[发明专利]半导体面发光元件以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体面发光元件以及其制造方法。

背景技术

光子晶体（photonic crystal）是一种折射率作周期变化的纳米结构体，且能够控制通过该光子晶体的光的波长。作为下一代的半导体面发光元件有方案提出使用二维光子晶体（以下称之为2DPC）的光子晶体面发光激光器（photonic crystal surface emitting laser）（以下称之为PCSEL）。PCSEL其光学特性取决于细微结构的尺寸·形状，持有所谓不依赖于材料的特性，并具有所谓大面积·单一模式、二维性的偏振光控制以及出射角度控制等的在现有的半导体发光元件单体上难以实现的新特性，因而具有有可能开拓高输出半导体激光器的潜力。

在2DPC实际制作过程中运用的是晶片贴合技术，但是存在着以下所述问题（1）~（3）。（1）制作大面积的2DPC是困难的。即，在被贴合的晶片有翘曲、在异物存在于晶片之间、以及大的凹凸存在于晶片表面等情况下不能够娴熟地贴合这些晶片。（2）在2DPC层上含有空洞并且耦合系数k大，因而这对大面积化是不适合的。其理由是因为为了使光均匀地分布于2DPC层而最好是相对于电极长L将面内方向的标准化耦合系数kL控制在1~2左右，但是空洞被包含于2DPC层的情况下k值成为1000cm^-1以上且L的值被限制于数十μm。（3）因为在被贴合的晶片之间的界面上形成有缺陷，所以在寿命·可靠性方面存有缺点。

作为为了解决上述问题的2DPC制作手段而具有利用结晶再生长的再生长型PCSEL，该再生长型PCSEL具有以下所述优点。（1）容易制作大面积的2DPC。即，在使用再生长的情况没有必要贴合结晶。（2）在完全埋入2DPC层的情况下因为其耦合系数k变小到贴合晶片的情况下的耦合系数的1/10左右，所以容易大面积化。（3）因为是用外延层来埋入2DPC层界面所以缺陷少且还能够改善可靠性。（4）因为在2DPC层上不含有空洞，所以在放热性方面表现优异且适合于大输出化。

综观上述优点，经以高输出PCSEL的实用化为目标，再生长型PCSEL优于贴合型的PCSEL。

专利文献1有方案提出作为在结晶的再生长过程中不生成空洞的光子晶体而将六边形的凸部买入到半导体层内。在此况下，相对于凸部的主表面（0001）面而将侧面作为（1-100）面。

在专利文献2中有方案提出在使用具有极性面的（111）基板或者具有半极性面的（n11）基板（最好是2≤n≤6）的闪锌矿（型）结构（zinc blende structure）的结晶生长过程中进行再生长埋入，并且作为其操作手段而使用横向（lateral）生长。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2009-206157号公报

专利文献2：日本专利申请公开2010-114384号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，本发明人在对闪锌矿型结构的半导体层进行开孔并在孔内进行结晶的再生长的情况下，发现被形成于其上面的化合物半导体层的表面形态（morphology）不够充分且在结晶内部会发生大转位（错位）。即，因为被形成的半导体层的结晶性不够充分，所以半导体面发光元件的特性就不够充分。

本发明就是借鉴于上述那样的技术问题而展开的悉心研究之结果，其目的在于提供一种能够改善特性的半导体面发光元件以及其制造方法。

解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明的一个方式所涉及的半导体面发光元件其特征在于具备：光子晶体层，周期性地将多个孔形成于由闪锌矿型结构的第1化合物半导体构成的基本层内，并且使由闪锌矿型结构的第2化合物半导体构成的埋入层在所述孔内生长；活性层，对所述光子晶体层提供光；所述基本层的主表面为（001）面，所述孔的侧面包含至少不同的3个{100}面或者围绕于所述主表面的法线以小于±35度的旋转角度使这些面旋转的面。