DE69934075T2 - Halbleiterlaservorrichtung und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterlaservorrichtung aus einem Verbundhalbleiter auf Nitridbasis und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterlaservorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Halbleiterlaservorrichtung, die blaues/violettes Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 nm aussendet.
  • 2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Ein Verbundhalbleiter auf Nitridbasis, der aus Galliumnitrid (GaN), Aluminiumnitrid (AlN), Indiumnitrid (InN) oder einem Mischkristall, das diese enthält, hergestellt ist, besitzt einen großen Bandabstand im Bereich von 1,9–6,2 eV und es wird deshalb erwartet, dass er als ein Halbleitermaterial für eine lichtaussendende oder lichtempfangende Vorrichtung, die einen Bereich vom sichtbaren Licht bis zum ultravioletten Licht abdeckt, geeignet ist. Es wird insbesondere erwartet, dass eine Halbleiterlaservorrichtung, die Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 nm aussendet, wie etwa jene, die unter Verwendung dieses Materials realisiert wird, eine sehr brauchbare Lichtquelle für eine optische Scheibe mit sehr hoher Speicherdichte der nächsten Generation ist, und die entsprechende Forschung und Entwicklung ist in der gesamten Welt energisch betrieben worden.
  • Die praktische Verwendung einer derartigen Halbleiterlaservorrichtung als eine Lichtquelle für eine optische Platte erfordert entscheidend die Genauigkeit und Gleichförmigkeit von: Dicken der mehreren Halbleiterlagen, die in der Halbleiterlaservorrichtung enthalten sind; und eine Struktur aus einem Wellenleiter, wie etwa eine verdeckte Struktur, um eine Schwingung mit einzelnem Transversalmodus zu erreichen. Für eine Halbleiterlaservorrichtung aus einem Verbundhalbleiter auf Nitridbasis ist es insbesondere wichtig, eine Ätztechnik zu verwenden, bei der die Bildung der Wellenleiterstruktur genau und gleichförmig gesteuert werden kann.
  • Einige der herkömmlichen Ätztechniken für den Verbundhalbleiter auf Nitridbasis werden im Folgenden beschrieben.
  • Eine der Techniken ist eine Trockenätztechnik unter Verwendung von Borchlorid (BCl3) und Stickstoff (N2) als Ätzgase (F. Ren u. a., Journal of Electronic Materials, Bd. 26, Nr. 11, 1997, S. 1287–1291).
  • Eine weitere Technik ist eine Ätztechnik, ein so genanntes Nassätzen, bei dem ein trägerdotierter Verbundhalbleiter auf Nitridbasis durch Eintauchen in eine wässrige Lösung aus Kaliumhydroxid oder Phosphorsäure und Beleuchtung mit Licht mit einer größeren Energie als der Bandabstand des Verbundhalbleiters auf Nitridbasis geätzt wird (japanische Offenlegungsschrift Nr. 9-232681; C. Youtsey u. a., Applied Physics Letters, Bd. 72, Nr. 5, 1998, Seite 560 bis 562; und L.-H. Peng u. a., Applied Physics Letters, Bd. 72, Nr. 8, 1998, Seite 939 bis 941).
  • Eine Verbundhalbleiterlaservorrichtung auf Nitridbasis, die die Schwingung mit einzelnem Transversalmodus erreichen kann und unter Verwendung derartiger Techniken hergestellt ist, ist z. B. in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-19802 beschrieben. Diese Halbleiterlaservorrichtung wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • In 5 enthält die Verbundhalbleiterlaservorrichtung auf Nitridbasis ein Substrat 1 sowie ferner eine Pufferlage 2 aus undotiertem GaN, eine n-Kontaktlage 3 aus n-GaN, eine n-Plattierlage 4 aus n-Al0,1Ga0,9N, eine n-Lichtleiterlage 5 aus n-GaN, eine aktive Lage 6, die eine Mehrfach-Quantenquellenlage ist, die durch abwechselndes Bilden einer In0,15Ga0,85N-Quellenlage und einer In0,02Ga0,89N-Barrierelage gebildet wird, eine p-Lichtleiterlage 7 aus p-GaN und eine erste p-Plattierlage 8 aus p-Al0,1Ga0,9N, die auf dem Substrat 1 nacheinander ausgebildet sind. Die Verbundhalbleiterlaservorrichtung auf Nitridbasis enthält des Weiteren eine Rillenstruktur 9, die auf der Plattierlage 8 gebildet ist, und eine p-Kontaktlage 10 aus p-GaN, die auf der Rillenstruktur 9 gebildet ist. Die Rillenstruktur 9 dient als ein Teil eines Wellenleiters.
  • Die Rillenstruktur 9 enthält eine n-Stromblockierungslage 12 aus n-Al0,1Ga0,9N, in der ein Rillenstreifen ausgebildet ist, und eine zweite p-Plattierlage 11 aus p-Al0,05Ga0,95N, die auf der Stromblockierungslage 12 ausgebildet ist.
  • Ein Teil einer Oberfläche der n-Kontaktlage 3 ist freiliegend und eine n-Elektrode 13 ist auf der freiliegenden Oberfläche der n-Kontaktlage 3 ausgebildet. Außerdem ist eine p-Elektrode 14 auf der p-Kontaktlage 10 ausgebildet.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Rillenstruktur 9 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6A bis 6C beschrieben.
  • Nachdem die erste p-Plattierlage 8 über dem Substrat 1 gebildet wurde, wird die n-Stromblockierungslage 12 auf der ersten p-Plattierlage 8 gebildet. Eine Maske 15, die eine Öffnung in der Form eines Streifens mit einer vorgegebenen Breite aufweist, wird an der n-Stromblockierungslage 12 angebracht (6A).
  • Anschließend wird ein Teil der n-Stromblockierungslage 12, der der Öffnung der Maske 15 entspricht, durch Ätzen entfernt, um eine Rille zu bilden (6B). Anschließend wird die Maske 15 entfernt. Die zweite p-Plattierschicht 11 wird auf der Rille und der verbleibenden n-Stromblockierungslage 12 gebildet (6C).
  • Bei den oben beschriebenen herkömmlichen Techniken bestehen die folgenden Probleme.
  • Um eine zufriedenstellende Herstellungsausbeute der Verbundhalbleiterlaservorrichtung auf Nitridbasis, die die Schwingung mit einzelnem Transversalmodus erreichen kann, zu erzielen, ist es in entscheidendem Masse wichtig, die Form und Dicke der Rillenstruktur 9 zu steuern. Um dies zu erreichen, muss das Ätzen genau und gleichförmig gesteuert werden, um eine genaue und gleichförmige Tiefe der Rille zu erreichen, die sich aus dem Wegätzen des Teils der n-Stromblockierungslage 12, der der Öffnung der Maske 15 entspricht, ergibt.
  • Für herkömmliche Nassätztechniken offenbart die oben erwähnte Literaturangabe eine Technik, bei der eine Ätzblockierungslage verwendet wird, um das Ätzen an der Ätzblockierungslage anzuhalten. In diesem Fall werden jedoch eine zu ätzende Lage und die Ätzblockierungslage hergestellt, indem ihre Trägerdichten verändert werden, wobei es schwierig ist, die Trägerdichten genau und gleichförmig zu steuern. Deswegen ändert sich die Selektivität beim Ätzen der zu ätzenden Lage und der Ätzblockierungslage, wodurch eine Rauhigkeit an den geätzten Oberflächen der zu ätzenden Lage und der Ätzblockierungslage bewirkt wird.
  • Bei herkömmlichen Trockenätztechniken ist eine Selektivität beim Ätzen in Bezug auf den Verbundhalbleiter auf Nitridbasis nicht bekannt, so dass nicht angenom men wird, dass eine Ätzblockierungslage vorgesehen ist. Da die n-Stromblockierungslage 12 und erste p-Plattierlage 8 im Allgemeinen die gleiche oder ähnliche Zusammensetzung aufweisen, hält das Ätzen an der n-Stromblockierungslage 12 nicht an und setzt sich in der ersten p-Plattierlage 8 fort. Bei dem Schritt des Entfernens der n-Stromblockierungslage 12 ist es demzufolge schwierig, die Ätztiefe genau und gleichförmig zu steuern.
  • Es ist deswegen schwierig, zufriedenstellende Herstellungsausbeuten der Verbundhalbleiterlaservorrichtung auf Nitridbasis, die eine Schwingung mit einzelnem Transversalmodus erreichen kann, zu erzielen.
  • Das Patent JP-A-09312442 offenbart eine Halbleiterlaservorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Halbleiterlaservorrichtung der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 enthält: ein Substrat; eine Mehrlagenstruktur, die auf dem Substrat vorgesehen ist; eine Ätzblockierungslage eines ersten Leitungstyps aus einem III-Nitrid, die auf der Mehrlagenstruktur vorgesehen ist; und eine Stromblockierungs-Halbleiterlage eines zweiten Leitungstyps aus einem III-Nitrid, die auf der Ätzblockierungslage vorgesehen ist. Ein Molanteil von Al in einer in der Stromblockierungs-Halbleiterlage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids ist niedriger als in einer in der Ätzblockierungslage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids, wobei sowohl die Ätzblockierungslage als auch die erste Halbleiterlage Al enthalten.
  • Da demzufolge die Ätzblockierungslage, die einen größeren Molanteil von Al in ihrer Zusammensetzung enthält als die Stromblockierungs-Halbleiterlage, unmittelbar unter der Stromblockierungs-Halbleiterlage gebildet ist, wird ein Ätzen, das in der Stromblockierungs-Halbleiterlage ausgeführt wird, im Wesentlichen an der Ätzblockierungslage angehalten.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Mehrlagenstruktur eine zweite Halbleiterlage aus einem III-Nitrid, wobei ein Molanteil von Al in einer in der zweiten Halbleiterlage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids niedriger als in einer in der Ätzblockierungslage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids ist.
  • Demzufolge besitzt die zweite Halbleiterlage einen größeren Brechungsindex als die Ätzblockierungslage.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Mehrlagenstruktur eine aktive Lage.
  • Demzufolge kann eine Halbleitervorrichtung erreicht werden, die eine sehr genaue Wellenleiterstruktur aufweist.
  • In der vorliegenden Erfindung erlaubt die Stromblockierungs-Halbleiterlage den Durchgang von elektrischem Strom nicht und in der <1, 1, –2, 0>-Richtung ist in der ersten Halbleiterlage eine Rille vorgesehen, wobei die Rille die Ätzblockierungslage erreicht.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Halbleitervorrichtung der zweite Leitungstyp von dem ersten Leitungstyp verschieden sein.
  • Ein Verfahren zum Fertigen einer Halbleiterlaservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, das im Anspruch 6 definiert ist, umfasst die folgenden Schritte: Bilden einer Mehrlagenstruktur auf einem Substrat; Bilden einer Ätzblockierungslage eines ersten Leitungstyps aus einem III-Nitrid auf der Mehrlagenstruktur; Bilden einer Stromblockierungs-Halbleiterlage eines zweiten Leitungstyps aus einem III-Nitrid auf der Ätzblockierungslage, wobei ein Molanteil von Al in einer in der ersten Halbleiterlage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids niedriger ist als in einer in der Ätzblockierungslage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids; und wahlweises Entfernen wenigstens eines Teils der Stromblockierungs-Halbleiterlage durch Dampfätzen, wobei sowohl die Ätzblockierungslage als auch die erste Halbleiterlage Al enthalten.
  • Ein Unterschied in einem Al-Molanteil zwischen der Ätzblockierungsschicht und der Stromblockierungs-Halbleiterschicht bewirkt dementsprechend die Ätzselektivität, wodurch es möglich wird, das Ätzen der Stromblockierungs-Halbleiterschicht genau und gleichförmig zu steuern.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Dampfätzen unter Verwendung eines Gasgemisches aus Borchlorid und Stickstoff ausgeführt.
  • Da das Gasgemisch aus Borchlorid und Stickstoff beim Trockenätzen verwendet wird, kann demzufolge die Gleichförmigkeit des Ätzens weiter verbessert werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft das Dampfätzen eine Rille längs der <1, 1, –2, 0>-Richtung in der Stromblockierungs-Halbleiterlage.
  • Demzufolge kann ein zufriedenstellendes Kristallwachstum an den schrägen Seiten der Rille, die längs der <1, 1, –2, 0>-Richtung in der ersten Halbleiterlage geschaffen wird, erreicht werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann bei dem Verfahren der zweite Leitungstyp von dem ersten Leitungstyp verschieden sein.
  • Dadurch ermöglicht die hier beschriebene Erfindung die folgenden Vorteile: (1) Schaffen eines Halbleiterlasers mit einer genaueren Wellenleiterstruktur als im Stand der Technik; und (2) Schaffen eines Verfahrens zum Fertigen einer derartigen Halbleitervorrichtung.
  • Diese sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung erscheinen einem Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
  • KURZBESCHEIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine Schnittansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • die 2A bis 2C sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Fertigen der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung veranschaulichen;
  • 3 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur einer Verbundhalbleitervorrichtung auf Nitridbasis veranschaulicht, die in einem Experiment zum Bewerten einer Ätzrate als Funktion des Molanteils x von Al in AlxGa1-xN verwendet wird;
  • 4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Molanteil x von Al in einer Mischkristalllage aus AlxGa1-xN und einer Ätzrate des Tro ckenätzens zeigt;
  • 5 ist eine Schnittansicht, die eine herkömmliche lichtaussendende Halbleitervorrichtung veranschaulicht; und
  • die 6A bis 6C sind Schnittansichten, die ein Verfahren zum Fertigen der in 5 gezeigten herkömmlichen Halbleitervorrichtung veranschaulichen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einer lichtaussendenden Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, enthält die lichtaussendende Halbleitervorrichtung ein Substrat 1 z. B. aus Saphir mit einer (0, 0, 0, 1)-Ebene als eine Primäroberfläche und enthält des Weiteren eine Pufferlage 2 aus undotiertem GaN mit einer Dicke von 300 Å(1 nm = 10 Å), eine n-Kontaktlage 3 aus n-GaN mit einer Dicke von 2 μm, eine n-Plattierlage 4 aus n-Al0,1Ga0,9N mit einer Dicke von 1 μm, eine n-Lichtleiterlage 5 aus n-GaN mit einer Dicke von 400 Å, eine aktive Lage 6, die eine Dreifach-Quantenquellenlage ist, die durch die abwechselnde Bildung von drei Paaren aus einer Quellenlage aus In0,15Ga0,85N mit einer Dicke von 30 Å und einer Barrierelage aus In0,02Ga0,98N mit einer Dicke von 50 Å hergestellt ist, eine p-Lichtleiterlage 7 aus p-GaN mit einer Dicke von 400 Å und eine erste p-Plattierlage 8 aus p-Al0,1Ga0,9N mit einer Dicke von 0,1 μm, die auf einem Substrat 1 nacheinander gebildet sind. Die lichtaussendende Halbleiterlage enthält ferner eine Rillenstruktur 16 auf der ersten p-Plattierlage 8 und eine p-Kontaktlage 10 aus p-GaN mit einer Dicke von 1 μm, die auf der Rillenstruktur 16 gebildet ist. Ein Teil einer Oberfläche der n-Kontaktlage 3 ist freiliegend und eine n-Elektrode 13 ist auf der freiliegenden Oberfläche der n-Kontaktlage 13 gebildet, in dem nacheinander Titan und Gold mit jeweils einer Dicke von 1 μm abgelagert sind. Eine p-Elektrode 14 ist auf der p-Kontaktlage 10 gebildet, indem nacheinander Nickel und Gold mit jeweils einer Dicke von 0,1 μm abgelagert sind.
  • Die Rillenstruktur 16 enthält eine Ätzblockierungsschicht 17 aus p-Al0,2Ga0,8N mit einer Dicke von 500 Å, eine n-Stromblockierungslage 12 aus n-Al0,1Ga0,9N mit einer Dicke von 0,4 μm, in der ein Rillenstreifen gebildet ist, und eine zweite p-Plattierlage 11 aus p-Al0,05Ga0,95N mit einer Dicke von 1,4 μm, die auf der Rille und der verbleibenden n-Stromblockierungslage 12 gebildet ist. In der Rillenstruktur 16 ist eine Rille in der <1, 1, –2, 0>-Richtung geschaffen und eine Breite zwischen den oberen Rändern der Rille beträgt 4 μm. Die <1, 1, –2, 0>-Richtung der Rille führt zu einem zufriedenstellenden Kristallwachstum an den schrägen Seiten der Rille.
  • Die n-Kontaktlage 3, die n-Plattierlage 4, die n-Lichtleiterlage 5 und die n-Stromblockierungslage 12 sind mit Silicium (Si) in der Weise dotiert, dass sie Trägerdichten von 5 × 1018 cm–3, 1 × 1018 cm–3, 5 × 1017 cm–3 bzw. 1 × 1018 cm–3 aufweisen. Die p-Lichtleiterlage 7, die erste p-Plattierlage 8, die Ätzblockierungslage 17, die zweite p-Plattierlage 11 und die p-Kontaktlage 10 sind mit Magnesium (Mg) in der Weise dotiert, dass sie Trägerdichten von 5 × 1017 cm–3, 1 × 1018 cm–3, 1 × 1018 cm–3, 1 × 1018 cm–3 bzw. 5 × 1017 cm–3 aufweisen.
  • Eine Ebene senkrecht zu der <1, 1, –2, 0>-Richtung dient als eine Stirnkristallfläche eines (nicht gezeigten) Oszillators.
  • Wie aus der oben beschriebenen Konfiguration ersichtlich ist, ist die Ätzblockierungslage 17, die in ihrer Zusammensetzung einen höheren Molanteil von Al aufweist als die n-Stromblockierungslage 12, unmittelbar unter der n-Stromblockierungslage 12 gebildet, so dass das Ätzen der n-Stromblockierungslage 12 an der Ätzblockierungslage 17 angehalten werden kann. Es ist dadurch möglich, die Ätztiefe in der n-Stromblockierungslage 12 genau und gleichförmig zu steuern, was eine genauere Wellenleiterstruktur im Vergleich zum Stand der Technik zur Folge hat.
  • Die Ätzblockierungslage 17 besitzt darüber hinaus einen höheren Molanteil von Al in ihrer Zusammensetzung als die erste p-Plattierlage 8, die unmittelbar unter der Ätzblockierungslage 17 gebildet ist. Wenn der Al-Molanteil größer ist, ist der Brechungsindex kleiner. Deswegen kann die Ätzblockierungslage 17 Licht in zufriedenstellender Weise begrenzen.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Fertigen der lichtaussendenden Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 2A bis 2C beschrieben.
  • Das Substrat 1 aus Saphir wird gereinigt und in die Vorrichtung zur metallorganisch-chemischen Dampfablagerung (MOCVD-Vorrichtung) gelegt. Das Substrat 1 wird in einer Atmosphäre aus Ammoniak (NH3) auf 1100°C erhitzt, um Verunreinigungen zu entfernen, die an einer Oberfläche des Substrats 1 adsorbiert sind.
  • Anschließend werden unter Verwendung von Trimethylgallium (TMG), Trimethylaluminium (TMA), Trimethylindium (TMI), Ammoniak, Siliciumwasserstoff (SiH4) und Zyklopentadienylmagnesium (Cp2Mg) sowie Sauerstoff (H2) oder Stickstoff (N2) als Trägergase, wobei der Gesamtdruck 670 Torr beträgt, die oben beschriebene Pufferlage 2, die n-Kontaktlage 3, die n-Plattierlage 4, die n-Lichtleiterlage 5, die aktive Lage 6, die p-Lichtleiterlage 7, die erste p-Plattierlage 8, die Ätzblockierungslage 17 und die n-Stromblockierungslage 12 nacheinander durch MOCVD auf dem Substrat 1 gebildet. Die in 2A gezeigte Struktur, bei der die oben beschriebenen Schichten auf dem Substrat 1 gebildet sind, wird im Folgenden als eine Substratstruktur bezeichnet. Kristallwachstumstemperaturen der Lagen sind 600°C für die Pufferlage 2, 1050°C für die n-Kontaktlage 3, die n-Plattierlage 4 und die n-Lichtleiterlage 5, 800°C für die aktive Lage 6 und 1050°C für die p-Lichtleiterlage 7, die erste p-Plattierlage 8, die Ätzblockierungslage 17 und die n-Stromblockierungslage 12. Stickstoff wird als ein Trägergas bei der Bildung der aktiven Lage 6 verwendet und Wasserstoff wird als ein Trägergas für die anderen Lagen verwendet.
  • Anschließend wird die Temperatur der Substratstruktur auf Raumtemperatur gekühlt und dann wird diese aus der MOCVD-Vorrichtung entnommen.
  • Anschließend wird Nickel auf einer Oberfläche der n-Stromblockierungslage 12 mit einer Dicke von 1 μm abgelagert. Das Nickel wird photogeätzt, um eine Maske 18 zu bilden, die eine Öffnung in der Form eines Streifens mit einer Breite von 4 μm aufweist. Die sich ergebende Substratstruktur wird in eine Trockenätzvorrichtung gelegt. Reaktives Ionenätzen (nachfolgend als RIE bezeichnet) wird in der Trockenätzvorrichtung ausgeführt, in der ein Druck 20 mTorr und eine HF-Leistung 150 W betragen, während 10 sccm PCl3 und 5 sccm Stickstoff zugeführt werden. Ein Teil der n-Stromblockierungslage 12, der der Öffnung der Maske 18 entspricht, wird entfernt, wodurch die Ätzblockierungsschicht 17 freigelegt wird (2B).
  • Anschließend wird die Substratstruktur aus der Trockenätzvorrichtung entnommen, woraufhin die Entfernung der Maske 18 mit Hydrochlorsäure erfolgt und die Substratstruktur dann gereinigt wird.
  • Die Substratstruktur wird erneut in die MOCVD-Vorrichtung gelegt. Die zweite p-Plattierschicht 11 wird auf der n-Stromblockierungsschicht 12 und der Ätzblockierungsschicht 17 durch MOCVD gebildet und des Weiteren wird die p-Kontaktschicht 10 auf der zweiten p-Plattierschicht 11 durch MOCVD gebildet (2C).
  • Die Substratstruktur wird aus der MOCVD-Vorrichtung entnommen und erneut in die Trockenätzvorrichtung gelegt. Die Substratstruktur wird geätzt, um einen Teil der Primäroberfläche der p-Kontaktlage 10 bis zu der n-Kontaktlage 3 zu entfernen, so dass ein Teil der oberen Oberfläche der n-Kontaktlage 3 freiliegend ist. Anschließend wird die p-Elektrode 14 auf der p-Kontaktlage 10 gebildet, indem nacheinander Nickel und Gold abgelagert werden, und die n-Elektrode 13 wird auf der freiliegenden Oberfläche der n-Kontaktlage 3 gebildet, indem nacheinander Titan und Gold abgelagert werden.
  • Die Substratstruktur wird schließlich zerteilt, um eine Stirnkristallfläche eines Oszillators zu erzeugen, wodurch die lichtaussendende Halbleitervorrichtung fertiggestellt wird.
  • Gemäß diesem Fertigungsverfahren ist die Ätzblockierungsschicht 17, die in ihrer Zusammensetzung einen hohen Molanteil von Al besitzt, unmittelbar unter der n-Stromblockierungsschicht 12 gebildet, was eine Ätzselektivität für Trockenätzen zur Folge hat. Deswegen kann das Ätzen im Wesentlichen an der Grenzfläche zwischen der n-Stromblockierungslage 12 und der Ätzblockierungslage 17 angehalten werden. Wie oben beschrieben wurde, bewirkt der Unterschied in einem Al-Molanteil die Ätzselektivität, wodurch es möglich ist, das Ätzen der n-Stromblockierungslage 12 genau und gleichförmig zu steuern. Es ist folglich möglich, eine Struktur des Wellenleiters im Vergleich zum Stand der Technik genauer zu steuern, wodurch zufriedenstellende Fertigungsausbeuten der Verbundhalbleiterlaservorrichtung auf Nitridbasis, die eine Schwingung des einzelnen Transversalmodus erreichen kann, erzielt wird.
  • Beim Trockenätzen wird ferner ein Gasgemisch aus BCl3 und Stickstoff verwendet, so dass die Gleichförmigkeit des Ätzens weiter verbessert ist.
  • Es erfolgt an dieser Stelle eine Beschreibung, wie die Ätzselektivität des Trockenätzens von dem Molanteil von Al in der Zusammensetzung des Verbundhalbleiters auf Nitridbasis abhängt. Dadurch wird die Wirkung der Ätzblockierungsschicht 17 erläutert.
  • Eine Verbundhalbleitervorrichtung auf Nitridbasis wurde gefertigt, von der in 3 eine Schnittansicht gezeigt ist. Die Verbundhalbleitervorrichtung auf Nitridbasis enthält ein Substrat aus Saphir und enthält des Weiteren eine Pufferlage 2, eine Lage 19 aus undotiertem GaN mit einer Dicke von 2 μm, und eine Mischkristalllage 20 aus undotiertem AlxGa1-xN mit einer Dicke von 1 μm, die nacheinander durch MOCVD auf einem Substrat 1 gebildet werden. Die Verbundhalbleitervorrichtung auf Nitridbasis wurde in eine Trockenätzvorrichtung gelegt und einem Trockenätzen durch RIE unterzogen, während 10 sccm BCl3 und 5 sccm Stickstoff zugeführt wurden, wobei in der Trockenätzvorrichtung ein Druck 20 mTorr und eine HF-Leistung 150 W betrugen.
  • Ätzraten der Mischkristalllage 20 wurden bewertet, während ein Molanteil x von Al in der Zusammensetzung der Mischkristalllage 20 verändert wurden. Das Ergebnis ist in 4 gezeigt. Aus 4 kann erkannt werden, dass dann, wenn der Molanteil x von Al in der Zusammensetzung größer wird, die Ätzrate kleiner wird. Bei x = 0,1 beträgt die Ätzrate z. B. 430 Å/min, wohingegen bei x = 0,2 die Ätzrate 310 Å/min beträgt. Bei x = 0,5 beträgt die Ätzrate 0 Å/min, was bedeutet, dass die Mischkristalllage 20 im Wesentlichen nicht geätzt wird.
  • Das in 4 gezeigte Ergebnis lehrt z. B., dass dann, wenn die n-Stromblockierungslage 12, deren Molanteil von Al in ihrer Zusammensetzung 0,1 beträgt, auf der Ätzblockierungsschicht 17 gebildet wird, deren Molanteil von Al in ihrer Zusammensetzung 0,2 beträgt, das Ätzen im Wesentlichen an der Grenzfläche zwischen der Ätzblockierungsschicht 17 und der n-Stromblockierungsschicht 12 angehalten wird.
  • Das Substrat 1 kann aus einem anderen Material als Saphir hergestellt sein, wie etwa z. B. Siliciumkarbid (SiC) und GaN.
  • In der vorliegenden Anmeldung wird die Rille in der n-Stromblockierungsschicht 12 durch Ätzen gebildet. Alternativ kann durch eine ähnliche Ätztechnik die zweite p-Plattierlage 11 in Form eines Stegs unter Verwendung einer anderen Maske ge bildet werden, wobei die n-Stromblockierungsschicht 12 an den Seiten des Stegs gebildet ist.
  • Verschiedene weitere Modifikationen werden einem Fachmann erscheinen und können von ihm leicht ausgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist demzufolge nicht vorgesehen, dass der Umfang der beigefügten Ansprüche auf die hier dargestellte Beschreibung begrenzt ist, sondern dass die Ansprüche umfassend ausgelegt werden.

Claims (9)

  1. Halbleiterlaservorrichtung, die umfasst: ein Substrat (1); eine Mehrlagenstruktur (2 bis 8), die auf dem Substrat vorgesehen ist; eine Ätzblockierungslage (17) eines ersten Leitungstyps aus einem III-Nitrid, die auf der Mehrlagenstruktur (2 bis 8) vorgesehen ist; und eine Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) eines zweiten Leitungstyps aus einem III-Nitrid, die auf der Ätzblockierungslage (17) vorgesehen ist, wobei ein Molanteil von Al in einer in der Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids niedriger ist als in einer in der Ätzblockierungslage (6) enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Ätzblockierungslage (17) als auch die Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) Al enthalten.
  2. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, bei der der zweite Leitungstyp vom ersten Leitungstyp verschieden ist.
  3. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrlagenstruktur (2 bis 8) eine zweite Halbleiterlage aus einem III-Nitrid enthält, wobei ein Molanteil von Al in einer in der zweiten Halbleiterlage enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids niedriger als in einer in der Ätzblockierungslage (17) enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids ist.
  4. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrlagenstruktur (2 bis 8) eine aktive Lage (16) enthält.
  5. Halbleiterlaservorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) den Durchgang von elektrischem Strom nicht erlaubt und in der <1, 1, –2, 0>-Richtung in der ersten Halbleiterlage (12) eine Rille vorgesehen ist, wobei die Rille die Ätzblockierungslage (17) erreicht.
  6. Verfahren zum Fertigen einer Halbleiterlaservorrichtung, das die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Mehrlagenstruktur (2 bis 8) auf einem Substrat (1); Bilden einer Ätzblockierungslage (17) eines ersten Leitungstyps aus einem III-Nitrid auf der Mehrlagenstruktur (2 bis 8); Bilden einer Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) eines zweiten Leitungstyps aus einem III-Nitrid auf der Ätzblockierungslage (17), wobei ein Molanteil von Al in einer in der ersten Halbleiterlage (12) enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids niedriger ist als in einer in der Ätzblockierungslage (17) enthaltenen Zusammensetzung des III-Nitrids; und wahlweises Entfernen wenigstens eines Teils der Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) durch Dampfätzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzblockierungslage (17) und die Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) Al enthalten.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der zweite Leitungstyp vom ersten Leitungstyp verschieden ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Dampfätzen unter Verwendung eines Gasgemisches aus Borchlorid und Stickstoff ausgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Dampfätzen eine Rille längs der <1, 1, –2, 0>-Richtung in der Stromblockierungs-Halbleiterlage (12) schafft.
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