JP2002009004A - 窒化物半導体の製造方法、窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体素子、半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＬＯＧ法による結晶性の向上を図り、共振
器への光の閉じ込め係数値を大きくできるようにし、ま
た、ミラー損失が少ない共振器端面を形成できるように
し、導波損失が少ない共振器を形成できるようにし、リ
ッジ部形成用のマスクの位置合わせを容易に行なえるよ
うする。 【解決手段】 サファイアからなる基板１１上に、Ｇａ
Ｎからなる低温バッファ層を介してＥＬＯＧ用のＧａＮ
からなるシード層１２を形成し、該シード層１２の上部
に基板面方向に互いに間隔をおいて延びるストライプ状
の凸部１２ａを形成する。続いて、凸部１２ａ同士に挟
まれてなる各凹部１２ｂの底面及び壁面上に窒化シリコ
ンからなるマスク膜１３を形成し、その後、シード層１
２の上に、各凸部１２ａと接するようにＧａＮからなる
選択成長層１４をその下面と溝部１２ｂの底面との間に
空隙部１２ｃが設けられるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理分野等へ
の応用が期待される短波長半導体レーザ素子等に用いる
窒化物半導体の製造方法、並びに該窒化物半導体を用い
た半導体素子、半導体発光素子及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｖ族元素に窒素（Ｎ）を含むIII-
Ｖ族化合物からなる窒化物半導体は、そのエネルギーギ
ャップの大きさから、短波長発光素子の材料として有望
視されている。なかでも、窒化ガリウム系化合物半導体
（Ａｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ（０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１））は、その研究及び開発が盛んに行なわれて
おり、その結果、青色又は緑色発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）素子が実用化されるに至っている。また、光ディス
ク装置の大容量化に伴って、発振波長が４００ｎｍ程度
の半導体レーザ素子が熱望されており、窒化ガリウム系
半導体を用いた半導体レーザ素子が実用レベルに達しつ
つある。

【０００３】（第１の従来例）以下、第１の従来例に係
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子について図面を参照
しながら説明する。

【０００４】図３７はレーザ発振が達成されている従来
の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示して
いる。図３７に示すように、従来の半導体レーザ素子
は、サファイアからなる基板３０１の上に、例えば有機
金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により順次形成された、
窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層３０２、ｎ
型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３０３、ｎ型窒化ア
ルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるｎ型クラッ
ド層３０４、ｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層３０
５、インジウムの組成が異なる窒化ガリウムインジウム
（Ｇａ_1-x Ｉｎ_x Ｎ／Ｇａ_1-y Ｉｎ_y Ｎ（但し、０＜ｙ
＜ｘ＜１）が積層されてなる多重量子井戸（ＭＱＷ）活
性層３０６、ｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層３０
７、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３０８、及
びｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３０９を有して
いる。

【０００５】ｐ型クラッド層３０８の上部及びｐ型コン
タクト層３０９には、幅が３μｍ〜１０μｍ程度のリッ
ジ部が形成されている。ＭＱＷ活性層３０６を含む積層
体は、ｎ型コンタクト層３０３の一部を露出するように
エッチングされており、エッチングされた積層体の上面
及び側面は絶縁膜３１０により覆われている。絶縁膜３
１０におけるｐ型コンタクト層３０９の上側部分にはス
トライプ状の開口部が設けられ、絶縁膜３１０のリッジ
部の上には該開口部を通してｐ型コンタクト層３０９と
オーミック接触するｐ側電極３１１が形成されている。
また、ｎ型コンタクト層３０３の絶縁膜３１０からの露
出部分の上にはｎ型コンタクト層３０３とオーミック接
触するｎ側電極３１２が設けられている。

【０００６】このように形成された半導体レーザ素子に
おけるｎ側電極３１２を接地し、ｐ側電極３１１に所定
電圧を印加すると、ＭＱＷ活性層３０６内で光学利得を
生じて、発振波長が４００ｎｍ程度のレーザ発振を起こ
す。

【０００７】レーザ光の発振波長は、ＭＱＷ活性層３０
６を構成するＧａ_1-x Ｉｎ_x Ｎ及びＧａ_1-y Ｉｎ_y Ｎの
組成又は膜厚によって変化する。現在、室温以上での連
続発振が実現されている。

【０００８】また、リッジ部の幅又は高さを調節するこ
とによって、水平方向（基板面に平行）の横モードにお
ける基本モードのレーザ発振を可能としている。すなわ
ち、基本横モードと１次以上の高次モードとの光の閉じ
込め係数値に差を設けることにより、基本横モードにお
ける発振を可能としている。

【０００９】基板３０１には、サファイアの他に、炭化
ケイ素（ＳｉＣ）やネオジウムガレート（ＮｄＧａ
Ｏ₃：Neodymium gallate）等が用いられるが、いずれの
材料も窒化ガリウムと格子整合を行なえず、コヒーレン
トな成長を得ることが難しい。その結果、刃状転位、ら
せん転位又は異種の転位が混合した混合転位が多く、例
えば基板にサファイアを用いた場合には、約１ｘ１０⁹
ｃｍ^-2の転位が存在して、半導体レーザ素子の信頼性の
低下を引き起こす。

【００１０】そこで、転位密度を低減する方法として、
選択的横方向成長（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｔｅｒａ
ｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ：ＥＬＯＧ）法が提案されて
いる。これは格子不整合が大きい半導体結晶において、
貫通転位を低減させる方法として有効である。

【００１１】（第２の従来例）図３８はＥＬＯＧによっ
て形成された窒化ガリウムからなる半導体層の結晶転位
の分布を模式的に表わしている。

【００１２】図３８を用いてＥＬＯＧ法の概略を説明す
ると、まず、ＭＯＶＰＥ法等により、サファイアからな
る基板４０１上にＧａＮからなるシード（種）層４０２
を成長する。

【００１３】次に、化学的気相堆積（ＣＶＤ）法等によ
り、酸化シリコン等からなる誘電体膜を堆積した後、フ
ォトリソグラフィ法及びエッチング法とによって、堆積
した誘電体膜から、所定周期のストライプ状の開口パタ
ーンを持つマスク膜４０３を形成する。

【００１４】次に、ＭＯＶＰＥ法又はハライド気相成長
（ＨＶＰＥ）法により、マスク膜４０３の上にシード層
４０２のマスク膜３０３から露出した部分を種結晶とす
る選択成長によってＧａＮからなる半導体層４０４を成
長する。

【００１５】このとき、半導体層４０４におけるマスク
膜４０３の開口部の上側の領域は、転位密度が約１ｘ１
０⁹ ｃｍ^-2程度の高転位密度領域４０４ａとなるもの
の、マスク膜４０３上でラテラル成長した領域は転位密
度が１ｘ１０⁷ ｃｍ^-2程度の低転位密度領域４０４ｂを
得られる。

【００１６】図３９はこの低転位密度領域４０４ｂの上
方に活性領域、すなわち電流注入領域となるリッジ部を
形成した半導体レーザ素子の断面構成を示している。図
３９において、図３７及び図３８に示す構成部材と同一
の構成部材には同一の符号を付している。

【００１７】このように、ＭＱＷ活性層３０６における
低転位密度領域４０４ｂの上方に電流注入領域を設ける
ことより、レーザ素子の信頼性の向上を図ることができ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、種々
検討を行なった結果、前記の第１の従来例及び第２の従
来例に係る半導体レーザ素子には、以下に述べるような
様々な問題があることを見い出している。

【００１９】第１に、第２の従来例に係るＥＬＯＧ法に
よる窒化物半導体の成長方法に対する問題点を説明す
る。

【００２０】図４０（ａ）〜図４０（ｄ）は半導体層４
０４の成長時にマスク膜４０３上に窒化ガリウムの多結
晶体４０５が析出して、半導体層４０４の結晶性が劣化
する様子を模式的に表わしている。

【００２１】具体的には、図４０（ａ）に示すように、
まず、シード層４０２の上面に開口部を持つマスク膜４
０３を形成しておき、次に、図４０（ｂ）に示すよう
に、シード層４０２におけるマスク膜４０３の各開口部
から露出する領域を種結晶として複数の半導体層４０４
をそれぞれ成長させる。このとき、マスク膜４０３は誘
電体からなり、該誘電体上では結晶化されない複数の多
結晶体４０５が析出することがある。

【００２２】次に、図４０（ｃ）及び図４０（ｄ）に示
すように、多結晶体４０５が析出した状態で、複数の半
導体層４０４が一体化しその表面が平坦化されるまで成
長し続けると、多結晶体４０５の上には結晶性が悪い領
域４０４ｃが形成される。

【００２３】本願発明者らは、この結晶性が悪い領域４
０４の上方に電流注入領域を形成しても良好な特性を持
つレーザ素子を決して得ることはできないという知見を
得ている。

【００２４】第２に、第１及び第２の従来例に係る半導
体レーザ素子では、活性層の基板面に対して垂直な方向
の光の閉じ込め係数値を大きくすることが困難であると
いう問題点を見い出している。

【００２５】図４１は、第１の従来例に係る半導体レー
ザ素子における、ＭＱＷ活性層３０６における基板面に
対して垂直な方向の屈折率分布と、共振器端面での光強
度分布との関係を示している。ＭＱＷ活性層３０６に閉
じ込められた生成光の一部が基板３０１に漏れ出して、
ｎ型コンタクト層３０３に定在波が生成していることが
分かる。このように、ＭＱＷ活性層３０６から基板３０
１への生成光の漏れが多いと、ＭＱＷ活性層３０６への
光の閉じ込め率が低下し、レーザ光の発振しきい値が大
きくなる。

【００２６】また、図４２は第１の従来例に係るレーザ
素子の遠視野像を示している。ここで、横軸は出射光に
おける共振器端面の法線方向からの水平方向（基板面方
向）へのずれを表わし、縦軸は出射光の光強度を表わし
ている。第１の従来例のように基板３０１側への生成光
の漏れが多いと、単峰性の遠視野像を得ることも困難と
なる。これは、第２の従来例に係る半導体レーザ素子に
おいても同様である。

【００２７】第３に、第１の従来例に係る半導体レーザ
素子は、ウエハ状態で形成された複数のレーザ素子を、
例えば、へき開により個々のレーザチップとして形成す
る際に、サファイアからなる基板と窒化物半導体層との
結晶面が異なるために、共振器端面に平坦な面が得られ
ないという問題がある。すなわち、図４３に示すよう
に、基板３０１を構成するサファイアは、面方位が（１
−１００）面の、いわゆるＭ面のへき開が容易であるた
め、通常はサファイアのＭ面をへき開面としている。

【００２８】ところが、窒化物半導体、例えば、窒化ガ
リウムのＭ面はサファイアのＭ面と面内で３０度だけず
れているため、サファイアのＭ面と窒化ガリウムの（１
１−２０）面、いわゆるＡ面が一致する。このため、基
板３０１をへき開するとバッファ層３０２及びその上の
積層体には、基板３０１とへき開面が３０度だけずれた
へき開面が、段差が数百ｎｍの凹凸面となって現われ
る。

【００２９】共振器端面がこのような凹凸面となると、
共振器端面によるレーザ光のミラー損失が増大するた
め、半導体レーザ素子の動作電流が増大し、ひいては信
頼性の低下をもたらす。さらに、共振器端面の凹部及び
凸部は無秩序に発生するため、所定の反射率を有する共
振器端面を再現性良く形成することが困難となり、歩留
まりが低下する。なお、共振器の形成に、へき開法では
なくドライエッチング法を用いても同様の問題が生じ
る。なお、本願明細書においては、面方位の負符号”
−”は該負符号に続く一指数の反転を表わす。

【００３０】一方、第２の従来例に係る半導体レーザ素
子の場合は、選択成長用のマスク膜４０３のストライプ
状の開口部は、半導体層４０４のＭ軸に平行となるよう
形成される。これはＡ軸方向へのラテラル成長の速度が
他の方向と比べて極めて速く、短時間で効率良く選択成
長を行なえるからである。このため、低転位密度領域４
０４ｂはＭ軸に平行となるので、低転位密度領域の上に
形成するレーザ素子の共振器端面は必然的にＭ面とな
る。その結果、基板４０１のＡ面でへき開する必要があ
る。前述したように、サファイアはＭ面におけるへき開
は容易であるが、Ａ面はそれ程容易ではないため、半導
体レーザ素子の歩留まりが大幅に低下するという問題が
ある。

【００３１】第４に、ＥＬＯＧ法は、シード層４０２の
Ｃ軸と、その上に選択成長する半導体層４０４のＣ軸と
のなす角度（チルト）が０．１度〜１度程度に存在する
ことが知られている。

【００３２】一方、ＥＬＯＧ法によって得られた低転位
密度領域４０４ｂを再度種結晶とし、高転位密度領域４
０４ａを別の選択成長用マスク膜により被覆して再度Ｅ
ＬＯＧ成長を行なうと、低転位密度領域４０４ｂのみか
らなる窒化物半導体結晶を得ることができる。これによ
り、低転位密度領域４０４ｂのみからなる結晶上に端面
がＡ面の共振器を形成することが可能となり、へき開に
よる歩留まりを大幅に向上できる。

【００３３】しかしながら、Ａ軸方向に共振器を形成す
ると、シード層４０２とその上の選択成長層との間に、
前述したＣ軸のチルトが存在するため、導波路がＣ軸方
向にジグザグ形状となる。このジグザグ形状の導波路に
より、導波損失が生じてレーザ素子の動作電流が増加す
るという問題がある。また、複数の共振器が基板面に対
してそれぞれ垂直な方向に設けられる垂直共振器型の面
発光レーザ素子アレイを形成するような場合には、アレ
イ状の共振器からの各レーザ光の出射方向が一致しなく
なるという問題がある。

【００３４】第５に、前記第２の従来例に係る半導体レ
ーザ素子は、低転位密度領域４０４ｂ同士の幅が約５μ
ｍ程度と極めて小さく、この低転位密度領域４０４ｂか
ら外れないように、約３μｍの幅を持つリッジ部のフォ
トマスクの位置合わせを行なう必要がある。その結果、
フォトリソグラフィ工程における位置合わせに高い精度
が要求されるため、フォトリソグラフィ工程のスループ
ットの低下や歩留まりの低下等が生じて、生産効率を向
上できないという問題がある。

【００３５】本発明は、前記の種々の問題に鑑みてなさ
れ、ＥＬＯＧ法による結晶性の向上を図ること第１の目
的とし、共振器への光の閉じ込め係数値を大きくできる
ようにすることを第２の目的とし、ミラー損失が少ない
共振器端面を形成できるようにすることを第３の目的と
し、導波損失が少ない共振器を形成できるようにするこ
とを第４の目的とし、リッジ部形成用のマスクの位置合
わせを容易に行なえるようすることを第５の目的とす
る。これにより、本発明は、特に光ディスク装置用レー
ザ素子への応用に優れた効果を奏する。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の窒化
物半導体の製造方法は、前記第１の目的を達成し、基板
上に、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但し、ｕ，ｖ，ｗは、０
≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１である。）からなる
第１の窒化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物
半導体層の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延
びる複数の凸部を形成する工程と、互いに隣接する凸部
同士に挟まれてなる凹部の底面を覆うマスク膜を形成す
る工程と、第１の窒化物半導体層の上に、マスク膜から
露出する各凸部の頂面であるＣ面を種結晶として、Ａｌ
_x Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，ｙ，
ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からなる第２の窒化
物半導体層を成長する工程とを備えている。

【００３７】第１の窒化物半導体の製造方法によると、
第１の窒化物半導体層の上面に複数の凸部を形成し、形
成した凸部同士に挟まれた底面をマスク膜により覆うた
め、第２の窒化物半導体層は第１の窒化物半導体層の凸
部の頂面に現われたＣ面のみを種結晶として成長する。
その結果、マスク膜の上に第２の窒化物半導体層の多結
晶体が析出したとしても、マスク膜を凸部同士の間の底
面上に設けているため、第２の窒化物半導体層が基板面
と平行な方向に成長（ラテラル成長）する際に、多結晶
体の上方を成長するので、多結晶体によりその成長が妨
げられなくなり、第２の窒化物半導体層の結晶性が良好
となる。

【００３８】本発明に係る第２の窒化物半導体の製造方
法は、前記第１の目的を達成し、基板上に、Ａｌ_u Ｇａ
_v Ｉｎ_w Ｎ（但し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦
１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１である。）からなる第１の窒化物半
導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上部
に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の凸部
を形成する工程と、互いに隣接する凸部同士に挟まれて
なる凹部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上
に、各凸部におけるマスク膜から露出する領域を種結晶
として、Ａｌ_x Ｇａ _y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、
０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からな
る第２の窒化物半導体層を成長する工程とを備えてい
る。

【００３９】第２の窒化物半導体の製造方法によると、
第２の窒化物半導体層が基板面と平行な方向に成長する
際に、マスク膜の上に第２の窒化物半導体層の多結晶体
が析出したとしても、マスク膜を凸部同士の間の底面及
び壁面の少なくとも一部に設けているため、第２の窒化
物半導体層は多結晶体の上方を成長するので、多結晶体
によりその成長が妨げられなくなり、第２の窒化物半導
体層の結晶性が良好となる。

【００４０】本発明に係る第１の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第１の目的を達成し、基板上に第１の窒
化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を
形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上面における
各溝部同士の間にマスク膜から露出するＣ面を種結晶と
して、基板側から、第２の窒化物半導体層と、該第２の
窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第３
の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエ
ネルギーギャップが大きい第４の窒化物半導体層とを含
むように積層体を成長する工程と、積層体の上に、活性
層にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部を形成する
工程とを備えている。

【００４１】第１の窒化物半導体素子の製造方法による
と、活性層を含む積層体は本発明の第１の窒化物半導体
の製造方法により形成されるため、活性層及びそれを上
下方向から挟む窒化物半導体層のそれぞれの結晶性が優
れる。このため、半導体素子としての信頼性を著しく向
上することができる。

【００４２】本発明に係る第２の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第１の目的を達成し、基板上に第１の窒
化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少な
くとも一部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第１の
窒化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜
から露出する領域を種結晶として、基板側から、第２の
窒化物半導体層と、該第２の窒化物半導体層よりもエネ
ルギーギャップが小さい第３の窒化物半導体層からなる
活性層と、該活性層よりもエネルギーギャップが大きい
第４の窒化物半導体層とを含むように積層体を成長する
工程と、積層体の上に、活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備えている。

【００４３】第２の窒化物半導体素子の製造方法による
と、活性層を含む積層体は本発明の第２の窒化物半導体
の製造方法により形成されるため、活性層及びそれを上
下方向から挟む窒化物半導体層のそれぞれの結晶性が優
れる。このため、半導体素子としての信頼性を著しく向
上することができる。

【００４４】本発明に係る第３の窒化物半導体の製造方
法は、前記第１の目的を達成し、基板の上部に、基板面
方向に互いに並行して延びる複数の凸部を形成する工程
と、基板の上の各凸部の頂面に、Ａｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ
（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１である。）からなる窒化物半導体層を選択的に成
長する工程とを備えている。

【００４５】第３の窒化物半導体の製造方法によると、
本発明の第１の窒化物半導体の製造方法と同様の効果を
得られる上に、基板自体にストライプ状の凸部を設ける
ため、種結晶用の半導体層が不要となる。また、基板に
窒化物半導体を用いない場合には選択成長用のマスク膜
をも設ける必要がなくなり、半導体の製造プロセスを大
幅に簡略化できる。

【００４６】本発明に係る第３の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第１の目的を達成し、基板の上部に、基
板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の溝部を形成
する工程と、基板の上面における各溝部同士の間の領域
上に、基板側から選択的に、第１の窒化物半導体層と、
該第１の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小
さい第２の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層
よりもエネルギーギャップが大きい第３の窒化物半導体
層とを含むように積層体を成長する工程と、積層体の上
に、活性層にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部を
形成する工程とを備えている。

【００４７】第３の窒化物半導体素子の製造方法による
と、活性層を含む積層体は本発明の第３の窒化物半導体
の製造方法により形成されるため、活性層及びそれを上
下方向から挟む窒化物半導体層のそれぞれの結晶性が優
れると共に、製造プロセスを大幅に簡略化できるので、
生産性を向上することができる。

【００４８】本発明に係る第１の窒化物半導体素子は、
前記第２の目的を達成し、基板上に順次形成され、第１
の窒化物半導体層、該第１の窒化物半導体層よりも光の
屈折率が大きい第２の窒化物半導体層からなる活性層及
び該活性層よりも光の屈折率が小さい第３の窒化物半導
体層とを含む積層体と、積層体の上に形成され、活性層
にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部とを備え、活
性層における電流狭窄部の下方で且つ活性層と基板との
間の領域に空隙部が形成されている。

【００４９】第１の窒化物半導体素子によると、活性層
における電流狭窄部の下方であって活性層と基板との間
の領域に、光の屈折率が半導体よりも小さい空隙部を設
けているため、活性層で生成された生成光が基板側に漏
れにくくなるので、活性層への生成光の閉じ込め係数値
を大きくできる。

【００５０】本発明に係る第２の窒化物半導体素子は、
前記第２の目的を達成し、基板上に形成され、上部に互
いに間隔をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有す
る第１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半導体層の上
に、下面が各凸部の頂面と接するように形成された第２
の窒化物半導体層と、第２の窒化物半導体層の上に形成
され、第３の窒化物半導体層、該第３の窒化物半導体層
よりも光の屈折率が大きい第４の窒化物半導体層からな
る活性層及び該活性層よりも光の屈折率が小さい第５の
窒化物半導体層とを含む積層体とを備え、第２の窒化物
半導体層は、第３の窒化物半導体層の光の屈折率よりも
小さい又は同等の屈折率を持つ。

【００５１】第２の窒化物半導体素子によると、第２の
窒化物半導体層は、上部にストライプ状の凸部を有する
第１の窒化物半導体層の凸部の頂面を種結晶として成長
しているため、第２の窒化物半導体層の下側で且つ第１
の窒化物半導体層の凸部同士の間の領域には空隙部が形
成されることになる。さらに、第２の窒化物半導体層
は、第３の窒化物半導体層の光の屈折率よりも小さいか
又は同等の屈折率を持つため、積層体における空隙部の
上方に電流狭窄部を設けると、活性層における光の閉じ
込め係数値が確実に大きくなる。

【００５２】本発明に係る第４の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第２の目的を達成し、基板上に第１の窒
化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を
形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上面における
各溝部同士の間にマスク膜から露出するＣ面を種結晶と
して、基板側から、第２の窒化物半導体層と、第３の窒
化物半導体層と、該第３の窒化物半導体層よりも光の屈
折率が大きい第４の窒化物半導体層からなる活性層と、
該活性層よりも光の屈折率が小さい第５の窒化物半導体
層とを含むように積層体を成長する工程と、積層体の上
に、活性層にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部を
形成する工程とを備え、積層体を成長する工程は、第２
の窒化物半導体層を、その光の屈折率が第３の窒化物半
導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等となるよう
に成長する工程を含む。

【００５３】第４の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第２の窒化物半導体素子を確実に形成でき
る。

【００５４】本発明に係る第５の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第２の目的を達成し、基板上に第１の窒
化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少な
くとも一部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第１の
窒化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜
から露出する領域を種結晶として、基板側から、第２の
窒化物半導体層と、第３の窒化物半導体層と、該第３の
窒化物半導体層よりも光の屈折率が大きい第４の窒化物
半導体層からなる活性層と、該活性層よりも光の屈折率
が小さい第５の窒化物半導体層とを含むように積層体を
成長する工程と、積層体の上に、活性層にキャリアを選
択的に注入する電流狭窄部を形成する工程とを備え、積
層体を成長する工程は、第２の窒化物半導体層を、その
光の屈折率が第３の窒化物半導体層の光の屈折率よりも
小さいか又は同等となるように成長する工程を含む。

【００５５】第５の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第２の窒化物半導体素子を確実に形成でき
る。

【００５６】本発明に係る第４の窒化物半導体の製造方
法は、前記第３の目的を達成し、基板上に、Ａｌ_u Ｇａ
_v Ｉｎ_w Ｎ（但し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦
１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１である。）からなる第１の窒化物半
導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上部
に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の凸部
を形成する工程と、互いに隣接する凸部同士に挟まれて
なる凹部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、第１
の窒化物半導体層の上に、マスク膜から露出する各凸部
の頂面であるＣ面を種結晶として、Ａｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_z
Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１である。）からなる複数の第２の窒化物半導体
層を成長する工程とを備え、複数の第２の窒化物半導体
層を形成する工程は、各第２の窒化物半導体層を、各第
２の窒化物半導体層が複数の凸部のうちの所定数の凸部
を跨ぐごとに該凸部が延びる方向と平行な側端面が露出
するように形成する工程を含む。

【００５７】第４の窒化物半導体の製造方法によると、
第２の窒化物半導体層のそれぞれを、第１の窒化物半導
体層の上部に設けられた複数の凸部のうちの所定数の凸
部を跨ぐごとに該凸部が延びる方向と平行な側端面が露
出するように形成するため、該側端面を共振器端面とす
れば、該共振器端面がへき開面やエッチング面に影響さ
れなくなるので、共振器端面のミラー損失を低減でき
る。

【００５８】本発明に係る第５の窒化物半導体の製造方
法は、前記第３の目的を達成し、基板上に、Ａｌ_u Ｇａ
_v Ｉｎ_w Ｎ（但し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦
１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１である。）からなる第１の窒化物半
導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上部
に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の凸部
を形成する工程と、互いに隣接する凸部同士に挟まれて
なる凹部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上
に、各凸部におけるマスク膜から露出する領域を種結晶
として、Ａｌ_x Ｇａ _y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、
０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からな
る複数の第２の窒化物半導体層を成長する工程とを備
え、複数の第２の窒化物半導体層を形成する工程は、各
第２の窒化物半導体層を、各第２の窒化物半導体層が複
数の凸部のうちの所定数の凸部を跨ぐごとに該凸部が延
びる方向と平行な側端面が露出するように形成する工程
を含む。

【００５９】第５の窒化物半導体の製造方法によると、
第２の窒化物半導体層のそれぞれを、第１の窒化物半導
体層の上部に設けられた複数の凸部のうちの所定数の凸
部を跨ぐごとに該凸部が延びる方向と平行な側端面が露
出するように形成するため、該側端面を共振器端面とす
れば、該共振器端面がへき開面やエッチング面に影響さ
れなくなるので、共振器端面のミラー損失を低減でき
る。

【００６０】本発明に係る第６の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第３の目的を達成し、基板上に第１の窒
化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を
形成する工程と、第１の窒化物半導体層の上面における
各溝部同士の間にマスク膜から露出するＣ面を種結晶と
して、基板側から、それぞれが、第２の窒化物半導体層
と、該第２の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップ
が小さい第３の窒化物半導体層からなる活性層と、該活
性層よりもエネルギーギャップが大きい第４の窒化物半
導体層とを含むように複数の積層体を成長する工程と、
各積層体の上に、活性層にキャリアを選択的に注入する
電流狭窄部をそれぞれ形成する工程とを備え、複数の積
層体を成長する工程は、各積層体を、該積層体が第１の
窒化物半導体層のＣ面を所定数だけ跨ぐごとに電流狭窄
部からなる共振器端面が露出するように形成する工程を
含む。

【００６１】第６の窒化物半導体素子の製造方法による
と、それぞれ活性層を含む各積層体は、本発明の第４の
窒化物半導体の製造方法により形成されるため、共振器
端面がへき開面やエッチング面に影響されなくなるの
で、共振器端面のミラー損失を低減できる。

【００６２】本発明に係る第７の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第３の目的を達成し、基板上に第１の窒
化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少な
くとも一部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第１の
窒化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜
から露出する領域を種結晶として、基板側から、それぞ
れが、第２の窒化物半導体層と、該第２の窒化物半導体
層よりもエネルギーギャップが小さい第３の窒化物半導
体層からなる活性層と、該活性層よりもエネルギーギャ
ップが大きい第４の窒化物半導体層とを含むように複数
の積層体を成長する工程と、各積層体の上に、活性層に
キャリアを選択的に注入する電流狭窄部をそれぞれ形成
する工程とを備え、複数の積層体を成長する工程は、各
積層体を、該積層体が第１の窒化物半導体層の隣接する
溝部同士の間の領域を所定数だけ跨ぐごとに電流狭窄部
からなる共振器端面が露出するように形成する工程を含
む。

【００６３】第７の窒化物半導体素子の製造方法による
と、それぞれ活性層を含む各積層体は、本発明の第５の
窒化物半導体の製造方法により形成されるため、共振器
端面がへき開面やエッチング面に影響されなくなるの
で、共振器端面のミラー損失を低減できる。

【００６４】本発明に係る第３の窒化物半導体素子は、
前記第３及び第４の目的を達成し、基板上に形成され、
上部に互いに間隔をおいて基板面方向に延びる複数の凸
部を有する第１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半導
体層の上で且つ各凸部同士の側面の間に空隙部を持つよ
うに形成された第２の窒化物半導体層と、第２の窒化物
半導体層の上に形成され、キャリアが狭窄されて注入さ
れるストライプ状の共振器を含む第３の窒化物半導体層
とを備え、共振器は生成光の共振方向が凸部が延びる方
向とほぼ直交するように設けられている。

【００６５】第３の窒化物半導体素子によると、生成光
の共振方向が凸部が延びる方向とほぼ直交するように共
振器を設けているため、例えば、凸部が延びる方向をＭ
軸方向とし、共振器の共振方向をＡ軸方向とすると共振
器端面はＡ面となる。従って、基板にサファイアを用い
た場合には、基板のへき開面がＭ面となり、へき開が容
易となって、へき開時の歩留まりが向上する。また、こ
の場合の共振器は、種結晶となる複数の凸部と交差する
が、第１の窒化物半導体層は各凸部同士の側面の間に空
隙部を持つため、第１の窒化物半導体層と第２の窒化物
半導体層とのＣ軸のチルトが抑制されるので、導波損失
も低減する。

【００６６】本発明に係る第４の窒化物半導体素子は、
基板上に形成され、上部に互いに間隔をおいて基板面方
向に延びる複数の凸部を有する第１の窒化物半導体層
と、第１の窒化物半導体層の上で且つ各凸部同士の側面
の間に空隙部を持つように形成された第２の窒化物半導
体層と第２の窒化物半導体層の上に形成され、活性層を
含む第３の窒化物半導体層とを備え、第１の窒化物半導
体層の凸部の頂面はＣ面であり、第１の窒化物半導体層
のＣ軸と第２の窒化物半導体層のＣ軸とがなす角度（チ
ルト角）は、約０．０５度以下である。

【００６７】第４の窒化物半導体素子によると、第２の
窒化物半導体層が空隙部を形成しながら成長するラテラ
ル成長により成長した際に、チルト角が０．０５度以下
であるため、活性層を含む第３の半導体層に導波路を設
ける場合であっても、該導波路が基板面に対して垂直な
方向にうねるジグザグ形状となることが防止されるの
で、導波路における導波損失を低減することができる。

【００６８】本発明に係る第８の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第第３及び４の目的を達成し、基板上に
第１の窒化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物
半導体層の上部に、互いに間隔をおいて基板面方向の一
の方向に延びる複数の第１の溝部を形成する工程と、第
１の溝部の底面を覆う第１のマスク膜を形成する工程
と、第１の窒化物半導体層の上面における各第１の溝部
同士の間に第１のマスク膜から露出するＣ面を種結晶と
して、第２の窒化物半導体層を成長する工程と、第２の
窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおいて一の方向
に延び且つ互いに隣接する溝部同士の間の領域の位置が
第１の溝部同士の間の領域の位置と基板面方向に異なる
複数の第２の溝部を形成する工程と、第２の溝部の底面
を覆う第２のマスク膜を形成する工程と、第２の窒化物
半導体層の上面における各第２の溝部同士の間に第２の
マスク膜から露出するＣ面を種結晶として、活性層を含
む第３の窒化物半導体層を形成する工程と、第３の窒化
物半導体層の上に、生成光の共振方向が一の方向とほぼ
直交するように電流狭窄部を形成する工程とを備えてい
る。

【００６９】第８の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第３の窒化物半導体素子を確実に得ること
ができる。

【００７０】本発明に係る第９の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第第３及び４の目的を達成し、基板上に
第１の窒化物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物
半導体層の上部に、互いに間隔をおいて基板面方向の一
の方向に延びる複数の第１の溝部を形成する工程と、第
１の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆う第
１のマスク膜を形成する工程と、第１の窒化物半導体層
の上における各第１の溝部同士の間に第１のマスク膜か
ら露出する領域を種結晶として、第２の窒化物半導体層
を成長する工程と、第２の窒化物半導体層の上部に、互
いに間隔をおいて一の方向に延び且つ互いに隣接する溝
部同士の間の領域の位置が第１の溝部同士の間の領域の
位置と基板面方向に異なる複数の第２の溝部を形成する
工程と、第２の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部
とを覆う第２のマスク膜を形成する工程と、第２の窒化
物半導体層の上における各第２の溝部同士の間に第２の
マスク膜から露出する領域を種結晶として、活性層を含
む第３の窒化物半導体層を形成する工程と、第３の窒化
物半導体層の上に、生成光の共振方向が一の方向とほぼ
直交するように電流狭窄部を形成する工程とを備えてい
る。

【００７１】第９の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第３の窒化物半導体素子を確実に得ること
ができる。

【００７２】本発明に係る半導体発光素子は、前記第５
の目的を達成し、基板上に形成され、上部に間隔をおい
て基板面方向に延びる複数の第１の凸部を有する第１の
半導体層と、第１の半導体層の上に第１の凸部と接する
ように形成され、上部に第１の凸部が延びる方向と同一
で且つ第１の凸部同士の間隔と異なる間隔をおいて延び
る複数の第２の凸部を有し、活性層を含む積層体からな
る第２の半導体層とを備え、複数の第２の凸部のうちの
１つの頂面から、活性層に対してキャリアが注入され
る。

【００７３】一般に、ＥＬＯＧ法により得られる第２の
半導体層は、第１の凸部の上側の領域に貫通転位が多く
存在するため、その領域を避けて電流注入領域を設ける
必要がある。本発明の半導体発光素子によると、第１の
凸部の形成周期と第２の凸部の形成周期との間に差が設
けられているため、基板上には、これらのいずれの形成
周期よりも大きい周期で第１の凸部と第２の凸部とが一
致する領域が現われる。この大きい周期を用いれば、位
置合わせ用の目印を容易に且つ確実に付けることができ
るので、製造プロセスの歩留まり及びスループットが向
上する。

【００７４】本発明に係る第１の半導体発光素子の製造
方法は、前記第５の目的を達成し、基板上に、第１の半
導体層を形成し、形成した第１の半導体層の上部に、基
板面方向に間隔をおいて延びる複数の第１の凸部を形成
する工程と、第１の半導体層の上に、その下面が第１の
凸部と接すると共に、活性層を含む積層体からなる第２
の半導体層を形成し、形成した第２の半導体層の上部に
第１の凸部が延びる方向と同一で且つ第１の凸部同士と
異なる間隔をおいて延びる複数の第２の凸部を形成する
工程と、複数の第２の凸部のうち、活性層にキャリアを
注入する凸部を選別するためのマスクの位置合わせ用の
目印を基板に形成する工程と、目印によりマスクの位置
合わせを行なった後、マスクを用いて複数の第２の凸部
のうちの１つをキャリア注入部とする工程とを備えてい
る。

【００７５】第１の半導体発光素子の製造方法による
と、本発明の半導体発光素子を確実に得ることできる。

【００７６】本発明に係る第２の半導体発光素子の製造
方法は、前記第５の目的を達成し、基板上に第１の窒化
物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の
上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の
溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を形
成する工程と、第１の窒化物半導体層の上面における各
溝部同士の間にマスク膜から露出するＣ面を種結晶とし
て、基板側から、第２の窒化物半導体層と、該第２の窒
化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第３の
窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネ
ルギーギャップが大きい第４の窒化物半導体層とを含む
ように積層体を成長する工程と、積層体の上部に、溝部
が延びる方向と同一で且つ溝部同士の間の間隔と異なる
間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、複数
の凸部のうち、溝部の上方で且つ溝部同士の間の領域の
近傍に位置する凸部を選択して、活性層にキャリアを注
入するキャリア注入部を形成する工程とを備えている。

【００７７】第２の半導体発光素子の製造方法による
と、本発明の半導体発光素子を確実に得ることできる。

【００７８】本発明に係る第３の半導体発光素子の製造
方法は、前記第５の目的を達成し、基板上に第１の窒化
物半導体層を形成する工程と、第１の窒化物半導体層の
上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の
溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少なく
とも１部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第１の窒
化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜か
ら露出する領域を種結晶として、基板側から、第２の窒
化物半導体層と、該第２の窒化物半導体層よりもエネル
ギーギャップが小さい第３の窒化物半導体層からなる活
性層と、該活性層よりもエネルギーギャップが大きい第
４の窒化物半導体層とを含むように積層体を成長する工
程と、積層体の上部に、溝部が延びる方向と同一で且つ
溝部同士の間の間隔と異なる間隔をおいて延びる複数の
凸部を形成する工程と、複数の凸部のうち、溝部の上方
で且つ溝部同士の間の領域の近傍に位置する凸部を選択
し選択した凸部に、活性層にキャリアを注入するキャリ
ア注入部を形成する工程とを備えている。

【００７９】第３の半導体発光素子の製造方法による
と、本発明の半導体発光素子を確実に得ることできる。

【００８０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【００８１】図１は本発明の第１の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示している。

【００８２】図１に示すように、サファイア（結晶性Ａ
ｌ₂Ｏ₃）からなる基板１１上には、窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）からなる低温バッファ層（図示せず）を介して、Ｅ
ＬＯＧ用のＧａＮからなるシード層１２が形成されてい
る。

【００８３】シード層１２の上部には、基板面方向に互
いに間隔をおいて延びるストライプ状の凸部１２ａが形
成され、凸部１２ａ同士に挟まれてなる各凹部（溝部）
１２ｂの底面及び壁面上には窒化シリコン（ＳｉＮ_x ）
からなるマスク膜１３がそれぞれ形成されている。

【００８４】シード層１２の上には、各凸部１２ａと接
するようにＧａＮからなる選択成長層１４がその下面と
溝部１２ｂの底面との間に空隙部１２ｃが設けられるよ
うに形成されている。

【００８５】ここで、シード層１２及び選択成長層１４
のIII 族元素には、ガリウムに限らず、アルミニウム又
はインジウムを含んでいてもよい。すなわち、シード層
１２及び選択成長層１４は、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但
し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝
１である。）を満たせばよい。

【００８６】選択成長層１４上には、レーザ素子を構成
するダブルへテロ接合を含む複数の窒化物半導体層から
なる積層体３０が形成されている。

【００８７】すなわち、積層体３０は、選択成長層１４
の上に順次形成され、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタク
ト層１５、ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなるｎ型クラッ
ド層１６、ｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層１７、厚
さが約３ｎｍのＧａ_0.8Ｉｎ_{0 .2}Ｎからなる井戸層と厚さ
が約６ｎｍのＧａＮからなるバリア層により構成された
多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１８、ｐ型ＧａＮからな
るｐ型光ガイド層１９、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからな
るｐ型クラッド層２０、及びｐ型ＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層２１を有している。

【００８８】知られているように、ダブルへテロ接合型
のレーザ構造は、ＭＱＷ活性層１８におけるインジウム
を含む井戸層のエネルギーギャップが、アルミニウムを
含むｎ型及びｐ型クラッド層１６、２０のエネルギーギ
ャップよりも小さい。一方、光の屈折率は、ＭＱＷ活性
層１８の井戸層が最も大きく、以下、光ガイド層１７、
１９、クラッド層１６、２０の順に小さくなる。

【００８９】ｐ型クラッド層２０の上部及びｐ型コンタ
クト層２１は、幅が３μｍ〜５μｍ程度の電流注入領域
で、電流狭窄部となるリッジ部３１が形成されている。

【００９０】ＭＱＷ活性層１８を含む積層体３０は、ｎ
型コンタクト層１５の一部を露出するようにエッチング
されており、エッチングされた積層体３０の上面及び側
面は酸化シリコンからなる絶縁膜２２により覆われてい
る。

【００９１】絶縁膜２２におけるｐ型コンタクト層２１
の上側には凸部１２ａと平行な開口部が設けられ、絶縁
膜２２上のリッジ部３１の上側及び側方の領域には、開
口部を通してｐ型コンタクト層２１とオーミック接触す
るニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との積層体からなるｐ
側電極２３が形成されている。

【００９２】ｎ型コンタクト層１５の絶縁膜２２からの
露出部分の上にはｎ型コンタクト層１５とオーミック接
触するチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）との積層
体からなるｎ側電極２４が形成されている。

【００９３】ここで、リッジ部３１は空隙部１２ｃの上
方に位置する、結晶転位が少ない低転位密度領域に形成
されている。

【００９４】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。

【００９５】図２（ａ）、図２（ｂ）〜図４は本発明の
第１の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工
程順の断面構成を示している。

【００９６】まず、図２（ａ）に示すように、例えば、
ＭＯＶＰＥ法を用いて、基板温度を約５００℃〜５３０
℃に設定した後、Ｃ面（＝（０００１）面）を主面とす
る基板１１上に、III 族源のトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）と、窒素源のアンモニア（ＮＨ₃ ）とを供給して、
ＧａＮからなる低温バッファ層（図示せず）を堆積す
る。続いて、基板温度を約１０２０℃〜１０３０℃にま
で昇温した後、ＴＭＧとＮＨ₃ とを基板１１上に供給す
ることにより、ＧａＮからなるシード層１２を成長す
る。

【００９７】次に、図２（ｂ）に示すように、シード層
１２の上面にレジスト膜を塗布した後、塗布したレジス
ト膜をフォトリソグラフィ法によりストライプ状にパタ
ーニングを行なって、レジストパターン４０を形成す
る。続いて、レジストパターン４０をマスクとして、シ
ード層１２に対してドライエッチングを行なうことによ
り、シード層１２の上部に、断面幅が約３μｍの凸部１
２ａと断面幅が約１２μｍの溝部（リセス部）１２ｂと
を１周期とする周期構造体を形成する。

【００９８】次に、図３（ａ）に示すように、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）スパッタ法を用いて、シード
層１２における溝部１２ｂの底面及び壁面とレジストパ
ターン４０上に、窒化シリコンからなるマスク膜１３を
堆積する。ここで、シリコンの原料には、固体シリコン
を用い、反応性ガスには窒素を用い、プラズマガスには
アルゴンを用いている。このように、マスク膜１３の堆
積にＥＣＲスパッタ法を用いることにより、低温で良質
のマスク膜１３を得ることができる。

【００９９】次に、図３（ｂ）に示すように、レジスタ
パターン４０に対してリフトオフを行なって、レジスト
パターン４０及び該レジストパターン４０上のマスク膜
１３を除去する。なお、マスク膜１３は、溝部１２ｂの
壁面の全面を覆っていてもよく、壁面の一部を覆ってい
てもよい。

【０１００】次に、図４に示すように、再度ＭＯＶＰＥ
法を用いて、シード層１２の上に、マスク膜１３から露
出する凸部１２ａの頂面に現われるＣ面を種結晶とし
て、ＧａＮからなる選択成長層１４を成長する。このと
き、選択成長層１４は、各凸部１２ａの頂面から上方に
成長すると共に、基板面に平行な方向にも成長（ラテラ
ル成長）して、各溝部１２ｂの両側から成長してきた結
晶体同士の互いに対向する側面が溝部１２ｂのほぼ中央
部で接合して接合部１４ａを形成する。これにより、複
数の凸部１２ａの頂面から成長する各結晶体は一体化さ
れ、且つ、その上面はＣ面となる。続いて、一体化され
た選択成長層１４の上に、ｎ型コンタクト層１５、ｎ型
クラッド層１６、ｎ型光ガイド層１７、ＭＱＷ活性層１
８、ｐ型光ガイド層１９、ｐ型クラッド層２０及びｐ型
コンタクト層２１を順次成長して積層体３０を形成す
る。

【０１０１】その後、図１に示すように、ｐ型クラッド
層２０の上部及びｐ型コンタクト層２１に対して、ＭＷ
Ｑ活性層１８に選択的に電流を注入するリッジ部３１
を、空隙部１２ｃの上方で且つ接合部１４ａと重ならな
い領域からなる低転位密度領域に形成する。

【０１０２】続いて、積層体３０におけるリッジ部３１
を含まない領域に対してドライエッチングを行なって、
ｎ型コンタクト層１５を露出した後、積層体３０の露出
面に絶縁膜２２を堆積する。その後、絶縁膜２２におけ
る、リッジ部３１の上側部分及びｎ型コンタクト層１５
の上側部分にそれぞれ開口部を選択的に設けた後、蒸着
法又はスパッタ法等により、リッジ部３１における絶縁
膜２２の開口部からの露出領域及びその側方上にｐ側電
極２３を形成し、ｎ型コンタクト層１５における絶縁膜
２２の開口部からの露出領域上にｎ側電極２４を形成す
る。

【０１０３】このようにして得られた半導体レーザ素子
に対して、ｐ側電極２３とｎ側電極２４との間に順方向
の所定電圧を印加すると、ＭＱＷ活性層１８に向かっ
て、ｐ側電極２３から正孔が注入されると共にｎ側電極
２４から電子が注入され、ＭＱＷ活性層１８において光
学利得を生じて、発振波長が約４０４ｎｍのレーザ発振
を起こす。

【０１０４】図５に示すように、選択成長層１４におけ
る種結晶の上側の領域、すなわち、凸部１２ａの上側の
領域は、転位密度が約１ｘ１０⁹ ｃｍ^-2と高転位密度領
域１４ｂが形成される。一方、ラテラル成長した領域は
転位密度が１ｘ１０⁷ ｃｍ^-2程度の低転位密度領域１４
ｃとなる。従って、積層体３０における低転位密度領域
１４ｃの上方に、リッジ部３１、すなわちレーザ光の共
振器となる電流注入領域を形成することにより、レーザ
素子の信頼性を向上することができる。

【０１０５】本実施形態の特徴であるシード層１２の溝
部１２ｂの効果について図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照
しながら説明する。

【０１０６】図６（ａ）に示すように、シード層１２の
上部にストライプ状の溝部１２ｂを形成し、続いて、溝
部の少なくとも底面上にマスク膜１３を形成する。

【０１０７】次に、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すよ
うに、溝部１２ｂ同士に挟まれてなる凸部１２ａの頂面
を種結晶として選択成長層１４を成長させると、マスク
膜１３の上にＧａＮからなる多結晶体４１が析出する場
合がある。

【０１０８】次に、図６（ｄ）に示すように、多結晶体
４１が析出したままＥＬＯ成長を続けて、選択成長層１
４が一体化されたとしても、種結晶である凸部１２ａの
頂面と、多結晶体４１が析出した溝部１２ｂの底面との
間には段差部が形成されているため、多結晶体４１は選
択成長層１４及び積層体３０の結晶性に何ら影響を及ぼ
すことがない。その結果、積層体３０の結晶性のばらつ
きを大きく低減でき、半導体レーザ素子の製造の歩留ま
りを大きく向上することができる。

【０１０９】ところで、図１に示した選択成長層１４及
び積層体３０を基板面に垂直な方向に貫く接合部１４ａ
は、刃状転位が集中して小傾角粒界を形成している。従
って、ｎ側電極２４から注入された電子は複数の接合部
１４ａを横切ってＭＱＷ活性層１８に到達することにな
るが、接合部１４ａに集中した転位が電子の注入を妨げ
ることはない。

【０１１０】また、半導体レーザ素子をチップ状に形成
する際には、共振器のミラー面となる共振器端面を形成
する必要がある。一般に、半導体レーザ素子の共振器端
面は基板１１をへき開することによって形成するが、へ
き開時には基板１１に傷やクラックが生じることがあ
る。

【０１１１】図３９に示した第２の従来例に係る製造方
法は、基板４０１と最下層の半導体層４０４とが接触し
ているために、基板４０１に生じた傷はＭＱＷ活性層３
０６を含む積層体にまで達し、レーザ素子の動作及び光
学特性を大きく損ねるといった不具合を生じる。

【０１１２】一方、本実施形態においては、基板１１と
積層体３０との間に空隙部１２ｃを設けているため、基
板１１に生じた傷を空隙部１２ｃでとどめることができ
る。このため、基板１１に生じた傷によって積層体３０
が不具合を被る虞を著しく低減できる。

【０１１３】また、図３７に示した第１の従来例に係る
製造方法は、サファイアや炭化ケイ素からなる基板３０
１上に窒化物半導体層を成長させると、結晶の転位密度
が約１０⁹ ｃｍ^-2と多くなる。このような高転位密度を
有する半導体結晶は、ステップフロー成長する際に、高
密度の転位、特にらせん転位によって結晶表面のステッ
プが終端され、結晶表面にマイクロファセットが形成さ
れる。このため、結晶表面の凹凸が大きくなって平坦性
が悪い結晶となってしまう。その結果、インジウムを含
むＭＱＷ活性層３０６を成長する際に、原料のインジウ
ムが成長中の結晶内に取り込まれる量にばらつきが生じ
てしまい、レーザ素子のしきい値電流が増大する等の悪
影響が生じる。

【０１１４】本実施形態に係る製造方法によると、図５
に示した、ラテラル成長領域、すなわち低転位密度領域
１４ｃにおいて、一様なステップフロー成長を観察して
おり、結晶表面の平坦性が良好である。その結果、ＭＱ
Ｗ活性層１８を成長する際にも、インジウムの局所的な
偏析が生じないので、しきい値電流の低減を図ることが
できる。

【０１１５】なお、本実施形態においては、窒化物半導
体の成長方法にＭＯＶＰＥ法を用いたが、これに限定さ
れない。ＭＯＶＰＥ法に代えて、ハイドライド気相成長
（ＨＶＰＥ）法又は分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等
の、窒化物半導体を成長可能な方法であればよい。後述
の各実施形態においても同様である。

【０１１６】また、基板１１にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート（ＮＧＯ）又は窒化ガリウム等を用いてもよい。

【０１１７】また、シード層１２は、基板１１との間に
低温バッファ層を介した２段階成長によって形成した
が、シード層１２に単結晶を得られる方法であれば、低
温バッファ層は必ずしも必要ではない。

【０１１８】また、シード層１２の上部の凸部１２ａの
形成にリフトオフ法を用いたが、凸部１２ａ及び溝部１
２ｂが形成でき、該溝部１２ｂの少なくとも底面にマス
ク膜１３が残る方法であれば、他の方法を用いてもよ
い。すなわち、凸部１２ａにおけるマスク１３により覆
われていない領域のうちのＣ面を種結晶として、空隙部
１２ｃが形成される方法であれば良い。さらには、凸部
１２ａをシード層１２の上部を掘り込むリセスエッチに
よって形成する代わりに、シード層１２の平坦な上面
に、ストライプ状の開口パターンを持つ選択成長用のマ
スク膜を形成し、そのマスク膜の開口パターンから突出
して成長した凸部を用いてもよい。

【０１１９】また、マスク膜１３は、空隙部１２ｃが形
成されればよく、溝部１２ｂの底面上にのみ形成しても
よい。

【０１２０】また、マスク膜１３の材料に窒化シリコン
を用いたが、窒化シリコンに代えて、他の誘電体膜又は
非晶質の絶縁膜を用いてもよい。具体的には、酸化シリ
コン（ＳｉＯ₂ ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸
化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化酸化アルミニウム
（ＡｌＮＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化ジルコニ
ウム（ＺｒＯ₂ ）又は酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₃）を用いて
もよい。これらの膜はＥＣＲスパッタ法を用いることに
より、比較的容易に形成することができる。

【０１２１】（第１の実施形態の第１変形例）以下、本
発明の第１の実施形態の第１変形例として、マスク膜に
高融点金属又は高融点金属化物を用いる例を説明する。

【０１２２】選択成長用のマスク膜１３に、高融点金属
であるタングステン（Ｗ）を用いると、マスク膜１３に
誘電体を用いる場合と比べて結晶成長の選択性が向上
し、マスク膜１３上の多結晶体４１の析出がより抑えら
れる。これにより、多結晶体４１の影響を受けない高品
質な積層体３０を極めて容易に形成することができる。

【０１２３】これは金属からなるマスク膜１３の方が誘
電体からなるマスク膜１３と比べて、窒化物半導体結晶
との結合力が弱いことに起因する。

【０１２４】また、高融点金属であるタングステンは、
その融点が３３８０℃と、金属で最も融点が高く且つ蒸
気圧も低くて特性が安定しているため、酸化シリコン等
の誘電体を用いた場合のシリコンや酸素等の不純物が選
択成長層１４へ混入する虞がない。このため、タングス
テンからなるマスク膜１３を用いて成長した選択成長層
１４には深い準位や非発光中心が形成されない。

【０１２５】図７は誘電体からなるマスク膜１３を用い
た選択成長層１４と、高融点金属からなるマスク膜１３
を用いた選択成長層１４との室温でのフォトルミネッセ
ンスを比較した結果を示している。

【０１２６】図７に示すように、第１変形例に係る選択
成長層１４は波長が４３０ｎｍ付近の深い準位からの発
光もなく、極めて強いバンド端発光を得られている。こ
れにより、第１の実施形態に係る選択成長層１４と比べ
て、より高品質な結晶体を得られることが分かる。従っ
て、このような高品位な選択成長層１４の上に積層体３
０を成長すれば、より発光効率が高いＭＱＷ活性層１８
を形成することができる。

【０１２７】なお、第１変形例に係るマスク膜１３にタ
ングステンを用いたが、代わりに、他の高融点金属又は
高融点金属化物を用いてもよい。例えば、モリブデン
（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステンシリサイド
（ＷＳｉ_x ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ_x ）又
はニオブシリサイド（ＮｂＳｉ_x ）を用いてもよい。こ
れらの膜は、電子ビーム蒸着法又はスパッタ法を用いる
ことにより、比較的容易に得ることができる。

【０１２８】（第１の実施形態の第２変形例）図８は本
発明の第１の実施形態の第２変形例に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の断面構成を示している。図８にお
いて、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の
符号を付すことにより説明を省略する。

【０１２９】図８に示すように、第２変形例に係る半導
体レーザ素子は、シード層１２の上に、選択成長層及び
ｎ型コンタクト層を設けることなく、ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ
_0.93Ｎからなるｎ型クラッド層１６を設けている。

【０１３０】第１の実施形態において説明したように、
シード層１２の上部に種結晶となる領域を除いて溝部１
２ｂを形成しているため、マスク膜１３の上側には空隙
部１２ｃが形成される。これにより、マスク膜１３上に
多結晶体が析出したとしても、該多結晶体がシード層１
２の上に選択成長する半導体層に取り込まれなくなる。
その結果、選択成長する半導体層の結晶性が良好とな
り、レーザ構造の積層体３０の一部であるｎ型クラッド
層１６をシード層１２の上に直接に形成できる。この場
合には、ｎ側電極２４は露出したｎ型クラッド層１６の
露出部分上に設けることになる。

【０１３１】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【０１３２】図９は本発明の第２の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子のＭ面を共振器端面とする
断面構成を示している。図９において、図１に示す構成
部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより
説明を省略する。

【０１３３】本実施形態に係る半導体レーザ素子は、例
えば、サファイアからなる基板１１Ａの上部に、選択成
長用のストライプ状の凸部１１ａが共振器端面のＭ面に
垂直な方向、すなわち基板１１ＡのＡ軸（＝＜１１−２
０＞）方向に設けられている。

【０１３４】ここで、ｎ型コンタクト層１５は、基板１
１Ａの各凸部１１ａのＣ面上に生成された単結晶核を種
結晶として直接に形成されていることを特徴とする。

【０１３５】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。

【０１３６】図１０（ａ）、図１０（ｂ）〜図１２は本
発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ素子の工程順
の断面構成を示している。

【０１３７】まず、図１０（ａ）に示すように、Ｃ面を
主面とする基板１１Ａ上にレジスト膜を塗布した後、塗
布したレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりストラ
イプ状にパターニングを行なって、基板１１ＡのＡ軸方
向に延びるストライプ状パターンでその周期が約１０μ
ｍ〜３０μｍとなるレジストパターン４０を形成する。
続いて、レジストパターン４０をマスクとして、反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングによ
り基板１１Ａの上部に、断面幅が約９μｍ〜２７μｍで
深さが約２０ｎｍ〜５００ｎｍの溝部１１ｂを形成す
る。ここでは、溝部１１ｂ同士の間の領域からなる凸部
１１ａの断面幅を約１μｍ〜３μｍとしている。

【０１３８】次に、図１０（ｂ）に示すように、レジス
トパターン４０を除去して、上部にＡ軸方向に延びるス
トライプ状の凸部１１ａを有する基板１１Ａを得る。

【０１３９】次に、図１１に示すように、ＭＯＶＰＥ法
を用いて、基板温度を約１０００℃に昇温した後、例え
ば、圧力が約１００Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ＝１３３．３
２２Ｐａ）の水素と窒素との混合雰囲気として、基板１
１Ａの上にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア
（ＮＨ₃ ）及びシラン（ＳｉＨ₄ ）を供給して、基板１
１Ａの上に、凸部１１ａの頂面に現われたＣ面上に生成
する単結晶核を種結晶として、ｎ型ＧａＮからなるｎ型
コンタクト層１５を成長する。このとき、ｎ型コンタク
ト層１５は、各凸部１１ａの頂面から上方に成長すると
共に、基板面に平行な方向にも成長して、隣接する溝部
１１ｂの両側から成長してきた結晶体同士の互いに対向
する側面が溝部１１ｂのほぼ中央部で接合して接合部１
５ａを形成する。これにより、複数の凸部１１ａの頂面
から成長する各結晶体は一体化されて、上面がＣ面から
なるｎ型コンタクト層１５が形成される。また、このと
き、各溝部１１ｂの底面及び壁面とｎ型コンタクト層１
５の下面とにより囲まれてなる複数の空隙部１１ｃが形
成される。

【０１４０】ここで、サファイアからなる基板１１Ａに
よる選択成長の成長機構を説明する。

【０１４１】通常、窒化物半導体を成長する際に、該窒
化物半導体と格子定数が異なる基板を用いる場合には、
基板上に窒化物半導体からなる低温バッファ層を介さず
にＧａＮ結晶を直接に成長させると、ＧａＮからなる単
結晶核同士が合体してなる３次元的な膜しか得られな
い。

【０１４２】一方、本実施形態においては、基板１１Ａ
の溝部１１ｂの形成にドライエッチングを施しているた
め、溝部１１ｂの底面及び壁面上にはドライエッチング
によるダメージ層が形成される。このため、溝部１１ｂ
の底面及び壁面上では単結晶核の生成が阻害される。ま
た、ドライエッチングが施されていない凸部１１ａの頂
面は、その断面幅が約１μｍ〜３μｍと小さいため、高
密度の単結晶核が容易に生成される。このように凸部１
１ａの頂面上に生成された単結晶核が選択成長の種結晶
となり、前述の成長条件で基板面方向への選択成長が促
進される。

【０１４３】図１１において、接合部１５ａ以外の選択
成長領域では貫通転位が約１ｘ１０ ⁶ ｃｍ^-2の密度で観
測されるのに対して、接合部１５ａではＣ面内に水平な
転位が約４ｘ１０⁷ ｃｍ^-2の密度で観測される。ｎ型コ
ンタクト層１５の厚さは、溝部１１ｂの幅等にも依存す
るが、約２μｍ〜６μｍとしている。また、ｎ型コンタ
クト層１５における凸部１１ａの上側部分のＣ軸と空隙
部１１ｃ上の領域のＣ軸とのチルト角は０．０１度〜
０．０３度に抑えられている。

【０１４４】このように、本実施形態に係るＥＬＯ成長
法が従来のＥＬＯ成長と比較してチルト角が極めて小さ
くなるのは、ＥＬＯ成長した結晶層であるｎ型コンタク
ト層１５が基板１１Ａと接触しておらず、マスク膜１３
との界面で従来のようなストレスが発生しないからであ
る。

【０１４５】なお、このとき、接合部１５ａの下部に、
空隙部１１ｃ側に開口する逆Ｖ字状のボイドが現われ
る。

【０１４６】さらに、本実施形態においては、ｎ型コン
タクト層１５の選択成長を行なう際に、溝部１１ｂの底
面上に多結晶体が析出したとしても、基板１１Ａの上部
に設けた凸部１１ａと溝部１１ｂとの間に生じる段差に
よって多結晶体がｎ型コンタクト層１５と接触しないた
め、積層体３０の結晶の品質に悪影響を及ぼすことはな
い。その結果、積層体３０から形成されるレーザ素子の
動作特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上させる
ことができる。

【０１４７】次に、図１２に示すように、ｎ型コンタク
ト層１５の上に積層体３０の残りの半導体層を形成す
る。

【０１４８】すなわち、例えば、基板温度を約９７０℃
に設定した後、圧力が約３００Ｔｏｒｒの水素と窒素と
の混合雰囲気として、ｎ型コンタクト層１５の上に、ｎ
型クラッド層１６、ｎ型光ガイド層１７、ＭＱＷ活性層
１８、ｐ型光ガイド層１９、ｐ型クラッド層２０及びｐ
型コンタクト層２１を順次成長する。ここでは、ＭＱＷ
活性層１８を、厚さが約４ｎｍのＧａ_0.92Ｉｎ_0.08Ｎか
らなる井戸層と厚さが約６ｎｍのＧａＮからなるバリア
層により構成している。

【０１４９】続いて、図９に示すように、ｐ型クラッド
層２０の上部及びｐ型コンタクト層２１に対して、積層
体３０のＭ軸（＝＜１−１００＞）方向、すなわち、基
板１１Ａの溝部１１ｂと平行な方向に、ＭＷＱ活性層１
８に選択的に電流を注入するリッジ部３１を、空隙部１
１ｃの上方で且つ接合部１５ａと重ならない領域、すな
わち、低転位密度領域に形成する。ここで、リッジ部３
１の幅は約２μｍ〜５μｍとしている。

【０１５０】なお、ＧａＮ系結晶は可視光にとって透明
であるため、光学顕微鏡により凸部１１ａと空隙部１１
ｃとを識別することが容易である。このため、フォトリ
ソグラフィ法を用いたリッジ部３１の位置決めを行なう
際に、専用のアライメントパターンを用いる必要がな
い。

【０１５１】次に、積層体３０のリッジ部３１を含まな
い領域をマスクして、ｎ型コンタクト層１５を露出した
後、積層体３０の露出面に絶縁膜２２を堆積する。続い
て、絶縁膜２２上にリッジ部３１を跨ぐと共にｐ型コン
タクト層２１の絶縁膜２２からの露出領域上にｐ側電極
２３を形成する。また、ｎ型コンタクト層１５における
絶縁膜２２からの露出領域上にｎ側電極２４を形成す
る。

【０１５２】次に、積層体３０のＭ面で、すなわち基板
１１ＡをそのＡ面でへき開することにより共振器端面を
形成する。前述したように、サファイアのＡ面はへき開
が困難な結晶面であるが、基板１１Ａに空隙部１１ｃを
設けたことにより、へき開が所定の位置からずれた状態
でサファイア結晶が破断したとしても、この破断が積層
体３０に伝播しないため、共振器端面の近傍には良好な
へき開面を容易に得ることができる。これにより、レー
ザ素子のへき開による歩留まりを高くすることができ
る。

【０１５３】次に、へき開した共振器の両端面に適当な
反射率となるように誘電体膜等によってコーティングを
施し、その後、リッジ部３１に対して平行な側面でチッ
プ状に分割して半導体レーザ素子を得る。

【０１５４】本実施形態に係る半導体レーザ素子は、第
１の実施形態で述べたように、ＥＬＯ成長した領域にお
いて一様なステップフロー成長が観察される。このよう
な平坦な表面上にＭＱＷ活性層１８を成長すると、イン
ジウムの局所的な偏析が起こらない。その結果、ＭＱＷ
活性層１８は高品位な結晶体となるので、レーザ素子の
動作電流を低減することができる。

【０１５５】図１３は本実施形態に係る半導体レーザ素
子から出射されるレーザ光の共振器端面に平行な方向に
おける遠視野像を示しており、単峰性の良好な光強度分
布が得られている。一方、第１の従来例に係る半導体レ
ーザ素子は、図４２に示したように、光強度分布が多峰
性となる遠視野像を示す。

【０１５６】本実施形態に係る半導体レーザ素子に単峰
性を得られるのは、積層体３０と基板１１Ａとの間に空
隙部１１ｃが設けられることにより、積層体３０と基板
１１Ａとが光学的に互いに分離されているためである。

【０１５７】具体的に説明すると、図９に示すように、
ｎ型クラッド層１６の下側には、該ｎ型クラッド層１６
よりも光の屈折率が大きいｎ型コンタクト層１５が形成
されているため、ＭＱＷ活性層１８で生成された生成光
が基板１１Ａ側に漏れやすい。しかしながら、本実施形
態においては、ｎ型コンタクト層１５の下側に、屈折率
が極めて低い空隙部１１ｃを設けているため、ｎ型クラ
ッド層１６と基板１１Ａとの間に寄生的な導波路が形成
されず、従って、生成光の漏れによるＭＱＷ活性層１８
の光の閉じ込め係数値が低下しないからである。

【０１５８】なお、この寄生的な導波路の生成を阻止す
る効果は、空隙部１１ｃの基板面に垂直な方向の間隔、
すなわち溝部１１ｂの深さに依存する。計算機シミュレ
ーションによると、溝部１１ｂの深さ寸法が少なくとも
５０ｎｍ程度あれば、基板１１Ａ側への光の漏れが実質
的になくなることを確認している。

【０１５９】また、ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１
５にアルミニウムを２％以上添加すると、基板１１Ａ側
への光の漏れをより効果的に抑制できることをも確認し
ている。

【０１６０】また、本実施形態においては、基板１１Ａ
の凸部１１ａの頂面に生成される単結晶核として窒化ガ
リウムを用いたが、他の窒化ガリウム系の混晶、すなわ
ち、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦
ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１である。）であればよ
い。混晶の場合は、該混晶の組成に応じてＥＬＯ成長に
最適な成長条件を選ぶことができる。

【０１６１】また、基板１１Ａにサファイアを用いた
が、サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素や窒化ガリ
ウム等を用いてもよい。但し、炭化ケイ素を基板１１Ａ
に用いると、積層体３０に引っ張り歪みが加わり、クラ
ックが発生しやすくなるため、溝部１１ｂの断面幅をで
きるだけ小さくすることにより、ｎ型コンタクト層１５
が一体化されたときの膜厚が２μｍ未満となるようにす
ることが望ましい。また、基板１１Ａに炭化ケイ素や窒
化ガリウムを用いた場合は、へき開はＭ面及びＡ面のい
ずれの面でも容易となるが、溝部１１ｂのストライプ方
向と直交する面でへき開する方が歩留まりを高くでき
る。

【０１６２】また、基板１１Ａに溝部１１ｂを形成する
際に、ＲＩＥ法によるドライエッチングを用いたが、溝
部１１ｂの底面及び壁面にダメージ層を形成し、窒化ガ
リウム系半導体に選択成長性を付与できる方法であれ
ば、他のドライエッチング方法、例えば、イオンミリン
グ法を用いてもよい。

【０１６３】また、溝部１１ｂのダメージ層をＥＬＯ成
長のためのマスク層としたが、析出した多結晶体がダメ
ージ層に付着するような場合、特に、基板１１Ａに窒化
ガリウムを用いる場合には、選択性をより向上させるた
めに、窒化シリコン等からなるマスク膜を溝部１１ｂの
少なくとも底面上に形成することが好ましい。

【０１６４】なお、マスク膜１３は、窒化シリコンに限
らず、第１の実施形態に示した誘電体、非晶質の絶縁体
でも良く、さらには、その第１変形例に示した高融点金
属又は高融点金属化物を用いることが好ましい。

【０１６５】以上説明したように、本実施形態に係る発
明は、レーザ素子に関するが、転位密度が低い窒化ガリ
ウム系結晶を得る半導体の製造方法としても適用でき
る。さらに、第１の実施形態のように、基板１１上にシ
ード層１２を設けないため、製造プロセスを簡略化でき
る。

【０１６６】また、本実施形態に係る低転位密度領域を
有する窒化物半導体層を用いることにより、発光素子に
限らず、電子素子等の他の半導体素子を形成しても良
い。これにより、該半導体素子の高信頼性と高歩留まり
とを実現できる。

【０１６７】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【０１６８】図１４は本発明の第３の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示してい
る。図１４において、図１に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【０１６９】第１の実施形態との構成上の相違点のみを
説明する。

【０１７０】シード層１２の各凸部１２ａの頂面から成
長して一体化された選択成長層１４Ａに窒化アルミニウ
ムガリウム（ＡｌＧａＮ）を用いる共に、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎとｎ型ＧａＮとを含む超格子構造を持つｎ型超格子ク
ラッド層１６Ａがｎ型コンタクト層１５を兼ねる構成を
採る。これにより、ＭＱＷ活性層１８の光の閉じ込め係
数値を大きくしている。

【０１７１】図１５は本実施形態に係る半導体レーザ素
子のリッジ部における基板と垂直な方向の屈折率分布
と、共振器端面の光強度分布との関係を示している。ま
た、図１６は本実施形態に係る半導体レーザ素子から出
射されるレーザ光の共振器端面に平行な方向における遠
視野像を示している。

【０１７２】第３の実施形態においては、シード層１２
の溝部１２ｂの深さを約５０ｎｍとし、ｎ型超格子クラ
ッド層１６Ａの平均組成をＡｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎとしてい
る。また、ｎ型光ガイド層１７から上の積層体の構成
は、図３７に示した従来の半導体レーザ素子と同等の構
成としている。

【０１７３】図１５から分かるように、本実施形態に係
る半導体レーザ素子は基板１１側への生成光の漏れがみ
られない。また、ＭＱＷ活性層１８への光の閉じ込め係
数値は、図４１の場合の約１．５４倍にも達することを
確認している。

【０１７４】これは、ＭＱＷ活性層１８が、シード層１
２の空隙部１２ｃによって基板１１と分離されている上
に、ｎ型超格子クラッド層１６Ａとシード層１２との間
に、光の屈折率がｎ型超格子クラッド層１６Ａよりも小
さいか又同等の屈折率を持つｎ型ＡｌＧａＮからなる選
択成長層１４Ａを設けていることによる。これにより、
ｎ型超格子クラッド層１６Ａと基板１１との間に寄生的
な導波路が形成されないため、ＭＱＷ活性層１８におけ
る光の閉じ込め係数値の生成光の漏れによる低下を抑制
できる。

【０１７５】なお、この寄生的な導波路の生成を阻止す
る効果は、空隙部１２ｃの基板面に垂直な方向の間隔、
すなわち溝部１２ｂの深さ寸法に依存する。前述したよ
うに、溝部１２ｂの深さ寸法が少なくとも５０ｎｍ程度
あれば、基板１１側への光の漏れを実質的になくすこと
ができる。

【０１７６】また、選択成長層１４Ａのアルミニウムの
組成は、２％以上、望ましくは４％以上とすることによ
り、生成光の基板１１側への漏れを抑制できる。

【０１７７】また、本実施形態においても、選択成長層
１４Ａを成長する際に、ＡｌＧａＮからなる多結晶体が
マスク膜１３上に析出したままＥＬＯ成長を続行して
も、種結晶である凸部１２ａの頂面と多結晶体が析出し
た溝部１２ｂの底面との間には段差が生じているため、
多結晶体により選択成長層１４Ａの結晶性が劣化するこ
とがない。その結果、積層体３０の結晶性のばらつきを
大きく低減でき、半導体レーザ素子の製造の歩留まりが
向上する。

【０１７８】以下、積層体３０上のリッジ部３１の位置
合わせ方法について説明する。

【０１７９】積層体３０における空隙部１２ｃの上方の
低転位密度領域にリッジ部３１を形成するには、フォト
リソグラフィ法によりリッジ部３１の位置決めを高精度
に行なう必要がある。

【０１８０】図１７は積層体３０を形成する前の選択成
長層１４の光学顕微鏡による平面写真と、それと対応す
る選択成長層１４の断面構成を表わしている。図１７に
示すように、光学顕微鏡によって、低転位密度領域１４
ｃは、高転位密度領域１４ｂ及び接合部１４ａと容易に
識別できる。従って、フォトリソグラフィ法によるリッ
ジ部３１の位置決めを行なう工程において、専用のアラ
イメントパターン（位置合わせマーク）を用意する必要
がない。

【０１８１】また、共振器端面の形成には、基板１１及
び積層体３０をへき開する必要がある。本実施形態にお
いても、シード層１２に設けた空隙部１２ｃにより、基
板１１に生じた傷が空隙部１２ｃでとどまるため、積層
体３０への影響を確実に低減できる。

【０１８２】本実施例においては、ｎ側電極２４はｎ型
超格子クラッド層１６Ａと接するように形成されてお
り、ｎ型超格子クラッド層１６Ａをｎ型コンタクト層と
している。

【０１８３】前述したように、ＭＱＷ活性層１８からの
生成光が基板１１側に漏れないためには、ｎ型光ガイド
層１７と空隙部１２ｃとの間にアルミニウムを含む半導
体層によって構成する必要がある。ところが、ｎ側電極
２４を形成するためのｎ型コンタクト層にアルミニウム
の組成が大きいバルク層（単層）、例えば、ｎ型Ａｌ
_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなる単層を用いると、該単層の抵抗
率が窒化ガリウムと比べて２倍程度に増えたり、さらに
はコンタクト抵抗が増えたりして、レーザ素子の駆動電
圧が増大してしまう。

【０１８４】本願発明者らは種々検討を重ねた結果、例
えば、ｎ型Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ｎとｎ型ＧａＮとからなる
ｎ型超格子クラッド層１６Ａの比抵抗は単層のｎ型Ｇａ
Ｎ層の比抵抗とほぼ同等となるという知見を得ている。
これは超格子半導体層に生成される２次元電子ガスの移
動度が大きいためである。さらに、本願発明者らは、超
格子を構成する単位層の膜厚を十分に小さく、例えば２
ｎｍ程度とすることにより、コンタクト抵抗がｎ型Ｇａ
Ｎ層と同等にできるという知見をも得ている。このとき
のｎ型不純物のドーピング濃度を１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度
としている。

【０１８５】これにより、ＡｌＧａＮとＧａＮとを超格
子構造とすることにより、ＡｌＧａＮの低屈折率を生か
しながら、同時に低抵抗化をも実現でき、低電圧化を確
実に達成できる。

【０１８６】なお、超格子層は、アルミニウムの平均組
成が２％で且つ膜厚がλ／（４ｎ）以下が好ましい。こ
こで、λは光の波長であり、ｎは単位層の屈折率であ
る。

【０１８７】さらに、本実施形態によると、図１７に示
す選択成長層１４Ａの低転位密度領域１４ｃは、原子間
力顕微鏡（Atomic-Force-Microscopy：ＡＦＭ）による
測定によって、一様なステップフロー成長が確認されて
おり、表面は良好な平坦性を有している。その結果、イ
ンジウムを含むＭＱＷ活性層１８の成長時に、インジウ
ムの局所的な偏析が生じなくなるので、しきい値電流を
低減することができる。

【０１８８】また、基板１１にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート（ＮＧＯ）又は窒化ガリウム等を用いてもよい。

【０１８９】また、シード層１２の上部の凸部１２ａの
形成にリフトオフ法を用いたが、凸部１２ａ及び溝部１
２ｂが形成でき、該溝部１２ｂの少なくとも底面上にマ
スク膜１３が残る方法であれば、他の方法を用いてもよ
い。

【０１９０】また、マスク膜１３は、空隙部１２ｃが形
成されればよく、溝部１２ｂの底面上にのみ形成しても
よい。

【０１９１】また、マスク膜１３には、ＥＣＲスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。

【０１９２】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【０１９３】図１８は本発明の第４の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示してい
る。図１８において、図１に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【０１９４】第３の実施形態との構成上の相違点のみを
説明する。

【０１９５】第３の実施形態に係るＡｌＧａＮからなる
選択成長層１４Ａを、図１８に示すように、シード層１
２の凸部１２ａの頂面の近傍に形成されたＧａＮからな
る第１の選択成長層１４Ｂと、該第１の選択成長層１４
Ｂの上方及び側方を覆う、ＡｌＧａＮからなる第２の選
択成長成長１４Ｃとの２層構造としている。

【０１９６】また、ｎ型コンタクト層を兼ねるｎ型超格
子クラッド層１６Ａを、ｎ型超格子コンタクト層１５Ａ
と単層のＡｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎからなるｎ型クラッド層１
６との２層構造としている。ここでは、ｎ型超格子コン
タクト層１５Ａの構成を、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎとｎ型
ＧａＮとからなる超格子構造としている。

【０１９７】また、積層体３０の上部におけるリッジ部
３１には、該リッジ部３１の上面にのみｐ側電極２３を
形成し、該ｐ側電極２３及びリッジ部３１を覆うように
ｐ側配線電極２５が形成されている。同様に、ｎ側電極
２４上には該ｎ側電極２４を覆うｎ側配線電極２６が形
成されている。

【０１９８】以下、本実施形態に係る半導体レーザ素子
の製造方法の特徴を説明する。

【０１９９】まず、シード層１２の各凸部１２ａの頂面
を種結晶として成長する複数の第１の選択成長層１４Ｂ
を成長させる。続いて、各第１の選択成長層１４Ｂを種
結晶として成長する第２の選択成長層１４Ｃ同士が接合
して一体化するまでは、第１及び第２の選択成長層１４
Ｂ、１４Ｃの成長圧力を２００Ｔｏｒｒ程度と比較的低
く設定している。

【０２００】これは、減圧状態とする程、第１及び第２
の選択成長層１４Ｂ、１４Ｃの成長速度が、基板面に垂
直のＣ軸方向と比べて、シード層１２のＡ軸方向、すな
わち、溝部１２ｂを横切る方向の方が大きくなるからで
ある。

【０２０１】これに対して、ＭＱＷ活性層１８は成長時
の圧力を３００Ｔｏｒｒ程度に高くして行なう。これ
は、成長圧力を高くした方が、蒸気圧が高いインジウム
の蒸発を抑制でき、ＭＱＷ活性層１８の結晶品質を高く
しやすいためである。従って、積層体３０を形成する際
には、第１及び第２の選択成長層１４Ｂ、１４Ｃと成長
圧力を変更することになる。

【０２０２】このように、連続する窒化物半導体の成長
工程において、成長圧力を変更するには、稼働中に成長
圧力を変更可能な１つの結晶成長炉を用いても良く、ま
た、それぞれの成長圧力に設定された別々の結晶成長炉
を用いても良い。

【０２０３】第４の実施形態に係る半導体レーザ素子
は、第３の実施形態と同様に、図１５に示した屈折率分
布及び光強度分布を示し、図１６に示した出射光の遠視
野像を得ている。

【０２０４】これは、ＭＱＷ活性層１８が、シード層１
２の空隙部１２ｃによって基板１１と分離されている上
に、ｎ型クラッド層１６とシード層１２との間に、光の
屈折率がｎ型クラッド層１６Ａよりも小さいか又は同等
の屈折率を持つｎ型超格子コンタクト層１５Ａ及び第２
の選択成長層１４Ｃを設けているからである。これによ
り、ｎ型クラッド層１６と基板１１との間に寄生的な導
波路が形成されず、ＭＱＷ活性層１８における光の閉じ
込め係数値の生成光の漏れによる低下を抑制できる。

【０２０５】なお、本実施形態の場合は、計算機シミュ
レーションの結果、溝部１２ｂの深さ寸法が少なくとも
２０ｎｍ程度あれば、基板１１側への光の漏れを実質的
になくすことができることを確認している。

【０２０６】また、第２の選択成長層１４Ｃのアルミニ
ウムの組成は、２％以上、望ましくは４％以上とするこ
とにより、生成光の基板１１側への漏れを抑制できる。

【０２０７】以上の構成により、ＭＱＷ活性層１８への
光閉じ込め係数値は、図４１の場合の約１．５倍とな
り、レーザのしきい値電流を低減できる。

【０２０８】次に、本発明に係る凸部１２ａの頂面を種
結晶とする選択成長法と、図３８に示す、平坦なシード
層をストライプ状にマスクする第２の従来例の選択成長
法との成長機構の相違点を説明する。

【０２０９】図１９（ａ）は第４の実施形態に係る選択
成長機構を模式的に表わしており、図１９（ｂ）は第２
の従来例に係る選択成長機構を模式的に表わしている。

【０２１０】良く知られているように、分子等からなる
反応種が所望の結晶体に成長するまでには、結晶体の表
面上やマスク膜の表面上において、反応種が吸着、拡散
及び蒸発等を繰り返すというプロセスを経る。例えば、
ＧａＮからなる結晶表面に吸着した原子は結晶表面の上
面であるテラス上を拡散する。また、表面に吸着された
原子はステップと呼ばれるテラス上の段差部で結晶化す
る。

【０２１１】図１９（ｂ）に示すように、従来のＥＬＯ
成長の場合においても、マスク膜４０３上で同様のプロ
セスを経る。すなわち、マスク膜４０３上を拡散した原
子は、ＧａＮからなる半導体層４０４の端部に吸着す
る。このとき、マスク膜４０３を構成するシリコン又は
酸素が、水素やアンモニアの還元作用によって分解され
て、不純物として半導体層４０４に取り込まれることに
より、半導体層４０４の結晶性が劣化する。

【０２１２】これに対して、図１９（ａ）に示すよう
に、本実施形態においては、マスク膜１３上を拡散し
て、ＧａＮからなる第１の選択成長層１４Ｂに取り込ま
れる原子はない。それは、第１の選択成長層１４Ｂの下
面に結晶が成長し得ないためである。このように、マス
ク膜１３上の反応種の結晶成長への寄与が従来のＥＬＯ
法と異なっており、このことから、本発明の成長機構は
従来のＥＬＯ法による成長機構と異なっている。

【０２１３】本実施形態においては、第１の選択成長層
１４ＢにＧａＮを用い、第２の選択成長層１４ＣにＡｌ
_0.05Ｇａ_0.95Ｎを用いたが、第１の選択成長層１４Ｂに
は、アルミニウムの組成が４％以下のＡｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ
_z Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）からなる窒化物半導体であれば
よい。

【０２１４】以下、低屈折率を有する第２の選択成長層
１４Ｃを成長するよりも前に、シード層１２を種結晶と
する第１の選択成長層１４Ｂを形成する目的を図面に基
づいて説明する。

【０２１５】第３の実施形態で説明したように、基板面
に対して垂直な方向の横モード制御及びＭＱＷ活性層１
８への光の閉じ込め係数値を大きくするのであれば、選
択成長層を２層構造とする必要はない。

【０２１６】ところが、図２０（ｂ）に示すように、Ａ
ｌＧａＮからなる選択成長層１４Ａにおいてアルミニウ
ムの組成が４％を越える場合には、選択成長層１４Ａの
成長方向の端面にうねり１４ｄが生じる場合がある。選
択成長層１４Ａの成長条件、例えば成長圧力、成長温
度、又はIII 族源に対するＶ族源のモル比であるＶ／II
I 比等に適当な値を設定すれば多少の改善はされるもの
の、量産を考えると、成長端面のうねり１４ｄの発生を
極力なくすことが好ましい。

【０２１７】本願発明者らは、シード層１２を種結晶と
する選択成長層には、アルミニウムの組成を小さくした
窒化物半導体層を用いることが好ましいことを見いだし
ている。

【０２１８】具体的には、図２０（ａ）に示すように、
まず、アルミニウムの組成が４％以下の窒化ガリウム系
半導体からなる第１の選択成長層１４Ｂをシード層１２
の凸部１２の近傍に成長しておき、その後、成長した第
１の選択成長層１４Ｂを種結晶として、アルミニウムの
組成が４％を越え、低屈折率を有する窒化ガリウム系半
導体からなる第２の選択成長層１４Ｃを成長する。これ
により、第２の選択成長層１４Ｃは成長端面にうねり１
４ｄを生じない良好なラテラル成長を行なえるようにな
る。

【０２１９】また、第２の選択成長層１４Ｃは、そのア
ルミニウムの組成が大きい程、また、その成長時間が長
いほど、マスク膜１３上に多結晶体４１が析出しやすく
なる。これはＧａＮ結晶と比べてＡｌＧａＮ結晶又はＡ
ｌＮ結晶の蒸発速度が小さいためである。

【０２２０】図２１（ａ）〜図２１（ｄ）に示すよう
に、ＧａＮからなり、多結晶体４１が析出しにくい第１
の選択成長層１４Ｂを最初に成長することにより、成長
端面が接合するまでに要する第２の選択成長層１４Ｃの
成長時間を短くすることができる。

【０２２１】また、図２１（ｃ）第１の選択成長層１４
Ｂが傘状に成長するため、マスク膜１３上に供給される
反応種の量を低減できる。これらの効果により、マスク
膜１３上の多結晶体４１の析出量を大きく低減できるよ
うになり、空隙部１２ｃの上方に成長する積層体３０へ
の影響を極めて小さくすることができる。その結果、光
の閉じ込め係数値を確実に大きくできる上に、積層体３
０の結晶性が向上してレーザ素子としての動作特性のば
らつきを大きく低減できるので、製造の歩留まりをも確
実に向上することができる。

【０２２２】なお、本実施形態においては、基板１１に
サファイアを用いたが、サファイアに代えて、例えば炭
化ケイ素、ネオジムガレート又は窒化ガリウム等を用い
てもよい。

【０２２３】また、マスク膜１３は、空隙部１２ｃが形
成されれば、溝部１２ｂの底面上にのみ形成してもよ
い。

【０２２４】また、マスク膜１３には、ＥＣＲスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。

【０２２５】（第５の実施形態）以下、本発明の第５の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【０２２６】図２２及び図２３は本発明の第５の実施形
態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子であって、図
２２は積層体のＭ面における断面構成、すなわち基板の
Ａ面における断面構成を示し、図２３図２２のXXIII−X
XIII線における断面を示し、積層体のＡ面、すなわち基
板のＭ面における断面構成を示している。図２２及び図
２３において、図１に示す構成部材と同一の構成部材に
は同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【０２２７】第５の実施形態は、ＭＱＷ活性層１８を含
む積層体３０から、平坦な共振器端面３２を持つ半導体
レーザ素子を確実に形成できるようにすることを特徴と
する。

【０２２８】図２２に示すように、シード層１２の上部
には、断面幅が約３μｍの凸部１２ａと断面幅が約１２
μｍの溝部１２ｂとを一周期とする周期構造体の３４周
期（長さ５１０μｍ）ごとに、溝部１２ｂの断面幅を約
２０μｍと大きくした拡大溝部１２ｄが形成されてい
る。

【０２２９】第１の実施形態と同様の方法で積層体３０
を形成すると、シード層１２の各凸部１２ａの頂面を種
結晶としてラテラル成長する積層体３０は、拡大溝部１
２ｄの上方では接合されないため、隣接する積層体３０
のＡ面同士の成長端面が接することなく現われる。この
成長端面は、自然形成された結晶面であるため、Ｍ面等
の他の面方位が全く混在していない。従って、この成長
端面を共振器端面３２に用いると、図４３に示した従来
の半導体レーザ素子のように、Ａ面とＭ面とが混在する
ことにより生ずる共振器端面におけるミラー損失を防止
できる。

【０２３０】この自然形成されたＡ面を持つ成長端面を
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察すると、その表面
は荒さの２乗の平均値が１ｎｍ以下となる極めて平坦な
表面を得られていることを確認している。

【０２３１】さらに、この成長端面を共振器端面３２と
すると、エネルギーギャップがＭＱＷ活性層１８よりも
大きいｐ型光ガイド層１９、ｐ型クラッド層２０が共振
器端面３２上に形成されているため、ｐ型光ガイド層１
９及びｐ型クラッド層２０における端面上の領域で出射
光が吸収されることがない。これにより、積層体３０に
おける共振器端面３２の近傍の温度上昇が抑制されるの
で、端面劣化による信頼性の低下を防止できる。

【０２３２】第５の実施形態に係る半導体レーザ素子に
よると、ストライプ状の凸部１２ａの頂面を種結晶とす
るＥＬＯ成長法を用いると共に、さらに、凸部１２ａ同
士の側面により形成される溝部１２ｂの形成周期をその
形成周期よりも大きい周期で拡大溝部１２ｄを設けてい
る。これにより、拡大溝部１２ｄの上方に積層体３０の
成長端面がそのまま露出するため、この自然形成された
露出面が共振器の端面３２となる。この共振器端面を持
つ本実施形態に係る半導体レーザ素子と、図３９に示す
第２の従来例に係る半導体レーザ素子とのレーザ光の発
振しきい値を比較すると、本実施形態に係るレーザ素子
の方が約３０％も低減する。

【０２３３】なお、基板１１にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート（ＮＧＯ）又は窒化ガリウム等を用いてもよい。

【０２３４】また、マスク膜１３は、空隙部１２ｃが形
成されれば、溝部１２ｂの底面上にのみ形成してもよ
い。

【０２３５】また、マスク膜１３には、ＥＣＲスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。

【０２３６】また、シード層１２の上部に設けた凸部１
２ａ及び溝部１２ｂの幅はそれぞれ３μｍ及び１２μｍ
に限られないが、凸部１２ａの幅を溝部１２ｂの幅より
も小さくする方が好ましい。このようにすると、凸部１
２ａの頂面の種結晶から積層体３０に伝播する転位の影
響を低減でき、転位によるレーザ素子の動作特性の劣化
を防止できるので、該レーザ素子の信頼性を向上するこ
とができる。

【０２３７】また、シード層１２の上部の拡大溝部１２
ｄの形成周期も共振器長に合わせて適当な値に設定すれ
ばよい。

【０２３８】第５の実施形態においては、凸部１２ａの
ストライプ方向として積層体３０のＭ軸方向を選び、そ
の自然形成されたＡ面を共振器端面３２としたが、代わ
りに、凸部１２ａのストライプ方向として積層体３０の
Ｍ軸と直交するＡ軸方向を選ぶと、Ｍ面が自然形成され
る。従って、Ａ軸方向に延びるストライプ状の凸部１２
ａを形成することにより、自然形成されたＭ面を共振器
端面３２に持ち、しきい値電流を大きく低減でき且つ信
頼性が向上する半導体レーザ素子を得ることができる。

【０２３９】（第５の実施形態の第１変形例）以下、本
発明の第５の実施形態の第１変形例について図面を参照
しながら説明する。

【０２４０】図２４は第５の実施形態の第１変形例に係
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のＭ
面における断面構成、すなわち基板のＡ面における断面
構成を示している。図２４においては、図２２に示す構
成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。

【０２４１】図２４に示すように、第１変形例に係る半
導体レーザ素子は、積層体３０の共振器端面３２を自然
形成する拡大溝部１２ｄの内側に隣接する溝部をも断面
幅が２０μｍ程度に拡大された拡大溝部１２ｄを有して
いる。これにより、積層体３０の共振器端面側の両端部
に、それぞれの対向面がＡ面からなる側面空隙部３０ａ
が形成されている。

【０２４２】このように、共振器端面３２に、屈折率が
１である側面空隙部３０ａと、屈折率が約２．６の窒化
ガリウム系半導体からなる積層体３０とを組み合わせる
ことにより、高屈折率差を実現できるため、共振器端面
３２におけるレーザ光の反射率を誘電体膜等によりコー
ティングする場合と比べて大きくすることができる。

【０２４３】共振器端面３２におけるレーザ光の反射率
を高めるには、側面空隙部３０ａによって積層体３０か
ら孤立する孤立体の出射方向の幅寸法が、λ／（４ｎ）
の整数倍であることが好ましい。ここで、λは光の波長
であり、ｎは孤立体の屈折率である。

【０２４４】なお、側面空隙部３０ａを積層体３０の両
端部に設けたが、反射率を高めて出射光の出力値を増大
させるために、積層体３０のいずれか一方の端部にのみ
側面空隙部３０ａを設けてもよい。

【０２４５】本変形例によると、レーザ光の発振しきい
値電流は、側面空隙部３０ａを設けない場合と比べて、
約２０％も低減され、側面空隙部３０ａの効果は極めて
大きい。なお、側面空隙部３０ａは積層体３０中に３つ
以上設けてもよい。

【０２４６】（第５の実施形態の第２変形例）図２５
は、第５の実施形態に係る第２変形例であって、シード
層１２の上部に設けるストライプ状の溝部をすべて拡大
溝部１２ｄとしている。

【０２４７】このようにすると、複数の積層体３０のそ
れぞれは、基板１１上においてすべてが孤立体となる。
従って、所望の共振器長を持つ共振器が形成されるよう
に複数の孤立体からなる共振器を形成し、形成した共振
器の端面と対応する位置の側面空隙部３０ａにおいて基
板１１を分割することにより、複数の孤立体を含む１つ
の半導体レーザ素子を形成できる。

【０２４８】これにより、第２変形例に係る半導体レー
ザ素子は、レーザ光のミラー損失の要因となる凹凸がな
く極めて平坦なＡ面を持ち、且つ、該レーザ素子に孤立
体を含める個数を変えることにより、共振器長を容易に
変更することができる。

【０２４９】さらには、各拡大溝部１２ｄごとに基板１
１を分割することにより、凸部１２ａの１つ分からな
り、共振器長が約１５μｍのレーザ素子を得ることも可
能となる。従来のように基板と積層体とを同時にへき開
する方法では、共振器端面の平坦性を維持しながら、こ
のような微小な共振器を形成することは極めて困難であ
る。

【０２５０】（第５の実施形態の第３変形例）以下、第
３変形例として、選択成長層の上部にストライプ状の凸
部をさらに設けて、積層体３０から結晶転位を完全にな
くしてしまうことにより、半導体レーザ素子の信頼性を
より向上できる方法を説明する。

【０２５１】図２６に示すように、上部に凸部１２ａ及
び溝部１２ｂが設けられ、該溝部１２ｂの底面及び壁面
に第１のマスク膜１３Ａが形成されたシード層１２ａの
上には、選択成長シード層３４がＥＬＯ成長により一体
に形成されている。

【０２５２】選択成長シード層３４の上には、シード層
１２の凸部１２ａ及び溝部１２ｂと同等の周期を持つ、
凸部３４ａ及び溝部３４ｂが設けられており、該溝部３
４ｂの底面及び壁面には第２のマスク膜１３Ｂが形成さ
れている。

【０２５３】ここで、凸部３４ａは、選択成長シード層
３４における低転位密度領域及び接合部を避けるよう
に、溝部１２ｂの上方に形成されている。

【０２５４】このように、第３変形例によると、選択成
長シード層３４の上部に設けられた凸部３４ａの頂面で
あるＣ面を種結晶として選択成長層１４が成長してい
る。この凸部３４ａの頂面には、シード層１２における
凸部１２ａの頂面の種結晶からの転位や、選択成長シー
ド層３４の接合部に起因する欠陥等が含まれない高品位
の結晶面が現われている。その結果、高品位の選択成長
層１４の上に形成される積層体３０は欠陥フリーとな
り、結晶欠陥に起因したレーザ光の散乱による損失及び
キャリアの非発光過程による信頼性の低下等を防止で
き、極めて高品質な窒化ガリウム系半導体レーザ素子を
実現できる。

【０２５５】（第６の実施形態）以下、本発明の第６の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【０２５６】図２７は本発明の第６の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子であって、積層体のＡ面
における断面構成、すなわち基板のＭ面における断面構
成を示している。図２７において、図１４に示す第３の
実施形態に係るレーザ素子の構成部材と同一の構成部材
には同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【０２５７】第３の実施形態との構成上の相違点のみを
説明する。

【０２５８】図２７に示すように、サファイアからなる
基板１１上には、第１のシード層１２Ａ及び第２のシー
ド層１２Ｂが設けられている。

【０２５９】第１のシード層１２Ａの上部には、ストラ
イプ状の凸部１２ａ及び溝部１２ｂが基板１１のＭ面に
対して平行に、すなわち、積層体３０のＡ面に対して平
行に設けられている。同様に、第２のシード層１２Ｂの
上部には、ストライプ状の凸部１２ａ及び溝部１２ｂ
が、第１のシード層１２Ａの凸部１２ａ及び溝部１２ｂ
と平行で且つ基板面に垂直な方向で重ならないように設
けられている。

【０２６０】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。

【０２６１】図２８（ａ）、図２８（ｂ）〜図３１は本
発明の第６の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方
法であって、基板のＡ面における工程順の断面構成を示
している。

【０２６２】まず、図２８（ａ）に示すように、ＭＯＶ
ＰＥ法により、Ｃ面を主面とする基板１１上に、基板温
度を約５３０℃に設定し、例えば圧力が約３００Ｔｏｒ
ｒの水素と窒素との混合雰囲気として、III 族源のＴＭ
Ｇと、窒素源のＮＨ₃ とを供給して、ＧａＮからなる低
温バッファ層を堆積する（図示せず）。続いて、基板温
度を約９７０℃にまで昇温した後、ＴＭＧ、ＮＨ₃ 及び
ＳｉＨ₄ を基板１１上に供給することにより、膜厚が
０．５μｍ〜１μｍ程度のｎ型ＧａＮからなる第１のシ
ード層１２Ａを成長する。このとき、第１のシード層の
主面はＣ面となっており、転位密度は１０⁹ ｃｍ^-2台で
ある。

【０２６３】次に、図２８（ｂ）に示すように、第１の
シード層１２Ａ上にレジスト膜を塗布した後、塗布した
レジスト膜をフォトリソグラフィ法により、ストライプ
方向が第１のシード層１２ＡのＭ軸方向と一致するパタ
ーニングを行なって、レジストパターン４０を形成す
る。続いて、レジストパターン４０をマスクとして、第
１のシード層１２Ａに対してドライエッチングを行なう
ことにより、第１のシード層１２Ａの上部に、断面幅が
約３μｍ〜６μｍの凸部１２ａと断面幅が約１２μｍ〜
２４μｍの溝部１２ｂとを一周期とする周期構造体を形
成する。このとき、溝部１２ｂの深さ寸法を５０ｎｍ〜
１μｍ程度としている。

【０２６４】次に、図２９（ａ）に示すように、ＥＣＲ
スパッタ法を用いて、第１のシード層１２Ａにおける溝
部１２ｂの底面及び壁面とレジストパターン４０上に、
窒化シリコンからなるマスク膜１３を堆積する。ここで
も、シリコンの原料には、固体シリコンを用い、反応性
ガスには窒素を用い、プラズマガスにはアルゴンを用い
ている。

【０２６５】次に、図２９（ｂ）に示すように、レジス
タパターン４０に対してリフトオフを行なって、レジス
トパターン４０及びその上のマスク膜１３を除去する。
なお、マスク膜１３は、溝部１２ｂの壁面の全面を覆っ
ていても良く、壁面の一部を覆っていても良い。

【０２６６】次に、図３０（ａ）に示すように、再度Ｍ
ＯＶＰＥ法を用いて、例えば圧力が約１００Ｔｏｒｒの
水素と窒素との混合雰囲気とし、基板温度を約１０００
℃にまで昇温した後、ＴＭＧ、ＮＨ₃ 及びＳｉＨ₄ を第
１のシード層１２Ａの上に供給することにより、第１の
シード層１２Ａのマスク膜１３から露出した領域を種結
晶として、ｎ型ＧａＮからなる第２のシード層１２Ｂを
成長する。このとき、第２のシード層１２Ｂは、各凸部
１２ａの頂面から上方に成長すると共に、基板面に平行
な方向にも成長して、隣接する溝部１２ｂの両側から成
長してきた結晶体同士の互いに対向する側面が溝部１２
ｂのほぼ中央部で接合して接合部１２ｅを形成する。こ
れにより、複数の凸部１２ａの頂面から成長する各結晶
体は一体化されて、上面がＣ面からなる第２のシード層
１２Ｂが形成される。また、このとき、第１のシード層
１２Ａにおける各溝部１２ｂの底面及び壁面と第２のシ
ード層１２Ｂの下面とにより囲まれてなる複数の空隙部
１２ｃが形成される。このときの、第２のシード層１２
Ｂの膜厚は、溝部１２ｂの幅寸法等に依存するが、約２
μｍ〜６μｍである。

【０２６７】第２のシード層１２Ｂにおける接合部１２
ｅを除く選択成長領域では、転位密度が約１ｘ１０⁶ ｃ
ｍ^-2程度の貫通転位が観測されるのに対し、接合部１２
ｅでは、Ｃ面内に平行な転位密度が約４ｘ１０⁷ ｃｍ^-2
の結晶転位が観測される。

【０２６８】また、第２のシード層１２Ｂにおける凸部
１２ａの上側部分のＣ軸と空隙部１２ｃ上の領域のＣ軸
とのチルト角は０．０１度〜０．０３度である。

【０２６９】このように、本実施形態に係るＥＬＯ成長
法が従来のＥＬＯ成長と比較してチルト角が極めて小さ
くなるのは、ＥＬＯ成長した結晶層である第２のシード
層１２Ｂが第１のシード層１２Ａと接触しておらず、マ
スク膜１３との界面で従来のようなストレスが発生しな
いからである。

【０２７０】なお、接合部１２ｅの下部に、空隙部１２
ｃ側に開口する逆Ｖ字状のボイドが現われる。

【０２７１】さらに、本実施形態においては、第２のシ
ード層１２Ｂの選択成長を行なう際に、溝部１２ｂの底
面上に多結晶体が析出したとしても、第１のシード層１
２Ａの上部に設けた凸部１２ａ及び溝部１２ｂにより形
成される段差によって多結晶体が第２のシード層１２Ｂ
と接触しないため、レーザ構造を含む積層体３０の結晶
品質に悪影響を及ぼすことはない。その結果、積層体３
０から形成されるレーザ素子の動作特性のばらつきを低
減でき、歩留まりを向上させることができる。

【０２７２】次に、図３０（ｂ）に示すように、成長し
た第２のシード層１２Ｂの上部に、凸部１２ａ及び溝部
１２ｂを一周期とする周期構造体を、第１のシード層１
２Ａと同様の方法で形成する。このとき、第２のシード
層１２Ｂの凸部１２ａを、その頂面の位置が第２のシー
ド層１２Ｂの低転位密度領域の上に位置するように形成
することが好ましい。すなわち、第２のシード層１２Ｂ
の凸部１２ａの頂面の位置が、第１のシード層１２Ａの
凸部１２ａの頂面の位置と基板面方向に異なり且つ接合
部１２ｅの側方の領域に形成する。

【０２７３】これにより、第２のシード層１２Ｂにおけ
る、第１のシード層１２Ａの空隙部１２ｃ上に位置する
低転位密度領域を種結晶として、２回目のＥＬＯ成長を
行なえるようになる。なお、窒化ガリウム系結晶は可視
光にとって透明であるため、光学顕微鏡により凸部１２
ａと溝部部１２ｂとを容易に識別することができ、フォ
トリソグラフィ法によるストライプ状パターンを持つ凸
部１２ａの位置決めを行なう際に、専用のアライメント
パターンを用いる必要はない。

【０２７４】次に、図３１に示すように、ＭＯＶＰＥ法
を用いて、例えば、圧力が約１００Ｔｏｒｒの水素と窒
素との混合雰囲気とし、基板温度を約１０００℃とし
て、第２のシード層１２Ｂの上に、マスク膜１３から露
出する凸部１２ａの頂面に現われたＣ面を種結晶とし
て、ｎ型ＡｌＧａＮからなり主面がＣ面からなる選択成
長層１４Ａを一体化されるまで成長させる。これによ
り、選択成長層１４Ａは周期的に形成される接合部１４
ａを除くすべての領域で転位密度が約１ｘ１０⁶ ｃｍ ^-2
と小さくなる。

【０２７５】続いて、圧力が約３００Ｔｏｒｒの水素と
窒素との混合雰囲気とし、基板温度を約９７０℃とし
て、一体化された選択成長層１４Ａの上に、ｎ型超格子
クラッド層１６Ａ、ｎ型光ガイド層１７、ＭＱＷ活性層
１８、ｐ型光ガイド層１９、ｐ型クラッド層２０及びｐ
型コンタクト層２１を順次成長して積層体３０を形成す
る。ここで、ＭＱＷ活性層１８は発振波長が４００ｎｍ
帯となるレーザ発振を得るために、例えば、厚さが約４
ｎｍのＧａ_0.92Ｉｎ_0.08Ｎからなる井戸層と厚さが約６
ｎｍのＧａＮからなるバリア層とにより構成している。

【０２７６】その後、図２７に示すように、ドライエッ
チング法により、ｐ型クラッド層２０の上部及びｐ型コ
ンタクト層２１に対して、ＭＷＱ活性層１８に選択的に
電流を注入する、幅が２μｍ〜５μｍのリッジ部３１を
積層体３０のＡ軸方向、すなわち凸部１２ａのストライ
プ方向と直交する方向に形成する。

【０２７７】続いて、積層体３０におけるリッジ部３１
を含まない領域に対してドライエッチングを行なって、
ｎ型超格子クラッド層１６Ａを露出した後、積層体３０
の露出面に絶縁膜２２を堆積する。続いて、絶縁膜２２
における、リッジ部３１の上側の領域及びｎ型超格子ク
ラッド層１６Ａの上側の領域にそれぞれ開口部を設けた
後、蒸着法又はスパッタ法等により、リッジ部３１にお
ける絶縁膜２２の開口部からの露出領域上及びリッジ部
３１の周辺部上にｐ側電極２３を形成し、また、ｎ型超
格子クラッド層１６Ａの絶縁膜２２からの露出領域上に
ｎ側電極２４を形成する。

【０２７８】次に、積層体３０のＡ面、すなわちサファ
イアからなる基板１１のＭ面でへき開することによって
共振器端面を形成する。サファイアのＭ面はへき開が容
易であり、半導体レーザ素子のへき開の歩留まりを良好
に維持できる。なお、基板１１と積層体３０との間に
は、へき開面と平行にのびる複数で且つ２段構成の空隙
部１２ｃが存在するが、これらの空隙部１２ｃによって
へき開の歩留まりが低下することはない。

【０２７９】次に、へき開した両端面に適当な反射率を
得られるように誘電体等によりコーティングを施し、チ
ップ状に分離して図２７に示す半導体レーザ素子を実現
できる。

【０２８０】第６の実施形態に係る半導体レーザ素子
は、ＭＱＷ活性層１８を含む積層体３０のＡ軸方向に形
成された共振器と、選択成長により形成されるＭ軸方向
に延びるストライプ状の空隙部１２ｃとが直交するよう
に設けられていることを特徴とする。

【０２８１】但し、このようにすると、図３１から分か
るように、ＭＱＷ活性層１８のリッジ部３１の長軸方向
である電流注入領域は、各半導体層の接合部１４ａを横
切ることになる。その結果、接合部１４ａに集中する転
位がレーザ素子の動作に影響を与える虞がある。ところ
が、ＭＱＷ活性層１８の層内の転位を観測すると、貫通
転位は接合部１４ａと無関係に面内で均一に約１ｘ１０
⁶ ｃｍ^-2の密度で存在することを確認している。従っ
て、電流注入領域が接合部１４ａを横切ることは半導体
レーザ素子の信頼性に悪影響を与えることはない。

【０２８２】また、種結晶である第２のシード層１２Ｂ
と選択成長層１４Ａとの間でＣ軸にチルトが存在する
と、Ａ軸方向に形成された共振器の場合は、基板面に対
して垂直な方向にうねるジグザグ導波路となって導波損
失を招く。その結果、レーザ素子の動作電流が増加する
虞がある。たしかに、図３８に示すような従来のＥＬＯ
成長法を用いて製造したレーザ素子ではチルト角が０．
１度以上もあり、例えば空隙部１２ｃの幅が１２ミクロ
ンとすれば、高低差が１０ｎｍ以上のジグザグ導波路と
なるため、レーザ素子の動作電流が増加する。

【０２８３】一方、チルト角が０．０５度以下である
と、高低差は５ｎｍ程度に抑えられるため、ジグザグ導
波路の影響をほとんど無視できる。本実施形態において
は、明のレーザ素子では空隙部１２ｃを形成しながら成
長するラテラル成長により、チルト角を０．０３度以下
に抑えることができるので、ジグザグ導波路の発生を防
止できる。

【０２８４】また、選択成長層１４Ａにおけるラテラル
成長した領域において、一様なステップフロー成長を観
察している。このような平坦な表面上にＭＱＷ活性層１
８を成長すると、インジウムの局所的な偏析が起こら
ず、均質なＭＱＷ活性層１８を得られるので、動作電流
の低減を図ることができる。

【０２８５】また、本実施形態に係る半導体レーザ素子
における基板面に垂直な方向の遠視野像は図１６に示す
グラフと同等であって、単峰性で良好な光強度分布を得
られている。

【０２８６】これは、第３の実施形態と同様に、第２の
シード層１２Ｂの各凸部１２ａの頂面から成長して一体
化された選択成長層１４Ａにｎ型ＡｌＧａＮを用いる共
に、ｎ型ＡｌＧａＮとｎ型ＧａＮとを含む超格子構造を
持つｎ型超格子クラッド層１６Ａがｎ型コンタクト層を
兼ねている。これにより、ＭＱＷ活性層１８の光の閉じ
込め係数値が大きく向上するからである。

【０２８７】前述したように、選択成長層１４Ａのアル
ミニウムの組成は、２％以上、好ましくは４％以上とす
ると、光の基板１１側への漏れを確実に防止することが
できる。

【０２８８】なお、本実施形態においては、第１及び第
２のシード層１２Ａ、１２ＢにＧａＮを用いたが、一般
式Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦
ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１である。）からなる窒
化ガリウム系混晶、特にＡｌＧａＮ又はＧａＩｎＮ等を
用いると良く、混晶の組成に応じてラテラル成長に最適
な成長条件を選べばよい。

【０２８９】また、第１のシード層１２Ａは、低温バッ
ファ層を介して形成したが、第１のシード層に単結晶が
得られる方法を用いれば良い。

【０２９０】また、基板１１にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート（ＮＧＯ）又は窒化ガリウム等を用いてもよい。但
し、炭化ケイ素を基板１１に用いると、積層体３０に引
っ張り歪みが加わり、クラックが発生しやすいため、溝
部１２ｂの断面幅をできるだけ小さくすることにより、
第２のシード層１２Ｂが一体化されたときの膜厚が２μ
ｍ未満となるようにすることが望ましい。このようにす
ると、２回の選択成長及び積層体３０の成長を行なった
後でも積層体３０にクラックが生じない。

【０２９１】このため、基板１１の材料に無関係に３回
以上の選択成長は無意味であり、さらには、歪みに起因
する新たな不具合を生じるので好ましくない。

【０２９２】また、第１及び第２のシード層１２Ａ、１
２Ｂの各上部の凸部１２ａを形成する際にリフトオフ法
を用いたが、凸部１２ａ及び溝部１２ｂが形成でき、該
溝部１２ｂの少なくとも底面にマスク膜１３が残る方法
であれば、他の方法を用いてもよい。すなわち、凸部１
２ａにおけるマスク１３により覆われていない領域のう
ちのＣ面を種結晶として、空隙部１２ｃが形成される方
法であれば良い。

【０２９３】また、マスク膜１３は、窒化シリコンに限
らず、第１の実施形態及びその第１変形例に示した誘電
体、非晶質の絶縁体、高融点金属又は高融点金属化物を
用いることが好ましい。なお、誘電体膜の堆積にはＥＣ
Ｒスパッタ法を用いることにより、低温で良質のマスク
膜１３を得ることができる。

【０２９４】また、本実施形態に係る低転位密度領域を
有する窒化物半導体層を用いることにより、発光素子に
限らず、電子素子等の他の半導体素子を形成しても良
い。これにより、該半導体素子の高信頼性と高歩留まり
とを実現できる。

【０２９５】（第７の実施形態）以下、本発明の第７の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【０２９６】図３２は本発明の第７の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示してい
る。図３２において、図１に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【０２９７】図３２に示すように、第７の実施形態に係
る半導体レーザ素子は、シード層１２の上部に設けられ
たＥＬＯ成長用の種結晶となり且つ第１の形成周期を持
つストライプ状の凸部１２ａと、積層体３０の上部に設
けられ、電流注入用の１つのリッジ部３１Ａ及び該リッ
ジ部３１Ａの位置合わせ用の複数のダミーリッジ部３１
Ｂとを有している。これらリッジ部３１Ａ及びダミーリ
ッジ部３１Ｂは、凸部１２ａと同一の方向に延び、且
つ、第１の形成周期と異なる第２の形成周期を持つよう
に形成されている。

【０２９８】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。

【０２９９】図３３〜図３５は本発明の第７の実施形態
に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の断面構成
を示している。

【０３００】まず、図３３に示すように、ＭＯＶＰＥ法
を用いて、第１の実施形態と同様に、第１のサファイア
からなる基板１１上にＧａＮからなるシード層１２を成
長し、レジスト膜を用いたフォトリソグラフィ法及びド
ライエッチング法により、成長したシード層１２の上部
に、リッジストライプ状の凸部１２ａを形成する。ここ
では、一例として、凸部１２ａの断面幅を約４μｍと
し、溝部１２ｂの断面幅を約１２μｍとして、第１の形
成周期を１６μｍとしている。

【０３０１】次に、ＥＣＲスパッタ法を用いて、凸部１
２ａが形成されたシード層１２の上に全面にわたって、
窒化シリコンからなるマスク膜１３を堆積し、続いて、
レジスト膜をリフトオフすることにより、凸部１２ａの
少なくとも頂面をマスク膜１３から露出する。ここで、
マスク膜１３は、溝部１２ｂの壁面を覆っていてもよ
く、覆っていなくてもよい。

【０３０２】続いて、ＭＯＶＰＥ法により、第１の実施
形態と同様に、シード層１２の上に、マスク膜１３から
露出する凸部１２ａの頂面に現われるＣ面を種結晶とし
て、選択成長層１４及び積層体３０を順次成長させる。

【０３０３】次に、図３４に示すように、ｐ型クラッド
層２０の上部及びｐ型コンタクト層２１に対して、断面
幅が約３μｍで、周期が１８μｍの第２の形成周期を持
つリッジ部３１Ａ及びダミーリッジ部３１Ｂを形成す
る。ここでは、電流注入用のリッジ部３１Ａは、空隙部
１２ｃの上方で且つ接合部１４ａと重ならない領域、す
なわち、結晶転位が少ない低転位密度領域に形成する。
その後、ＥＣＲスパッタ法により、アルゴンを雰囲気と
し、金属アルミニウム及び窒素を原料として、リッジ部
３１Ａ及びダミーリッジ部３１Ｂの側面及びその間の領
域を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる絶縁膜３５で
覆う。

【０３０４】次に、図３５に示すように、積層体３０に
おけるリッジ部３１Ａを含まない領域に対して、ドライ
エッチングを行なって、ｎ型コンタクト層１５を、ｎ型
クラッド層１６によるダミーリッジ部３１が形成される
ように露出した後、積層体３０の露出面に窒化シリコン
からなる絶縁膜２２を堆積する。

【０３０５】次に、図３２に示すように、四フッ化炭素
（ＣＦ₄ ）を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
により、絶縁膜２２における、リッジ部３１Ａの上側及
び側方部分、並びにｎ型コンタクト層１５における１つ
のダミーリッジ部３１Ｂの上側及び側方部分にそれぞれ
開口部を設ける。その後、リッジ部３１Ａ及びその側方
における絶縁膜２２の開口部からの露出領域上にｐ側電
極２３を形成すると共に、ｎ型コンタクト層１５の上に
おけるダミーリッジ部３１Ｂ及びその側方における絶縁
膜２２の開口部からの露出領域上にｎ側電極２４を形成
する。なお、絶縁膜２２におけるリッジ部３１Ａの上側
及び側方部分を除去する際に、絶縁膜２２の下側に形成
されている絶縁膜３５も多少はエッチングされるが、注
入電流に対する電流狭窄及び水平横モード制御に影響が
ない程度であれば無視してもよい。

【０３０６】以上のようにして得られた半導体レーザ素
子は、厚さが約３ｎｍのＧａ_0.8 Ｉｎ_0.2 Ｎからなる井
戸層と厚さが約６ｎｍのＧａＮからなるバリア層とから
構成されたＭＱＷ活性層１８により、波長が約４０３ｎ
ｍのレーザ発振を起こす。

【０３０７】以下、本実施形態に係る半導体レーザ素子
の製造方法の特徴であるリッジ部３１Ａ及びダミーリッ
ジ部３１Ｂと凸部１２ａとの位置合わせ方法を図面に基
づいて説明する。

【０３０８】前述したように、図３２において、電流注
入用のリッジ部３１Ａは積層体３０における低転位密度
領域に形成することが半導体レーザ素子の特性の向上を
図る上で必須となる。

【０３０９】図３６（ａ）は複数のリッジ部３１のう
ち、電流注入用として適当なリッジ部３１を示した例で
ある。○印を付したリッジ部３１は、凸部１２ａと接合
部１４ａとの間にあって、最も転位密度が低い領域に位
置している。これとは逆に、×印を付したリッジ部３１
は高転位密度領域上に位置している。

【０３１０】従って、図３５に示した、ｎ型コンタクト
層１５を露出するエッチング工程において、○印を付し
たリッジ部３１を電流注入用のリッジ部３１Ａとして残
しておく必要がある。

【０３１１】そこで、本実施形態においては、図３６
（ｂ）に示すように、リッジ部３１Ａとダミーリッジ部
３１Ｂとを容易に且つ確実に選別できるように、以下の
ような方法を採る。

【０３１２】あらかじめ、第２の形成周期（パターン
Ｂ）を持つリッジ部３１Ａ及びダミーリッジ部３１Ｂを
区別できるように番号等を付しておく。ここでは、番号
２を付したリッジ部３１を電流注入用のリッジ部３１Ａ
とする。

【０３１３】一方、ウエハ上には、リッジ部３１ごとに
付された番号と対応するように、例えば、基板１１上に
おけるレーザ素子同士の間のへき開領域等に、合わせマ
ーク（＝アライメントパターン）を設けておく。本実施
形態の場合は、第１の形成周期（パターンＡ）と第２の
形成周期（パターンＢ）との差は２μｍであるため、パ
ターンＢを８回繰り返すと、互いに近接するリッジ部３
１と凸部１２ａとの互いの位置関係が同一となる。従っ
て、少なくとも８個の合わせマークを用意すれば、番号
１〜８の間には、○印を付すことができるリッジ部３１
が少なくとも１つ存在することになる。

【０３１４】従って、図３５に示したエッチング工程に
おいては、一例として、積層体３０における番号３のダ
ミーリッジ部３１Ｂと番号４のダミーリッジ部３１Ｂと
の間の領域に、フォトマスクの境界を合わせれば、電流
注入用のリッジ部３１Ａを残すことができる。

【０３１５】また、ｐ側電極２３を形成する際に絶縁膜
２２に対して開口部を形成するエッチングの際にも、番
号２が付されたリッジ部３１Ａを容易に認識できる。

【０３１６】なお、レーザ素子のチップ幅は約３００μ
ｍ〜５００μｍであるため、番号１〜８の第３の周期が
１回でなく、２、３回現われる。

【０３１７】さらに、シード層１２と選択成長層１４と
の間にストライプ状の空隙部１２ｃが形成されているこ
とによる、マスクの位置合わせ時に生じる効果について
説明する。この効果は、シード層１２の上部に設けた空
隙部１２ｃ同士の間の凸部１２ａの頂面をＥＬＯ成長の
種結晶に用いることから生じている。すなわち、転位が
少ないリッジ部３１を選択するには、光学顕微鏡等を用
いて上方から観察する際に、積層体３０における低転位
密度領域を特定できなくてはならない。本実施形態にお
いては、図３２に示すように、空隙部１２ｃによって、
観察光の屈折率差が大きくなるため、凸部１２ａ（高転
位密度領域）の位置が明確となるので、凸部１２ａと接
合部１４ａとの間に位置する電流注入用のリッジ部３１
Ａの候補となるリッジ部３１を容易に且つ確実に区別で
きるようになる。その結果、フォトリソグラフィ工程に
おけるマスクの位置合わせが容易となり、フォトリソグ
ラフィ工程のスループットを向上できる。

【０３１８】なお、本実施形態においては、凸部１２ａ
の第１の形成周期と、リッジ部３１の第２の形成周期と
をいずれも一定の周期としたが、必ずしも一定である必
要はなく、各形成周期が互いにずれるような構成であれ
ばよい。例えば、各形成周期が等差級数を満足するよう
な数列群を構成していていもよい。

【０３１９】また、絶縁膜３５に窒化アルミニウムを用
い、絶縁膜２２に窒化シリコンを用いたが、絶縁膜２２
のエッチングの際に、絶縁膜３５に対してエッチング選
択比が十分に大きければ良く、これらの代わりに、例え
ば、絶縁膜３５が酸化シリコンで且つ絶縁膜２２が窒化
シリコンであっても良い。また、絶縁膜２２に対するエ
ッチングはウエットエッチングでもドライエッチングで
もよい。

【０３２０】また、基板１１にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジウムガ
レート（ＮＧＯ）又は窒化ガリウム等を用いてもよい。

【０３２１】また、マスク膜１３には、ＥＣＲスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。

【０３２２】また、シード層１２の上部の凸部１２ａを
形成する際にリフトオフ法を用いたが、凸部１２ａ及び
溝部１２ｂが形成できる方法であればよい。

【０３２３】また、本実施形態に係る、互いに周期が異
なる２種類の周期構造体を用いる方法は、従来のＥＬＯ
成長法等にも適用できる。

【０３２４】

【発明の効果】本発明の窒化物半導体の製造方法による
と、ＥＬＯ成長する選択成長層が、ＥＬＯ成長時のマス
ク膜の上に析出する多結晶体の影響を受けなくなるた
め、選択成長層及びその上に成長する積層体の結晶の品
位が向上する。従って、本発明の窒化物半導体を用いた
窒化物半導体素子の動作特性及び信頼性を向上できる。

【０３２５】また、マスク膜の上に析出する多結晶体の
影響を受けなくなるするための凸部同士の間を壁面とす
る空隙部により、光閉じ込め係数値を向上できる。

【０３２６】また、空隙部を設けることにより、共振器
端面を自然形成でき、該共振器端面をへき開面としなく
ても済み、また、選択成長層の結晶成長軸のチルトを低
減でき、マスクの位置合わせをも容易に行なえるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子を示す構成断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程順の構成断面図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に
係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程順の構成断面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面図
である。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子の製造方法の特徴を示す模式的な断面
図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の特徴を
段階的に示す模式的な断面図である。

【図７】本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の選択成長層の室温にお
けるフォトルミネッセンスを、第１の実施形態と比較し
た結果を示すグラフである。

【図８】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子を示す構成断面図であ
る。

【図９】本発明の第２の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子を示す構成断面図である。

【図１０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。

【図１１】本発明の第２の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の共振器端
面に平行な方向における遠視野像を示すグラフである。

【図１４】本発明の第３の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を示す構成断面図である。

【図１５】本発明の第３の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子のリッジ部における基板と垂直な方
向の屈折率分布と、共振器端面の光強度分布との関係を
示すグラフである。

【図１６】本発明の第３の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の共振器端
面に平行な方向における遠視野像を示すグラフである。

【図１７】本発明の第３の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子における積層体３０を形成する前の
選択成長層の光学顕微鏡による平面写真と、それと対応
する構成断面図である。

【図１８】本発明の第４の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を示す構成断面図である。

【図１９】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法における選択成
長機構を模式的に表わした断面構成図である。（ｂ）は
第２の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の
製造方法における選択成長機構を模式的に表わした断面
構成図である。

【図２０】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法において選択成
長層を２段階で形成する効果を示す部分的な斜視図であ
る。（ｂ）は比較用であって、窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の選択成長層の側面にうねりが生じる様子を示
す部分的な斜視図である。

【図２１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施形態に
係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の特徴
を段階的に示す模式的な断面図である。

【図２２】本発明の第５の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子における積層体のＭ面、すなわち基
板のＡ面における構成断面図である。

【図２３】本発明の第５の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を示し、図２２のXXIII−XXIII線に
おける構成断面図である。

【図２４】本発明の第５の実施形態の第１変形例に係る
窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のＭ
面、すなわち基板のＡ面における構成断面図である。

【図２５】本発明の第５の実施形態の第２変形例に係る
窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のＭ
面、すなわち基板のＡ面における構成断面図である。

【図２６】本発明の第５の実施形態の第３変形例に係る
窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のＭ
面、すなわち基板のＡ面における構成断面図である。

【図２７】本発明の第６の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子における積層体のＡ面、すなわち基
板のＭ面における構成断面図である。

【図２８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。

【図２９】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。

【図３０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。

【図３１】本発明の第６の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図３２】本発明の第７の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の構成断面図である。

【図３３】本発明の第７の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図３４】本発明の第７の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図３５】本発明の第７の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。

【図３６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第７の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
し、（ａ）は電流注入用に使用が適当なリッジ部と不適
当なリッジ部とを示す断面図であり、（ｂ）はリッジ部
ごとに識別用の目印を周期的に付した様子を示す断面図
である。

【図３７】第１の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の構成断面図である。

【図３８】第２の従来例に係るＥＬＯＧ法によって形成
された窒化ガリウムの結晶転位の

【図３９】第２の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の構成断面図である。分布を模式的に表わした
構成断面図である。

【図４０】（ａ）〜（ｄ）は第２の従来例に係る窒化ガ
リウム系半導体レーザ素子の製造方法における結晶成長
の様子を段階的に示す模式的な断面図である。

【図４１】第１の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子のリッジ部における基板と垂直な方向の屈折率
分布と、共振器端面の光強度分布との関係を示すグラフ
である。

【図４２】第１の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の遠視野像を示している。

【図４３】第１の従来例に係る窒化ガリウム系レーザ素
子における基板と共振器のへき開端面を示す模式的な斜
視図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １１Ａ 基板 １１ａ 凸部 １１ｂ 溝部 １２ シード層 １２ａ 凸部 １２ｂ 凹部（溝部） １２ｃ 空隙部 １３ マスク膜 １４ 選択成長層 １４ａ 接合部 １４ｂ 高転位密度領域 １４ｃ 低転位密度領域 １４ｄ うねり １４Ａ 選択成長層 １４Ｂ 第１の選択成長層 １４Ｃ 第２の選択成長層 １５ ｎ型コンタクト層 １５ａ 接合部 １５Ａ ｎ型超格子コンタクト層 １６ ｎ型クラッド層 １６Ａ ｎ型超格子クラッド層 １７ ｎ型光ガイド層 １８ 多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 １９ ｐ型光ガイド層 ２０ ｐ型クラッド層 ２１ ｐ型コンタクト層 ２２ 絶縁膜 ２３ ｐ側電極 ２４ ｎ側電極 ２５ ｐ側配線電極 ２６ ｎ側配線電極 ３０ 積層体 ３１ リッジ部 ３１Ａ リッジ部 ３１Ｂ ダミーリッジ部 ３２ 共振器端面 ３４ 選択成長シード層 ３５ 絶縁膜 ４０ レジストパターン ４１ 多結晶体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2000−18407(P2000−18407) (32)優先日 平成12年１月27日(2000．1．27) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−25931(P2000−25931) (32)優先日 平成12年２月３日(2000．2．3) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−48824(P2000−48824) (32)優先日 平成12年２月25日(2000．2．25) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−120760(P2000−120760) (32)優先日 平成12年４月21日(2000．4．21) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−120761(P2000−120761) (32)優先日 平成12年４月21日(2000．4．21) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 菅原 岳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 政勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮永 良子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森田 清之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 義晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA40 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA67 CB02 FF16 5F045 AA04 AA19 AB14 AB17 AB18 AB31 AB32 AC01 AC08 AC12 AC19 AF09 AF12 AF13 BB12 CA10 CA12 DA53 DA54 DB02 DB06 5F073 AA11 AA13 AA45 AA55 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA07 DA35 EA29

Claims (111)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但
   し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝
   １である。）からなる第１の窒化物半導体層を形成する
   工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
   に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
   を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上に、前記マスク膜から露
   出する前記各凸部の頂面であるＣ面を種結晶として、Ａ
   ｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，
   ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からなる第２の
   窒化物半導体層を成長する工程とを備えていることを特
   徴とする窒化物半導体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記マスク膜は誘電体からなることを特
   徴とする請求項１に記載の窒化物半導体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シリ
   コン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化
   アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化
   ニオブであることを特徴とする請求項２に記載の窒化物
   半導体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点金
   属化物からなることを特徴とする請求項１に記載の窒化
   物半導体の製造方法。
5. 【請求項５】 前記高融点金属又は高融点金属化物は、
   タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステンシリ
   サイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイドで
   あることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体の
   製造方法。
6. 【請求項６】 基板上に、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但
   し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝
   １である。）からなる第１の窒化物半導体層を形成する
   工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
   に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
   とその壁面の少なくとも一部とを覆うマスク膜を形成す
   る工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上に、前記各凸部における
   前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、Ａｌ_x
   Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，ｙ，ｚ
   ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からなる第２の窒化物
   半導体層を成長する工程とを備えていることを特徴とす
   る窒化物半導体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記マスク膜は誘電体からなることを特
   徴とする請求項６に記載の窒化物半導体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シリ
   コン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化
   アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化
   ニオブであることを特徴とする請求項７に記載の窒化物
   半導体の製造方法。
9. 【請求項９】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点金
   属化物からなることを特徴とする請求項６に記載の窒化
   物半導体の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項９に記載の窒化物半導
    体の製造方法。
11. 【請求項１１】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
    士の間に前記マスク膜から露出するＣ面を種結晶とし
    て、基板側から、第２の窒化物半導体層と、該第２の窒
    化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第３の
    窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネ
    ルギーギャップが大きい第４の窒化物半導体層とを含む
    ように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
    入する電流狭窄部を形成する工程とを備えていることを
    特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記第１の窒化物半導体層の上に、該第１の窒化物半導体
    層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
    したレジストマスクを用いて前記第１の窒化物半導体層
    に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
    リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項１１
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項１１に記載の窒化物半導体素子の製造
    方法。
14. 【請求項１４】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項１３に記載の窒
    化物半導体素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
    １３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
    項１３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物であることを特徴とする請求項１１に記載の窒
    化物半導体素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項１７に記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
    スク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
    の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
    基板側から、第２の窒化物半導体層と、該第２の窒化物
    半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第３の窒化
    物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネルギ
    ーギャップが大きい第４の窒化物半導体層とを含むよう
    に積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
    入する電流狭窄部を形成する工程とを備えていることを
    特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記第１の窒化物半導体層の上に、該第１の窒化物半導体
    層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
    したレジストマスクを用いて前記第１の窒化物半導体層
    に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
    リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項１９
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項１９に記載の窒化物半導体素子の製造
    方法。
22. 【請求項２２】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項２１に記載の窒
    化物半導体の製造方法。
23. 【請求項２３】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
    ２１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
    項２１に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
25. 【請求項２５】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項１９に記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
26. 【請求項２６】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項２５に記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
27. 【請求項２７】 基板の上部に、基板面方向に互いに並
    行して延びる複数の凸部を形成する工程と、 前記基板の上の前記各凸部の頂面に、Ａｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ
    _z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋
    ｙ＋ｚ＝１である。）からなる窒化物半導体層を選択的
    に成長する工程とを備えていることを特徴とする窒化物
    半導体の製造方法。
28. 【請求項２８】 前記基板は窒化物半導体からなり、 前記凸部を形成する工程と前記窒化物半導体層を成長す
    る工程との間に、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
    を覆う、誘電体、高融点金属又は高融点金属化物からな
    るマスク膜を形成する工程をさらに備えていることを特
    徴とする請求項２７に記載の窒化物半導体の製造方法。
29. 【請求項２９】 基板の上部に、基板面方向に互いに間
    隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記基板の上面における前記各溝部同士の間の領域上
    に、基板側から選択的に、第１の窒化物半導体層と、該
    第１の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さ
    い第２の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よ
    りもエネルギーギャップが大きい第３の窒化物半導体層
    とを含むように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
    入する電流狭窄部を形成する工程とを備えていることを
    特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
30. 【請求項３０】 前記積層体を成長する工程は、前記各
    溝部の底面及び壁面と、前記積層体における前記溝部の
    対向面とにより囲まれてなる複数の空隙部を形成する工
    程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の半導体素
    子の製造方法。
31. 【請求項３１】 前記積層体を成長する工程は、前記積
    層体を前記基板上にバッファ層を介在させることなく成
    長させることを特徴とする請求項２９に記載の半導体発
    光素子の製造方法。
32. 【請求項３２】 基板上に順次形成され、第１の窒化物
    半導体層、該第１の窒化物半導体層よりも光の屈折率が
    大きい第２の窒化物半導体層からなる活性層及び該活性
    層よりも光の屈折率が小さい第３の窒化物半導体層とを
    含む積層体と、 前記積層体の上に形成され、前記活性層にキャリアを選
    択的に注入する電流狭窄部とを備え、 前記活性層における前記電流狭窄部の下方で且つ前記活
    性層と前記基板との間の領域に空隙部が形成されている
    ことを特徴とする窒化物半導体素子。
33. 【請求項３３】 前記空隙部の上には、前記第１の窒化
    物半導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈折
    率を持つ第４の窒化物半導体層が形成されていることを
    特徴とする請求項３２に記載の窒化物半導体素子。
34. 【請求項３４】 基板上に形成され、上部に互いに間隔
    をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有する第１の
    窒化物半導体層と、 前記第１の窒化物半導体層の上に、下面が前記各凸部の
    頂面と接するように形成された第２の窒化物半導体層
    と、 前記第２の窒化物半導体層の上に形成され、第３の窒化
    物半導体層、該第３の窒化物半導体層よりも光の屈折率
    が大きい第４の窒化物半導体層からなる活性層及び該活
    性層よりも光の屈折率が小さい第５の窒化物半導体層と
    を含む積層体とを備え、 前記第２の窒化物半導体層は、前記第３の窒化物半導体
    層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈折率を持つ
    ことを特徴とする窒化物半導体素子。
35. 【請求項３５】 前記凸部同士の間に形成され、前記第
    ２の窒化物半導体層の光の屈折率よりも小さい屈折率を
    持つ低屈折率領域を有していることを特徴とする請求項
    ３４に記載の窒化物半導体素子。
36. 【請求項３６】 前記低屈折率領域は空隙部であること
    を特徴とする請求項３５に記載の窒化物半導体素子。
37. 【請求項３７】 前記第２の窒化物半導体層と前記第３
    の窒化物半導体層との間に形成され、前記第２の窒化物
    半導体層又は前記第３の窒化物半導体層の光の屈折率よ
    りも小さい又は同等の屈折率を持つ超格子構造を有し、
    上面が電極と接触する第６の窒化物半導体層をさらに備
    えていることを特徴とする請求項３４に記載の窒化物半
    導体素子。
38. 【請求項３８】 前記第２の窒化物半導体層は組成にア
    ルミニウムを含んでおり、 それぞれが、前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒
    化物半導体層との間に前記各凸部の頂面とその近傍との
    みを覆うように形成され、アルミニウムの組成が前記第
    ２の窒化物半導体層のアルミニウムの組成よりも小さい
    複数の第６の窒化物半導体層をさらに備えていることを
    特徴とする請求項３４に記載の窒化物半導体素子。
39. 【請求項３９】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
    士の間に前記マスク膜から露出するＣ面を種結晶とし
    て、基板側から、第２の窒化物半導体層と、第３の窒化
    物半導体層と、該第３の窒化物半導体層よりも光の屈折
    率が大きい第４の窒化物半導体層からなる活性層と、該
    活性層よりも光の屈折率が小さい第５の窒化物半導体層
    とを含むように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
    入する電流狭窄部を形成する工程とを備え、 前記積層体を成長する工程は、前記第２の窒化物半導体
    層を、その光の屈折率が前記第３の窒化物半導体層の光
    の屈折率よりも小さいか又は同等となるように成長する
    工程を含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方
    法。
40. 【請求項４０】 前記積層体を成長する工程は、 前記第２の窒化物半導体層の組成がアルミニウムを含む
    場合に、 前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層
    との間に、アルミニウムの組成が前記第２の窒化物半導
    体層のアルミニウムの組成よりも小さい複数の第６の窒
    化物半導体層を前記凸部の頂面とその近傍のみとを覆う
    ように形成する工程を含むことを特徴とする請求項３９
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
41. 【請求項４１】 前記積層体を成長する工程は、 前記第２の窒化物半導体層と前記第３の窒化物半導体層
    との間に、前記第２の窒化物半導体層又は前記第３の窒
    化物半導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈
    折率を持つ超格子構造を有する第６の窒化物半導体層を
    形成する工程を含むことを特徴とする請求項３９に記載
    の窒化物半導体素子の製造方法。
42. 【請求項４２】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記第１の窒化物半導体層の上に、該第１の窒化物半導体
    層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
    したレジストマスクを用いて前記第１の窒化物半導体層
    に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
    リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項３９
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
43. 【請求項４３】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項３９に記載の窒化物半導体素子の製造
    方法。
44. 【請求項４４】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項４３に記載の窒
    化物半導体素子の製造方法。
45. 【請求項４５】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
    ４３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
46. 【請求項４６】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
    項４３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
47. 【請求項４７】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項３９に記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
48. 【請求項４８】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項４７に記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
49. 【請求項４９】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
    スク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
    の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
    基板側から、第２の窒化物半導体層と、第３の窒化物半
    導体層と、該第３の窒化物半導体層よりも光の屈折率が
    大きい第４の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性
    層よりも光の屈折率が小さい第５の窒化物半導体層とを
    含むように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
    入する電流狭窄部を形成する工程とを備え、 前記積層体を成長する工程は、前記第２の窒化物半導体
    層を、その光の屈折率が前記第３の窒化物半導体層の光
    の屈折率よりも小さいか又は同等となるように成長する
    工程を含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方
    法。
50. 【請求項５０】 前記積層体を成長する工程は、 前記第２の窒化物半導体層の組成がアルミニウムを含む
    場合に、 前記第１の窒化物半導体層と前記第２の窒化物半導体層
    との間に、アルミニウムの組成が前記第２の窒化物半導
    体層のアルミニウムの組成よりも小さい複数の第６の窒
    化物半導体層を前記凸部の頂面とその近傍のみとを覆う
    ように形成する工程を含むことを特徴とする請求項４９
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
51. 【請求項５１】 前記積層体を成長する工程は、 前記第２の窒化物半導体層と前記第３の窒化物半導体層
    との間に、前記第２の窒化物半導体層又は前記第３の窒
    化物半導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈
    折率を持つ超格子構造を有する第６の窒化物半導体層を
    形成する工程を含むことを特徴とする請求項４９に記載
    の窒化物半導体素子の製造方法。
52. 【請求項５２】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記第１の窒化物半導体層の上に、該第１の窒化物半導体
    層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
    したレジストマスクを用いて前記第１の窒化物半導体層
    に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
    リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項４９
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
53. 【請求項５３】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項４９に記載の窒化物半導体素子の製造
    方法。
54. 【請求項５４】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項５３に記載の窒
    化物半導体素子の製造方法。
55. 【請求項５５】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
    ５３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
56. 【請求項５６】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
    共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
    項５３に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
57. 【請求項５７】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項４９に記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
58. 【請求項５８】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項５７に記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
59. 【請求項５９】 基板上に、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但
    し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝
    １である。）からなる第１の窒化物半導体層を形成する
    工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
    を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上に、前記マスク膜から露
    出する前記各凸部の頂面であるＣ面を種結晶として、Ａ
    ｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，
    ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からなる複数の
    第２の窒化物半導体層を成長する工程とを備え、 前記複数の第２の窒化物半導体層を形成する工程は、前
    記各第２の窒化物半導体層を、各第２の窒化物半導体層
    が前記複数の凸部のうちの所定数の凸部を跨ぐごとに、
    前記凸部が延びる方向と平行な側端面が露出するように
    形成する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体の製
    造方法。
60. 【請求項６０】 前記側端面はＡ面又はＭ面であること
    を特徴とする請求項５９に記載の窒化物半導体の製造方
    法。
61. 【請求項６１】 前記複数の凸部を形成する工程は、前
    記複数の凸部の形成周期を、前記側端面が露出する領域
    が前記側端面が露出しない領域と比べて大きくなるよう
    に形成することを特徴とする請求項５９に記載の窒化物
    半導体の製造方法。
62. 【請求項６２】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項５９に記載の窒化物半導体の製造方
    法。
63. 【請求項６３】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項６２に記載の窒
    化物半導体の製造方法。
64. 【請求項６４】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項５９に記載の
    窒化物半導体の製造方法。
65. 【請求項６５】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項６４に記載の窒化物半
    導体の製造方法。
66. 【請求項６６】 基板上に、Ａｌ_u Ｇａ_v Ｉｎ_w Ｎ（但
    し、ｕ，ｖ，ｗは、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝
    １である。）からなる第１の窒化物半導体層を形成する
    工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
    とその壁面の少なくとも一部とを覆うマスク膜を形成す
    る工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上に、前記各凸部における
    前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、Ａｌ_x
    Ｇａ_y Ｉｎ_z Ｎ（但し、ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ，ｙ，ｚ
    ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）からなる複数の第２の
    窒化物半導体層を成長する工程とを備え、 前記複数の第２の窒化物半導体層を形成する工程は、前
    記各第２の窒化物半導体層を、各第２の窒化物半導体層
    が前記複数の凸部のうちの所定数の凸部を跨ぐごとに、
    前記凸部が延びる方向と平行な側端面が露出するように
    形成する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体の製
    造方法。
67. 【請求項６７】 前記側端面はＡ面又はＭ面であること
    を特徴とする請求項６６に記載の窒化物半導体の製造方
    法。
68. 【請求項６８】 前記複数の凸部を形成する工程は、前
    記複数の凸部の形成周期を、前記側端面が露出する領域
    が前記側端面が露出しない領域と比べて大きくなるよう
    に形成することを特徴とする請求項６６に記載の窒化物
    半導体の製造方法。
69. 【請求項６９】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項６６に記載の窒化物半導体の製造方
    法。
70. 【請求項７０】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項６９に記載の窒
    化物半導体の製造方法。
71. 【請求項７１】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項６６に記載の
    窒化物半導体の製造方法。
72. 【請求項７２】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項７１に記載の窒化物半
    導体の製造方法。
73. 【請求項７３】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
    士の間に前記マスク膜から露出するＣ面を種結晶とし
    て、基板側から、それぞれが、第２の窒化物半導体層
    と、該第２の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップ
    が小さい第３の窒化物半導体層からなる活性層と、該活
    性層よりもエネルギーギャップが大きい第４の窒化物半
    導体層とを含むように複数の積層体を成長する工程と、 前記各積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に
    注入する電流狭窄部をそれぞれ形成する工程とを備え、 前記複数の積層体を成長する工程は、前記各積層体を、
    該積層体が前記第１の窒化物半導体層の前記Ｃ面を所定
    数だけ跨ぐごとに前記電流狭窄部からなる共振器端面が
    露出するように形成する工程を含むことを特徴とする窒
    化物半導体素子の製造方法。
74. 【請求項７４】 前記共振器端面はＡ面又はＭ面である
    ことを特徴とする請求項７３に記載の窒化物半導体素子
    の製造方法。
75. 【請求項７５】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記複数の溝部の形成周期を、前記共振器端面が露出する
    領域が、前記共振器端面が露出しない領域と比べて大き
    くなるように設定することを特徴とする請求項７３に記
    載の窒化物半導体素子の製造方法。
76. 【請求項７６】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項７３に記載の窒化物半導体素子の製造
    方法。
77. 【請求項７７】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項７６に記載の窒
    化物半導体素子の製造方法。
78. 【請求項７８】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項７３に記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
79. 【請求項７９】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項７８に記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
80. 【請求項８０】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
    スク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
    の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
    基板側から、それぞれが、第２の窒化物半導体層と、該
    第２の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さ
    い第３の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よ
    りもエネルギーギャップが大きい第４の窒化物半導体層
    とを含むように複数の積層体を成長する工程と、 前記各積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に
    注入する電流狭窄部をそれぞれ形成する工程とを備え、 前記複数の積層体を成長する工程は、前記各積層体を、
    該積層体が前記第１の窒化物半導体層の隣接する溝部同
    士の間の領域を所定数だけ跨ぐごとに前記電流狭窄部か
    らなる共振器端面が露出するように形成する工程を含む
    ことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
81. 【請求項８１】 前記共振器端面はＡ面又はＭ面である
    ことを特徴とする請求項８０に記載の窒化物半導体素子
    の製造方法。
82. 【請求項８２】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記複数の溝部の形成周期を、前記共振器端面が露出する
    領域が、前記共振器端面が露出しない領域と比べて大き
    くなるように設定することを特徴とする請求項８０に記
    載の窒化物半導体素子の製造方法。
83. 【請求項８３】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項８０に記載の窒化物半導体素子の製造
    方法。
84. 【請求項８４】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項８３に記載の窒
    化物半導体素子の製造方法。
85. 【請求項８５】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
    金属化物からなることを特徴とする請求項８０に記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
86. 【請求項８６】 前記高融点金属又は高融点金属化物
    は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
    シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
    ドであることを特徴とする請求項８５に記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
87. 【請求項８７】 基板上に形成され、上部に互いに間隔
    をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有する第１の
    窒化物半導体層と、 前記第１の窒化物半導体層の上で且つ前記各凸部同士の
    側面の間に空隙部を持つように形成された第２の窒化物
    半導体層と、 前記第２の窒化物半導体層の上に形成され、キャリアが
    狭窄されて注入されるストライプ状の共振器を含む第３
    の窒化物半導体層とを備え、 前記共振器は、生成光の共振方向が前記凸部が延びる方
    向とほぼ直交するように設けられていることを特徴とす
    る窒化物半導体素子。
88. 【請求項８８】 前記共振器の端面は、前記第３の窒化
    物半導体層のＡ面であることを特徴とする請求項８７に
    記載の窒化物半導体素子。
89. 【請求項８９】 前記第２の窒化物半導体層と前記第３
    の窒化物半導体層との間に形成され、上部に互いに間隔
    をおいて基板面方向に延び且つその頂面の位置が前記第
    １の窒化物半導体層の凸部の頂面の位置と基板面方向に
    異なる複数の凸部を有する第４の窒化物半導体層をさら
    に備えていることを特徴とする請求項８７に記載の窒化
    物半導体素子。
90. 【請求項９０】 基板上に形成され、上部に互いに間隔
    をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有する第１の
    窒化物半導体層と、 前記第１の窒化物半導体層の上で且つ前記各凸部同士の
    側面の間に空隙部を持つように形成された第２の窒化物
    半導体層と、 前記第２の窒化物半導体層の上に形成され、活性層を含
    む第３の窒化物半導体層とを備え、 前記凸部の頂面はＣ面であり、 前記第１の窒化物半導体層のＣ軸と前記第２の窒化物半
    導体層のＣ軸とがなす角度は、約０．０５度以下である
    ことを特徴とする窒化物半導体素子。
91. 【請求項９１】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
    て基板面方向の一の方向に延びる複数の第１の溝部を形
    成する工程と、 前記第１の溝部の底面を覆う第１のマスク膜を形成する
    工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上面における前記各第１の
    溝部同士の間に前記第１のマスク膜から露出するＣ面を
    種結晶として、第２の窒化物半導体層を成長する工程
    と、 前記第２の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
    て前記一の方向に延び且つ互いに隣接する溝部同士の間
    の領域の位置が前記第１の溝部同士の間の領域の位置と
    基板面方向に異なる複数の第２の溝部を形成する工程
    と、 前記第２の溝部の底面を覆う第２のマスク膜を形成する
    工程と、 前記第２の窒化物半導体層の上面における前記各第２の
    溝部同士の間に前記第２のマスク膜から露出するＣ面を
    種結晶として、活性層を含む第３の窒化物半導体層を形
    成する工程と、 前記第３の窒化物半導体層の上に、生成光の共振方向が
    前記一の方向とほぼ直交するように電流狭窄部を形成す
    る工程とを備えていることを特徴とする窒化物半導体素
    子の製造方法。
92. 【請求項９２】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
    て基板面方向の一の方向に延びる複数の第１の溝部を形
    成する工程と、 前記第１の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを
    覆う第１のマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上における前記各第１の溝
    部同士の間に前記第１のマスク膜から露出する領域を種
    結晶として、第２の窒化物半導体層を成長する工程と、 前記第２の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
    て前記一の方向に延び且つ互いに隣接する溝部同士の間
    の領域の位置が前記第１の溝部同士の間の領域の位置と
    基板面方向に異なる複数の第２の溝部を形成する工程
    と、 前記第２の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを
    覆う第２のマスク膜を形成する工程と、 前記第２の窒化物半導体層の上における前記各第２の溝
    部同士の間に前記第２のマスク膜から露出する領域を種
    結晶として、活性層を含む第３の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第３の窒化物半導体層の上に、生成光の共振方向が
    前記一の方向とほぼ直交するように電流狭窄部を形成す
    る工程とを備えていることを特徴とする窒化物半導体素
    子の製造方法。
93. 【請求項９３】 基板上に形成され、上部に間隔をおい
    て基板面方向に延びる複数の第１の凸部を有する第１の
    半導体層と、 前記第１の半導体層の上に前記第１の凸部と接するよう
    に形成され、上部に前記第１の凸部が延びる方向と同一
    で且つ前記第１の凸部同士の間隔と異なる間隔をおいて
    延びる複数の第２の凸部を有し、活性層を含む積層体か
    らなる第２の半導体層とを備え、 前記複数の第２の凸部のうちの１つの頂面から、前記活
    性層に対してキャリアが注入されることを特徴とする半
    導体発光素子。
94. 【請求項９４】 基板上に、第１の半導体層を形成し、
    形成した第１の半導体層の上部に、基板面方向に間隔を
    おいて延びる複数の第１の凸部を形成する工程と、 前記第１の半導体層の上に、その下面が前記第１の凸部
    と接すると共に、活性層を含む積層体からなる第２の半
    導体層を形成し、形成した第２の半導体層の上部に前記
    第１の凸部が延びる方向と同一で且つ前記第１の凸部同
    士と異なる間隔をおいて延びる複数の第２の凸部を形成
    する工程と、 前記複数の第２の凸部のうち、前記活性層にキャリアを
    注入する凸部を選別するためのマスクの位置合わせ用の
    目印を前記基板に形成する工程と、 前記目印により前記マスクの位置合わせを行なった後、
    前記マスクを用いて前記複数の第２の凸部のうちの１つ
    をキャリア注入部とする工程とを備えていることを特徴
    とする半導体発光素子の製造方法。
95. 【請求項９５】 前記第１の半導体層及び第２の半導体
    層は窒化物半導体からなり、 前記第１の凸部を形成する工程は、形成した前記第１の
    凸部同士の間に挟まれた領域に誘電体膜を形成する工程
    を含み、 前記目印を形成する工程は、前記目印を、前記第１の凸
    部と基板面に垂直な方向で重ならず且つ前記第１の凸部
    の近傍に位置する第２の凸部を認識できるように付する
    工程を含むことを特徴とする請求項９４に記載の半導体
    発光素子の製造方法。
96. 【請求項９６】 基板上に第１の窒化物半導体層を形成
    する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
    に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
    士の間に前記マスク膜から露出するＣ面を種結晶とし
    て、基板側から、第２の窒化物半導体層と、該第２の窒
    化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第３の
    窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネ
    ルギーギャップが大きい第４の窒化物半導体層とを含む
    ように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上部に、前記溝部が延びる方向と同一で且
    つ前記溝部同士の間の間隔と異なる間隔をおいて延びる
    複数の凸部を形成する工程と、 前記複数の凸部のうち、前記溝部の上方で且つ前記溝部
    同士の間の領域の近傍に位置する凸部を選択して、前記
    活性層にキャリアを注入するキャリア注入部を形成する
    工程とを備えていることを特徴とする半導体発光素子の
    製造方法。
97. 【請求項９７】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
    記第１の窒化物半導体層の上に、該第１の窒化物半導体
    層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
    したレジストマスクを用いて前記第１の窒化物半導体層
    に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
    リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項９６
    に記載の半導体発光素子の製造方法。
98. 【請求項９８】 前記マスク膜は誘電体からなることを
    特徴とする請求項９６に記載の半導体発光素子の製造方
    法。
99. 【請求項９９】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
    リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
    化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
    化ニオブであることを特徴とする請求項９８に記載の半
    導体発光素子の製造方法。
100. 【請求項１００】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
     ン共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求
     項９８に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
101. 【請求項１０１】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
     ン共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請
     求項９８に記載の半導体発光素子の製造方法。
102. 【請求項１０２】 前記マスク膜は高融点金属又は高融
     点金属化物であることを特徴とする請求項９６に記載の
     半導体発光素子の製造方法。
103. 【請求項１０３】 前記高融点金属又は高融点金属化物
     は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
     シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
     ドであることを特徴とする請求項１０２に記載の半導体
     発光素子の製造方法。
104. 【請求項１０４】 基板上に第１の窒化物半導体層を形
     成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
     に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも１部とを覆うマ
     スク膜を形成する工程と、 前記第１の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
     の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
     基板側から、第２の窒化物半導体層と、該第２の窒化物
     半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第３の窒化
     物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネルギ
     ーギャップが大きい第４の窒化物半導体層とを含むよう
     に積層体を成長する工程と、 前記積層体の上部に、前記溝部が延びる方向と同一で且
     つ前記溝部同士の間の間隔と異なる間隔をおいて延びる
     複数の凸部を形成する工程と、 前記複数の凸部のうち、前記溝部の上方で且つ前記溝部
     同士の間の領域の近傍に位置する凸部を選択し、選択し
     た凸部に、前記活性層にキャリアを注入するキャリア注
     入部を形成する工程とを備えていることを特徴とする半
     導体発光素子の製造方法。
105. 【請求項１０５】 前記複数の溝部を形成する工程は、
     前記第１の窒化物半導体層の上に、該第１の窒化物半導
     体層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形
     成したレジストマスクを用いて前記第１の窒化物半導体
     層に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
     リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項１０
     ４に記載の半導体発光素子の製造方法。
106. 【請求項１０６】 前記マスク膜は誘電体からなること
     を特徴とする請求項１０４に記載の半導体発光素子の製
     造方法。
107. 【請求項１０７】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化
     シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化
     酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は
     酸化ニオブであることを特徴とする請求項１０６に記載
     の半導体発光素子の製造方法。
108. 【請求項１０８】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
     ン共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求
     項１０６に記載の半導体発光素子の製造方法。
109. 【請求項１０９】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
     ン共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請
     求項１０６に記載の半導体発光素子の製造方法。
110. 【請求項１１０】 前記マスク膜は高融点金属又は高融
     点金属化物であることを特徴とする請求項１０４に記載
     の窒化物半導体素子の製造方法。
111. 【請求項１１１】 前記高融点金属又は高融点金属化物
     は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
     シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
     ドであることを特徴とする請求項１１０に記載の半導体
     発光素子の製造方法。