CN101567417B - 氮化物类半导体元件和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供氮化物类半导体元件和其制造方法。该氮化物类半导体元件包括：基板；在基板的第一侧端面的主表面侧形成的第一台阶部；在第一侧端面的相反侧、并且在与第一侧端面大致平行的第二侧端面的主表面侧形成的第二台阶部；和在主表面上，具有由将第一台阶部的第一侧壁作为起点的(000-1)面构成的第一侧面、和将第二台阶部的第二侧壁作为起点的第二侧面的氮化物类半导体层。

Description

氮化物类半导体元件和其制造方法
技术领域
本发明涉及氮化物类半导体元件和其制造方法。
背景技术
在现有技术中，在由氮化镓(GaN)等氮化物类材料构成的发光元件中，作为用于DVD系统等的记录/再现用的光源，405nm蓝紫色半导体激光器(LD)的实用化不断发展。此外，也在进行使用氮化物类材料以蓝色光、绿色光激振的半导体激光元件的开发。例如，在日本专利第2780618号公报和日本特开平11-224866号公报中公开了这种半导体激光元件。
上述日本专利第2780618号公报中记载的氮化物类半导体芯片的制造工艺包括：对在蓝宝石基板上叠层有半导体材料的晶片，在半导体层的上表面和蓝宝石基板的下表面形成相互相对的一对分割槽的工序、和通过在该一对分割槽的部分分割半导体层和蓝宝石基板而进行晶片的芯片化的工序。其中，通过蚀刻、金刚石划线等机械划线形成一对分割槽。
此外，上述日本特开平11-224866号公报中记载的激光芯片的制造工艺包括，对在蓝宝石基板上叠层有功能膜(半导体层)的晶片，从蓝宝石基板的上表面侧照射1次或分成多次地照射CO2激光，从而，在功能膜和蓝宝石基板形成分割槽同时分割蓝宝石基板的工序。另外，关于蓝宝石基板，在利用CO2激光形成分割槽之外，还利用激光照射时的热应力割断未形成分割槽的部分，从而进行芯片化。
但是，在上述日本专利第2780618号公报和日本特开平11-224866号公报中公开的半导体芯片的制造工艺中，对在基板上通过结晶生长而形成的半导体层，通过蚀刻、机械划线、激光划线等形成用于进行芯片化的分割槽，因此，在形成分割槽时容易在半导体层产生缺陷。而且，在氮化物类半导体元件为发光元件的情况下，存在着在缺陷到达构成半导体层的发光层的情况下，发光元件的发光效率降低的问题，伴随着发光效率的降低，在元件中产生过度的热。此外，在氮化物类半导体元件为场效应晶体管(FET)等电子器件的情况下，产生由半导体层的缺陷引起异常发热的问题。因此，存在发光元件、电子器件等氮化物类半导体元件劣化，寿命降低的问题。
发明内容
本发明的第一方面的氮化物类半导体元件包括：基板；在基板的第一侧端面的主表面侧形成的第一台阶部；在第一侧端面的相反侧、并且在与第一侧端面大致平行的第二侧端面的主表面侧形成的第二台阶部；以及在主表面上，具有由将第一台阶部的第一侧壁作为起点的(000-1)面构成的第一侧面、和将第二台阶部的第二侧壁作为起点的第二侧面的氮化物类半导体层。
在本发明的第一方面的氮化物类半导体元件中，如上所述，包括具有将基板的第一台阶部的第一侧壁作为起点的第一侧面、和将基板的第二台阶部的第二侧壁作为起点的第二侧面的氮化物类半导体层。由此，与通过蚀刻、机械划线、激光划线等在氮化物类半导体层形成分割槽并进行芯片化的半导体元件不同，第一侧面和第二侧面不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。于是，在第一侧面和第二侧面，不存在在通过上述方法形成分割槽时在半导体层中产生的缺陷等。从而，因为在半导体元件中难以产生异常发热等，所以能够抑制半导体元件的寿命的降低。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选氮化物类半导体层具有发光层，氮化物类半导体元件是发光元件。根据这样的结构，因为在具有第一侧面和第二侧面的半导体层中不存在缺陷等，所以能够容易地形成抑制了元件的发光效率的降低的半导体发光元件。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选氮化物类半导体元件是电子器件。根据这样的结构，因为能够在具有第一侧面和第二侧面的半导体层中不存在缺陷等，抑制半导体元件的异常发热等，所以能够容易地形成抑制了半导体元件的寿命的降低的电子器件。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选第一侧壁由(000-1)面构成。根据这样的结构，在基板的主表面上形成具有由(000-1)面构成的第一侧面的氮化物类半导体层时，以接续由(000-1)面构成的第一侧壁的方式形成氮化物类半导体层的(000-1)面，因此能够在基板上容易地形成由(000-1)面构成的第一侧面。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选第二侧面由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面(A和B满足A≥0、B≥0，并且，A和B中的任意一方是不为0的整数)构成。根据这样的结构，通过在具有第一台阶部和第二台阶部的基板的主表面上生长氮化物类半导体层，在由(000-1)面构成的第一侧面之外，还能够容易地形成由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成的第二侧面。
在上述第二侧面由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成的结构中，优选第二侧面由(1-101)面或(11-22)面构成。根据这样的结构，这些侧面的表面成为氮面(N面)，平坦性良好。认为其理由如下所述。认为(000-1)面、{A+B，A，-2A-B，2A+B}面这样的生长速度缓慢的面，表面能量低，(1-100)面这样的生长速度快的面，表面能量高。因为结晶生长中的表面中其能量小的较稳定，所以容易出现(1-100)面以外的面，结果，容易损害表面的平坦性。另一方面，在本发明中，认为在形成表面能量比作为主表面生长的(1-100)面小的(000-1)面、{A+B，A，-2A-B，2A+B}面的同时使(1-100)面生长的情况下，与进行只将(1-100)面作为生长面的结晶生长的情况相比能够减小表面能量，因此，能够改善生长面的平坦性。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选氮化物类半导体层，利用第一侧面和第二侧面，以在从基板沿着氮化物类半导体层的叠层方向远离的方向上氮化物类半导体层的平面面积变小的方式形成。根据这样的结构，在与基板相反的一侧的半导体层的表面上，利用第一侧面和第二侧面形成比基板的第一台阶部和第二台阶部的平面面积大的空间(在晶片状态下的第一侧面与第二侧面相对的区域(台阶部的上部区域))，因此，在使半导体元件芯片化时，能够容易地在第一侧面与第二侧面之间分割晶片。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选至少第一侧面或第二侧面中的任意一方以相对于主表面成钝角的方式倾斜地形成。根据这样的结构，氮化物类半导体层的第一侧面与第二侧面相对的区域(基板的凹部的上部区域)以从基板朝向氮化物类半导体层的表面变宽的方式形成。从而，在将本发明应用于发光二极管的情况下，来自发光层的光能够不仅通过氮化物类半导体层的表面而且通过相对于基板的主表面倾斜的第一侧面或第二侧面，在氮化物类半导体层的表面(上表面)侧容易地取出，因此，能够提高氮化物类半导体元件的发光效率。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选第一侧面和第二侧面由氮化物类半导体层的结晶生长刻面(facet)构成。根据这样的结构，能够与氮化物类半导体层的结晶生长同时地分别形成上述第一侧面和第二侧面的2种生长刻面。此外，在由结晶生长刻面构成的第一侧面和第二侧面上，不会形成由于蚀刻、机械划线、激光划线等产生的微细的凹凸形状。由此，因为不会由于微细的凹凸形状导致在半导体层(发光层)中产生缺陷等，所以与上述效果同样地，能够进一步抑制氮化物类半导体元件的发光效率和寿命的降低。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选基板由氮化物类半导体构成。根据这样的结构，在由氮化物类半导体构成的基板上生长氮化物类半导体层时，能够容易地形成第一侧面和第二侧面。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选基板包括基底基板、和在基底基板上形成的由AlGaN构成的基底层，在令基底基板和基底层的晶格常数分别为c1和c2时，具有c1＞c2的关系，第一侧面和第二侧面，分别将以实质上与基底层的(0001)面和基底基板的主表面平行地延伸的方式形成的裂缝的内侧面作为起点而形成。根据这样的结构，因为基底层的晶格常数小于基底基板的晶格常数，所以在基底基板上形成由AlGaN构成的基底层时，能够在基底层的内部生成拉伸应力。由于该拉伸应力，能够在基底层的表面容易地形成作为凹部的裂缝，因此，能够将该裂缝作为起点形成第一侧面和第二侧面。
在上述第一方面的氮化物类半导体元件中，优选第一侧面和第二侧面沿第一方向延伸，并且氮化物类半导体元件具有沿第一方向延伸的光波导路径。根据这样的结构，能够利用沿第一方向延伸的第一侧面和第二侧面作为元件分割后的各个氮化物类半导体元件的侧面，其中，光波导路径在第一方向延伸。
在上述氮化物类半导体元件具有光波导路径的结构中，优选氮化物类半导体层具有发光层。根据这样的结构，能够利用沿第一方向延伸的第一侧面和第二侧面作为元件分割后的各个半导体激光元件或超辐射发光二极管的侧面，其中，光波导路径在第一方向延伸。
在上述氮化物类半导体元件具有光波导路径的结构中，优选氮化物类半导体层从基板侧开始形成有第一半导体层、发光层和第二半导体层，并且第二半导体层形成有沿第一方向延伸的脊部。根据这样的结构，利用在第二半导体层形成的脊部，能够容易地形成用于使第二半导体层的下部的发光层所发出的激光射出到外部的光波导路径。
在上述氮化物类半导体元件具有光波导路径的结构中，优选第一台阶部和第二台阶部沿第一方向延伸。根据这样的结构，能够使光波导路径不与第一台阶部和第二台阶部交叉。
本发明的第二方面的氮化物类半导体元件包括基板、和氮化物类半导体层，该氮化物类半导体层在基板的主表面上具有发光层，并且，在主表面侧的第一侧端面具有由(000-1)面构成的第一侧面，在与主表面侧的第一侧端面大致平行的第二侧端面具有由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面(此处满足A≥0和B≥0，并且，A和B中的至少任意一方是不为0的整数)构成的第二侧面。
在该第二方面的氮化物类半导体元件中，如上所述，包括在基板的主表面侧的第一侧端面具有由(000-1)面构成的第一侧面，在第二侧端面具有由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成的第二侧面的氮化物类半导体层。由此，与在氮化物类半导体层中利用蚀刻、机械划线、激光划线等形成分割槽并芯片化的半导体元件不同，第一侧面和第二侧面不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。从而，因为在第一侧面和第二侧面上，不存在在通过上述方法形成分割槽的情况下在半导体层(发光层)中产生的缺陷等，所以能够抑制半导体元件的发光效率的降低。由此，因为在半导体元件中难以产生异常发热等，所以能够抑制半导体元件的寿命的降低。此外，通过包括在第二侧端面具有由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成的第二侧面的氮化物类半导体层，在基板的主表面上使氮化物类半导体层生长，从而，在由(000-1)面构成的第一侧面之外，还能够容易地形成由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成的第二侧面。
本发明的第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法包括：在基板的主表面形成多个凹部的工序；在基板的主表面上，使多个氮化物类半导体层生长的工序，该氮化物类半导体层包括由将凹部的第一侧壁作为起点生长形成的(000-1)面构成的第一侧面，和与第一侧面相对、将凹部的第二侧壁作为起点生长形成的第二侧面；和在第一侧面与第二侧面相对的区域中，分割形成有氮化物类半导体层的基板而进行芯片化的工序。
在该第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，如上所述，包括：使多个氮化物类半导体层生长的工序，该氮化物类半导体层包括将在基板的主表面形成的多个凹部的第一侧壁作为起点生长形成的第一侧面、和将凹部的第二侧壁作为起点生长形成的第二侧面；和在第一侧面与第二侧面相对的区域中，分割形成有氮化物类半导体层的基板而进行芯片化的工序。由此，与在氮化物类半导体层中利用蚀刻、机械划线、激光划线等形成分割槽并芯片化的情况不同，第一侧面和第二侧面不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。即，因为不存在在通过上述方法形成分割槽的情况下在半导体层中产生的缺陷等，所以能够形成抑制了半导体元件的发光效率(在半导体元件为发光元件的情况下)和寿命等的降低的氮化物类半导体元件。
在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选芯片化工序包括以在第一侧面与第二侧面相对的区域的凹部的底部分割形成有氮化物类半导体层的基板的方式进行芯片化的工序。根据这样的结构，因为在凹部的底部的基板的厚度比凹部的底部以外的基板的厚度小，所以在基板的厚度小的部分能够容易地对晶片进行元件分割。
在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选氮化物类半导体层具有发光层，氮化物类半导体元件是发光元件。根据这样的结构，因为在具有第一侧面和第二侧面的半导体层中不存在缺陷等，所以能够容易地形成抑制了元件的发光效率的降低的半导体发光元件。
在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选第一侧壁包括(000-1)面。根据这样的结构，因为在基板的主表面上形成具有由(000-1)面构成的第一侧面的氮化物类半导体层时，以接续由(000-1)面构成的第一侧壁的方式形成氮化物类半导体层的(000-1)面，所以能够在基板上容易地形成由(000-1)面构成的第一侧面。
在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选第二侧面由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面(此处A≥0和B≥0，并且，A和B中的至少任意一方是不为0的整数)构成。根据这样的结构，通过在具有凹部的基板的主表面上使氮化物类半导体层生长，在由(000-1)面构成的第一侧面之外，还能够容易地形成由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成的第二侧面。
在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选形成凹部的工序包括，平面地看，在基板的主表面上形成条状地延伸的(000-1)面的工序。根据这样的结构，能够以沿着基板的条状延伸的(000-1)面条状地延伸的方式，形成在基板上形成的氮化物类半导体层的由(000-1)面构成的第一侧面。
此外，在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，也可以采用下述结构。
即，在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选芯片化工序包括，在第一侧面与第二侧面相对的区域的凹部的底部，以将氮化物类半导体层分割至各个半导体发光元件的方式进行芯片化的工序。根据这样的结构，因为在凹部的底部的基板的厚度比凹部的底部以外的基板的厚度小，所以在基板的厚度小的部分能够容易地对晶片进行元件分割。
此外，在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选使氮化物类半导体层生长的工序包括，利用第一侧面和第二侧面，以在从基板沿氮化物类半导体层的厚度方向远离的方向上氮化物类半导体层的平面面积变小的方式使氮化物类半导体层生长的工序。根据这样的结构，因为在与基板相反的一侧的半导体层的表面，利用第一侧面和第二侧面形成有比基板的凹部的平面面积大的空间(在晶片状态下的第一侧面与第二侧面相对的区域(凹部的上部区域))，所以在使半导体元件芯片化时，能够在第一侧面与第二侧面之间容易地分割晶片。
此外，在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选氮化物类半导体元件包括具有光波导路径的发光层，使氮化物类半导体层生长的工序包括，以第一侧面和第二侧面沿光波导路径的延伸方向延伸的方式使氮化物类半导体层生长的工序。根据这样的结构，能够容易地利用沿光波导路径所延伸的第一方向延伸的第一侧面和第二侧面，作为元件分割后的各个半导体激光元件的侧面。
此外，在上述第三方面的氮化物类半导体元件的制造方法中，优选基板包括基底基板和在基底基板上形成的基底层，形成凹部的工序包括在基底层形成凹部的工序。根据这样的结构，在基底基板的主表面上形成氮化物类半导体层时，利用在基底层形成的凹部，能够以接续该凹部的内侧面(第一侧壁)的方式容易地形成具有由(000-1)面构成第一侧面的氮化物类半导体层。
在此情况下，优选基底层包括AlGaN层，在令基底基板和基底层的晶格常数分别为c1和c2时，具有c1＞c2的关系，形成凹部的工序包括，在基底层形成由实质上与(0001)面平行地形成的裂缝的一个面构成的凹部的工序。根据这样的结构，在基底基板上形成由AlGaN构成的基底层时，因为基底层的晶格常数c2比基底基板的晶格常数c1小(c1＞c2)，所以为了与基底基板侧的晶格常数c1相配合，在基底层的内部产生拉伸应力。结果，在基底层的厚度在规定的厚度以上的情况下不能够承受该拉伸应力，在基底层沿着(000-1)面形成裂缝。由此，能够在基底层上容易地形成由(000-1)面构成的端面，该端面成为用于在基底层上形成氮化物类半导体层的(000-1)面的基准。结果，在基板上形成氮化物类半导体层时，能够以接续由在基底层形成的裂缝的一个面构成的(000-1)刻面的方式，容易地形成具有由(000-1)面构成的第一侧面的氮化物类半导体层。
附图说明
图1是用于说明本发明的半导体元件的概要结构的立体图。
图2是表示氮化物类半导体的结晶方位和本发明的氮化物类半导体发光元件的基板的主表面的法线方向的范围的图。
图3是用于说明本发明的半导体元件的概要的制造工艺的截面图。
图4是表示本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的构造的截面图。
图5是表示具有本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的半导体激光器的构造的立体图。
图6是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图7是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图8是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图9是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图10是用于说明本发明的第一实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图11是表示本发明的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的构造的截面图。
图12是用于说明本发明的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图13是用于说明本发明的第二实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图14是表示本发明的第三实施方式的氮化物类半导体激光元件的构造的截面图。
图15是用于说明本发明的第三实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图16是用于说明本发明的第三实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的平面图。
图17是表示本发明的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的构造的截面图。
图18是用于说明本发明的第四实施方式的氮化物类半导体激光元件的制造工艺的截面图。
图19是使用扫描型电子显微镜(SEM)观察在本发明的第四实施方式的制造工艺中的n型GaN基板上的氮化物类半导体层的结晶生长的状态而得到的截面SEM照片。
图20是使用扫描型电子显微镜(SEM)观察在本发明的第四实施方式的制造工艺中的n型GaN基板上的氮化物类半导体层的结晶生长的状态而得到的截面SEM照片。
图21是表示本发明的第五实施方式的氮化物类半导体激光元件的构造的截面图。
图22是表示本发明的第六实施方式的发光二极管芯片(LED芯片)的构造的截面图。
图23是用于说明本发明的第六实施方式的LED芯片的制造工艺的截面图。
图24是表示本发明的第七实施方式的场效应晶体管(FET)的构造的立体图。
图25是用于说明本发明的第七实施方式的FET的制造工艺的截面图。
图26是用于说明本发明的第七实施方式的FET的制造工艺的截面图。
图27是用于说明本发明的第七实施方式的FET的制造工艺的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
首先，参照图1，在说明本发明的具体实施方式之前，举出氮化物类半导体激光元件10为例，说明本发明的氮化物类半导体元件的概要结构。
如图1所示，氮化物类半导体激光元件10，在生长用基板1上，形成有以下述顺序依次叠层有第一半导体层2、发光层3和第二半导体层4的氮化物类半导体层5。在氮化物类半导体层5形成有沿共振器方向(A方向)延伸的侧面10a和侧面10b。这里，在侧面10a由(000-1)面构成的情况下，优选侧面10b由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面(此处满足A≥0和B≥0，并且，A和B中的至少任意一方是不为0的整数)构成。
此外，氮化物类半导体激光元件10的B方向的侧面10a和侧面10b，分别将形成在生长用基板1的主表面的侧端面10c的台阶部1b的侧壁1d、和形成在生长用基板1的主表面的侧端面10d的台阶部1c的侧壁1e作为起点而生长形成。从而，侧面10a和侧面10b由结晶生长刻面构成，具有高平坦性。其中，生长用基板1是本发明的“基板”的一个例子，第一半导体层2、发光层3和第二半导体层4分别是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。此外，侧面10a和10b分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子，侧端面10c和10d分别是本发明的“第一侧端面”和“第二侧端面”的一个例子。此外，台阶部1b和1c分别是本发明的“第一台阶部”和“第二台阶部”的一个例子，侧壁1d和侧壁1e分别是本发明的“第一侧壁”和“第二侧壁”的一个例子。
此外，在氮化物类半导体层5的第二半导体层4，形成有台面形状的凸部和凸部两侧的平坦部。以从共振器面10e侧看，与共振器方向(A方向)大致平行地条状延伸的方式形成该凸部，从而构成氮化物类半导体激光元件10的脊部4a。此外，在位于脊部4a的下部的发光层3的部分形成光波导路径。另外，波导路径构造的形成方法并不限于形成脊部的方法，也可以通过埋入异质构造等形成波导路径构造。此外，共振器面10e由(-A，A+B，-B，0)面构成，光波导路径和脊部4a与[0001]方向垂直，并且，沿着作为基板(生长用基板1)的主表面的面内方向的[-A，A+B，-B，0]方向延伸。此外，以覆盖第二半导体层4的平坦部的上表面和凸部的两侧面的方式形成有由SiO2等构成的电流阻挡层6。此外，在生长用基板1的下表面上，形成第一电极7，并且以覆盖在第二半导体层4的凸部(脊部4a)上和电流阻挡层6上的方式，形成第二电极8。
此外，在本发明中，生长用基板1，可以由基板或半导体层构成，也可以由基板和半导体层这两者构成。此外，在生长用基板1由基板和半导体层这两者构成的情况下，半导体层在基板与第一半导体层2之间形成。此外，生长用基板1也可以用作在生长半导体层之后在半导体层的生长面(主表面)支撑导体层的支撑基板。
此外，基板能够使用GaN基板、α-SiC基板。在GaN基板和α-SiC基板上，形成具有与基板相同的主表面的氮化物类半导体层。例如，在α-SiC基板的a面和m面上，分别形成以a面和m面作为主表面的氮化物类半导体层。此外，也可以将形成有以a面作为主表面的氮化物类半导体的r面蓝宝石基板用作基板。此外，能够将形成有以a面和m面作为主表面的氮化物类半导体层的LiAlO2基板或LiGaO2基板用作基板。
此外，在pn结型的氮化物类半导体激光元件10中，第一半导体层2和第二半导体层4具有相互不同的导电性。可以是第一半导体层2为p型、第二半导体层4为n型，也可以是第一半导体层2为n型、第二半导体层4为p型。
此外，第一半导体层2和第二半导体层4也可以包括禁带宽度比发光层3大的覆盖(clad)层(未图示)等。此外，第一半导体层2和第二半导体层4也可以以距离发光层3由近到远的顺序分别包括覆盖层和接触层(未图示)。这时，接触层的禁带宽度优选比覆盖层小。
此外，作为量子阱的发光层3，作为阱层能够使用GaInN，作为势垒层能够使用禁带宽度比阱层大的AlGaN、GaN和GaInN。此外，作为覆盖层和接触层，能够使用GaN和AlGaN。
此外，也可以利用由InGaN、AlN、InN、BN、TlN和它们的混晶构成的纤维锌矿构造的氮化物类半导体层形成氮化物类半导体层5。此外，第二电极8也可以形成在第二半导体层4上的一部分的区域中。另外，在半导体元件为发光二极管(LED)的情况下，光的取出面(上表面)的第二电极8优选具有透光性。
在上述内容中，作为氮化物类半导体元件，以发光元件(激光元件)作为例子进行了说明，但是本发明也可以应用于晶体管等电子器件、光二极管、太阳能电池等受光元件。
下面，参照图2，说明本发明的氮化物类半导体元件的基板的面方位。
如图2所示，以符号9a表示的半导体层的主表面或生长用基板9的表面的法线方向，分别是通过由线300、线400、线500和线600包围的范围(以斜线绘有阴影线的区域)的方向。这里，线300是连结[11-20]方向和大致[10-10]方向的线，通过线300的方向是[C+D，C，-2C-D，0]方向(满足C≥0和D≥0，并且，C和D中的至少任意一方是不为0的整数)。此外，线400是连结[11-20]方向和大致[11-2-5]方向的线，通过线400的方向是[1，1，-2，-E]方向(0≤E≤5)。此外，线500是连结[10-10]方向和大致[10-1-4]方向的线，通过线500的方向是[1，-1，0，-F]方向(0≤F≤4)。此外，线600是连结大致[11-2-5]方向和大致[10-1-4]方向的线，通过线600的方向是[G+H，G，-2G-H，-5G-4H]方向(满足G≥0和H≥0，并且，G和H中的至少任意一方是不为0的整数)。
接着，参照图1和图3，以氮化物类半导体激光元件10的制造为例说明本发明的半导体元件的概要的制造方法。
首先，如图3所示，在形成有沿规定的方向(图1的A方向)延伸的多个凹部1a的生长用基板1的上表面上，以具有侧面10a和侧面10b的方式，形成氮化物类半导体层5。此时，也可以在生长用基板1与第一半导体层2之间形成缓冲层。
此处，更具体地说，通过使半导体层的主表面或生长用基板1的表面为a面((11-20)面)，能够形成由将凹部1a的侧壁1d作为起点的(000-1)面构成的侧面10a、和由将凹部1a的侧壁1e作为起点的(11-22)面构成的侧面10b。此外，通过使半导体层的主表面或生长用基板1的表面为m面((1-100)面)，能够形成由将凹部1a的侧壁1d作为起点的(000-1)面构成的侧面10a、和由将凹部1a的侧壁1e作为起点的(1-101)面构成的侧面10b。此外，通过使半导体层的主表面或生长用基板1的表面为(11-2-2)面，能够容易地形成由将凹部1a的侧壁1d作为起点的(000-1)面构成的侧面10a、和由将凹部1a的侧壁1e作为起点的(11-22)面构成的侧面10b。此外，通过使半导体层的主表面或生长用基板1的表面为(1-10-2)面，能够容易地形成由将凹部1a的侧壁1d作为起点的(000-1)面构成的侧面10a、和由将凹部1a的侧壁1e作为起点的(1-101)面构成的侧面10b。
更具体地说，例如，也可以在m面((1-100)面)、a面((11-20)面)等与n型GaN基板的(000±1)面垂直的主表面上形成槽部(凹部)之后，形成氮化物类半导体层5。或者，也可以在a面((11-20)面)等与n型GaN基板的(000±1)面垂直的主表面上隔着基底层形成氮化物类半导体层5。
此外，通过由(000-1)面构成生长用基板1的侧壁1d，从而在生长用基板1的主表面上形成具有由(000-1)面构成的侧面10a的氮化物类半导体层5时，接续由(000-1)面构成的侧壁1d形成半导体层的(000-1)面，因此，能够在生长用基板1的表面上容易地形成由(000-1)面构成的侧面10a。
此外，在由纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成半导体层的情况下，生长用基板1能够使用氮化物类半导体基板或异质基板。作为不是氮化物类半导体的异质基板，例如，能够使用六方晶构造和菱面体构造的α-SiC基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板、Si基板、蓝宝石基板、尖晶石基板和LiAlO2基板等。此外，也能够使用预先生长有以a面((11-20)面)作为主表面的氮化物类半导体的r面((1-102)面)蓝宝石基板、预先生长有以a面或m面((1-100)面)作为主表面的氮化物类半导体的a面SiC基板或m面SiC基板等。此外，也能够使用预先生长有以m面作为主表面的氮化物类半导体的LiAlO2、LiGaO2基板等的(100)面基板。另外，通过使用氮化物类半导体基板，能够得到结晶性最佳的氮化物类半导体层。
此后，如图3所示，对第二半导体层4的上表面的规定区域进行干蚀刻。由此形成由各个第二半导体层4的凸部构成的多个脊部4a。而且，以覆盖在第二半导体层4的凸部以外的平坦部的上表面上和覆盖脊部4a的两侧面的方式形成电流阻挡层6。此后，在第一半导体层2的下表面上形成第一电极7，并且在电流阻挡层6上形成第二电极8。
最后，对图3所示的晶片状态的氮化物类半导体激光元件10进行条(bar)状解理，并且，沿生长用基板1的凹部1a的部分的分割线200(用虚线表示)、沿共振器方向(脊部4a的延伸方向)进行元件分割，从而形成图1所示的已芯片化的各个氮化物类半导体激光元件10。
在本发明的氮化物类半导体激光元件10中，如上所述，包括形成有将生长用基板1的台阶部1b的侧壁1d作为起点的侧面10a、和将生长用基板1的台阶部1c的侧壁1e作为起点的侧面10b的氮化物类半导体层5。由此，与通过蚀刻、机械划线、激光划线等在氮化物类半导体层5形成分割槽并芯片化的氮化物类半导体激光元件不同，侧面10a和10b不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。从而，因为在侧面10a和10b，不存在通过上述方法形成分割槽的情况下在发光层3中产生的缺陷等，所以能够抑制氮化物类半导体激光元件10的发光效率的降低。由此，因为在氮化物类半导体激光元件10中难以产生异常发热等，所以能够抑制氮化物类半导体激光元件10的寿命的降低。
此外，在本发明的氮化物类半导体激光元件10的制造工艺中，包括生长氮化物类半导体层5的工序，该氮化物类半导体层5包括将生长用基板1的凹部1a的侧壁1d作为起点生长形成的侧面10a、和将生长用基板1的凹部1a的侧壁1e作为起点生长形成的侧面10b。由此，在氮化物类半导体层5在生长用基板1上结晶生长时，相比于生长层的上表面(氮化物类半导体层5的主表面)生长的生长速度，侧面10a和侧面10b分别形成的生长速度较慢，因此，生长层的上表面(主表面)能够在保持平坦性的同时生长。由此，与不形成由上述侧面10a和10b构成的侧面的情况下的氮化物类半导体层5的生长层表面相比较，能够进一步提高具有发光层3的半导体层的表面的平坦性。认为其的理由如下所述。
可以认为，(000-1)面、{A+B，A，-2A-B，2A+B}面这样的生长速度缓慢的面的表面能量较小，另一方面，作为生长速度快的面的一个例子，例如(1-100)面等的表面能量大。因为结晶生长中的表面是表面能量小的一方更稳定，所以在进行仅将上述(1-100)面作为生长面的结晶生长的情况下，容易出现表面能量比(1-100)面小的(1-100)面以外的面。结果，容易损害生长面(主表面)的平坦性。另一方面，在本发明中，在形成表面能量比例如作为主表面生长的(1-100)面等小的(000-1)面、{A+B，A，-2A-B，2A+B}面的同时使生长面((1-100)面)生长，因此，与仅将上述(1-100)面作为生长面进行结晶生长的情况相比较，能够减小生长面(主表面)的表面能量。由此，认为能够改善生长面的平坦性。
此外，在本发明的氮化物类半导体激光元件10的制造工艺中，利用侧面10a和10b，以在从生长用基板1沿着氮化物类半导体层5的叠层方向远离的方向(C2方向)上氮化物类半导体层5的平面面积变小(形成前端较细的形状)的方式形成氮化物类半导体层5，从而，在与生长用基板1相反的一侧(C2侧)的氮化物类半导体层5的表面上，利用侧面10a和10b形成比台阶部1b和1c(凹部1a)中的平面面积大的空间(凹部1a的上部区域(参照图3))，因此，在对氮化物类半导体元件进行芯片化时，能够在侧面10a与侧面10b之间容易地分割晶片。
下面，基于附图说明使上述的本发明的概念具体化的实施方式。
(第一实施方式)
参照图4和图5，说明第一实施方式的氮化物类半导体激光元件30的构造。
该第一实施方式的氮化物类半导体激光元件30由将(11-2-2)面作为主表面的纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成。
此外，如图4所示，氮化物类半导体激光元件30，在具有约100μm厚度的n型GaN基板11上形成有发光元件层12。此外，在发光元件层12中形成有：具有约2.0μm厚度的由n型Al0.05Ga0.95N构成的n型覆盖层13；以及由MQW构造构成的发光层14，该发光层14叠层有具有约3nm厚度的由Ga0.7In0.3N构成的阱层(未图示)、和具有约20nm厚度的由GaN构成的势垒层(未图示)。此外，在发光层14上，形成有具有约0.5μm厚度的由p型Al0.05Ga0.95N构成，且由具有约0.4μm高度(厚度)的凸部和在凸部两侧(B方向)具有约0.1μm厚度的平坦部构成的p型覆盖层15。利用该p型覆盖层15的凸部，构成作为电流通路的脊部15a。此外，在位于脊部15a的下部的发光层14的部分形成有光波导路径。其中，n型GaN基板11是本发明的“基板”的一个例子，发光元件层12、n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15，分别是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。此外，n型覆盖层13和p型覆盖层15分别是本发明的“第一半导体层”和“第二半导体层”的一个例子。另外，也可以在n型GaN基板11与n型覆盖层13之间形成由n型Al0.01Ga0.99N构成的缓冲层(未图示)，也可以在发光层14与n型覆盖层13和p型覆盖层15之间分别形成光引导层(未图示)。此外，也可以在发光层14与p型覆盖层15之间形成盖(cap)层(未图示)。此外，在p型覆盖层15的凸部上形成有p侧欧姆电极16。另外，也可以在p型覆盖层15与p侧欧姆电极16之间形成p型接触层。
此处，在第一实施方式中，从n型覆盖层13到p型覆盖层15，利用由发光元件层12的(000-1)面构成的刻面12a、和由在制造工艺中在与刻面12a相对的区域形成的(11-22)面构成的刻面12b，形成沿氮化物类半导体激光元件30的共振器方向([1-100]方向(A方向))延伸的侧面。其中，刻面12a和12b，分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。
此外，刻面12a和12b，在后述的制造工艺中，分别以在n型GaN基板11的主表面预先形成的、沿[1-100]方向(A方向)延伸的槽部21(台阶部21c和21d)的内侧面21a和21b作为起点，形成为相对于n型GaN基板11的主表面倾斜规定的角度地延伸的倾斜面。具体地说，刻面12a相对于发光元件层12的上表面(主表面)生长的[11-2-2]方向倾斜约32°地延伸。此外，刻面12b相对于[11-2-2]方向倾斜约26°地延伸。由此，如图4所示，半导体激光元件30中，沿共振器面的方向(B方向)的截面，具有在发光元件层12的部分，沿着从n型GaN基板11的主表面远离的方向(C2方向)前端变细的形状。其中，槽部21、内侧面21a和21b分别是本发明的“凹部”、“第一侧壁”和“第二侧壁”的一个例子。
此外，刻面12a和12b，以相对于发光元件层12的上表面(主表面)成钝角的方式形成。具体地说，刻面12a相对于发光元件层12的上表面倾斜约122°，并且，刻面12b相对于发光元件层12的上表面倾斜约116°。另外，在图4中，为了进行图示，只在1个半导体激光元件30上标注表示结构要素的符号，在左侧邻接排列的半导体激光元件30(用虚线表示外形)也具有同样的结构。
此外，如图4所示，以覆盖p侧欧姆电极16和p型覆盖层15的凸部的两侧面、p型覆盖层15的平坦部、刻面12a和12b、以及槽部21的内侧面21a(21b)并且具有规定的形状的方式，形成有由SiO2构成的绝缘膜17a。此外，以覆盖p侧欧姆电极16和绝缘膜17a的上表面的方式，形成有p侧垫电极18。此外，在n型GaN基板11上的下表面上，以距离n型GaN基板11由近到远的顺序，形成有n侧欧姆电极19和n侧电极20。另外，在n侧欧姆电极19的两侧(B方向)，分别形成有由SiO2构成的绝缘膜17b。
此外，在具有第一实施方式的氮化物类半导体激光元件30的半导体激光器中，如图5所示，通过AuSn等导电性粘接层31，氮化物类半导体激光元件30被固定在副基台(submount)32上。此外，通过导电性粘接层31，副基台32被固定在设置在金属制的干部(stem)33上的台座部34上。在该干部33上设置有2个引线端子35和36。
此外，如图5所示，使用Au导线37，氮化物类半导体激光元件30的上表面与干部33的引线端子35引线接合。此外，副基台32的上表面32a通过基底金属38，使用Au导线39，与台座部34引线接合。此外，在干部33主体上，安装有带有透过激光的窗口的未图示的盖。
接着，参照图4和图6～图10，说明第一实施方式的氮化物类半导体激光元件30的制造工艺。
首先，如图6和图7所示，利用蚀刻技术，在n型GaN基板11的由(11-2-2)面构成的主表面上，形成在B方向具有约5μm的宽度W1、并且具有约2μm的深度，沿[1-100]方向(A方向)延伸的多个槽部21。另外，在图6中，粗斜线部分是作为槽部21被蚀刻的区域。此外，槽部21在B方向上以约300μm(＝W1+L1(L1＝约295μm))的周期形成条状。另外，也可以以使在B方向上形成槽部21的间隔为约2μm～约1mm的范围的方式形成槽部21。由此，如图7所示，在n型GaN基板11的槽部21形成内侧面21a和21b。
接着，如图8所示，利用有机金属气相生长(MOCVD)法，在具有槽部21的n型GaN基板11上，依次叠层n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15等，从而形成发光元件层12。
此时，在第一实施方式中，如图8所示，在n型GaN基板11上生长发光元件层12的情况下，在[1-100]方向上条状延伸的槽部21的内侧面21a上，发光元件层12，在形成刻面12a的同时结晶生长，该刻面12a由沿着相对于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约32°)的方向延伸的(000-1)面构成。此外，在与槽部21的内侧面21a相对的内侧面21b侧，发光元件层12，在形成刻面12b的同时结晶生长，该刻面12b由沿着相对于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约26°)的方向延伸的(11-22)面构成。由此，刻面12a和12b分别以相对于发光元件层12的上表面(主表面)成钝角的方式形成。
此后，如图9所示，在p型覆盖层15的上表面上，利用光刻法形成抗蚀剂图案(未图示)，之后以该抗蚀剂图案作为掩模，从p型覆盖层15的上表面朝向C1方向对规定的区域进行蚀刻。由此，形成由p型覆盖层15的凸部构成的脊部15a。然后，以覆盖在包括p型覆盖层15的凸部和平坦部的上表面上(包括脊部15a)、且覆盖刻面12a和12b、以及槽部21的内侧面21a(21b)的方式形成由SiO2构成的绝缘膜17a。此时，被刻面12a和12b与槽部21包围的凹部25(参照图8)被绝缘膜17a完全填埋。
此后，通过蚀刻加工除去与脊部15a上对应的区域的绝缘膜17a的部分，使p型覆盖层15的上表面露出，并且在露出的脊部15a上，利用真空蒸镀法形成p侧欧姆电极16(参照图9)。然后，沿着p侧欧姆电极16的上表面和绝缘膜17a的上表面，形成p侧垫电极18(参照图9)。
此外，如图9所示，在n型GaN基板11上的下表面上，形成由SiO2构成的绝缘膜17b。之后，通过蚀刻加工除去绝缘膜17b的规定区域，并且在被除去的部分(n型GaN基板11的下表面上)利用真空蒸镀法形成p侧欧姆电极19。进一步，在p侧欧姆电极19上和p侧欧姆电极19的两侧(B方向)的绝缘膜17b上，通过真空蒸镀法形成n侧电极20。
下面，如图10所示，在n型GaN基板11的与槽部21相对的下表面的绝缘膜17b上，通过激光划线、金刚石划线等机械式划线，形成与n型GaN基板11的槽部21平行地延伸的直线状的划线槽22。另外，划线槽22以具有直到绝缘膜17b的下部的n型GaN基板11的深度的方式形成。
此后，通过对图10所示的晶片状态的氮化物类半导体激光元件30进行条状解理，形成共振器面。进一步，如图10所示，通过将前端锐利的例如楔23等从上方沿垂直方向(C2方向)向条状态的氮化物类半导体激光元件30按压，在划线槽22的位置(用虚线表示)在B方向上分离晶片。由此，形成图4所示的已芯片化的各个氮化物类半导体激光元件30。另外，通过在B方向上对晶片进行元件分离，槽部21形成为台阶部21c和21d(参照图4)，该台阶部21c和21d是氮化物类半导体激光元件30的B方向的侧端面30a和30b的一部分。其中，侧端面30a和30b分别是本发明的“第一侧端面”和“第二侧端面”的一个例子，台阶部21c和21d分别是本发明的“第一台阶部”和“第二台阶部”的一个例子。
在第一实施方式中，如上所述，具有发光元件层12，该发光元件层12包括分别以在n型GaN基板11的主表面形成的槽部21的内侧面21a和21b作为起点的刻面12a和12b。由此，与在发光元件层12通过蚀刻、机械划线、激光划线等形成分割槽并芯片化的氮化物类半导体激光元件不同，刻面12a和12b不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。从而，在刻面12a和12b中，不存在在通过上述方法形成分割槽的情况下在发光层14中产生的缺陷等，因此能够抑制氮化物类半导体激光元件30的发光效率的降低。从而，因为在氮化物类半导体激光元件30中难以产生异常发热等，所以能够抑制氮化物类半导体激光元件30的寿命的降低。
此外，在第一实施方式的制造工艺中，包括生长发光元件层12的工序，该发光元件层12包括分别以在n型GaN基板11的主表面上形成的槽部21的内侧面21a和21b作为起点而生长形成的刻面12a和12b。由此，发光元件层12在n型GaN基板11上结晶生长时，相比于生长层的上表面(发光元件层12的主表面)生长的生长速度，形成分别以内侧面21a和21b作为起点的刻面12a和12b的生长速度较慢，因此，生长层的上表面(主表面)在保持平坦性的同时生长。由此，与不形成由上述刻面12a和12b构成的侧面的情况下的发光元件层的生长层表面相比，能够进一步提高具有发光层14的发光元件层12的表面的平坦性。
此外，在第一实施方式中，采用刻面12b由(11-22)面构成的结构，通过在形成有槽部21的n型GaN基板11的表面上使发光元件层12生长，在由(000-1)面构成的刻面12a之外，能够容易地形成由(11-22)面构成的刻面12b。
此外，在第一实施方式中，以相对于发光元件层12的主表面(上表面)成钝角的方式形成刻面12a和12b，从而，刻面12a和12b相对的区域(n型GaN基板11的槽部21的上部区域(图8的凹部25))，以从n型GaN基板11朝向发光元件层12的上表面变宽的方式形成。由此，能够抑制刻面12a和12b相互接近，因此，在使氮化物类半导体激光元件30芯片化时，能够容易地在刻面12a和12b之间的形成有绝缘膜17a的部分进行分割。
此外，在第一实施方式中，采用由发光元件层12的刻面构成刻面12a和12b的结构，从而，能够与发光元件层12的结晶生长同时地分别形成上述刻面12a和12b的2种生长刻面。此外，在由刻面构成的刻面12a和12b中，不形成由于蚀刻、机械划线、激光划线等产生的微细的凹凸形状。从而，因为在发光元件层12(发光层14)中不会产生由微细的凹凸形状导致的缺陷等，所以与上述效果同样，能够进一步抑制氮化物类半导体激光元件30的发光效率和寿命的降低。
此外，在第一实施方式中，使用由GaN等氮化物类半导体构成的n型GaN基板11，利用在由氮化物类半导体构成的n型GaN基板11上发光元件层12的结晶生长，能够容易地形成具有由(000-1)面构成的刻面12a和由(11-22)面构成的刻面12b的发光元件层12。
此外，在第一实施方式中，以沿着脊部15a和光波导路径的延伸方向(A方向)延伸的方式形成刻面12a和12b，从而，能够将沿着脊部15a和光波导路径的延伸方向(A方向)延伸的刻面12a和刻面12b用作元件分割后的各个氮化物类半导体激光元件30的A方向的侧面。
此外，在第一实施方式中，从n型GaN基板11侧开始利用n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15形成发光元件层12，并且在p型覆盖层15形成沿A方向延伸的脊部15a，利用在p型覆盖层15形成的脊部15a，能够容易地形成用于将p型覆盖层15的下部的发光层14所发出的激光射出到外部的光波导路径。
此外，在第一实施方式中，以沿着光波导路径的延伸方向(A方向)延伸的方式构成台阶部21c和21d，从而能够使光波导路径和台阶部21c不交叉。
(第二实施方式)
在该第二实施方式中，与上述第一实施方式不同的是，在n型GaN基板11上形成由A1GaN构成的基底层50之后，形成发光元件层42，以下参照图11进行说明。
该第二实施方式的氮化物类半导体激光元件40由以(11-2-2)面作为主表面的纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成。
此外，如图11所示，氮化物类半导体激光元件40，在具有约100μm厚度的n型GaN基板11上，隔着具有约3～约4μm厚度的由Al0.05Ga0.95N构成的基底层50形成有发光元件层42。此外，在基底层50中，以沿共振器方向(与纸面垂直的方向)延伸的方式形成有多个槽状的裂缝51。其中，裂缝51是本发明的“凹部”的一个例子。此外，第二实施方式中的n型GaN基板11是本发明的“基底基板”的一个例子。此外，发光元件层42，与上述第一实施方式同样，由n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15构成。
此处，在第二实施方式中，从n型覆盖层13到p型覆盖层15，利用由发光元件层42的(000-1)面构成的刻面42a、和由在与刻面42a相对的区域形成的(11-22)面构成的刻面42b，形成沿氮化物类半导体激光元件40的共振器方向延伸的侧面。其中，刻面42a和42b分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。另外，在图11中，为了进行图示，只在1个半导体激光元件40上标注表示结构要素的符号，在左侧邻接排列的半导体激光元件40(用虚线表示外形)也具有同样的结构。此外，第二实施方式中的氮化物类半导体激光元件40的其它构造与上述第一实施方式相同。
下面，参照图11～图13，说明第二实施方式的氮化物类半导体激光元件40的制造工艺。
此处，在第二实施方式的制造工艺中，如图12所示，在n型GaN基板11上，生长具有约3μm～约4μm厚度的由Al0.05Ga0.95N构成的基底层50。另外，在使基底层50结晶生长时，因为基底层50的晶格常数c2比n型GaN基板11的晶格常数c1小(c1＞c2)，所以达到规定的厚度的基底层50，为了与n型GaN基板11的晶格常数c1取得配合，在基底层50的内部产生拉伸应力R(参照图12)。结果，伴随着基底层50在B方向上局部地收缩，在基底层50，形成图12所示的裂缝51。此处，因为GaN和AlGaN的c轴的晶格常数之差大于GaN和AlGaN的a轴的晶格常数之差，所以裂缝51容易在与基底层50的(0001)面和n型GaN基板11的主表面的(11-2-2)面平行的[1-100]方向(A方向)上形成。另外，在图12中，示意性地表示在基底层50中自发地形成有裂缝51的状态。
此外，在平面地看形成有裂缝51的n型GaN基板11时，与图6所示的槽部21的形成状态同样，裂缝51以沿着与n型GaN基板11的B方向大致正交的[1-100]方向(A方向)条状地延伸的方式形成。
此后，如图13所示，通过与上述第一实施方式同样的制造工艺，形成发光元件层42。其中，发光元件层42是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。
此时，在第二实施方式中，在沿[1-100]方向条状延伸的裂缝51的内侧面51a，发光元件层42，在形成刻面42a的同时结晶生长，该刻面42a由沿着相对于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约32°)的方向延伸的(000-1)面构成。此外，在与裂缝51的内侧面51a相对的内侧面51b侧，发光元件层42，在形成刻面42b的同时结晶生长，该刻面42b由沿着相对于n型GaN基板41的[11-2-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约26°)的方向延伸的(11-22)面构成。其中，内侧面51a和51b分别是本发明的“第一侧壁”和“第二侧壁”的一个例子。由此，刻面42a和42b，与上述第一实施方式同样，以相对于发光元件层42的上表面(主表面)分别成钝角的方式形成。
此后，通过与上述第一实施方式同样的制造工艺，对晶片状态的氮化物类半导体激光元件40进行条状解理和元件分割。由此，形成图11所示的已芯片化的各个氮化物类半导体激光元件40。另外，通过在B方向对晶片进行元件分离，裂缝51形成为氮化物类半导体激光元件40的B方向的侧端面40a和40b的一部分，即台阶部51c和51d(参照图11)。其中，侧端面40a和40b分别是本发明的“第一侧端面”和“第二侧端面”的一个例子，台阶部51c和51d分别是本发明的“第一台阶部”和“第二台阶部”的一个例子。
在第二实施方式中，如上所述，包括在基底层50形成有裂缝51的n型GaN基板11；以及在n型GaN基板11的主表面上具有分别以裂缝51的内侧面51a和51b作为起点的刻面42a和42b的发光元件层42。由此，与在发光元件层42通过蚀刻、机械划线、激光划线等形成分割槽并芯片化的氮化物类半导体激光元件不同，刻面42a和42b不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。从而，在刻面42a和42b中，不存在在通过上述方法形成分割槽的情况下在发光层14中产生的缺陷等，因此，能够抑制氮化物类半导体激光元件40的发光效率的降低。由此，因为在氮化物类半导体激光元件40中难以产生异常发热等，所以能够抑制氮化物类半导体激光元件40的寿命的降低。
此外，在第二实施方式中，以在n型GaN基板11上形成由AlGaN构成的基底层50，并且n型GaN基板11的晶格常数c1和基底层50的晶格常数c2具有c1＞c2的关系的方式构成，分别以裂缝51的内侧面51a和51b作为起点，分别形成发光元件层42的刻面42a和42b。由此，在n型GaN基板11上形成由AlGaN构成的基底层50时，因为基底层50的晶格常数c2比n型GaN基板11的晶格常数c1小(c1＞c2)，所以为了与n型GaN基板11的晶格常数c1取得配合，在基底层50的内部产生拉伸应力R。结果，在基底层50的厚度为规定的厚度以上时，不能够承受该拉伸应力R，在基底层50形成裂缝51。由此，能够在基底层50容易地形成作为用于在基底层50上分别使发光元件层42的刻面42a((000-1)面)和刻面42b((11-22)面)结晶生长的起点的内侧面51a和51b。
此外，在第二实施方式中，通过以相对于发光元件层42的主表面(上表面)成钝角的方式形成刻面42a和42b，刻面42a和42b相对的区域(基底层50的裂缝51的上部区域(图12的凹部25))，以从n型GaN基板11朝向发光元件层42的上表面变宽的方式形成。由此，能够抑制刻面42a和42b相互接近，因此在使氮化物类半导体激光元件40芯片化时，能够容易地在刻面42a和42b之间的形成有绝缘膜17a的部分进行分割。另外，第二实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。
(第三实施方式)
在该第三实施方式的氮化物类半导体激光元件60制造工艺中，与上述第二实施方式不同，通过在n型GaN基板61上的基底层50形成虚线状的划线痕迹70，形成控制了裂缝的产生位置的裂缝71，以下，参照图12和图14～图16进行说明。其中，n型GaN基板61是本发明的“基底基板”的一个例子，裂缝71是本发明的“凹部”的一个例子。
该第三实施方式的氮化物类半导体激光元件60由将(1-10-2)面作为主表面的纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成。
此处，在第三实施方式的氮化物类半导体激光元件60的制造工艺中，与图8所示的情况同样，在n型GaN基板61(参照图14)上，使具有比上述第二实施方式的厚度(约3～约4μm)薄的临界膜厚程度的厚度的由AlGaN构成的基底层50生长。此时，在基底层50中，由于与第二实施方式同样的作用在内部产生拉伸应力R(参照图12)。此处，临界膜厚指的是在叠层有具有相互不同的晶格常数的半导体层时，在半导体层中不会产生由晶格常数差引起的裂缝时的半导体层的最小厚度。
此后，如图15所示，利用激光或金刚石头等，在基底层50上沿与B方向大致正交的[11-20]方向(A方向)，以约50μm的间隔形成虚线状的划线痕迹70。此外，划线痕迹70在B方向上以间隔L2的间距形成有多个。由此，如图16所示，在基底层50，以虚线状的划线痕迹70作为起点，裂缝推进至没有形成划线痕迹70的基底层50的区域中。结果，形成沿A方向分隔基底层50的大致直线状的裂缝71(参照图16)。其中，裂缝71是本发明的“凹部”的一个例子。
此外，这时，划线痕迹70也向深度方向(与图16的纸面垂直的方向)进行分割。由此，在裂缝71中，形成到达基底层50和n型GaN基板61的界面附近的内侧面71a和71b(用虚线表示)。其中，内侧面71a和71b分别是本发明的“第一侧壁”和“第二侧壁”的一个例子。
此后，通过与上述第二实施方式同样的制造工艺，在基底层50上形成发光元件层42。
此时，如图14所示，在n型GaN基板61上的发光元件层42中形成由沿着相对于n型GaN基板61的[1-10-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约47°)的方向延伸的(000-1)面构成的刻面42c、和由沿着相对于n型GaN基板61的[1-10-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约15°)的方向延伸的(1-101)面构成的刻面42d。其中，刻面42c和42d分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。
另外，第三实施方式的其它制造工艺与上述第二实施方式相同。从而形成图14所示的第三实施方式的氮化物类半导体激光元件60。
在第三实施方式中，如上所述，采用刻面42d由(1-101)面构成的结构，在形成有裂缝71的n型GaN基板61的表面上使发光元件层42生长，从而，在由(000-1)面构成的刻面42c之外，能够容易地形成由(1-101)面构成的刻面42d。
此外，在第三实施方式的制造工艺中，在形成裂缝71时，包括在n型GaN基板61上将基底层50形成至临界膜厚程度的厚度之后，对基底层50，在B方向上以间隔L2的间距形成沿[11-20]方向(A方向)延伸的多个虚线状(约50μm间隔)的划线痕迹70的工序。由此，在基底层50，形成以虚线状的划线痕迹70作为起点、与A方向平行并且沿B方向为等间隔的裂缝71。即，与上述第二实施方式所示的利用自发形成的裂缝并叠层半导体层的情况相比较，能够更容易地形成半导体激光元件的宽度(沿共振器面的方向的元件的宽度)一致的多个氮化物类半导体激光元件60(参照图14)。另外，第三实施方式的其它效果与上述第二实施方式相同。
(第四实施方式)
在该第四实施方式中，与上述第一实施方式不同的是，在具有由m面((1-100)面)构成的主表面的n型GaN基板81上形成由AlGaN构成的基底层50之后，形成发光元件层82，下面，参照图17进行说明。其中，n型GaN基板81和发光元件层82，分别是本发明的“基底基板”和“氮化物类半导体层”的一个例子。
该第四实施方式的氮化物类半导体激光元件80由将m面((1-100)面)作为主表面的纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成。
此外，如图17所示，氮化物类半导体激光元件80，在具有约100μm厚度的n型GaN基板81上，隔着具有约3～约4μm厚度的由Al0.05Ga0.95N构成的基底层50形成有发光元件层82。此外，在基底层50，以沿共振器方向(与纸面垂直的方向)延伸的方式形成有多个槽状的裂缝51。此外，发光元件层82，与上述第一实施方式同样，由n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15构成。
此处，在第四实施方式中，从n型覆盖层13到p型覆盖层15，利用由发光元件层82的(000-1)面构成的刻面82a、和由在与刻面82a相对的区域中形成的(1-101)面构成的刻面82b，形成沿氮化物类半导体激光元件80的共振器方向延伸的侧面。其中，刻面82a和82b分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。
此外，刻面82a，在后述的制造工艺中，以接续在基底层50形成的裂缝51的由(000-1)面构成的内侧面52a的方式，以沿着相对于n型GaN基板81的主表面大致垂直的方向([1-100]方向)延伸的方式形成。此外，刻面82b，由以裂缝51的内侧面52b作为起点的倾斜面构成，以相对于[1-100]方向倾斜约62°地延伸的方式形成。从而，刻面82b相对于发光元件层82的主表面(上表面)倾斜约118°。其中，内侧面52a和52b分别是本发明的“第一侧壁”和“第二侧壁”的一个例子。另外，第四实施方式的氮化物类半导体激光元件80的其它构造与上述第一实施方式相同。
接着，参照图17和图18，说明第四实施方式的氮化物类半导体激光元件80的制造工艺。
此处，在第四实施方式的制造工艺中，如图18所示，在具有约100μm厚度的n型GaN基板81上，使具有约3～约4μm厚度的由Al0.05Ga0.95N构成的基底层50生长。此时，与上述第二实施方式同样，在基底层50形成由n型GaN基板81与基底层50的晶格常数差引起的裂缝51。
此后，通过与上述第二实施方式同样的制造工艺，在基底层50上形成发光元件层82。
此时，在第四实施方式中，如图18所示，在沿[11-20]方向(A方向)延伸的裂缝51的内侧面52a，发光元件层82，以接续裂缝51的(000-1)面的方式在形成由沿[1-100]方向(C2方向)延伸的(000-1)面构成的刻面82a的同时结晶生长。此外，在与裂缝51的(000-1)面相对的(0001)面(内侧面52b)侧，发光元件层82，在形成由沿着相对于[1-100]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约62°)的方向延伸的(1-101)面构成的刻面(刻面82b)的同时结晶生长。由此，刻面82b以相对于发光元件层82的上表面(主表面)成钝角的方式形成。
此后，通过与上述第二实施方式同样的制造工艺，对晶片状态的氮化物类半导体激光元件80进行条状解理和元件分割。由此，形成图17所示的已芯片化的各个氮化物类半导体激光元件80。另外，通过在B方向上对晶片进行元件分离，裂隙51形成为氮化物类半导体激光元件80的B方向的侧端面80a和80b的一部分，即台阶部52c和52d(参照图17)。其中，侧端面80a和80b分别是本发明的“第一侧端面”和“第二侧端面”的一个例子，台阶部52c和52d分别是本发明的“第一台阶部”和“第二台阶部”的一个例子。
在第四实施方式中，如上所述，在具有由非极性面(m面((1-100)面))构成的主表面的n型GaN基板81上隔着基底层50形成发光元件层82，从而能够减少在半导体元件层(发光层14)产生的压电电场、自发极化等的内部电场。由此，因此能够进一步抑制包括共振器面附近范围的发光元件层82(发光层14)的发热，所以能够形成进一步提高发光效率的氮化物类半导体激光元件80。
此外，在第四实施方式中，采用裂缝51的内侧面52a由(000-1)面构成的结构，在n型GaN基板81的主表面上形成具有由(000-1)面构成的刻面82a的发光元件层82时，接续由(000-1)面构成的裂缝51的内侧面52a地形成发光元件层82的(000-1)面，因此，能够在n型GaN基板81上隔着基底层50容易地形成由(000-1)面构成的刻面82a。
此外，在第四实施方式中，以相对于发光元件层82的主表面(上表面)成钝角的方式形成刻面82b，刻面82a和82b相对的区域(基底层50的裂缝51的上部区域(图18的凹部25))，以从n型GaN基板81朝向发光元件层82的上表面变宽的方式形成。由此，因为能够抑制刻面82a和82b相互接近，所以在使氮化物类半导体激光元件80芯片化时，能够容易地在刻面82a和82b之间的形成有绝缘膜17a的部分进行分割。另外，第四实施方式的效果与上述第二实施方式相同。
[实施例]
参照图18～图20，说明为了确认上述第四实施方式的效果而进行的实验。
在该确认实验中，首先，使用与上述第四实施方式的制造工艺同样的制造工艺，在具有由m面((1-100)面)构成的主表面的n型GaN基板上，利用MOCVD法形成具有3～4μm厚度的由AlGaN构成的基底层。此时，在基底层形成有由n型GaN基板与基底层的晶格常数差引起的图19和图20所示的裂缝。此时，能够确认，如图20所示，裂缝形成沿相对于n型GaN基板的主表面垂直的方向延伸的(000-1)面。此外，能够确认，如图18所示，裂缝沿着与n型GaN基板的[0001]方向(B方向)正交的[11-20]方向(A方向)形成为条状。
接着，使用MOCVD法，在基底层上使由GaN构成的半导体层外延生长。结果，能够确认，如图20所示，在裂缝的由(000-1)面构成的内侧面，半导体层在以接续该面方位的方式形成沿垂直方向延伸的GaN的(000-1)面的同时在[1-100]方向(C2方向)结晶生长。此外，能够确认，如图20所示，在裂缝与(000-1)面相反的一侧的内侧面上，形成有由GaN的(1-101)面构成的倾斜面(刻面)。此外，能够确认，该倾斜面以相对于半导体层的上表面(主表面)成钝角的方式形成。由此，能够确认，设置在基底层的裂缝的2个内侧面分别成为结晶生长的起点，能够在基底层上形成半导体层。此外，能够确认，在形成基底层时，到达n型GaN基板的裂缝，伴随着半导体层的叠层，空隙的一部分被掩埋。
(第五实施方式)
参照图21，说明下述情况：在该第五实施方式的氮化物类半导体激光元件90中，与上述第一实施方式不同，在具有由m面((1-100)面)构成的主表面的n型4H-SiC基板91上，形成发光元件层92。其中，n型4H-SiC基板91和发光元件层92分别是本发明的“基板”和“氮化物类半导体层”的一个例子。
该第五实施方式的氮化物类半导体激光元件90，由将m面((1-100)面)作为主表面的纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成。其中，氮化物类半导体激光元件90是本发明的“半导体元件”和“半导体激光元件”的一个例子。
此外，如图21所示，氮化物类半导体激光元件90，在具有约100μm厚度的n型4H-SiC基板91上形成有发光元件层92。此外，发光元件层92，与上述第一实施方式同样，由n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15构成。
此处，在第五实施方式中，从n型覆盖层13到p型覆盖层15，利用由发光元件层92的(000-1)面构成的刻面92a、和由在与刻面92a相对的区域形成的(1-101)面构成的刻面92b，形成沿氮化物类半导体激光元件90的共振器方向(A方向)延伸的侧面。其中，刻面92a和92b分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。
此外，刻面92a，以接续在n型4H-SiC基板91的主表面形成的槽部93的内侧面93a的方式，以沿着相对于n型4H-SiC基板91的主表面大致垂直的方向([1-100]方向)延伸的方式形成。此外，刻面92b，由以槽部93的内侧面93b作为起点的倾斜面构成，以相对于[1-100]方向倾斜约62°地延伸的方式形成。其中，槽部93、内侧面93a和93b分别是本发明的“凹部”、“第一侧壁”和“第二侧壁”的一个例子。
另外，第五实施方式中的氮化物类半导体激光元件90的其它构造和制造工艺与上述第一实施方式相同。此外，第五实施方式的效果也与上述第一和第四实施方式相同。
(第六实施方式)
首先，参照图22，说明第六实施方式的LED芯片100的构造。其中，LED芯片100是本发明的“半导体元件”和“发光元件”的一个例子。
该第六实施方式的LED芯片100，由将(11-2-2)面作为主表面的纤维锌矿构造的氮化物类半导体构成。此外，关于LED芯片100的形状，从LED芯片100的上表面侧看，具有正方形、长方形、菱形或平行四边形等的平面形状。
此外，如图22所示，LED芯片100，在具有约100μm厚度的n型GaN基板11上形成有发光元件层112。此外，发光元件层112，与上述第一实施方式同样，由n型覆盖层13、发光层14和p型覆盖层15构成。其中，发光元件层112是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。
此处，在第六实施方式中，从n型覆盖层13到p型覆盖层15，利用由发光元件层112的(000-1)面构成的刻面112a、和由(11-22)面构成的刻面112b，形成沿LED芯片100的一个方向(图22的与纸面垂直的方向)延伸的侧面。其中，刻面112a和112b分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。
此外，刻面112a和112b，在制造工艺中，以在n型GaN基板11的主表面预先形成的槽部21的内侧面21a和21b作为起点，以相对于n型GaN基板11的主表面倾斜规定的角度地延伸的方式形成。具体地说，刻面112a，相对于发光元件层112的上表面(主表面)生长的[11-2-2]方向倾斜约32°地延伸。此外，刻面112b相对于[11-2-2]方向倾斜约26°地延伸。由此，如图22所示，LED芯片100沿着一个方向(与纸面垂直的方向)的截面，具有在发光元件层112的部分，沿着从n型GaN基板11的主表面远离的方向(C2方向)前端变细的形状。此外，刻面112a和112b以相对于发光元件层112的上表面(主表面)成钝角的方式形成。具体地说，刻面112a相对于发光元件层112的上表面倾斜约122°，并且，刻面112b相对于发光元件层112的上表面倾斜约116°。另外，在图22中，为了进行图示，只在1个LED芯片100上标注表示结构要素的符号，但是在左侧邻接排列的LED芯片100(用虚线表示外形)也具有同样的结构。
此外，如图22所示，在p型覆盖层15上形成有p侧欧姆电极16。此外，以具有规定的形状，并且覆盖p侧欧姆电极16的两侧面、刻面112a和112b、以及槽部21的内侧面21a(21b)的方式，形成有相对于发光波长透明的SiO2等的绝缘膜120a。此外，以覆盖p侧欧姆电极16和绝缘膜120的上表面的方式，形成有由ITO构成的具有透光性的p侧电极121。此外，在n型GaN基板11上的下表面上，以距离n型GaN基板11由近到远的顺序，形成n侧欧姆电极19和n侧电极20。另外，在n侧欧姆电极19的两侧(B方向)，分别形成有由SiO2构成的绝缘膜120b。
接着，参照图22和图23，说明第六实施方式的LED芯片100的制造工艺。
在第六实施方式的LED芯片100的制造工艺中，通过与上述第一实施方式中的氮化物类半导体激光元件30的制造工艺同样的制造工艺，在n型GaN基板11上形成发光元件层112。由此，分别形成由沿着相对于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约32°)的方向延伸的(000-1)面构成的刻面112a、和由沿着相对于n型GaN基板11的[11-2-2]方向(C2方向)倾斜规定的角度(约26°)的方向延伸的(11-22)面构成的刻面112b。
此后，通过与上述第一实施方式同样的制造工艺，依次形成p侧欧姆电极16、绝缘膜120a和120b、p侧电极121、n侧欧姆电极19和n侧电极20。
最后，通过对晶片状态的LED芯片100进行元件分割，形成图22所示的已芯片化的各个LED芯片100。另外，通过在B方向上对晶片进行元件分离，槽部21形成为LED芯片100的B方向的侧端面100a和100b的一部分，即台阶部21c和21d(参照图22)。其中，侧端面100a和100b分别是本发明的“第一侧端面”和“第二侧端面”的一个例子。
在第六实施方式中，如上所述，包括发光元件层112，该发光元件层112包括分别将在n型GaN基板11的主表面形成的槽部21的内侧面21a和21b作为起点的刻面112a和112b。由此，与利用蚀刻、机械划线、激光划线等在发光元件层112形成分割槽并芯片化的LED芯片不同，刻面112a和112b不是由通过上述方法形成的分割槽构成的侧面。从而，因为在刻面112a和112b不存在在通过上述方法形成分割槽的情况下在发光层14中产生的缺陷等，所以能够抑制LED芯片100的发光效率的降低。由此，因为在LED芯片100中难以产生异常发热等，所以能够抑制LED芯片100的寿命的降低。
此外，在第六实施方式中，以相对于发光元件层112的主表面(上表面)成钝角的方式形成刻面112a和112b，刻面112a和112b相对的区域(n型GaN基板11的槽部21的上部区域(图23的凹部25))，以从n型GaN基板11朝向发光元件层112的上表面变宽的方式形成。由此，因为能够抑制刻面112a和112b相互接近，所以在使LED芯片100芯片化时，能够容易地在刻面112a和112b之间形成有绝缘膜120a的部分进行分割。
此外，在第六实施方式中，通过使刻面112a和112b相对于发光元件层112的主表面成钝角，能够将来自发光层14的LED光，不仅通过发光元件层112的上表面而且通过相对于n型GaN基板11的主表面倾斜的刻面112a和112b容易地取出。由此，能够进一步提高LED芯片100的发光效率。
此外，如上所述，通过使刻面112a和112b相对于发光元件层112的主表面(上表面)分别倾斜约122°和约116°的角度，刻面112a和112b相对于发光元件层112的上表面具有大致相同程度的倾斜角度。由此，来自发光层14的LED光能够相同程度地透过刻面112a和112b。结果，能够抑制LED芯片100的光不均匀性。另外，第六实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。
(第七实施方式)
参照图24，说明作为电子器件的一个例子的第七实施方式的场效应晶体管(FET)200的构造。
FET200是具有所谓的凹进(recess)构造的高电子迁移率晶体管(HEMT)。在该FET200中，如图24所示，在掺杂钒的高电阻4H-SiC基板201的m((1-100)面)上形成有半导体层202。此外，FET200由半导体层202、在半导体层202的主表面上形成的源极电极203、漏极电极204和栅极电极205构成。其中，FET200是本发明的“电子器件”的一个例子。
此外，在半导体层202中形成有：具有约3μm厚度的由未掺杂GaN构成的第一氮化物半导体层211；具有约25nm厚度的由AlGaN构成的第二氮化物半导体层212；和具有约25nm厚度的由掺杂Si的n型GaN构成的盖层213。此外，盖层213形成在第二氮化物半导体层212的除去栅极电极205附近范围的区域，第二氮化物半导体层212的形成有栅极电极205的区域在表面露出。其中，半导体层202、第一氮化物半导体层211、第二氮化物半导体层212和盖层213分别是本发明的“氮化物类半导体层”的一个例子。
此处，在第一氮化物半导体层211的一部分与第二氮化物半导体层212的界面侧，掺杂有Si等n型杂质。由此，能够增加漏电流，能够更进一步地改善FET200的性能。
此外，栅极205，以与源极电极203和漏极电极204的配置方向正交的长度方向与半导体层202的[11-20]方向(图24的B方向)平行的方式形成。
此外，第二氮化物半导体层212具有比第一氮化物半导体层211的禁带大的禁带，在第二氮化物半导体层212和第一氮化物半导体层211之间形成异质结。此时，在第二氮化物半导体层212的一部分中，掺杂有Si等n型杂质，以n型杂质的浓度与掺杂层的厚度的积为1×1013cm-2以上的方式，用1×1013cm-2以上的掺杂量掺杂杂质。
此外，栅极电极205例如由Pd层和Au层构成，在第二氮化物半导体层212上形成。此外，源极电极203和漏极电极204例如由Ti层和Al层构成，在盖层213上形成。
进一步，在半导体层202中，通过形成(1-100)面的异质结，在异质结中由极化产生的载流子减少，因此能够降低异质结的表面载流子浓度。即，本来，氮化物类材料在[0001]方向具有较大的自发极化，而且，在存在[0001]方向的变形的情况下，因为产生由压电效应引起的较大的极化，所以在c面((0001面)的异质结中积蓄很多的载流子。在第七实施方式中，通过形成半导体202的(1-100)面的异质结，能够避免产生上述现象。
下面，参照图24～图27，说明第七实施方式的FET200。
首先，如图25所示，利用蚀刻技术，在4H-SiC基板201的主表面，形成具有与上述第一实施方式同样的形状的槽部21。
接着，通过MOCVD法，在具有槽部21的4H-SiC基板201上，通过依次叠层第一氮化物半导体层211、第二氮化物半导体层212和盖层213，形成半导体层202。
此时，在第七实施方式中，如图25所示，在槽部21的由(000-1)面构成的内侧面21a上，半导体层202接续槽部21的(000-1)面，在形成沿[1-100]方向(C2方向)延伸的(000-1)面的同时结晶生长。由此，半导体层202的(000-1)面形成为刻面202a。此外，在槽部21的与(000-1)面相对的(0001)面(内侧面21b)侧，半导体层202以内侧面21b作为起点，在形成刻面202b的同时结晶生长，该刻面202b由沿着相对于刻面202a倾斜规定的角度(＝约62°)的方向延伸的(1-101)面构成。其中，刻面202a和202b分别是本发明的“第一侧面”和“第二侧面”的一个例子。
此后，如图26所示，在半导体层202的盖层213，利用蚀刻技术形成沿[11-20]方向(B方向)延伸的槽部215。此后，如图27所示，在盖层213的表面上，以距离盖层213侧由近到远的顺序蒸镀Ti层和Al层，并且利用提离(lift-off)法分别形成源极电极203和漏极电极204。进一步，在被盖层213夹着的槽部215的规定的位置，以距离盖层213侧由近到远的顺序蒸镀Pd层和Au层，并且利用提离法形成栅极电极205。
最后，通过对元件(晶片)进行分割而进行芯片化，形成图24所示的第七实施方式的FET200。
通过如第七实施方式所示地形成FET200，不会如现有技术的使用(0001)面的异质结的FET那样在异质界面上积蓄高浓度的表面载流子，因此能够减少异质界面的二维电子气体浓度。即，能够进行箍断电压的精密控制，能够形成与现有技术的使用(0001)面的异质结的FET不同的常闭型的FET。
此外，在第七实施方式中，利用形成有刻面202a和202b的半导体层202形成FET200，从而，能够在半导体202中不存在缺陷等，抑制半导体元件的异常发热等，因此，能够抑制FET200的寿命的降低。另外，第七实施方式的其它效果与上述概要结构中的效果相同。
另外，应该考虑到此次公开的实施方式中所有方面都是例示而不是限制。本发明的范围并不是由上述实施方式的说明表示，而是由权利要求的范围表示，进一步，还包括在与权利要求的范围同等的意义和范围内的所有变更。
例如，在上述第二实施方式中，表示了利用n型GaN基板11和基底层50的晶格常数之差在基底层自发地产生裂缝51的例子，但是本发明并不限定于此，与上述第三实施方式同样，也可以通过在基底层形成虚线状的划线痕迹以控制裂缝的形成位置。
此外，在上述第二～第四实施方式中，表示了作为基底基板使用n型GaN基板，并且在n型GaN基板上形成有由AlGaN构成的基底层的例子，但是本发明并不限定于此，也可以使用InGaN基板作为基底基板，并且在InGaN基板上形成由GaN或AlGaN构成的基底层。
此外，在上述第二实施方式中，表示了利用n型GaN基板11和基底层50的晶格常数差在基底层50自发地形成裂缝51的例子，但是本发明并不限定于此，也可以仅在基底层50(参照图12)的A方向([1-100]方向)的两端部(与n型GaN基板11的A方向的端部对应的区域)形成划线痕迹。采用这样的结构，也能够将两端部的划线痕迹作为起点导入沿A方向延伸的裂缝。
此外，在上述第三实施方式中，表示了在基底层50虚线状地形成裂缝导入用的划线痕迹70的例子，但是本发明并不限定于此，也可以在基底层50的A方向(参照图15)的两端部(与n型GaN基板11的端部对应的区域)形成划线痕迹。采用这样的结构，也能够将两端部的划线痕迹作为起点导入沿A方向延伸的裂缝。
此外，在上述第一～第五实施方式中，表示了形成具有由SiO2电流阻挡层埋入脊部的折射率波导型的脊波导构造的氮化物类半导体激光元件的例子，但是本发明并不限定于此，也可以形成以由AlGaN等构成的半导体电流阻挡层埋入脊部的氮化物类半导体激光元件。或者，也可以形成具有在平坦的基板上依次形成下部覆盖层、发光层(活性层)和上部覆盖层等，并由电流阻挡层将其上的电流路径限制得较狭窄的构造增益波导型的氧化物条状构造的氮化物类半导体激光元件。

Claims (16)

1.一种氮化物类半导体元件，其特征在于，包括：
基板；
在所述基板的第一侧端面的主表面侧形成的第一台阶部；
在所述第一侧端面的相反侧、并且在与所述第一侧端面大致平行的第二侧端面的所述主表面侧形成的第二台阶部；和
氮化物类半导体层，
所述氮化物类半导体层具有：
在所述主表面上，具有由将所述第一台阶部的第一侧壁作为起点生长形成的(000-1)面构成且由所述氮化物类半导体层的结晶生长刻面构成的第一侧面、和将所述第二台阶部的第二侧壁作为起点生长形成且由所述氮化物类半导体层的结晶生长刻面构成的第二侧面。
2.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述氮化物类半导体层具有发光层，
所述氮化物类半导体元件是发光元件。
3.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述氮化物类半导体元件是电子器件。
4.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述第二侧面由{A+B，A，-2A-B，2A+B}面构成，其中，A≥0和B≥0，并且，A和B中的至少任意一方是不为0的整数。
5.如权利要求4所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述第二侧面由(1-101)面或(11-22)面构成。
6.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述氮化物类半导体层，利用所述第一侧面和所述第二侧面，以在从所述基板沿所述氮化物类半导体层的叠层方向远离的方向上所述氮化物类半导体层的平面面积变小的方式形成。
7.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
至少所述第一侧面或所述第二侧面中的任意一方以相对于所述主表面成钝角的方式倾斜地形成。
8.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述基板由氮化物类半导体构成。
9.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述基板包括基底基板、和在所述基底基板上形成的由AlGaN构成的基底层，在令所述基底基板和所述基底层的晶格常数分别为c1和c2时，具有c1＞c2的关系，
所述第一侧面和所述第二侧面，分别将以实质上与所述基底层的(0001)面和所述主表面平行地延伸的方式形成的裂缝的内侧面作为起点而形成。
10.如权利要求1所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述第一侧面和所述第二侧面沿第一方向延伸，并且所述氮化物类半导体元件具有沿所述第一方向延伸的光波导路径。
11.如权利要求10所述的氮化物类半导体元件，其特征在于：
所述氮化物类半导体层，从所述基板侧开始形成有第一半导体层、发光层和第二半导体层，并且所述第二半导体层形成有沿所述第一方向延伸的脊部。
12.一种氮化物类半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：
在基板的主表面形成多个凹部的工序；
在所述基板的主表面上，使多个氮化物类半导体层生长的工序，该氮化物类半导体层包括由将所述凹部的第一侧壁作为起点生长形成的(000-1)面构成且由所述氮化物类半导体层的结晶生长刻面构成的第一侧面，和与所述第一侧面相对、将所述凹部的第二侧壁作为起点生长形成且由所述氮化物类半导体层的结晶生长刻面构成的第二侧面；和
在所述第一侧面与所述第二侧面相对的区域中，分割形成有所述氮化物类半导体层的所述基板而进行芯片化的工序。
13.如权利要求12所述的氮化物类半导体元件的制造方法，其特征在于：
所述芯片化工序包括，以在所述第一侧面与所述第二侧面相对的区域的所述凹部的底部，分割形成有所述氮化物类半导体层的所述基板的方式进行芯片化的工序。
14.如权利要求12所述的氮化物类半导体元件的制造方法，其特征在于：
所述氮化物类半导体层具有发光层，
所述氮化物类半导体元件是发光元件。
15.如权利要求12所述的氮化物类半导体元件的制造方法，其特征在于：
所述第二侧面由{A+B，A，-2A-B，2A+B｝面构成，其中，A≥0和B≥0，并且，A和B中的至少任意一方是不为0的整数。
16.如权利要求12所述的氮化物类半导体元件的制造方法，其特征在于：
形成所述凹部的工序包括，平面地看，在所述基板的主表面上形成条状地延伸的(000-1)面的工序。
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