半导体发光元件的制作方法
【专利摘要】本发明的半导体发光元件，具备电极(8)、活性层(3)、光子晶体层(4)、电极(9)，活性层(3)和电极(8)之间、以及活性层(3)和电极(9)之间彼此导电类型不同，电极(8)具有开口部(8a)，电极(8)、活性层(3)、光子晶体层(4)、电极(9)沿X轴层叠，X轴通过从该X轴的轴线方向看到的开口部(8a)的中央部(8a2)，电极(9)具有从X轴的轴线方向看位于Y轴方向的相反方向的端部(9e1)、和位于Y轴方向的端部(9e2)，开口部(8a)具有从X轴看位于Y轴方向的相反方向的端部(8e1)和位于Y轴方向的端部(8e2)，电极(9)的端部(9e1)和开口部(8a)的端部(8e1)，从X轴的轴线方向看大致一致。
【专利说明】半导体发光元件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体发光元件。
【背景技术】
[0002] 专利文献1中，公开了具备二维光子晶体构造的面发光激光光源。专利文献1的 面发光激光光源具备形成了不具有电极材料的开口的窗状电极、活性层、面积比窗状电极 的开口小的矩形形状的背面电极。窗状电极设在元件基板的光出射侧。背面电极设在窗状 电极的相反侧的安装面。从窗状电极和背面电极向活性层供给电流。背面电极和活性层的 距离比元件基板和活性层的距离小，向活性层的电流的注入范围对应于背面电极的大小。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :国际公开W02007/029538号小册子
[0006] 非专利文献
[0007] 非专利文献1 :广濑等："2D光子晶体激光中的非振荡能带的影响"，第59次应用 物理学关系联合讲演会预稿集
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 但是，具备上述那样的光子晶体构造的半导体发光元件中，
【发明者】发现在面垂直 方向上出射的线束光的周边部存在极其微弱的噪声图形（非专利文献1)。该噪声图形是， 振荡状态的光由于光子晶体的扰乱等而受到非弹性散射，并由光子晶体进行衍射而生成 的。
【发明者】对生成该噪声图形的半导体发光元件进行了研究，其结果发现了在电流注入区 域外，即没有产生发光的区域中，对应于该噪声图形的光（以下，称为噪声光）发生泄漏。该 噪声光，例如在光互连由多通道构成的情况下成为向邻接的通道的串扰的原因，所以会产 生问题。另外，推定在背面电极的周边所产生的光为噪声光，此处，会有如下问题：如果像专 利文献1那样使开口的面积大于背面电极的面积则出射的噪声光增加，相反，如果使背面 电极的面积大于开口的面积则不能充分得到光输出。
[0010] 本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种例如能够充分得到光输出并能 够抑制由光子晶体产生的光噪声的出射的半导体发光元件。
[0011] 解决问题的技术手段
[0012] 本发明的一个方面所涉及的半导体发光元件，具备第1电极、III-V族化合物半导 体的半导体部、以及第2电极，所述半导体部被设置于第1电极和第2电极之间，所述半导 体部具有活性层和光子晶体层，所述光子晶体层被设置于，所述活性层和所述第1电极之 间、以及、所述活性层和所述第2电极之间、的任意的位置，所述活性层和所述第1电极之 间、以及、所述活性层和所述第2电极之间彼此导电类型不同，所述第1电极具有开口部，所 述第1电极、所述活性层、所述光子晶体层和所述第2电极沿着基准轴层叠，所述基准轴通 过从该基准轴的轴线方向看到的所述开口部的中央部，所述第2电极具有从所述基准轴的 轴线方向看位于第1方向上的第1端部、和位于作为所述第1方向的相反方向的第2方向 上的第2端部，所述开口部具有从所述基准轴的轴线方向看位于所述第1方向上的第3端 部、和位于所述第2方向上的第4端部，所述第2电极的所述第1端部和所述开口部的所述 第3端部从所述基准轴的轴线方向看大致一致。
[0013] 根据该半导体发光元件，第2电极的端部和开口部的端部，从基准轴的轴线方向 看大致一致。因此，仅位于开口部的外周的附件的噪声光被第1电极遮蔽。因此，能够充分 得到光输出，并能够抑制由光子晶体产生的噪声光的出射。
[0014] 另外，本发明的另一方面所涉及的半导体发光元件，具备第1电极、III-V族化合 物半导体的半导体部、以及第2电极，所述半导体部被设置于第1电极和第2电极之间， 所述半导体部具有活性层和光子晶体层，所述光子晶体层被设置于，所述活性层和所述第 1电极之间、以及、所述活性层和所述第2电极之间、的任意的位置，所述活性层和所述第 1电极之间、以及、所述活性层和所述第2电极之间彼此导电类型不同，所述第1电极具有 开口部，从所述活性层和所述光子晶体层输出而到达所述开口部的光的强度的最小值，不 小于从所述活性层和所述光子晶体层输出而到达所述开口部的光的强度的最大值的A% (10 < A < 30)。
[0015] 根据该半导体发光元件，存在于开口部的外周的微弱的噪声光不通过开口部。因 此，能够仅抑制在开口部的外周的噪声光，因此能够充分得到光输出，并且能够抑制由光子 晶体产生的噪声光的出射。
[0016] 另外，本发明的另一方面所涉及的半导体发光元件中，所述第1电极所具有的光 的透过强度随着远离所述开口部的外周而减少。因此，能够减小开口部的外缘部分的噪声 光的透过强度，因此，能够抑制由光子晶体产生的噪声光的出射。另外，能够抑制由于光强 度急剧变化而生成的旁瓣的产生。
[0017] 另外，本发明的另一方面所涉及的半导体发光元件中，具有DBR层，所述DBR层被 设置于所述基准轴上，所述DBR层被设置于，所述第1电极和所述光子晶体层之间、以及、所 述第2电极和所述光子晶体层之间、的任意的位置，这样，通过设置DBR层从而能够使在基 准轴方向和除此之外的方向上出射的光的强度产生差。原本的光输出沿基准轴方向输出， 与此相对，噪声光主要在离开基准轴的方向上输出，因此能够抑制在基准轴以外的方向上 出射的噪声光的出射。
[0018] 另外，本发明的另一方面所涉及的半导体发光元件中，具有第一 DBR层和第二DBR 层，所述第一 DBR层被设置于所述第1电极和所述光子晶体层之间，所述第二DBR层被设置 于所述第2电极和所述光子晶体层之间。因此，通过设置DBR层从而能够使在基准轴方向 和除此之外的方向上出射的光的强度产生差。原本的光输出沿基准轴方向输出，与此相对， 噪声光主要在离开基准轴的方向上输出，因此能够抑制在基准轴以外的方向上出射的噪声 光的出射。
[0019] 发明的效果
[0020] 根据本发明的一个方面所涉及的半导体发光元件，例如，能够充分得到光输出并 且能够抑制由光子晶体产生的噪声光的出射。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是表示第1实施方式所涉及的半导体发光元件的图。
[0022] 图2是表示第1实施方式所涉及的半导体发光元件的图。
[0023] 图3是表示第1实施方式所涉及的半导体发光元件的图。
[0024] 图4是表示通过第1实施方式所涉及的半导体发光元件的开口部的光的通过强度 和电极的位置的关系的图表。
[0025] 图5是表示半导体发光元件的制造方法的图。
[0026] 图6是表示半导体发光元件的制造方法的图。
[0027] 图7是表示第2实施方式所涉及的半导体发光元件的图。
[0028] 图8是说明第2实施方式所涉及的半导体发光元件中光反射的状况的图。
[0029] 图9是说明对应于第2实施方式所涉及的半导体发光元件的光的入射角度的光的 反射特性的图。
[0030] 图10是表示第3实施方式所涉及的半导体发光元件的图。
[0031] 图11是说明对应于第3实施方式所涉及的半导体发光元件的光的入射角度的光 的透过特性的图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，参照附图，对本发明的一个方面所涉及的半导体发光元件的实施方式进行 详细的说明。此外，对于相同要素赋予相同符号，省略重复的说明。
[0033](第1实施方式）
[0034] 第1实施方式的半导体发光元件10为所谓端面发光型光子晶体激光元件。设定 XYZ直角坐标系，以X轴为元件厚度方向，以Y轴和Z轴为与X轴正交的方向，在此情况下， 激光出射面以与YZ平面平行的方式进行定位。该X轴相当于基准轴。激光LA从半导体发 光元件10沿X轴方向被出射。
[0035] 半导体发光元件10,如图1所示，从半导体基板1沿X轴依次具备N包覆层2、活 性层3、光子晶体层4、P包覆层5、接触层6以及电极9。以下，如下那样进行说明，使XYZ直 角坐标系的原点设定于半导体基板1的内部，使N包覆层2相对于半导体基板1被设置的 方向为X轴正方向，使图1的纸面中的向右的方向为Y轴正方向，使图1的纸面中的进深方 向为Z轴正方向。在半导体基板1的X轴负方向侧，设置有反射防止膜7和电极8。活性层 3和电极8之间的导电类型为N型，活性层3和电极9之间的导电类型为P型。半导体基板 1、N包覆层2、活性层3、光子晶体层4、P包覆层5、接触层6以及电极9配置于X轴上。另 夕卜，半导体基板1、N包覆层2、活性层3、光子晶体层4、P包覆层5、以及接触层6为III-V 族化合物半导体的半导体部。该半导体部设置于电极8和电极9之间。于是，电极8、活性 层3、光子晶体层4和电极9沿作为基准轴的X轴而被层叠。
[0036] 半导体基板1为长方体形状。半导体基板1的材料例如为GaAs。半导体基板1的 厚度，例如为80 μ m以上350 μ m以下。
[0037] N包覆层2形成于半导体基板1的X轴正方向侧。N包覆层2的材料例如为AlGaAs。 N包覆层2的厚度，例如为Ι.Ομπι以上3.0μπι以下。
[0038] 活性层3对光子晶体层4供给光。活性层3位于Ν包覆层2和光子晶体层4之间。 活性层3例如由量子阱层构成。活性层3成为AlGaAs和InGaAs的层叠构造。活性层3的 厚度例如为l〇nm以上lOOnm以下。
[0039] 光子晶体层4为了得到稳定的振荡而被设置。光子晶体层4由光的共振而生成激 光。光子晶体层4决定共振的激光的波长。光子晶体层4位于活性层3和P包覆层5之间。 光子晶体层4的材料，例如为GaAs以及AlGaAs。光子晶体层4的厚度，例如为lOOnm以上 400nm以下。光子晶体层4例如通过在由GaAs构成的基本层4a内周期性地形成多个穴并 在该穴内使由AlGaAs构成的埋入层4b生长而被生成。此外，光子晶体层4的结晶图形例 如能够用与P包覆层5相同的材料进行埋入，也能够使用在内部保持了空气的构造。
[0040] P包覆层5被设置于光子晶体层4的X轴正方向侦彳。P包覆层5的材料例如为P 型的AlGaAs。P包覆层5的厚度例如为1. Ο μ m以上3. Ο μ m以下。
[0041] 接触层6被设置于P包覆层5的X轴正方向侧。接触层6的材料例如为GaAs。接 触层6的厚度，例如为50nm以上500nm以下。此外，在接触层6上，根据需要设置有Si0 2或 SiNx等的绝缘层F。
[0042] 反射防止膜7被设置于半导体基板1的X轴负方向侧。反射防止膜7的材料，例 如为SiN。
[0043] 电极8设置于半导体基板1的X轴负方向侧。电极8被设置于不存在反射防止膜 7的部分。电极8的形状，例如为大致长方体形状。电极8的面形状，例如如图2所示那样 为正方形。从电极8到活性层3的距离，例如为100 μ m。作为电极8的材料，可以使用例如 Au、Ge、Ni等的金属或其合金。
[0044] 电极8具有开口部8a。开口部8a配置于X轴上。开口部8a的形状为正方形。开 口部8a的一边的长度为L2。具体来说，例如将半导体发光元件10的Z轴正方向侧的端部 和开口部8a的Z轴正方向侧的端部的距离设为ZF3,将半导体发光元件10的Z轴负方向侧 的端部和开口部8a的Z轴负方向侧的端部的距离设为ZB3,将半导体发光元件10的Y轴负 方向侧的端部和开口部8a的Y轴负方向侧的端部的距离设为YL3,将半导体发光元件10的 Y轴正方向侧的端部和开口部8a的Y轴正方向侧的端部的距离设为YR3,则成为ZF3 = ZB3 = YL3 = YR3。激光LA从该开口部8a向半导体发光元件10的外部出射。开口部8a具有 从X轴看位于Y轴负方向（第1方向）的端部8el(第3端部）和位于其相反方向即Y轴 正方向（第2方向）的端部8e2(第4端部）。此外，电极8及开口部8a的面的形状也可以 不是正方形而是例如长方形或圆、六边形等其他的形状。另外，电极8具有中央部8a2。从 中央部8a2到电极8的各边的距离，全部大致相同。
[0045] 电极9设置于接触层6的X轴正方向侧。电极9的形状例如为大致长方体形状。 电极9被设置于形成于绝缘层F的开口内。作为电极9的材料，例如与电极8相同可以使 用Au、Cr、Ti等的金属。
[0046] 另外，如图3所示，例如将半导体发光元件10的Z轴负方向侧的端部和电极9的 Z轴负方向侧的端部的距离设为ZF1，将半导体发光元件10的Z轴正方向侧的端部和电极 9的Z轴正方向侧的端部的距离设为ZB1，将半导体发光元件10的Y轴正方向侧的端部和 电极9的Y轴正方向侧的端部的距离设为YR1，将半导体发光元件10的Y轴负方向侧的端 部和电极9的Y轴负方向侧的端部的距离设为YL1，则成为ZF1 = ZB1 = YR1 = YL1。
[0047] 电极9在其X轴负方向侧具有接触面9a。接触面9a为用于接触于接触层6的面。 接触面9a的形状为正方形。接触面9a的一边的长度为L1。另外，例如将半导体发光元件 10的Z轴负方向侧的端部和接触面9a的Z轴负方向侧的端部的距离设为ZF2,将半导体发 光元件10的Z轴正方向侧的端部和接触面9a的Z轴正方向侧的端部的距离设为ZB2,将 半导体发光元件10的Y轴正方向侧的端部和接触面9a的Y轴正方向侧的端部的距离设为 YR2,将半导体发光元件10的Y轴负方向侧的端部和接触面9a的Y轴负方向侧的端部的距 离设为YL2,则成为ZF2 = ZB2 = YR2 = YL2。电极9具有从X轴的轴线方向看位于Y轴负 方向的端部9el (第1端部）和位于Y轴正方向的端部9e2 (第2端部）。另外，电极9具有 中央部9a2。从中央部9a2到电极9的各边的距离，全部大致相同。
[0048] 另外，如图1所示，从电极9到活性层3的距离，与从电极8到活性层3的距离相比 非常小，例如为数μ m。因此，向活性层3的电源的注入范围成为对应于接触面9a的范围。 此外，接触面9a的形状也可以不是正方形，只要与开口部8a相同，可以为任意形状。另外， X轴通过相对于电极8、活性层3、光子晶体层4和电极9的被层叠的方向垂直的YZ平面上 的开口部8a的中央部8a2(参考图2)。
[0049] 对如以上那样构成的半导体发光元件10的动作进行简单的说明。如果在电极8 和电极9之间施加驱动电压并流过电流，则载流子集中于活性层3内。该载流子集中的区 域内，电子和空穴重新结合而产生发光。该发光在从N包覆层2到P包覆层5为止的核心 层内由光子晶体层4而被共振，并生成激光LA。激光LA从开口部8a向半导体发光兀件10 的外部出射。
[0050] 但是，现有的半导体发光元件中，在使用光子晶体的情况下，发现了在X轴方向上 出射的激光的周边部存在极其微弱的噪声图形（例如参考非专利文献1)。该噪声图形是， 振荡状态的光由于光子晶体的扰乱等而受到非弹性散射，并由光子晶体进行衍射而生成 的。关于产生该噪声图形的半导体发光元件，发现了在电流注入区域外，即没有产生发光的 区域中，对应于该噪声图形的噪声光发生泄漏。该噪声光，例如在光互连由多通道构成的情 况下成为向邻接的通道的串扰的原因，所以会产生问题。
[0051] 因此，本实施方式所涉及的半导体发光元件10中，电极8的开口部8a的外周8al 和电极9的接触面9a的外周9al在与X轴正交的YZ平面上成为大致一致。具体来说，例 如将S L设为相对于接触面9a的一边的长度L1以及开口部8a的一边的长度L2为非常小 的正实数，则L2 = L1 土 SL。
[0052] 关于SL的值，可以设为例如数μπι等的绝对的值，或者可以设为例如开口部8a 的一边的长度L2的1%等的相对的值。另外，到达开口部8a的光的强度分布，例如如图4 的图表所示YZ平面中的开口部8a的中央部8a2为最大，随着远离中央部8a2而朝向外周 8al变小的情况下，能够将光的强度为基准值（例如最大值的20%)以下的部分设为δ L。 这样，δ L的值以噪声光不从开口部8a出射的方式被设定。
[0053] 以上，如图1所示，电极9的端部9el和开口部8a的端部8el从X轴的轴线方向 看大致一致。因此，电极9的外周9al所存在的噪声光，被位于电极8的开口部8a的外侧 的部分遮蔽。因此，由于噪声光不从开口部8a出射，所以上述问题得到解决。
[0054] 另外，从活性层3和光子晶体层4输出并到达开口部8a的光的强度的最小值不 小于从活性层3和光子晶体层4输出并到达开口部8a的光的强度的最大值的A% (满足 10彡A彡30)。到达开口部8a的光的强度如果是例如如图4的图表那样的分布，则到达外 周8al的光的强度不小于到达中央部8a2的光的强度的20%。这样，通过使到达开口部8a 的光的强度的最小值例如为20%以上，则开口部8a的外周8al所存在的微弱的噪声光不通 过开口部8a。因此，能够抑制噪声光的向半导体发光元件10外侧的出射。
[0055] 另外，电极8的光的透过强度，随着远离开口部8a的外周而减小。电极8的光的 透过强度，例如由吸收型的ND滤波器而连续地减小。具体来说，形成电极8时，通过在开口 部8a的外周8al使例如ND滤波器的薄膜的浓度连续地变化，从而随着远离开口部8a的外 周8al使透过率减少。这样，通过随着远离开口部8a的外周8al而使透过率减少，从而能够 抑制开口部8a的外周8al中的噪声光的出射。此外，也可以不是使透过率连续地变化而是 例如使透过率阶段性地变化。再有，能够替代吸收型的ND滤波器而使用反射型的ND滤波 器。作为反射型的ND滤波器，能够使用将例如铬等的金属薄膜以浓度变化的方式蒸镀而制 作的薄膜，此外，也可以使用将电极9的开口部以浓度变化的方式进行蒸镀而形成的薄膜。
[0056] 对于如以上那样构成的第1实施方式的半导体发光元件10的制造方法的一个例 子，参照图5和图6进行说明。在由GaAs构成的半导体基板1上，使用M0CVD (有机金属气 相生长）法等，依次外延生长由AlGaAs构成的N包覆层2、由AlGaAs和InGaAs的层叠构造 构成的活性层3、由GaAs构成的基本层4a (图5的（a)部）。
[0057] 其次，由等离子CVD法，在基本层4a上形成由SiN构成的掩膜层FL1，在掩膜层FL1 上涂布抗蚀剂RG1(图5的（b)部）。然后，在电子束描绘装置中描绘二维细微图形，通过显 影，从而在抗蚀剂RG1上形成二维（或一维）的细微图形（对应于埋入层4b的位置）（图 5的（c)部）。由此，在抗蚀剂RG1上形成成为细微图形的多个孔H1。各孔H1到达至掩膜 层FL1的表面。
[0058] 其次，将掩膜层FL1，以抗蚀剂RG1作为掩模来进行蚀刻，并将抗蚀剂的细微图形 转印至掩膜层FL1 (图5的（d)部）。该蚀刻中，能够使用反应性离子蚀刻（RIE)。作为SiN 的蚀刻气体，可以使用氟类气体（CF4, CHF3, C2F6)。由该蚀刻，在掩膜层FL1形成孔H2。各 孔H2到达至基本层4a的表面。
[0059] 其次，将抗蚀剂RG1浸到剥离液，进一步对抗蚀剂RG1进行灰化（ashing)，从而除 去抗蚀剂RG1 (图5的（e)部）。对于灰化而言可以使用光激发灰化或等离子灰化。由此， 仅具有多个孔H3的掩膜层FL1残留在基本层4a上。
[0060] 将掩膜层FL1作为掩模，对基本层4a进行蚀刻，并在基本层4a上转印掩膜层FL1 的细微图形（图5的（f)部）。对于该蚀刻而言使用干式蚀刻。干式蚀刻中，可以使用氯类 或氟类的气体作为蚀刻气体。例如，能够使用将Cl 2、SiCl4或SF6等作为主要的蚀刻气体， 并在其中混入Ar气体等的气体。在基本层4a内形成的孔H4的深度例如为100nm左右，孔 H4的深度比基本层4a的厚度小。此外，孔H4也能够到达至成为基本层4a的基底的半导体 层的表面。
[0061] 其次，由反应性离子蚀刻（RIE)，仅除去由SiN构成的掩膜层FL1，并使与孔H4连 续的穴H5的开口端面露出。S卩，露出基本层4a的表面（图5的（g)部）。作为SiN的蚀刻 气体，可以采用上述那样的氟类气体（CF 4, CHF3, C2F6)。其后，进行包含基本层4a的热清洗 的表面清洗等的表面处理。
[0062] 其次，使用M0CVD法，在穴H5内形成（再生长）埋入层4b (图5的（h)部）。该再 生长工序中，将AlGaAs提供给基本层4a的表面。被供给的AlGaAs，Al的组成比高于基本层 4a。在再生长的初期阶段中，AlGaAs埋入穴H5内，成为埋入层4b。填满穴H5的情况下，其 后被供给的AlGaAs作为缓冲层被层叠于基本层4a之上。之后，由MOCVD法，在光子晶体层 4上依次生长由AlGaAs构成的P包覆层5、由GaAs构成的接触层6 (图5的（i)部）。P包 覆层5中的A1的组成比X为埋入层4b中的A1的组成比X以上，例如，可以设为X = 0. 4。 此外，上述结晶生长全部为外延生长，各半导体层的结晶轴一致。
[0063] 其次，在接触层6上，涂布抗蚀剂RG2 (图6的（j)部）。之后，在抗蚀剂RG2上形 成用于配置电极9的开口图形（图6的（k)部）。之后，将具有该开口图形的抗蚀剂RG2作 为掩模，在抗蚀剂RG2以及接触层6的露出表面上堆积电极材料9b(图6的（1)部）。对于 该电极材料9b的形成而言，例如可以使用蒸镀法或溅射法。其后，通过剥离（lift off)去 除抗蚀剂RG2并在接触层6上残留正方形的电极材料9b而形成电极9。
[0064] 另一方面，在半导体基板1的X轴负方向侧的面上，例如实施镜面研磨后使用PCVD 法等形成由SiN等构成的反射防止膜7。然后，例如使用光刻法除去仅电极8的形状部分的 反射防止膜7,进一步使用光刻法和真空蒸镀法形成电极8(图6的（m)部）。如以上那样， 形成电极8以及电极9而完成半导体发光元件10。此外，形成电极8和电极9时，使电极9 的接触面9a的尺寸与电极8的开口部8a的尺寸一致。
[0065](第2实施方式）
[0066] 以下，关于第2实施方式所涉及的半导体发光元件20,参照图7?图9进行说明。 第2实施方式的半导体发光元件20与第1实施方式的半导体发光元件10的不同点在于， 如图7所示，在光子晶体层4和P包覆层5之间设置有P型的DBR层25 (DBR distributed Bragg Ref lector (分布布拉格反射器））。
[0067] DBR层25设置于X轴上。DBR层25的X轴正方向侧的面25a与P包覆层5相接， DBR层25的X轴负方向侧的面25b与光子晶体层4相接。DBR层25例如如图8所示那样， 将光子晶体层4所生成的激光LB反射并使反射光LC向光子晶体层4出射。DBR层25也 可称为镜面层。DBR层25,具有例如A1的组成比不同的AlGaAs层交替层叠的半导体多层 构造。DBR层25对应于入射光的入射角，变换反射光的强度。具体来说，例如如图9的（e) 部所不的那样，在存在在X轴方向上入射的入射光LD、相对于X轴倾斜地入射的入射光LE、 入射光LF的情况下，DBR层25具有使入射光LE的反射光LH和入射光LF的反射光LI的 强度比入射光LD的反射光LG的强度更弱的功能。例如，在存在图9的（a)部?（c)部所 示的那样的反射光LG、LH、LI的反射特性的情况下，以由DBR层25而使反射光LG的强度比 反射光LH、LI高的方式决定波长λ 1 (图9的（d)部）。
[0068] 关于第2实施方式的半导体发光元件20的制造方法，仅有在光子晶体层4上使P 包覆层5和接触层6生长的工序（图5的（i)部）与第1实施方式的半导体发光元件10 的制造方法不同。具体来说，在光子晶体层4上依次生长DBR层25、P包覆层5、以及接触 层6。之后的工序（图6的（j)部以后的工序），与第1实施方式的半导体发光元件10的 制造方法相同。
[0069] 以上，第2实施方式的半导体发光元件20中，由DBR层25而在X轴方向以及其以 外的方向上使光的反射强度变化，能够使在X轴方向以外的方向上出射的反射光弱于在X 轴方向上出射的反射光。因此，能够抑制在X轴方向以外的方向上出射的噪声光。另外，也 可以替代DBR层25而应用作为镜面层的Al、Au、Ag等的单层的金属反射膜。
[0070](第3实施方式）
[0071] 以下，关于第3实施方式所涉及的半导体发光元件30,参照图10和图11进行说 明。第3实施方式的半导体发光元件30与第1实施方式的半导体发光元件10的不同点在 于，如图10所示，在N包覆层2和活性层3之间设置有DBR层35。
[0072] DBR层35设置于X轴上。DBR层35的X轴正方向侧的面35a与活性层3相接，DBR 层35的X轴负方向侧的面35b与N包覆层2相接。DBR层35具有使光子晶体层4所生成 的激光透过的功能。DBR层35与DBR层25同样地，具有例如A1的组成比不同的AlGaAs层 交替层叠的半导体多层构造。DBR层35对应于入射光的入射角，变换透过光的强度。具体 来说，例如如图11所示的那样，在存在在X轴方向上入射的入射光LJ、相对于X轴倾斜地入 射的入射光LK以及入射光LL的情况下，DBR层35具有使入射光LK的透过光LN和入射光 LL的透过光L0的强度比入射光A的透过光LM的强度更弱的功能。例如，在存在图11的 (a) 部?（c)部所示的那样的透过光LM、LN、L0的透过特性的情况下，以由DBR层35而使 透过光LM的强度比透过光LN、L0高的方式决定波长λ 2 (图11的（d)部）。
[0073] 关于第3实施方式的半导体发光元件30的制造方法，仅有在半导体基板1上使N 包覆层2、活性层3、以及基本层4a生长的工序（图5的（a)部）与第1实施方式的半导体 发光元件10的制造方法不同。具体来说，在半导体基板1上，使用M0CVD (有机金属气相生 长）法等，依次外延生长N包覆层2、DBR层35、活性层3、基本层4a。之后的工序（图5的 (b) 部以后的工序），与第1实施方式的半导体发光元件10的制造方法相同。
[0074] 以上，第3实施方式的半导体发光元件30中，由DBR层35而在X轴方向以及其以 外的方向上使光的透过强度变化，能够使在X轴方向以外的方向上出射的透过光弱于在X 轴方向上出射的透过光。因此，与第2实施方式的半导体发光元件20相同地，能够抑制在 X轴方向以外的方向上出射的噪声光。
[0075] 以上，在第2实施方式和第3实施方式中，因为具有DBR层25和DBR层35中的任 意一者，因此，能够使在X轴方向以及其以外的方向上出射的光的强度变化。因此，能够抑 制在基准轴方向以外的方向上出射的噪声光。另外，能够为DBR层被设置于电极8和光子 晶体层4之间、以及、电极9和光子晶体层4之间、的任意的位置的结构。再有，能够为在电 极8和光子晶体层4之间、以及、电极9和光子晶体层4之间、的两方均设置DBR层的结构。
[0076] 此外，上述为本实施方式的一个例子。因此，例如能够为光子晶体层4设置在活性 层3和电极8之间、以及、活性层3和电极9之间、的任意的位置的结构。另外，只要是包括 活性层3、光子晶体层4、电极8、以及电极9的结构，能够适当变更材料类、膜厚、层的结构。
[0077] 产业上的可利用性
[0078] 根据半导体发光元件10、20、30，能够充分得到光输出并且能够抑制由光子晶体产 生的噪声光的出射。
[0079] 符号的说明
[0080] 1…半导体基板、2…N包覆层、3…活性层、4…光子晶体层、5…P包覆层、6…接触 层、7…反射防止膜、8…电极（第1电极）、8a…开口部、8al…外周、8a2…中央部（开口部的 中央部）、8el···端部（第3端部）、8e2…端部（第4端部）、9…电极（第2电极）、9a…接触 部、9al…外周、9a2…中央部、9el…端部（第1端部）、9e2···端部（第2端部）、10, 20, 30… 半导体发光元件、25, 35…DBR层、F…绝缘层。
【权利要求】
1. 一种半导体发光元件，其特征在于， 具备第1电极、III-V族化合物半导体的半导体部、以及第2电极， 所述半导体部设置于第1电极和第2电极之间， 所述半导体部具有活性层和光子晶体层， 所述光子晶体层被设置于，所述活性层和所述第1电极之间、以及、所述活性层和所述 第2电极之间、的任意的位置， 所述活性层和所述第1电极之间、以及、所述活性层和所述第2电极之间彼此导电类型 不同， 所述第1电极具有开口部， 所述第1电极、所述活性层、所述光子晶体层和所述第2电极沿着基准轴层叠， 所述基准轴通过从该基准轴的轴线方向看到的所述开口部的中央部， 所述第2电极具有从所述基准轴的轴线方向看位于第1方向上的第1端部、和位于作 为所述第1方向的相反方向的第2方向上的第2端部， 所述开口部具有从所述基准轴的轴线方向看位于所述第1方向上的第3端部、和位于 所述第2方向上的第4端部， 所述第2电极的所述第1端部和所述开口部的所述第3端部从所述基准轴的轴线方向 看大致一致。
2. -种半导体发光元件，其特征在于， 具备第1电极、III-V族化合物半导体的半导体部、以及第2电极， 所述半导体部被设置于第1电极和第2电极之间， 所述半导体部具有活性层和光子晶体层， 所述光子晶体层被设置于，所述活性层和所述第1电极之间、以及、所述活性层和所述 第2电极之间、的任意的位置， 所述活性层和所述第1电极之间、以及、所述活性层和所述第2电极之间彼此导电类型 不同， 所述第1电极具有开口部， 从所述活性层和所述光子晶体层输出而到达所述开口部的光的强度的最小值，不小于 从所述活性层和所述光子晶体层输出而到达所述开口部的光的强度的最大值的A%，其中， 10彡A彡30。
3. 如权利要求1或2所述的半导体发光元件，其特征在于， 所述第1电极所具有的光的透过强度随着远离所述开口部的外周而减少。
4. 如权利要求1?3中任意一项所述的半导体发光兀件，其特征在于， 具有DBR层， 所述DBR层被设置于，所述第1电极和所述光子晶体层之间、以及、所述第2电极和所 述光子晶体层之间、的任意的位置。
5. 如权利要求1?3中任意一项所述的半导体发光兀件，其特征在于， 具有第一 DBR层和第二DBR层， 所述第一 DBR层被设置于所述第1电极和所述光子晶体层之间， 所述第二DBR层被设置于所述第2电极和所述光子晶体层之间。
【文档编号】H01S5/183GK104106184SQ201280069122
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】野田进, 黑坂刚孝, 渡边明佳, 广瀬和义, 杉山贵浩 申请人:国立大学法人京都大学, 浜松光子学株式会社