JP2014003229A - 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窓領域を簡易な構成で実現した半導体発光素子及び製造方法を提供する。
【解決手段】半導体発光素子１は、基板１１と、電流が供給されることによって発光する領域を有する活性層２１と、活性層２１よりも基板１１側に配置され、第１導電型を有する下部クラッド層２４と、下部クラッド層２４との間に活性層２１が介在して配置され第２導電型を有する上部クラッド層２５と、上部クラッド層２５上に形成され、第２導電型の不純物がドーピングされたコンタクト層２６,２７と、コンタクト層２６,２７上に形成される絶縁層２８と、を備え、活性層２１には、空孔の拡散によって混晶化された窓領域Ａ１,Ａ２が出射端面近傍に形成されており、窓領域Ａ１,Ａ２に対応するコンタクト層２６,２７の第１領域の不純物濃度が、窓領域Ａ１,Ａ２に対応しないコンタクト層２６,２７の第２領域の不純物濃度よりも小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関するものである。

従来、光出射端面の劣化を防止するために、活性層内部に比してレーザ光吸収の少ない窓領域が活性層の端面近傍のみに設けられた半導体発光素子が知られている（例えば特許文献１，２参照。）。特許文献１，２記載のＧａＡｓ系半導体発光素子では、空孔拡散による混晶化技術であるＩＦＶＤ(impurity free vacancy disordering)を用い、結晶膜を混晶化することによって窓領域を形成している。

具体的には、その一部に窓領域を形成するＧａＡｓ系結晶膜上に、窓領域に対応して形成されＧａの拡散を促進する促進膜と、窓領域以外の領域（非窓領域）に対応して形成されＧａの拡散を抑制する抑制膜とを堆積する。その後、所定の熱処理を行い、促進膜の下方に位置するＧａＡｓ系結晶膜の一部を混晶化する。すなわち促進膜の下方の領域に存在するＧａが促進膜に吸収されることで空孔が発生し、この空孔が促進膜の下方に位置する活性層の領域に拡散することで、活性層に窓領域が形成される。特許文献１では、促進膜としてＮ組成比の小さい疎なＳｉＮ、抑制膜としてＳｉ組成比の大きい密なＳｉＮを用いている。また、特許文献２では、促進膜としてＳｉＯ_２、抑制膜としてＳｉＮを用いている。

特開２００７−２４２７１８号公報 特開平７−１２２８１６号公報

特許文献１，２に記載の半導体発光素子では、促進膜と抑制膜との２種類の絶縁膜を形成する必要があるため、素子の構造及び製造工程が複雑化するおそれがある。本技術分野では、活性層の窓領域を簡易な構成で実現した半導体発光素子及びその製造方法が望まれている。

本発明者等は、結晶膜中の不純物濃度が小さいほど空孔の拡散速度が大きくなることを見出し、活性層の窓領域の形成に応用する発明をするに至った。

本発明の一側面に係る半導体発光素子は、基板、活性層、第１クラッド層、第２クラッド層、コンタクト層及び絶縁層を備える。活性層は、基板上に形成され、電流が供給されることによって発光する領域を有する。第１クラッド層は、第１導電型を有し、活性層よりも基板側に配置される。第２クラッド層は、第２導電型を有し、第１クラッド層との間に活性層が介在して配置される。コンタクト層は、第２クラッド層上に形成され、第２導電型の不純物がドーピングされる。絶縁層は、コンタクト層上に形成される。活性層には、空孔の拡散によって混晶化された窓領域が出射端面近傍に形成されている。そして、窓領域に対応するコンタクト層の第１領域の不純物濃度が、窓領域に対応しないコンタクト層の第２領域の不純物濃度よりも小さい。

この半導体発光素子では、絶縁層とクラッド層との間に介在するコンタクト層の不純物濃度が領域ごとに異なる。すなわち、窓領域に対応した第１領域の不純物濃度が、窓領域に対応していない第２領域の不純物濃度よりも小さい。結晶膜中の不純物濃度が小さいほど空孔の拡散速度が大きくなることから、第１領域の方が第２領域に比べて空孔の拡散速度が大きくなる。すなわち、この半導体発光素子によれば、コンタクト層の不純物濃度を制御することで、第２領域に比べて第１領域において空孔を拡散させ、第１領域の下方に窓領域を形成することができる。このため、活性層の窓領域を一つ又は一種類の絶縁膜を用いて形成することが可能となる。よって、簡易な構成で活性層の窓領域を形成することができる。

一実施形態では、コンタクト層は、不純物濃度の異なる２つの層からなってもよい。不純物濃度の異なる２つの層を用いることで、第１領域及び第２領域を簡易に形成することができる。

一実施形態では、コンタクト層には、第１領域と第２領域との間に、第１領域から第２領域に向かうに従い第１領域の不純物濃度から第２領域の不純物濃度となるように、不純物濃度の濃度勾配が設けられた第３領域が形成されてもよい。このように構成することで、窓領域と窓領域でない領域との間においてバンドギャップの不連続性を緩和することができるため、境界部分の特性悪化を抑制することが可能となる。

一実施形態では、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型であってもよい。また、不純物は、Ｚｎを含有してもよい。

本発明の他の側面に係る製造方法は、半導体発光素子の製造方法である。この半導体発光素子は、電流が供給されることによって発光する活性層の出射端面近傍に窓領域が形成される。該製造方法は、半導体層形成工程、コンタクト層形成工程、絶縁層形成工程及び熱処理工程を備える。半導体層形成工程では、基板上に、基板側から第１導電型を有する第１クラッド層、前記活性層及び第２導電型を有する第２クラッド層を含む複数の半導体層を順次形成する。コンタクト層形成工程では、第２クラッド層上に、第２導電型の不純物がドーピングされたコンタクト層を形成する。絶縁層形成工程では、コンタクト層上に、絶縁層を形成する。熱処理工程では、熱処理によって窓領域を形成する。ここで、コンタクト層形成工程では、窓領域に対応する第１領域、及び窓領域に対応しない第２領域を有するコンタクト層を形成するとともに、第１領域の不純物濃度が第２領域の不純物濃度よりも小さくなるようにコンタクト層を形成する。

この製造方法では、絶縁層とクラッド層との間に介在するコンタクト層の不純物濃度が領域ごとに異なるように形成する。すなわち、窓領域に対応した第１領域の不純物濃度が、窓領域に対応していない第２領域の不純物濃度よりも小さくされる。結晶膜中の不純物濃度が小さいほど空孔の拡散速度が大きくなることから、第１領域の方が第２領域に比べて空孔の拡散速度が大きくなる。すなわち、この製造方法によれば、コンタクト層の不純物濃度を制御することで、第２領域に比べて第１領域において空孔を拡散させ、第１領域の下方に窓領域を形成することができる。このため、活性層の窓領域を一つ又は一種類の絶縁膜を用いて形成することが可能となる。よって、簡易な構成で活性層の窓領域を形成することができる。

一実施形態では、コンタクト層形成工程は、第１コンタクト層形成工程、第２コンタクト層形成工程及びエッチング工程を有していてもよい。第１コンタクト層形成工程は、不純物がドーピングされた第１コンタクト層を形成する。第２コンタクト層形成工程は、第１コンタクト層上に、第１コンタクト層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第２コンタクト層を形成する。エッチング工程は、窓領域に対応する第２コンタクト層の領域をエッチングにより除去する。このように構成することで、エッチングによって除去された領域が第１領域となり、エッチングにより除去されなかった領域が第２領域となる。すなわちエッチングのみで第１領域及び第２領域を形成することができる。

一実施形態においては、エッチング工程では、第２コンタクト層の膜厚が、窓領域に対応する領域から窓領域に対応しない領域に向けて傾斜的に厚くなるようにエッチングされてもよい。このように構成することで、第１領域と第２領域との境界に濃度勾配を設けることができるため、窓領域と窓領域でない領域との間においてバンドギャップの不連続性を緩和することができる。

一実施形態では、コンタクト層形成工程は、第１コンタクト層形成工程、エッチング工程及び第２コンタクト層形成工程を有していてもよい。コンタクト層形成工程は、不純物がドーピングされた第１コンタクト層を形成する。エッチング工程では、第１コンタクト層の窓領域と対応しない領域をエッチングにより除去する。第２コンタクト層形成工程では、エッチングした領域に第１コンタクト層よりも高い不純物濃度を有する第２コンタクト層を形成する。このようにコンタクト層を形成することで、第１コンタクト層のみ形成された部分が第１領域、第２コンタクト層が形成された部分を第２領域とすることができる。

本発明によれば、活性層の窓領域を簡易な構成で実現することができる。

第１実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す斜視図である。 図１に示した半導体発光素子のII−II線における側断面図である。 図１に示す半導体発光素子の製造工程を示すフローチャートである。 図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 図４に示した半導体発光素子のV−V線における側断面図である。 図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 図７に示した半導体発光素子のVIII−VIII線における側断面図である。 バンドギャップエネルギー変化量の熱処理温度依存性を示す概要図である。 図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 第２実施形態に係る半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 第３実施形態に係る半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 第４実施形態に係る半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 第５実施形態に係る半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。 従来の半導体発光素子の製造工程を説明する概要図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す斜視図、図２は、図１に示した半導体発光素子のII−II線における側断面図である。図１及び図２に示す半導体発光素子１は、シングルエミッタのブロードエリア型半導体レーザである。

図１及び図２に示すように、半導体発光素子１は、基板１１及び基板上に形成された積層体を有する。以下では、積層体の積層方向をＺ方向、光出射方向をＸ方向、積層方向及び光出射方向に直交する方向をＹ方向として説明する。

基板１１は、半導体基板であり、例えばｎ型（第１導電型）のＧａＡｓ基板が用いられる。また、基板１１上に形成された積層体は、活性層２１を含む多層膜によって形成されている。活性層２１は、電流が供給されることによって所定の発光スペクトルで発光する発光層である。このような活性層２１としては、例えば、ＡｌＩｎＧａＡｓで形成された量子井戸活性層を用いることができる。ＡｌＩｎＧａＡｓを用いた場合、活性層２１は波長９１５ｎｍの光を出力する。積層体は、この活性層２１から発せられた光を水平方向（Ｘ方向）に共振させる水平共振器の全て又は一部を構成している。

活性層２１の基板１１側には、下部ガイド層２２が活性層２１に接触して形成されている。下部ガイド層２２は、例えばｎ型のＡｌＧａＡｓで形成される。また、活性層２１の上面には、上部ガイド層２３が活性層２１に接触して形成されている。上部ガイド層２３は、例えばｐ型のＡｌＧａＡｓで形成される。下部ガイド層２２及び上部ガイド層２３は、活性層２１に光を閉じ込めるために配置される。

下部ガイド層２２の基板１１側には、下部クラッド層（第１クラッド層）２４が下部ガイド層２２に接触して形成されている。下部クラッド層２４は、例えばｎ型のＡｌＧａＡｓで形成される。また、上部ガイド層２３の上面には、上部クラッド層（第２クラッド層）２５が上部ガイド層２３に接触して形成されている。上部クラッド層２５は、例えばｐ型（第２導電型）のＡｌＧａＡｓで形成される。下部クラッド層２４及び上部クラッド層２５は、活性層２１の活性領域の電子密度及びホール密度を高めるとともに、活性層２１に光を閉じ込めるために配置される。このように、半導体発光素子１において、下部クラッド層２４と上部クラッド層２５との間に活性層２１が介在し、活性層２１で発生された光が水平方向で共振する水平共振器が形成される。

上部クラッド層２５の上面には、第１コンタクト層２６が形成されている。第１コンタクト層２６は、例えばｐ型のＧａＡｓにｐ型の不純物（ここではＺｎ）をドーピングして形成される。

積層体において、光出射方向であるＸ方向の両端部には、窓領域Ａ１、Ａ２が形成されている。窓領域Ａ１,Ａ２は、少なくとも活性層２１のＸ方向の両端部を含む。言い換えれば、少なくとも活性層２１のＸ方向の両端部には、窓領域Ａ１,Ａ２が形成されている。窓領域Ａ１,Ａ２は、空孔が拡散された領域であり、活性層２１と窓領域Ａ１，Ａ２とが重なる領域は空孔の拡散によって混晶化されている。すなわち、活性層２１の窓領域Ａ１，Ａ２は、活性層２１における窓領域Ａ１,Ａ２が形成されていない領域（非窓領域）に比べて光吸収の少ない領域である。窓領域Ａ１,Ａ２は、空孔拡散による混晶化技術であるＩＦＶＤを用いて形成される。図１及び図２では、窓領域Ａ１,Ａ２は、一例として下部クラッド層２４、下部ガイド層２２、活性層２１、上部ガイド層２３、上部クラッド層２５及び第１コンタクト層２６に跨がって形成されている。すなわち、下部クラッド層２４、下部ガイド層２２、活性層２１、上部ガイド層２３、上部クラッド層２５及び第１コンタクト層２６のＸ方向の両端部近傍において空孔が拡散されており、活性層２１と窓領域Ａ１，Ａ２とが重なる領域が混晶化されている。これにより、活性層２１の出射端面の溶融劣化が防止される。

さらに、第１コンタクト層２６上には、第２コンタクト層２７が第１コンタクト層２６に接触して形成されている。すなわち、コンタクト層が多層膜（ここでは２層構造）で形成されている。第２コンタクト層２７は、第１コンタクト層２６の非窓領域上に形成されている。第２コンタクト層２７は、例えばｐ型のＧａＡｓにｐ型の不純物（ここではＺｎ）をドーピングして形成される。

第１コンタクト層２６の不純物濃度は、第２コンタクト層２７の不純物濃度に比べて小さい。第１コンタクト層２６の不純物濃度は、例えば１．０×１０^１８ｃｍ^−３であり、第２コンタクト層２７の不純物濃度は、例えば１．８×１０^２０ｃｍ^−３である。

第２コンタクト層２６の上面には、絶縁層２８が形成されている。絶縁層２８は、熱処理時においてＧａを吸収する機能を有する。絶縁層２８として、例えばＳｉＮが用いられる。絶縁層２８には、Ｘ方向に延びる溝部２８ａが形成されている。溝部２８ａの底は、第１コンタクト層２６の上面まで達している。そして、絶縁層２８の上面には、アノード電極部材３０が配置されている。アノード電極部材３０は、溝部２８ａを介して第１コンタクト層２６と接触している。また、基板１１の下方には、カソード電極部材３１が配置されている。アノード電極部材３０及びカソード電極部材３１は例えばＡｕ等の金属によって形成される。

以上、第１実施形態に係る半導体発光素子１では、絶縁層２８と上部クラッド層２５との間に介在するコンタクト層の不純物濃度が領域ごとに異なる。ＩＦＶＤを用いた従来の構造であれば、例えば図１６に示すように、同一の不純物濃度で形成されたコンタクト層５０上に、種類の異なる絶縁層５１、５２を形成して、空孔の拡散速度を制御している。これに対して、第１実施形態に係る半導体発光素子１では、コンタクト層を第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７の二層構造とし、二層構造の積層方向の重なりが領域ごとに変更されている。このような層構造によって、第１コンタクト層２６のみが形成された領域（第１領域）は、その不純物濃度が、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７が形成された領域（第２領域）の不純物濃度よりも小さい。すなわち、窓領域Ａ１,Ａ２に対応した領域である第１領域の不純物濃度が、窓領域Ａ１,Ａ２に対応していない領域である第２領域の不純物濃度よりも小さい。結晶膜中の不純物濃度が小さいほど空孔の拡散速度が大きくなることから、第１領域の方が第２領域に比べて空孔の拡散速度が大きくなる。すなわち、この半導体発光素子１によれば、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７の不純物濃度を制御することで、第２領域に比べて第１領域において空孔を拡散させ、第１領域の下方に窓領域を形成することができる。このため、活性層２１の窓領域Ａ１,Ａ２を一つ又は一種類の絶縁層２８を用いて形成することが可能となる。よって、簡易な構成で活性層２１の窓領域Ａ１,Ａ２を形成することができる。

次に、第１実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法について図３〜図１１を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係る半導体発光素子１の製造工程を説明するフローチャートである。図４〜図１１は、各製造工程における半導体発光素子１の斜視図又は断面図である。

まず、図３に示すように、積層体の作製処理を行う（Ｓ１０：半導体層形成工程、コンタクト層形成工程）。Ｓ１０の処理では、ＭＯＣＶＤ等を用いて積層体を作製する。図４及び図５に示すように、基板１１上に、下部クラッド層２４、下部ガイド層２２、活性層２１、上部ガイド層２３、上部クラッド層２５、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７を順に積層し、積層体を作製する。例えば、基板１１としてｎ型のＧａＡｓ基板を用い、下部クラッド層２４はｎ型のＡｌＧａＡｓ、下部ガイド層２２はｎ型のＡｌＧａＡｓ、活性層２１はＡｌＩｎＧａＡｓ、上部ガイド層２３はｐ型のＡｌＧａＡｓ、上部クラッド層２５はｐ型のＡｌＧａＡｓを用いて作製する。また、第１コンタクト層２６は、ｐ型のＧａＡｓであって、Ｚｎの不純物濃度が１．０×１０^１８ｃｍ^−３となるようにドーピングして形成する（第１コンタクト層形成工程）。第２コンタクト層２７は、ｐ型のＧａＡｓであって、Ｚｎの不純物濃度が１．８×１０^２０ｃｍ^−３となるようにドーピングして形成する（第２コンタクト層形成工程）。

次に、積層体の上面に形成された第２コンタクト層２７の部分エッチング処理を行う（Ｓ１２：エッチング工程）。Ｓ１２の処理では、ウェットエッチング等のエッチング手法により、窓領域Ａ１,Ａ２に対応する第２コンタクト層２７の一部領域をエッチングする。図６に示すように、第２コンタクト層２７のＸ方向の両端部の近傍（幅Ｌ１,Ｌ２）をエッチングにより除去する。幅Ｌ１は窓領域Ａ１の幅に対応し、幅Ｌ２は窓領域Ａ２の幅に対応する。このようにエッチング領域が窓領域Ａ１,Ａ２に対応する。Ｓ１２に示すエッチングによって、第１コンタクト層２６の上面２６ａが露出する。幅Ｌ１,幅Ｌ２は例えば２５μｍである。

次に、絶縁層２８の成膜処理を行う（Ｓ１４：絶縁層形成工程）。Ｓ１４の処理では、プラズマＣＶＤ等を用いて絶縁層２８を成膜する。図７に示すように、露出した第１コンタクト層２６の上面２６ａ、及び、第２コンタクト層２７の上面に絶縁層２８を成膜する。絶縁層２８として例えば１００ｎｍの厚さのＳｉＮを成膜する。ＳｉＮの組成は、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７の厚さやキャリア濃度によって決定される。ここでは一例として屈折率が１．９となるＳｉＮの組成を用いる。

次に、熱処理を行う（Ｓ１６：熱処理工程）。熱処理によって、絶縁層２８であるＳｉＮに、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７に含まれるＧａが吸収され、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７に空孔が生成される。空孔は熱エネルギーによって積層体内部へ拡散する。このとき、第１コンタクト層２６のＺｎ不純物濃度は、第２コンタクト層２７のＺｎ不純物濃度よりも小さいことから、第１コンタクト層２６の方が第２コンタクト層２７に比べて空孔の拡散速度が大きくなる。すなわち、図８に示すように、第１コンタクト層２６の上面２６ａと絶縁層２８とが接触している領域（窓領域Ａ１,Ａ２に対応した領域）の下方へ空孔は拡散し、活性層２１の両端部が混晶化される。一方、第２コンタクト層２７の上面と絶縁層２８とが接触している領域（窓領域Ａ１,Ａ２に対応していない領域）では空孔の拡散が抑制され、窓領域Ａ１,Ａ２以外の領域（非窓領域）は混晶化されない。このように、Ｚｎの不純物濃度を制御することで、窓領域Ａ１,Ａ２のみを選択的に混晶化することができる。

熱処理温度は、窓領域Ａ１,Ａ２及び非窓領域のバンドギャップエネルギーが熱処理前後で異なる温度に設定される。図９は、バンドギャップエネルギー変化量の熱処理温度依存性を示す測定結果である。横軸が熱処理温度、縦軸がバンドギャップエネルギーの変化量である。図９に示すグラフは、屈折率１．９のＳｉＮを絶縁層２８として採用した半導体発光素子の熱処理前後において実行したフォトルミネッセンス測定によって得られた。具体的には、熱処理前にフォトルミネッセンス測定を行い、熱処理時間６０ｓで熱処理した後にフォトルミネッセンス測定を再度行い、熱処理前後で変化した変化量を熱処理温度ごとにプロットしたものが図９となる。このため、バンドギャップエネルギーの変化量が大きいほど混晶化の度合いが大きいといえる。図９に示すように、８２０℃以上であれば混晶化が発生していることがわかる。８６０℃から急峻にバンドギャップエネルギーの変化量が大きくなっていることから、設定温度は８６０℃以上であってもよい。Ｓ１６では、一例として、熱処理温度を９００℃に設定する。熱処理時間は一例として６０ｓである。この場合、バンドギャップエネルギーの変化量は、窓領域において５９ｍｅＶ、非窓領域において３．５ｍｅＶであり、十分なバンドギャップエネルギー差が得られている。

次に、電流注入領域形成工程を行う（Ｓ１８）。Ｓ１８の処理では、図１０に示すように、エッチングにより絶縁層２８をストライプ状に除去する。例えば１００μｍの幅でストライプ状に除去する。これにより、第１コンタクト層２６の上面２６ａ、及び第２コンタクト層２７の上面２７ａが露出し、電流注入領域が形成される。

次に、電極形成工程を行う（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理では、図１１に示すように、積層体の上面にアノード電極部材３０を形成する。例えば真空蒸着によってアノード電極部材３０を形成する。その後、基板１１の裏面を研磨して薄くした後、カソード電極部材３１を形成する。そして、へき開により共振器を形成し、出射端面と反射端面にコーティングを施し、半導体発光素子１のチップが完成する。

以上、第１実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法では、絶縁層２８と上部クラッド層２５との間に介在するコンタクト層の不純物濃度を領域ごとに異なるように形成する。例えば、コンタクト層を第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７の二層構造とし、二層構造の積層方向の重なりを領域ごとに変更する。例えば、窓領域Ａ１,Ａ２に対応する領域である第１領域には第１コンタクト層２６のみを形成し、窓領域に対応していない領域である第２領域には第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７を形成する。これにより、窓領域Ａ１,Ａ２に対応した領域である第１領域の不純物濃度を、窓領域Ａ１,Ａ２に対応していない領域である第２領域の不純物濃度よりも小さくすることができる。結晶膜中の不純物濃度が小さいほど空孔の拡散速度が大きくなることから、第１領域の方が第２領域に比べて空孔の拡散速度が大きくなる。すなわち、この半導体発光素子１によれば、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７の不純物濃度を制御することで、第２領域に比べて第１領域において空孔を拡散させ、第１領域の下方に窓領域Ａ１,Ａ２を形成することができる。このため、活性層２１の窓領域Ａ１,Ａ２を一つ又は一種類の絶縁層２８を用いて形成することが可能となる。よって、簡易な構成で活性層２１の窓領域Ａ１,Ａ２を形成することができる。

さらに、上述した実施形態では、第１領域上に形成された絶縁層２８が、第２領域に形成された絶縁層２８に比べて、第２コンタクト層２７の厚さ分、活性層２１の近くに配置されている。このような構成によって、第１領域の下方の方が第２領域の下方に比べてより混晶化されやすい。すなわち上記構成によって混晶化の選択性を向上させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法は、第１実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法とほぼ同様に構成され、コンタクト層の構成・製造工程のみが相違する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

図１２は、第２実施形態に係る半導体発光素子１における、熱処理前の積層体の側断面図である。図１２は、第１実施形態で説明した図８に対応する。図１２に示すように、コンタクト層は積層方向に重なりを持たず、第１領域に第１コンタクト層２６が形成され、第２領域に第２コンタクト層２７が形成されている。例えば、上部クラッド層２５上に第２コンタクト層２７を形成した後に、両端部をエッチングし、その後第１コンタクト層２６を選択成長させることにより、図１２に示す第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７を形成することができる。あるいは、上部クラッド層２５上に第１コンタクト層２６を形成した後に、中央部をエッチングし、その後第２コンタクト層２７を選択成長させてもよい。その他の構造は第１実施形態と同様である。

以上、第２実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法によれば、第１実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法と同様の効果を奏するとともに、積層体の上面を平坦に形成することができるため、チップ表面を平坦にすることが可能となる。このため、例えばチップ上面をヒートシンクに実装する場合には、チップとヒートシンクとの間に隙間が形成されないため、温度制御を適切に行うことができる。

また、選択成長させる際のコンタクト層の材料は、ｎ型のＧａＡｓであってもよい。このように選択成長させる膜を高抵抗膜又はｎ型の導電型を有する膜とすることで、光出射端面付近に電流が流れにくくなるため、ジュール熱による温度上昇を抑えることができる。よって、端面劣化の抑制効果を向上させることが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法は、第１実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法とほぼ同様に構成され、コンタクト層の構成・製造工程のみが相違する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

図１３は、第３実施形態に係る半導体発光素子１における、熱処理前の積層体の側断面図である。図１３は、第１実施形態で説明した図８に対応する。図１３に示すように、コンタクト層は、第１コンタクト層２６で形成され、その中央部に、周囲のＺｎ不純物濃度よりも高い領域である高Ｚｎ不純物濃度領域２９が形成されている。高Ｚｎ不純物濃度領域２９は、例えばＺｎ拡散法を用いて形成される。その他の構造は第１実施形態と同様である。

以上、第３実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法によれば、第１実施形態及び第２実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法は、第１実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法とほぼ同様に構成され、コンタクト層の構成・製造工程のみが相違する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

図１４は、第４実施形態に係る半導体発光素子１における、熱処理前の積層体の側断面図である。図１４は、第１実施形態で説明した図８に対応する。図１４に示すように、コンタクト層は、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７の二層構造によって構成されている。第２コンタクト層２７は、その両端部２７ｂに傾斜が設けられている。すなわち、窓領域Ａ１,Ａ２に対応する領域から窓領域Ａ１,Ａ２に対応しない領域に向けて傾斜的に膜厚が厚くなるように構成されている。第２コンタクト層２７の両端部２７ｂに傾斜を設けることで、第１コンタクト層２６及び第２コンタクト層２７には、第１領域と第２領域との間に、第１領域から第２領域に向かうに従い第１領域の不純物濃度から第２領域の不純物濃度となるように、不純物濃度の濃度勾配が設けられた第３領域が形成されることになる。この傾斜は例えばエッチングにより設けられる。その他の構造は第１実施形態と同様である。

以上、第４実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法によれば、第１実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法と同様の効果を奏するとともに、窓領域Ａ１,Ａ２と窓領域でない領域との間においてバンドギャップの不連続性を緩和することができるため、境界部分の特性悪化を抑制することが可能となる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法は、第１実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法とほぼ同様に構成され、コンタクト層の構成・製造工程のみが相違する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

図１５は、第５実施形態に係る半導体発光素子１における、熱処理前の積層体の側断面図である。図１５は、第１実施形態で説明した図８に対応する。図１５に示すように、コンタクト層４０は、領域によってＺｎ濃度が異なるように形成されている。第１領域４０ａは、窓領域Ａ１,Ａ２に対応する領域であり、例えば第１実施形態の第１コンタクト層２６と同様のＺｎ不純物濃度とされる。第２領域４０ｂは、窓領域Ａ１,Ａ２に対応しない領域であり、例えば第１実施形態の第２コンタクト層２７と同様のＺｎ不純物濃度とされる。第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂとの境界は、第４実施形態と同様に、第１領域から第２領域に向かうに従い第１領域の不純物濃度から第２領域の不純物濃度となるように、不純物濃度の濃度勾配が設けられた第３領域が形成されてもよい。その他の構造は第１実施形態と同様である。

以上、第５実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法によれば、第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態に係る半導体発光素子１及び製造方法と同様の効果を奏する。

なお、上述した実施形態は、本発明に係る半導体発光素子の一例を示すものである。本発明に係る半導体発光素子は、実施形態に係る半導体発光素子に限られるものではなく、実施形態に係る半導体発光素子を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態では、活性層２１の材料としてＡｌＩｎＧａＡｓを用いる場合を例に説明したが、他の材料であってもよい。また、ナローストライプ型のシングルモード半導体レーザであってもよい。また、半導体発光素子を構成する層間（基板１１と層との間も含む）にバッファ層等を介在させてもよい。

また、上述した実施形態では、ｐ型の不純物としてＺｎを用いる例を説明したが、Ｍｇ又はＣ等の一般的なｐ型不純物であってもよい。また、ｐ型の不純物としてＺｎを他のｐ型不純物と複合化させて含有したものであってもよい。

また、上述した実施形態では、半導体発光素子のチップ単体を抜き出して概説したが、実際の製造工程のように、ウエハ状態で実施し、へき開で共振器を作製（棒状態）とし、その後、端面にコーティングした後、切断してチップ状態にしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、ｎ型の基板１１を用いた半導体発光素子１について説明したが、ｐ型の基板を用いて、実施形態のｎ型とｐ型を入れ替えて構成される半導体発光素子に適用した場合であっても、素子抵抗の低減を図ることができる。

１…半導体発光素子、１１…基板、２１…活性層、２４…下部クラッド層（第１クラッド層）、２５…上部クラッド層（第２クラッド層）、２６…第１コンタクト層、２７…第２コンタクト層、２８…絶縁層、２９…高Ｚｎ不純物濃度領域、４０…コンタクト層。

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、電流が供給されることによって発光する領域を有する活性層と、
   前記活性層よりも前記基板側に配置され、第１導電型を有する第１クラッド層と、
   前記第１クラッド層との間に前記活性層が介在して配置され、第２導電型を有する第２クラッド層と、
   前記第２クラッド層上に形成され、第２導電型の不純物がドーピングされたコンタクト層と、
   前記コンタクト層上に形成される絶縁層と、
   を備え、
   前記活性層には、空孔の拡散によって混晶化された窓領域が出射端面近傍に形成されており、
   前記窓領域に対応する前記コンタクト層の第１領域の不純物濃度が、窓領域に対応しない前記コンタクト層の第２領域の不純物濃度よりも小さい半導体発光素子。
2. 前記コンタクト層は、不純物濃度の異なる２つの層からなる請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記コンタクト層には、前記第１領域と前記第２領域との間に、前記第１領域から前記第２領域に向かうに従い前記第１領域の不純物濃度から前記第２領域の不純物濃度となるように、不純物濃度の濃度勾配が設けられた第３領域が形成される請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第１導電型はｎ型であり、
   前記第２導電型はｐ型である請求項１〜３の何れか一項に記載の半導体発光素子。
5. 前記不純物は、Ｚｎを含有する請求項４に記載の半導体発光素子。
6. 電流が供給されることによって発光する活性層の出射端面近傍に窓領域が形成された半導体発光素子の製造方法であって、
   基板上に、前記基板側から第１導電型を有する第１クラッド層、前記活性層及び第２導電型を有する第２クラッド層を含む複数の半導体層を順次形成する半導体層形成工程と、
   前記第２クラッド層上に、第２導電型の不純物がドーピングされたコンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と、
   前記コンタクト層上に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
   前記窓領域を形成する熱処理工程と、
   を備え、
   前記コンタクト層形成工程では、
   前記窓領域に対応する第１領域、及び前記窓領域に対応しない第２領域を有するコンタクト層を形成するとともに、前記第１領域の不純物濃度が前記第２領域の不純物濃度よりも小さくなるように前記コンタクト層を形成する半導体発光素子の製造方法。
7. 前記コンタクト層形成工程は、
   不純物がドーピングされた第１コンタクト層を形成する第１コンタクト層形成工程と、
   前記第１コンタクト層上に、前記第１コンタクト層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第２コンタクト層を形成する第２コンタクト層形成工程と、
   前記窓領域に対応する前記第２コンタクト層の領域をエッチングにより除去するエッチング工程と、
   を有する請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
8. 前記エッチング工程では、前記第２コンタクト層の膜厚が、前記窓領域に対応する領域から前記窓領域に対応しない領域に向けて傾斜的に厚くなるようにエッチングされる請求項７に記載の半導体発光素子の製造方法。
9. 前記コンタクト層形成工程は、
   不純物がドーピングされた第１コンタクト層を形成する第１コンタクト層形成工程と、
   前記第１コンタクト層の前記窓領域と対応しない領域をエッチングにより除去するエッチング工程と、
   前記領域に前記第１コンタクト層よりも高い不純物濃度を有する第２コンタクト層を形成する第２コンタクト層形成工程と、
   を有する請求項６に記載の半導体発光素子の製造方法。
10. 前記第１導電型はｎ型であり、
    前記第２導電型はｐ型である請求項６〜９の何れか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
11. 前記不純物は、Ｚｎを含有する請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。

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