JPH10135576A - 半導体発光素子、光半導体素子、発光ダイオード及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体発光素子に関し、レーザ発振に必要な閾
値電流密度を低減し、クラキングの発生し難い半導体層
を有するとともに、面発光半導体レーザにおいては光の
振動面を固定し且つ振動面の変動を抑制すること。 【解決手段】基板１１の主面上に直接又は第１の半導体
層１２を介して形成された第２の半導体層１３と、前記
第２の半導体層１３の上に形成され、且つエネルギーバ
ンドギャップが前記第２の半導体層１３よりも小さく、
一軸異方性を有する半導体よりなる活性層１４と、前記
活性層１４上に形成されてエネルギーバンドギャップが
前記活性層１４よりも大きい第３の半導体層１５と、前
記第２の半導体層１３、前記活性層１４及び前記第３の
半導体層１５に膜厚方向に電流を流すための一対の電極
１７，１８とを有し、少なくとも前記活性層１４の膜厚
方向は前記一軸異方性の軸とは異なる方向であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子、光
半導体素子、発光ダイオード及び表示装置に関するもの
であり、より詳しくは、青色から紫外にかけた波長帯の
光を発光するGaN等のウルツ鉱型化合物半導体を発光部
に有する半導体発光素子、光半導体素子、発光ダイオー
ド及び表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク用光源として、青色か
ら紫外にかけての領域に波長を有する短波長レーザの開
発が盛んである。青色レーザ用光源としては、II-VI 族
のZnSe系材料を使用した光素子と、III-Ｖ族のGaN 系材
料を使用した光素子がある。そのうち、半導体レーザの
研究に関してはZnSe系材料が先んじていて、既に室温連
続発振が得られるという報告がある。しかし、ZnSe系材
料は本質的に劣化し易い材料であることから信頼性に問
題があり、未だ実用化に至ってはいない。

【０００３】一方、数年前にGaN を使用した高輝度のＬ
ＥＤの発表されたことを境にして、耐環境性に優れるGa
N が見直され、世界中で研究者の大きな増加を見てい
る。そして、１９９６年に日亜化学によってInGaN を用
いてレーザ発振する半導体レーザが発表された。発光素
子として用いられているGaN 系半導体はウルツ鉱型化合
物半導体であるため、類似の結晶構造を有する六方晶系
のサファイア基板或いは６Ｈ−ＳｉＣ基板上にＭＯＶＰ
Ｅ法（有機金属気相成長法) を用いてエピタキシャル成
長させていた。ここで、６Ｈ−ＳｉＣのうち“Ｈ”は、
６階回転対称を有する結晶であることを示し、また、
“６”は、結晶が６相の原子又は分子の配列が周期的に
形成された六相同期構造を有する結晶であることを示し
ている。

【０００４】六方晶系のサファイア基板又は６Ｈ−Ｓｉ
Ｃ基板を用いる半導体レーザの形成は、次のような手順
により形成される。サファイア基板を用いた場合には、
例えば図２４(a) に示すように、（０００１）面を主面
とするサファイア（０００１）基板１４１上に、GaN バ
ッファ層１４２を介して、ｎ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層
１４３、ｎ型GaN 光ガイド層１４４、Ga_0.9ln_0.1N 活性
層１４５、ｐ型GaN 光ガイド層１４６、及び、ｐ型Al
_0.1Ga_{0 .9}N クラッド層１４７をＭＯＶＰＥ法によってエ
ピタキシャル成長させた後に、エッチングによりｎ型Al
_0.1Ga_0.9N クラッド層１４３の一部を露出させて、その
露出面上にTi／Au電極１４８からなるｎ側電極を設ける
と共に、ｐ型Al_0.1 Ga_{0. 9}Nクラッド層１４７上にはNi／
Au電極１4 9 からなるｐ側電極を設け、このような工程
により半導体レーザが形成される。

【０００５】一方、６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いる場合に
は、図２４(b) に示すように、（０００１）_Si面即ち、
６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板１５１のうちSi面の上
に、ｎ型AIN バッファ層１5 2 を介して、ｎ型Al_0.1Ga
_0.9N クラッド層１５３、ｎ型GaN光ガイド層１５４、Ga
_0.9ln_0.1N 活性層１５５、ｐ型GaN 光ガイド層１５６、
及び、ｐ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１５７をＭＯＶＰＥ
法によってエピタキシャル成長した後に、さらに、６Ｈ
−ＳｉＣ（０００１）基板１５１裏面にTi／Au電極１５
８からなるｎ側電極を設けると共に、ｐ型Al_0.1Ga_0.9N
クラッド層１５７上にはNi／Au電極１５９からなるｐ側
電極を設ける工程を経て、これにより半導体レーザが形
成される。

【０００６】この様な従来の発光素子においては、GaN
系のエピタキシャル層１４２〜１４７，１５２〜１５７
は、サファイア（０００１）基板１４１或いは６Ｈ−Ｓ
ｉＣ（０００１）基板１５１の＜０００１＞方向に（０
００１）面が成長することから、面内での歪みは等方的
となり、Ga_0.9ln_0.1N 活性層１４５，１５５は一軸異方
性のままであった。その＜０００１＞方向は、ｃ軸方向
である。

【０００７】次に、GaN 系半導体のエネルギーバンド構
造について説明する。図２５(a) は、歪みがかからない
状態のGaN 系半導体の価電子帯のバンド構造を示す図で
あり、ＨＨ（Heavy Hole）とＬＨ（Light Hole）のバン
ドがほぼ縮退しており、また、GaN 系半導体においては
ＣＨバンドが近接している。上記図２４(a) に示した従
来の発光素子においては、ｎ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層
１４３乃至ｐ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１４７の面内格
子定数が、GaN バッファ層１４２の直上のｎ型Al_0.1Ga
_0.9N クラッド層１４３の格子定数で規定されるため、
コヒーレントに成長したｎ型GaN 光ガイド層１４４乃至
ｐ型GaN 光ガイド層１４６は格子不整合及び熱膨張係数
差による圧縮応力を受ける。

【０００８】また、図２４(b) に示した素子においても
同様で、熱膨張係数差では引張応力を受けるが、Ga_0.9l
n_0.1N 活性層１５５に関しては格子定数による歪みの影
響が強く、圧縮応力が働いている。以上のような半導体
レーザの他に、本発明者等は、GaN の光学利得が従来材
料に比べて非常に高いことを見い出し、この材料が面発
光レーザに適していることを確認している。

【０００９】次に、面発光レーザについて説明する。基
板上に形成された活性層の垂直方向に共振軸を有する光
共振器（垂直共振器）を備え、活性層表面の垂直方向に
光を出射する構造を有している。そのような面発光半導
体レーザは、共振器長が短くて閾値電流が低いこと、半
導体レーザ素子の２次元アレイを容易に実現できるこ
と、単位ウエーハ面積当たりの素子数が多いこと、或い
はウェーハのまま素子の試験ができること等、特性上及
び製造上の有用な性質を有しており、特に光ディスク用
又は短距離光通信用として短波長光を発振する面発光レ
ーザの開発が進められている。

【００１０】しかし、従来材料の面発光レーザは、発振
光の偏光面の方向が固定されないため、使用中に偏光面
が変化し又は偏光面の変化に伴い発光出力特性にキンク
を生ずることがある。これでは、偏光を利用した光ディ
スクの読み出しができず、また光による書込み・読出し
を安定して行うことができず、さらに安定した通信を実
現することができない。

【００１１】そこで、面発光半導体レーザの発振光の偏
光面方位を固定し安定化することが必要とされている。
従来の面発光半導体レーザの活性層は、閃亜鉛鉱型結晶
の（００１) 面を主面とする基板上に堆積されていた。
他方、GaN に代表される六方晶半導体を活性層とする面
発光半導体レーザを同様の構造で構成する場合には、六
方晶結晶のｃ軸に垂直な（０００１）面を主面とする基
板上に活性層を堆積することが予想される。以下、かか
る構造を有する従来の面発光半導体レーザのについて説
明する。

【００１２】図２６は、従来の面発光半導体レーザ斜視
図であり、垂直共振器を有する面発光半導体レーザの基
本構造を表している。図２６に示すように、基板１０１
は六方晶結晶、例えばサファイアからなり、ｃ軸１０４
に垂直な主面を有する。或いは、基板１は閃亜鉛鉱型結
晶の（００１) 面を主面とする。かかる基板１０１上に
第一導電型の障壁層１０７, 活性層１０２及び第二導電
型の障壁層１０８が順次工ピタキシャルに堆積される。
さらに、第二導電型の障壁層１０８上に円板形の多層膜
からなる反射鏡１０３が形成される。この反射鏡１０３
を一方の反射面とし、障壁層１０７の下面、即ち障壁層
１０７と基板１０１との界面を他の反射面として、活性
層１０２に平行な反射面と活性層１０２に垂直な共振軸
とを有する光共振器が構成される。

【００１３】ところで、現在実現されている閃亜鉛鉱型
結晶の活性層を用いた面発光半導体レーザでは、反射鏡
１０３を半導体の多層構造としかつ光共振器の両反射面
に設けられる。これに対して、光学利得が大きいGaN を
活性層とする面発光半導体レーザは上記の反射鏡１０３
を一方に備えることで発振可能であるとされる。また、
発振光は、基板１０１の下面（主面の反対面）に形成さ
れた光学的窓から出射される。

【００１４】上述した面発光半導体レーザの活性層１０
２は基板１０１上にエピタキシャルに堆積される。従っ
て、六方晶又は閃亜鉛鉱型結晶からなる活性層１０２
は、六方晶のｃ軸又は閃亜鉛鉱型結晶の＜００１＞軸が
面に垂直な薄層として形成される。他方 ,共振器は活性
層１０２に垂直な共振軸を有するから、発振光は活性層
１０２に垂直に進行し、活性層１０２面が偏光規定面と
なる。即ち、偏光規定面をｘｙ面とし光の進行方向をｚ
軸にとるとき、発振光は、偏光面がｘ軸を含むｘ偏光１
０５及び偏光面がｙ軸を含むｙ偏光１０６から構成され
る。このｚ軸は、活性層２に垂直、即ち六方晶のｃ軸又
は閃亜鉛鉱型結晶の＜００１＞軸に平行であり、光学的
異方性の回転対称軸をなすため、ｘ偏光１０５とｙ偏光
１０６とは結晶との光学的結合が等しい。このため、結
晶学的にはｘ偏光１０５とｙ偏光１０６とのいずれも等
しい強度で発振することができるので、発振光の偏光面
は定まらず、偏光面は不安定になる。

【００１５】かかる発振光の偏光面を安定化するため、
反射鏡を楕円形又は長方形にすることで、ｘ偏光１０５
又はｙ偏光１０６の一方のみを発振させる半導体レーザ
が開発された。しかし、この半導体レーザは、出射光が
円形ビームにならないという問題があり、また反射鏡の
形状を精密に製造することが難しい。さらに、かかる不
都合を解消すべく、活性層１０２又は障壁層１０７, １
０８に面内屈折率分布を形成することでｚ軸廻りの屈折
率の対称性を劣化させ、発振光の偏光面を規定する半導
体レーザが提案された。しかし、屈折率分布を形成する
ための工程が必要で、製造工程が複雑になることは避け
られない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来のGaN 系の半導体
の場合、価電子帯におけるエネルギー的に一番高いバン
ドＨＨ、ＬＨが二重に縮退しているので、このようなGa
N 系半導体ではＨＨとＬＨの双方のバンドに正孔が分布
するので、このためレーザ発振をさせるための閾値電流
密度が高くなるという問題があった。

【００１７】また、６Ｈ−ＳｉＣ基板上にGaN 系半導体
を成長する際に、そのGaN 系半導体層の（０００１）面
に熱膨張により生じた応力によってクラッキングが発生
し易く、結晶性が良いものが得られにくい。なお、発光
部を構成する上記Ga_0.9ln_0.1N 活性層１４５，１５５に
（０００１）面内で熱膨張係数差、格子不整合による圧
縮応力がかかる場合には、図２５(b) に示すように、無
歪みの状態からさらにＣＨバンドのエネルギーがＨＨ、
ＬＨに対して相対的に低いバンド構造となるだけで、価
電子帯のエネルギー的に一番高いバンドＨＨ、ＬＨは二
重に縮退したままである。

【００１８】さらに、閾値電流密度が高くなるもう１つ
の原因として、サファイア基板に劈開性がないというこ
とが挙げられる。それらの問題の他に、従来の垂直共振
器を有する面発光半導体レーザでは、活性層の面内異方
性が小さいため発振光の偏光面が定まらず、出射光の偏
光面を固定することができない、あるいは発振が安定し
ないということが挙げられる。

【００１９】また、反射鏡を長方形にして偏光面を規定
する構造では、出射光が円形ビームにならす、また微細
化するにつれて矩形状のパターンの形成が困難という問
題がある。さらに、活性層又は障壁層に面内屈折率を形
成する方法は、製造工程の簡素化に限界がある。ところ
で、発振光の偏光面が定まらないことは、面発光半導体
レーザを光磁気ディスク装置の光源に用いる場合に別な
問題が生じる。

【００２０】即ち、光磁気ディスク装置では、光の偏光
面の回転を検出することによってデータを読むためにレ
ーザ光の偏光面が揃っていることが必要になる。しか
し、従来の面発光レーザでは偏光面が揃っていないので
データ読み出し素子として使用されていない。本発明
は、光発振に必要な閾値電流密度を低減し、クラキング
の発生し難いGaN 系半導体層を有するとともに、面発光
半導体レーザにおいては光の偏光面を固定し且つ偏光面
の変動を抑制できる半導体発光素子、光半導体素子、発
光ダイオード及び表示装置を提供することを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図２又
は図１０に例示するように、基板１１（４１）の主面上
に直接又は第１の半導体層１２（５２）を介して形成さ
れた第２の半導体層１３（４７）と、前記第２の半導体
層１３（４７）の上に形成され、且つエネルギーバンド
ギャップが前記第２の半導体層１３（４７）よりも小さ
く、一軸異方性を有する半導体よりなる活性層１４（４
２）と、前記活性層１４（４２）上に形成されてエネル
ギーバンドギャップが前記活性層１４（４２）よりも大
きい第３の半導体層１５（４８）と、前記第２の半導体
層１３（４７）、前記活性層１４（４２）及び前記第３
の半導体層１５（４８）に膜厚方向に電流を流すための
一対の電極１７，１８（１０ａ，１０ｂ）とを有し、少
なくとも前記活性層１４（４２）の膜厚方向は前記一軸
異方性の軸とは異なる方向であることを特徴とする半導
体発光素子によって解決する。

【００２２】上記半導体発光素子において、図２に例示
するように、前記活性層１４（４２）を構成する前記半
導体は、ウルツ型窒化物半導体であることを特徴とす
る。前記ウルツ鉱型窒化物はAl_x Ga_1-x-y In_y N であ
り、該組成比ｘは０≦ｘ≦１、該組成比ｙは０≦ｙ≦１
であって、該組成比ｘと該組成比ｙはｘｙ座標におい
て、ｙ＝０．２１４ｘ−０．３２８を示す直線とｙ＝
０．３５３ｘ−０．２０９を示す直線の間の範囲内に存
在することを特徴とする。

【００２３】上記半導体発光素子において、前記基板１
１（４１）は、GaN 、AlN 、SiC のいずれかからなり、
前記主面は、｛１１−２０｝面、または｛１−１００｝
面、または｛１１−２０｝面若しくは｛１−１００｝面
から−５度〜＋５度の範囲内で傾いた面であることを特
徴とする。上記半導体発光素子において、前記基板１１
（４１）はLiAlO₂基板であり、前記主面は｛１００｝面
又は｛１００｝面から−５度から＋５度の角度でオフし
た面であることを特徴とする。

【００２４】上記半導体発光素子において、前記活性層
１４（４２）は、一軸異方性結晶構造を有し、且つ、異
方性を示すｃ軸に垂直でない面内で歪みが加わえられて
ｃ面内歪異方性を有することを特徴とする特徴とする。
また、前記活性層１４（４２）は、AI_x Ga_1-x-y ln_y N
（但し、0 ≦ｘ≦１、0 ≦ｙ≦１）からなることを特徴
とする。

【００２５】上記半導体発光素子において、前記第２の
半導体層１３はAl_u Ga_1-u-v ln_v N（但し、0 ≦ｕ≦1
、0 ≦ｖ≦1 ）からなり、且つ、前記第３の半導体層
１５はAl_w Ga_1-w-z 1n_z N （但し、0 ≦ｗ≦１、0 ≦ｚ
≦１）からなることを特徴とする。上記半導体発光素子
において、前記活性層１４（４２）のａ軸の格子定数ａ
₁と、前記第２の半導体層及び第３の半導体層のａ軸の
格子定数ａ₂ ，ａ₃ とが、ａ₁ ＜ａ₂ 、ａ₁ ＜ａ₃ の関
係を満たすことを特徴とする。また、前記活性層１４
（４２）のｃ軸の格子定数ｃ₁ と、前記第２の半導体層
及び第３の半導体層のｃ軸の格子定数ｃ₂ ，ｃ₃ とが、
ｃ₁ ＜ｃ₂ 、及び、ｃ₁ ＜ｃ₃ の関係を満たすことを特
徴とする。

【００２６】上記半導体発光素子において、前記活性層
１４（４２）のａ軸の格子定数ａ₁と、前記第２の半導
体層及び第３の半導体層のａ軸の格子定数、ａ₂ ，ａ₃
とが、ａ₁ ＞ａ₂ 、ａ₁ ＞ａ₃ の関係を満たすことを特
徴とする。また、前記活性層１４（４２）のｃ軸の格子
定数ｃ₁ と、前記第２の半導体層及び第３の半導体層の
ｃ軸の格子定数ｃ₂ ，ｃ₃ とが、ｃ₁ ＞ｃ₂ 、ｃ₁ ＞ｃ
₃ の関係を満たすことを特徴とする。

【００２７】上記半導体発光素子において、前記基板１
１の前記主面は、｛１−１００｝面または｛１１−２
０｝面のいずれかに対してオフ角θ（但し、０°≦θ≦
1 0 °）だけオフした基板であることを特徴とする。ま
たは、前記基板１１、前記第２１３及び第３の半導体層
１５及び前記活性層１４は、｛０００１｝面、｛１−１
００｝面、又は、｛１１−２０｝面のいずれかで劈開さ
れていることを特徴とするまた、前記基板４１の前記主
面は、｛０００１｝面と交差する面方位を有する小面で
あり、該小面の上方に形成した前記活性層を発光部とし
たことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
その小面は、｛１−１００｝面又は｛１１−２０｝面又
は｛０００１｝面のいずれかに垂直な面方位に形成さ
れ、該｛１−１００｝面又は該｛１１−２０｝面又は該
｛０００１｝面は共振器の両端の劈開面であることを特
徴とする。

【００２８】上記した半導体発光素子において、図１７
に例示するように、前記第２の半導体層４２の下方又は
第３の半導体層４８の上方にはミラー層が形成され、該
ミラー層を一端として前記活性層４２、前記第２及び第
３の半導体層４７、４８の膜厚方向に共振器が形成され
ていることを特徴とする。この場合、前記共振器の共振
波長は、フォトルミネッセンス光強度が最大となる波長
であることを特徴とする。また、前記活性層４２は、Ga
N 又はlnGaN の第１の層とAlGalnN 又はGaN 又はInGaN
の第２の層の多層構造を有する多重量子井戸層、GaN 単
層、lnGaN 単層又はAlGalnN 単層のいずれかからなるこ
とを特徴とする。さらに、前記基板４１の前記主面は、
SiC 基板の（１１−２０）面若しくは（１−１００）面
か、又は、サファイア基板の（１−１０２）面のいずれ
かであることを特徴とする。

【００２９】上記した課題は、（１１−２０）面を主面
とするSiC 基板４１上に成長された第一導電型のAIGaN
からなる第一の障壁層４７と、該第一の障壁層４７上に
堆積された、GaN 層若しくはlnGaN 層を含む多重量子井
戸層、GaN 層又はlnGaN 層からなる活性層４２と、該活
性層４２上に堆積された第二導電型のAIGaN からなる第
二の障壁層４８と、該第二の障壁層４８上に設けられた
多層膜からなる反射鏡４３を第一の反射面とし、該第一
の障壁層４７下に第二の反射面を有する膜厚方向の光共
振器と、第一及び第二の電極５０ａ，５０ｂとを有する
ことを特徴とする半導体発光素子に解決する。

【００３０】また、上記した課題は、図１８に例示する
ように、（１１−２０）面を主面とするるｃ軸が主面に
平行である基板５３と、前記基板５３の上方に形成され
てウルツ鉱構造結晶からなる第１の活性層５８と、該第
１の活性層５８の下に形成された第１導電型不純物を含
む第１の障壁層５６と、該第１の活性層５８の上に形成
された第２導電型不純物を含む第２の障壁層６０と、該
第１の活性層５８と第１及び第２の障壁層５６、６０の
膜厚方向に電流を流すための電極６４，６５とを有する
面発光半導体レーザ６６と、さらに、前記面発光半導体
レーザ６６から電気的に分離されて前記基板５３の上方
に形成されてウルツ鉱構造結晶からなる第２の活性層５
８と、該第２の活性層５８の下に形成された第１導電型
不純物を含む第１の半導体層５６と、該第２の活性層５
６の上に形成された第２導電型不純物を含む第２の半導
体層５８と、該第２の活性層５８と第１及び第２の半導
体層５６，５８の膜厚方向に流れる電流を外部に取り出
すための電極６４、６５とを有する受光素子６７とを有
することを特徴とする光半導体装置によって解決する。

【００３１】この場合、前記半導体レーザ６６の前記第
１の活性層５６と前記受光素子６７の前記第２の活性層
５６は、GaN 、InGaN 、AlGaN 又はAlGaInN からなるこ
とを特徴とする請求項２３記載の光半導体装置。また、
前記半導体レーザ６６の前記第１及び第２の障壁層５
６、５８と前記受光素子６７の前記第１及び第２の半導
体層５６，５８は、GaN 、InGaN 、AlGaN又はAlGaInN
からなることを特徴とする。

【００３２】また、前記基板５３は、炭化シリコン、サ
ファイアのいずれかから構成されていることを特徴とす
る。さらに、前記基板５３は六方晶系構造を有し、前記
主面は、｛１−１００｝面又は｛１１−２０｝であるこ
とを特徴とする。上記した課題は、図１９に例示するよ
うに、ウルツ鉱型化合物半導体結晶のｃ軸方向が、光の
放出方向とほぼ直交していることを特徴とする発光ダイ
オード７０によって達成する。

【００３３】また、上記ウルツ鉱型化合物半導体結晶の
ｃ軸方向と、結晶成長方向とがほぼ直交していることを
特徴とする。また、上記ウルツ鉱型化合物半導体結晶
が、III 族の窒化物からなるIII-V 族化合物半導体であ
ることを特徴とする。さらに、図２３に例示するよう
に、光の放出方向がｃ軸方向とほぼ直交するウルツ鉱型
化合物半導体結晶からなる複数の発光ダイオード９８、
９９を用い、前記複数の発光ダイオード９８、９９のう
ち、偏光方向がある方向に偏光した右目用発光ダイオー
ド９８と、前記右目用発光ダイオードの偏光方向に垂直
な方向に偏光した左目用発光ダイオード９９とになるよ
うに配置し、立体表示を得るようにしたことを特徴とす
る表示装置。

【００３４】次に、上記した発明の作用を説明する。本
発明では、基板の主面を選ぶことによって、その基板の
上に形成される六方晶型又はウルツ鉱型の半導体層のｃ
軸がその半導体層の面に対して垂直でなくなるようにし
ている。したがって、その基板の上に形成される六方晶
型又はウルツ鉱型の活性層に、面方向の圧縮歪又は引張
歪をかけると、その活性層は３軸異方性を持つようにな
る。この結果、活性層の価電子帯での縮退が解け、その
ような活性層を有する半導体レーザの発振の閾値電流が
低下する。

【００３５】このような構造によれば、化合物半導体層
による発光の偏光面（光学的異方性）が一義的に決定で
きる。また、基板の上にそのような活性層などを成長し
て面発光半導体レーザを形成すると、活性層の面内異方
性が大きくなって電場ベクトルが一方向に定められるた
め、偏光が決定できる。

【００３６】このように、面発光半導体レーザの発振光
の偏光面が一義的に定まると、光磁気ディスク装置の光
源としての使用が可能になるとともに、面発光半導体レ
ーザと同一基板に受光素子を製造することが容易にな
る。これにより、従来行っていた半導体レーザと受光素
子の取付け作業が不要になるとともに、受発光装置の小
型化がさらに進むことになる。

【００３７】なお、基板としては、GaN のようなウルツ
鉱型構造、LiAlO₂のような四方晶、サファイア、６Ｈ−
ＳｉＣのような六方晶の結晶を用いる。また、その基板
の主面として、（１−１００）面、又は（１１−２０）
面を使用する。ところで、発光ダイオードを構成するウ
ルツ鉱型化合物半導体結晶のｃ軸方向が、光の放出方向
とほぼ直交するようにすると、偏光方向が定まる。そこ
で、そのような発光ダイオードを表示装置の表示面に複
数個配置し、１つの発光ダイオードによって画素の一部
又は全部を構成するようにするととともに、隣接する発
光ダイオードの偏光方向を互いに９０度相違させる。こ
れにより、右目偏光方向用の発光ダイオードと左目偏光
用の発光ダイオードを隣接することができ、立体表示装
置で偏向子を省略して部品点数を減らし、製造コストを
低減できる。しかも、そのような表示装置は画像が明る
くなる。

【００３８】

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施形態
を図面に基づいて説明する。 （第１実施形態）図１(a) 及び(b) は、本発明の第一実
施形態の構成図である。図１(a) 及び(b) に示す半導体
レーザにおいて、一軸異方性結晶構造を有する第一の半
導体層１を発光部とし、この第一の半導体層１の異方性
を示す軸に垂直でない面内で歪みを加えて３軸異方性を
持たせている。

【００３９】このように、異方性を示す軸（即ち、ｃ
軸）に対して垂直とならない面内で歪みを加えると、加
わる歪みは各方位において等方的において三軸異方性を
示すことになる。この結果、価電子帯におけるＨＨとＬ
Ｈの縮退が解け、レーザ発振のための閾値電流密度が低
減する。即ち、図１(b) に示すように、エネルギー的に
最上位にあったＨＨとＬＨのバンドの縮退が解け、ＬＨ
とＨＨとＣＨ(crystalline field split hole)の各バン
ドの相互間にエネルギー差が生じるので、レーザ発振の
ためにはＨＨにのみキャリアを遷移させればよく、閾値
電流密度が大きくなる。このとき、トップバンドの分極
で決定される電場ベクトルの向きに垂直に共振器を作製
する。

【００４０】これに対して、従来技術で説明したよう
に、ｃ軸に垂直なGaInN 層の（０００１）面内で圧縮応
力がかかった活性層を有する半導体レーザでは、レーザ
発振させるために、ＨＨ、ＬＨの２つのバンドの双方を
キャリアで満たす必要があり、閾値電流密度が高くな
る。図１(a) において、第一の半導体層１とは異なる格
子定数を有する第二及び第三の半導体２、３によって第
一の半導体層１が挟まれ、しかも、それらの層の界面が
第一の半導体層１の異方性を示す軸に垂直でないように
する。

【００４１】この様に、第一の半導体層１よりなる発光
部の主面をｃ軸に垂直でない面で構成し、この第一の半
導体層１とは格子定数の異なる第二の半導体２及び第三
の半導体層３で第一の半導体層１を挟むと、それらの格
子定数の差に基づいて、ｃ軸に垂直でない面内に歪み加
わり、発光部に三軸異方性を持たせることができる。次
に、第１〜第３の半導体層１、２、３についての材料、
結晶格子定数について説明する。

【００４２】上記した第一の半導体層１を構成する材料
として、例えばAI_x Ga_1-x-y In_y N（但し、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）を用いる。そのようなウルツ鉱型の窒
化物半導体は、一軸異方性を有する発光素子用半導体材
料として最も典型的且つ有用なものである。また、第二
の半導体層２を構成する材料としてAl_u Ga_1-u-v In_v N
（但し、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１）を採用し、且つ、第
三の半導体層３を構成する材料としてAl_w Ga_1-w-z In_z
N （但し、０≦ｗ≦１、０≦ｚ≦１）を採用する。第二
の半導体層２及び第三の半導体層３として、同じGaN 系
材料からなる第一の半導体層１とは混晶比の異なるGaN
系半導体を用いることによって、結晶性を損なうことな
く第一の半導体層１に対して応力を加えることができ
る。第二の半導体層２と第三の半導体層３の混晶比は同
じであっても良い。

【００４３】さらに、第一の半導体層１のａ軸の格子定
数ａ₁ と、第二の半導体層２及び第三の半導体層３のａ
軸の格子定数ａ₂ ，ａ₃ とが、ａ₁ ＜ａ₂ 、ａ₁ ＜ａ₃
の関係を満たすようにする。加えて、第一の半導体層１
のｃ軸の格子定数ｃ₁ と、第二の半導体層２及び第三の
半導体層３のｃ軸の格子定数ｃ₂ ，ｃ₃ とが、ｃ₁ ＜ｃ
₂ 、ｃ₁ ＜ｃ₃ の関係を満たすようにする。

【００４４】このような格子定数の関係にすると、第一
の半導体層１に面内二軸性引張応力を加えることがで
き、それによってバンドの縮退を解いて閾値電流密度を
低減することができる。この場合には、圧縮応力に比べ
て価電子帯のエネルギー的に一番高いバンドと二番目の
バンドとのエネルギー差が大きくなり（図１４参照）、
且つトップバンドがＬＨとなるため、閾値電流密度がさ
らに低減する。

【００４５】これに対して、第一の半導体層１のａ軸の
格子定数ａ₁ と、第二の半導体層２及び第三の半導体層
３のａ軸格子定数ａ₂ ，ａ₃ とが、ａ₁ ＞ａ₂ 、ａ₁ ＞
ａ₃の関係を満たすようにする。かつ、第一の半導体層
１のｃ軸の格子定数ｃ₁ と、第二の半導体層２及び第三
の半導体層３のｃ軸の格子定数ｃ₂ ，ｃ₃ とが、ｃ₁＞
ｃ₂ 、ｃ₁ ＞ｃ₃ の関係を満たすようにする。

【００４６】このような格子定数の関係にすると、第一
の半導体層１の面内に圧縮応力（歪）を加えることがで
き、それによってＨＨ，ＬＨバンドの縮退を解いて閾値
電流密度を低減することができるとともにに、引張応力
になる場合に比べてクラックの発生の心配がなくなるの
で、信頼性がより高められる。また、第二の半導体層２
及び第三の半導体層３のエネルギーバンドギャップが、
第一の半導体層１のエネルギーギャッブよりも大きいよ
うな材料と膜厚を選択する。このようなエネルギーバン
ドギャップの関係を設定することによって、光及びキャ
リアを第一の半導体層１に閉じ込められ、効率よい発光
が得られる。

【００４７】また、半導体レーザを構成する基板の構成
材料として、GaN 、AIN 、或いは、SiC のいずれかから
形成されたものを選択する。半導体レーザを構成する半
導体基板として、一軸異方性結晶構造のGaN 、AIN 、或
いは、SiC のいずれかからなる基板を用いた場合、その
主面を適当に選択することによって、基板上に成長した
第一の半導体層１に歪みを加えたときに第一の半導体層
１に三軸異方性をもたせることができる。

【００４８】半導体レーザを構成する基板上に最初に設
けた半導体層を、基板と同じ組成にする。例えばGaN 系
の混晶基板を用い、同じ組成のクラッド層を基坂上に直
接設ける。これによって、クラッド層上で発光部を構成
する第一の半導体層１に対して効果的に歪みを加えるこ
とができる。次に、上記した基板の面方位について説明
する。

【００４９】半導体レーザを構成する半導体基板の主面
を、｛１−１００｝面または｛１１−２０｝面のいずれ
かからオフ角θ（但し、０°≦θ≦１０°）だけオフさ
せた面に形成する。なお、本明細書においては、通常
“１バー" 或いは“２バー" で表される指数を便宜的
に、“−１ "或いは“−２" 等で表記する。半導体レー
ザを構成する基板として一軸異方性結晶構造を有する半
導体を用いた場合、その主面を｛１−１００｝面又は
｛１１−２０｝面にすることによって、基板上方の第一
の半導体層１に歪みを加えて三軸異方性をもたせること
ができる。この場合、図１(c) に示すように、双晶等の
発生を抑制するためにオフ角θ（但し、０°≦θ≦１０
°）だけ主面をオフしても良い。

【００５０】また、半導体レーザの共振器を構成する劈
開面を、｛０００１｝面、｛１−１００）面、及び、
｛１１−２０｝面のいずれかにする。基板の主面として
｛１−１００｝面を用いた場合には、｛０００１｝面、
｛１１−２０｝面のいずれかが基板の主面に対して垂直
な劈開面となる。また、基板の主面として｛１１−２
０｝面を用いた場合には、｛０００１｝面、｛１−１０
０｝面のいずれかが基板の主面に対して垂直な劈開面と
なる。この場合、第一の半導体層１の２つの劈開面によ
って共振器が構成される。

【００５１】さらに、半導体レーザを構成する半導体基
板の主面を｛０００１｝面とすると共に、その基板の表
面に｛０００１｝面以外の小面を設け、この小面上に設
けた第一の半導体層１を発光部（活性層）とした。その
小面は、半導体基板の｛０００１｝面に対して傾斜する
面をも含む概念である。このように、三軸異方性を持た
せるための｛０００１｝面以外の小面を、基板の一部に
設けても良いものであり、その小面によって、例えばＴ
Ｓ（Terraced Substrate）型半導体レーザ等の一部を構
成できる。

【００５２】小面を、｛１−１００｝面、或いは｛１１
−２０｝面のいずれかと垂直な面とし、この垂直な面を
共振器を構成する劈開面としてもよい。この場合にも、
小面に垂直な｛１−１００｝面又は｛１１−２０｝面を
劈開面とすることによって、２つの劈開面によって共振
器を構成することができる。次に、上記した光半導体装
置の構造とその製造方法を具体的に説明する。

【００５３】第１例 まず、図２(a) に示すように、（１−１００）面を主面
とするｎ型GaN （１−１００）基板１１上に、ＴＭGa
（トリメチルガリウム）を１０〜１００μmol ／分、例
えば、４５μmol ／分、ＴＭＡ１（トリメチルアルミニ
ウム）を１０〜１００μmol ／分、例えば、４５μmol
／分、アンモニア（NH₃)を０. ０２〜０．２mol ／分、
例えば、０．１mol ／分、Ｓｉ₂ Ｈ₆ を０. ０００１〜
０. ００２μmol ／分、例えば、０. ０００７μmol ／
分、及び、キャリアガスとしての水素を３００〜３００
０sccm、例えば、１０００sccm流し、成長圧力を７０〜
７６０Torr、例えば、１００Torrとし、成長温度を８５
０〜１１００℃、例えば、９５０℃とした状態で、１０
０〜５０００nm、好適には２０００nmのｎ型Al_0.1Ga_{0 .9}
N クラッド層１２を成長させる。

【００５４】引き続いて、ＴＭGaを１０〜１００μmol
／分、例えば、４５μmol ／分、アンモニアを０. ０２
〜０. ２mol ／分、例えば、０．１mol ／分、Si₂H₆ を
０.０００１〜０. ００２μmol ／分、例えば、０. ０
００７μmol ／分、及び、キャリアガスとしての水素を
３００〜３０００sccm、例えば、１０００sccmを流し、
成長圧力を７０〜７６０Torr、例えば、１００Torrと
し、成長温度を８００〜１０５０℃、例えば、９３０℃
とした状態で、厚さ５０〜５００nm、好適には１００nm
のｎ型GaN 光ガイド層１３を成長させる。

【００５５】引き続いて、ＴＭGaを２. ５〜２５μmol
／分、例えば、１０μmol ／分、ＴＭIn（トリメチルイ
ンジウム）を２５〜２５０μmol ／分、例えば、１００
μmol／分、アンモニアを０. ０２〜０. ２mol ／分、
例えば、０．１mol ／分、及び、キャリアガスとしての
窒素を３００〜３０００sccm、例えば、１０００sccmを
流し、成長圧力を７０〜７６０Torr、例えば、１００ T
orr とし、成長温度を５５０〜８００℃、例えば、６５
０℃とした状態で、厚さ１〜２０nm、好適には３nmのGa
_0.9In_0.1N 活性層１４を成長させる。

【００５６】引き続いて、ＴＭGaを１０〜１００μmol
／分、例えば、４５μmol ／分、アンモニアを０. ０２
〜０. ２mol ／分、例えば、０．１mol ／分、ビスシク
ロベンタジエニルマグネシウムを０．０１〜０．５μmo
l ／分、例えば、０. ０５μmol ／分、及び、キャリア
ガスとしての水素を３００〜３０００sccm、例えば、１
０００sccmを流し、成長圧力を７０〜７６０Torr、例え
ば、１００Torrとし、成長温度を８００〜１０５０℃、
例えば、９３０℃とした状態で、厚さ５０〜５００nm、
好適には１００nmのｐ型GaN 光ガイド層１５を成長させ
る。

【００５７】引き続いて、ＴＭGaを１０〜１００μmol
／分、例えば、４５μmol ／分、ＴＭAlを１０〜１００
μmol ／分、例えば、４５μmol ／分、アンモニアを
０. ０２〜０. ２mo l／分、例えば、０１mol ／分、ビ
スシクロペンタジエニルマグネシウムを０. ０１〜０.
５μmol ／分、例えば、０. ０５μmol ／分、及び、キ
ャリアガスとしての水素を３００〜３０００sccm、例え
ば、１０００sccm流し、成長圧力を７０〜７６０Torr、
例えば、１００ Torr とし、成長温度を８５０〜１１０
０ ℃、例えば、９５０℃とした状態で、１００〜２０
００nm、好適には５００nmのｐ型Al_0.1Gａ_0.9 N クラッ
ド層１６を成長させる。

【００５８】なお、この場合のAl_0.1 Ga_0.9 N クラッド
層１２, １６の成長速度は０. ６〜５. ５μｍ／時、典
型的には２. ６μｍ／時であり、また、GaN 光ガイド層
１３, １５の成長速度は０. ５〜５. ２μｍ／時、典型
的には２. ４μｍ／時であり、さらに、Ga_0.9In_0.1N 活
性層１４の成長速度は０. １〜１. ５μｍ／時、典型的
には０. ６μｍ／時である。

【００５９】次いで、ｎ型GaN （１−１００）基板１１
の裏面にｎ側電極としてのTi／Au電極１７を設け、一
方、ｐ型Al_0.1Gａ_0.9 N クラッド層１６上にはｐ側電極
としてNi／Au電極１８を設け、適当に素子分離したの
ち、（０００１）面で劈開して共振器を形成して半導体
レーザが完成する。この場合、（０００１）面は基板の
主面である（１−１００）面に対して垂直であるので、
一対の劈開面が共振器として作用することになる。

【００６０】この第一の例においては、基板として（１
−１００）面を用いているので、その上に成長するｎ型
Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１２乃至ｐ型Al_0.1Gａ_0.9 N ク
ラッド層１６の成長面も（１−１００）面となり、Ga
_0.9 In_0.1N活性層１４はｎ型GaN 光ガイド層１３との格
子定数の差により、（１−１００）面内において圧縮応
力を受けるため、３軸異方性となる。

【００６１】即ち、第一の例における面内の原子間隔
は、ｎ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１２のａ軸及びｃ軸の
格子定数３. １８９Å及び５. １８５Åで規定されるた
め、ａ軸及びｃ軸の格子定数が３. ２２５Å及び５. ２
４３ÅであるGa_0.9In_0.1N 活性層１４には圧縮応力が加
わり、３軸異方性となる。なお、Ga_0.9In_0.1N 、GaN 、
及び、Al_0.1Ga_0.9N のエネルギーバンドギャップは、そ
れぞれ３. １５eV、３. ４eV、及び３. ７eVである。

【００６２】この様なGaN 系半導体に面内圧縮応力が印
加された場合、図２(b) に示すように、エネルギー的に
最上位にあり縮退していたＨＨとＬＨのバンドの縮退が
とけて分離し、ＬＨが最上位になり、このＬＨと伝導帯
との間の遷移によってレーザ発振が行われることにな
り、閾値電流密度が大きく低減する。この第一の例にお
いては、基板として（１−１００）面を主面とする Gａ
N （１−１００）基板１１を用いているが、（１１−２
０）面を主面とする GａN 基板を用いても良く、更に、
（１−１００）面、或いは（１１−２０）面を主面とす
るAlN 基板或いはSiC 基板を用いても良く、且つ、この
主面については（１−１００）面或いは（１１−２０）
面と結晶学的に等価な全ての面を含むものであり、本実
施形態の以下の例等においても同様である。

【００６３】なお、半導体レーザの活性層、クラッド層
が形成される基板として、GaN 以外にAlN 、SiC その他
の基板を用いてもよい。例えば、図２(a) に示した素子
構造におけるGaN 基板をAlN 基板に置き換え、その上に
図２(a) と同じ構造を設ければ良く、また、SiC 基板を
用いる場合には、ｎ型SiC 基坂上に厚さ５〜１００nm、
例えば、２０nmのｎ型AlN バッファ層を介してその上に
図２(a) と同じ構造を設ければ良い。

【００６４】なお、図３に示すように、AlN 基板１１ａ
の抵抗が高いと思われる場合には、AlGaN クラッド層１
２の一部に電極１７ａを接続した構造を採用する。AlN
バッファ層を使用する場合にも同様である。これらは、
以下の例でも同様に採用してもよい。なお、本実施形態
及び以下の実施形態では、図２(c) に示すように、活性
層のエネルギーバンドギャップは、クラッド層、後述す
るガイド層、後述する光閉じ込め層のエネルギーバンド
ギャップよりも小さい。

【００６５】第２例 次に、図４を参照して本実施形態の第２例を説明する。
まず、図４(a) に示すように、（１−１００）面を主面
とするｎ型GaN （１−１００）基板２１上に、ＴＭGaを
２. ５〜２５μmol ／分、例えば、１０μmol／分、Ｔ
ＭAlを３０〜３００μmol ／分、例えば、１５０μmol
／分、ＴＭInを２５０〜２５００μmol ／分、例えば、
１０００μmol ／分、アンモニアを０.０２〜０. ２mol
／分、例えば、０１mol ／分、Si₂ H₆を０. ０００１
〜０. ００２μmol ／分、例えば、０. ０００７μmol
／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０
００sccm、例えば、１０００sccm流し、成長圧力を７０
〜７６０Torr、例えば、１００Torrとし、成長温度を５
５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、１０
０〜５０００nm、好適には２０００nmのｎ型Al_0.4Ga_0.3
In_0.3Nクラッド層２２を成長させる。

【００６６】引き続いて、ＴＭGaを５〜５０μmol ／
分、例えば、２０μmol ／分、ＴＭAlを１０〜１００μ
mo l／分、例えば、５０μmol ／分、ＴＭInを１５０〜
１５００μmol ／分、例えば、６６０μmol ／分、アン
モニアを０. ０２〜０. ２mol／分、例えば、０．１mol
／分、Si₂H₆ を０. ０００１〜０. ００２μmol ／
分、例えば、０. ０００７μmol ／分、及び、キャリア
ガスとしての窒素を３００〜３０００sccm、例えば、１
０００sccmを流し、成長圧力を７０〜７６０Torr、例え
ば、１００Torrとし、成長温度を５５０〜９００℃、例
えば、７００℃とした状態で、厚さ５０〜５００nm、好
適には１００nmのｎ型Al_0.15Ga_0.65In_0.2N光ガイド層２
３を成長させる。

【００６７】引き続いて、ＴＭGaを２. ５〜２５μmol
／分、例えば、１０μｍmol ／分、ＴＭInを２５〜２５
０μmol ／分、例えば、１００μmol ／分、アンモニア
を０. ０２〜０. ２mol ／分、例えば、０１mol ／分、
及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００sc
cm、例えば、１０００sccmを流し、成長圧力を７０〜７
６０Torr、例えば、１００Torrとし、成長温度を５５０
〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、厚さ１〜
２０nm、好適には３nmのGa_0.9In_0.1N 活性層２４を成長
させる。

【００６８】引き続いて、ＴＭGaを５〜５０μmol ／
分、例えば、２０μmol ／分、ＴＭAlを１０〜１００μ
mol ／分、例えば、５０μmol ／分、ＴＭInを１５０〜
１５００μmol ／分、例えば、６６０μmol ／分、アン
モニアを０. ０２〜０. ２mol／分、例えば、０．１mol
／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムを０.０
１〜０. ５μmol ／分、例えば、０. ０５μmol ／分、
及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜３０００sc
cm、例えば、１０００sccmを流し、成長圧力を７０〜７
６０Torr、例えば、１００Torrとし、成長温度を５５０
〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、厚さ５０
〜５００nm、好適には１００nmのｐ型Al _0.15Ga_0.65In
_0.2N光ガイド層２５を成長させる。

【００６９】引き続いて、ＴＭGaを２. ５〜２５μmol
／分、例えば、１０μmol ／分、ＴＭAlを３０〜３００
μmol ／分、例えば、１５０μmol ／分、ＴＭInを２５
０〜２５００μmol ／分、例えば、１０００μmol ／
分、アンモニアを０. ０２〜０. ２mol ／分、例えば、
０．１mol ／分、ビスシクロペンタジエニルマグネシウ
ムを０. ０１〜０. ５μmol ／分、例えば、０. ０５ひ
mol ／分、及び、キャリアガスとしての窒素を３００〜
３０００sccm、例えば、１０００sccm流し、成長圧力を
７０〜７６０Torr、例えば、１００Torrとし、成長温度
を５５０〜９００℃、例えば、７００℃とした状態で、
１００〜２０００nm、好適には５００nmのｐ型Al_0.4Ga
_0.3In_0.3Nクラッド層２６を成長させる。

【００７０】なお、この場合のAl_0.4Gａ_0.3In_0.3N クラ
ッド層２２, ２６の成長速度は０.２〜３. ０μｍ／
時、典型的には１. ２μm ／時であり、また、Al_0.15Ga
_0.65In _0,.2N 光ガイド層２３, ２５の成長速度は０. ３
〜５. ０μｍ／時、典型的には１. ８μｍ／時であり、
さらに、Ga_0.9 In_0.1N活性層１４の成長速度は０. １〜
１. ５μｍ／時、典型的には０. ６μｍ／時である。

【００７１】次いで、表面が（１−１００）面のｎ型Ga
N 基板２１の裏面にｎ側電極としてTi／Au電極２７を設
け、一方、ｐ型Al_0.4Gａ_0.3In_0.3N クラッド層２６上に
はｐ側電極としてNi／Au電極２８を設け、適当に素子分
離したのち、（０００１）面で劈開して共振器を形成し
て半導体レーザが完成する。この第二の例においては、
基板として（１−１００）面を用いているので、その上
に成長するｎ型Al_0.4Gａ_0.3In_0.3N クラッド層２２乃至
ｐ型Al_0.4Gａ_0.3In_{0 .3}N クラッド層２６の成長面も（１
−１００）面となり、Ga_0.9 In_0.1N活性層２４は引張応
力を受けるため、３軸異方性となる。

【００７２】即ち、第二の例における面内の原子間隔
は、ｎ型Al_0.4Gａ_0.3In_0.3N クラッド層２２のａ軸及び
ｃ軸の格子定数、３. ２６６Å及び５. ２７６Åで規定
されるため、ａ軸及びｃ軸の格子定数が３. ２２５Å及
び５. ２４３ÅであるGa_0.9In_{0 .1}N 活性層２４には引張
応力が加わり、３軸異方性となる。なお、Ga_0.9In_0.1N
、Al_0.15Ga_0.65In_0.2N、及び、Al_0.4Gａ_0.3In_0.3N の
エネルギーバンドギャップは、それぞれ３. １５eV、
３. ４eV及び３. ６eVである。

【００７３】このように、GaN 系半導体に面内引張応力
が印加された場合、図４(b) に示すように、エネルギー
的に最上位にあり縮退していたＨＨとＬＨのバンドの縮
退が解けて分離し、ＨＨが最上位になると共に、ＬＨと
ＨＨとのエネルギー差をより大きくとることができるの
で、閾値電流密度をさらに低減することができる。この
ように、閾値電流密度の低減に関しては、成長面内の二
軸性圧縮応力による図２(b) の価電子帯のバンド構造よ
り、面内の二軸性引張応力による図４(b)の価電子帯の
バンド構造の方が１番上と２番目のバンド間のエネルギ
ー差を大きく取ることができるので望ましいが、引張応
力の場合には、活性層にクラックが発生する可能性が高
くなるので、素子寿命の観点からは圧縮応力の方が望ま
しいことになる。

【００７４】なお、この第二の例においても、AlN 基板
を用いる場合には、図４(a) に示した素子構造における
GaN 基板をAlN 基仮に置き換え、その上に図４(a) と同
じ構造を設ければ良く、また、SiC 基板を用いる場合に
は、ｎ型SiC 基板上に厚さ５〜１００nm、例えば、２０
nmのAlN バッファ層を介してその上に図４(a) と同じ構
造を設ければ良い。

【００７５】第３例 次に、図５を参照して、本実施形態の第３の例について
説明するが、製造条件は第１例と全く同じであるので、
構造について説明する。図５に斜視図を示す素子は所謂
ＴＳ型半導体レーザであり、基板として（０００１）面
を主面とするGaN 基板の段差部に（１１−２１）面から
なる（１１−２１）小面３２を設けたｎ型GaN （０００
１）基板３１を用いたものである。 このｎ型GaN （０
００１）基板３１の上に、第一の例と全く同ようにｎ型
Al_0.1Gａ _0.9Nクラッド層１２、ｎ型GaN 光ガイド層１
３、Ga_0.9In_0.1N 活性層１４、ｐ型GaN 光ガイド層１
５、及び、ｐ型Al_0.1 Ga_0.9Nクラッド層１６を順次成長
させる。

【００７６】次いで、Ti／Au電極１７、及び、SiO₂等の
絶縁膜３３に設けた開口を介してNi／Au電極１８を設け
て適当に素子分離したのち、（１−１００）面で劈開す
ることにより、一対の（１−１００）劈開面３４を共振
器とするＴＳ型半導体レーザが完成する。この場合、基
板の主面は（０００１）面でｃ軸に垂直な面であるが、
実際に発光部、即ち、レーザ発振部となるのは（１１−
２１）面に平行な面であり、この（１１−２１）面内に
おいて圧縮応力が印加され３軸異方性となり、図２(b)
のように縮退が解けるので閾値電流密度が低下するが、
応力が加わるのが（１１−２１）小面３２であるので、
第一の例に比べて応力の影響が小さくなり、閾値電流密
度低減の効果は劣ることになる。

【００７７】なお、この場合の小面は（１１−２１）小
面３２に限られるものでない。また、この第３の例にお
いても、基板はGaN 、LiAlO₃に限られるものでなく、Al
N 或いはSiC を用いても良く、基板の材料を変えること
に伴う構成の変更は第一の例における置き換えの場合と
同ようであり、且つ、第二の例と同ような組成の半導体
を用いた場合には、第二の例と同ように、活性層には引
張応力がかかることになる。

【００７８】第４例 上記の第１〜第３の例においては基板として２元化合物
基板を用いて説明しているが、Al_0.1Gａ_0.9N或いはAl
_0.4Gａ_0.3In_0.3N 等の混晶基板を用いても良い。その場
合には、その上に形成されるAl_0.1Gａ_0.9Nクラッド層又
はAl_0.4Gａ_0.3In_{0 .3}N クラッド層との格子整合が完全に
取れるので、成長層の結晶性を損なうことがない。

【００７９】その他の半導体レーザの形成に用いる基板
としては、図６(a) に示すように、正方晶を有するLiAl
O₂基板３５を使用してもよく、その例を以下に説明す
る。なお、LiAlO₂は、リチウムアルミネートと呼ばれ
る。そこで次に、LiAlO₂基板３５を用いて半導体レーザ
を形成する工程について説明する。

【００８０】LiAlO₂基板３５の主面は、｛１００｝面又
は｛１００｝面から所定の角度、例えば±５度の範囲内
でオフしたものを用いる。まず、イソプロピルアルコー
ル、エチルアルコールのような有機洗浄剤を用いてLiAl
O₂基板３５の表面を洗浄する。次に、有機金属気相成長
装置（不図示）の成長炉内のサセプタ上にLiAlO₂基板３
５を載置する。その後に、LiAlO₂基板３５の周囲の雰囲
気を窒素で置換しながら、その雰囲気の圧力を１００To
rrまでに減圧する。

【００８１】続いて、後述する成長温度よりも５０度高
い温度でLiAlO₂基板３５を加熱し、これによりLiAlO₂基
板３５表面の元素を昇華させてサーマルクリーニングを
行う。その後に、LiAlO₂基板３５を例えば８００〜１０
５０℃の成長温度まで下げ、ついで、成長雰囲気にＴＭ
Gaガス、アンモニアガス、Si₂H₆ ガスを導入する。ＴＭ
Gaは、恒温槽において窒素ガスを用いてバブリングして
ガス状にされたものであり、その窒素ガスはキャリアガ
スとして用いられている。また、Si₂H₆ のうちのSi元素
はｎ型のドーパントとして機能する。

【００８２】ＴＭGaガスの流量は、１０〜１００μmol
／min の範囲内に設定する。また、アンモニアガスの流
量は２×１０⁴ 〜２×１０⁵ μmol ／min の範囲内とす
る。さらに、窒素ガスは、０．３〜３．０μmol ／min
の範囲内に設定する。この場合、ＴＭGaガスの流量を４
５μmol ／min 、アンモニアガスの流量を１×１０⁵ μ
mol ／min 、窒素ガスの流量を１．０μmol ／min に設
定して、さらに、成長温度を９３０℃に設定すると、Li
AlO₂基板上のGaN の成長速度は２．４μｍ／ｈとなる。
なお、上記したガス流量、成長温度の範囲内での条件に
よれば、GaN の成長速度は、０．５〜５．２μｍ／ｈと
なる。

【００８３】そのような条件によってLiAlO₂基板３５の
上に、膜厚が例えば５〜１００nmのｎ型のGaN バッファ
層３６を成長する。続いて、第１例と同ような条件でｎ
型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１２、GaN 光ガイド層１３、
Ga_0.9In_0.1N 活性層１４、ｐ型GaN 光ガイド層１５、ｐ
型Al_0.1Ga_{0 .9}N クラッド層１６を順に形成する。なお、
ｐ型のドーパントとして、マグネシウム（Mg）を用い
る。

【００８４】それらの層の形成条件、膜厚、原料ガス
は、第１例と同じにする。次に、LiAlO₂基板３５を成長
炉から取り出した後に、ｎ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１
２の一部を露出させて、そのｎ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド
層１２の一部にｎ側電極としてTi／Au電極３７を形成
し、さらに、ｐ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層１６上にはｐ
側電極としてTi／Au電極１８を形成する。そして、LiAl
O₂基板３５とその上の層３６，１２〜１６及び電極を適
当に素子分離して半導体レーザを完成させる。

【００８５】ところで、図７に示すように、正方晶のLi
AlO₂基板３５の｛１００｝面上に六方晶のGaN を成長す
ると、LiAlO₂のａ軸とGaN のｃ軸は平行になり、LiAlO₂
のｃ軸とGaN のａ軸は平行になる。この結果、LiAlO₂基
板３５の｛１００｝面上では、GaN が（１−１００）面
を上にして成長することになるので、Al_0.1Ga_0.9N クラ
ッド層１２の下地面はGaN層３６の（１−１００）面と
なる。

【００８６】したがって、第１例と同ように、Al_0.1Ga
_0.9N クラッド層１２、GaN 光ガイド層１３、Ga_0.9In
_0.1N 活性層１４、ｐ型GaN 光ガイド層１５、ｐ型Al_0.1
Ga_0.9Nクラッド層１６の成長面も（１−１００）面とな
り、Ga_0.9In_0.1N 活性層１４はｎ型GaN 光ガイド層１３
との格子定数の差により、（１−１００）面内において
は圧縮応力を受けるために、第１例と同ように３軸異方
性を有することになる。

【００８７】また、図７に示すように、正方晶のLiAlO₂
のａ軸方向の原子間距離Ｌ₁ は５．１６８７Å、正方晶
のLiAlO₂のｃ軸方向の原子間距離Ｌ₂ は６．２６７９Å
の正方晶であり、また、六方晶のGaN のａ軸方向の原子
間距離Ｌ₃ は３．１８９Åであり、六方晶のGaN のｃ軸
方向の原子間距離Ｌ₄ は５．１８５Åである。したがっ
て、各原子間距離、ａ軸、ｃ軸の方向を考え併せると、
GaN バッファ層とLiAlO₂基板の相互の格子不整合は次の
ようになる。

【００８８】GaN バッファ層３６のｃ軸方向において、
GaN バッファ層３６とLiAlO₂基板３５の格子不整合は、
次式（１）のように小さい。 （ｃ_GaN −ａ_LiAlO2）／ａ_LiAlO2 ＝ ３．２×１０^-3 …（１） ただし、ｃ_GaN はGaN のｃ軸方向の原子間距離、ａ
_LiAlO2はLiAlO₂のａ軸方向の原子間距離である。

【００８９】また、GaN バッファ層のａ軸方向におい
て、GaN バッファ層とLiAlO₂基板の格子不整合は、次式
（２）のように小さい。 （２×ａ_GaN −ｃ_LiAlO2）／ｃ_LiAlO2 ＝ １．８×１０^-3 …（２） ただし、ａ_GaN はGaN のａ軸方向の原子間距離、ｃ
_LiAlO2はLiAlO₂のｃ軸方向の原子間距離である。

【００９０】このようにLiAlO₂基板３５とGaN 層３６と
の格子不整合が小さいと、｛１００｝面か又はその面か
ら０〜５度オフした面のいずれかをLiAlO₂基板３５の主
面となし、その主面の上にGaN 層３６を形成すると、Ga
N 層３６は熱膨張によるクラックが生じにくくなる。こ
の場合、GaN 層３６のｃ軸は、LiAlO₂基板３５の主面か
ら０〜５度傾斜することになり、GaN 層３６ではｃ軸に
垂直でない面内に歪みがかかることになる。この結果、
GaN 層３６にかかる歪みは３軸異方性を示すことにな
り、これによってエネルギーバンド構造の価電子帯にお
けるＨＨとＬＨの２重の縮退が解けて、半導体レーザの
閾値電流密度が低下する。

【００９１】また、そのような（１−１００）面成長し
た単結晶のGaN 層をＸ線照射の回折の強度分布を示すロ
ッキングカーブを測定すると、図８に示すように、半値
幅にして２００〜５００秒（″）の結晶性の良い膜が得
られる。以上の説明では、LiAlO₂基板上にGaN 膜を形成
することについて説明したが、図６(b) に示すように、
LiAlO₂基板３５の上にAl_x Ga_1-x-y In_y N 層を直に形成
する場合についても同ような結晶構造となる。即ち、
｛１００｝面又は｛１００｝面から０又は０〜５度オフ
した面をLiAlO₂基板３５の主面となし、その主面の上に
第２例と同様に、ｎ型Al_0.4Ga_0.3In_0.3Nクラッド層１
２、ｎ型Al_0.15Ga_0.65In_0.2N光ガイド層１３、Ga_0.9 In
_0.1N活性層１４、ｐ型Al_0.15Ga_0.65In_0.2N光ガイド層１
１５、ｎ型Al_0.4Ga_0.3In_0.3Nクラッド層１６を順に形成
し、それらの層から半導体レーザを構成してもよい。こ
の場合の成長条件、膜厚などは、上記した第２例と同じ
にする。

【００９２】ところで、Al_x Ga_1-x-y In_y N （０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）のａ軸方向の原子間距離Ｌa₁の式（１
１）で示され、LiAlO₂のｃ軸方向の原子間距離Ｌa₂は式
（１２）で示され、Al_x Ga_1-x-y In_y N のａ軸方向とLi
AlO₂のｃ軸方向は平行である。また、Al_x Ga_1-x-y In_y
N のｃ軸方向の原子間距離Ｌc₁の式（１３）で示され、
GaN のａ軸方向の原子間距離Ｌc₂は式（１４）で示さ
れ、Al_x Ga_1-x-y In_y Nのｃ軸方向とLiAlO₂のａ軸方向
は平行である。

【００９３】 Ｌa₁＝ｘａ_AlN ＋ａ_GaN −ｘａ_GaN −ｙａ_GaN ＋ｙａ_InN …（１１） Ｌa₂＝ｃ_LiAlO2 …（１２） Ｌc₁＝ｘｃ_AlN ＋ｃ_GaN −ｘｃ_GaN −ｙｃ_GaN ＋ｙｃ_InN …（１３） Ｌc₂＝ａ_LiAlO2 …（１４） それらの式では、ａ_AlN はAlN のａ軸方向の原子間距
離、ａ_GaN はGaN のａ軸方向の原子間距離、ａ_InN はIn
N のａ軸方向の原子間距離、ｃ_LiAlO2はLiAlO₂のｃ軸方
向の原子間距離であり、また、ｃ_AlN はAlN のｃ軸方向
の原子間距離、ｃ _GaN はGaN のｃ軸方向の原子間距離、
ｃ_InN はInN のｃ軸方向の原子間距離、ａ _LiAlO2はLiAl
O₂のａ軸方向の原子間距離である。

【００９４】また、Al_x Ga_1-x-y In_y N の組成比ｘ，ｙ
について、格子不整合が２×１０^-2％となる条件の式
（１５）〜（１８）を求め、これをｘ，ｙ座標に描いた
ところ、式（１５）〜（１８）の条件を満たすｘ，ｙ
は、図９の斜線で示した領域となり、その斜線で示した
ｘとｙの組成比を選択すると結晶性が良くて熱膨張など
によるクラックが結晶に生じにくくなる。なお、式（１
５）は、ｘ≦１ではｙが負となるので、図９において表
されていない。

【００９５】

【数１】

【００９６】（その他の例）記の第１〜第３の例におい
ては、基板の主面として（１−１００）面、或いは、
（１１−２１）面等のジャスト面を用いているが、双晶
等を抑制するために、（１−１００）面、或いは、（１
１−２１）面をオフ角θ（０°≦θ≦１０°）の範囲内
でオフした基板を用いても良い。

【００９７】さらに、上記の例においては、活性層とし
てGa_0.9In_0.1N を用いているが、必要とする波長に応じ
て混晶比をAl_x Ga_1-x-y In_y N （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）の範囲内で変えても良いものであり、且つ、それに
伴って、光ガイド層及びクラッド層の混晶比をAl_a Ga
_1-a-b In_b N （０≦ａ≦１、０≦b ≦１）の範囲内で変
えても良い。

【００９８】上記の例においては光ガイド層を用いてい
るが、必ずしも必要なものでなく、クラッド層と活性層
とによって直接へテロ接合を形成しても良く、さらに、
光ガイド層及びクラッド層は必ずしも上下対称的にする
必要はなく、互いに混晶比の異なるAl_a Ga_1-a-b In_b N
を用いても良いものである。また、上記した例に用いた
原料も上記の原料に限られるものではなく、有機金属原
料はメチル系に代えてエチル系、即ち、ＴＥGa（トリエ
チルガリウム）、ＴＥAl（トリエチルアルミニウム）、
及び、ＴＥIn（トリエチルインジウム）を用いても良
く、さらに、窒素（Ｎ）源としてもアンモニアの代わり
に、N₂H₄、( ＣＨ₃)₃CNH₂ 、C₂H₅N₃、或いは、ＣＨ₃NH
・NH₂ を用いても良い。

【００９９】さらに、不純物原料も、ｎ型用としてはSi
₂H₆ の代わりに、SiH₄或いはＣＨ₃SiH₃ を用いても良
く、また、ｐ型用としてはビスシクロペンタジエニルマ
グネシウム〔(C₅H₅)₂Mg 〕の代わりに、(CＨ₃C₅H₄)₂ M
g、(C₅H₅C₅H₄)₂Mg 、（i-C₃H₇C₅H₄)₂Mg、或いは、（n-C
₃H₇C₅H₄)₂を用いても良い。 （第２実施形態）図１０は本実施形態の面発光半導体レ
ーザの基本構造を示す斜視図である。図１１は本発明の
活性層の結晶方位を表す図であり、図１０に表された半
導体レーザの活性層の結晶方位と座標軸との関係を表し
ている。

【０１００】本発明の第一の構成では、図１０を参照し
て、基板４１の上方に形成された活性層４２は、その面
内にｃ軸を有する六方晶の半導体層から構成される。即
ち、図１０及び図１１に示すように、活性層４２の主面
内にｘｚ平面を活性層４２の垂直方向にｙ軸をとると
き、活性層４２を構成する六方晶半導体結晶のｃ軸の方
向、即ち＜０００１＞方向を、活性層４２面内にあるｚ
軸に向けて配置する。

【０１０１】このように活性層４２の面内にｃ軸を含む
ようにすることにより、以下に説明するように発振光の
偏光面が規定される。なお、ｘ及びｙ軸方位の結晶方位
はとくに制限されないが、例えば、＜１１−２０＞方向
を活性層４２の面内にあるｘ軸に、かつ＜１−１００＞
方位を活性層２の膜厚方向にあるｙ軸とすることができ
る。

【０１０２】以下、本実施形態において発振光の偏光面
が規定される理由を説明する。初めに活性層内に歪がな
い場合について説明する。図１２はGaN のエネルギバン
ド構造図であり、六方晶半導体のバンド構造を表してい
る。図１２に示すように、GaN の価電子帯ＶＢは、電子
の波動ベクトルｋ＝０の近傍で、ＨＨ、ＣＨ及びＬＨの
３つのバンドが禁止帯の底の近くに存在する。

【０１０３】ここで、GaN 中に歪が無い場合、波動ベク
トルｋ＝０において、最もエネルギが高い価電子帯のバ
ンドをＨＨバンドと、次にエネルギが高いものをＬＨバ
ンドと、最低のエネルギのものをＣＨバンドとしてい
る。なお、これらのＨＨ、ＬＨ、ＣＨバンドは結晶のｃ
軸方向をＸＹＺ３軸直交座標のＺ軸にとるとき、ｃ軸に
垂直な方向に分極を有する２つのｐ軌道関数ｐ_x 及びｐ
_y と、ｃ軸方向に分極を有する軌道関数ｐ_z とを用いて
次のように表される。

【０１０４】 ＨＨバンド； （ｐ_x ＋ｐ_y ）／√２ ＬＨバンド； （ｐ_x −ｐ_y ）／√２ ＣＨバンド； ｐ_z このうちＨＨバンドが最も禁止帯の底に近いため、伝導
帯ＣＢから価電子帯ＶＢへの自然放出はＨＨバンドへの
発光遷移が優先する。このＨＨバンドはｐ軌道の結合状
態からなり、ｃ軸廻りに対称である。このため、GaN の
自然放出に伴う発光は、ｃ軸に垂直に電場が振動する偏
光状態を有する。また、かかる偏光を生ずる遷移確率
は、振動方位のｃ軸廻りの回転に対して等価である。な
お、上述の説明はGaN についてしたが、六方晶半導体結
晶についても同ようである。なお、閃亜鉛鉱型半導体結
晶では、三軸等方であるため光学特性は等方的である。

【０１０５】従来の垂直共振器を有する面発光半導体レ
ーザでは、図２６に示すように、活性層１０２はｃ軸１
０４に垂直に形成されるから、発振光はｃ軸１０４に沿
って進行する。このため発振光の偏光面はｃ面となり、
電場はｃ軸１０４に垂直に振動する。その結果、上述し
た自然放出光の偏光のｃ軸廻りの対称性から、ＸＹ面内
の何れの方向に振動する発振光も同等に生ずる。従っ
て、発振光の偏光面は固定されず、発振が不安定とな
る。

【０１０６】他方、本実施形態では、図１０に示すよう
に、活性層４２は面内にｃ軸を有するから、発振光の進
行方向はｃ軸に垂直である。既述のようにＨＨがバンド
端の場合に自然放出光の電場の振動方向はｃ軸に垂直で
あるから、発振光の電場の振動方向は、ｃ軸と発振光の
進行方向との両方位に垂直な方向、即ち、活性層面内に
含まれかつｃ軸に垂直な方向に一義的に定まる。

【０１０７】従って、本構成の面発光半導体レーザで
は、活性層に垂直に進行する発振光の電場方向はｃ軸に
垂直な方向に固定される。なお、面発光半導体レーザで
は、共振器が膜厚方向にあるので、トップバンドによっ
て決定される偏光方向（発光の電場ベクトルの方向）
は、必ず活性層面内である必要がある。即ち、発光の電
場ベクトルの向きを決定するトップバンドの分極は、活
性層面内にある必要がある。

【０１０８】次に、活性層のＰＬ( フォトルミネッセン
ス) 発光波長とその偏光面方位について説明する。図１
３は、ＨＨがバンド端の場合の本発明の活性層のＰＬ発
光特性を表す図であり、第一の構成の半導体レーザに用
いられるｃ軸を面内に有するGaN 薄膜からなる活性層の
ＰＬ発光強度の計算値を表している。図１３中のパラメ
ータは、ＰＬ光の偏光面の方位、即ち、活性層表面内で
の電場の振動方向とｃ軸とのなす角度θである。なお、
以下の説明はGaN に限らず、六方晶半導体結晶について
も同ように適用できる。

【０１０９】図１３に示すように、活性層のＰＬ発光を
偏光面、即ち電場の偏光面と波長とについて分光したと
き、ＰＬ光の偏光面がｃ軸に直交する場合（図中の９０
°で示す) に、活性層のＰＬ発光スペクトル強度は最大
となる。この最大強度に対応する波長は約３６６nmであ
り、この波長は、図１２に示すように、伝導帯ＣＢから
価電子帯ＶＢのＨＨバンドへの推移による発光に対応し
ている。他方、ＰＬ光の偏光面がｃ軸に平行な場合( 図
中の０°で示す）、発光強度は小さく、そのスペクトル
の極大の波長は略３６０nmと短くなる。これは、ＰＬ発
光の偏光面をｃ軸に垂直な偏光面からｃ軸に平行な偏光
面に変化することで、ＰＬ発光が、ＨＨバンドへの遷移
による発光からＣＨバンドへの遷移による発光に移行し
たことを示している。

【０１１０】即ち、ｘ軸方向へ分極するｐ軌道からなる
ＨＨバンドへの遷移は偏光面がｃ軸に垂直な光のみを放
出するのに対し、ＣＨバンドはｚ軸方向へ分極するｐ軌
道からなるため、ｃ軸に平行な偏光面を有する光の放出
はＣＨバンドへの遷移により初めて可能となるからであ
る。また、本実施形態では、半導体層２のフォトルミネ
ッセンス光の偏光面及び波長をフォトルミネッセンス光
強度が最大となるように選択した場合に、フォトルミネ
ッセンス光の波長と、光共振器の共振波長とを合わせ
る。この波長の光の工ネルギは、電子のＨＨバンドへの
遷移に伴う発光のフォトェネルギに等しい。従って、か
かる波長で発振させることにより、発振光をＨＨバンド
への電子の遷移による発光のみに制限することができ
る。この場合、ｃ軸に平行な偏光面を有するＣＨバンド
への遷移に伴う発光は混在できないから、発振光の偏光
面の変動をー層確実に防止することができる。

【０１１１】なお、その共振波長は、厳密に最大強度が
得られる波長である必要はない。例えば、主としてＨＨ
バンドへの電子の遷移に伴う発光が起こり且つＣＨバン
ドへの遷移に伴う発光が少なく、しかもその結果、ＨＨ
バンドへの電子の遷移による発振からＣＨバンドへの電
子の遷移による発振へ発振モードが変動することを抑制
できる程度に、最大強度に近い波長であればよい。

【０１１２】次に活性層内に歪がある場合について説明
する。図１４(a) 〜(e) は、GaN のエネルギバンドの歪
依存性を表す図であり、歪みを有するGaN の価電子帯の
エネルギーの計算値を表している。なお、図１１を参照
して、＜０００１＞方向の歪をε_z 、＜１１−２０＞方
向の歪をε_x 、及び＜１−１００＞方位の歪をε_y と
し、それぞれの歪みの値は、圧縮歪の状態を負に、引張
歪の状態を正として示されている。

【０１１３】図１４(a) は、ε_z ＝０とし、ε_x を変え
た場合である。なお、ε_y は、ｙが成長方向のため拘束
の無い状態である。即ち、結晶の＜１１−２０＞方向に
一軸歪を加えたときの価電子帯のエネルギの変化を計算
した結果である。同ように、図１４(b) は、ε_z に０.
５％の引張歪を付加し、さらにε_x を加えた場合であ
る。また、図１４(c) 、(d) はそれぞれε_z に０. ５％
及び１. ０％の圧縮歪を付加し、さらにε_x を加えた場
合である。なお、ε_y の拘束は無い状態である。

【０１１４】図１４(a) 〜(c) を参照して、歪ε_x が圧
縮でε_z が１．０％以上の圧縮の場合は、ｐ軌道からな
るＸ又はＺブランチがエネルギーバンド構造の禁止帯の
底（即ち、価電子帯の最上）に位置する価電子帯のバン
ドとなる。従って、伝導帯からの発光遷移はＸ又はＺブ
ランチへの遷移が優先的に起こり、その結果、Ｘが上の
場合は上述した歪が無い場合の発光と同ように、ｃ軸に
垂直な偏光面を有する光のみが発振する。また、Ｚがバ
ンド端の場合はｃ軸に平行な光が発振する。

【０１１５】一方、図１４(d) を参照して、歪ε_z が１
％以上の圧縮歪を有し、かつε_x が引張歪の場合は、Ｘ
及びＹブランチよりもＺブランチの方がエネルギが高く
なる。このため、伝導帯からの電子の遷移については、
Ｚブランチへの推移が優先してｃ軸に平行な偏光面で発
振する光が生じる。なお、前述したように面発光半導体
レーザは、活性層に垂直に共振器があるため、電場ベク
トルは活性層面内である必要がある。従って、電場ベク
トルを決定するトップバンドの波動関数の分極が活性層
面内にあることが必要となる。即ち、図１１のような構
造を作製するきには、Ｙ方向が共振器となるため、Ｙが
トップバンドでは発振しない。

【０１１６】図１４(e) は、ε_y を拘束の無い状態とし
たとき、ε_z ＝ε_x とした場合、言い換えれば＜０００
１＞と＜１１−２０＞を含む面内に面内二軸性歪を与え
た場合の価電子帯のエネルギバンドの計算値である。面
内圧縮歪に対して、Ｘが最もエネルギが高く、この場合
はａ軸方向に電場方向のある発振光が生ずる。なお、光
の進行方向がＹブランチの分極方向を向く場合は、ＣＨ
バンドへの遷移に基づく発振が生ずる。

【０１１７】上述のように、活性層に歪を有する場合
は、発振光はｃ軸に垂直な偏光面を有する場合と、ｃ軸
に平行な偏光面を有する場合とが生ずる。しかし、いず
れの場合も発振光の偏光面は光共振器の光軸と結晶軸方
向により一義に定まるから、面発光半導体レーザの偏光
面は予め規定されかつ偏光面は変動しない。ところで、
図１０に示す構成において、活性層４２としては、GaN
、lnGaN 若しくはAIGalnN を含む多重量子井戸層（Ｍ
ＱＷ）、又は、GaN 、lnGaN 若しくはAIGalnN からなる
単層のいずれかを選択する。

【０１１８】また、図１０に示した基板４１として、
（１１−２０）面を主面とするSiC 基板を用いてもよ
い。また、（１−１００）面を主面とするSiC 基板、又
は、（１−１０２）面を主面とするサファイア基板を用
いてもよい。さらに、その基板４１の主面の上には、第
一導電型の第一の障壁層４７、活性層４２、第二導電型
の第二の障壁層４８が順次成長され、それらによってダ
ブルヘテロ接合構造が構成される。また、そのダブルヘ
テロ接合構造の上又は下に反射面を形成すると、第一の
障壁層４７、活性層４２、第二の障壁層４８を光共振器
として構成することができる。第一及び第二の障壁層４
７、４８の構成材料をAIGaN とし、さらに、活性層４２
をAIGaN 又はGaN 又はInGaN の単層、又は、そのような
材料を含む多重量子井戸層から構成することにより、ｃ
軸が面内に存在するGaN 系半導体からなる活性層４２を
有する面発光半導体レーザが実現される。

【０１１９】次に、本実施形態を図面に基づいてさらに
説明する。本出願の発明者は、活性層４２のＰＬ発光の
スペクトルを測定することにより、ＰＬ発光の波長と偏
光面との関係が、伝導帯からＨＨバンドへの遷移による
発光と、伝導帯からＣＨバンドへの遷移による発光によ
り説明できることを以下の実験により明らかにした。

【０１２０】先ず、（１−１００）面を主面とするSiC
基坂の上に、周知のＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキ
シャル成長) 法を用いて、アンドープのGaN 薄膜を堆積
し、そのフォトルミネッセンス光の偏光面方位及び波長
に対するフォトルミネッセンス光強度を測定した。図１
５及び図１６にその結果を示す。図１５は本実施形態の
活性層４２のＰＬ発光スペクトルであり、図１５中のＡ
は電場ベクトルがｃ軸に垂直なフォトルミネッセンス光
を、Ｂは電場ベクトルがｃ軸に平行なフォトルミネッセ
ンス光を表している。図１６は本発明の活性層のＰＬ発
光強度の偏光面依存性を表す図であり、偏光面を固定し
たときのＰＬ発光の最大強度( 以下「ピーク強度」とい
う。) が偏光面により変化するよう子を表している。な
お、図１６中のＣは実験値を、Ｄは計算値を表してい
る。

【０１２１】図１５を参照して、ｃ軸に垂直な偏光面を
有するフォトルミネッセンス光の強度Ａは、３６６nm近
傍に強い極大を有する。これに対して、ｃ軸に平行な偏
光面を有するフォトルミネッセンス光の強度Ｂは、より
短波長の３６２nm近傍に弱い極大値を有する。これらの
極大値が現れる波長及び極大の大きさは、図１３に示す
計算値と良く一致する。

【０１２２】次に、図１６に示すように、ＰＬ発光のピ
ーク強度は、偏光面がｃ軸に垂直なとき最大となり、偏
光面がｃ軸に平行なとき最少となる。この実験値Ｃは、
計算値Ｄと良く一致する。このことは、図１３の計算結
果が実験をよく再現することを意味している。図１７
は、本実施形態をさらに具体化した素子の断面図であ
り、その素子は、垂直共振器を有する面発光半導体レー
ザである。

【０１２３】基板４１, 例えば（１１−２０）面を主面
とするSiC 基坂４１の上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、低
温で成長する厚さ５０nmのGaN バッファ層５２、厚さ
０. ５μｍのｎ型GaN コンタクト層４９、厚さ１μｍの
Siドープn 型Al_0.1Ga_0.9N 障壁層４７, 厚さ０. １μｍ
のアンドープGaN 活性層４２, 厚さ１μｍのＭｇドープ
ｐ型Al_0.1Ga_0.9N 障壁層４８, 及びｐ型GaN コンタクト
層５１を下から順に成長する。

【０１２４】続いて、厚さ３０nmのSiO₂膜と厚さ３０nm
のAl₂O₃ 膜を交互に各２０層ずつ贋層した多層膜を堆積
し、この多層膜をフォトレジストリソグラフィーにより
パターニングして平面形状が円又は方形のＤＢＲ鏡４３
を形成する。このＤＢＲ鏡４３は、ｎ型コンタクト層４
９と基板４１との界面を反射面として波長３６６nmの垂
直光共振器を構成する。

【０１２５】次いで、ＤＢＲ鏡４３の一側方の領域にあ
る各層を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりエ
ッチングし、これによりｎ型コンタクト層４９の一部を
露出させる。その後に、ｎ型コンタクト層４９の表出面
に厚さ１００nmのTiよりなる電極５０ａを形成し、ｐ型
のコンタクト層５１の上に膜厚１００nmのNiよりなる電
極５０ｂを形成する。さらに、基板４１の裏面を研磨し
て光が出射する光学的窓を形成して面発光半導体レーザ
を完成する。

【０１２６】そのような面発光半導体レーザでは、基板
４１のｃ軸の垂直方向が電場の振動方向となる光を発振
し偏光面が固定されるから、予め偏光方向が規定された
レーザ光を安定に発振させることができる。本実施形態
例の面発光半導体レーザの他の例は、活性層を多重量子
井戸層構造としたものである。（１１−２０) 面を主面
とするSiＣ基板４１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、低温
で成長する厚さ０. ５nmのAIN バッファ層４２, 厚さ
０. ５μｍのｎ型GaN コンタクト層４９、厚さ１μｍの
Siドープｎ型Al_0.1Ga_0.9N 障壁層４７、In_0.15Ga_0.85N
井戸層とln_0.05Ga_0.95N バリア層とを交互に各１０層づ
つ重層した多重量子井戸層からなる活性層４２, 厚さ１
μｍのMgドープｐ型Al_{0. 1}Ga_0.9N 障壁層４８、及びｐ型
GaN コンタクト層５１をこの順序で堆積する。そして、
既述の実施形態と同様の工程を経て面発光半導体レーザ
が製造される。

【０１２７】上述した面発光半導体レーザでは、（１−
１００）面又は（１１−２０）面を主面とする基板を用
いることにより、光の偏向を揃わせている。そのような
面発光半導体レーザを構成する基板には、受光素子を併
せて搭載した構造を採用することが可能である。図１８
(a) は、面発光半導体レーザ（発光素子）とフォトダイ
オード（受光素子）を搭載した光装置を示す断面図、図
１８(b) は、その光装置を示す平面図である。

【０１２８】図１８(a) 及び(b) において、SiC 基板５
３の主面である（１−１００）面又は（１１−２０）面
の上には、膜厚５０nmのAlN 高温バッファ層５４、多層
構造のミラー層５５、膜厚１μｍのｎ型の障壁層５６、
膜厚５００nmのアンドープの下側光閉じ込め層５７、ア
ンドープのＭＱＷ活性層５８、ｐ型の障壁層５９、膜厚
５００nmのアンドープの上側光閉じ込め層６０、膜厚５
０nmのGaN コンタクト層６０ａがＭＯＶＰＥ法によって
順に積層されている。

【０１２９】ミラー層５５は、膜厚４０nmのAl_0.4Ga_0.6
N層と膜厚４０nmのAl_0.1Ga_0.9N 層を交互に３０周期積
層して構成されたものである。また、ＭＱＷ活性層５８
は、膜厚４nmのIn_0.2Ga_0.8N 井戸層を膜厚４nmのIn_0.05
Ga_0.95N 障壁層で挟んだ構造を有している。また、下側
及び上側の光閉じ込め層５７，６０はそれぞれGaN より
形成されている。

【０１３０】さらに、ｎ型及びｐ型の障壁層５６，５９
はそれぞれAl_0.1Ga_0.9N から構成され、そのうちのｎ型
の障壁層５６は、不純物濃度２×１０¹⁸ atoms/cm³でSi
がドープされ、また、ｐ型の障壁層５９は、不純物濃度
１×１０¹⁷ atoms/cm³でMgがドープされている。ｐ型の
障壁層の上のコンタクト層６０ａには１×１０¹⁸atoms/
cm³ でMgがドープされている。

【０１３１】ｎ型の障壁層５６からｐ型の障壁層５９ま
での複数の層は、ＳＣＨ(separateconfinement heteros
tructure)構造を構成している。このように積層した化
合物半導体層は、複数回のパターニングを経て図１８
(a),(b) に示すような断面構造及び平面構造の形状に加
工されている。すなわち、面発光半導体レーザ６６と受
光素子６７は同じ形状を有しており、コンタクト層６０
ａからｎ型の障壁層５６の上部までは直径２０μｍの円
柱部６２となり、さらにｎ型の障壁層５６の下部からミ
ラー層５５の上部までは円柱部の外方に広がったフラン
ジ部６３となっている。ミラー層５５はアンドープであ
り、高抵抗となっているので、円柱部６２とフランジ部
６３は他の領域の化合物半導体層から略筒状の溝６１を
介して電気的に分離されている。

【０１３２】そして、円柱部６２のコンタクト層６０ａ
の上面には、中央に直径１０μｍ程度の光放出窓６４ａ
を有する環状のTiよりなるｐ側電極６４が接続され、ま
た、フランジ部６３のｎ型障壁層５６には、円柱部６２
に接触しないNiよりなるｎ側電極６５が接続されてい
る。以上のような円柱部６２とその下のｎ型の障壁層５
６によって膜厚方向の共振器が形成される。

【０１３３】フォトダイオード６７は、図１８(b) に示
すように、面発光半導体レーザ６６の周囲に離れて複数
個、例えば４個形成されている。それらのような面発光
半導体レーザ６６とフォトダイオード６７を有する光装
置は、例えば光磁気ディスク装置に取付けられる。そし
て、面発光半導体レーザ６６ではｐ側電極６４とｎ側電
極６５に正バイアスの電圧６８が印加されて小さくても
閾値電流が供給される。また、フォトダイオード６７で
はｐ側電極６４とｎ側電極６５に逆バイアスの電圧が印
加され、これによりフォトダイオード６７への入射光量
によって検出回路６９に流れる電流値が大きくなる。

【０１３４】この場合、面発光半導体レーザ６６が発振
して窓６４ａを通して光が照射され、図示しない回折格
子、レンズなどを通して光磁気ディスクに照射される。
光磁気ディスクで反射したその光は、レンズ、偏向プリ
ズムを通して４つの受光素子６７に入力する。その面発
光半導体レーザ６６では、既に説明したように、基板４
１のｃ軸の垂直方向が電場の振動方向となる光を発振し
偏光面が固定されるから、レーザ光の偏光面が揃うこと
になる。しかも、光磁気ディスクで反射したレーザ光
は、同じ偏光面のフォトダイオード６７に入射する。

【０１３５】このように、同じ基板上に形成された面発
光半導体レーザ６６とフォトダイオード６７が偏光面を
有することになったので、光磁気ディスク装置の書込み
用光素子と読み出し用光素子を集積化することができ、
それらの装置の小型化と製造効率が良くなる。以上のよ
うに、本実施形態によれば、活性層に垂直な共振軸を有
する垂直共振型の面発光半導体レーザにおいて、発振光
の偏光面が活性層の結晶方位により一義に規定されるた
め、発振光の偏光方位を予め定めることができ、かつ偏
光方位の変動が少ない安定した動作特性を有する垂直共
振型の面発光半導体レーザを提供することができるの
で、情報処理装置の性能向上に寄与するところが大き
い。

【０１３６】なお、活性層５８は、GaN 、InGaN 、AlGa
N 又はAlGaInN のいずれから形成してもよいし、また、
半導体よりなる障壁層５７，５９は、GaN 、InGaN 、Al
GaN又はAlGaInN から構成してもよい。ただし、活性層
５８と障壁層５７，５９が同じ材料系より構成する場合
には、障壁層５７，５９よりも活性層５８の方がエネル
ギーバンドギャップが小さくなる組成比を選択する必要
がある。

【０１３７】なお、基板の材料として炭化シリコン（Si
Ｃ）の他にサファイアを使用してもよい。 （第３実施形態）従来の発光ダイオードは、光の出射方
向に対して円偏光であるので、直線偏光を得たい場合に
は、ポラロイド等の偏光子を通すことによって直線偏光
した偏光光を得ていた。

【０１３８】また、直線偏光した偏光光を利用して立体
画像を表示する場合、右目用画像と左目用画像を互いに
偏光方向の異なる光で表示し、それを互いに偏光方向の
異なる右目用偏光子と左目用偏光子を介して見ることに
よって立体画像として認識しており、特に、大型立体画
像表示装置の場合には、投影方式を採用している。しか
し、従来の発光ダイオードを用いて直線偏光を得ようと
する場合には、偏光子を必要とするため部品点数が多く
なるという問題があり、且つ、発光ダイオードと偏光子
とを組み合わせる工程が必要になるため、生産コストが
高くつくという問題がある。

【０１３９】また、偏光子を介して円偏光を特定の方向
に偏光した直線偏光にしているので、偏光子の偏光方向
と偏光方向の異なる光は取り出せず無駄になるので、発
光効率が悪いという問題がある。さらに、大型立体表示
装置の場合には、投影方式であるため、従来の投影方式
の表示装置と同ように、明るいところでは表示画像が非
常に見ずらくなり、実質的に利用できないという問題も
ある。

【０１４０】図１９は本実施形態の原理的構成の説明図
であり、この図１９を参照して本発明における課題を解
決するための手段を説明する。本実施形態は、図１９
(a) 及び(b) に例示するように、発光ダイオード７０に
おいて、発光ダイオード７０を構成するウルツ鉱型化合
物半導体結晶のｃ軸方向が光の放出方向とほぼ直交して
いることを特徴とする。

【０１４１】このようにGaN のようなウルツ鉱型化合物
半導体を用いた場合、ウルツ鉱型化合物半導体は、GaAs
等の他のIII-V 族化合物半導体と異なり六方晶系であ
り、このようなウルツ鉱型化合物半導体における発光は
伝導帯から価電子帯のＨＨ（Heavy Hole）あるいはＬＨ
（Light Hole）への遷移によって起こるが、これらはａ
軸方向に関するバンドであるため、ｃ軸方向、即ち、＜
０００１＞方向に垂直な方向に偏光した光が強く現れ、
逆にｃ軸方向に平行に偏光した光はほとんど現れないの
で、偏光子を用いなくとも直線偏光した光が得られるこ
とになる。

【０１４２】なお、本発明において、ｃ軸方向が光の放
出方向とほぼ直交するとは、ｃ軸と最も強度の大きな光
の放出方向とが純粋に直交するもの以外に、±５°の範
囲の角度を含むものである。また、本実施形態は、ウル
ツ鉱型化合物半導体結晶のｃ軸方向と結晶成長方向とが
ー致していることを特徴とする。

【０１４３】成長基板として、サファイアの｛０００
１｝面、｛１１−２０｝面、６Ｈ−ＳｉＣの｛０００
１｝面、或いは、スピネルの｛１１１｝面を用いた場
合、ウルツ鉱型化合物半導体結晶の結晶成長方向はｃ軸
方向となるので、図１(a) に示すように活性層に平行に
光を取り出すことによって、直線偏光した光が得られ
る。なお、本明細書においては、“１バー" 或いは“２
バー" 等の結晶方位を便宜的に、“−１" 或いは“−
２" 等として表す。

【０１４４】また、本実施形態は、ウルツ鉱型化合物半
導体結晶のｃ軸方向と結晶成長方向とがほぼ直交してい
ることを特徴とする。成長基板の主面として、サファイ
ア基板のｒ面、即ち、｛１−１０２｝面、又は、６Ｈ−
ＳｉＣの｛１−１００｝面若しくは｛１１−２０｝面を
用いた場合、ウルツ鉱型化合物半導体結晶の結晶成長方
向はｃ軸方向とほぼ平行になるので、図１(b) に示すよ
うに活性層に垂直に光を取り出すことによって、直線偏
光した光が得られ、且つ、広い面からの光が偏光光とな
るので、発光領域を大きく取ることができる。

【０１４５】また、本実施形態は、上記したウルツ鉱型
化合物半導体が、III 族の窒化物からなるIII-V 族化合
物半導体であることを特徴とする。このように、ウルツ
鉱型化合物半導体として、安定な結晶構造を有するGaN
系化合物半導体等のIII 族の窒化物からなるIII-V 族化
合物半導体を用いることによって、１. ９eV〜６. ２eV
の広い範囲に渡り高効率の短波長発光が得られ、混晶比
を調整することによって、所望の発光波長を得ることが
できる。

【０１４６】さらに、本実施形態は、表示装置におい
て、光の放出方向がｃ軸方向とほぼ直交するウルツ鉱型
化合物半導体結晶からなる複数の発光ダイオード７０を
用い、この複数の発光ダイオード７０を、偏光方向があ
る方向ｕに偏光した右目用発光ダイオードと、右目用発
光ダイオードの偏光方向ｕに垂直な方向ｖに偏光した左
目用発光ダイオードとになるように配置し、立体表示を
得るようにしたことを特徴とする。

【０１４７】光の放出方向がｃ軸方向とほぼ直交するウ
ルツ鉱型化合物半導体結晶からなる発光ダイオード７０
は、ｃ軸方向に垂直に、即ち、a 軸方向に偏光してお
り、このａ軸方向に偏光した発光ダイオード７０を光の
放出方向を軸として９０°回転させた場合には、ｃ軸方
向に垂直で、且つ、回転させる前の偏光方向に対して垂
直に偏光した直線偏光光となるため、一方を右目用と
し、他方を左目用とすることによって、立体画像の表示
が可能になる。

【０１４８】なお、図１９において、６９ａ，６９ｂ
は、発光ダイオード７０に接続される１対の端子を示し
ている。第１例 ここで、図２０(a),(b) 及び図２１(a),(b) を参照し
て、本実施形態の第１例を説明する。図２０(a) は発光
ダイオードの断面図であり、図２０(b) は発光ダイオー
ドを素子化した場合の断面図である。また、図２１(a)
はGaN 系化合物半導体のΓ点近傍のバンドダイヤグラム
であり、さらに、図２１(b) は、発光強度の偏光角分布
を示す図である。

【０１４９】まず、図２０(a) に示すように、（０００
１）面、即ち、ｃ面を主面とするサファイア基板７１上
に、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用いて、厚
さ５〜５０nm、例えば２０nmのGaN バッファ層７２、厚
さ０. ５〜５. ０μｍ、例えば、３. ０μｍのｎ型Al
_0.05 Ga_0.95N層７３、厚さ１０〜１００nm、例えば５０
nmのIn_0.1Ga_0.9N 活性層７４、及び、厚さ０. １〜１.
０μｍ、例えば０. ５μｍのｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層７５
を順次エピタキシャル成長させる。

【０１５０】次いで、ｎ型Al_0.05Ga_0.95N 層７３の一部
が露出するように反応性イオンエッチング法によってエ
ッチングしたのち、ｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層７５の表面に
ｐ側電極としてNi電極７６を設けるとともに、ｎ型Al
_0.05Ga_0.95N 層７３の露出表面にｎ側電極としてTi電極
７７を設ける。なお、この場合、GaN バッファ層７２か
らｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層７５までの各層は、サファイア
基板７１のｃ軸方向に成長するので、そのｃ軸はサファ
イア基板１７の主面と垂直になる。そのｃ軸方向は＜０
００１＞方向と等価である。

【０１５１】上記のようにして形成した発光ダイオード
７８を、図２０(b) に示すように、その光の放出方向
が、ｃ軸方向とほぼ垂直になるようにステム７９にマウ
ントする。この場合、ステム７９に対しては短絡を防止
するために絶縁体スペーサ８０を介してマウントすると
ともに、ｎ側電極であるTi電極７７をマイナス端子８１
にワイヤボンディングし、また、ｐ側電極であるNi電極
７６をプラス端子８２にワイヤボンディングし、最後
に、エポキシ樹脂等で樹脂モールドする。

【０１５２】図２１(a) は、GaN 系化合物半導体のΓ点
近傍のバンドダイヤグラムであり、図から明らかなよう
に、価電子帯におけるホールからみてエネルギー的に一
番低いバンド、即ち、ＨＨ（Heavy Hole）とＬＨ（Ligh
t Hole）が２重に縮退し、スピン軌道相互作用による分
だけエネルギー的に分離しており、また、それ以外に、
GaN 系化合物半導体に特有なCHというバンドが現れる。

【０１５３】そして、このようなGaN 系化合物半導体に
おいては、Γ点、即ちＫz ＝０における伝導帯とＨＨバ
ンド及びＬＨバンドとの間の遷移によって発光が生ずる
ことになるが、Γ点におけるＨＨバンド及びＬＨバンド
はａ軸方向に関するバンドであるのでｃ軸に垂直な方向
に偏光した光が得られることになる。図２１(b) は、本
発明の本実施形態の発光ダイオードの光の放出方向から
みた発光強度の偏光角分布を示す図であり、ａ軸に平行
な、即ち、ａ軸方向に偏光した光が得られるが、ａ軸に
対して９０°偏光した、即ち、ａ軸に垂直に偏光した光
は殆ど得られない。

【０１５４】したがって、本発明においては、偏光子等
を用いることなく特定の方向に偏光した直線偏光光を得
ることができるので、部品点数が増加することなく、且
つ、発光ダイオードと偏光子の組み合わせ工程が不要に
なるので、生産コストを低コストにすることができる。
なお、この第１例においては、基板として、（０００
１）面を主面とするサファイア基板を用いているが、
（０００１）面を主面とするサファイア基板に限られる
ものではなく、（１１−２０）面を主面とするサファイ
ア基板（０００１）面を主面とする６Ｈ−ＳｉＣ基板、
或いは、（１１１）面を主面とするスピネル基板を用い
ても良いものである。

【０１５５】第２例 次に、図２２を参照して本発明の第２の例を説明する。
まず、図２２(a) に示すように、（１−１０２）面、即
ち、Γ面を主面とするサファイア基板９１上に、ＭＯＶ
ＰＥ法を用いて、厚さ５〜５０nm、例えば２０nmのGaN
バッファ層９２、厚さ０. ５〜５. ０μｍ、例えば３.
０μｍのｎ型Al _0.05Ga_0.95N 層９３、厚さ１０〜１００
nm、例えば５０nmのln_0.1Ga_0.9N 活性層９４、及び、厚
さ０. １〜１. ０μｍ 、例えば０. ５μｍのｐ型Al
_0.05Ga_0.95N 層９５を順次エピタキシャル成長させる。

【０１５６】次いで、反応性イオンエッチング法によっ
てｎ型Al_0.05Ga_0.95N 層９３の一部を露出させたのち、
ｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層９５の表面にｐ側電極として非常
に薄いNiからなる半透明電極９６を設けるとともに、ｎ
型Al_0.05Ga_0.95N 層９３の露出表面にｎ側電極としてTi
電極９７を設ける。なお、この場合、GaN バッファ層９
２からｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層９５の各層のｃ軸の方向
は、サファイア基板９１の基板面内の方向に向いて成長
するので、ｃ軸は基板面と平行になる。

【０１５７】そのようにして形成された発光ダイオード
８４は、図２２(b) に示すように、その光の放出方向を
ｃ軸方向とほぼ垂直になるように導電性ペーストを用い
てステム８５にマウントする。そして、ｎ側電極である
Ti電極９７をマイナス端子８６にワイヤボンディングす
ると共に、ｐ側電極である半透明電極９６をプラス端子
８７にワイヤボンディングし、最後に、エポキシ樹脂等
のモールド樹脂８８によって封止する。

【０１５８】この場合にも、第１例と同ように、光の放
出方向はｃ軸に垂直であるので、ａ軸方向に偏光した光
が得られ、ａ軸に対して９０°偏光した、即ち、ａ軸に
垂直に偏光した光は殆ど得られない。したがって、本発
明においては、偏光子等を用いることなく特定の方向に
偏光した直線偏光光を得ることができるので、部品点数
が増加することなく、且つ、発光ダイオードと偏光子の
組み合わせ工程が不要になる。この結果、発光ダイオー
ドの生産コストは低コストになる。

【０１５９】また、この第２例の場合は、面発光型であ
るので、上記の第１例に比べて発光領域を大きくするこ
とができ、第１例と比べて１０倍程度の発光強度が期待
できる。なお、第２例においては、基板として、ｒ面を
主面とするサファイア基板を用いているが、ｒ面を主面
とするサファイア基板に限られるものではなく、（１−
１００）面を主面とするＳｉＣ基板、或いは、（１１−
２０）面を主面とするＳｉＣ基板を用いても良いもので
ある。

【０１６０】また、第２例においては、ｐ側電極として
薄いNi膜からなる半透明電極９６を用いているが、半透
明電極９６に限られるものではなく、通常の厚さのNi電
極をメッシュ状に設けて、メッシュの間から光を取り出
すようにしても良い。第３例 次に、図２３を参照して本発明の第３例を説明する。

【０１６１】図２３は、上記の第１例、第２例の発光ダ
イオードを用いた立体画像表示用の表示パネル９０を表
すものである。例えば、第１例の発光ダイオードを用い
て、その偏光方向がＸ方向になるように配置した発光ダ
イオード９８と、この発光ダイオード９８の光軸を中心
として偏向方向を９０°回転させて配置したＹ方向に偏
光する発光ダイオード９９とを組み合わせて構成したも
のである。なお、Ｘ方向とＹ方向は、ともに表示パネル
９０の面に対して平行であり、かつ、Ｘ方向とＹ方向は
互いに直交する関係にある。

【０１６２】この場合、一方の発光ダイオード９８を右
目用とし、他方の発光ダイオード９９を左目用とし、両
者に互いに異なった画像信号を入力し、この発光表示画
像を右目用と左目用とで互いに異なった偏光子を介して
見ることによって立体画像を表示することになる。な
お、この場合、ａ軸方向に純粋に平行な角度に対して±
２０°程度の範囲の偏光角の光を有効に利用することが
できる。

【０１６３】この第３例の表示装置は、発光表示である
ので、従来の投影方式の立体表示装置より輝度を高くす
ることができ、したがって、大型化した場合にも明るい
場所での使用が可能になる。この場合、例えば、１００
インチの表示パネル９０を構成する場合には、約２００
万画素で構成することになる。そして、Ｘ方向に偏光し
た発光ダイオード９８とＹ方向に偏光する発光ダイオー
ド９９との配置は、図２３に示すように１個毎交互に配
置しても良いし、或いは、特に図示しないが、画素毎に
纏まった個数の発光ダイオードを交互に配置しても良
く、さらに、各発光ダイオードの発光波長を調整するこ
とによってカラー表示も可能になる。

【０１６４】なお、上記の実施の形態における面方位は
一例であり、記載されている面方位と結晶学的に等価な
全ての面を含むものである。また、上記の各例において
は、活性層としてln組成比が０. １のln_0.1Ga_0.9Nを用
いているが、必要とする波長に応じて混晶比をAl_x In _y
Ga_1-x-y N （０≦x≦１、０≦y ≦１）の範囲内で変え
ても良いものであり、それに伴って、活性層を挟むｐ型
Al_0.05Ga_0.95N 層及びｎ型Al_0.05Ga_0.95N 層を活性層よ
り禁制帯幅の大きなAI_a ln_b Ga_1-a-b N （０≦a ≦１、
０≦b ≦１）で構成すれば良い。

【０１６５】さらに、GaN 基板の代わりにサファイア基
板を使用する場合には、基板の主面を（１１−２０）面
とする。以上述べたように、本実施形態によれば、GaN
系化合物半導体等のウルツ鉱型化合物半導体を用いて発
光ダイオードを構成する場合、光の放出方向をウルツ鉱
型化合物半導体のｃ軸と垂直にすることによって、偏光
子を用いることなく直線偏光した光を得ることができ、
また、このようは直線偏光した発光ダイオードを用いる
ことによって、明るい場所でも使用が可能な発光表示に
よる立体画像表示装置を構成することができる。

【０１６６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、結晶
基板の主面を選ぶことによって、その結晶基板の上に形
成される六方晶型又はウルツ鉱型の半導体層のｃ軸がそ
の半導体層の面に対して垂直でなくなるために、その結
晶基板の上に形成される六方晶型又はウルツ鉱型の活性
層に、面方向の圧縮歪又は引張歪をかけてその活性層に
３軸異方性を持たせることができ、活性層の価電子帯で
の縮退を解くことができ、そのような活性層を有する半
導体レーザの発振の閾値電流を低下することができる。

【０１６７】また、そのような構造によれば、化合物半
導体層による発光の偏光面が一義的に決定できるので、
そのような結晶基板の上に障壁層、活性層などを成長し
て面発光半導体レーザを形成すると、活性層の面内異方
性が大きくなって電場ベクトルが一方向に定められるた
め、偏光が決定できる。さらに、面発光半導体レーザの
発振光の偏光面が一義的に定まると、光磁気ディスク装
置の光源としての使用が可能になるとともに、面発光半
導体レーザと同一基板に受光素子を製造することが容易
になる。これにより、従来行っていた半導体レーザと受
光素子の取付け作業が不要になるとともに、受発光装置
の小型化をさらに促進することができる。

【０１６８】一方、発光ダイオードを構成するウルツ鉱
型化合物半導体結晶のｃ軸方向が、光の放出方向とほぼ
直交するようにすると、偏光方向が定まるので、そのよ
うな発光ダイオードを表示装置の表示面に複数個配置
し、１つの発光ダイオードによって画素の一部又は全部
を構成するようにするととともに、隣接する発光ダイオ
ードの偏光方向を互いに９０度相違し、これにより、右
目偏光方向用の発光ダイオードと左目偏光用の発光ダイ
オードを隣接することができ、立体表示装置で偏向子を
省略して部品点数を減らし、製造コストを低減できる。
しかも、そのような表示装置は画像が明るくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は、本発明の第１実施形態のクラッド
層と活性層の層構造図、図１(b) は、図１(a) の層構造
によって得られる活性層の価電子帯エネルーバンド構造
図、図１(c) は、本発明の第１実施形態で使用する基板
の主面の面方位を示す図である。

【図２】図２(a) は、本発明の第１実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第１の例を光出力端から見た層
構造図、図２(b) は、図２(a) の層構造によって得られ
る活性層の価電子帯エネルーバンド構造図、図２(c)
は、２つのクラッド層と活性層の相対的なエネルギーバ
ンド構造図である。

【図３】図３は、本発明の第１実施形態の層構造を採用
した半導体レーザの基板を高抵抗材から形成する場合の
構造図である。

【図４】図４(a) は、本発明の第１実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第２の例を光出力端から見た層
構造図、図４(b) は、図４(a) の層構造によって得られ
る活性層の価電子帯エネルーバンド構造図である。

【図５】図５(a) は、本発明の第１実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第３の例の斜視図、図５(b)
は、図５(a) の半導体レーザにおける基板主面に対する
小面の傾斜角度を示す図である。

【図６】図６(a) は、本発明の第１実施形態の層構造を
採用した半導体レーザの第４の例を光出力端から見た層
構造図、図６(b) は、その第４の例で基板を高抵抗材料
から構成した場合の半導体レーザを光出力端から見た層
構造図である。

【図７】図７は、本発明の第１実施形態において、主面
に平行なｃ軸を有する正方晶基板の主面の上に、六方晶
半導体層を形成する場合の各結晶の完面像の特殊形の相
対的関係を示す図である。

【図８】図８は、本発明の第１実施形態において、正方
晶基板上に形成した六方晶層のＸ線回折ロッキングカー
ブを示す図である。

【図９】図９は、正方晶のLiAlO₂基板上に六方晶のAl_x
Ga_1-x-y In_y N 層を成長する場合に、組成比ｘと組成比
ｙの関係を示すｘｙ座標図である。

【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態を示す面発
光レーザの電極を除いた層構造示す斜視図である。

【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態を示す面発
光レーザの活性層の結晶の完面像の特殊形を示す斜視図
である。

【図１２】図１２は、本発明の第２実施懈怠の面発光レ
ーザの活性層のエネルギーバンド構造図である。

【図１３】図１３は、本発明の第２実施形態の面発光レ
ーザにおいて、活性層の偏光面の方位とｃ軸のなす角度
をパラーメータにした場合の波長とＰＬ発光強度の関係
を計算で求めた図である。

【図１４】図１４(a) 〜(e) は、本発明の第２実施形態
の面発光レーザにおいて、活性層を構成するGaN のエネ
ルギーバンドの結晶歪依存性を示す図である。

【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態の面発光レ
ーザにおいて、活性層の偏光面の方位とｃ軸のなす角度
をパラーメータにした場合の波長とＰＬ発光強度の関係
の実験により求めた図である。

【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態の面発光レ
ーザにおいて、活性層の偏光面の方位とｃ軸のなす角度
とＰＬ発光強度の関係を示す曲線を計算と実験で求めた
図である。

【図１７】図１７は、本発明の第２実施形態の面発光レ
ーザを示す断面図である。

【図１８】図１８(a) は、面発光レーザと受光素子を有
する本発明の第２実施形態の光装置を示す断面図、図１
８(b) は、その光装置の平面図である。

【図１９】図１９(a) は、本発明の第３実施形態の端部
発光型の発光ダイオードの原理的構成図、図１９(b)
は、本発明の第３実施形態の面発光型の発光ダイオード
の原理的構成図である。

【図２０】図２０(a) は、本発明の第３実施形態の端部
発光型の発光ダイオードの層構造図、図２０(b) は、そ
の発光ダイオードをパッケージ化した構成を示す断面図
である。

【図２１】図２１(a) は、図２０(a) で示した発光ダイ
ーオドにおけるGaN 系化合物半導体のバンドダイヤグラ
ム、図２１(b) は、その発光ダイオードの光の放出方向
からみた発光強度の偏光角分布を示す図である。

【図２２】図２２(a) は、本発明の第３実施形態の面発
光型の発光ダイオードの層構造図、図２２(b) は、その
発光ダイオードをパッケージ化した構成を示す断面図で
ある。

【図２３】図２３は、本発明の第３実施形態の表示装置
に使用する発光ダイオードの偏向関係を示す平面構成図
である。

【図２４】図２４(a) は、従来の半導体ダイオードの第
１例を示す断面図、図２４(b) は、従来の半導体ダイオ
ードの第２例を示す断面図である。

【図２５】図２５(a) 、(b) は、従来の半導体ダイオー
ドの価電子帯のエネルギーバンド図である。

【図２６】図２６は、従来の面発光型半導体レーザを示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ 第一の半導体 ２ 第二の半導体 ３ 第三の半導体 １ l ｎ型GaN （１−１００）基板 １２ ｎ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層 １３ ｎ型GaN 光ガイド層 １４ Ga_0.9In_0.1N 活性層 １５ ｐ型GaN 光ガイド層 １６ ｐ型Al_0.1Ga_0.9N クラッド層 １７ Ti／Au電極 １８ Ni／Au電極 ２１ ｎ型GaN （１−１００）基板 ２２ ｎ型Al_0.4Ga_0.3In_0.3Nクラッド層 ２３ ｎ型Al_0.15Ga_0.65In_0.2N光ガイド層 ２４ Ga_0.9In_0.1N 活性層 ２５ ｐ型Al_0.15Ga_0.65In_0.2N光ガイド層 ２６ ｐ型Al_0.4Ga_0.3In_0.3Nクラッド層 ２７ Ti／Au電極 ２８ Ni／Au電極 ３１ ｎ型GaN （０００１）基板 ３２ （１１−２１）小面 ３３ 絶縁膜 ３４ （１−１００）劈開面 ４１ 基板 ４２ 活性層 ４３ ＤＢＲ鏡 ４４ ｃ軸 ４４a ｚ偏光 ４５ ｘ偏光 ４６ ｙ偏光 ４７, ４８ 障壁層 ４９, ５１ コンタクト層 ５０ａ、５０ｂ 電極 ５２ バッファ層 ５３ SiC 基板 ５４ AlN 高温バッファ層 ５５ ミラー層 ５６ ｎ型の障壁層 ５７ 下側光閉じ込め層 ５８ 活性層 ５９ ｐ型の障壁層 ６０ 上側光閉じ込め層 ６１ 溝 ６２ 円柱部 ６３ フランジ部 ６４ 光放出窓 ６５ ｎ側電極 ６６ 面発光半導体レーザ（発光素子） ６７ フォトダイオード（受光素子） ６８ 電源 ６９ 光量検出回路 ７０ 発光ダイオード ７１ サファイア基板 ７２ GaN バッファ層 ７３ ｎ型Al_0.05Ga_0.95N 層 ７４ Al_0.1Ga_0.9N 活性層 ７５ ｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層 ７６ Ni電極 ７７ Ti電極 ７８ 発光ダイオード ７９ ステム ８０ 絶縁体スベーサ ８１ マイナス端子 ８２ プラス端子 ８３ モールド樹脂 ８４ 発光ダイオード ８５ ステム ８６ マイナス端子 ８７ プラス端子 ８８ モールド樹脂 ９０ 表示パネル ９１ サファイア基板 ９２ GaN バッファ層 ９３ ｎ型Alo.o ５Gao.９ ５N 層 ９４ Al_0.1Ga_0.9N 活性層 ９５ ｐ型Al_0.05Ga_0.95N 層 ９６ 半透明電極 ９７ Ti電極 ９８ 水平方向に偏光する発光ダイオード ９９ 垂直方向に偏光する発光ダイオード

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の主面上に直接又は第１の半導体層を
   介して形成された第２の半導体層と、 前記第２の半導体層の上に形成され、且つエネルギーバ
   ンドギャップが前記第２の半導体層よりも小さく、一軸
   異方性を有する半導体よりなる活性層と、 前記活性層上に形成されてエネルギーバンドギャップが
   前記活性層よりも大きい第３の半導体層と、 前記第２の半導体層、前記活性層及び前記第３の半導体
   層に膜厚方向に電流を流すための一対の電極とを有し、 少なくとも前記活性層の膜厚方向は前記一軸異方性の軸
   とは異なる方向であることを特徴とする半導体発光素
   子。
2. 【請求項２】前記活性層を構成する前記半導体は、ウル
   ツ型窒化物半導体であることを特徴とする請求項１記載
   の半導体発光素子。
3. 【請求項３】前記ウルツ鉱型窒化物はAl_x Ga_1-x-y In_y
   N であり、該組成比ｘは０≦ｘ≦１、該組成比ｙは０≦
   ｙ≦１であって、 該組成比ｘと該組成比ｙはｘｙ座標において、ｙ＝０．
   ２１４ｘ−０．３２８を示す直線とｙ＝０．３５３ｘ−
   ０．２０９を示す直線の間の範囲内に存在することを特
   徴とする請求項２記載の半導体光素子。
4. 【請求項４】前記基板は、GaN 、AlN 、SiC のいずれか
   からなり、前記主面は、｛１１−２０｝面、または｛１
   −１００｝面、または｛１１−２０｝面若しくは｛１−
   １００｝面から−５度〜＋５度の範囲内で傾いた面であ
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体光素子。
5. 【請求項５】前記基板はLiAlO₂基板であり、 前記主面は｛１００｝面又は｛１００｝面から−５度か
   ら＋５度の角度でオフした面であることを特徴とする請
   求項１記載の半導体光素子。
6. 【請求項６】前記活性層は、一軸異方性結晶構造を有
   し、且つ、異方性を示すｃ軸に垂直でない面内で歪みが
   加わえられてｃ面内歪異方性を有することを特徴とする
   特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
7. 【請求項７】前記活性層は、AI_x Ga_1-x-y ln_y N （但
   し、0 ≦ｘ≦１、0 ≦ｙ≦１）からなることを特徴とす
   る請求項６に記載の半導体発光素子。
8. 【請求項８】前記第２の半導体はAl_u Ga_1-u-v ln_v N
   （但し、0 ≦ｕ≦1 、0 ≦ｖ≦1 ）からなり、且つ、前
   記第３の半導体はAl_w Ga_1-w-z 1n_z N （但し、0 ≦ｗ≦
   １、0 ≦ｚ≦１）からなることを特徴とする請求項６に
   記載の半導体発光素子。
9. 【請求項９】前記活性層のａ軸の格子定数ａ₁ と、前記
   第２の半導体層及び第３の半導体層のａ軸の格子定数ａ
   ₂ ，ａ₃ とが、ａ₁ ＜ａ₂ 、ａ₁ ＜ａ₃ の関係を満たす
   ことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
10. 【請求項１０】前記活性層のｃ軸の格子定数ｃ₁ と、前
    記第２の半導体層及び第３の半導体層のｃ軸の格子定数
    ｃ₂ ，ｃ₃ とが、ｃ₁ ＜ｃ₂ 、及び、ｃ₁ ＜ｃ₃ の関係
    を満たすことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光
    素子。
11. 【請求項１１】前記活性層のａ軸の格子定数ａ₁ と、前
    記第２の半導体層及び第３の半導体層のａ軸の格子定
    数、ａ₂ ，ａ₃ とが、ａ₁ ＞ａ₂ 、ａ₁ ＞ａ₃の関係を
    満たすことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素
    子。
12. 【請求項１２】前記活性層のｃ軸の格子定数ｃ₁ と、前
    記第２の半導体層及び第３の半導体層のｃ軸の格子定数
    ｃ₂ ，ｃ₃ とが、ｃ₁ ＞ｃ₂ 、ｃ₁ ＞ｃ₃ の関係を満た
    すことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
13. 【請求項１３】前記基板の前記主面は、｛１−１００｝
    面または｛１１−２０｝面のいずれかに対してオフ角θ
    （但し、０°≦θ≦1 0 °）だけオフした基板であるこ
    とを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
14. 【請求項１４】前記基板、前記第２及び第３の半導体層
    及び前記活性層は、｛０００１｝面、｛１−１００｝
    面、又は、｛１１−２０｝面のいずれかで劈開されてい
    ることを特徴とする請求項６記載の半導体発光素子。
15. 【請求項１５】前記基板の前記主面は、｛０００１｝面
    と交差する面方位を有する小面であり、該小面の上方に
    形成した前記活性層を発光部としたことを特徴とする請
    求項６に記載の半導体発光素子。
16. 【請求項１６】前記小面は、｛１−１００｝面又は｛１
    １−２０｝面又は｛０００１｝面のいずれかに垂直な面
    方位に形成され、該｛１−１００｝面又は該｛１１−２
    ０｝面又は該｛０００１｝面は共振器の両端の劈開面で
    あることを特徴とする請求項１５記載の半導体発光素
    子。
17. 【請求項１７】前記第２の半導体層の下方又は第３の半
    導体層の上方にはミラー層が形成されており、該ミラー
    層を一端として前記活性層、前記第２及び第３の半導体
    層の膜厚方向に共振器が形成されていることを特徴とす
    る請求項１記載の半導体発光素子。
18. 【請求項１８】前記共振器の共振波長は、フォトルミネ
    ッセンス光強度が最大となる波長であることを特徴とす
    る請求項１７記載の半導体発光素子。
19. 【請求項１９】前記活性層は、GaN 又はlnGaN の第１の
    層とAlGalnN 又はGaN 又はInGaN の第２の層の多層構造
    を有する多重量子井戸層、GaN 単層、lnGaN単層又はAlG
    alnN 単層のいずれかからなることを特徴とする請求項
    １７記載の光半導体素子。
20. 【請求項２０】前記基板の前記主面は、SiC 基板の（１
    １−２０）面若しくは（１−１００）面か、又は、サフ
    ァイア基板の（１−１０２）面のいずれかであることを
    特徴とする請求項１７記載の半導体発光素子。
21. 【請求項２１】（１１−２０）面を主面とするSiC 基板
    上に成長された第一導電型のAIGaN からなる第一の障壁
    層と、 該第一の障壁層上に堆積された、GaN 層若しくはlnGaN
    層を含む多重量子井戸層、GaN 層又はlnGaN 層からなる
    活性層と、 該活性層上に堆積された第二導電型のAIGaN からなる第
    二の障壁層と、 該第二の障壁層上に設けられた多層膜からなる反射鏡を
    第一の反射面とし、該第一の障壁層下に第二の反射面を
    有する膜厚方向の光共振器と、 第一及び第二の電極とを有することを特徴とする半導体
    発光素子。
22. 【請求項２２】 ｃ軸が主面に平行である基板と、 前記基板の上方に形成されてウルツ鉱構造結晶からなる
    第１の活性層と、該第１の活性層の下に形成された第１
    導電型不純物を含む第１の障壁層と、該第１の活性層の
    上に形成された第２導電型不純物を含む第２の障壁層
    と、該第１の活性層と第１及び第２の障壁層の膜厚方向
    に電流を流すための電極とを有する面発光半導体レーザ
    と、 前記面発光半導体レーザから電気的に分離されて前記基
    板の上方に形成されてウルツ鉱構造結晶からなる第２の
    活性層と、該第２の活性層の下に形成された第１導電型
    不純物を含む第１の半導体層と、該第２の活性層の上に
    形成された第２導電型不純物を含む第２の半導体層と、
    該第２の活性層と第１及び第２の半導体層の膜厚方向に
    流れる電流を外部に取り出す電極とを有する受光素子と
    を有することを特徴とする光半導体装置。
23. 【請求項２３】前記半導体レーザの前記第１の活性層と
    前記受光素子の前記第２の活性層は、GaN 、InGaN 、Al
    GaN 又はAlGaInN からなることを特徴とする請求項２２
    記載の光半導体装置。
24. 【請求項２４】前記半導体レーザの前記第１及び第２の
    障壁層と前記受光素子の前記第１及び第２の半導体層
    は、GaN 、InGaN 、AlGaN 又はAlGaInN からなることを
    特徴とする請求項２２記載の光半導体装置。
25. 【請求項２５】前記基板は、炭化シリコン、サファイア
    のいずれかから構成されていることを特徴とする請求項
    ２２記載の光半導体装置。
26. 【請求項２６】前記基板は六方晶系構造を有し、前記主
    面は、｛１−１００｝面又は｛１１−２０｝であること
    を特徴とする請求項２２記載の光半導体装置。
27. 【請求項２７】 ウルツ鉱型化合物半導体結晶のｃ軸方
    向が、光の放出方向とほぼ直交していることを特徴とす
    る発光ダイオード。
28. 【請求項２８】前記ワルツ鉱型化合物半導体結晶のｃ軸
    方向と、結晶成長方向とがほぼ直交していることを特徴
    とする請求項２７記載の発光ダイオード。
29. 【請求項２９】前記ウルツ鉱型化合物半導体結晶が、II
    I 族の窒化物からなるIII-V 族化合物半導体であること
    を特徴とする請求項２７項に記載の発光ダイオード。
30. 【請求項３０】光の放出方向がｃ軸方向とほぼ直交する
    ウルツ鉱型化合物半導体結晶からなる複数の発光ダイオ
    ードを用い、前記複数の発光ダイオードのうち、偏光方
    向がある方向に偏光した右目用発光ダイオードと、前記
    右目用発光ダイオードの偏光方向に垂直な方向に偏光し
    た左目用発光ダイオードとになるように配置し、立体表
    示を得るようにしたことを特徴とする表示装置。