CN1277339C - 半导体发光元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体发光元件的制造方法包括：在基板(21)的主表面上生长第一氮化物系III-V族化合物半导体层(22)的工序；在第一氮化物系III-V族化合物半导体层上以在宽度方向上规定的周期重复的方式形成具有不同宽度的第一幅度部和第二幅度部的条纹状的掩膜(23)的工序；为覆盖在掩膜和第一氮化物系III-V族化合物半导体层的表面的掩膜之间露出的部分而从该露出部分选择性生长第二氮化物系III-V族化合物半导体层(25)的工序；以及在第二氮化物系III-V族化合物半导体层上实质上叠层包括在掩膜的延长方向上延长的有源层的半导体激光器结构(26～33)，由此，在掩膜的第一幅度部(条纹1)和第二幅度部(条纹2)的边界上的部位中获得具有对应于第一幅度部和第二幅度部的宽度差的叠层段差(301)的半导体激光器结构的工序。

Description

半导体发光元件的制造方法
技术领域
本发明涉及由氮化物系III-V族化合物半导体构成的从蓝紫光到紫外光的短波长区域的半导体发光元件的制造方法和半导体发光元件。
背景技术
近年来，作为下一代高密度光盘用光源，对发出蓝紫光的光的激光二极管的期望很大，特别是，对可在从蓝紫光达到紫外光的短波长区域中工作的氮化镓(GaN)系的III-V族化合物半导体发光元件的研究开发非常盛行。而且，这种光盘装置被期待作为记录器用于高密度和高速记录的光盘装置，所以需要光输出大并且可靠性高的GaN系半导体激光器。
就其可靠性来说，最近，为了使GaN系激光的寿命长久，采用在蓝宝石基板上生长的GaN系半导体中堆积二氧化硅(SiO2)等的绝缘膜，在该绝缘膜上选择生长GaN系半导体，由此降低位错密度的方法。就这种选择生长来说，有第一文献“IEEE Journal of Selected Topics inQuantum Electronics，Vol.4(1998)483-489”和第二文献“Journal ofCrystal Growth，Vol.195(1998)328-332”。根据第一文献，展示了通过在GaN的<1-100>方向上周期性地形成行格(line and space)状的SiO2膜，从而选择生长的GaN半导体平坦地相连，可以用作低位错基板。这里，在本说明书中，如上述<1-100>方向中的“-1”那样，在方向指数和反射镜指数中，在数字前面附加负标号来表述本来应该在数字上附加杠表述的部位。此外，根据第二文献，展示了在垂直于选择生长的GaN系半导体基板的方向(以下，称为基板垂直方向)和平行于基板的方向(以下，称为基板水平方向)的生长速度依赖于开口部分与SiO2膜覆盖部分(宽度：Wl)和开口部分(宽度：Ws)之和的比例的开口率(Ws/(Wl+Ws))。作为将这种选择生长技术应用于激光的文献，有第三文献“Applied Physics Letters，Vol.77(2000)1931-1933”，和第四文献“IEICE Transuction Electron，Vol.E83-C(2000)529-535”。根据第三文献，展示了通过选择生长，可以将激光结构的位错密度从1E10cm-2左右降低到1E7cm-2左右。而根据第四文献，展示了通过使用与SiO2膜的行宽度：Wl＝8μm和开口宽度：Ws＝4μm相当的开口率：Ws/(Wl+Ws)＝0.33的选择生长，将位错密度降低到上述程度，从而降低激光的阈值电流，实现1000小时级的长寿命。
一般来说，已知如果使半导体激光器进行高光输出工作，则激光端面产生局部热破坏的光学损伤(COD：Catastrophic Optical Damage)。由于在激光端面上表面能级大，所以通过它的不发光再结合较多。因此，COD是注入载流子密度在激光端面上小、成为激光的吸收区域而局部发热显著的现象。另一方面，在GaN系激光中，由于作为其材料的GaN坚固，所以不发生COD。但是，根据第四文献“IEICE TransuctionElectron，Vol.E83-C(2000)529-535”，也展示了在GaN系激光中以30mW高光输出工作的情况下，在激光端面上产生COD并恶化的实例。
作为这种COD对策，一般地，采用促进来自激光的散热的方法和在激光端面上设置所谓的窗口结构的方法。其中，作为促进来自激光的散热的方法，在高光输出用半导体激光器中，为了将伴随高光输出工作产生的热高效率地向散热片散热，将激光的pn结侧靠近散热片，通过辅助固定件和焊料进行固定(p侧向下)的安装方法是有效的。但是，在安装时需要注意将端面附近和焊料进行空间性地分离，以使焊料不附着在光射出端面侧上。因此，即使实施p侧向下安装，在激光端面附近散热性也恶化，有发生COD的可能性。
另一方面，在激光端面上设置所谓的窗口结构的方法，在GaN系激光中，由于作为材料的GaN硬而难以设置窗口结构，所以一般不采用。再有，在GaN系激光器中设置窗口结构的例子公开在特开2000-196188号公报中。因此，在目前的以高光输出化为目标的GaN系激光器开发中，通过降低激光的工作电流和工作电压来实现消耗电力低，从而抑制激光整体的发热，防止发生激光端面的COD。
但是，在下一代光盘装置中，在以实现更高一级的高密度和高速记录为目标的情况下，由于在抑制激光整体的发热上是有限度的，所以会担心COD产生的激光恶化。
发明内容
本案发明人为了解决上述问题而进行各种研讨的结果，发现以下事实：通过在GaN系激光器的结晶生长时同时实现低位错结构和端面窗口结构，根本性地抑制COD产生，从而可以按成品率高、成本低的方式制造适合高密度、高速记录的高光输出用GaN系激光器。
因此，本发明的半导体发光元件的制造方法包括：工序A，在第一氮化物系III-V族化合物半导体层上，以在宽度方向上规定的周期重复的方式形成在条纹方向具有规定宽度的第一幅度部、和相邻该第一幅度部的比上述规定宽度宽的第二幅度部的条纹状的掩膜；工序B，为了覆盖在上述掩膜和上述第一氮化物系III-V族化合物半导体层的表面的该掩膜之间露出的部分，从该露出部分选择性地生长第二氮化物系III-V族化合物半导体层；以及工序C，通过将实质上包含在上述掩膜的条纹方向上延长的有源层同时位于上述第二幅度部上方的部分低于位于上述第一幅度部上方的部分，将具有在宽度方向上延长的段差的半导体激光器结构叠层在上述第二氮化物系III-V族化合物半导体层上。这里，本发明中的段差包含：除阶梯状段差之外，还有倾斜状和曲线状的段差。
根据这样的结构，按照各掩膜的第一幅度部和第二幅度部的宽度差对应的掩膜整体的开口率，第二氮化物系III-V族化合物半导体层的膜厚在分别位于掩膜的第一幅度部和第二幅度部上的部分间为不同的膜厚。而且，由于这种膜厚差被反映在叠层在第二氮化物系III-V族化合物半导体层上的半导体激光器结构中，在位于其第一幅度部和第二幅度部边界上的部位上形成叠层的段差，所以可以利用该段差实现半导体激光器结构的端面窗口结构。而且，作为半导体激光器结构的基板层的第二氮化物系III-V族化合物半导体层通过利用掩膜的选择生长而成为低位错结构，所以可以实现半导体激光器结构自身的低位错化。
在上述半导体激光器结构中，也可以形成上述段差，以使位于上述第一幅度部上方的部分的上述有源层与位于上述第二幅度部上方的部分的上述有源层以外的半导体层接合。如果形成这样的结构，则可以防止因安装时的焊料的不完全贴合造成的散热恶化。
此外，在上述半导体激光器结构中，可以形成上述段差，以使位于上述第一幅度部上方的部分上述有源层与位于上述第二幅度部上方的上述有源层以外的半导体层接合。
此外，在上述半导体激光器结构中，可以形成上述段差，以使位于上述第一幅度部上方的部分上述有源层与位于上述第二幅度部上方的部分的比上述有源层带隙能量大的半导体层接合。如果形成这样的结构，则可以降低成为谐振器端部的位于第二幅度部上方的部分的激光吸收。
此外，上述半导体激光器结构可以包括在叠层方向上夹置上述有源层的覆盖层，带隙能量比上述有源层大的半导体层是该覆盖层。如果形成这样的结构，在谐振器端部中，可以容易地实现与有源层接合的带隙能量大的半导体层。
此外，上述掩膜可以由绝缘膜构成。
此外，在上述工序C中，在叠层上述半导体激光器结构时，可以形成脊背，以使其在上述掩膜的条纹方向上延长并且位于该掩膜的上方。如果形成这样的结构，由于半导体激光器的发光部位于掩膜上的低位错的第二氮化物系III-V族化合物半导体层上，所以可以实现半导体激光器的长寿命。
此外，优选上述掩膜中的上述第一幅度部和上述第二幅度部的宽度差在上述第一幅度部的规定宽度的16％以上、84％以下。如果形成这样的结构，可以在半导体激光器结构中合适地形成叠层的段差。
此外，在上述半导体激光器结构中，优选从其谐振器端面至上述段差的长度与其谐振器长度的比例在10％以下。如果形成这样的结构，可以防止因实质上的短谐振器化造成的阈值电流的增加。
此外，可以在上述半导体激光器结构的位于上述第二幅度部上方的部分有电流不注入结构。如果形成这样的结构，可抑制激光端面中的电流注入造成的发热，抑制COD那样的端面恶化。其结果，可实现高光输出和长寿命。
此外，可以通过不在上述半导体激光器结构的位于上述第二幅度部上方的部分形成电极，获得上述电流不注入结构。
此外，在上述半导体激光器结构的位于上述第二幅度部上方的部分中，可以通过在电极的下面形成绝缘层，获得上述电流不注入结构。
此外，在上述半导体激光器结构中，附着了用于覆盖其谐振器端面上的电介质膜的区域可以位于上述第二幅度部上方的部分内。在辅助固定件中通过焊料来安装基板的主表面上生长的半导体激光器结构的情况下，由于基板主表面上附着的电介质膜与焊料的贴合不完全，所以该区域散热恶化。因此，通过使该区域位于作为电流不注入区域的半导体激光器结构的第二幅度部上方的部分内，防止电流注入造成的发热，除去散热恶化的影响，由此可以实现高光输出和长寿命。
此外，对于上述半导体激光结构产生的激光，上述电介质膜可以是成为高反射膜的电介质多层膜。
此外，对于上述半导体激光结构产生的激光，上述电介质膜可以是低反射膜。
此外，上述电介质膜可以是用于防止污染上述谐振器端面的膜。
此外，上述氮化物系III-V族化合物半导体可以是GaN半导体。由于GaN半导体坚固，难以通过物理性加工和离子注入等来设置端面窗口结构，所以如果采用利用在半导体激光器结构的形成过程中形成的叠层段差来设置端面窗口结构的本发明，则特别有效。
此外，可以将上述第一氮化物系III-V族化合物半导体层形成在蓝宝石基板上。
此外，上述第二氮化物系III-V族化合物半导体优选从上述掩膜之间向该掩膜上大致平行于上述基板的主表面来生长。
此外，在上述第二氮化物系III-V族化合物半导体层中，上述掩膜上生长的部分的位错密度优选低于上述掩膜之间生长的部分的位错密度。
此外，上述第二氮化物系III-V族化合物半导体层优选分别使上述掩膜的各宽度部上生长的部分平坦化。
此外，本发明的半导体发光元件包括：第一氮化物系III-V族化合物半导体层；条纹状的掩膜，以在宽度方向上规定的周期重复的方式形成在上述第一氮化物系HI-V族化合物半导体层上，在条纹方向有规定宽度的第一幅度部和与该第一幅度部的两端相邻同时比上述规定宽度宽的第二幅度部；第二氮化物系III-V族化合物半导体层，为了覆盖在上述掩膜和上述第一氮化物系III-V族化合物半导体层的表面的该掩膜之间露出的部分而从该露出部分选择性地生长；以及半导体激光器结构，叠层在上述第二氮化物系III-V族化合物半导体层上，该半导体激光器结构包含在上述掩膜的条纹方向上延长的有源层，同时，具有因位于上述第二幅度部上方的部分比位于上述第一幅度部上方的部分低而在宽度方向上延长的段差。
根据这样的结构，在半导体激光器结构的形成过程中，通过使用长度方向(条纹方向)上宽度(开口率)不同的条纹状的掩膜而选择生长第二氮化物系III-V族化合物半导体层，从而形成叠层的段差，所以可以利用该段差来设置端面窗口结构。其结果，即使在由GaN半导体那样的因其坚固而难以用物理性加工和离子注入等设置端面窗口结构的材料构成的半导体激光器中，也可以容易地实现端面窗口结构。此外，由于通过选择生长形成的第二氮化物系III-V族化合物半导体层为低位错结构，所以还可以实现半导体激光器结构自身的低位错化。
此外，期望在条纹方向剖面观察中，上述掩膜位于上述有源层的下方。
在参照附图以后，并从以下的优选实施方式的详细说明中，将更加清楚本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。
附图说明
图1(a)至图1(d)是在以本发明的半导体发光元件的制造方法为基础的叠层膜厚控制方法中的蓝宝石基板上选择生长的GaN系半导体的结构截面图。
图2(e)至图2(h)是在以本发明的半导体发光元件的制造方法为基础的叠层膜厚控制方法中的蓝宝石基板上选择生长的GaN系半导体的结构截面图。
图3是表示在以本发明的半导体发光元件的制造方法为基础的叠层膜厚控制方法中的蓝宝石基板上选择生长的GaN系半导体的叠层膜厚和绝缘膜开口率的关系图。
图4(a)至图4(c)是本发明第一实施方式的蓝宝石基板上选择生长的GaN系激光器结构的结构截面图。
图5(d)至图5(f)是本发明第一实施方式的蓝宝石基板上选择生长的GaN系激光器结构的结构截面图。
图6(g)至图6(h)是本发明第一实施方式的蓝宝石基板上选择生长的GaN系激光器结构的结构截面图。
图7(i)至图7(k)是本发明第一实施方式的蓝宝石基板上选择生长的GaN系激光器结构的结构截面图。
图8(a)和图8(b)是表示本发明第一实施方式的不同的绝缘膜开口率的选择生长GaN系激光的谐振器长度方向结构的图，图8(a)是沿图7(k)的VIIIa-VIIIa剖切线的截面图，图8(b)是沿图7(k)的VIIIb-VIIIb剖切线的截面图。
图9是本发明第一实施方式的选择生长GaN系激光的结构截面图。
图10是表示本发明第一实施方式的除去了具有端面窗口结构的选择生长GaN系激光电极和绝缘膜状态下的结构的立体图。
图11是表示本发明第一实施方式的第一比较例的除去了没有端面窗口结构的选择生长GaN系激光电极和绝缘膜状态下的结构的立体图。
图12是表示本发明第一实施方式的各选择生长GaN系激光(激光器元件A、B)电流-光输出特性的图。
图13是表示本发明第一实施方式的各选择生长GaN系激光(激光器元件A、B)的30mW的室温固定光输出寿命试验结果的图。
图14是表示本发明第一实施方式的第二比较例的除去了具有端面窗口结构的选择生长GaN系激光电极和绝缘膜状态下的结构的立体图。
图15是本发明第二实施方式的具有端面窗口结构和电流不注入结构的选择生长GaN系激光的谐振器长度方向的结构截面图。
图16是表示本发明第二实施方式的选择生长GaN系激光器(激光器元件D)的30mW的室温固定光输出寿命试验结果的图。
图17是本发明第三实施方式的具有端面窗口结构和电流不注入结构的选择生长GaN系激光的谐振器长度方向的结构截面图。
图18是表示本发明第三实施方式的比较例3的选择生长GaN系激光器(激光器元件F)的30mW的室温固定光输出寿命试验结果的图。
图19是表示本发明第四实施方式的选择生长GaN系激光器(激光器元件G)的阈值电流和端面窗口结构区域占有率的关系图。
图20是表示本发明第五实施方式的选择生长GaN系激光器(激光器元件E、H～J)的恶化率和电介质膜附着区域的关系图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
首先，说明成为本发明的半导体发光元件的制造方法基础的利用选择生长的叠层膜厚控制方法。在该叠层膜厚控制方法中，在GaN系半导体的结晶生长中，通过使用开口率不同的绝缘膜进行选择生长，实现该叠层膜的低位错(dislocation)化，同时控制膜厚。
以下，参照附图详细说明这种叠层膜厚控制方法。
图1(a)～图1(d)和图2(e)～图2(h)表示本叠层膜厚控制方法的半导体结构截面图。首先，用酸溶液清洗将(0001)面作为主表面的蓝宝石基板11。然后，将清洗后的基板11保持在有机金属气相生长(MOVPE)装置(未图示)的反应炉内的接受器上，将反应炉进行真空排气。接着，使反应炉内形成压力为300Torr(1Torr＝133.322Pa)的氢环境，将温度升温到约1100℃来加热基板11，进行约10分钟的表面热清洁。
接着，在将反应炉降温到约500℃后，通过在基板11的主表面上同时供给供给量为7sccm的三甲基镓(TMG)、供给量为7.5slm的氨(NH3)气、以及作为载运气体的氢，生长厚度为20nm的GaN组成的低温缓冲层。接着，将反应炉升温到约1000℃，生长厚度约1μm的GaN层12(图1(a))。
然后，从反应炉取出基板11，在GaN层12上形成用于选择生长的绝缘膜(掩膜)13。这里，绝缘膜13选择二氧化硅(SiO2)，用等离子体CVD装置堆积100nm左右(图1(b))。接着，在绝缘膜13上涂敷抗蚀剂膜14(图1(c))，通过光刻法，形成开口率不同的以下的条纹状抗蚀剂图形(图1(d))。(抗蚀剂膜14的宽度(Wl)∶除去抗蚀剂宽度(Ws)、开口率)＝(3μm∶15μm、0.83)、(6μm∶12μm、0.67)、(9μm∶9μm、0.50)、(12μm∶6μm、0.33)、(15μm∶3μm、0.17)。其中，该条纹方向是GaN膜12的<1-100>方向，周期(间隔)P都为18μm。此外，各抗蚀剂图形是20mm方形的方块形状，各图形间分开5mm左右使得选择生长时不相互影响。然后，将抗蚀剂膜14作为蚀刻掩模，用氟酸溶液除去抗蚀剂除去部101’的绝缘膜13，形成沟状的开口部101，在该开口部101的底部露出GaN层12(图2(e))。接着，通过丙酮等的有机溶液除去抗蚀剂膜14(图2(f))。这样获得的条纹状的绝缘膜13的宽度、开口部101的宽度、以及开口率与上述抗蚀剂膜14的宽度、开口部101’的宽度、以及开口率实质上相同。
然后，为了选择生长GaN层，将堆积了条纹状的绝缘膜13的基板11保持在上述MOVPE装置的反应炉内的接受器上，将反应炉进行真空排气。接着，通过使反应炉内形成压力为200Torr的氢环境，将温度升温到约1000℃，同时供给供给量为7sccm的三甲基镓(TMG)、供给量为7.5slm的氨(NH3)气、以及作为载运气体的氢，选择生长四小时左右的GaN层15。
选择生长结束后，从反应炉中取出基板11，使用扫描电子显微镜(SEM)，观察选择生长后的GaN层15的剖面形状及膜厚。其结果，在各选择生长图形(上述彼此开口率不同的抗蚀剂图形对应的绝缘膜13的图形)中，从绝缘膜13的开口部分101横方向(基板水平方向)延长到绝缘膜13上的GaN层相互同体平坦化(图2(g)、图2(h))。标号16表示GaN层15的同体部。接着，在各选择生长图形中，实际测量绝缘膜13上选择生长的GaN层的叠层膜厚。图3中作为表示GaN层15的叠层膜厚与开口率依赖性的曲线来表示其结果。由图3可知，随着绝缘膜13的开口率的减少，GaN层15的叠层膜厚也单调减少。因此，即使绝缘膜13的周期是一定的，但可验证通过改变其开口率能够改变绝缘膜13上的GaN层15的叠层膜厚。再有，该结果与上述第二文献“Joumal of Crystal Growth Vol.195(1998)328-332”有同样的倾向。
接着，使用透过电子显微镜(TEM)来观察穿透位错。其结果，可以验证在绝缘膜13的开口部分101中穿透位错密度为1E9cm-2，虽然看不到位错降低效果，但是在绝缘膜13上穿透位错在基板水平方向上弯曲，穿透位错密度降低到1E7cm-2左右(参照图2(h)。在该图中，标号102表示穿透位错，图示部分以外的其他开口部分101中的穿透位错的记载被省略)。
另外，在本叠层膜厚控制方法中，作为用于GaN层15的选择生长的掩膜，使用绝缘膜13，但掩膜只要是GaN层15难以在其上外延生长的膜就可以，不一定要求绝缘性。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式表示GaN系半导体激光器的制造方法，在半导体激光器的结晶生长中，根据上述的叠层膜厚控制方法，通过进行使用开口率不同的绝缘膜的选择生长，可按成品率高、低成本方式同时获得低位错结构和有效抑制激光谐振器端面上的COD产生的端面窗口结构。
以下，参照附图来说明本发明第一实施方式的GaN系半导体激光器的制造方法的细节。
图4(a)～图7(k)是以各处理顺序来表示本实施方式的半导体激光器的结构截面图。
首先，用酸溶液清洗以(0001)面为主表面的蓝宝石基板21。然后，将已清洗的基板21保持在有机金属气相生长(MOVPE)装置(未图示)的反应炉内的接受器上，将反应炉进行真空排气。接着，使反应炉内形成压力为300Torr的氢环境，将温度升温到约1100℃来加热基板21，进行约10分钟的表面热清洁。
接着，在将反应炉降温到约500℃后，通过在基板21上同时供给供给量为7sccm的三甲基镓(TMG)、供给量为7.5slm的氨(NH3)气、以及作为载运气体的氢，生长厚度为20nm的GaN组成的低温缓冲层。接着，将反应炉升温到约1000℃，生长厚度约1μm的GaN层22(图4(a))。
然后，从反应炉取出基板21，在GaN层22上形成用于选择生长的绝缘膜(掩膜)23。这里，绝缘膜23为二氧化硅(SiO2)，用等离子体CVD装置堆积100nm左右(图4(b))。接着，在绝缘膜23上涂敷抗蚀剂膜24(图4(c))，通过光刻法，形成条纹状的抗蚀剂膜24。
如图5(d)所示，该条纹状的抗蚀剂膜24按18μm周期P来形成，并且在其长度方向上交替形成多个窄幅部(第一幅度部)24a和多个宽幅部(第二幅度部)24b。窄幅部24a有700μm的长度，以(抗蚀剂膜24的宽度(Wl’)∶抗蚀剂除去宽度(Ws’)、开口率)＝(12μm∶6μm、0.33)来形成。宽幅部24b有50μm的长度，以(抗蚀剂膜24的宽度(Wl”)∶抗蚀剂除去宽度(Ws”)、开口率)＝(15μm∶3μm、0.17)来形成。该宽幅部24b如后述那样对应于成为激光谐振器端面的窗口结构的区域。该条纹图形(抗蚀剂膜24的图形)的窄幅部24a中的截面图示于图5(e)。该条纹的延长方向(条纹方向)作为GaN膜的<1-100>方向(第一方向)201。此外，将宽幅部24b形成在各抗蚀剂膜24的长度方向的同一位置，在垂直于上述第一方向201的方向(第二方向)202上设置间隔来排列。即，抗蚀剂膜24在其宽度方向上重复地形成。这里，优选窄幅部24a和宽幅部24b的宽度差(d＝Wl”-Wl’)在窄幅部24a的宽度Wl’的16％以上、84％以下。
另外，图5所示的抗蚀剂膜24的宽度方向的周期P(即，绝缘膜13的宽度方向的周期P)在上述例子中为18μm，但优选在5μm以上、50μm以下。在低于5μm的情况下，不能扩大窄幅部24a和宽幅部24b之差，其结果是，有时不能获得本发明的效果。另一方面，在超过50μm的情况下，绝缘膜13的面积过小，有不能有效地抑制穿透位错的倾向。
接着，将抗蚀剂膜24作为蚀刻掩模，用氟酸溶液除去抗蚀剂除去部101’的绝缘膜23，形成沟状的开口部101’在该开口部101的底部露出GaN层22(图5(f))。接着，通过丙酮等的有机溶液除去抗蚀剂膜24(图6(g))。这样获得的条纹状的绝缘膜23的宽度、开口部101的宽度、以及开口率与上述抗蚀剂膜24的宽度、开口部101的宽度、以及开口率实质上相同。
然后，为了选择生长GaN层，将堆积了条纹状的绝缘膜23的基板21保持在上述MOVPE装置的反应炉内的接受器上，将反应炉进行真空排气。接着，通过使反应炉内形成压力为200Torr的氢环境，将温度升温到约1000℃，同时供给供给量为7sccm的三甲基镓(TMG)、供给量为7.5slm的氨(NH3)气、以及作为载运气体的氢，在图5(d)的选择生长掩膜图形(绝缘膜24)上选择生长GaN层25。此时，由于绝缘膜23的长度方向(第一方向)201上的开口率有所不同，所以在GaN层25的叠层膜厚上第一方向201中产生膜厚差(图6(h))。其结果，分别形成绝缘膜23的窄幅部对应的凸状的条纹1和绝缘膜23的宽幅部对应的凹状的条纹，以便在第二方向上延长。本实施方式的情况下，在将上述条纹1区域的GaN层25选择生长约4μm时(图7(i))，在绝缘膜23的开口率不同的上述条纹2区域中膜厚薄膜化，达到约3.5μm(图7(j))。这种倾向如图3所示。此外，在本实施方式中，将绝缘膜13的开口率在其长度方向上阶梯状地变化，但如果缓慢地锥状地改变开口率，则GaN层25的膜厚变化也缓慢，可抑制导入位错等的缺陷。
接着，作为n型掺杂物，还供给硅烷(SiH4)气体，生长厚度约2μm、Si杂质浓度约1E18cm-3的n型GaN构成的n型接触层26。接着，一边供给三甲基铝(TMA)，一边生长厚度约0.7μm、Si杂质浓度为5E17cm-3的n型Al0.07Ga0.93N构成的n型覆盖层27。接着，在生长厚度约120nm、Si杂质浓度约1E18cm-3的n型GaN构成的第一光导向层28后，将温度降温到约800℃，将载运气体从氢变更为氮，供给三甲基铟(TMI)和TMG，生长厚度约3nm的In0.1Ga0.9构成的量子阱(三层)和厚度约9nm的GaN阻挡层(两层)构成的多重量子阱有源层29。然后，再次将反应炉内的温度升温到约1000℃，将载运气体从氮返回为氢，供给作为p型掺杂物的二环戊二烯镁(Cp2Mg)气体，同时生长厚度约20nm、Mg杂质浓度为5E17cm-3的p型Al0.15Ga0.85N构成的间隙层30。接着，生长厚度约120nm、Mg杂质浓度为1E18cm-3的p型GaN构成的第二光导向层31。接着，生长厚度约0.7μm、Mg杂质浓度为5E17cm-3的p型Al0.07Ga0.93N构成的p型覆盖层32。最后，生长厚度约0.1μm、Mg杂质浓度为1E18cm-3的p型GaN构成的p型接触层33(图7(k))。在结晶生长结束后，在用剖面SEM确认激光器结构的叠层膜厚时，如图8(a)和图8(b)所示，条纹1区域的一方比条纹2区域约厚0.5μm。即，在条纹1区域和条纹2区域之间产生叠层膜的段差301(断层)。这被认为是GaN层25的膜厚差的延续。该段差301如在图6(h)中表示为“条纹2”那样，在宽度方向(图面左右方向)上延长。即，与绝缘膜13的条纹方向(参照图5(d)。图面上下方向)垂直。
此外，可确认由于该膜厚差，条纹1区域的有源层29在叠层膜的厚度方向上位于条纹2区域的p型Al0.07Ga0.93N覆盖层32所在的范围内。因此，在条纹1区域的有源层29中产生的激光在与端面窗口结构区域相当的条纹2区域中带隙能量比有源层29大的Al0.07Ga0.93N覆盖层32中传送。其结果，可降低端面区域中的激光吸收。
在生长结束后，首先进行p型半导体层的有源化加热处理。从MOVPE装置的反应炉中取出基板，运送到退火炉中，以便实施p型杂质有源化的加热处理。接着，在将退火炉进行真空排气后，导入供给量3slm的氮气并达到大气压，然后，在750℃下进行20分钟的加热处理。在加热处理后，将基板降温到室温，并从退火炉中取出。
以下，参照表示激光器结构截面图的图9来说明激光器加工过程。
在加热处理结束后，在基板21的表面上堆积SiO2构成的绝缘膜。接着，在该绝缘膜上堆积抗蚀剂膜，通过光刻法，仅在p型接触层33的脊背(ridge)形成位置(脊背宽度为2μm左右)残留抗蚀剂膜。此时，通过在绝缘膜23上的选择生长区域(低位错密度区域)中实施脊背形成，可以实现激光器元件的工作电流下降和长寿命。然后，将抗蚀剂膜作为蚀刻掩模，用氟酸溶液除去抗蚀剂除去部的绝缘膜，露出p型接触层33。接着，用干法蚀刻装置蚀刻脊背形成位置以外的区域，使有源层29上的p型层的残留膜厚为50nm左右。然后，通过丙酮等的有机溶液来除去抗蚀剂膜。由此，形成p型接触层33和Al0.07Ga0.93N覆盖层32构成的脊背103。该脊背103的延长方向平行于条纹的延长方向，即是第一方向201。
接着，用SiO2构成的绝缘膜覆盖n型电极的形成位置以外的区域，通过干法蚀刻使n型接触层26露出。此外，p侧和n侧的电隔离由SiO2构成的绝缘膜34进行，用氟酸溶液除去位于脊背103的p型接触层33上的绝缘膜34。然后，在除去了绝缘膜34的部分上分别形成Ti/Al作为n侧电极35、Ni/Pt/Au作为p侧电极36。
接着，转移到激光谐振器端面的劈开工序。首先，从蓝宝石基板的背面研磨基板21，将总膜厚薄膜化到120μm左右。然后，用劈开装置(未图示)劈开基板21，以使谐振器端面为蓝宝石基板的<1-100>方向(劈开面为(11-20)面)。此时，通过在上述条纹2(端面窗口结构)区域的中央进行劈开，可以制作在两端面中具有端面窗口结构区域(长度：25μm)的棒状态的激光器元件A(谐振器长度：750μm)。
接着，按以下的步骤在激光谐振器的后端面上进行高反射膜涂敷。高反射膜形成由三对SiO2和二氧化钛(TiO2)构成的电介质多层膜结构。
将比激光谐振器长度(750μm)短的硅制棒夹入在棒状态的激光器元件A间，固定在治具上。将硅制棒设计得比谐振器长度短的原因是，避免在溅射时硅制棒成为障碍，在激光器端面上电介质不能向设计那样涂敷。接着，通过在固定激光器元件A的治具表面整体上溅射上述电介质膜，进行端面涂敷。这次使用的硅制棒的高度为735μm。因此，在激光器元件A的后端面中，从端面到谐振器方向15μm的区域(端面窗口结构区域以内)，激光器元件A的电极侧和基板侧都附着上述电介质多层膜。
最后，进行棒状态的激光器元件A的二次劈开，分离为激光器芯片，在激光器盒中p侧向下方式进行安装。在安装时，将激光器芯片通过焊料安装由碳化硅(SiC)构成的辅助固定件上。再有，将光射出端面从辅助固定件稍稍(10μm左右)向前面突出来安装，以使其不附着焊料。为了使激光器表面的凹凸状态明显，除去绝缘膜34、n侧电极35和p侧电极36以外描绘的激光器芯片的外观图示于图10(以下，图11、图14也同样)。
[第一比较例]
作为第一比较例，没有上述条纹2(端面窗口结构)区域，制作仅用与上述条纹1区域相当的区域构成的激光器元件B(图11)。
第一实施方式在激光器元件特性上具有以下所述的明显特征。
根据本实施方式制作的激光器元件A通过电流注入在上述条纹1区域中产生增益并达到室温连续振荡。此时的阈值电流和斜率效率分别为50mA、1.0W/A(图12)。再有，作为比较制作的激光器元件B的阈值电流和斜率效率分别为45mA、1.0W/A(图12)。激光器元件A中阈值电流增加的原因是，由于在两端面具有端面窗口结构区域(长度：25μm)，所以在该区域中有无助于激光器振荡的无效电流。接着，在激光器元件A和激光器元件B中实施30mW的高光输出下的室温一定光输出寿命试验(图13)。在激光器元件B中，恶化率为0.2mA/h左右，在激光器元件A中为0.05mA/h左右，证实了1000小时的稳定工作(工作电流的2倍以下)。在寿命试验后，从蓝宝石基板背面观察各激光器元件的场致发光(EL)像(未图示)。在激光器元件A中沿脊背103谐振器整体长度同样地发光，而在激光器元件B中两端面附近发光变弱，特别是在光射出端面侧中这种倾向强烈。这被认为是，由于激光器元件B没有端面窗口结构区域，以端面的表面能级进行非发光再结合，端面附近的发热量增加，产生一种COD。而且，p侧向下安装中将端面附近和焊料进行空间性分离，以使焊料不附着在光射出端面上，所以认为在激光器元件B中散热恶化，容易发生COD。在GaN系半导体激光器中材料性上工作电压高，所以消耗电力必然大。因此，在现有的GaN以外的半导体激光器中，现象上十分清楚散热性(特别是端面附近)没有问题是非常重要的。从以上可知，在本发明的激光器元件中可以发现以下事实：可以用一次的选择生长，同时形成高光输出工作下的长寿命化所需的低错位结构和端面窗口结构，所以制造方法容易，可以提高成品率和降低制造成本。再有，由于在激光器元件A中有端面窗口结构，所以不易受到光盘重放时的返回光的影响，从2～3mW的低光输出到30mW的高光输出都可以低噪声化。
[第二比较例]
作为第二比较例，进行以下的实验。
为了与激光器元件A进行比较，制作增大激光谐振器端面的开口率并增加叠层膜厚的激光器元件C(图14)。
除了结晶生长的条纹2的开口率以外，激光器元件C的制作步骤与激光器元件A同样。这里，激光器元件C的条纹2按(抗蚀剂膜24的宽度∶抗蚀剂除去宽度、开口率)＝(9μm∶9μm、0.5)来形成。条纹1按(抗蚀剂膜24的宽度∶抗蚀剂除去宽度、开口率)＝(12μm∶6μm、0.33)来形成，所以成为在激光谐振器端面中绝缘膜的开口率增加的结构。在结晶生长后，用剖面SEM实测激光器整体结构的叠层膜厚时，在条纹2区域中约6.5μm，在条纹1区域中约6μm，可知在谐振器端面中叠层膜厚增加。再有，这种倾向如图3所示。
在激光器元件C中，阈值电流和斜率效率分别为60mA、0.6W/A。接着，用激光器元件E实施30mW的高光输出下的室温一定光输出寿命试验，但在10小时左右显示工作电流为300mA的急速恶化倾向。接着，从辅助固定件中取下激光器元件C，用SEM观察激光器元件表面的焊料附着状况(未图示)。可判明端面窗口结构(条纹2)区域以外没有附着焊料，可认为散热恶化对激光器元件的寿命产生影响。这种焊料的不完全贴合，在条纹2区域中叠层膜厚增加，所以导致在该区域中焊料贴合优先。
从以上可知，在制作端面窗口结构的情况下，该区域的叠层膜厚需要至少与端面窗口结构区域以外相同或在其以下。
(第二实施方式)
本发明的第二实施方式表示GaN系半导体激光器的制造方法，在半导体激光器的结晶生长中，根据上述的叠层膜厚控制方法，通过使用开口率不同的绝缘膜进行选择生长，可按成品率高、低成本方式同时获得低位错结构和有效抑制激光谐振器端面上的COD产生的端面窗口结构。
以下，说明本发明第二实施方式的GaN系激光器的制造方法。
直至结晶生长和电极形成的步骤与第一实施方式相同。但是，在本实施方式中，在与第一实施方式的条纹2(端面窗口结构)区域相当的区域中，导入通过湿法蚀刻来除去p侧电极的工序。劈开、端面涂敷和安装的过程与第一实施方式相同。这样制作的激光器元件D在端面窗口结构区域中不存在p侧电极而成为端面电流不注入结构。激光器元件D的脊背下附近的结构截面图如图15所示。
第二实施方式在激光器元件特性上具有以下所述的明显特征。
根据本实施方式制作的激光器元件D通过电流注入在端面窗口结构区域以外产生增益并达到室温连续振荡。此时的阈值电流和斜率效率分别为45mA、1.0W/A。与按第一实施方式制作的激光器元件A的阈值电流(50mA)相比，可以低阈值化的原因在于，由于将端面窗口结构区域作为电流不注入结构，所以可以抑制在激光器元件A中成为问题的在该区域中无助于激光振荡的无效电流。接着，在激光器元件D中实施30mW的高光输出下的室温一定光输出寿命试验(图16)。在激光器元件D中，恶化率为0.02mA/h左右，证实了1000小时的稳定工作(工作电流的2倍以下)。在寿命试验后，从蓝宝石基板背面观察激光器元件的EL像(未图示)。在激光器元件D中，即使在寿命试验后沿脊背谐振器整体长度也同样地发光，没有发现COD产生。从以上可发现以下事实：在具有端面窗口结构和端面电流不注入结构的激光器元件中，可以进一步提高高光输出工作中的可靠性，有助于成品率高、低成本化。再有，由于在激光器元件D中有端面窗口结构，所以不易受到光盘重放时的返回光的影响，从2～3mW的低光输出到30mW的高光输出都可以低噪声化。
(第三实施方式)
本发明的第三实施方式表示GaN系半导体激光器的制造方法，在半导体激光器的结晶生长中，根据上述的叠层膜厚控制方法，通过使用开口率不同的绝缘膜进行选择生长，可按高成品率方式同时获得低位错结构和有效抑制激光谐振器端面上的COD产生的端面窗口结构。
以下，说明本发明第三实施方式的GaN系激光器的制造方法。
结晶生长等的步骤与第一实施方式大致相同。但是，在本实施方式中，在与第一实施方式的条纹2(端面窗口结构)区域相当的区域中，导入在p侧电极下形成SiO2构成的绝缘膜37的工序。电极形成、劈开、端面涂敷和安装的过程与第一实施方式相同。这样制作的激光器元件E在端面窗口结构区域中p侧电极下存在绝缘膜，从而成为端面电流不注入结构。激光器元件E的脊背下附近的结构截面图如图17所示。
第三实施方式在激光器元件特性上具有以下所述的明显特征。
根据本实施方式制作的激光器元件E通过电流注入在端面窗口结构区域以外产生增益并达到室温连续振荡。此时的阈值电流和斜率效率分别为45mA、1.0W/A。与按第一实施方式制作的激光器元件A的阈值电流(50mA)相比，可以低阈值化的原因在于，由于将端面窗口结构区域作为电流不注入结构，所以可以抑制在激光器元件A中成为问题的在该区域中无助于激光振荡的无效电流。接着，在激光器元件E中实施30mW的高光输出下的室温一定光输出寿命试验。在激光器元件E中，与激光器元件D同样，恶化率为0.02mA/h左右，证实了1000小时以上的稳定工作。在寿命试验后，从蓝宝石基板背面观察激光器元件E的EL像(未图示)。在激光器元件E中，即使在寿命试验后沿脊背谐振器整体长度也同样地发光，没有发现COD产生。从以上可发现以下事实：在具有端面窗口结构和端面电流不注入结构的激光器元件中，可以进一步提高高光输出工作中的可靠性，有助于成品率高、低成本化。再有，由于在激光器元件E中有端面窗口结构，所以不易受到光盘播放时的返回光的影响，从2～3mW的低光输出到30mW的高光输出都可以低噪声化。
[第三比较例]
为了与激光器元件E进行比较，进行以下的实验。
作为第三比较例，在第一实施方式的激光器元件B(没有端面窗口结构区域)中，制作采用了第三实施方式的端面电流不注入结构的激光器元件F。
在激光器元件F中，阈值电流和斜率效率分别为45mA、1.0W/A，显示与激光器元件D和激光器元件E相同的电流-光输出特性。接着，用激光器元件F实施30mW的高光输出下的室温一定光输出寿命试验(图18)。在激光器元件F中，可知恶化率为0.08mA/h左右，尽管与激光器元件B的恶化率(0.2mA/h)相比有所改善，但没有达到激光器元件A的恶化率(0.05mA/h)。在寿命试验后从蓝宝石基板背面观察激光器元件F的EL像(未图示)。在激光器元件F中，即使在寿命试验后沿脊背谐振器整体长度仍大致一样地发光，没有发现明显的COD发生。
从以上可知，在没有端面窗口结构的情况下，通过形成端面电流不注入结构，可以抑制端面附近的发热，在激光器元件的长寿命化上是有效的，但没有达到激光器元件A、D、E的寿命。在激光器元件A、D、E中，通过在端面电流不注入结构中附加端面窗口结构，对仅被抑制的端面中的激光吸收的部分，端面发热得到抑制，被认为可实现长寿命化。
(第四实施方式)
本发明的第四实施方式表示GaN系半导体激光器的制造方法，在半导体激光器的结晶生长中，根据上述的叠层膜厚控制方法，通过使用开口率不同的绝缘膜进行选择生长，可按高成品率方式同时获得低位错结构和有效抑制激光谐振器端面上的COD产生的端面窗口结构。
以下，说明本发明第四实施方式的GaN系激光器的制造方法。
结晶生长等的步骤与第一实施方式大致相同。但是，多样地改变第一实施方式中的条纹2(端面窗口结构)区域的谐振器方向长度。此外，导入第三实施方式的端面电流不注入结构。劈开、端面涂敷和安装的步骤与第一实施方式相同。通过以上，本次制作在两端面上具有端面窗口结构区域(长度：15、25、35、50、75μm)的各激光器元件组7(谐振器长度：750μm，未图示)。这里，在两端面上具有端面窗口结构区域(长度：25μm)的激光器元件是上述激光器元件E。此外，将谐振器长度中的端面窗口结构区域占有率定义为(端面窗口结构区域)/(谐振器长度)时，在两端面上具有端面窗口结构区域(长度：15、25、38、55、75μm)的激光器元件中的上述占有率分别为(4、7、10、15、20％)。
以下，表示根据第四实施方式制作的激光器元件G的特性。
测定各激光器元件G的电流-光输出特性，阈值电流和端面窗口结构区域占有率的关系如图19所示。根据图19，在占有率为10％以下时，阈值电流的增加不明显，而在占有率超过10％时，因实质性的短谐振器化，导致阈值电流的增加。阈值电流增加关系到30mW的高光输出下的一定光输出寿命试验中的工作电流增加，寿命时间变短。从以上可知，期望激光器元件G的端面窗口结构区域占有率在10％以下。
(第五实施方式)
本发明的第五实施方式表示GaN系半导体激光器的制造方法，在半导体激光器的结晶生长中，根据上述的叠层膜厚控制方法，通过使用开口率不同的绝缘膜进行选择生长，可按高成品率方式同时获得低位错结构和有效抑制激光谐振器端面上的COD产生的端面窗口结构。
以下，说明本发明第五实施方式的GaN系激光器的制造方法。
结晶生长、电极形成、劈开的步骤与第三实施方式相同。但是，在端面涂敷中，在第一实施方式中将电介质膜的电极侧附着区域形成在端面窗口结构区域以内，而在第五实施方式中改变电介质膜附着区域。安装步骤与第一实施方式相同。这次通过调整电介质膜溅射时的硅制棒的高度，在从谐振器端面和距谐振器端面遍及15、25、50、75μm的范围形成电介质膜附着区域。以下，将谐振器端面和距谐振器端面遍及Xμm范围的电介质膜附着区域称为Xμm的电介质膜附着区域。这里，在两端面中具有25μm的电介质膜附着区域的激光器元件是上述激光器元件E。
以下表示这样制作的各激光器元件H、I、J(电介质膜附着区域：15、50、75μm)的特性。
激光器元件H、I、J的电流-光输出特性与激光器元件E大致相同。接着，用激光器元件H、I、J实施30mW的高光输出下的室温一定光输出寿命试验。恶化率是激光器元件H为0.02mA/h、元件I为0.1mA/h、元件J为0.4mA/h左右。其中，激光器元件E的恶化率与元件H同样为0.02mA/h左右。各激光器元件的恶化率和电介质膜区域的关系如图20所示。接着，将激光器元件J从辅助固定件中取下，使用SEM观察激光器元件表面的焊料附着的状况(未图示)。在电介质膜附着区域中判明没有附着焊料，估计在该区域中散热恶化，对激光器元件的寿命产生影响。从以上可发现以下事实：通过设置电介质膜附着区域，以使其收容在端面窗口结构区域和端面电流不注入区域以内，可抑制激光器元件的散热恶化，有助于长寿命化。再有，在本发明的实施方式中，在激光谐振器后端面上实施端面涂敷，但即使在激光谐振器前端面(光射出侧)上实施低反射膜涂敷、保护膜涂敷和高反射膜涂敷的情况下，也有上述效果。此外，这种效果对于上述激光器元件F也是同样的。
对于本领域技术人员来说，从上述说明可知本发明的更多改进和其他实施方式。因此，上述说明仅作为例示来解释，以教示本领域技术人员的目的来提供实施本发明的优选方式。实质上可以变更其结构和/或功能的细节，而不脱离本发明的精神。
产业上的可利用性
本发明的半导体发光元件的制造方法可用作高密度光盘用光源的半导体发光元件的制造方法。
本发明的半导体发光元件可用作高密度光盘用光源。

Claims (22)

1.一种半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
工序A，在第一氮化物系III-V族化合物半导体层上，以在宽度方向上规定的周期重复的方式形成在条纹方向具有规定宽度的第一幅度部和相邻该第一幅度部的比所述规定宽度宽的第二幅度部的条纹状的掩膜；
工序B，为了覆盖在所述掩膜和所述第一氮化物系III-V族化合物半导体层的表面的该掩膜之间露出的部分，从该露出部分选择性地生长第二氮化物系III-V族化合物半导体层；以及
工序C，通过将包含在所述掩膜的条纹方向上延长的有源层同时位于所述第二幅度部上方的部分低于位于所述第一幅度部上方的部分，将具有在宽度方向上延长的段差的半导体激光器结构叠层在所述第二氮化物系III-V族化合物半导体层上。
2.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述半导体激光器结构中，形成所述段差，以使位于所述第一幅度部上方的部分的所述有源层与位于所述第二幅度部上方的部分的所述有源层以外的半导体层接合。
3.根据权利要求2所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述半导体激光器结构中，形成所述段差，以使位于所述第一幅度部上方的部分的所述有源层与位于所述第二幅度部上方的部分的比所述有源层带隙能量大的半导体层接合。
4.根据权利要求3所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述半导体激光器结构包括在叠层方向上夹置所述有源层的覆盖层，
带隙能量比所述有源层大的半导体层是该覆盖层。
5.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述掩膜由绝缘膜构成。
6.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述工序C中，在叠层所述半导体激光器结构时，形成脊背，以使其在所述掩膜的条纹方向上延长并且位于该掩膜的上方。
7.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述掩膜中的所述第一幅度部和所述第二幅度部的宽度差在所述第一幅度部的规定宽度的16％以上、84％以下。
8.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述半导体激光器结构中，从其谐振器端面至所述段差的长度与其谐振器长度的比例在10％以下。
9.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述半导体激光器结构的位于所述第二幅度部上方的部分具有电流不注入结构。
10.根据权利要求9所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
通过不在所述半导体激光器结构的位于所述第二幅度部上方的部分形成电极，获得所述电流不注入结构。
11.根据权利要求9所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
通过在所述半导体激光器结构的位于所述第二幅度部上方的部分中形成电极，在所述电极的下面形成绝缘层，获得所述电流不注入结构。
12.根据权利要求9所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述半导体激光器结构中，附着了用于覆盖其谐振器端面上的电介质膜的区域位于所述第二幅度部上方的部分内。
13.根据权利要求12所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
对于所述半导体激光结构产生的激光，所述电介质膜是成为高反射膜的电介质多层膜。
14.根据权利要求12所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
对于所述半导体激光结构产生的激光，所述电介质膜是低反射膜。
15.根据权利要求12所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述电介质膜是用于防止污染所述谐振器端面的膜。
16.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述氮化物系III-V族化合物半导体是GaN半导体。
17.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
将第一氮化物系III-V族化合物半导体层形成在蓝宝石基板上。
18.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述第二氮化物系III-V族化合物半导体从所述掩膜之间向该掩膜上平行于所述基板的主表面生长。
19.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
在所述第二氮化物系III-V族化合物半导体层中，所述掩膜上生长的部分的位错密度低于所述掩膜之间生长的部分的位错密度。
20.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征在于，
所述第二氮化物系III-V族化合物半导体层分别使所述掩膜的各宽度部上生长的部分平坦化。
21.一种半导体发光元件，其特征在于，包括：
第一氮化物系III-V族化合物半导体层；
条纹状的掩膜，以在宽度方向上规定的周期重复的方式形成在所述第一氮化物系III-V族化合物半导体层上，在条纹方向具有规定宽度的第一幅度部和与该第一幅度部的两端相邻同时比所述规定宽度宽的第二幅度部；
第二氮化物系IH-V族化合物半导体层，为了覆盖在所述掩膜和所述第一氮化物系III-V族化合物半导体层的表面的该掩膜之间露出的部分而从该露出部分选择性地生长；以及
半导体激光器结构，叠层在所述第二氮化物系III-V族化合物半导体层上，该半导体激光器结构包含在所述掩膜的条纹方向上延长的有源层，同时，具有因位于所述第二幅度部上方的部分比位于所述第一幅度部上方的部分低而在宽度方向上延长的段差。
22.根据权利要求21所述的半导体发光元件，其特征在于，
在条纹方向剖面观察中，所述掩膜位于所述有源层的下方。
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