JP2003229638A - 窒化物系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化物系化合物半導体発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低密度欠陥領域内に高密度欠陥領域を周期的
に有するという半導体基板の特質を利用して、リーク電
流の発生を抑制した構成の窒化物系化合物半導体発光素
子を提供する。 【解決手段】 本窒化物系半導体レーザ素子10は、ｎ型
ＧａＮ基板12上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層14、ｎ型
ＧａＮ第１光ガイド層16、ＩｎＧａＮ活性層18、ｐ型Ｉ
ｎＧａＮ第２光ガイド層20、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
22、及びｐ型ＧａＮコンタクト層24を、順次、積層した
積層構造を備えている。ｐ型クラッド層の上層部及びｐ
型コンタクト層は、一方向にリッジストライプ状に延び
るリッジストライプ部26として形成され、リッジストラ
イプ部26の両脇は絶縁膜28で被覆されている。リッジス
トライプ部は、高密度欠陥領域30間に形成されている。
ｐ側電極32は、高密度欠陥領域間をリッジストライプ部
に沿って延在している。ｎ側電極34は、ＧａＮ基板の裏
面上にほぼ全面に設けられた電極層から高密度欠陥領域
12ａと接触しないように一部を切り欠いてなる電極層と
して形成されている。
に有するという半導体基板の特質を利用して、リーク電
流の発生を抑制した構成の窒化物系化合物半導体発光素
子を提供する。 【解決手段】 本窒化物系半導体レーザ素子10は、ｎ型
ＧａＮ基板12上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層14、ｎ型
ＧａＮ第１光ガイド層16、ＩｎＧａＮ活性層18、ｐ型Ｉ
ｎＧａＮ第２光ガイド層20、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
22、及びｐ型ＧａＮコンタクト層24を、順次、積層した
積層構造を備えている。ｐ型クラッド層の上層部及びｐ
型コンタクト層は、一方向にリッジストライプ状に延び
るリッジストライプ部26として形成され、リッジストラ
イプ部26の両脇は絶縁膜28で被覆されている。リッジス
トライプ部は、高密度欠陥領域30間に形成されている。
ｐ側電極32は、高密度欠陥領域間をリッジストライプ部
に沿って延在している。ｎ側電極34は、ＧａＮ基板の裏
面上にほぼ全面に設けられた電極層から高密度欠陥領域
12ａと接触しないように一部を切り欠いてなる電極層と
して形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系化合物半
導体発光素子に関し、更に詳細には、リーク電流の発生
を抑制した構成の窒化物系化合物半導体発光素子に関す
るものである。
導体発光素子に関し、更に詳細には、リーク電流の発生
を抑制した構成の窒化物系化合物半導体発光素子に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、Ａｌ
ＧａＩｎＮ、ＡｌＢＧａＩｎＮなどのナイトライド化合
物半導体（以下、窒化物系化合物半導体と言う）は、Ａ
ｌＧａＩｎＡｓ系やＡｌＧａＩｎＰ系などのIII −Ｖ族
化合物半導体に比べて、一般に、バンドギャップエネル
ギーＥｇが大きく、かつ直接遷移型半導体であるという
特徴を有している。この特徴により、これらの窒化物系
化合物半導体は、紫外線から赤色に至る広い波長範囲に
おいて発光する半導体レーザ素子や、発光ダイオード
（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）などの半導体発光素
子を作製する材料として注目されている。そして、これ
らの半導体発光素子は、高密度光ディスクの記録／再生
光ピックアップ用の光源、フルカラー・ディスプレイの
発光素子、その他、環境・医療などの分野の発光デバイ
スとして、広く応用されつつある。
ＧａＩｎＮ、ＡｌＢＧａＩｎＮなどのナイトライド化合
物半導体（以下、窒化物系化合物半導体と言う）は、Ａ
ｌＧａＩｎＡｓ系やＡｌＧａＩｎＰ系などのIII −Ｖ族
化合物半導体に比べて、一般に、バンドギャップエネル
ギーＥｇが大きく、かつ直接遷移型半導体であるという
特徴を有している。この特徴により、これらの窒化物系
化合物半導体は、紫外線から赤色に至る広い波長範囲に
おいて発光する半導体レーザ素子や、発光ダイオード
（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）などの半導体発光素
子を作製する材料として注目されている。そして、これ
らの半導体発光素子は、高密度光ディスクの記録／再生
光ピックアップ用の光源、フルカラー・ディスプレイの
発光素子、その他、環境・医療などの分野の発光デバイ
スとして、広く応用されつつある。
【０００３】また、これらの窒化物系化合物半導体に
は、例えば高電界域でＧａＮの飽和速度が大きいこと、
或いはＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor ）構造
の作製に際し、半導体層として窒化物系化合物半導体
を、絶縁層として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い、
半導体層及び絶縁層を連続して結晶成長させることが出
来るというような特徴がある。この特徴により、窒化物
系化合物半導体素子は、飽和ドリフト速度や静電破壊電
圧が大きく、高速動作性、高速スイッチング性、大電流
動作性などに優れた電子素子として注目されている。
は、例えば高電界域でＧａＮの飽和速度が大きいこと、
或いはＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor ）構造
の作製に際し、半導体層として窒化物系化合物半導体
を、絶縁層として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い、
半導体層及び絶縁層を連続して結晶成長させることが出
来るというような特徴がある。この特徴により、窒化物
系化合物半導体素子は、飽和ドリフト速度や静電破壊電
圧が大きく、高速動作性、高速スイッチング性、大電流
動作性などに優れた電子素子として注目されている。
【０００４】更に、窒化物系化合物半導体は、（１）熱
伝導性がＧａＡｓ系などより高いので、ＧａＡｓ系に比
べて高温下の高出力素子の材料として有利である、
（２）化学的に安定した材料であり、また硬度も高いの
で、信頼性の高い素子材料であると評価できる。
伝導性がＧａＡｓ系などより高いので、ＧａＡｓ系に比
べて高温下の高出力素子の材料として有利である、
（２）化学的に安定した材料であり、また硬度も高いの
で、信頼性の高い素子材料であると評価できる。
【０００５】一般に、半導体膜を基板上に成長させる時
には、成長膜と同類あるいは格子定数の近いバルク基板
を基板として用いる。従って、窒化物系半導体素子の場
合には、例えば同じ窒化物系半導体からなるＧａＮ基板
等が望ましいが、ＧａＮ基板の作製は超高圧、超高温の
もとで小さなサイズの基板ができているに過ぎず、実用
的に大きなサイズの基板を作製することは極めて困難で
ある。窒化物系半導体素子の基板としてＳｉＣ基板、Ｚ
ｎＯ基板、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板も使用されてきたが、一
般的には、窒化物系半導体素子はサファイア基板上に作
製されることが最も多い。
には、成長膜と同類あるいは格子定数の近いバルク基板
を基板として用いる。従って、窒化物系半導体素子の場
合には、例えば同じ窒化物系半導体からなるＧａＮ基板
等が望ましいが、ＧａＮ基板の作製は超高圧、超高温の
もとで小さなサイズの基板ができているに過ぎず、実用
的に大きなサイズの基板を作製することは極めて困難で
ある。窒化物系半導体素子の基板としてＳｉＣ基板、Ｚ
ｎＯ基板、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板も使用されてきたが、一
般的には、窒化物系半導体素子はサファイア基板上に作
製されることが最も多い。
【０００６】サファイア基板は、高品質かつ安価で２イ
ンチ以上のサイズのものが供給されているが、窒化物系
半導体の典型であるＧａＮとは、格子不整合と熱膨張係
数差が大きいという問題を有する。また、サファイア基
板は、劈開性がなく、電気伝導性が小さく電気的に絶縁
である。例えば、サファイアとＧａＮとの格子不整合は
約１３％であって大きいので、サファイア基板とＧａＮ
層の間に緩衝層を設けて不整合を緩和し、良好な単結晶
のＧａＮ層をエピタキシャル成長させるようにしている
ものの、その欠陥密度は、例えば１０8 〜１０9 ｃｍ-2
程度にも達していて、半導体素子の動作信頼性にとって
悪影響を与えている。
ンチ以上のサイズのものが供給されているが、窒化物系
半導体の典型であるＧａＮとは、格子不整合と熱膨張係
数差が大きいという問題を有する。また、サファイア基
板は、劈開性がなく、電気伝導性が小さく電気的に絶縁
である。例えば、サファイアとＧａＮとの格子不整合は
約１３％であって大きいので、サファイア基板とＧａＮ
層の間に緩衝層を設けて不整合を緩和し、良好な単結晶
のＧａＮ層をエピタキシャル成長させるようにしている
ものの、その欠陥密度は、例えば１０8 〜１０9 ｃｍ-2
程度にも達していて、半導体素子の動作信頼性にとって
悪影響を与えている。
【０００７】更に、（１）サファイア基板とＧａＮ層と
の熱膨張係数の差が大きいので、結晶成長膜が厚いと、
室温でも基板反りが大きくなって、クラックの発生が心
配される等の素子形成プロセス上で制約が多く、また、
（２）サファイア基板には劈開性が無く、鏡面性の高い
レーザ端面を安定して形成することが難しい、更には、
（３）サファイアが絶縁性のために、ＧａＡｓ系半導体
レーザ素子のように基板裏面に一方の電極を設けること
が難しく、ｐ側電極及びｎ側電極の双方を基板上の窒化
物系化合物半導体の積層構造側に設けることが必要とな
り、素子面積が広くなり、工程が複雑になる。
の熱膨張係数の差が大きいので、結晶成長膜が厚いと、
室温でも基板反りが大きくなって、クラックの発生が心
配される等の素子形成プロセス上で制約が多く、また、
（２）サファイア基板には劈開性が無く、鏡面性の高い
レーザ端面を安定して形成することが難しい、更には、
（３）サファイアが絶縁性のために、ＧａＡｓ系半導体
レーザ素子のように基板裏面に一方の電極を設けること
が難しく、ｐ側電極及びｎ側電極の双方を基板上の窒化
物系化合物半導体の積層構造側に設けることが必要とな
り、素子面積が広くなり、工程が複雑になる。
【０００８】そこで、窒化物系化合物半導体、特にＧａ
Ｎ系化合物半導体と格子整合するＧａＮ単結晶基板を工
業的に容易な方法で作製する研究が盛んに行われてい
る。その一つとして、例えば、特開２００１−１０２３
０７号公報は、気相成長の成長表面が平面状態でなく、
三次元的なファセット構造を持つようにし、ファセット
構造を持ったまま、ファセット構造を埋め込まないで成
長させることにより転位を低減するようにした単結晶窒
化ガリウムの結晶成長方法を開示している。本方法によ
れば、窓付きマスクを介してＧａＡｓ基板上にＧａＮ単
結晶層を成長させ、成長させたＧａＮ単結晶層をスライ
シングすることにより、ＧａＮ単結晶基板を作製するこ
とができる。
Ｎ系化合物半導体と格子整合するＧａＮ単結晶基板を工
業的に容易な方法で作製する研究が盛んに行われてい
る。その一つとして、例えば、特開２００１−１０２３
０７号公報は、気相成長の成長表面が平面状態でなく、
三次元的なファセット構造を持つようにし、ファセット
構造を持ったまま、ファセット構造を埋め込まないで成
長させることにより転位を低減するようにした単結晶窒
化ガリウムの結晶成長方法を開示している。本方法によ
れば、窓付きマスクを介してＧａＡｓ基板上にＧａＮ単
結晶層を成長させ、成長させたＧａＮ単結晶層をスライ
シングすることにより、ＧａＮ単結晶基板を作製するこ
とができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前掲公報に
記載されているような方法によって作製したＧａＮ基板
上に窒化物系化合物半導体層の積層構造を有する発光素
子を形成した場合、電極の配置場所いかんによっては、
リーク電流が大きいという問題があった。リーク電流
は、発光に寄与しない無効電流となるため、電気的、光
学的特性等の素子特性が悪化し、素子性能のばらつきの
原因となる。また、素子性能のばらつきは、製品歩留ま
りの悪化を招くことになる。
記載されているような方法によって作製したＧａＮ基板
上に窒化物系化合物半導体層の積層構造を有する発光素
子を形成した場合、電極の配置場所いかんによっては、
リーク電流が大きいという問題があった。リーク電流
は、発光に寄与しない無効電流となるため、電気的、光
学的特性等の素子特性が悪化し、素子性能のばらつきの
原因となる。また、素子性能のばらつきは、製品歩留ま
りの悪化を招くことになる。
【００１０】そこで、半導体基板の特質を利用して、リ
ーク電流の発生を抑制する研究が進められていて、本発
明の目的は、そのような構成の窒化物系化合物半導体発
光素子を提供することである。
ーク電流の発生を抑制する研究が進められていて、本発
明の目的は、そのような構成の窒化物系化合物半導体発
光素子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の課題
を解決する研究の過程で、低密度欠陥領域中に高密度欠
陥領域が規則的、例えば周期的に配列されている、新規
な構成の半導体基板として開発されたＧａＮ単結晶基板
に注目した。このＧａＮ単結晶基板は、特開２００１−
１０２３０７号公報に開示された技術を改良し、低密度
欠陥領域中に発生する高密度欠陥領域の位置を制御する
ことにより、開発されたものである。
を解決する研究の過程で、低密度欠陥領域中に高密度欠
陥領域が規則的、例えば周期的に配列されている、新規
な構成の半導体基板として開発されたＧａＮ単結晶基板
に注目した。このＧａＮ単結晶基板は、特開２００１−
１０２３０７号公報に開示された技術を改良し、低密度
欠陥領域中に発生する高密度欠陥領域の位置を制御する
ことにより、開発されたものである。
【００１２】開発された半導体基板の高密度欠陥領域の
配列パターンは、自在であって、例えば、図４に示すよ
うな六方格子状の配列、図６（ａ）に示すような正方形
格子状の配列、図６（ｂ）に示すように長方形格子状の
配列等がある。図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、高
密度欠陥領域を説明するＧａＮ基板の平面図及び断面図
である。また、高密度欠陥領域の配列パターンは、上述
のような分散型パターンだけではなく、例えば図７
（ａ）に示すように、点状の高密度欠陥領域が断続して
線状に配置されたもの、更には図７（ｂ）に示すよう
に、高密度欠陥領域が線状に連続しているものも作製可
能である。
配列パターンは、自在であって、例えば、図４に示すよ
うな六方格子状の配列、図６（ａ）に示すような正方形
格子状の配列、図６（ｂ）に示すように長方形格子状の
配列等がある。図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、高
密度欠陥領域を説明するＧａＮ基板の平面図及び断面図
である。また、高密度欠陥領域の配列パターンは、上述
のような分散型パターンだけではなく、例えば図７
（ａ）に示すように、点状の高密度欠陥領域が断続して
線状に配置されたもの、更には図７（ｂ）に示すよう
に、高密度欠陥領域が線状に連続しているものも作製可
能である。
【００１３】ここで、ＧａＮ単結晶基板の作製方法を説
明する。ＧａＮ単結晶の基本的な結晶成長メカニズム
は、ファセット面からなる斜面を有して成長し、そのフ
ァセット面斜面を維持して、成長することで、転位を伝
播させ、所定の位置に転位を集合させる。このファセッ
ト面により成長した領域は、転位の移動により、低欠陥
領域となる。一方、そのファセット面斜面下部には、明
確な境界を持った高密度の欠陥領域を有して成長が行わ
れ、転位は、高密度の欠陥領域の境界あるいはその内部
に集合し、ここで消滅あるいは蓄積する。
明する。ＧａＮ単結晶の基本的な結晶成長メカニズム
は、ファセット面からなる斜面を有して成長し、そのフ
ァセット面斜面を維持して、成長することで、転位を伝
播させ、所定の位置に転位を集合させる。このファセッ
ト面により成長した領域は、転位の移動により、低欠陥
領域となる。一方、そのファセット面斜面下部には、明
確な境界を持った高密度の欠陥領域を有して成長が行わ
れ、転位は、高密度の欠陥領域の境界あるいはその内部
に集合し、ここで消滅あるいは蓄積する。
【００１４】この高密度の欠陥領域の形状によって、フ
ァセット面の形状も異なる。欠陥領域が、ドット状の場
合は、そのドットを底として、ファセット面が取り巻
き、ファセット面からなるピットを形成する。また、欠
陥領域が、ストライプ状の場合は、ストライプを谷底と
して、その両側にファセット面傾斜面を有し、横に倒し
た３角形のプリズム状のファセット面となる。
ァセット面の形状も異なる。欠陥領域が、ドット状の場
合は、そのドットを底として、ファセット面が取り巻
き、ファセット面からなるピットを形成する。また、欠
陥領域が、ストライプ状の場合は、ストライプを谷底と
して、その両側にファセット面傾斜面を有し、横に倒し
た３角形のプリズム状のファセット面となる。
【００１５】この高密度の欠陥領域は、いくつかの状態
があり得る。例えば、多結晶からなる場合がある。ま
た、単結晶であるが、周りの低欠陥領域に対して、微傾
斜している場合もある。また、周りの低欠陥領域に対し
て、Ｃ軸が反転している場合もある。こうして、この高
密度の欠陥領域は、明確な、境界を有しており、周りと
区別される。この高欠陥密度領域を有して成長すること
により、その周りの、ファセット面を埋め込むことな
く、ファセット面を維持して成長を進行することができ
る。その後、ＧａＮ成長層の表面を研削、研磨を施すこ
とにより、表面を平坦化し、基板として、使用できる形
態とすることができる。
があり得る。例えば、多結晶からなる場合がある。ま
た、単結晶であるが、周りの低欠陥領域に対して、微傾
斜している場合もある。また、周りの低欠陥領域に対し
て、Ｃ軸が反転している場合もある。こうして、この高
密度の欠陥領域は、明確な、境界を有しており、周りと
区別される。この高欠陥密度領域を有して成長すること
により、その周りの、ファセット面を埋め込むことな
く、ファセット面を維持して成長を進行することができ
る。その後、ＧａＮ成長層の表面を研削、研磨を施すこ
とにより、表面を平坦化し、基板として、使用できる形
態とすることができる。
【００１６】この高密度の欠陥領域を形成する方法は、
下地基板上に、ＧａＮを結晶成長する際に、高密度欠陥
領域を形成する場所に、種を予め形成しておくことによ
り、発生させることができる。その種としては、種とな
る微小領域に非晶質、あるいは多結晶の層を形成する。
その上から、ＧａＮを成長することで、丁度その種の領
域に、高密度の欠陥領域を形成することが出来る。
下地基板上に、ＧａＮを結晶成長する際に、高密度欠陥
領域を形成する場所に、種を予め形成しておくことによ
り、発生させることができる。その種としては、種とな
る微小領域に非晶質、あるいは多結晶の層を形成する。
その上から、ＧａＮを成長することで、丁度その種の領
域に、高密度の欠陥領域を形成することが出来る。
【００１７】ＧａＮ単結晶基板の具体的な製造方法とし
ては、次の通りである。まず、ＧａＮ層を成長させる下
地基板を用いる。下地基板は、必ずしも特定せず、一般
的なサファイア基板でも良いが、後工程で下地基板を除
去することを考慮すると、ＧａＡｓ基板等が好ましい。
下地基板の上に、例えば、ＳｉＯ2層からなる種を規則
的に、例えば周期的に形成する。種の形状は、高密度欠
陥領域の配列、形状に従って、ドット状、あるいはスト
ライプ状である。その後、Hydride Vapor Phase Epitax
y(ＨＶＰＥ)にて、ＧａＮを厚膜成長する。成長後、表
面には、種のパターン形状に応じた、ファセット面が形
成される。例えば、種がドット状のパターンの場合は、
ファセット面からなるピットが規則正しく形成され、種
がストライプ状の場合は、プリズム状のファセット面が
形成される。
ては、次の通りである。まず、ＧａＮ層を成長させる下
地基板を用いる。下地基板は、必ずしも特定せず、一般
的なサファイア基板でも良いが、後工程で下地基板を除
去することを考慮すると、ＧａＡｓ基板等が好ましい。
下地基板の上に、例えば、ＳｉＯ2層からなる種を規則
的に、例えば周期的に形成する。種の形状は、高密度欠
陥領域の配列、形状に従って、ドット状、あるいはスト
ライプ状である。その後、Hydride Vapor Phase Epitax
y(ＨＶＰＥ)にて、ＧａＮを厚膜成長する。成長後、表
面には、種のパターン形状に応じた、ファセット面が形
成される。例えば、種がドット状のパターンの場合は、
ファセット面からなるピットが規則正しく形成され、種
がストライプ状の場合は、プリズム状のファセット面が
形成される。
【００１８】ＧａＮ層を成長させた後、下地基板を除去
し、さらに、ＧａＮの厚膜層を、研削加工、研磨加工し
て表面を平坦化する。それによって、ＧａＮ基板を製造
することができる。ＧａＮ基板の厚さは、自由に設定出
来る。この様にして作製された、ＧａＮ基板は、Ｃ面が
主面であり、その中に、所定のサイズのドット状あるい
はストライプ状の高欠陥密度領域が規則正しく、形成さ
れた基板となっている。高欠陥密度領域以外の単結晶領
域は、高欠陥密度領域に比べ、転位密度が著しく低い低
転位密度領域となっている。
し、さらに、ＧａＮの厚膜層を、研削加工、研磨加工し
て表面を平坦化する。それによって、ＧａＮ基板を製造
することができる。ＧａＮ基板の厚さは、自由に設定出
来る。この様にして作製された、ＧａＮ基板は、Ｃ面が
主面であり、その中に、所定のサイズのドット状あるい
はストライプ状の高欠陥密度領域が規則正しく、形成さ
れた基板となっている。高欠陥密度領域以外の単結晶領
域は、高欠陥密度領域に比べ、転位密度が著しく低い低
転位密度領域となっている。
【００１９】本発明者は、研究を進めていく過程で、高
密度欠陥領域に電極を配置すると、リーク電流が結晶欠
陥を介して流れることを見い出した。それは、図５に示
すように、上述のＧａＮ基板７６上に形成された積層構
造８０では、ＧａＮ基板７６の高密度欠陥領域７８の結
晶欠陥が上方の積層構造８０にも伝搬してその部分が高
密度欠陥領域８２となる。つまり、高密度欠陥領域７８
上に成長した積層構造部分はどうしても高密度欠陥領域
となる。そして、リーク電流は、電極から積層構造の高
密度欠陥領域を通って流れることになる。そして、高密
度欠陥領域を通るリーク電流が生じないように、低密度
欠陥領域に電極を配置することを着想し、種々の実験の
末に、本発明を発明するに到った。以上の説明では、主
として、半導体レーザ素子を例にして説明したが、これ
は、窒化物系化合物半導体発光素子全般に該当すること
である。
密度欠陥領域に電極を配置すると、リーク電流が結晶欠
陥を介して流れることを見い出した。それは、図５に示
すように、上述のＧａＮ基板７６上に形成された積層構
造８０では、ＧａＮ基板７６の高密度欠陥領域７８の結
晶欠陥が上方の積層構造８０にも伝搬してその部分が高
密度欠陥領域８２となる。つまり、高密度欠陥領域７８
上に成長した積層構造部分はどうしても高密度欠陥領域
となる。そして、リーク電流は、電極から積層構造の高
密度欠陥領域を通って流れることになる。そして、高密
度欠陥領域を通るリーク電流が生じないように、低密度
欠陥領域に電極を配置することを着想し、種々の実験の
末に、本発明を発明するに到った。以上の説明では、主
として、半導体レーザ素子を例にして説明したが、これ
は、窒化物系化合物半導体発光素子全般に該当すること
である。
【００２０】上記目的を達成するために、本発明に係る
窒化物系化合物半導体発光素子（以下、第１の発明と言
う）は、周囲の低密度欠陥領域より結晶欠陥密度が高い
高密度欠陥領域が周期的な基板面上配列で基板を貫通し
ている半導体結晶基板上に、窒化物系化合物半導体の積
層構造を備える窒化物系化合物半導体発光素子であっ
て、積層構造を挟む１対の電極の一方の電極は基板裏面
の低密度欠陥領域上に設けられ、他方の電極は基板の低
密度欠陥領域上方の積層構造上に設けられ、かつ活性領
域が１対の電極で挟まれた積層構造内に形成されている
ことを特徴としている。
窒化物系化合物半導体発光素子（以下、第１の発明と言
う）は、周囲の低密度欠陥領域より結晶欠陥密度が高い
高密度欠陥領域が周期的な基板面上配列で基板を貫通し
ている半導体結晶基板上に、窒化物系化合物半導体の積
層構造を備える窒化物系化合物半導体発光素子であっ
て、積層構造を挟む１対の電極の一方の電極は基板裏面
の低密度欠陥領域上に設けられ、他方の電極は基板の低
密度欠陥領域上方の積層構造上に設けられ、かつ活性領
域が１対の電極で挟まれた積層構造内に形成されている
ことを特徴としている。
【００２１】本発明に係る別の窒化物系化合物半導体発
光素子（以下、第２の発明と言う）は、周囲の低密度欠
陥領域より結晶欠陥密度が高い高密度欠陥領域が周期的
な基板面上配列で基板を貫通している半導体結晶基板上
に、窒化物系化合物半導体の積層構造を備える窒化物系
化合物半導体発光素子であって、基板の高密度欠陥領域
間の低密度欠陥領域上の積層構造は、上部がリッジスト
ライプとしてに形成され、かつリッジストライプの両脇
が絶縁膜で被覆され、積層構造を挟む１対の電極の一方
の電極が基板の高密度欠陥領域間の低密度欠陥領域上に
設けられ、他方の電極がリッジストライプ上に延在し、
更にリッジストライプ脇の絶縁膜を介して高密度欠陥領
域上方の積層構造上に延在していることを特徴としてい
る。
光素子（以下、第２の発明と言う）は、周囲の低密度欠
陥領域より結晶欠陥密度が高い高密度欠陥領域が周期的
な基板面上配列で基板を貫通している半導体結晶基板上
に、窒化物系化合物半導体の積層構造を備える窒化物系
化合物半導体発光素子であって、基板の高密度欠陥領域
間の低密度欠陥領域上の積層構造は、上部がリッジスト
ライプとしてに形成され、かつリッジストライプの両脇
が絶縁膜で被覆され、積層構造を挟む１対の電極の一方
の電極が基板の高密度欠陥領域間の低密度欠陥領域上に
設けられ、他方の電極がリッジストライプ上に延在し、
更にリッジストライプ脇の絶縁膜を介して高密度欠陥領
域上方の積層構造上に延在していることを特徴としてい
る。
【００２２】高密度欠陥領域は、基板を貫通する柱状又
は柱が横方向に連続して繋がっている板状の領域であ
り、高密度欠陥領域の断面形状は任意である。本発明
で、窒化物系化合物半導体発光素子を構成する窒化物系
化合物半導体層の積層構造の活性領域は、高密度欠陥領
域と高密度欠陥領域との間の低密度欠陥領域上に設けて
ある。
は柱が横方向に連続して繋がっている板状の領域であ
り、高密度欠陥領域の断面形状は任意である。本発明
で、窒化物系化合物半導体発光素子を構成する窒化物系
化合物半導体層の積層構造の活性領域は、高密度欠陥領
域と高密度欠陥領域との間の低密度欠陥領域上に設けて
ある。
【００２３】本発明の窒化物系化合物半導体発光素子
は、窒化物系半導体レーザ素子、窒化物系半導体発光ダ
イオード等を含む概念である。また、半導体結晶基板と
は、結晶欠陥密度が周囲より高い領域として、周期的な
基板面上配列で基板を貫通している高密度欠陥領域を有
する限り、その組成に制約はない。窒化物系化合物半導
体とは、Ａｌa Ｂb Ｇａc Ｉｎd Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝
１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）を言う。
は、窒化物系半導体レーザ素子、窒化物系半導体発光ダ
イオード等を含む概念である。また、半導体結晶基板と
は、結晶欠陥密度が周囲より高い領域として、周期的な
基板面上配列で基板を貫通している高密度欠陥領域を有
する限り、その組成に制約はない。窒化物系化合物半導
体とは、Ａｌa Ｂb Ｇａc Ｉｎd Ｎ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝
１、０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１）を言う。
【００２４】電極の平面形状には制約はなく、例えば、
基板裏面上にほぼ全面に設けられた電極層から高密度欠
陥領域と接触しないように一部を切り欠いてなる電極層
として一方の電極を形成しても良い。第１の発明では、
ｐ側電極及びｎ側電極が、低密度欠陥領域上に形成され
ているので、高密度欠陥領域を介して流れるリーク電流
を大幅に低減させることができる。また、第２の発明で
は、ｐ側電極は高密度欠陥領域上にも延在しているもの
の、絶縁膜によって高密度欠陥領域から絶縁されている
ので、ｐ側電極は低密度欠陥領域上にのみ形成されてい
る第１の発明と同様に作用する。
基板裏面上にほぼ全面に設けられた電極層から高密度欠
陥領域と接触しないように一部を切り欠いてなる電極層
として一方の電極を形成しても良い。第１の発明では、
ｐ側電極及びｎ側電極が、低密度欠陥領域上に形成され
ているので、高密度欠陥領域を介して流れるリーク電流
を大幅に低減させることができる。また、第２の発明で
は、ｐ側電極は高密度欠陥領域上にも延在しているもの
の、絶縁膜によって高密度欠陥領域から絶縁されている
ので、ｐ側電極は低密度欠陥領域上にのみ形成されてい
る第１の発明と同様に作用する。
【００２５】本発明では、高密度欠陥領域の配列パター
ンは自在であって、具体的には、高密度欠陥領域が、半
導体結晶基板の基板面上で周期的に、例えば正方形格子
状、長方形格子状、及び六方格子状のいずれかの配置で
点在していても良い。また、高密度欠陥領域が、半導体
結晶基板の基板面上で相互に離隔して平行に、かつ周期
的に配置された線状の高密度欠陥領域であって、点状の
高密度欠陥領域が相互に接して、又は断続して線状に配
置されてなる高密度欠陥領域、又は高密度欠陥領域が連
続して線状に延在してなる高密度欠陥領域であっても良
い。
ンは自在であって、具体的には、高密度欠陥領域が、半
導体結晶基板の基板面上で周期的に、例えば正方形格子
状、長方形格子状、及び六方格子状のいずれかの配置で
点在していても良い。また、高密度欠陥領域が、半導体
結晶基板の基板面上で相互に離隔して平行に、かつ周期
的に配置された線状の高密度欠陥領域であって、点状の
高密度欠陥領域が相互に接して、又は断続して線状に配
置されてなる高密度欠陥領域、又は高密度欠陥領域が連
続して線状に延在してなる高密度欠陥領域であっても良
い。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。尚、以下の実施形態例で示す積層構造の構
成、化合物半導体層の組成等は、本発明の理解を容易に
するための一つの例示であって、本発明はこの例示に限
定されるものではない。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係る窒化物系化合物半導
体発光素子を窒化物系半導体レーザ素子に適用した実施
形態の一例であって、図１は窒化物系半導体レーザ素子
の断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、
積層構造上のｐ側電極の配置、及び基板裏面のｎ側電極
の配置を示す平面図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、
それぞれ、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
ＧａＮ基板の高密度欠陥領域の配置を示す平面図及び断
面図である。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。尚、以下の実施形態例で示す積層構造の構
成、化合物半導体層の組成等は、本発明の理解を容易に
するための一つの例示であって、本発明はこの例示に限
定されるものではない。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係る窒化物系化合物半導
体発光素子を窒化物系半導体レーザ素子に適用した実施
形態の一例であって、図１は窒化物系半導体レーザ素子
の断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、
積層構造上のｐ側電極の配置、及び基板裏面のｎ側電極
の配置を示す平面図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、
それぞれ、本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子の
ＧａＮ基板の高密度欠陥領域の配置を示す平面図及び断
面図である。
【００２７】本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子
１０が形成されるＧａＮ基板７６は、図４（ａ）及び
（ｂ）に示すように、結晶欠陥密度が周囲の領域より高
い、いわゆる高密度欠陥領域７８がＧａＮ基板７６を貫
通して、かつ、平面的には基板面上で周期的な六方格子
状配列で存在しているという特質を有している。本実施
形態例の窒化物系半導体レーザ素子１０のＧａＮ基板１
２は、ＧａＮ基板７６上で、図８（ａ）に示すような配
置で区画されている。図８（ａ）中、９０は窒化物系半
導体レーザ素子１０のレーザストライプを示している。
本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子１０は、図１
に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１２上に、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ第１光ガイド層１６、Ｉ
ｎＧａＮ活性層１８、ｐ型ＩｎＧａＮ第２光ガイド層２
０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２、及びｐ型ＧａＮコ
ンタクト層２４を、順次、積層した積層構造を備えてい
る。
１０が形成されるＧａＮ基板７６は、図４（ａ）及び
（ｂ）に示すように、結晶欠陥密度が周囲の領域より高
い、いわゆる高密度欠陥領域７８がＧａＮ基板７６を貫
通して、かつ、平面的には基板面上で周期的な六方格子
状配列で存在しているという特質を有している。本実施
形態例の窒化物系半導体レーザ素子１０のＧａＮ基板１
２は、ＧａＮ基板７６上で、図８（ａ）に示すような配
置で区画されている。図８（ａ）中、９０は窒化物系半
導体レーザ素子１０のレーザストライプを示している。
本実施形態例の窒化物系半導体レーザ素子１０は、図１
に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１２上に、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ第１光ガイド層１６、Ｉ
ｎＧａＮ活性層１８、ｐ型ＩｎＧａＮ第２光ガイド層２
０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２、及びｐ型ＧａＮコ
ンタクト層２４を、順次、積層した積層構造を備えてい
る。
【００２８】ｐ型クラッド層２２の上層部及びｐ型コン
タクト層２４は、一方向にリッジストライプ状に延びる
リッジストライプ部２６として形成されている。リッジ
ストライプ部２６の両脇、つまりｐ型クラッド層２２の
上層部及びｐ型コンタクト層２４の両側、並びにｐ型ク
ラッド層２２上は、ＳｉＯ2 又はＳｉＮ X からなる絶縁
膜２８で被覆されている。
タクト層２４は、一方向にリッジストライプ状に延びる
リッジストライプ部２６として形成されている。リッジ
ストライプ部２６の両脇、つまりｐ型クラッド層２２の
上層部及びｐ型コンタクト層２４の両側、並びにｐ型ク
ラッド層２２上は、ＳｉＯ2 又はＳｉＮ X からなる絶縁
膜２８で被覆されている。
【００２９】ｎ型ＧａＮ基板１２は、図４に示すＧａＮ
基板７６と同様に、結晶欠陥密度が周囲の領域より高
い、いわゆる高密度欠陥領域１２ａがｎ型ＧａＮ基板１
２を貫通して、かつ、平面的には基板面上で周期的な配
列で存在しているという特質を有している。本実施形態
例のｎ型ＧａＮ基板１２では、高密度欠陥領域１２ａは
正三角形の千鳥格子状配置で円柱状に生成している（図
２参照）。ｎ型ＧａＮ基板１２の高密度欠陥領域１２ａ
の結晶欠陥は、図１に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１４、ｎ型ＧａＮ第１光ガイド層１６、ＩｎＧａ
Ｎ活性層１８、ｐ型ＩｎＧａＮ第２光ガイド層２０、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２２、及びｐ型ＧａＮコンタク
ト層２４に、順次、伝搬し、高密度欠陥領域３０を生成
させている。リッジストライプ部２６は、高密度欠陥領
域３０と高密度欠陥領域３０の間に形成されている。
基板７６と同様に、結晶欠陥密度が周囲の領域より高
い、いわゆる高密度欠陥領域１２ａがｎ型ＧａＮ基板１
２を貫通して、かつ、平面的には基板面上で周期的な配
列で存在しているという特質を有している。本実施形態
例のｎ型ＧａＮ基板１２では、高密度欠陥領域１２ａは
正三角形の千鳥格子状配置で円柱状に生成している（図
２参照）。ｎ型ＧａＮ基板１２の高密度欠陥領域１２ａ
の結晶欠陥は、図１に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１４、ｎ型ＧａＮ第１光ガイド層１６、ＩｎＧａ
Ｎ活性層１８、ｐ型ＩｎＧａＮ第２光ガイド層２０、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２２、及びｐ型ＧａＮコンタク
ト層２４に、順次、伝搬し、高密度欠陥領域３０を生成
させている。リッジストライプ部２６は、高密度欠陥領
域３０と高密度欠陥領域３０の間に形成されている。
【００３０】ｐ型コンタクト層２４上には、絶縁膜２８
の開口部２８ａを介してＮｉ／Ａｕ電極のような多層金
属膜のｐ側電極３２がオーミック接合電極として設けら
れている。また、ＧａＮ基板の導電性を利用して、ｎ型
ＧａＮ基板１２の裏面には、Ｔｉ／Ａｌ電極のような多
層金属膜のｎ側電極３４がオーミック接合電極として設
けられている。ｐ側電極３２は、図２（ａ）に示すよう
に、高密度欠陥領域３０と高密度欠陥領域３０との間を
リッジストライプ部２６に沿って延在している。また、
ｎ側電極３４は、図２（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＮ
基板１２の裏面上にほぼ全面に設けられた電極層からｎ
型ＧａＮ基板１２の高密度欠陥領域１２ａと接触しない
ように一部を切り欠いてなる電極層として形成されてい
る。
の開口部２８ａを介してＮｉ／Ａｕ電極のような多層金
属膜のｐ側電極３２がオーミック接合電極として設けら
れている。また、ＧａＮ基板の導電性を利用して、ｎ型
ＧａＮ基板１２の裏面には、Ｔｉ／Ａｌ電極のような多
層金属膜のｎ側電極３４がオーミック接合電極として設
けられている。ｐ側電極３２は、図２（ａ）に示すよう
に、高密度欠陥領域３０と高密度欠陥領域３０との間を
リッジストライプ部２６に沿って延在している。また、
ｎ側電極３４は、図２（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＮ
基板１２の裏面上にほぼ全面に設けられた電極層からｎ
型ＧａＮ基板１２の高密度欠陥領域１２ａと接触しない
ように一部を切り欠いてなる電極層として形成されてい
る。
【００３１】実施形態例２
本実施形態例は、第２の発明に係る窒化物系化合物半導
体発光素子を窒化物系半導体レーザ素子に適用した実施
形態の一例であって、図３は窒化物系半導体レーザ素子
の断面図である。本実施形態例の窒化物系半導体レーザ
素子４０は、図３に示すように、ｐ側電極４２が、ｐ型
コンタクト層２４上に延在し、更に絶縁膜２８を介して
高密度欠陥領域３０上まで延在していること、及びｎ側
電極４４がｎ型ＧａＮ基板１２の高密度欠陥領域１２ａ
間の低密度欠陥領域上に設けられていることを除いて、
実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子１０と同じ構
成を備えている。
体発光素子を窒化物系半導体レーザ素子に適用した実施
形態の一例であって、図３は窒化物系半導体レーザ素子
の断面図である。本実施形態例の窒化物系半導体レーザ
素子４０は、図３に示すように、ｐ側電極４２が、ｐ型
コンタクト層２４上に延在し、更に絶縁膜２８を介して
高密度欠陥領域３０上まで延在していること、及びｎ側
電極４４がｎ型ＧａＮ基板１２の高密度欠陥領域１２ａ
間の低密度欠陥領域上に設けられていることを除いて、
実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子１０と同じ構
成を備えている。
【００３２】実施形態例１及び２では、ｐ側電極及びｎ
側電極が、低密度欠陥領域上に形成されているので、高
密度欠陥領域を介して流れるリーク電流を大幅に低減さ
せることができる。
側電極が、低密度欠陥領域上に形成されているので、高
密度欠陥領域を介して流れるリーク電流を大幅に低減さ
せることができる。
【００３３】上述の実施形態例では、ＧａＮ基板とし
て、高密度欠陥領域が正方形格子状に配列されているＧ
ａＮ基板７６を用いているが、これに限らず、例えば図
８（ｂ）に示すように、高密度欠陥領域が正方形格子状
に配置されているＧａＮ基板９２、また、図８（ｃ）に
示すように、高密度欠陥領域が長方形格子状に配置され
ているＧａＮ基板９４を用いることができる。更には、
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、高密度欠陥領域が
線状に配置されているＧａＮ基板９６、９８を用いるこ
とができる。図８及び図９は高密度欠陥領域とレーザス
トライプとの位置関係を示している。尚、図８及び図９
中、９０はレーザストライプである。
て、高密度欠陥領域が正方形格子状に配列されているＧ
ａＮ基板７６を用いているが、これに限らず、例えば図
８（ｂ）に示すように、高密度欠陥領域が正方形格子状
に配置されているＧａＮ基板９２、また、図８（ｃ）に
示すように、高密度欠陥領域が長方形格子状に配置され
ているＧａＮ基板９４を用いることができる。更には、
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、高密度欠陥領域が
線状に配置されているＧａＮ基板９６、９８を用いるこ
とができる。図８及び図９は高密度欠陥領域とレーザス
トライプとの位置関係を示している。尚、図８及び図９
中、９０はレーザストライプである。
【００３４】
【発明の効果】第１の発明では、ｐ側電極及びｎ側電極
が、低密度欠陥領域上に形成されているので、高密度欠
陥領域を介して流れるリーク電流を大幅に低減させるこ
とができる。また、第２の発明では、ｐ側電極は高密度
欠陥領域上にも延在しているものの、絶縁膜によって高
密度欠陥領域から絶縁されているので、低密度欠陥領域
上にのみ形成されている第１の発明と同様にｐ側電極か
ら高密度欠陥領域に流れるリーク電流を発生させない。
が、低密度欠陥領域上に形成されているので、高密度欠
陥領域を介して流れるリーク電流を大幅に低減させるこ
とができる。また、第２の発明では、ｐ側電極は高密度
欠陥領域上にも延在しているものの、絶縁膜によって高
密度欠陥領域から絶縁されているので、低密度欠陥領域
上にのみ形成されている第１の発明と同様にｐ側電極か
ら高密度欠陥領域に流れるリーク電流を発生させない。
【図１】実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子の断
面図である。
面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、積層構造
上のｐ側電極の配置、及び基板裏面のｎ側電極の配置を
示す平面図である。
上のｐ側電極の配置、及び基板裏面のｎ側電極の配置を
示す平面図である。
【図３】実施形態例２の窒化物系半導体レーザ素子の断
面図である。
面図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、ＧａＮ基板の高密度
欠陥領域の六方格子状配置を示す平面図、及び断面図で
ある。
欠陥領域の六方格子状配置を示す平面図、及び断面図で
ある。
【図５】ＧａＮ基板上の積層構造への結晶欠陥の伝搬を
説明する断面図である。
説明する断面図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、高密度欠
陥領域の正方形格子状の配列、及び長方形格子状の配列
を示す図である。
陥領域の正方形格子状の配列、及び長方形格子状の配列
を示す図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、点状の高
密度欠陥領域が断続して線状に配置された配列、高密度
欠陥領域が線状に連続して配列を示す図である。
密度欠陥領域が断続して線状に配置された配列、高密度
欠陥領域が線状に連続して配列を示す図である。
【図８】図８（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、高密度欠
陥領域が、六方格子状配置、正方形格子状配置、及び長
方形格子状配置のＧａＮ基板でのＧａＮ系半導体レーザ
素子の区画を示す図である。
陥領域が、六方格子状配置、正方形格子状配置、及び長
方形格子状配置のＧａＮ基板でのＧａＮ系半導体レーザ
素子の区画を示す図である。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、高密度欠
陥領域が線状に配置されているＧａＮ基板でのＧａＮ系
半導体レーザ素子の区画を示す図である。
陥領域が線状に配置されているＧａＮ基板でのＧａＮ系
半導体レーザ素子の区画を示す図である。
１０……実施形態例１の窒化物系半導体レーザ素子、１
２……ｎ型ＧａＮ基板、１２ａ……高密度欠陥領域、１
４……ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１６……ｎ型ＧａＮ
第１光ガイド層、１８……ＩｎＧａＮ活性層、２０……
ｐ型ＩｎＧａＮ第２光ガイド層、２２……ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層、２４……ｐ型ＧａＮコンタクト層、２８
……絶縁膜、３０……高密度欠陥領域、３２……ｐ側電
極、３４……ｎ側電極、４０……実施形態例２の窒化物
系半導体レーザ素子、４２……ｐ側電極、４４……ｎ側
電極、７６……ＧａＮ基板、７８……高密度欠陥領域、
８０……積層構造、８２……高密度欠陥領域、９０……
レーザストライプ、９２……高密度欠陥領域が長方形格
子状に配置されているＧａＮ基板、９４……高密度欠陥
領域が六方格子状に配置されているＧａＮ基板、９６、
９８……高密度欠陥領域が線状に配置されているＧａＮ
基板。
２……ｎ型ＧａＮ基板、１２ａ……高密度欠陥領域、１
４……ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１６……ｎ型ＧａＮ
第１光ガイド層、１８……ＩｎＧａＮ活性層、２０……
ｐ型ＩｎＧａＮ第２光ガイド層、２２……ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層、２４……ｐ型ＧａＮコンタクト層、２８
……絶縁膜、３０……高密度欠陥領域、３２……ｐ側電
極、３４……ｎ側電極、４０……実施形態例２の窒化物
系半導体レーザ素子、４２……ｐ側電極、４４……ｎ側
電極、７６……ＧａＮ基板、７８……高密度欠陥領域、
８０……積層構造、８２……高密度欠陥領域、９０……
レーザストライプ、９２……高密度欠陥領域が長方形格
子状に配置されているＧａＮ基板、９４……高密度欠陥
領域が六方格子状に配置されているＧａＮ基板、９６、
９８……高密度欠陥領域が線状に配置されているＧａＮ
基板。
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フロントページの続き
(72)発明者 元木 健作
大阪府大阪市中央区北浜四丁目５番33号
住友電気工業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F041 AA21 CA04 CA34 CA40 CA65
CA83 CA92 CA93 CA98
5F073 AA13 AA45 AA61 CA07 CB02
CB22 DA05 DA30 DA35 EA29
Claims (7)
- 【請求項１】 周囲の低密度欠陥領域より結晶欠陥密度
が高い高密度欠陥領域が周期的な基板面上配列で基板を
貫通している半導体結晶基板上に、窒化物系化合物半導
体の積層構造を備える窒化物系化合物半導体発光素子で
あって、 積層構造を挟む１対の電極の一方の電極は基板裏面の低
密度欠陥領域上に設けられ、他方の電極は基板の低密度
欠陥領域上方の積層構造上に設けられ、かつ活性領域が
１対の電極で挟まれた積層構造内に形成されていること
を特徴とする窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 一方の電極は、基板裏面上にほぼ全面に
設けられた電極層から高密度欠陥領域と接触しないよう
に一部を切り欠いてなる電極層として形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の窒化物系化合物半導体
発光素子。 - 【請求項３】 周囲の低密度欠陥領域より結晶欠陥密度
が高い高密度欠陥領域が周期的な基板面上配列で基板を
貫通している半導体結晶基板上に、窒化物系化合物半導
体の積層構造を備える窒化物系化合物半導体発光素子で
あって、 基板の高密度欠陥領域間の低密度欠陥領域上の積層構造
は、上部がリッジストライプとしてに形成され、かつリ
ッジストライプの両脇が絶縁膜で被覆され、 積層構造を挟む１対の電極の一方の電極が基板の高密度
欠陥領域間の低密度欠陥領域上に設けられ、他方の電極
がリッジストライプ上に延在し、更にリッジストライプ
脇の絶縁膜を介して高密度欠陥領域上方の積層構造上に
延在していることを特徴とする窒化物系化合物半導体発
光素子。 - 【請求項４】 高密度欠陥領域が、半導体結晶基板の基
板面上で周期的に点在していることを特徴とする請求項
１から３のいずれか１項に記載の窒化物系化合物半導体
発光素子。 - 【請求項５】 高密度欠陥領域が、半導体結晶基板の基
板面上で正方形格子状、長方形格子状、及び六方格子状
のいずれかの配置で点在していることを特徴とする請求
項４に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項６】 高密度欠陥領域が、半導体結晶基板の基
板面上で相互に離隔して平行に、かつ周期的に配置され
た線状の高密度欠陥領域であることを特徴とする請求項
１から３のいずれか１項に記載の窒化物系化合物半導体
発光素子。 - 【請求項７】 線状の高密度欠陥領域は、点状の高密度
欠陥領域が相互に接して、又は断続して線状に配置され
てなる高密度欠陥領域、又は高密度欠陥領域が連続して
線状に延在してなる高密度欠陥領域であることを特徴と
する請求項６に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
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