CN1765036A - 氮化物半导体元件及其制造方法 - Google Patents

氮化物半导体元件及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1765036A
CN1765036A CNA2004800079183A CN200480007918A CN1765036A CN 1765036 A CN1765036 A CN 1765036A CN A2004800079183 A CNA2004800079183 A CN A2004800079183A CN 200480007918 A CN200480007918 A CN 200480007918A CN 1765036 A CN1765036 A CN 1765036A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitride semiconductor
substrate
nitride
base plate
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800079183A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100349341C (zh
Inventor
菅原岳
川口靖利
石桥明彦
木户口勋
横川俊哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1765036A publication Critical patent/CN1765036A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100349341C publication Critical patent/CN100349341C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202—Cleaving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明的氮化物半导体元件的制造方法，其中包括：工序(A)，其准备：作为被分割成多个芯片用基板的氮化物半导体基板，分割后具有起着各芯片用基板作用的多个元件部分，和将所述元件部分结合的元件间部分，所述元件间部分的平均厚度比所述元件部分厚度小的氮化物半导体基板；工序(B)，其在氮化物半导体基板的上面形成在所述元件部分上具有条状开口部分的掩模层；工序(C)，其在所述氮化物半导体基板的上面，在通过所述掩模层的所述开口部分露出的区域上，使氮化物半导体层选择性生长；和工序(D)，其将所述氮化物半导体基板从所述氮化物半导体基板的元件间部分劈开，形成具有被分割成单个芯片用基板的多个氮化物半导体元件的。

Description

氮化物半导体元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及可以期待在光信息处理领域等应用的半导体激光器等氮化物半导体元件及其制造方法。
背景技术
为了扩大光盘的记录密度，要求缩短数据的读取/写入所需的激光光线的波长。在现在普及的DVD播放器或记录器中，广泛使用了波长660nm带的红色半导体激光器，这种红色半导体激光器，可以通过例如使InGaAlP系化合物半导体在GaAs基板上外延生长的方法制造。
近年来，为了比DVD进一步扩大记录密度，正在积极开发下一代光盘。作为这种下一代光盘用的光源，要求能够稳定地放射出比红色光线波长更短的蓝紫色激光光线(波长400nm带)。V族元素中含有氮(N)的III-V族氮化物半导体，比GaAs系半导体的禁带宽度大，由于吸收和放出光线的能量增大，所以发光波长短。因此，氮化物半导体有望作为短波长发光材料受到重视。
V族元素中含氮(N)的III-V族氮化物半导体，与GaAs系半导体相比禁带宽度大，由于吸收放出光线的能量增大，所以发光波长短。因此，氮化物半导体有望以短波长发光材料受到重视。
在氮化物半导体中，广泛对氮化镓系化合物半导体(GaN系半导体：AlxGayInzN(0≤x，y，z≤1，x+y+z＝1))进行了研究，蓝色发光二极管(LED)或绿色LED已被实用化。而且为了实现光盘装置的大容量化，需要在400nm带具有谐振波长的半导体激光器，正在推进以GaN系半导体作为材料的半导体激光器的开发。
但是，这种GaN系半导体激光器，与GaAs系半导体激光器不同，它不采用半导体基板，而一直是采用蓝宝石基板或者蓝宝石上低位错基板制作的。这是因为优质的GaN系半导体基板制造困难的缘故。但是最近，由于GaN系半导体基板的品质得到提高，所以开始研究采用GaN系半导体基板制作氮化物半导体元件。
图9是表示GaN基板上具有层叠结构的已有的半导体激光器结构的立体图。这种半导体激光器，例如公开在特开平11-330622号公报和特开2001-148357号公报等上。以下对照图10至图14，说明图9的半导体激光器的制造方法。
首先，准备图10所示的n型GaN基板301。n型GaN基板301由六方晶系的单晶构成，其主面(上面)是(0001)面。
然后如图11所示，利用有机金属气相生长(MOCVD)法，在n型GaN基板301上沉积n型氮化物半导体303和p型氮化物半导体304。n型氮化物半导体303，从靠近n型GaN基板301一侧含有n-AlGaN包层和n-GaN光导层；而p型氮化物半导体304，从靠近n型GaN基板301一侧，含有Ga1-xInxN/Ga1-yInyN(0＜y＜x＜1)多重量子井(MQW)活性层、p-GaN光导层，p-AlGaN金属包层和p-GaN接触层。
接着如图12所示，对p型氮化物半导体304的上面进行加工，形成分别有2微米宽度的多个隆起条状(ridge strip)。其中图12表示的是沿着与谐振器纵向垂直的面切割的截面。
此后如图13所示，利用绝缘膜305将在p型氮化物半导体304上形成的各隆起条状的两侧覆盖。隆起条状的上面借助于在绝缘膜305上形成的条状开口部分而露出。然后，形成例如由Ni/Au构成的p电极306，以便与隆起条状顶部内的p型氮化物半导体304接触。对基板301的背面必要时实施抛光处理后，形成例如由Ti/Al构成的n电极307。
进而沿着基板301的<11-20>方向进行一次劈开，形成由(1-100)面构成的谐振器端面。更具体讲，通过一次劈开由一个晶片形成多个型材(bar)，各型材具有与图13的纸面平行的谐振器端面。然后对各型材进行二次劈开，分离成芯片。更具体讲，沿着<1-100>方向进行二次劈开，按照图14所示进行芯片分离。<1-100>方向，与由(1-100)面构成的谐振器面垂直，经过二次劈开而露出的面，是与谐振器端面和基板主面二者垂直的(11-20)面。
使图9的元件动作时，将n电极307接地，利用未图示的驱动电路对p电极306施加电压。于是就可以从p电极306一侧向MQW活性层注入空穴，同时从n电极307一侧向MQW活性层注入电子。其结果，在MQW活性层内可以形成位错分布，产生光学收益，引起谐振波长400nm带的激光谐振。
利用上述方法制作半导体激光器芯片的情况下，存在芯片分离用二次劈开成品率差的问题。此问题起因于GaN等氮化物半导体基板具有的晶体结构。
在六方晶系氮化物半导体中，(1-100)面一般是容易劈开的面方位，与其垂直的(11-20)面比(1-100)面难于劈开。因此，使用GaN基板上的半导体激光器的情况下，为了得到高品质的谐振器端面，一次劈开通常沿着<11-20>方向进行，形成由(1-100)面构成的谐振器端面。然后，沿着<1-100>方向进行芯片分离用的二次劈开。然而，当沿着<1-100>方向劈开的情况下，大多会相对于<1-100>方向错位30度的方向，例如沿着<2-1-10>方向产生裂纹，使成品率降低。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种制造的成品率高的氮化物半导体元件及其制造方法。
本发明的氮化物半导体元件的制造方法，其中包括：准备氮化物的半导体基板的工序(A)，其中该半导体基板作为被分割成多个芯片用基板的氮化物半导体基板，具有分割后起着各芯片用基板作用的多个元件部分，和将所述元件部分结合的元件间部分，所述元件间部分的平均厚度比所述元件部分厚度更小；工序(B)，其在氮化物半导体基板的上面形成在所述元件部分上具有条状开口部分的掩模层；工序(C)，其在所述氮化物半导体基板的上面、通过所述掩模层的所述开口部分而露出的区域上，使氮化物半导体层选择性生长；和工序(D)，其将所述氮化物半导体基板从所述氮化物半导体基板的元件间部分劈开，形成具有被分割成单个芯片用基板的多个氮化物半导体元件。
在优选的实施方式中，所述工序(A)包括：准备上面平坦的氮化物半导体基板的工序(a1)；和通过在所述基板的上面形成沟槽，使所述元件间部分的平均厚度比所述元件部分的厚度更小的工序(a2)。
在优选的实施方式中，在所述工序(a1)中准备所述上面是(0001)面的GaN系半导体基板，在所述工序(a2)中沿<1-100>方位形成沟槽。
在优选的实施方式中，所述工序(a2)包括通过将所述基板的上面蚀刻0.1微米以上，形成所述沟槽的工序。
在优选的实施方式中，在所述工序(C)中，采用选择性生长法形成含有GaN系化合物半导体层的层叠结构。
在优选的实施方式中，在进行所述工序(D)中进行分割的时刻，存在于所述氮化物半导体基板的元件间部分上的氮化物半导体层的总厚度，比存在于所述元件部分上的氮化物半导体层的总厚度更小。
本发明的半导体发光元件，其中具备：具有在谐振器纵向上延伸的条状凸部的氮化物半导体基板；形成在所述氮化物半导体基板的主面上，在所述条状凸部的上面中所选择的区域上具有条状开口部分的掩模层；和在所述条状凸部的上面中所选择的区域上生长的氮化物半导体的层叠结构；
所述氮化物半导体层叠结构的厚度，比存在于所述掩模层上的氮化物半导体的厚度更大。
在优选的实施方式中，所述氮化物半导体的层叠结构，包括p型半导体层和n型半导体层。
在优选的实施方式中，所述基板是上面为(0001)面的GaN系化合物半导体基板，谐振器端面是(1-100)面。
在优选的实施方式中，所述凸部的宽度为50微米以上、500微米以下，所述掩模层的条状开口部分的宽度为30微米以上、480微米以下，而且比所述凸部的宽度更窄。
所述氮化物半导体层叠结构的宽度，比所述掩模层的条状开口部分的宽度更大，所述氮化物半导体的层叠结构包括在所述掩模层上朝着横向生长的部分。
在优选的实施方式中，所述掩模层将所述基板的凸部的两个侧面覆盖。
在优选的实施方式中，在所述氮化物半导体基板的主面上，存在于所述基板的凸部的两侧的阶差的高度是0.1微米以上。
附图的简要说明
图1是表示本发明的氮化物半导体元件的实施方式的结构的立体图。
图2是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图3是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图4是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图5是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图6是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图7是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图8是表示图1的氮化物半导体元件的制造方法的工序的截面图。
图9是表示已有的氮化物半导体激光器结构的立体图。
图10是表示图9的氮化物半导体激光器的制造方法的工序的截面图。
图11是表示图9的氮化物半导体激光器的制造方法的工序的截面图。
图12是表示图9的氮化物半导体激光器的制造方法的工序的截面图。
图13是表示图9的氮化物半导体激光器的制造方法的工序的截面图。
图14是表示图9的氮化物半导体激光器的制造方法的工序的截面图。
实施发明的最佳方式
以下参照附图详细说明本发明的实施方式。
首先参照图1。图1是表示本实施方式的氮化物半导体激光器结构的立体图。如图所示，本实施方式中的基板101可以用具有六方晶系晶体结构的n型GaN单晶制成。n型GaN基板101的主面(上面)，是(0001)面。而且将n型GaN基板101劈开分割成芯片，使谐振器端面变成(1-100)面，使元件的侧面变成(11-20)面。
本实施方式中，虽然采用n型GaN基板作为基板101，但是也可以根据元件结构将导电类型反转。而且只要是具有六方晶系晶体结构的氮化物半导体基板，另外也可以使用AlGaN基板或AlN基板等。
如图1所示，在n型GaN基板101的主面上，形成着沿着谐振器纵向<1-100>延伸的条状凸部。在优选的实施方式中，这种凸部的宽度例如被设定在50微米以上、500微米以下范围内。另外，谐振器长度被设定在例如400微米以上、800微米以下范围内。
在形成n型GaN基板101主面的条状凸部区域的两侧，存在位于比凸部的上面水平低的水平的面上，形成着阶差(0.1～10微米)。因此，当从谐振器纵向观察n型GaN基板101的谐振器端面的情况下，可以观察到n型GaN基板101的上部形成隆起的凸状。
而且可以在n型GaN基板101的主面上，形成着起着选择性生长的掩模层作用的绝缘膜102。绝缘膜102例如由硅氮化膜形成，在条状凸部上面所选择的区域上具有条状开口部分，将基板主面的其他区域覆盖着。条状开口部分的宽度，处于30微米以上、480微米以下，优选设计得比凸部的宽度窄。
绝缘膜102虽然只要是使氮化物半导体在其上难于生长的材料，无论用哪种材料形成均可，但是优选采用氮化硅、氮氧化硅、硅酸盐、氧化铝等形成。其中由于只要是具有选择性生长作用的材料，掩模层不一定具有绝缘性，所以也可以由半导体或金属形成掩模。
本实施方式中，在n型GaN基板101中条状凸部的上面形成着氮化半导体层叠结构。这种层叠结构，正如后面详细说明的那样，是在主面被绝缘膜102部分覆盖的n型GaN基板101上选择性生长的。而且，虽然在图中记载得氮化半导体没有完全沉积在绝缘膜102上，但是如果是比氮化半导体层层叠结构的厚度薄的层，也可以将绝缘膜102的全体覆盖。虽然有时根据选择性生长的条件，也会使氮化半导体在绝缘膜102上生长，但是如果绝缘膜102上存在的氮化物半导体的厚度比氮化物半导体层叠结构的厚度(高度)小，则没有问题。
在n型GaN基板101中条状凸部上形成的氮化物半导体的层叠结构，更详细地讲，包括在基板101上生长的n型氮化物半导体103、在n型氮化物半导体103上生长的p型氮化物半导体104，这两种半导体103、104还含有多种组成的氮化物半导体层。
在p型氮化物半导体104的上部，实现被加工成凸起条状，被凸起条状的顶部具有开口的绝缘膜105覆盖着。而且事先形成p电极106与凸起顶部的p型氮化物半导体104连接，在基板101的背面一侧形成着n电极107。
氮化物半导体层叠结构的宽度，也可以比绝缘膜102的条状开口部分的宽度宽。在图示实例中的氮化物半导体层叠结构，在绝缘膜102上包括横向生长的部分。这种层叠结构底部的宽度，例如设定为40微米以上、490微米以下范围内。
在图1所示的激光器中，绝缘膜102上设置的开口部分的宽度，虽然在谐振器方向上是恒定的，但是也可以将绝缘膜102图案化得使开口部分的宽度根据位置而变。通过调整绝缘膜102中的开口部分的形状、大小、位置，能够控制选择性生长形成的氮化物半导体层叠结构的形状、大小和位置。而且即使绝缘膜102之开口部分的图案是相同的，通过调节选择性生长的条件，也能使氮化物半导体层叠结构的宽度发生变化。
若采用照图1的元件，通过将n电极107接地，在p电极106上施加电压，将会从p电极106侧向多重量子井活性层注入空穴，而且从n电极107向多重量子井活性层注入电子。这样一来，就会在多重量子井活性层内产生光学收益，因而能够引起谐振波长400nm带的激光谐振。
以下参照图2至图8说明制造图1的半导体激光器的方法。
首先如图2所示，准备：具有六方晶系晶体结构、主面10是(0001)面的n型GaN基板101。基板101的厚度例如为400微米。此阶段中的n型GaN基板101并不被分割成芯片，而具有直径例如2英寸左右的晶片形状。图2是示意表示基板101一部分的部分放大图。
然后如图3所示，在基板101的主面上形成沟槽12。本实施方式中沟槽12的宽度为50微米，深度为500纳米，沟槽的延伸方向(与附图纸面垂直的方向)是基板101的<1-100>方向(参见图1)。这种沟槽12是为容易进行二次劈开而形成的。因此，在元件间部分16上形成沟槽12，最终以芯片用基板形式从基板101上切下的元件部分14，位于相邻的两个沟槽12之间区域。
本实施方式中，沟槽12的间隔(与元件部分14的宽度大体对应的大小)，例如设定为450微米。将沟槽12周期地排列，其间距将规定最终从基板101上切下的各元件芯片的尺寸。为了容易进行二次劈开，沟槽深度的下限值优选设定为0.1微米以上。另一方面，沟槽12之深度的上限值为过程开始时基板厚度的10％左右。沟槽12的深度与基板厚度相比一旦超过上述比例而变得过大，基板101的机械强度就会降低，在制造过程中基板101有可能破损。
利用光线刻技术在基板101的主面10上形成抗蚀剂图案(未图示)后，通过以此抗蚀剂图案作掩模蚀刻基板101而容易形成这种沟槽12。沟槽12的形成，例如可以采用活性离子蚀刻法适当进行。这种情况下，沟槽12的深度可以用蚀刻时间控制。
接着利用溅射法在基板101的主面上沉积由硅氮化膜构成的绝缘膜102。绝缘膜102的厚度，只要是作为选择生长的掩模发挥功能的，其大小任意。绝缘膜102不必考虑绝缘膜102的绝缘耐压性。本实施方式中，形成着厚度大约50纳米的硅氮化膜构成的绝缘膜102。然后如图4所示，通过将绝缘膜102图案化，在沟槽12与沟槽12之间的部分(基板主面的凸部)位置上形成绝缘膜102的开口部分。通过开口部分使基板101的一部分凸部露出。沟槽12将处于被绝缘膜102将全体覆盖的状态下。这种开口部分的平面形状，是在谐振器纵向具有纵向的条状形状。
然后如图5所示，采用MOCVD法形成氮化物半导体的层叠结构30。这种层叠结构30，从靠近基板101一侧含有n型氮化物半导体103和p型氮化物半导体104。更详细地讲，n型氮化物半导体103含有n-Al0.07Ga0.93N金属包层和n-GaN光导层，而p型氮化物半导体104含有多重量子井活性层、p-GaN光导层、p-Al0.07Ga0.93N金属包层和p-GaN层。构成层叠结构30的各半导体层的细节，也可以根据半导体激光器的种类采用其他的。
层叠结构30，由从绝缘膜102的开口部分选择性生长的氮化物半导体层构成。利用选择性生长法，由于氮化物半导体难于在绝缘膜102上生长，所以在绝缘膜102的开口部分上形成的层叠结构的厚度，比在绝缘膜102上沉积的氮化物半导体的厚度大(图5中其厚度为0)。
进而如图6所示，在p型氮化物半导体104上形成宽度2微米左右的条状凸起。然后如图7所示，用绝缘膜105将条状凸起的两侧覆盖之后，在条状凸起的顶部形成电流注入区域。而且采用移去法形成例如由Ni/Au构成的p电极106，以与在条状凸起顶部露出的p型氮化物半导体104的表面连接。必要时对基板101的背面实施抛光处理后，例如形成由Ti/Al构成的n电极107。
此后沿着基板101的<11-20>方向进行一次劈开，形成由(1-100)面构成的谐振器端面。谐振器端面与图7的纸面平行。通过这种一次劈开，可以由一个晶片制成多个型材。在各型材中，如图7所示，多个元件处于串联连接的状态下。
进而沿着与谐振器端面垂直的<1-100>方向从形成了基板101的沟槽12的部分进行二次劈开。如图8所示，这样就能够得到被分割成芯片的元件。图8中，虽然仅仅示出了三个元件，但是实际上能够用各型材形成多个元件。图8中，对相邻元件的二次劈开产生的(11-20)面被图示的互相相对向。
利用上述方法可以形成图1的元件。各元件作为芯片用基板具有原来处于一片晶片状态的基板101的元件部分。
P电极106希望仅在绝缘膜102的开口部分上形成。这种情况下，由于在二次劈开所产生的芯片分割区域(元件间部分)上不存在p电极106，所以芯片分割很难产生p电极剥离等不良情况。
另外，按照本实施方式，例如，如图7所示，可以在相邻的层叠结构30之间形成在<1-100>方向上延伸的沟槽状空隙40。与此相比，在已有的实例中如图13所示，由于在元件之间在基板101上也会连续存在层叠结构，所以不存在上述沟槽状空隙。这种沟槽状空隙40的存在，也将显示容易在<1-100>方向上进行二次劈开的效果。
本实施方式中，通过在基板101的主面10上形成沟槽12，使在<1-100>方向上二次劈开变得容易进行，但是即使在基板101的主面10上不形成这种沟槽12，由于存在于<1-100>方向上延伸的沟槽状空隙40，所以也有可能以良好的成品率进行沿着<1-100>方向的二次劈开。这种情况下，在基板101的主面上不需要形成沟槽12。因此在基板101的主面上不形成沟槽的情况下，优选提高选择性生长时的选择性，充分减小在绝缘膜102上沉积的半导体层的厚度。但是，当基板101具有超过100微米的厚度的情况下，除了沟槽状空隙之外，优选设置沟槽12。
另外，在上述实施方式中，通过形成在<11-20>方向上连续的沟槽12，使基板101的元件间部分中的平均厚度比其他部分相对减薄的，但是也可以不形成沟槽12而形成多列凹坑列。而且沟槽和凹坑列也可以在基板的背面一侧形成。
产业上利用的可能性
本发明十分有助于期待在光信息处理领域等中应用的短波长半导体激光器的实用化。氮化物半导体基板的晶体结构一般为六方晶系，难于在<1-100>方向上劈开，但是本发明中由于采用元件间部分的平均厚度比元件部分的厚度小的氮化物半导体基板，使氮化物半导体的层叠结构在元件部分上选择性生长，所以在元件部分的劈开将会变得容易。按照本发明，由于能用氮化物半导体基板以高成品率大量生产氮化物半导体元件，所以能够以廉价供应蓝色半导体激光器等的短波长光源。

Claims (13)

1.一种氮化物半导体元件的制造方法，其中包括：
准备氮化物半导体基板的工序(A)，其中所述氮化物半导体基板作为被分割成多个芯片用基板的氮化物半导体基板，具有分割后起着各芯片用基板作用的多个元件部分、和将所述元件部分结合的元件间部分，所述元件间部分的平均厚度，比所述氮化物半导体基板其他部分的厚度更小；
工序(B)，其在氮化物半导体基板的上面形成所述元件部分上具有条状开口部分的掩模层；
工序(C)，其在所述氮化物半导体基板的上面、通过所述掩模层的所述开口部分而露出的区域上，使氮化物半导体层选择性生长；和
工序(D)，其从所述氮化物半导体基板的元件间部分劈开所述氮化物半导体基板，形成具有被分割成单个芯片用基板的多个氮化物半导体元件。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中所述工序(A)包括准备上面平坦的氮化物半导体基板的工序(a1)，和
通过在所述基板的上面形成沟槽，使所述元件间部分的平均厚度比所述元件部分厚度更小的工序(a2)。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其中：在所述工序(a1)中准备所述上面是(0001)面的GaN系化合物半导体基板；
在所述工序(a2)中形成沿(1-100)方位延伸的沟槽。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其中所述工序(a2)包括通过将所述基板的上面蚀刻0.1微米以上而形成所述沟槽的工序。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的制造方法，其中在所述工序(C)中，采用选择性生长法形成含有GaN系化合物半导体层的层叠结构。
6.根据权利要求1～5中任何一项所述的制造方法，其中在所述工序(D)中进行劈开的时刻，存在于所述氮化物半导体基板的元件间部分上的氮化物半导体层的总厚度，比存在于所述元件部分上的氮化物半导体层的总厚度更小。
7.一种半导体发光元件，其中具备：
具有在谐振器纵向延伸的条状凸部的氮化物半导体基板；
形成在所述氮化物半导体基板的主面上，在所述条状凸部的上面所选择的区域上具有条状开口部分的掩模层；和
在所述条状凸部的上面所选择的区域上生长的氮化物半导体的层叠结构；
所述氮化物半导体层叠结构的厚度，比所述掩模层上存在的氮化物半导体的厚度更大。
8.根据权利要求7所述的半导体发光元件，其中所述氮化物半导体的层叠结构，包括p型半导体层和n型半导体层。
9.根据权利要求7或8所述的半导体发光元件，其中所述基板是上面为(0001)面的GaN系化合物半导体基板，谐振器端面是(1-100)面。
10.根据权利要求7～9中任何一项所述的半导体发光元件，其中
所述凸部的宽度为50微米以上、500微米以下，
所述掩模层的条状开口部分的宽度为30微米以上、480微米以下，而且比所述凸部的宽度更窄。
11.根据权利要求7～10中任何一项所述的半导体发光元件，其中所述氮化物半导体层叠结构的宽度，比所述掩模层的条状开口部分的宽度更大，所述氮化物半导体的层叠结构包括在所述掩模层上朝着横向生长的部分。
12.根据权利要求7～11中任何一项所述的半导体发光元件，其中所述掩模层覆盖着所述基板的凸部的两个侧面。
13.根据权利要求7～12中任何一项所述的半导体发光元件，其中在所述氮化物半导体基板的主面上，存在于所述基板的凸部的两侧的阶差的高度为0.1微米以上。
CNB2004800079183A 2003-03-25 2004-03-09 氮化物半导体元件及其制造方法 Expired - Fee Related CN100349341C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP082400/2003 2003-03-25
JP2003082400 2003-03-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1765036A true CN1765036A (zh) 2006-04-26
CN100349341C CN100349341C (zh) 2007-11-14

Family

ID=33094918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800079183A Expired - Fee Related CN100349341C (zh) 2003-03-25 2004-03-09 氮化物半导体元件及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US7338827B2 (zh)
CN (1) CN100349341C (zh)
WO (1) WO2004086579A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101567417B (zh) * 2008-04-25 2015-01-28 未来之光有限责任公司 氮化物类半导体元件和其制造方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4540347B2 (ja) * 2004-01-05 2010-09-08 シャープ株式会社 窒化物半導体レーザ素子及び、その製造方法
US7157297B2 (en) * 2004-05-10 2007-01-02 Sharp Kabushiki Kaisha Method for fabrication of semiconductor device
JP4651312B2 (ja) * 2004-06-10 2011-03-16 シャープ株式会社 半導体素子の製造方法
WO2006041134A1 (ja) * 2004-10-15 2006-04-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 窒化化合物半導体素子およびその製造方法
US8368183B2 (en) * 2004-11-02 2013-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor device
JP4963060B2 (ja) * 2005-11-30 2012-06-27 シャープ株式会社 窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法
KR100649769B1 (ko) * 2005-12-28 2006-11-27 삼성전기주식회사 반도체 발광 다이오드 및 그 제조 방법
US7557430B2 (en) 2006-05-25 2009-07-07 Skyworks Solutions, Inc. Semiconductor seal ring
US8557681B2 (en) * 2006-10-30 2013-10-15 International Rectifier Corporation III-nitride wafer fabrication
JP2008294213A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子およびその製造方法
JP5150149B2 (ja) * 2007-07-03 2013-02-20 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法
JP2009032971A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Rohm Co Ltd 窒化物半導体素子の製造方法
DE102008018038A1 (de) * 2008-02-22 2009-08-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers
JP2009283807A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Canon Inc 窒化物半導体層を含む構造体、窒化物半導体層を含む複合基板、及びこれらの製造方法
KR20130012376A (ko) * 2011-07-25 2013-02-04 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 제조방법
US8912024B2 (en) 2011-11-18 2014-12-16 Invensas Corporation Front facing piggyback wafer assembly
US8900974B2 (en) * 2011-11-18 2014-12-02 Invensas Corporation High yield substrate assembly
WO2014171076A1 (ja) 2013-04-17 2014-10-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 化合物半導体装置およびその製造方法ならびに樹脂封止型半導体装置
US10355168B2 (en) * 2014-05-30 2019-07-16 Lumileds Llc Light-emitting device with patterned substrate
JP6402549B2 (ja) 2014-09-10 2018-10-10 日亜化学工業株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法、並びに半導体レーザ装置の製造方法
CN111211479A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 深圳市中光工业技术研究院 半导体激光器芯片及其制备方法
KR20220058113A (ko) * 2020-10-30 2022-05-09 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 이를 이용한 디스플레이 장치
CN113745380A (zh) * 2021-08-16 2021-12-03 泉州三安半导体科技有限公司 一种发光二极管以及照明或显示装置
CN114665375B (zh) * 2022-05-24 2022-09-23 度亘激光技术（苏州）有限公司 半导体芯片制造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05217904A (ja) * 1992-01-31 1993-08-27 Nec Kansai Ltd 半導体レーザーダイオードの素子分離方法
JP3150011B2 (ja) 1993-07-20 2001-03-26 シャープ株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
JPH08236867A (ja) 1995-02-27 1996-09-13 Hitachi Ltd 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法
JPH09186404A (ja) 1995-12-28 1997-07-15 Fujitsu Ltd ＧａＮ堆積ウエーハ及び光半導体装置
WO1998047170A1 (en) * 1997-04-11 1998-10-22 Nichia Chemical Industries, Ltd. Method of growing nitride semiconductors, nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor device
JPH10335750A (ja) * 1997-06-03 1998-12-18 Sony Corp 半導体基板および半導体装置
JP3153153B2 (ja) * 1997-06-19 2001-04-03 日本電気株式会社 窒化ガリウム系半導体レーザおよびその製造方法
JP3859356B2 (ja) 1998-05-21 2006-12-20 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子の製造方法
US6455877B1 (en) * 1999-09-08 2002-09-24 Sharp Kabushiki Kaisha III-N compound semiconductor device
JP3733008B2 (ja) 1999-09-08 2006-01-11 シャープ株式会社 Ｉｉｉ−ｎ系化合物半導体装置
JP4493127B2 (ja) 1999-09-10 2010-06-30 シャープ株式会社 窒化物半導体チップの製造方法
JP2001168388A (ja) * 1999-09-30 2001-06-22 Sharp Corp 窒化ガリウム系化合物半導体チップ及びその製造方法ならびに窒化ガリウム系化合物半導体ウエハー
JP2001176823A (ja) 1999-12-17 2001-06-29 Sharp Corp 窒化物半導体チップの製造方法
JP2002261392A (ja) * 2001-02-27 2002-09-13 Sanyo Electric Co Ltd 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体の形成方法
JP4644955B2 (ja) 2001-03-06 2011-03-09 ソニー株式会社 窒化物系半導体素子の作製方法
CN1155120C (zh) * 2001-06-22 2004-06-23 方大集团股份有限公司 在蓝宝石衬底上形成半导体发光二极管管芯的方法
JP2003017791A (ja) * 2001-07-03 2003-01-17 Sharp Corp 窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101567417B (zh) * 2008-04-25 2015-01-28 未来之光有限责任公司 氮化物类半导体元件和其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7338827B2 (en) 2008-03-04
US8198637B2 (en) 2012-06-12
US20080049806A1 (en) 2008-02-28
US20060166478A1 (en) 2006-07-27
CN100349341C (zh) 2007-11-14
WO2004086579A1 (ja) 2004-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1765036A (zh) 氮化物半导体元件及其制造方法
US6984841B2 (en) Nitride semiconductor light emitting element and production thereof
US7053420B2 (en) GaN group semiconductor light-emitting element with concave and convex structures on the substrate and a production method thereof
JP4880456B2 (ja) 窒素化合物系半導体装置およびその製造方法
JP6242688B2 (ja) 半導体装置及び製造方法
JP5056142B2 (ja) 窒化物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化物半導体レーザ素子
JP2001267242A (ja) Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法
JP2000223743A (ja) 窒化物系半導体発光素子及び窒化物半導体層の成長方法
JP4937599B2 (ja) 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
CN1320712C (zh) 半导体激光器件及其制造方法
US7183585B2 (en) Semiconductor device and a method for the manufacture thereof
JP2009170658A (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JP4847682B2 (ja) 窒化物半導体素子およびその製造方法
JP2003051636A (ja) 半導体素子及びその製造方法
WO2006126414A1 (ja) 窒化物半導体発光素子の製造方法
JP5094493B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びランプ
JP4104234B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
US20050116243A1 (en) Semiconductor laser device and its manufacturing method
US10483433B2 (en) Ultraviolet light emitting devices
CN115485854A (zh) 使用外延横向过生长技术移除器件的方法
JP2009033205A (ja) 窒化物半導体発光素子の製造方法
JP4224952B2 (ja) 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
JP2006186257A (ja) 半導体発光素子の製造方法、集積型半導体発光装置の製造方法、画像表示装置の製造方法および照明装置の製造方法
JP2002280308A (ja) 窒化物半導体の成長方法及びそれを用いた素子
JP4141076B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071114

Termination date: 20100309