光反射层之后，使用第一光反射层作为阻止层移除基板。[M01]根据[F01]至[L07]中任一项的制造发光元件的方法，
形成彼此分离地设置在基板上的多个选择性生长掩模层，并且选择性生长掩模层中的一个用作第一光反射层，以及在基板的部分(暴露于布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间的选择性生长掩模层开口区的底部的部分)的表面的一部分上形成籽晶层生长区，
然后在籽晶层生长区上形成比选择性生长掩模层薄的籽晶层，以及
然后基于横向方向外延生长从籽晶层选择性地生长第一化合物半导体层，以利用第一化合物半导体层涂覆基板和第一光反射层。
[M02]根据[M01]的制造发光元件的方法，其中，
满足0.1≤Tseed/T1<1，
其中籽晶层的厚度是Tseed并且选择性生长掩模层的厚度是T1。
[M03]根据[M01]或[M02]的制造发光元件的方法，其中，
凹凸部形成在基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)中，选择性生长掩模层开口区布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间，并且
籽晶层生长区由凸部配置。
[M04]根据[M03]的制造发光元件的方法，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是凹部、凸部以及凹部按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由凸部的顶面配置。
[M05]根据[M04]的制造发光元件的方法，其中，
满足0.2≤Lcv/(Lcv+Lcc)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的凸部的长度是Lcv，并且凹部的总长度是Lcc。
[M06]根据[M01]或[M02]的制造发光元件的方法，其中，
凹凸部形成在基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)中，选择性生长掩模层开口区布置在选择性生长掩模层与选择性生长掩模层之间，并且
籽晶层生长区由凹部配置。
[M07]根据[M06]的制造发光元件的方法，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是凸部、凹部以及凸部按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由凹部的底表面配置。
[M08]根据[M07]的制造发光元件的方法，其中，
满足0.2≤Lcc/(Lcv+Lcc)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的凹部的长度是Lcc，并且凸部的总长度是Lcv。[M09]根据[M01]或[M02]的制造发光元件的方法，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是非晶生长层、平坦部分以及非晶生长层按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由平坦部分配置。
[M10]根据[M09]的制造发光元件的方法，其中，
满足0.2≤Lflat/(Lflat+Lno)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的平坦部分的长度是Lflat，并且非晶生长层的总长度是Lnov。
[M11]根据[M01]或[M02]的制造发光元件的方法，其中，
当在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，基板的暴露表面(布置在选择性生长掩模层开口区的底部中的暴露表面)的截面形状是凹凸部、平坦部分以及凹凸部按该顺序并排设置的形状，并且
籽晶层生长区由平坦部分配置。
[M12]根据[M11]的制造发光元件的方法，其中，
满足0.2≤Lflat/(Lflat+Lcc-cv)≤0.9，
其中在虚拟垂直平面中的平坦部分的长度是Lflat，并且凹凸部的总长度是Lcc-cv。
[M13]根据[M01]至[M12]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
籽晶层的截面形状是等腰三角形、等腰梯形或正方形。
[M14]根据[M01]至[M13]中任一项的制造发光元件的方法，其中，
满足D1/D0≤0.2，
其中，在包括穿过两个相邻选择性生长掩膜层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中切割发光元件时，选择性生长掩模层开口区的长度是L0，
布置在虚拟垂直平面中的选择性生长掩模层开口区上方的第一化合物半导体层的区域中的转位密度是D0，并且
从选择性生长掩模层的边缘至虚拟垂直平面中的距离L0的第一化合物半导体层的区域中的转位密度是D1。
符号说明
10A、10B、10C、10D 发光元件单元
11 GaN基板
12 GaN基板的表面
12T 相当于GaN基板的踏面的部分(台面)
12S 相当于GaN基板的踏步高的部分(台阶)
13 与GaN基板的表面相对的背表面
14 晶体生长开始区域
20 层压结构体
20A、20B、20C、20D 层压结构体单元
21 第一化合物半导体层
21S 第一化合物半导体层的部分(相当于踏步高的部分)
21a 第一化合物半导体层的第一平面
21b 第一化合物半导体层的第二平面
22 第二化合物半导体层
22a 第二化合物半导体层的第一平面
22b 第二化合物半导体层的第二平面
23 活性层(发光层)
24 电流约束层
24A 设置在电流约束层中的开口
25 粘合层
26 支撑基板
31 第一电极
32 第二电极
33 衬垫电极
41 第一光反射层
42 第二光反射层
43 选择性生长掩模层
44 热膨胀缓解膜
45 第一光反射层(选择性生长掩模层)的最上层
51 选择性生长掩模层开口区
52 籽晶层生长区
53、54 凹凸部
53A、54A 凸部
53B、54B 凹部
55A 平坦部分
55B 非晶生长层
56A 平坦部分
56B 凹凸部
60、61 籽晶层
62 籽晶
63 转位

Claims (12)

1.一种发光元件，至少包括：
第一光反射层，形成在基板的表面上；
层压结构体，由形成在所述第一光反射层上的第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层制成；以及
第二电极和第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层上，其中，
所述层压结构体由多个层压结构体单元构成，
发光元件单元由所述多个层压结构体单元中的每一个构成，
所述基板的表面具有台阶形状，
一个层压结构体单元形成在所述基板的相当于一个踏面的部分的上方，
所述发光元件单元中的共振器长度在每个发光元件单元中是不同的，其中，在基于横向方向外延生长从籽晶层形成所述第一化合物半导体层，所述第一光反射层由介电材料制成，并且所述第一光反射层被空间分隔，
在包含穿过两个相邻选择性生长掩模层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中，所述籽晶层的截面形状是等腰三角形，并且其中
所述基板的所述表面的晶面的平面取向相对于所述基板的所述表面的法线具有偏角，
所述第一光反射层包括至少包含氮原子的介电膜，并且此外，包含氮原子的所述介电膜用作电介质多层膜的最上层，并且此外，所述第一光反射层利用至少包含氮原子的介电材料层涂覆。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，
所述基板的相当于踏步高的部分的总值是40nm以下。
3.一种发光元件，至少包括：
第一光反射层，形成在基板的表面上；
层压结构体，由形成在所述第一光反射层上的第一化合物半导体层、活性层和第二化合物半导体层制成；以及
第二电极和第二光反射层，形成在所述第二化合物半导体层上，其中，
所述层压结构体由多个层压结构体单元构成，
发光元件单元由所述多个层压结构体单元中的每一个构成，
所述第一化合物半导体层的顶面具有台阶形状，
一个层压结构体单元由包括所述第一化合物半导体层的相当于一个踏面的顶面的所述层压结构体的部分构成，
所述发光元件单元中的共振器长度在每个发光元件单元中是不同的，其中，在基于横向方向外延生长从籽晶层形成所述第一化合物半导体层，所述第一光反射层由介电材料制成，并且所述第一光反射层被空间分隔，并且
在包含穿过两个相邻选择性生长掩模层的中心点的两个法线的虚拟垂直平面中，所述籽晶层的截面形状是等腰三角形，并且其中
所述第一光反射层形成在所述基板的光滑的表面上，所述基板的所述表面的晶面的平面取向相对于所述基板的所述表面的法线具有偏角，
所述第一光反射层包括至少包含氮原子的介电膜，并且此外，包含氮原子的所述介电膜用作电介质多层膜的最上层，并且此外，所述第一光反射层利用至少包含氮原子的介电材料层涂覆。
4.根据权利要求3所述的发光元件，其中，
所述第一化合物半导体层的相当于踏步高的部分的总值是40nm以下。
5.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
在所述发光元件单元中共用所述第二电极和所述第二光反射层。
6.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
所述第二电极和所述第二光反射层独立地设置在所述发光元件单元中的每一个中。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其中，
使发射多种类型的期望波长的所述发光元件单元发射光。
8.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
所述活性层的厚度与所述第二化合物半导体层的厚度是常数。
9.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
所述第一光反射层的顶面在整体上具有仿照所述基板的表面的形状。
10.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
所述层压结构体由GaN类化合物半导体制成。
11.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
所发射的光的波长在360nm以上并且在600nm以下。
12.根据权利要求1或3所述的发光元件，其中，
当使所述发光元件执行调制操作时，输出光的频谱宽度进一步拓宽，其中，执行调制操作使得在发光元件中引起频率调制，并且拓宽输出光的波长。
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