JP2002100830A - 窒化ガリウム系発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力動作時における端面破壊を抑制して寿
命を向上させ、かつ、スロープ効率の高い、高信頼性の
窒化ガリウム系発光素子を提供すること。 【解決手段】 光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低
い屈折率を有する１層以上の低反射膜が、光出射側鏡面
から屈折率が順に低くなるように積層され、光出射側鏡
面の直上の第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ
_２Ｏ_３，Ｓｉ _３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれ
たいずれか１種の材料から形成されている。さらに、光
反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ
Ｎ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる保護
膜が形成され、かつ、保護膜の上に低屈折率層と高屈折
率層とを交互に積層してなる高反射膜が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードや
レーザダイオードに使用される、高出力で信頼性に優れ
た窒化ガリウム系発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の窒化物半導体発光素子の
構造を示す模式的な斜視図である。この発光素子１００
は、サファイア基板１０１上にバッファ層１０２、ｎ型
コンタクト層１０３、クラック防止層１０４、ｎ型クラ
ッド層１０５、ｎ型ガイド層１０６、活性層１０７、ｐ
型キャップ層１０８、ｐ型ガイド層１０９、ｐ型クラッ
ド層１１０、ｐ型コンタクト層１１１が順次積層され、
ドライエッチングによりストライプ状の発光層が形成さ
れ、次いで、ｐ側電極１１２とｎ側電極１１３とが形成
されている。さらに、所定の共振器長でヘキ開面を形成
後、光反射側の鏡面にＳｉＯ_２とＴｉＯ_２との積層膜１
２１を複数積層した高反射膜１２０を形成して、発振光
を光出射側の鏡面から効率的に取り出せるようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高出
力、例えば３０ｍＷ以上で動作させると、光反射側の鏡
面において端面破壊が起き易くなり、寿命が低下すると
いう問題があった。また、高出力で動作させる場合、ス
ロープ効率が低いと、駆動電流が大きくなってしまうと
いう問題もあった。

【０００４】そこで、本発明は、高出力動作時における
端面破壊を抑制して寿命を向上させ、かつ、スロープ効
率の高い、高信頼性の窒化物半導体発光素子を提供する
ことを目的とした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ストライプ状の発光層の両端面に、光出
射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化
ガリウム発光素子において、光出射側鏡面に、窒化ガリ
ウムより低い屈折率を有する２層以上の低反射膜が、該
光出射側鏡面から屈折率が順に低くなるように積層さ
れ、該光出射側鏡面の直上の第１の低反射膜が、ＺｒＯ
_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭ
ｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなることを特徴と
する。

【０００６】本発明の窒化ガリウム系発光素子は、光出
射側鏡面に、窒化ガリウムより低い屈折率を有する２層
以上の低反射膜が、該光出射側鏡面から屈折率が順に低
くなるように積層されているので、光出射側鏡面から発
振光が直接空気中に取り出される場合に比べ、発振光の
反射が抑制され、光出射側鏡面から取り出される発振光
の割合を増加させることができる。また、光出射側鏡面
の直上の第１の低反射膜に、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２
Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれた
いずれか１種からなるものを用いることにより、動作時
における窒化ガリウムと低反射膜との反応による光出射
側鏡面の劣化を抑制することができるので、発光素子の
寿命を向上させる。

【０００７】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４，及びＡ
ｌＮから選ばれたいずれか１種から成り、第１の低反射
膜の上に、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＯ，及びＭｇＦ
_２から選ばれたいずれか１種からなる第２の低反射膜が
形成されてなるものを用いることができる。

【０００８】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、光出射側鏡面に、窒化ガリウムより低い屈折率を有
する１層の低反射膜が形成され、該低反射膜はＭｇＯ，
Ａｌ_２Ｏ_３，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種か
らなるものを用いることができる。

【０００９】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、光反射側鏡面に、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，
ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からな
る保護膜を形成し、かつ、該保護膜の上に低屈折率層と
高屈折率層とを交互に積層してなる高反射膜を形成して
なるものを用いることができる。

【００１０】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、ストライプ状の発光層の両端面に、光出射側鏡面と
光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化ガリウム系
発光素子において、光出射側鏡面には、窒化ガリウムよ
り低い屈折率を有する２層以上の低反射膜が、該光出射
側鏡面から屈折率が順に低くなるように積層され、該光
出射側鏡面の直上の第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，Ｍｇ
Ｏ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から
選ばれたいずれか１種から成り、光反射側鏡面には、Ｚ
ｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から
選ばれたいずれか１種からなる保護膜が形成され、か
つ、該保護膜の上に低屈折率層と高屈折率層とを交互に
積層してなる高反射膜が形成されてなることを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子に
おいて、上記低屈折率層と上記高屈折率層には、それぞ
れ、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２からなるものを用いることがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明につい
て説明するが、本発明の窒化ガリウム系発光素子は、実
施の形態に示された素子構造や電極構成に限定されるも
のではない。

【００１３】実施の形態１．本実施の形態１は、基板に
窒化物半導体基板を用いた窒化ガリウム系発光素子に関
するものである。図１と図２は、本発明の実施の形態１
に係る窒化ガリウム系発光素子の構造を示す模式図であ
り、図１は斜視図、図２は、図１のII-II'線における断
面構造を示す断面図である。図１に示すように、この発
光素子１は、光出射側鏡面には第１の低反射膜８１と第
２の低反射膜８２とからなる多層低反射膜８０を、光反
射側鏡面には保護膜９０と、低屈折率層と高屈折率層と
の積層膜９２が複数積層された高反射膜９１とを有して
いる。

【００１４】さらに、図２に示すように、この発光素子
１は、ＧａＮからなる窒化物半導体基板１１を有し、基
板１１上には、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１
２が形成されている。このｎ型コンタクト層１２の上に
は、ｎ型ＩｎＧａＮからなるクラック防止層１３が形成
され、このクラック防止層１３の上には、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮからなるｎ型クラッド層１４とｎ型ＧａＮか
らなるｎ型ガイド層１５とが形成されている。ｎ型ガイ
ド層１５の上には、多重量子井戸構造のＩｎＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮからなる活性層１６が形成され、活性層１６の
上には、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型キャップ層１７が
形成されている。ｐ型キャップ層１７の上には、ｐ型Ｇ
ａＮからなるｐ型ガイド層１８が形成され、その上には
ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるｐ型クラッド層１９、
そしてｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２０が形成
されている。そして、ｐ型コンタクト層２０の上にはｐ
側電極２３が、ｎ型コンタクト層１２の上には、ｎ側電
極２２が形成されている。

【００１５】本実施の形態１においては、窒化物半導体
からなる基板を用いることにより、その上に成長させる
窒化物半導体の転位を抑制して結晶性を向上することが
できるので、発光素子の寿命をより向上させることがで
きる。

【００１６】ここで、窒化物半導体からなる基板は、例
えば、特開平１１−１９１６５９号公報に記載された結
晶性のよい窒化物半導体の成長方法（以下、ＥＬＯＧ
（Epitaxially laterally overgrown GaN)成長法と呼
ぶ。）を用いて作製することができる。すなわち、Ｃ面
を主面とし、オリエンテーションフラット（オリフラ）
面をＡ面とするサファイア基板上に、ＧａＮよりなるバ
ッファ層を成長させる。バッファ層成長後、アンドープ
のＧａＮよりなる第１の窒化物半導体層を成長させる。
次に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、スパッタ
装置によりパターニングされたＳｉＯ_２膜を形成し、続
いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ_２膜の形成されていない
部分の第１の窒化物半導体をサファイア基板が露出する
までエッチングして凹凸を形成することにより、凹部側
面に第１の窒化物半導体を露出させる。次に、凸部の上
部のＳｉＯ_２を除去する。次に、ＳｉをドープしたＧａ
Ｎよりなる第２の窒化物半導体層を成長させる。次に、
第２の窒化物半導体層を成長させたウエハを反応容器か
ら取り出し、サファイア基板、バッファ層、第１の窒化
物半導体層、及びＳｉＯ_２膜を研磨、除去して、第２の
窒化物半導体層のみからなる基板を得る。

【００１７】光出射面側鏡面に形成する低反射膜には、
ＧａＮ（屈折率２．３）よりも低い屈折率を有し、融点
が高く熱安定性に優れた材料で、さらに、好ましくは発
光素子の発振波長域に吸収を有しない材料を用いること
ができる。これらの条件を満たす材料として、例えば、
ＺｒＯ_２（屈折率２．１），ＭｇＯ（屈折率１．７），
Ａｌ_２Ｏ_３（屈折率１．５４），Ｓｉ_３Ｎ_４（屈折率
２．０），ＡｌＮ（屈折率２．０），そして、ＭｇＦ_２
（屈折率１．４）を挙げることができる。

【００１８】ここで、光出射面側鏡面に形成する低反射
膜は、２層以上の多層とすることが好ましい。この低反
射膜は、光出射面側鏡面における光の反射を抑えること
ができ、反射防止膜となる。

【００１９】この低反射膜は、光出射面側鏡面から屈折
率が順に低くなるように低反射膜を積層することが望ま
しい。さらに、光出射面側鏡面の直上の第１の低反射膜
は、ＺｒＯ_２，Ｓｉ_３Ｎ_４，及びＡｌＮのいずれか１種
の材料を用いることができるが、熱安定性に優れたＺｒ
Ｏ_２が望ましい。また、第２の低反射層は、ＳｉＯ_２，
Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＯ，及びＭｇＦ_２のいずれか１種の材
料を用いることができる。また低反射膜は１層で形成し
てもよく、１層とする場合には、ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，
及びＭｇＦ_２のいずれか一つの材料を用いることが望ま
しい。

【００２０】また、低反射膜は、蒸着、スパッタ、ＣＶ
Ｄ等の気相成膜技術を用いて形成することができる。低
反射膜の膜厚は、発振波長をλ、低反射膜の屈折率をｎ
とすると、λ／４ｎとすることが望ましい。また、低反
射膜を２層以上とした場合、第１の低反射膜の膜厚はλ
／２ｎとしてもよい。

【００２１】また、光反射側鏡面に形成する保護膜に
は、融点が高く熱安定性に優れた材料を用いることがで
きる。例えば、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ
Ｎ，及びＭｇＦ_２を挙げることができるが、ＺｒＯ_２を
用いることが望ましい。この膜を設けることで、従来の
構造でＧａＮとＳｉＯ_２との間で起こっていた端面の劣
化を防止することができる。

【００２２】また、保護膜は、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ
等の気相成膜技術を用いて形成することができる。発振
波長をλ、保護膜の屈折率をｎとすると、保護膜の膜厚
は、λ／４ｎ又はλ／２ｎとすることが望ましい。

【００２３】また、保護膜の上には、低屈折率層と高屈
折率層とを交互に積層した高反射膜を形成する。この高
反射膜には、従来のレーザダイオード等に使用されてい
る材料を用いることができ、例えば、（低屈折率層：高
屈折率層）の組合せとして、（ＳｉＯ_２：ＺｒＯ_２）又
は（ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２）等を用いることが最も好まし
いが、この組合せとしては相対的に屈折率の低い材料と
高い材料との組合せを選ぶだけでもよい。

【００２４】また、低屈折率層と高屈折率層は保護膜を
設けた場合、これらを交互に繰り返して積層した２ペア
から５ペアの高反射膜とすることが好ましい。さらに好
ましくは３ペア又は４ペアとし、最も好ましくは３ペア
とする。このようにすることにより、高出力でさらに発
光素子の寿命を向上させることができる。

【００２５】光出射側、光反射側鏡面への低反射膜、高
反射膜の形成方法としては、ウエハを各発光層のストラ
イプに対して垂直となる方向でバー状に劈開、または切
断した後に、バーを９０度倒した状態で形成するのが好
ましい。これは、膜形成に用いる、蒸着、スパッタ等の
気相成長装置の特性を考慮したもので、膜の成長方向と
なる膜形成面を蒸着源、スパッタのターゲットに対向す
るように設置して形成することで、均一な膜厚の低反射
膜、高反射膜を得ることができる。また、気相成長にお
ける回り込みの効果で、バーを９０度倒さなくても形成
できるが、倒して形成した膜に比べて膜厚の均一性など
は劣る。光出射側、光反射側となる共振器面がヘキ開に
よって形成された面であるときはバーを９０度倒して、
共振器面がエッチングによって形成された面であるとき
は９０度倒さないで、回り込みを利用して膜を形成とよ
い。

【００２６】実施の形態２．本実施の形態２は、基板
に、ＥＬＯＧ成長法に形成された窒化物半導体層を有す
る異種基板を用いた窒化ガリウム系発光素子に関するも
のである。図３と図４は、本実施の形態２に係る窒化ガ
リウム系発光素子の構造を示す模式図である。図３は斜
視図、図４は図３のIV-IV'線における断面構造を示す断
面図である。図３に示すように、この発光素子は、光出
射側鏡面には第１の低反射膜８１と第２の低反射膜８２
とからなる多層低反射膜８０を、光反射側鏡面には保護
膜９０と、低屈折率層と高屈折率層との積層膜９２が複
数積層された高反射膜９１とを有している。

【００２７】さらに、図４に示すように、この発光素子
１は、サファイア基板３１を有し、基板３１上には、Ｇ
ａＮからなるバッファ層３２が形成されている。このバ
ッファ層３２の上には、下地層となるアンドープＧａＮ
層３３,３４が形成されている。アンドープＧａＮ層３
４の上には、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３５
が形成され、その上にはｎ型ＩｎＧａＮからなるクラッ
ク防止層３６が形成されている。クラック防止層３６の
上には、ｎ型ＧａＮからなるｎ型クラッド層３７、その
上にはアンドープのＧａＮからなるｎ型ガイド層３８、
その上には多重量子井戸構造のｎ型ＩｎＧａＮ／ＩｎＧ
ａＮからなる活性層３９が形成されている。活性層３９
の上には、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型キャップ層４０
が形成され、その上には、アンドープのＧａＮからなる
ｐ型ガイド層４１が形成され、その上にはｐ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮからなるｐ型クラッド層４２が形成され、ｐ
型クラッド層４２の上には、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層４３が形成されている。ｐ型コンタクト層４
３上に第１の絶縁膜６０の開口部を介してｐ側電極５０
が、さらに第２の絶縁膜６１の開口部を介してパッド電
極７０が形成されている。

【００２８】ＥＬＯＧ成長法に形成された窒化物半導体
層を有する異種基板は、例えば、特開平１１−１９１６
５９号公報に記載された方法を用いて作製することがで
きる。すなわち、Ｃ面を主面とし、オリエンテーション
フラット（オリフラ）面をＡ面とするサファイア基板上
に、ＧａＮよりなるバッファ層を成長させる。バッファ
層成長後、アンドープのＧａＮよりなる第１の窒化物半
導体層を成長させる。次に、ストライプ状のフォトマス
クを形成し、スパッタ装置によりパターニングされたＳ
ｉＯ_２膜を形成し、続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉＯ_２
膜の形成されていない部分の第１の窒化物半導体をサフ
ァイア基板が露出するまでエッチングして凹凸を形成す
ることにより、凹部側面に第１の窒化物半導体を露出さ
せる。次に、凸部の上部のＳｉＯ_２を除去する。次に、
ＳｉをドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層
を成長させることにより作製することができる。

【００２９】窒化物半導体を成長させる基板としては、
サファイア（主面がＣ面、Ｒ面、Ａ面）の他、ＳｉＣ、
ＺｎＯ、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）、ＧａＡｓ、Ｓｉ
Ｃ（６Ｈ，４Ｈ，３Ｃを含む）等、窒化物半導体を成長
させるために従来知られている、窒化物半導体と異なる
材料よりなる異種基板を用いることができる。

【００３０】本実施の形態２では、実施の形態１と同様
の方法により、光出射側鏡面に低反射膜、そして、光反
射面側に保護膜を形成することができ、実施の形態１と
同様の効果を得ることができる。

【００３１】なお、実施の形態１と２においては、基板
に、それぞれ、窒化物半導体基板とＥＬＯＧ成長法によ
り形成された窒化物半導体層を有するサファイア等の異
種基板を用いた例を示したが、ＥＬＯＧ成長法により形
成された窒化物半導体層を有しない異種基板を用いた場
合においても、実施の形態１及び２と同様な効果が得ら
れることは言うまでもない。

【００３２】実施の形態２における光出射側、光反射側
鏡面への低反射膜、高反射膜の形成方法としては、実施
の形態１と同様の方法でも形成することは可能である
が、異種基板がヘキ開しにくく、バー状に形成するのが
困難であるので、実施の形態１の方法の他に次のように
形成することもできる。

【００３３】ｐ型コンタクト層を成長し、低抵抗化した
後、ｎ型コンタクト層の表面をエッチングにより露出さ
せるが、その際に光出射側、光反射側の共振器面もエッ
チングにより形成する。すなわちそのエッチングにより
光出射側鏡面および光反射側鏡面を得る。次にエッチン
グにより得られた光出射側鏡面および光反射側鏡面に回
り込みを利用して気相成長装置により低反射膜、高反射
膜を形成する。

【００３４】また、さらに好ましい形成方法として、ｎ
型表面をエッチングにより露出、同時に光出射側鏡面お
よび光反射側鏡面を得た後、素子をチップ化しやすいよ
うに素子の周りの窒化物半導体層をサファイアが露出す
るまでさらにエッチングして溝を形成する。このとき少
なくとも光出射側、さらには光反射側は出射するレーザ
光が良好なファーフィールドパターンとなるように、出
射光を遮らないような位置でエッチングする。次に光出
射側鏡面および光反射側鏡面に回り込みを利用して気相
成長装置により低反射膜、高反射膜を形成する。このよ
うに形成することで、マスクを利用してエッチングを形
成する際の、マスクによる低反射膜、高反射膜の膜厚の
不均一性が回避できると共に、サファイアまでエッチン
グした位置で容易にチップ化ができるので、好ましい。

【００３５】

【実施例】実施例１には、基板にＥＬＯＧ成長させた窒
化物半導体層を有するサファイア基板を、実施例２,３
では、基板に窒化物半導体基板を用いた。

【００３６】実施例１．図４を用いて実施例１を説明す
る。（０００１）Ｃ面を主面とするサファイア基板サフ
ァイアからなる基板３１をＭＯＶＰＥ反応容器内にセッ
トし、温度を５００℃にして、トリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）、アンモニア（ＮＨ_３）を用い、ＧａＮよりなる
バッファ層３２を２００Åの膜厚で成長させた。

【００３７】次に、バッファ層成長後、ＴＭＧのみ止め
て、温度を１０５０℃まで上昇させた。１０５０℃にな
ったら、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンド
ープＧａＮ層３３を２μｍの膜厚で成長させた。その
後、ストライプ状のフォトマスクを形成し、スパッタ装
置によりストライプ幅（凸部の上部になる部分）５μ
ｍ、ストライプ間隔（凹部の底部となる部分）１０μｍ
にパターニングされたＳｉＯ_２膜を形成し、続いて、Ｒ
ＩＥ装置によりＳｉＯ_２膜の形成されていない部分のア
ンドープＧａＮ層３３を基板３１が露出するまでエッチ
ングして凹凸を形成することにより、凹部側面にアンド
ープＧａＮ層３３を露出させた後、凸部上部のＳｉＯ_２
を除去した。次に、反応容器内にセットし、常圧で、原
料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ
層３４を２μｍの膜厚で成長させた。アンドープＧａＮ
層３３とアンドープＧａＮ層３４とからなる下地層は、
素子構造を形成する各層の成長において基板として作用
する。

【００３８】次に、温度１０５０℃で、原料にガスにＴ
ＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスにシランガス（Ｓ
ｉＨ_４）を用い、Ｓｉを３×１０^１８／ｃｍ^３ドープし
たＧａＮからなるｎ型コンタクト層３５を４μｍの膜厚
で成長させた。

【００３９】次に、温度を８００℃にして、原料ガスに
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びアンモニ
アを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×
１０ ^１８／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．０６Ｇａ_０．９４
Ｎよりなるクラック防止層３６を膜厚０．１５μｍで成
長させた。

【００４０】次に、温度を１０５０℃にして、原料ガス
にＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ及びアン
モニアを用い、アンドープのＡｌ_０．１４Ｇａ_０．８６
Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡを止め、
不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１×１０
^１９／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２５Åの膜厚で成長さ
せた。この操作を交互に繰り返して、総膜厚１．２μｍ
の超格子構造よりなるｎ型クラッド層３７を成長させ
た。

【００４１】次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｎ
型ガイド層３８を０．２μｍの膜厚で成長させた。

【００４２】次に、温度を８００℃にし、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスにシラ
ンガスを用い、Ｓｉを５×１０^１８／ｃｍ^３ドープした
Ｉｎ _０．０５Ｇａ_０．９５Ｎよりなる障壁層（Ｂ層）を
１００Åの膜厚で成長させた。続いて、シランガスを止
め、アンドープのＩｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎよりなる井戸
層（Ｗ層）を４０Åの膜厚で成長させる。障壁層と井戸
層とを、Ｂ層−Ｗ層−Ｂ層−Ｗ層−Ｂ層の順に積層し、
総膜厚３８０Åの多重量子井戸構造の活性層３９を成長
させた。

【００４３】次に、温度８００℃で、原料ガスにＴＭ
Ａ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてＣ
ｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用
い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＡｌ_０．３
Ｇａ_０．７Ｎよりなるｐ型キャップ層４０を３００Åの
膜厚で成長させた。

【００４４】次に、温度を１０５０℃にして、原料ガス
にＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮより
なるｐ型ガイド層４１を０．１μｍの膜厚で成長させ
た。このｐ型ガイド層は、アンドープとして成長させた
が、ｐ型キャップ層４０からのＭｇの拡散により、Ｍｇ
濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３となりｐ型を示す。

【００４５】次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ａ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ
_０．１Ｇａ_０．９Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続い
て、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを用
い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２
５Åの膜厚で成長させた。この操作を交互に繰り返し
て、総膜厚０．６μｍの超格子構造よりなるｐ型クラッ
ド層４２を成長させた。

【００４６】次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを
用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよ
りなるｐ型コンタクト層４３を２５Åの膜厚で成長させ
た。

【００４７】反応終了後、反応容器内において、ウエハ
を窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型
層をさらに低抵抗化した。

【００４８】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウエハを反応容器から取り出し、ｎ型コンタクト層３
５を露出させるためにｐ型コンタクト層４３の一部にＳ
ｉＯ _２マスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）にてエッチングを行い、ｎ型コンタクト層３５の表
面を露出させた。

【００４９】さらに、最上層のｐ型コンタクト層４３の
表面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定
の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅
１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成
した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラ
ッド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチ
ングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リ
ッジ）を形成した。

【００５０】リッジ形成後、ＳｉＯ_２マスクを付けたま
ま、ｐ型窒化物半導体層の表面にＺｒＯ_２よりなる第１
の絶縁膜６０を形成した。この第１の絶縁膜６０は、ま
ずｎ側電極５１形成面をマスクして第１の絶縁膜６０を
窒化物半導体層の全面に形成してもよい。第１の絶縁膜
形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型コンタク
ト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除去し、リ
フトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コンタクト層
４３（さらにはｎ型コンタクト層３５上）にあるＺｒＯ
_２を除去した。このＺｒＯ_２は、本発明の光出射側鏡面
の低反射膜及び光反射側鏡面の保護膜として、１つの工
程で形成することも可能である。

【００５１】次に、ｐ型コンタクト層４３上のリッジ最
表面と、第１の絶縁膜６０に接してＮｉ／Ａｕよりなる
ｐ側電極５０をストライプ状に形成した。一方、ｎ型コ
ンタクト層３５上の表面（及び第１の絶縁膜６０に接し
て）にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側電極５１をストライプ状
に形成した。これらを形成後、それぞれを酸素：窒素が
８０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側
電極５０とｎ側電極５１を合金化して、良好なオーミッ
ク特性を得た。

【００５２】次に、ＳｉＯ_２からなる第２の絶縁膜６１
を全面に形成し、ｐ側電極５０とｎ側電極の一部を除い
た全面にレジストを塗布し、ドライエッチングすること
で、ｐ側電極５０とｎ側電極５１の一部を露出させた。
このＳｉＯ_２は、本発明の光出射側鏡面の低反射膜及び
光反射側鏡面の高反射膜の一部として、１つの工程で形
成することも可能である。

【００５３】第２の絶縁膜６１形成後、パッド電極７０
としてｐ側はｐ型窒化物半導体層上の第２の絶縁膜６１
及びｐ側電極５０を覆うように、またｎ側は第２の絶縁
膜６１の一部とｎ側電極５１を覆うように１つの工程で
Ｎｉからなる密着層を１０００Åの膜厚で形成した。さ
らに、密着層の上にＴｉからなるバリア層を１０００Å
の膜厚で、続けてＡｕを８０００Åの膜厚で形成した。

【００５４】ｐ側電極とｎ側電極とを形成したウエハの
サファイア基板を研磨して７０μｍとした後、ストライ
プ状の電極に垂直な方向で、基板側からバー状にヘキ開
し、ヘキ開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に
相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製した。この共振器は
エッチングによって形成されたものでもよい。

【００５５】次に、共振器の光出射側鏡面に、スパッタ
装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ
_２からなる第２の低反射膜を形成した。ここで、第１の
低反射膜と第２の低反射膜の膜厚は、それぞれ、４７０
Åと６９０Åである。一方、光反射側鏡面には、スパッ
タ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次い
で、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に３ペア積層して高反
射膜を形成した。ここで、保護膜と、高反射膜を構成す
るＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ、４７０
Åと６９０Åと４７０Åである。そして、最後にｐ側電
極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とした。

【００５６】得られたレーザ素子をヒートシンクに設置
し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温
でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい
値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振
波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の
従来の素子と比べて１．８倍に向上した。また、しきい
値は従来と比べて若干高くなったが、電流−出力特性の
傾きを示すスロープ効率は従来と比べて３０％の向上が
みられた。これらの結果から、この発光素子は高出力レ
ーザ素子に有用である。

【００５７】実施例２. 図２を用いて、実施例２を説
明する。実施例１において、下地層を形成したサファイ
ア基板から、サファイア基板とバッファ層を研磨、除去
してアンドープＧａＮ層のみとし、これを基板１１とし
た。但し、アンドープＧａＮ層３４を成長させる際の膜
厚は８０μｍとした。

【００５８】次に、温度１０５０℃で、原料にガスにＴ
ＭＧ、アンモニアを用い、不純物ガスにシランガスを用
い、Ｓｉを３×１０^１８／ｃｍ^３ドープしたＧａＮから
なるｎ型コンタクト層１２を３μｍの膜厚で成長させ
た。

【００５９】次に、温度を８００℃にして、原料ガスに
ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びアンモニ
アを用い、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×
１０ ^１８／ｃｍ^３ドープしたＩｎ_０．１４Ｇａ_０．８６
Ｎよりなるクラック防止層１３を膜厚０．１μｍで成長
させた。

【００６０】次に、反応容器内を水素雰囲気とし、温度
を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ、ＴＭＧ及びア
ンモニアを用い、アンドープのＡｌ_０．１４Ｇａ
_０．８６Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続いて、ＴＭＡ
を止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Ｓｉを１
×１０^１９／ｃｍ^３ドープしたＧａＮを２５Åの膜厚で
成長させた。この操作を交互に２４０回繰り返して、総
膜厚１．２μｍの超格子構造よりなるｎ型クラッド層１
４を成長させた。

【００６１】次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなるｎ
型ガイド層１５を０．１μｍの膜厚で成長させた。

【００６２】次に、温度を８００℃にし、原料ガスにＴ
ＭＧ、ＴＭＩ及びアンモニアを用い、不純物ガスにシラ
ンガスを用い、Ｓｉを５×１０^１８／ｃｍ^３ドープした
Ｉｎ _０．０２Ｇａ_０．９８Ｎよりなる障壁層を５０Åの
膜厚で成長させた。続いて、ＳｉドープのＩｎ_０．１５
Ｇａ_０．８５Ｎよりなる井戸層を２０Åの膜厚で成長さ
せた。この操作を４回繰り返し、最後に障壁層を積層し
た総膜厚３３０Åの多重量子井戸構造の活性層１６を成
長させた。

【００６３】次に、温度８００℃で、原料ガスにＴＭ
Ａ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてＣ
ｐ_２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用
い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＡｌ_０．２
Ｇａ_０．８Ｎよりなるｐ型キャップ層１７を２００Åの
膜厚で成長させた。

【００６４】次に、温度を１０５０℃にして、原料ガス
にＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープのＧａＮより
なるｐ型ガイド層１８を０．１μｍの膜厚で成長させ
た。このｐ型ガイド層は、アンドープとして成長させた
が、ｐ型キャップ層１７からのＭｇの拡散により、Ｍｇ
濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３となりｐ型を示す。

【００６５】次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ａ、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＡｌ
_０．１４Ｇａ_０．８６Ｎを２５Åの膜厚で成長させ、続
いて、ＴＭＡを止め、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを用
い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ ^３ドープしたＧａＮを２
５Åの膜厚で成長させた。この操作を交互に繰り返し
て、総膜厚０．６μｍの超格子構造よりなるｐ型クラッ
ド層１９を成長させた。

【００６６】次に、温度１０５０℃で、原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアを用い、不純物ガスとしてＣｐ_２Ｍｇを
用い、Ｍｇを１×１０^２０／ｃｍ^３ドープしたＧａＮよ
りなるｐ型コンタクト層２０を０．０５μｍの膜厚で成
長させた。

【００６７】反応終了後、反応容器内において、ウエハ
を窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ型
層をさらに低抵抗化した。

【００６８】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウエハを反応容器から取り出し、ｎ型コンタクト層１
２を露出させるためにｐ型コンタクト層２０の一部にＳ
ｉＯ _２マスクを形成し、ＲＩＥにてエッチングを行い、
ｎ型コンタクト層１２の表面を露出させた。

【００６９】さらに、最上層のｐ型コンタクト層２０の
表面と、露出したｎ型コンタクト層１２の全面に、所定
の形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅
１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成
した。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラ
ッド層１９とｐ型ガイド層１８との界面付近までエッチ
ングを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リ
ッジ）を形成した。

【００７０】次に、ｐ型コンタクト層２０上のリッジ最
表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ側電極２３をストライプ状
に形成した。一方、ｎ型コンタクト層３５上の表面にＴ
ｉ／Ａｌよりなるｎ側電極２２をストライプ状に形成し
た。これらを形成後、それぞれを酸素：窒素が８０：２
０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電極２３
とｎ側電極２２を合金化して、良好なオーミック特性を
得た。

【００７１】次に、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜２１を全面
に形成し、ｐ側電極２３の一部とｎ側電極２２を除いた
全面にレジストを塗布し、ドライエッチングすること
で、ｐ側電極２３の一部とｎ側電極２２を露出させた。
このＳｉＯ_２は、本発明の光出射側鏡面の低反射膜及び
光反射側鏡面の高反射膜の一部として、１つの工程で形
成することも可能である

【００７２】ｐ側電極とｎ側電極とを形成したウエハの
サファイア基板を研磨して７０μｍとした後、ストライ
プ状の電極に垂直な方向で、基板側からバー状にヘキ開
し、ヘキ開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に
相当する面＝Ｍ面）に共振器を作製した。この共振器は
エッチングによって形成されたものでもよい。

【００７３】次に、共振器の光出射側鏡面に、スパッタ
装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ
_２からなる第２の低反射膜を形成した。ここで、第１の
低反射膜と第２の低反射膜の膜厚は、それぞれ、４７０
Åと６９０Åである。一方、光反射側鏡面には、スパッ
タ装置を用い、ＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、次い
で、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に３ペア積層して高反
射膜を形成した。ここで、保護膜と、高反射膜を構成す
るＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ、４７０
Åと６９０Åと４７０Åである。そして、最後にｐ側電
極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とした。

【００７４】得られたレーザ素子をヒートシンクに設置
し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温
でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい
値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振
波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の
従来の素子と比べて２．０倍に向上した。また、しきい
値は従来と比べて若干高くなったが、スロープ効率は従
来と比べて３０％の向上がみられた。これらの結果か
ら、この発光素子は高出力レーザ素子に有用である。

【００７５】実施例３．図１に示すように、基板として
Ｃ面を主面、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板を
用い、ＭＯＣＶＤ装置にセットし、温度１０５０℃で１
０分間のサーマルクリーニングを行い水分や表面の付着
物を除去した。次に温度５１０℃にして、キャリアガス
に水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムを
用い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロ
ームの膜厚で成長させた。その後、アンドープからなる
ＧａＮ層を１０５０℃で膜厚２０μｍで形成した。

【００７６】次にハイドライド気相エピタキシャル成長
（ＨＶＰＥ）装置にセットし、Ｇａメタルを石英ボート
に用意し、ハロゲンガスにＨＣｌガスを用いることによ
りＧａＣｌ_３を生成し、次にＮガス源としてのアンモニ
アガスと反応させ、アンドープＧａＮよりなる第２のＧ
ａＮ層を２００μｍの膜厚で成長させた。

【００７７】次にＳｉドープからなるｎ型窒化物半導体
層３５から最上層のｐ型コンタクト層４３を形成するま
では実施例１と同様にする。

【００７８】ｐ型コンタクト層４３までを形成し、低抵
抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面が露出され、同時
に光出射側、光反射側の共振器面が形成されるようにエ
ッチングする。

【００７９】さらに最上層のｐ型コンタクト層４３の表
面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の
形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．
５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成し
た。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッ
ド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチン
グを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッ
ジ）を形成した。

【００８０】リッジ形成後、ＳｉＯ_２マスクを付けたま
ま、さらにＳｉＯ_２マスクを光出射面にも形成する。さ
らにｐ型窒化物半導体層の表面にＺｒＯ_２よりなる第１
の絶縁膜６０を形成した。この第１の絶縁膜６０は、ま
ずｎ側電極５１形成面をマスクして第１の絶縁膜６０を
窒化物半導体層の全面に形成してもよい。第１の絶縁膜
形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型コンタク
ト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除去し、リ
フトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コンタクト層
４３（さらにはｎ型コンタクト層３５上）にあるＺｒＯ
_２を除去した。このＺｒＯ_２は、光反射側鏡面の保護膜
としても形成している。

【００８１】次にｐ型コンタクト層４３上のリッジ最表
面と第１の絶縁膜６０に接してＮｉ／Ａｕよりなるｐ側
電極５０をストライプ状に形成した。

【００８２】一方ｎ型コンタクト層３５上の表面（およ
び第１の絶縁膜６０の表面）にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側
電極５１をストライプ状に形成した。

【００８３】これらを形成後、それぞれ酸素：窒素が８
０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電
極５０とｎ側電極５１を合金化して、良好なオーミック
特性を得た。

【００８４】次にリッジ最表面および光出射端面にレジ
ストを塗布し、第２の絶縁膜６１としてＳｉＯ_２とＺｒ
Ｏ_２との多層膜をそれぞれの膜厚が６９０Åと４７０Å
で３ペア形成する。このとき、光反射面はあらかじめ形
成されたＺｒＯ_２に続いて、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２の多層
膜が形成される。

【００８５】続いて、レジストを除去し、パッド電極７
０としてｐ側はｐ型窒化物半導体層上の第２の絶縁膜６
１およびｐ側電極５０を覆うように、またｎ側は第２の
絶縁膜６１の一部とｎ側電極５１を覆うように１つの工
程でＮｉから成る密着層を１００Å、Ｔｉからなるバリ
ア層を１０００Å、Ａｕを８０００Åの膜厚で形成し
た。

【００８６】次に、素子をチップ化しやすいように、ま
た光出射側から出射するレーザ光が良好なファーフィー
ルドパターンとなるように出射光を遮らないような位置
でエッチングする。この方法としては、まず非エッチン
グ部にマスクとしてはレジストを塗布する（第１のレジ
スト）。さらに続けて、第１のレジスト上にＳｉＯ_２、
さらに第２のレジストを形成する。続けてＲＩＥによ
り、ＳｉＯ_２をエッチングしさらに続けてエッチング部
のＧａＮをサファイアが露出するまでＲＩＥによりエッ
チングする。最後に第１のレジストを除去（第１のレジ
ストからリフトオフ）することにより、形成される。

【００８７】次に出射面側のレーザ出射面を除く全面に
レジストを塗布し、スパッタ装置を用い、ＺｒＯ_２から
なる第１の低反射膜とＳｉＯ_２からなる第２の低反射膜
をそれぞれ４７０Åと６９０Åの膜厚で形成し、レジス
トを除去した。

【００８８】そして、最後にサファイア露出面に沿っ
て、裏面からスクライビング等により切断し、レーザ素
子とした。得られたレーザ素子の特性は実施例１とほぼ
同等であった。

【００８９】実施例４ 図１に示すように、基板としてＣ面を主面、オリフラ面
をＡ面とするサファイア基板を用い、ＭＯＣＶＤ装置に
セットし、温度１０５０℃で１０分間のサーマルクリー
ニングを行い水分や表面の付着物を除去した。

【００９０】次に温度５１０℃にして、キャリアガスに
水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムを用
い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロー
ムの膜厚で成長させた。その後、アンドープからなるＧ
ａＮ層を１０５０℃で膜厚２０μｍで形成した。

【００９１】次にハイドライド気相エピタキシャル成長
（ＨＶＰＥ）装置にセットし、Ｇａメタルを石英ボート
に用意し、ハロゲンガスにＨＣｌガスを用いることによ
りＧａＣｌ_３を生成し、次にＮガス源としてのアンモニ
アガスと反応させ、さらに不純物ドーピングガスとして
ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスを用い、Ｓｉド
ープＧａＮよりなる第２のＧａＮ層を２００μｍの膜厚
で成長させた。

【００９２】次に、得られたウエハーを裏面のサファイ
アを研磨により除去し、ＳｉドープＧａＮからなる単体
基板を得た。次にＳｉドープからなるｎ型窒化物半導体
層３５から最上層のｐ型コンタクト層４３を形成するま
では実施例１と同様にする。ｐ型コンタクト層４３まで
を形成し、低抵抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面を
ストライプ状に露出した。

【００９３】さらに最上層のｐ型コンタクト層４３の表
面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の
形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．
５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成し
た。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッ
ド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチン
グを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッ
ジ）を形成した。

【００９４】リッジ形成後、ｐ型窒化物半導体層の表面
にＺｒＯ_２よりなる第１の絶縁膜６０を形成した。この
第１の絶縁膜６０は、まずｎ側電極５１形成面をマスク
して第１の絶縁膜６０を窒化物半導体層の全面に形成し
てもよい。第１の絶縁膜形成後、バッファードフッ酸に
浸漬して、ｐ型コンタクト層４３上に形成したＳｉＯ _２
マスクを溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２とと
もに、ｐ型コンタクト層４３（さらにはｎ型コンタクト
層３５上）にあるＺｒＯ_２を除去した。このＺｒＯ
_２は、光反射側鏡面の保護膜としても形成している。

【００９５】次にｐ型コンタクト層４３上のリッジ最表
面と第１の絶縁膜６０に接してＮｉ／Ａｕよりなるｐ側
電極５０をストライプ状に形成した。

【００９６】一方ｎ型コンタクト層３５上の表面（およ
び第１の絶縁膜６０の表面）にＴｉ／Ａｌよりなるｎ側
電極５１をストライプ状に形成した。

【００９７】これらを形成後、それぞれ酸素：窒素が８
０：２０の割合で、６００℃でアニーリングしてｐ側電
極５０とｎ側電極５１を合金化して、良好なオーミック
特性を得た。次にリッジ最表面にレジストを塗布し、第
２の絶縁膜６１としてＳｉＯ_２を形成した。

【００９８】続いて、レジストを除去し、パッド電極７
０としてｐ側はｐ型窒化物半導体層上の第２の絶縁膜６
１およびｐ側電極５０を覆うように、またｎ側は第２の
絶縁膜６１の一部とｎ側電極５１を覆うように１つの工
程でＮｉから成る密着層を１００Å、Ｔｉからなるバリ
ア層を１０００Å、Ａｕを８０００Åの膜厚で形成し
た。

【００９９】次にウエハをＳｉドープＧａＮ基板側から
ストライプ状の電極に平行な方向でヘキ開し、ヘキ開面
ヘキ開面（１１−００面、六角柱状の結晶の側面に相当
する面＝Ｍ面）に共振器を作製した。

【０１００】次に、共振器の光出射側鏡面に、スパッタ
装置を用い、ＺｒＯ_２からなる第１の低反射膜とＳｉＯ
_２からなる第２の低反射膜を形成した。このとき光出射
側鏡面はスパッタ装置のターゲットに対向するように設
置する。ここで、第１の低反射膜と第２の低反射膜の膜
厚は、それぞれ、４７０Åと６９０Åである。

【０１０１】一方、光出射側鏡面を下にして、光出射側
鏡面をスパッタ装置のターゲットに対向するように設置
し、光反射側鏡面にＺｒＯ_２からなる保護膜を形成し、
次いで、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２とを交互に３ペア積層して
高反射膜を形成した。ここで、保護膜と、高反射膜を構
成するＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２膜の膜厚は、それぞれ、４
７０Åと６９０Åと４７０Åである。そして、最後にｐ
側電極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とし
た。

【０１０２】得られたレーザ素子をヒートシンクに設置
し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温
でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてしきい
値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．２Ｖで、発振
波長４００ｎｍの連続発振が確認され、寿命は比較例の
従来の素子と比べて１．８倍に向上した。また、しきい
値は従来と比べて若干高くなったが、電流−出力特性の
傾きを示すスロープ効率は従来と比べて３０％の向上が
みられた。これらの結果から、この発光素子は高出力レ
ーザ素子に有用である。

【０１０３】実施例５ 図１に示すように、基板としてＣ面を主面、オリフラ面
をＡ面とするサファイア基板を用い、ＭＯＣＶＤ装置に
セットし、温度１０５０℃で１０分間のサーマルクリー
ニングを行い水分や表面の付着物を除去した。

【０１０４】次に温度５１０℃にして、キャリアガスに
水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウムを用
い、ＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロー
ムの膜厚で成長させた。その後、アンドープからなるＧ
ａＮ層を１０５０℃で膜厚２０μｍで形成した。

【０１０５】次にハイドライド気相エピタキシャル成長
（ＨＶＰＥ）装置にセットし、Ｇａメタルを石英ボート
に用意し、ハロゲンガスにＨＣｌガスを用いることによ
りＧａＣｌ_３を生成し、次にＮガス源としてのアンモニ
アガスと反応させ、さらに厚膜のアンドープからなるＧ
ａＮ層を２００μｍの膜厚で成長させた。

【０１０６】次に、Ｓｉドープからなるｎ型窒化物半導
体層３５から最上層のｐ型コンタクト層４３を形成する
までは実施例１と同様にした。

【０１０７】ｐ型コンタクト層４３までを形成し、低抵
抗化した後、ｎ型コンタクト層の表面をエッチングによ
りストライプ状に露出した。このエッチングにより、共
振器の端面も同時に形成した。

【０１０８】さらに最上層のｐ型コンタクト層４３の表
面と、露出したｎ型コンタクト層３５の全面に、所定の
形状のマスクを介して、ｐ型窒化物半導体層に、幅１．
５μｍのストライプからなるＳｉＯ_２マスクを形成し
た。ＳｉＯ_２マスク形成後、ＲＩＥを用い、ｐ型クラッ
ド層４２とｐ型ガイド層４１との界面付近までエッチン
グを行い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路（リッ
ジ）を形成した。

【０１０９】リッジ形成後、ｐ型窒化物半導体層の表面
にＺｒＯ_２を４７０Å、さらにＳｉＯ_２を６９０ÅとＺ
ｒＯ_２を４７０Åの組み合わせを３ペアとを順に積層
し、第１の絶縁膜６０とした。この第１の絶縁膜６０
は、まず光出射側鏡面をマスクして第１の絶縁膜６０を
窒化物半導体層の全面に形成しても良く、その場合第１
の絶縁膜形成後、バッファードフッ酸に浸漬して、ｐ型
コンタクト層４３上に形成したＳｉＯ_２マスクを溶解除
去し、リフトオフ法によりＳｉＯ_２とともに、ｐ型コン
タクト層４３、光出射面側鏡面、さらにはｎ型コンタク
ト層３５上にあるＺｒＯ_２を除去した。

【０１１０】次に第１のレジストを素子のチップサイズ
に合わせてパターニングし、さらにウエハー全面にＳｉ
Ｏ_２からなるマスクを形成し、さらにその上に第２のレ
ジストを第１のレジストと同じ形状でパターニングし
た。このとき第１のレジストは出射鏡面側が出射鏡面よ
り少し外側、ギリギリまでパターニングされている。そ
して、まずＳｉＯ_２をＲＩＥによりエッチングし、Ｓｉ
Ｏ_２露出面のＳｉＯ_２を除去し、次に第１のレジストが
塗布されてない、窒化物半導体層露出面をＲＩＥにより
基板のサファイアが露出するまでエッチングする。この
エッチングにより出射鏡面側は出射鏡面より少し外側、
ギリギリの窒化物半導体層がエッチングにより除去され
ているので、レーザ光を発振させた場合、出射光が窒化
物半導体層にあたることなく、良好なファーフィールド
パターンを形成することができる。最後に第１のレジス
トから除去することで、ＳｉＯ_２、第２のレジストのマ
スクも一度に除去できる。

【０１１１】次に、光出射面側鏡面において、少なくと
もリッジ部、光出射部のみが露出するようにレジストに
よりパターニングし、その上にスパッタ装置も用い、Ｚ
ｒＯ _２とＳｉＯ_２をそれぞれ光出射方向に対して、４７
０Åと６９０Åの膜厚で形成した。最後にレジスト膜を
除去することで、光出射端面にＺｒＯ_２とＳｉＯ_２が、
光反射端面にＺｒＯ_２と、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２の多層が
３ペアとが形成された。

【０１１２】最後にチップサイズに合わせてパターニン
グし、サファイアまで露出された部位において切断し、
レーザ素子とした。得られたレーザ素子の特性は実施例
１とほぼ同等であった。

【０１１３】実施例６．光出射側鏡面に低反射膜を形成
しなかった以外は、実施例２と同様の方法により、レー
ザ素子を作製し、室温でレーザ発振を試みた。その結
果、室温においてしきい値２．２ｋＡ／ｃｍ^２、しきい
値電圧４．２Ｖで、発振波長４００ｎｍの連続発振が確
認され、寿命は比較例の従来の素子と比べて２．０倍に
向上した。これらの結果から、この発光素子は高出力レ
ーザ素子に有用である。

【０１１４】比較例．光出射側鏡面に低反射膜に形成せ
ず、かつ、光反射側鏡面に保護膜を形成しなかった以外
は、実施例２と同様の方法によりレーザ素子を作製し、
室温でレーザ発振を試みた。その結果、室温においてし
きい値２．０ｋＡ／ｃｍ^２、しきい値電圧４．０Ｖで、
発振波長４００ｎｍの連続発振が確認され、室温で推定
寿命が１０００時間以上を示した。

【０１１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の窒化ガリウ
ム系発光素子は、光出射側鏡面に、窒化ガリウムより低
い屈折率を有する２層以上の低反射膜を、光出射側鏡面
から屈折率が順に低くなるように積層し、光出射側鏡面
の直上の第１の低反射膜を、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２
Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれた
いずれか１種の材料で形成したので、スロープ効率と寿
命を向上させることができ、高出力で高信頼性の発光素
子を提供できる。

【０１１６】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、第１の低反射膜を、ＺｒＯ_２,Ｓｉ_３Ｎ_４，及びＡ
ｌＮから選ばれたいずれか１種の材料で形成し、さら
に、第１の低反射膜の上に、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｍ
ｇＯ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる
第２の低反射膜を形成するようにしたので、発光素子の
信頼性をより高めることができる。

【０１１７】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、光出射側鏡面に、ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，及びＭｇＦ
_２から選ばれたいずれか１種からなる１層の低反射膜を
形成するようにしたので、スロープ効率の高いレーザ素
子が得られる。

【０１１８】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、光反射側鏡面に、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，
ＡｌＮ，及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からな
る保護膜を形成し、かつ、保護膜の上に低屈折率層と高
屈折率層とを交互に積層してなる高反射膜を形成するよ
うにしたので、端面破壊を抑制して高出力作動時におけ
る寿命を向上させることができる。

【０１１９】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を
有する２層以上の低反射膜が、光出射側鏡面から屈折率
が順に低くなるように積層され、光出射側鏡面の直上の
第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓ
ｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１
種から成り、光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓ
ｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１
種からなる保護膜が形成され、かつ、保護膜の上に低屈
折率層と高屈折率層とを交互に積層してなる高反射膜が
形成されてなるようにしたので、特に、高出力作動時に
おける、スロープ効率と寿命を向上させることができ
る。

【０１２０】また、本発明の窒化ガリウム系発光素子
は、高反射層の、低屈折率層と高屈折率層を、それぞ
れ、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２で形成したので、高反射層の反
射率を高めて出力をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る窒化ガリウム系
発光素子の構造を示す模式斜視図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る窒化ガリウム系
発光素子の構造を示す模式断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態２に係る窒化ガリウム系
発光素子の構造を示す斜視図である。

【図４】 本発明の実施の形態２に係る窒化ガリウム系
発光素子の構造を示す模式断面図である。

【図５】 従来の窒化ガリウム系発光素子の構造を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１,２ 窒化ガリウム系発光素子、１１ ＧａＮ基板、
１２,３５ ｎ型コンタクト層、１３,３６ クラック防
止層、１４,３７ ｎ型クラッド層、１５,３８ｎ型ガイ
ド層、１６,３９ 活性層、１７,４０ ｐ型キャップ
層、１８,４１ｐ型ガイド層、１９,４２ ｐ型クラッド
層、２０,４３ ｐ型コンタクト層、２１ 絶縁膜、２
２,５１ ｎ側電極、２３,５０ ｐ側電極、３１ サフ
ァイア基板、３２ バッファ層、３３,３４ アンドー
プＧａＮ層、６０ 第１の絶縁膜、６１ 第２の絶縁
膜、７０ パッド電極、８０ 多層低反射膜、８１ 第
１の反射膜、８２ 第２の反射膜、９０ 保護膜、９１
高反射膜、９２ 低屈折率層と高屈折率層の積層膜。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストライプ状の発光層の両端面に、光出
   射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化
   ガリウム系発光素子において、 光出射側鏡面に、窒化ガリウムより低い屈折率を有する
   ２層以上の低反射膜が、該光出射側鏡面から屈折率が順
   に低くなるように積層され、該光出射側鏡面の直上の第
   １の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ
   _３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種
   からなる窒化ガリウム系発光素子。
2. 【請求項２】 上記第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２,Ｓｉ
   _３Ｎ_４及びＡｌＮから選ばれたいずれか１種から成り、
   第１の低反射膜の上に、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ _３，ＭｇＯ
   及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる第２の
   低反射膜が形成されてなる請求項１に記載の窒化ガリウ
   ム系発光素子。
3. 【請求項３】 上記光出射側鏡面に、窒化ガリウムより
   低い屈折率を有する１層の低反射膜が形成され、該低反
   射膜はＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３及びＭｇＦ_２から選ばれたい
   ずれか１種からなる請求項１記載の窒化ガリウム系発光
   素子。
4. 【請求項４】 上記光反射側鏡面に、ＺｒＯ_２，Ｍｇ
   Ｏ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいず
   れか１種からなる保護膜を形成し、かつ、該保護膜の上
   に低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層してなる高反
   射膜を形成してなる請求項１〜３のいずれか一つに記載
   の窒化ガリウム系発光素子。
5. 【請求項５】 ストライプ状の発光層の両端面に、光出
   射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化
   ガリウム系発光素子において、 光反射側鏡面に、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ
   Ｎ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる保護
   膜を形成し、かつ、該保護膜の上に低屈折率層と高屈折
   率層とを交互に積層してなる高反射膜を形成してなる窒
   化ガリウム系発光素子。
6. 【請求項６】 ストライプ状の発光層の両端面に、光出
   射側鏡面と光反射側鏡面を持つ共振器構造を有する窒化
   ガリウム系発光素子において、 光出射側鏡面には、窒化ガリウムより低い屈折率を有す
   る２層以上の低反射膜が、該光出射側鏡面から屈折率が
   順に低くなるように積層され、該光出射側鏡面の直上の
   第１の低反射膜が、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓ
   ｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１
   種から成り、 光反射側鏡面には、ＺｒＯ_２，ＭｇＯ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａ
   ｌＮ及びＭｇＦ_２から選ばれたいずれか１種からなる保
   護膜が形成され、かつ、該保護膜の上に低屈折率層と高
   屈折率層とを交互に積層してなる高反射膜が形成されて
   なる窒化ガリウム系発光素子窒化ガリウム系発光素子。
7. 【請求項７】 上記低屈折率層と上記高屈折率層が、そ
   れぞれ、ＳｉＯ_２とＺｒＯ_２からなる請求項４乃至請求
   項６に記載の窒化ガリウム系発光素子。