DE10022879A1

DE10022879A1 - Nitrid-Halbleiterlaser und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10022879A1
Application number: DE10022879A
Authority: DE
Inventors: Kiyofumi Chikuma; Hiroyuki Ota; Toshiyuki Tanaka
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2000-12-14
Also published as: JP2000323797A; US20040137655A1; US6711192B1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung, die Kristallschichten aufweist, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al¶x¶Ga¶1-x¶)¶1-Y¶In¶y¶N (0 x 1, 0 y 1) hergestellt sind, die der Reihe nach auf einer Grundschicht (Al¶x'¶Ga¶1-x'¶)¶1-Y'¶In¶y'¶N (0 x 1, 0 y 1) geschichtet sind. Das Verfahren enthält einen Schritt des Ausbildens mehrerer Kristallschichten, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter hergestellt sind, auf einer Grundschicht, die auf einem Substrat wie z. B. Saphir ausgebildet ist; einen Schritt des Aufbringens eines Lichtstrahls von der Substratseite in Richtung zur Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht, um somit einen Bereich zersetzter Materie eines Nitrid-Halbleiters auszubilden; einen Schritt des Trennens der die Kristallschichten tragenden Grundschicht vom Substrat entlang des Bereiches zersetzter Materie; und einen Schritt des Spaltens der Grundschicht, um somit eine Spaltungsebene der Kristallschichten auszubilden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gruppe- III-Nitrid-Halbleitervorrichtung (im folgenden auch einfach als Vorrichtung bezeichnet) und insbesondere auf ein Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrich tung, die dasselbe Materialsystem verwendet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Eine Laservorrichtung muß einen Resonator für seinen Betrieb aufweisen, der aus einem Paar flacher paralleler Spiegelflächen besteht. Im Fall der Herstellung einer gewöhnlichen Laservorrichtung z. B. (Fabry-Perot-Typ), der ein Halbleiterkristallmaterial wie z. B. GaAs verwen det, wird die Spaltbarkeit des GaAs-Kristalls, z. B. des Substratkristalls, für die Herstellung der Spiegelflächen verwendet.

Im Fall einer Gruppe-III-Nitrid-Halbleitervorrichtung ist es unvermeidbar, das Epitaxial-Züchten der Kristall schicht auf einem unähnlichen Substrat wie z. B. einem Saphir, SiC oder dergleichen durchzuführen, da ein großer Nitridkristall extrem teuer in der Praxis zu verwenden ist, obwohl er hergestellt werden könnte.

SiC wird häufig nicht als Substrat für die Nitrid-Vor richtungen verwendet, da SiC-Substrate ebenfalls teuer sind und eine Nitridschicht auf dem SiC-Substrat leicht bricht aufgrund der Differenz der thermischen Ausdeh nungskoeffizienten zwischen diesen. Daher wird gewöhnlich Saphir als ein Substrat für die Gruppe-III-Nitrid-Halb leiterlaservorrichtungen verwendet. Im Fall des Epita xial-Züchtens der Nitride auf einem Saphirsubstrat wird eine hochwertige Einzelkristallschicht auf einer C-Fläche erhalten, d. h. auf der (0001)-Ebene des Saphirs, oder auf einer A-Fläche, d. h. der (1120)-Ebene (im folgenden als (11-20)-Ebene bezeichnet) des Saphirs.

Die Spiegelflächen können ausgebildet werden durch einen Ätzprozeß, wie z. B. ein Reaktivionenätzen (RIE) anstelle des Spaltens, da das Saphirsubstrat kaum zu Laserstangen gespalten werden kann im Vergleich zu dem GaAs-Substrat, das bisher für Halbleiterlaservorrichtung verwendet wurde.

Das Reaktivionenätzen wird hauptsächlich als ein Verfah ren zum Erhalten der Spiegelflächen des Nitrid-Halblei terlasers auf dem Saphirsubstrat derzeit verwendet. Die resultierende Vorrichtung mit den mittels des Reaktivio nenätzverfahrens ausgebildeten Spiegelflächen hat jedoch den Nachteil, daß das Fernfeldmuster des ausgesendeten Lichts mehrere Flecken aufweist. Der Massenproduktions typ-GaN-Laser mit den gespaltenen Spiegelflächen wird wiederum hinsichtlich der Beseitigung des Mehrfachfleck phänomens in Fernfeldmuster wie oben erwähnt untersucht.

Selbstverständlich kann die Spaltung nicht vorzugsweise auf den Saphir in der Massenherstellung angewendet wer den. Daher wurde das folgende Verfahren verwendet. Zuerst wird nach dem Ausbilden einer dicken Grundschicht eines GaN-Films z. B. mit einer Dicke von ungefähr 200 µm auf einem Saphirsubstrat die Rückseite des Saphirsubstrats des erhaltenen Wafers geschliffen oder geläppt, um den Saphirabschnitt zu entfernen, so daß das GaN-Substrat er halten wird. Als nächstes wird das Epitaxial-Züchten der Laserstruktur auf dem GaN-Substrat durchgeführt. Aus dem erhaltenen Wafer können Laservorrichtungen hergestellt werden.

Jedoch erfordert das herkömmliche Verfahren des Läppens der Rückseite des Saphirsubstrats, wie oben beschrieben, viele Schritte und ist kompliziert. Als Ergebnis ergibt sich durch das Verfahren eine sehr geringe Ausbeute der Gruppe-III-Nitrid-Halbleitervorrichtungen. Ein solches Verfahren ist für die Massenherstellung nicht geeignet.

Obwohl Saphir keine definierte Spaltungsebene aufweist, wie z. B. ein Si- oder GaAs-Wafer, ist ein C-Flächen- Saphir sehr einfach spaltbar entlang seiner (1100)-Ebene (im folgenden als (1-100)-Ebene bezeichnet), während ferner ein A-Fläche-Saphir licht längs seiner (1102)- Ebene (im folgenden mit (1-102)-Ebene bezeichnet) geteilt werden kann, der sogenannten R-Ebene, sehr ähnlich der Spaltung des gewöhnlichen Kristalls. Es ist zu beachten, daß die Ausbildung der Spiegelflächen von Nitrid-Halblei terlasern auf einem Saphirsubstrat durch folgende Verfah ren erreicht werden kann: das erste ist ein Verfahren des Züchtens von Nitrid-Halbleiterlasern auf einem C-Fläche- Saphirsubstrat und anschließendes Spalten des Wafers längs der (1-100)-Ebene des Saphirsubstrats. Das zweite ist ein Verfahren des Züchtens von Nitrid-Halbleiterla sern auf einem A-Fläche-Saphirsubstrat und anschließendes Spalten des Wafers längs der (1-102)-Ebene des Saphirsub strats.

Bei dem ersten Verfahren der Spiegelflächenausbildung, die auf die auf einem C-Fläche-Saphirsubstrat gezogene Vorrichtung angewendet wird, bestehen die Probleme, daß ein Saphirsubstrat nicht gespalten werden kann, solange das Substrat nicht dünn genug gemacht wird durch Herun terläppen der Rückseite des Substrats, wobei dies keine hohe Reproduzierbarkeit aufweist. Diese Probleme werden verursacht durch die Tatsache, daß die (1-100)-Ebene des Saphirs keine explizite Spaltungsebene ist. Da ein Saphir ein sehr harter Kristall ist, kann er nicht exakt längs einer gekerbten Linie auf seiner Oberfläche gespalten werden, solange er nicht dünn genug gemacht wird, wobei die Dicke des Saphirsubstrats auf ungefähr 100 µm redu ziert werden sollte, um Spiegelflächen zu erhalten, die für Laservorrichtungen brauchbar sind. Wenn die Rückseite eines Wafers, auf dem eine Vorrichtungsstruktur bereits ausgebildet ist, geläppt wird, wird der Wafer verformt oder verzerrt aufgrund der Differenz der Wärmeausdeh nungskoeffizienten des Saphirs und des Nitrids oder aufgrund der Restspannung, die durch den Läppungsprozeß erzeugt wird. Wenn die Rückseite eines Vorrichtungswafers geläppt wird, kann der Wafer daher während des Prozesses leicht brechen. Dies ist sehr ungünstig für die Massen herstellung. Die (1-100)-Ebene des Saphirs ist keine Spaltungsebene. In vielen Fällen wird daher GaN längs einer Richtung gespalten, die etwas von dessen Spaltungs ebene abweicht, wobei die Bruchoberfläche aus vielen Flächen der (1-100)-Ebenen des GaN besteht, die jeweils eine Spaltungsebene darstellen, wodurch ein stufiges Erscheinungsbild geschaffen wird. Das stufige Erschei nungsbild bewirkt eine Verschlechterung der Reflektivität und der Perturbation der Wellenfront des ausgesendeten Lichts und beeinträchtigt somit die Qualität der Spiegel flächen für die optische Resonanz einer Laservorrichtung.

Beim zweiten Verfahren der Spiegelflächenausbildung, das auf die auf ein A-Fläche-Saphirsubstrat ausgebildete Vorrichtung angewendet wird, besteht das Problem, daß die Qualität der Bruchebene des GaN nicht ausreichend ist.

Da das Saphirsubstrat leicht längs seiner Spaltungsebene (1-102), der sogenannten R-Ebene, gespalten werden kann, ist es möglich, den Saphir mit einer Dicke von 250 bis 350 µm zu spalten, der normalerweise als Substrat verwen det wird. Wenn jedoch wie in Fig. 1 gezeigt eine Laser struktur auf der A-Fläche eines Saphirsubstrats ausgebil det wird und der Saphir längs seiner R-Ebene geteilt wird, wie durch den Pfeil in der Figur gezeigt, werden auf der Seitenoberfläche der GaN-Schichten feine Stria tionen ausgebildet. Dies wird hervorgerufen durch den folgenden Grund, daß der Laserwafer längs der R-Ebene des Saphirs gespalten wird, da ein Großteil des Wafers aus Saphir gefertigt ist. Die R-Ebene des Saphirs ist um einen Winkel von 2,4° gegenüber der (1-100)-Ebene des gezogenen GaN gekippt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, nachdem ein sich fortpflanzender Sprung längs der R-Ebene des Saphirs die Saphir-GaN-Grenzfläche erreicht, wobei sich der Sprung in das GaN weiter längs der R-Ebene des Sa phirs bis zu einer gewissen Tiefe fortpflanzt. Das GaN neigt jedoch dazu, in seiner kristallographischen Spal tungsebene (1-100) zu brechen. Somit werden mehrere (1-100)-Flächen des GaN in einer solchen stufigen Weise ausgebildet, daß die Striationen auf der Bruchebene des GaN erscheinen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Als Ergebnis ist im Fall des A-Fläche-Saphirsubstrats die Qualität der Bruchebene nicht sehr gut, obwohl sie repro duzierbar ist.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaser zu schaffen, der Spiegelflächen mit hoher Qualität für eine Laserstruktur aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Laser vorrichtung mit hoher Reproduzierbarkeit.

Ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfin dung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Nitrid- Halbleiterlaservorrichtung, die Kristallschichten auf weist, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-x)_1-YIn_yN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) hergestellt sind, die der Reihe nach auf einer Grundschicht (Al_x'Ga_1-x')_1-Y'In_y'N (0 ≦ x' ≦ 1, 0 ≦ y' ≦ 1) geschichtet sind, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Ausbilden mehrerer Kristallschichten, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter gefertigt sind, auf einer auf einem Substrat ausgebildeten Grundschicht, wobei die Kristallschichten eine aktive Schicht enthal ten;
Aufbringen eines Lichtstrahls von der Substrat seite in Richtung zur Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht, wodurch ein Bereich zersetzter Materie des Nitrid-Halbleiters ausgebildet wird;
Trennen der Grundschicht mit den darauf befindli chen Kristallschichten vom Substrat längs des Bereiches zersetzter Materie; und
Spalten der Grundschicht, wodurch eine Spaltungs ebene der Kristallschichten ausgebildet wird.

Gemäß einem Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung wird die Wellenlänge des Lichtstrahls aus den Wellenlängen ausgewählt, die durch das Substrat hindurch treten und von der Grundschicht in der Nähe der Grenzflä che absorbiert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren ferner zwischen dem Schritt des Ausbildens der Kristallschichten und dem Schritt des Richtens des Lichtstrahls auf die Grenzfläche einen Schritt des Klebens eines spaltbaren zweiten Sub strats auf die Oberfläche der Kristallschichten derart, daß eine Spaltungsebene des zweiten Substrats im wesent lichen mit einer Spaltungsebene der Kristallschichten des Nitrid-Halbleiters zusammenfällt.

Gemäß einem weiteren Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung wird im Schritt des Richtens des Lichtstrahls auf die Grenzfläche der Lichtstrahl gleich mäßig oder vollständig auf die Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht gerichtet. Gemäß einem weiteren Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung wird im Schritt des Richtens des Lichtstrahls auf die Grenzfläche die Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht mittels eines Flecks oder einer Linie des Lichtstrahls abgetastet.

Gemäß einem weiteren Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren ferner einen Schritt des Ausbildens eines Wellenleiters, der sich längs einer Richtung senkrecht zur Spaltungsebene des Nitrid-Halbleiters erstreckt.

Gemäß einem weiteren Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung werden die Kristallschichten des Nitrid-Halbleiters ausgebildet mittels metallisch-organi scher Gasphasenabscheidung.

Gemäß einem weiteren Aspekt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung ist im Schritt des Richtens des Lichtstrahls auf die Grenzfläche der Lichtstrahl ein ultravioletter Strahl, der von einem frequenzvervierfach ten YAG-Laser erzeugt wird.

Ferner umfaßt eine Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit mit schrittweise gezüchteten Kristallschichten, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-x)_1-YIn_yN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) hergestellt sind:
eine Grundschicht, die aus einem Gruppe-III- Nitrid-Halbleiter (Al_x'Ga_1-x')_1-Y'In_y'N (0 ≦ x' ≦ 1, 0 ≦ y' ≦ 1) hergestellt ist;
mehrere Kristallschichten, die jeweils aus einem auf der Grundschicht ausgebildeten Gruppe-III-Nitrid- Halbleiter hergestellt sind; und
ein spaltbares Substrat, das auf eine Oberfläche der Kristallschichten gegenüberliegend der Grundschicht geklebt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Nitrid-Halbleiterlaser vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung ferner eine Wärmesenke, die auf die Grundschicht geklebt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Nitrid-Halbleiterlaser vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt die Erfindung ferner eine Wärmesenke, die auf das spaltbare Substrat geklebt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Nitrid-Halbleiterlaser vorrichtung gemäß der Erfindung besitzt das spaltbare Substrat eine Spaltungsebene, die mit einer Spaltungs ebene der Kristallschichten des Nitrid-Halbleiters zusam menfällt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Nitrid-Halbleiterlaser vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung ferner einen Wellenleiter, der sich längs einer Richtung senkrecht zur Spaltungsebene des Nitrid-Halbleiters erstreckt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Nitrid-Halbleiterlaser vorrichtung gemäß der Erfindung ist das spaltbare Sub strat aus einem Halbleiter-Einzelkristall wie z. B. GaAs hergestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Nitrid-Halbleiterlaser vorrichtung gemäß der Erfindung ist das spaltbare Sub strat aus einem elektrisch leitenden Material herge stellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, qualita tiv hochwertige Spiegelflächen zu erhalten durch Lockern der Kristallverklebung zwischen dem Saphirsubstrat und der Grundschicht des GaN-Kristalls und Trennen des Sub strats und der Grundschicht, und somit die Laservorrich tung mit hoher Reproduzierbarkeit herzustellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die gebrochene Ebene einer GaN-Kristallschicht zeigt, die auf einem Saphirsubstrat ausgebildet ist;

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Gitterebene der GaN-Kristallschicht zeigt, die auf einem Saphirsubstrat ausgebildet ist;

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht einer Gruppe- III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung einer Ausführungs form gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine schematische vergrößerte Schnittansicht einer Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung von der Spiegelfläche für die optische Resonanz her betrachtet;

Fig. 5 und 6 sind schematische Schnittansichten, die jeweils einen Abschnitt eines Wafers für die Halbleiter laservorrichtung im jeweiligen Herstellungsschritt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 7 bis 9 sind schematische perspektivische Ansichten, die jeweils einen Abschnitt eines Wafers für die Halblei terlaservorrichtung im jeweiligen Herstellungsschritt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 10 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht, die einen Wafer im Halbleiterlaserherstellungsschritt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 bis 16 sind schematische perspektivische Ansich ten, die jeweils einen Wafer im Halbleiterlaserherstel lungsschritt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 17 ist eine schematische Schnittansicht einer Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung einer weite ren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 ist eine vergrößerte schematische Schnittansicht einer Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung von der Spiegelfläche für die optische Resonanz her betrachtet;

Fig. 19 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Abschnitt eines GaAs-Substrats für die Halbleiterlaser vorrichtung im jeweiligen Herstellungsschritt einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 20 bis 23 sind schematisch perspektivische Ansich ten, die jeweils einen Wafer im Halbleiterlaserherstel lungsschritt einer weiteren Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigen; und

Fig. 24 und 25 sind vergrößerte schematische Schnittan sichten, die jeweils einen Wafer im Halbleiterlaserher stellungsschritt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden mit Bezug auf die beigefügten Zeich nungen Ausführungsformen der Gruppe-III-Nitrid-Halblei terlaservorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 3 zeigt allgemein eine Ausführungsform der Gruppe- III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung eines brechungsin dex-geführten Typs gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung ist aufgebaut mit einem Laserkörper 100, einem Trägersub strat 200, auf das der Laserkörper 100 geklebt ist, sowie einem Chipträger 10, der auf den Laserkörper 100 geklebt ist und als Wärmesenke dient. Der Chipträger 10 ist aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt. Der Laser körper 100 umfaßt eine Grundschicht 103, die aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al_x'Ga_1-x')_1-Y'In_y'N (0 ≦ x' ≦ 1, 0 ≦ y' ≦ 1) hergestellt ist, Kristallschich ten 104 bis 110, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid- Halbleiter (Al_xGa_1-x)_1-YIn_yN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) herge stellt sind, welche schrittweise der Reihe nach auf der Grundschicht gezüchtet werden, sowie eine Elektroden schicht 113. Die Kristallschichten enthalten eine aktive Schicht. Das Trägersubstrat 200 ist ein spaltbares oder teilbares Substrat, das aus einem elektrisch leitenden Material oder vorzugsweise einem Halbleiter-Einzelkri stall wie z. B. GaAs, InP, Si oder dergleichen herge stellt ist. Das Trägersubstrat 200 ist auf eine Oberflä che der Kristallschichten gegenüberliegend der Grund schicht 101 über die Elektrodenschicht 113 geklebt. Eine Spaltungsebene des Trägersubstrats 200 fällt mit einer Spaltungsebene der Kristallschichten des Nitrid-Halblei ters zusammen. Das heißt, das Trägersubstrat 200 ist so auf die Oberfläche der Kristallschichten geklebt, daß die Spaltungsebene des zweiten Substrats im wesentlichen mit einer Spaltungsebene der Kristallschichten des Nitrid- Halbleiters zusammenfällt. Die Oberfläche der Grund schicht 103 des Laserkörpers 100 ist auf den Chipträger 10 geklebt, über welchen die Vorrichtung elektrisch mit einer externen Elektrode verbunden ist. Der Laserkörper 100 besitzt einen Rippenwellenleiter, der sich längs einer Richtung senkrecht zur Spaltungsebene der Nitrid- Halbleiterschichten 103 bis 110 erstreckt (welche die Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene ist).

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird der Laserkörper 100 der Halbleiterlaservorrichtung gebildet von der Grundschicht 103, d. h. der n-Typ-GaN-Schicht 103, einer n-Typ- Al_0,1Ga_0,9N-Schicht 104, einer n-Typ-GaN-Schicht 105, einer aktiven Schicht 106, die hauptsächlich InGaN ent hält, einer einer p-Typ-Al_0,2Ga_0,8N-Schicht 107, einer p- Typ-GaN-Schicht 108, einer einer p-Typ-Al_0,1Ga_0,9N-Schicht 109 und einer einer p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110, die in dieser Reihenfolge auf der Grundschicht 103 schichtweise angeordnet sind. Ein Rippenstreifenabschnitt 118 ist in der p-Typ-Al_0,1Ga_0,9N-Schicht 109 und der p-Typ-GaN-Kon taktschicht 110 ausgebildet, so daß er sich längs einer Richtung senkrecht zur Spaltungsebene der Nitrid-Halblei terschichten erstreckt. Die Oberseite des Laserkörpers 100 ist mit einem Isolierfilm 111 bedeckt und durch diesen geschützt, der aus SiO₂ gefertigt ist, mit Aus nahme eines Kontaktfensters für die p-Typ-GaN-Kontakt schicht 110 des Rippenstreifenabschnitts 118. Der Iso lierfilm 111 ist mit der p-Seiten-Elektrodenschicht 113 bedeckt. Die n-Typ-GaN-Grundschicht 103 ist mit dem Chipträger 10 verbunden. Die p-Seite-Elektrode 113, die über einen Schlitz des Isolierfilms 111 mit der p-Typ- GaN-Kontaktschicht 110 verbunden ist, ist über einen Metallfilm mit dem Trägersubstrat 200 verbunden.

Die Halbleiterlaservorrichtung sendet Licht aus durch Rekombinieren von Elektronen mit Löchern in der aktiven Schicht 106. Die n-Typ-GaN-Schicht 105 und die p-Typ-GaN- Schicht 108 dienen als Führungsschichten. Das in der aktiven Schicht 106 erzeugte Licht wird in den Führungs schichten 105 und 108 geführt. Die Elektronen und die Löcher werden effektiv in der aktiven Schicht 106 einge schlossen durch Setzen der Bandlücken der Führungsschich ten 105 und 108 auf Werte, die größer sind als diejenigen der aktiven Schicht 106. Die p-Typ-Al_0,2Ga_0,8N-Schicht 107 dient als eine Barriereschicht für das weitere Verbessern des Einschlusses der Träger (insbesondere der Elektro nen), während die einer n-Typ-Al_0,1Ga_0,9N-Schicht 104 und die einer p-Typ-Al_0,1Ga_0,9N-Schicht 109 als Plattierungs schichten dienen, die jeweils so ausgebildet sind, daß sie Brechungsindizes aufweisen, die geringer sind als diejenigen der Führungsschichten 105 und 108. Die Wellen führung in Lateralrichtung wird bewerkstelligt durch die Differenz zwischen den Brechungsindizes der Plattierungs schicht und der Führungsschicht. Der Rippenstreifenab schnitt 118 wird ausgebildet, um einen Lateralrichtungs schritt im effektiven Brechungsindex zu erzeugen durch Ändern der Dicke der Plattierungsschicht 109, wodurch das erzeugte Licht in Lateralrichtung eingeschlossen wird.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Vorrichtungsstruktur wird in den folgenden Herstellungsschritten hergestellt, in denen eine geschichtete Struktur für eine Laservor richtung ausgebildet wird mittels metallisch-organischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) auf einem A-Fläche-Saphir substrat, dessen beide Seiten ein Spiegel-Finish aufwei sen.

HERSTELLUNG EINES LASER-WAFERS

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Soll-Laser-Wafers, der mit den folgenden Schritten hergestellt worden ist, in welchen Kristallschichten für eine GaN-Halbleiterla serstruktur auf einem Saphirsubstrat gezüchtet werden.

Zuerst wird ein Saphirsubstrat 101 in einen MOCVD-Reaktor eingesetzt und für 10 Minuten in einer Wasserstoffgas strömung bei einem Druck von 300 Torr und einer Tempera tur 1050°C gehalten, um die Oberfläche des Saphirsub strats 101 thermisch zu reinigen. Anschließend wird die Temperatur des Saphirsubstrats 101 auf 600°C gesenkt, wobei Ammoniak (NH₃), welches ein Stickstoffvorläufer ist, und TMA (Trimethylaluminium), welches ein Al-Vorläu fer ist, in den Reaktor geleitet werden, um eine Puffer schicht 102 bis zu einer Dicke von 20 nm abzuscheiden, die aus AlN besteht. Die GaN-Schicht 102 (oder AlN- Schicht), die bei einer niedrigen Temperatur ausgebildet wird, wirkt wie eine Pufferschicht, um ein Züchten einer GaN-Schicht auf dem Saphirsubstrat sicherzustellen, welches ein unähnliches Material bezüglich GaN ist.

Anschließend wird die Zufuhr von TMA gestoppt, wobei die Temperatur des Saphirsubstrats 101, auf welchem die Pufferschicht 102 ausgebildet worden ist, erneut auf 1050°C erhöht wird, während nur NH₃ zugeführt wird, wobei Trimethyl-Gallium eingeleitet wird, um eine N-Typ- GaN-Grundschicht 103 auf der Pufferschicht 102 auszubil den. In diesem Fall wird Me-SiH₃ (Methylsilan) zu einem Zuchtatmosphärengas hinzugefügt als Vorläufer von Si, welches als eine N-Typ-Dotierung dient.

Wenn die N-Typ-GaN-Grundschicht 103 bis zu ungefähr 4 µm gezüchtet wird, wird TMA eingeleitet, um eine N-Typ- AlGaN-Plattierungsschicht 104 auszubilden. Wenn die n- Typ-Al_0,1Ga_0,9N-Schicht 104 bis zu ungefähr 0,5 µm gezüch tet worden ist, wird die Zufuhr von TMA gestoppt, um die n-Typ-GaN-Führungsschicht 105 bis zu 0,1 µm zu züchten. Wenn das Züchten der n-Typ-GaN-Schicht 105 abgeschlossen ist, wird die Zufuhr von TMG und Me-SiH₃ gestoppt, wor aufhin die Temperaturabsenkung eingeleitet wird, um die Substrattemperatur auf 750°C einzustellen.

Wenn die Substrattemperatur 750°C erreicht, wird das Trägergas von Wasserstoff auf Stickstoff umgeschaltet. Wenn der Gasströmungszustand stabilisiert ist, werden TMG, TMI und Me-SiH₃ eingeleitet, um eine Barriereschicht in der aktiven Schicht 106 zu züchten. Anschließend wird die Zufuhr von Me-SiH₃ gestoppt, woraufhin die Strömungs rate des TMI erhöht wird, so daß eine Wannenschicht mit einem In-Zusammensetzungsverhältnis größer als dasjenige der Barriereschicht auf der Barriereschicht gezüchtet wird. Das Züchten der Barriereschicht und der Wannen schicht wird paarweise wiederholt entsprechend der Anzahl der Wannen in der beabsichtigten Mehrfachquantum-Wannen struktur. Auf diese Weise wird die aktive Schicht 106 der Mehrfachquantum-Wannenstruktur ausgebildet.

Wenn das Züchten der aktiven Schicht beendet ist, wird die Zufuhr von TMG, TMI und Me-SiH₃ gestoppt, woraufhin das Trägergas von Stickstoff auf Wasserstoff umgeschaltet wird. Wenn die Gasströmung stabilisiert ist, wird die Substrattemperatur erneut auf 1050°C angehoben, wobei TMG, TMA und Et-CP₂Mg (Ethyl-Zyklopentadienyl-Magnesium) als Vorläufer von Mg, das als eine P-Typ-Dotierung dient, eingeleitet wird, um die p-Typ-AlGaN-Schicht 107 auf der aktiven Schicht 106 bis zu 0,01 µm auszubilden. Anschlie ßend wird die Zufuhr von TMA gestoppt, um die p-Typ-GaN- Führungsschicht 108 bis zu 0,1 µm zu züchten, wobei TMA erneut eingeleitet wird, um die die p-Typ-AlGaN-Plattie rungsschicht 109 bis zu 0,5 µm zu züchten. Außerdem wird die die p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110 auf der Schicht 109 bis zu 0,1 µm gezüchtet. Anschließend wird die Zufuhr von TMG und Et-CP₂Mg gestoppt und die Temperaturabsenkung ge startet. Wenn die Substrattemperatur 400°C erreicht, wird die Zufuhr von NH₃ ebenfalls gestoppt. Wenn die Substrattemperatur die Raumtemperatur erreicht, wird das Saphirsubstrat 101 aus dem Reaktor entnommen.

Der erhaltene Wafer wird anschließend in einen Wärmebe handlungsofen eingesetzt, um eine Wärmebehandlung für die P-Typ-Umsetzung durchzuführen.

Auf diese Weise wird der in Fig. 5 gezeigte Laser-Wafer hergestellt.

AUSBILDUNG DES RIPPENWELLENLEITERS

Ein Rippenwellenleiter wird ausgebildet als indexgeführ ter Typ von Struktur auf dem hergestellten Laser-Wafer mittels der folgenden Schritte:

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird eine Maske 115 mit mehreren Schlitzen parallel zueinander auf der Oberfläche der die p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110 ausgebildet, wobei der freiliegende Bereich der Nitrid-Halbleiterschicht teil weise geätzt wird mittels Reaktivionenätzen (RIE).

Wie in Fig. 7 gezeigt, wird in diesem Fall das Ätzen bis zu einer Tiefe durchgeführt, in der die P-Typ-AlGaN- Plattierungsschicht 109 geringfügig zurückbleibt, um einen ausgesparten Abschnitt 201 zu bilden. Anschließend wird die Maske 115 entfernt, um schmale Rippenstrukturen 118 von 5 µm Breite zu bilden, die parallel zueinander verlaufen. Fig. 7 zeigt die schmale Rippenstruktur 118.

Ein SiO₂-Schutzfilm 111 wird auf dem Wafer abgeschieden mittels Sputtern, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Anschließend werden mehrere 3 µm breite Fensterabschnitte 113a für n-Typ-Elektroden an den Oberseiten der Kanten strukturen 118 im SiO₂-Schutzfilm 111 mittels einer Standard-Photolithographietechnik ausgebildet.

Nickel (Ni) mit einer Dicke von 50 nm und anschließend Gold (Au) mit einer Dicke von 200 nm werden auf den SiO₂- Schutzfilm 111 und den Abschnitt, in dem die p-Typ-GaN- Kontaktschicht 110 freigelegt ist, aufgedampft, um die p- Seite-Elektrode 113 auszubilden. Somit werden die in Fig. 10 gezeigten Vorrichtungsstrukturen auf dem Vorrich tungs-Wafer ausgebildet.

KLEBEN EINES SPALTBAREN SUBSTRATS AUF DEN WAFER

Wie in Fig. 11 gezeigt, wird anschließend ein GaAs-Ein zelkristallsubstrat 200 auf die p-Seite-Elektrode 113 auf der Rippenwellenleiterseite des Wafers geklebt, so daß es mit der Laserstruktur elektrisch verbunden ist. Bei diesem Klebeschritt wird das GaAs-Substrat 200 so auf die GaN-Laserstruktur ausgerichtet, daß die kristallographi sche Orientierung des GaAs-Kristallsubstrats parallel zu derjenigen der GaN-Kristallschichten gesetzt ist, so daß die Spaltung des GaAs-Kristalls mit der GaN-Spaltungs ebene im nächsten Spaltungsschritt zusammenfällt, in welchem die gewünschte Laserresonatorebene gebildet wird durch Spalten des GaN-Kristalls. Das GaAs-Einzelkristall substrat der p-Typ-Leitfähigkeit wird in diesem Fall verwendet. Ein Ti-Au-Dünnfilm und ein Au-Sn-Dünnfilm werden vorher in dieser Reihenfolge ausgebildet durch Aufdampfen auf die Oberfläche des GaAs-Einzelkristallsub strats, so daß sie die p-Seite-Elektrode 113 der GaN- Kristallschicht kontaktieren. Die GaAs-Oberfläche mit den Metallfilmen und die Elektrode 113 werden in Kontakt gebracht, und anschließend unter Druck gesetzt, um die Verklebung der beiden Substrate zu erreichen.

BESTRAHLUNG DES WAFERS VON DER SAPHIRSEITE MIT LICHT

Wie in Fig. 12 gezeigt, wird anschließend der verklebte Wafer von der Rückseite her durch das Saphirsubstrat 101 in Richtung zur Grundschicht 103 mit einer fokussierten Ultraviolettstrahlung bestrahlt, die mit einem kurzwelli gen Hochleistungslaser erzeugt wird, wie z. B. mit einem frequenzvervierfachten YAG-Laser (mit 266 nm Wellen länge), einem KrF-Excimer-Laser (mit 248 nm Wellenlänge) oder dergleichen. Der UV-Lichtstrahl kann gleichmäßig auf die gesamte Grenzfläche zwischen dem Saphirsubstrat 101 und der Grundschicht 103 aufgebracht werden.

Während das Saphirsubstrat bei 248 nm, welches die Wel lenlänge des für die obige UV-Bestrahlung verwendeten Laserstrahls ist, nahezu transparent ist, absorbiert das GaN der Grundschicht den Bestrahlungsstrahl mit einer kleinen Durchdringungstiefe, da es eine Absorptionsflanke bei 365 nm besitzt. Da außerdem eine große Gitterfehlan passung (15%) zwischen dem Saphirsubstrat und der GaN- Schicht vorhanden ist, sind extreme Dichtedefekte im GaN- Kristall nahe der Grenzfläche vorhanden, wodurch das absorbierte Licht größtenteils in Wärme umgesetzt wird. Die Temperatur eines Bereiches des GaN nahe dem Saphir substrat steigt schnell an, wodurch das GaN zu Gallium und Stickstoff zerlegt wird. Somit wird ein Bereich zerlegter Materie 150 des Nitrid-Halbleiters im Grenzflä chenbereich der Grundschicht 103 erzeugt.

Der Bereich zerlegter Materie 150 ist vorgesehen zum Zweck der Förderung der Kristalltrennung des Saphirsub strats 101 von der Grundschicht 103 des GaN und des AlN. Das Saphirsubstrat wird nur für die Herstellung der Vorrichtung verwendet. Die Wellenlänge des aufgebrachten Laserstrahls wird aus den Wellenlängen gewählt, die von der GaN-Kristallschicht absorbiert werden und das Saphir substrat durchdringen. Somit werden für den bestrahlten Grenzflächenbereich in der GaN-Grundschicht 103 die direkten Kristallbindungen zwischen dem Saphir 101 und dem GaN 103 getrennt. Somit kann die GaN-Grundschicht 103 leicht vom Saphirsubstrat 101 längs des Bereiches zer setzter Materie 150 getrennt werden.

TRENNUNG DER SAPHIR- UND LASER-WAFER

Anschließend wird das Saphirsubstrat 101 leicht erwärmt, um die Grundschicht 103 mit den darauf befindlichen anderen Kristallschichten vom Saphirsubstrat 101 zu trennen.

Durch diesen Erwärmungsschritt, wie in Fig. 13 gezeigt, wird das Saphirsubstrat 101 von der Laminierung entfernt, d. h. von dem Laser-Wafer des verklebten Laserkörpers 101 und des Trägersubstrats 200, da die atomischen Bindungen zwischen Gallium und Stickstoff innerhalb des Bereiches der zersetzten Materie 150 verloren gehen.

Nach dem Entfernen des Saphirsubstrats 101 wird die freigelegte Oberfläche der Grundschicht 103 gereinigt durch Eintauchen des Laser-Wafers in eine verdünnte Salzsäurelösung oder dergleichen, um hiervon das restli che metallische Ga zu entfernen.

Ti mit einer Dicke von 50 nm und Au mit einer Dicke von 200 nm werden anschließend auf die freigelegte Oberfläche des Laser-Wafers aufgedampft, um eine n-Seite-Elektrode 102 zu bilden.

Das GaAs-Trägersubstrat 200 kann durch Läppen dünner gemacht werden, um das Spalten des Laser-Wafers zu er leichtern. Die Ti/Au-Elektrode wird auf die Oberfläche des GaAs des Laser-Wafers aufgedampft.

SPALTUNG DER GRUNDSCHICHT

Wie in Fig. 14 gezeigt, wird im Fall des Laser-Wafers des verklebten Laserkörpers 100 und des Trägersubstrats 200 das Trägersubstrat 200 zusammen mit der Grundschicht 103 längs der Linien senkrecht zur Rippenwellenleiterausdeh nungsrichtung in einem Intervall P gespalten, das der Länge der endgültigen Vorrichtung entspricht.

Bei diesem Spaltungsschritt kann das Vorzeichnen (soge nannte Kerbungsoperation) auf der Oberfläche des Träger substrats 200 unter Verwendung einer Diamantspitze ausge führt werden. Als Ergebnis werden mehrere Laserstangen 300 erhalten.

REFLEXIONSBESCHICHTUNG AUF DER LASERSTANGENSEITE-OBER- FLÄCHE

Wie in Fig. 15 gezeigt, werden dielektrische Mehrschicht reflexionsbeschichtungen 302 auf beiden Bruchebenen (Spaltungsebenen) 301 jeder Laserstange 300 mittels eines Sputter-Systems oder dergleichen ausgebildet.

AUSBILDUNG VON LASER-CHIPS AUS DER LASERSTANGE

Wie in Fig. 16 gezeigt, werden einzelne Laserchips erhal ten durch weiteres Teilen der Laserstange mittels einer zweiten Spaltung längs der Richtung parallel zur Rippen wellenleiterausdehnungsrichtung.

ZUSAMMENFÜGEN DES LASERCHIPS

Jeder Laserchip des verklebten Laserkörpers 100 und des Trägersubstrats 200 wird über eine Ti-Au-Dünnschicht auf einen Chipträger 10 geklebt, der als Wärmesenke dient, so daß die Grundschicht 103 des Laserkörpers 100 elektrisch mit dem Chipträger verbunden ist.

Wie oben beschrieben ist, wird die Laserstruktur offen bart, die auf der A-Fläche eines Saphirsubstrats ausge bildet ist. Außerdem kann die Laserstruktur des Rippen wellenleitertyps auf einer C-Fläche des Saphirsubstrats ausgebildet sein.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Die zweite Ausführungsform, die hergestellt werden soll, ist eine Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung eines gewinngeführten Typs.

Die Fig. 17 und 18 zeigen den gewinngeführten Typ einer Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung der zweiten Ausführungsform. Die Elemente der Vorrichtung in diesen Figuren sind dieselben wie diejenigen der in den Fig. 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsform.

Diese Vorrichtung der zweiten Ausführungsform ist aufge baut mit einem Laserkörper 100, einem Trägersubstrat 200, das auf den Laserkörper 100 geklebt ist, sowie einem elektrisch leitenden Chipträger 10, der als eine auf das Trägersubstrat 200 geklebte Wärmesenke dient. Der Laser körper 100 umfaßt Kristallschichten 104 bis 110, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-x)_1-YIn_yN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) gefertigt sind, die schrittweise der Reihe nach auf der Grundschicht 103 gezüchtet werden. Eine Elektrodenschicht 113a wird auf der n-Typ-GaN-Grundschicht 103 ausgebildet, über welche die Vorrichtung mit einer externen Elektrode elektrisch verbunden ist. Die p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110 der Vorrichtung ist über ein Streifenfenster 213a elektrisch mit dem Trägersubstrat 200 und dem Chipträger 10 verbun den. Eine Fensterschicht 213, die aus GaAs-Oxid gefertigt ist, ist zwischen dem Laserkörper 100 und dem Trägersub strat 200 ausgebildet. Der GaAs-Oxidfensterfilm 213 ist mit dem Streifenfenster 213a des GaAs versehen, das sich längs einer Richtung senkrecht zur Spaltungsebene der Nitrid-Halbleiterschichten erstreckt. Der GaAs-Streifen 213a dient als elektrischer Stromdurchlaß zwischen dem Laserkörper 100 und dem Trägersubstrat 200. Vorzugsweise ist ein Verbindungsmetallfilm zwischen dem GaAs-Oxidfen sterfilm 213 und der p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110 vorge sehen, um den Körper 100 und das Trägersubstrat 200 zu verkleben.

Wie in Fig. 18 gezeigt, enthält der Körper 100 der Laser vorrichtung mehrere Kristallschichten ausgehend von der n-Typ-GaN-Grundschicht 103 und der p-Typ-GaN-Kontakt schicht 110, die in derselben Reihenfolge wie in Fig. 4 gezeigt geschichtet sind. In dieser Laservorrichtung liefert nur der GaAs-Streifen 213a den elektrischen Strom zur aktiven Halbleiterschicht anstelle des in der Plat tierungsschicht ausgebildeten Rippenwellenleiters, so daß die Vorrichtung ein gewinngeführter Typ ist. Der GaAs- Oxidfilm bewirkt eine Isolation zwischen dem Laserkörper 100 und dem Trägersubstrat 200 mit Ausnahme des GaAs- Streifens 213a.

Die in den Fig. 17 und 18 gezeigte Vorrichtungsstruktur wird in ähnlicher Weise wie die erste Ausführungsform hergestellt, in der die geschichtete Struktur für die Vorrichtung ausgebildet wird mittels metallisch-organi scher Gasphasenabscheidung (MOCVD) auf einem A-Fläche- Saphirsubstrat.

Zuerst wird der Laser-Wafer mit der in Fig. 5 gezeigten GaN-Halbleiterlaserstruktur auf Basis des Saphirsubstrats hergestellt.

Ein GaAs-Oxidfensterfilm 213 mit mehreren GaAs-Streifen 213a wird auf einem GaAs-Einzelkristallsubstrat 200 ausgebildet, d. h. auf dem Trägersubstrat, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Das Intervall der GaAs-Streifen 213a beträgt ungefähr 200 µm, wobei die Breite jedes Streifens unge fähr z. B. 2 bis 5 µm beträgt. Diese Filme und Streifen können in den folgenden Schritten 1) bis 6) ausgebildet werden:

1. Beschichten der Oberfläche des GaAs-Einzelkri stallsubstrats 200 mit einem Photoresist;
2. Bestrahlen mit passendem Licht durch eine Maske mit Streifenfenstern auf der Photoresistschicht;
3. Entwickeln der Photoresistschicht auf dem Sub strat;
4. Absetzen des restlichen Photoresists auf dem Substrat, um gegebene gestreifte Photoresistmasken auszu bilden;
5. Oxidieren der freigelegten Oberfläche des GaAs- Substrats neben den Streifenphotoresistmasken, um einen GaAs-Oxidfensterfilm 213 mit mehreren GaAs-Streifen 213a auszubilden. Es werden mehrere GaAs-Streifen 213a unter halb der Streifenphotoresistmasken definiert; und
6. Entfernen der Streifenphotoresistmasken vom Substrat.

Auf diese Weise wird der GaAs-Oxidfensterfilm 213 mit mehreren GaAs-Streifen 213a auf dem GaAs-Trägersubstrat ausgebildet.

Wie in Fig. 20 gezeigt, wird anschließend das GaAs-Trä gersubstrat des GaAs-Einzelkristalls 200 auf die P-Typ- GaN-Kontaktschicht 110 des Wafers über den GaAs-Oxidfen sterfilm 213 geklebt, wobei mehrere GaAs-Streifen 213a elektrisch mit der Laserstruktur verbunden sind. Bei diesem Verklebungsschritt wird das GaAs-Substrat 200 auf die GaN-Laserstruktur so ausgerichtet, daß die kristallo graphische Orientierung des GaAs-Kristallsubstrats paral lel zu derjenigen der GaN-Kristallschichten ist oder mit diesen zusammenfällt, so daß die GaAs-Spaltungsoberfläche oder Bruchebene mit derjenigen des GaN im nächsten Spal tungsschritt übereinstimmt, wobei ein gegebener Laserre sonator aus der GaN-Spaltungsoberfläche der Kristall schicht gebildet wird.

Ein Dünnmetallfilm wie z. B. In, Ni oder dergleichen, kann im voraus ausgebildet werden durch Aufdampfen auf wenigstens eine der Kontaktflächen des GaAs-Oxidfilms 213 auf dem Substrat 200 und der p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110 des Wafers, so daß beide Substrate einander über den Dünnmetallfilm, der zwischen der p-Typ-GaN-Kontaktschicht 110 und dem GaAs-Oxidfensterfilm 213 angeordnet ist, berühren. In diesem Fall, wie in Fig. 24 gezeigt, sind vorzugsweise Verbindungsdünnmetallfilme 222a und 222b auf dem GaAs-Einzelkristallsubstrat 200 und der p-Typ-GaN- Kontaktschicht 110 jeweils vorgesehen, in welchen Schlitze 223 mit ungefähr 10 µm Breite längs der Kanten des GaAs-Streifens 213a im GaAs-Oxidfilm 213 ausgebildet sind. Das heißt, wie in Fig. 25 gezeigt, die Schlitze 223 definieren einen verengten Strompfad CP des Metalls vom GaAs-Substrat 200 über den GaAs-Streifen 213 zur p-Typ- GaN-Kontaktschicht 110, wenn die Verbindungsdünnmetall filme 222a und 222b im nächsten Schritt durchgebrannt werden.

Jedenfalls wird die Klebeoberfläche des Trägersubstrats mit der Oberfläche der Plattierungsschicht gegenüberlie gend der Grundschicht 103 bezüglich der aktiven Schicht des Laser-Wafers in Kontakt gebracht, während sie unter Druck gesetzt und erwärmt wird, woraufhin eine feste Verklebung der beiden Substrate erreicht wird.

Wie in Fig. 21 gezeigt, wird anschließend eine ultravio lette Strahlung durch das Saphirsubstrat 101 auf die Grundschicht 103 gerichtet unter Verwendung einer kurz welligen Hochleistungslaservorrichtung. Das heißt, die UV-Bestrahlung wird von der Rückseite des Saphirsubstrats her durchgeführt, wobei zum Bündeln eine Sammellinse verwendet wird. Da GaN UV-Licht absorbiert, steigt die Temperatur des Bereiches des GaN nahe dem Saphirsubstrat plötzlich an, wodurch das GaN zu Gallium und Stickstoff zerlegt wird, so daß der Bereich zerlegter Materie 150 des Nitrid-Halbleiters längs der Lichtspur erzeugt wird.

Anschließend wird das Saphirsubstrat 101, das die GaN- Schichten trägt, leicht erwärmt, woraufhin, wie in Fig. 22 gezeigt, das Saphirsubstrat 101 von der Laminie rung abgenommen wird, d. h. der Laser-Wafer des verkleb ten Laserkörpers 100 und das Trägersubstrat 200 an der Grenzfläche des Bereiches der zerlegten Materie 150 der Grundschicht 103.

Anschließend wird eine n-Seite-Elektrodenschicht 103a auf der freigelegten Oberfläche der GaN-Grundschicht 103 des Laserkörpers 100 ausgebildet.

Anschließend werden der Spaltungsschritt, der Reflexions schichtausbildungsschritt und der Zusammenfügungsschritt der Reihe nach durchgeführt, woraufhin die Halbleiterla servorrichtung wie in den Fig. 17 und 18 gezeigt erhalten wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die natürliche Spaltungsebene des Nitrid-Halbleiters zum Herstellen des Resonators der Vorrichtung zu nutzen durch Entfernen des Substrats für die Kristallzucht. Eine atomisch flache Spiegelfläche wird leicht erhalten, wodurch der optische Streuverlust reduziert wird. Als Ergebnis wird eine kontinuierliche Oszillation des Lasers erreicht, wobei gleichzeitig eine lange Lebensdauer der Laservorrichtung in der Praxis erhalten wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid- Halbleiterlaservorrichtung, die Kristallschichten auf weist, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-x)_1-YIn_yN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) hergestellt sind, die der Reihe nach auf einer Grundschicht (Al_x'Ga_1-x')_1-Y'In_y'N (0 ≦ x' ≦ 1, 0 ≦ y' ≦ 1) geschichtet sind, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Ausbilden mehrerer Kristallschichten, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter gefertigt sind, auf einer auf einem Substrat ausgebildeten Grundschicht, wobei die Kristallschichten eine aktive Schicht enthal ten;
Einstrahlung eines Lichtstrahls von der Substrat seite in Richtung zur Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht, wodurch ein Bereich zersetzter Materie des Nitrid-Halbleiters ausgebildet wird;
Trennen der Grundschicht mit den darauf befindli chen Kristallschichten vom Substrat längs des Bereiches zersetzter Materie; und
Spalten der Grundschicht, wodurch eine Spaltungs ebene der Kristallschichten ausgebildet wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus Saphir hergestellt ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wellenlänge des Lichtstrahls aus den Wellenlängen gewählt wird, die das Substrat durchdringen und von der Grundschicht in der Umgebung der Grenzfläche absorbiert werden.

4. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, das ferner zwischen dem Schritt des Ausbildens der Kristall schichten und dem Schritt des Einstrahlens des Licht strahls in Richtung zur Grenzfläche einen Schritt umfaßt zum Kleben eines spaltbaren zweiten Substrats auf eine Oberfläche der Kristallschichten, derart, daß eine Spal tungsebene des zweiten Substrats im wesentlichen mit einer Spaltungsebene der Kristallschichten des Nitrid- Halbleiters zusammenfällt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das spaltbare zweite Substrat aus einem Halbleiter- Einzelkristallmaterial hergestellt ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Halbleiter-Einzelkristallmaterial aus einer Gruppe ge wählt ist, die GaAs, InP und Si umfaßt.

7. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Schritt des Einstrahlens des Lichtstrahls in Richtung zur Grenzfläche der Lichtstrahl gleichmäßig oder vollständig auf die Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht eingestrahlt wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Schritt des Einstrahlens des Lichtstrahls in Richtung zur Grenzfläche die Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Grundschicht mit einem Fleck oder einer Linie des Lichtstrahls abgetastet wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner gekennzeichnet durch einen Schritt des Ausbildens eines Wellenleiters, der sich entlang einer Richtung senkrecht zur Spaltungsebene des Nitrid-Halbleiters erstreckt.

10. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kristallschichten des Nitrid-Halbleiters ausgebildet werden mittels metallorganischer Gaspha senabscheidung.

11. Verfahren zur Herstellung einer Nitrid-Halb leiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei im Schritt des Einstrahlens des Lichtstrahls in Richtung zur Grenzfläche der Lichtstrahl ein ultraviolet ter Strahl ist, der von einem frequenzvervierfachten YAG-Laser erzeugt wird.

12. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung mit schritt weise gezüchteten Kristallschichten, die jeweils aus einem Gruppe-III-Nitrid-Halbleiter (Al_xGa_1-x)_1-YIn_yN (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) hergestellt sind, mit:
einer Grundschicht, die aus einem Gruppe-III- Nitrid-Halbleiter (Al_x'Ga_1-x')_1-Y'In_y'N (0 ≦ x' ≦ 1, 0 ≦ y' ≦ 1) hergestellt ist;
mehreren Kristallschichten, die jeweils aus einem auf der Grundschicht ausgebildeten Gruppe-III-Nitrid- Halbleiter hergestellt sind; und
einem spaltbaren Substrat, das auf eine Oberflä che der Kristallschichten, die der Grundschicht gegenü berliegt, angebracht ist.

13. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung ferner eine Wärmesenke umfaßt, die auf der Grundschicht angebracht ist.

14. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Vorrichtung ferner eine auf das spaltbare Substrat angebrachte Wärmesenke umfaßt.

15. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das spaltbare Substrat eine Spal tungsebene aufweist, die mit einer Spaltungsebene der Kristallschichten des Nitrid-Halbleiters zusammenfällt.

16. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung ferner einen Wellenleiter umfaßt, der sich längs einer Richtung senk recht zur Spaltungsebene des Nitrid-Halbleiters er streckt.

17. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das spaltbare Substrat aus einem Halbleiter-Einzelkristallmaterial hergestellt ist.

18. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Halbleiter-Einzelkristallmaterial aus einer Gruppe gewählt ist, die GaAs, InP und Si umfaßt.

19. Nitrid-Halbleiterlaservorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei das spaltbare Substrat aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist.