JP2000040858A - 光半導体装置、その製造方法、および半導体ウェハ - Google Patents
光半導体装置、その製造方法、および半導体ウェハInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＣ基板上に形成するＧａＮ系半導体技術
に関し、ＳｉＣ基板上にＧａＮ系半導体結晶をエピタキ
シャルに成長し、かつＳｉＣ基板とＧａＮ系半導体結晶
層との間に良好な電気的伝導性を実現する技術を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ｎ型ＳｉＣ基板と、前記ｎ型ＳｉＣ基板
上に直接エピタキシャルに形成され、３×１０18〜１×
１０20ｃｍ-3のｎ型キャリア濃度を有するＡｌxＧａ
1-x Ｎ層（０＜ｘ＜０．４）とを有する。
に関し、ＳｉＣ基板上にＧａＮ系半導体結晶をエピタキ
シャルに成長し、かつＳｉＣ基板とＧａＮ系半導体結晶
層との間に良好な電気的伝導性を実現する技術を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 ｎ型ＳｉＣ基板と、前記ｎ型ＳｉＣ基板
上に直接エピタキシャルに形成され、３×１０18〜１×
１０20ｃｍ-3のｎ型キャリア濃度を有するＡｌxＧａ
1-x Ｎ層（０＜ｘ＜０．４）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に光半導体装置
に係り、特にレ−ザダイオ−ドおよびその製造方法に関
する。レーザダイオード，発光ダイオードあるいはフォ
トダイオード等の光半導体装置は、光通信や光情報処
理、さらに情報記録の分野において広く使われている。
一般にレーザダイオードは赤色光から赤外光の波長領域
において発振するが、光情報記録の分野では、より大き
い記録密度を実現すべく、より短波長で発振するレーザ
ダイオードが要求されている。また、かかる短波長に光
に感応するフォトダイオードが要求されている。
に係り、特にレ−ザダイオ−ドおよびその製造方法に関
する。レーザダイオード，発光ダイオードあるいはフォ
トダイオード等の光半導体装置は、光通信や光情報処
理、さらに情報記録の分野において広く使われている。
一般にレーザダイオードは赤色光から赤外光の波長領域
において発振するが、光情報記録の分野では、より大き
い記録密度を実現すべく、より短波長で発振するレーザ
ダイオードが要求されている。また、かかる短波長に光
に感応するフォトダイオードが要求されている。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮはバンドギャップが大きく、波長
が４００ｎｍ以下の青色あるいは紫外光領域で動作する
レーザダイオードやフォトダイオードなどの光半導体装
置を構成するのに有望な材料である。ＧａＮ結晶を活性
層に使った青色発光ダイオードはすでに実用化されてい
る。またＩｎＧａＮ結晶を活性層として使ったＧａＮ／
ＩｎＧａＮ／ＧａＮダブルヘテロ構造の青色レーザダイ
オードが公知である。かかるＧａＮを使った青色光半導
体装置では、ＧａＮ結晶によりバンドギャップの小さい
成分を導入した混晶を使うことにより、緑色の発光が得
られる。
が４００ｎｍ以下の青色あるいは紫外光領域で動作する
レーザダイオードやフォトダイオードなどの光半導体装
置を構成するのに有望な材料である。ＧａＮ結晶を活性
層に使った青色発光ダイオードはすでに実用化されてい
る。またＩｎＧａＮ結晶を活性層として使ったＧａＮ／
ＩｎＧａＮ／ＧａＮダブルヘテロ構造の青色レーザダイ
オードが公知である。かかるＧａＮを使った青色光半導
体装置では、ＧａＮ結晶によりバンドギャップの小さい
成分を導入した混晶を使うことにより、緑色の発光が得
られる。
【０００３】ところで、ＧａＮは六方晶系に属するウル
ツ鉱型の結晶構造を有しており、現在の技術では単結晶
基板の作製が困難であるため、かかるＧａＮを活性層と
する光半導体装置では、前記ＧａＮ活性層を、ＧａＮと
同様な六方晶系に属するサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）単結
晶基板のｃ面上にエピタキシャル成長させることにより
形成している。
ツ鉱型の結晶構造を有しており、現在の技術では単結晶
基板の作製が困難であるため、かかるＧａＮを活性層と
する光半導体装置では、前記ＧａＮ活性層を、ＧａＮと
同様な六方晶系に属するサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）単結
晶基板のｃ面上にエピタキシャル成長させることにより
形成している。
【０００４】図１は、従来のＧａＮ／ＩｎＧａＮ／Ｇａ
ＮのＭＱＷ構造を有する青色レ−ザダイオ−ド１の構成
を示す。図１を参照するに、青色レ−ザダイオ−ド１は
サファイア基板１１上に形成され、前記基板１１上に形
成されたＧａＮバッファ層１２と、前記ＧａＮバッファ
層１２上に形成されたｎ型ＧａＮ電極層１３と、前記電
極層１３上に形成された、組成がＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎを
有するｎ型ＡｌＧａＮよりなる下側クラッド層１４と、
前記クラッド層１４上に形成されたｎ型ＧａＮ光導波層
１５と、前記ｎ型光導波層１５上に形成された、非ドー
プＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮの積層構造を有するＭＱ
Ｗ活性層１６と、前記ＭＱＷ活性層１６上に形成された
ｐ型ＧａＮ光導波層１７と、前記ｐ型光導波層１７上に
形成された組成がＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎを有するｐ型Ａｌ
ＧａＮよりなる上側クラッド層１８とを含み、前記上側
クラッド層１８には前記活性層１６およびその上下の光
導波層１５，１７中に導波路を形成する導波リッジ１８
Ａが形成される。さらに、前記導波リッジ１８Ａの頂部
にはｐ型ＧａＮよりなるコンタクト層１９が形成され、
前記上側クラッド層１８およびその上のＧａＮコンタク
ト層１８Ａは、前記導波リッジ１８Ａの側壁面も含めて
ＳｉＯ2 等の絶縁膜２０により覆われ、さらに前記絶縁
膜２０上には前記絶縁膜２０中に形成されたコンタクト
ホールを介して前記ＧａＮコンタクト層１８Ａとコンタ
クトするように、ｐ型電極２１が形成される。
ＮのＭＱＷ構造を有する青色レ−ザダイオ−ド１の構成
を示す。図１を参照するに、青色レ−ザダイオ−ド１は
サファイア基板１１上に形成され、前記基板１１上に形
成されたＧａＮバッファ層１２と、前記ＧａＮバッファ
層１２上に形成されたｎ型ＧａＮ電極層１３と、前記電
極層１３上に形成された、組成がＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎを
有するｎ型ＡｌＧａＮよりなる下側クラッド層１４と、
前記クラッド層１４上に形成されたｎ型ＧａＮ光導波層
１５と、前記ｎ型光導波層１５上に形成された、非ドー
プＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮの積層構造を有するＭＱ
Ｗ活性層１６と、前記ＭＱＷ活性層１６上に形成された
ｐ型ＧａＮ光導波層１７と、前記ｐ型光導波層１７上に
形成された組成がＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎを有するｐ型Ａｌ
ＧａＮよりなる上側クラッド層１８とを含み、前記上側
クラッド層１８には前記活性層１６およびその上下の光
導波層１５，１７中に導波路を形成する導波リッジ１８
Ａが形成される。さらに、前記導波リッジ１８Ａの頂部
にはｐ型ＧａＮよりなるコンタクト層１９が形成され、
前記上側クラッド層１８およびその上のＧａＮコンタク
ト層１８Ａは、前記導波リッジ１８Ａの側壁面も含めて
ＳｉＯ2 等の絶縁膜２０により覆われ、さらに前記絶縁
膜２０上には前記絶縁膜２０中に形成されたコンタクト
ホールを介して前記ＧａＮコンタクト層１８Ａとコンタ
クトするように、ｐ型電極２１が形成される。
【０００５】また、前記半導体層１４〜１８よりなる積
層構造は、前記基板１１に実質的に垂直な側壁面Ｗ１，
Ｗ２により画成され、また紙面の上下方向に対向する一
対のミラー面により光共振器が形成される。さらに、前
記基板１１、バッファ層１２およびその上の電極層１３
は前記側壁面Ｗ２を超えて延在し、前記電極層１３の延
在部上にｎ型電極２２が形成される。
層構造は、前記基板１１に実質的に垂直な側壁面Ｗ１，
Ｗ２により画成され、また紙面の上下方向に対向する一
対のミラー面により光共振器が形成される。さらに、前
記基板１１、バッファ層１２およびその上の電極層１３
は前記側壁面Ｗ２を超えて延在し、前記電極層１３の延
在部上にｎ型電極２２が形成される。
【０００６】かかる青色レ−ザダイオ−ドは、３９０〜
４２０ｎｍの範囲に発振波長を有し、特に高密度情報記
録の分野において、重要な用途を有する。
４２０ｎｍの範囲に発振波長を有し、特に高密度情報記
録の分野において、重要な用途を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１の青色レ
−ザダイオ−ド１では、サファイア結晶のｃ面がＧａＮ
に対して１３％以上の格子不整合を有している結果、前
記ＭＱＷ層１６を含む光学的活性層１５〜１７中に高濃
度の結晶欠陥が導入されやすい問題点がある。また、レ
ーザダイオード１では絶縁性のサファイア基板を使うた
め、通常の端面発光型のレ−ザダイオ−ドと異なり基板
底面に電極を設けることが困難で、このため形成するレ
ーザダイオードの構成あるいは製造工程が複雑になって
しまう問題点が存在する。さらに、サファイア基板はへ
き開性が乏しく、このため通常の閃亜鉛鉱型の結晶構造
を有するレ−ザダイオ−ドと異なり、へき開によりレ−
ザダイオ−ドのミラー面を形成するのが困難である。図
１の青色レ−ザダイオ−ド１では、前記一対のミラー面
はドライエッチング法により形成されるが、かかる工程
は時間がかかり、また形成されるミラー面の平坦性も垂
直性も、へき開により形成される面の平坦性に及ばな
い。
−ザダイオ−ド１では、サファイア結晶のｃ面がＧａＮ
に対して１３％以上の格子不整合を有している結果、前
記ＭＱＷ層１６を含む光学的活性層１５〜１７中に高濃
度の結晶欠陥が導入されやすい問題点がある。また、レ
ーザダイオード１では絶縁性のサファイア基板を使うた
め、通常の端面発光型のレ−ザダイオ−ドと異なり基板
底面に電極を設けることが困難で、このため形成するレ
ーザダイオードの構成あるいは製造工程が複雑になって
しまう問題点が存在する。さらに、サファイア基板はへ
き開性が乏しく、このため通常の閃亜鉛鉱型の結晶構造
を有するレ−ザダイオ−ドと異なり、へき開によりレ−
ザダイオ−ドのミラー面を形成するのが困難である。図
１の青色レ−ザダイオ−ド１では、前記一対のミラー面
はドライエッチング法により形成されるが、かかる工程
は時間がかかり、また形成されるミラー面の平坦性も垂
直性も、へき開により形成される面の平坦性に及ばな
い。
【０００８】一方、かかるサファイア基板の代わりに、
同じ六方晶系に属し、導電性を有するＳｉＣをＧａＮ活
性層を有する光半導体装置の基板として使うことが提案
されている。例えば、特開平１０−１３５５７６号公報
には、６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の（０００１）Ｓｉ面上
にＧａＮ活性層をエピタキシャル成長させる技術が記載
されている。ＳｉＣ基板はＧａＮに対する格子不整合が
４％以下と小さく、また電気伝導性を有し、さらにサフ
ァイアよりも優れた熱伝導特性を有する好ましい特徴を
備えている。このため、通常の端面発光型レ−ザダイオ
−ドと同様な構成の青色レ−ザダイオ−ドを形成するこ
とができる。
同じ六方晶系に属し、導電性を有するＳｉＣをＧａＮ活
性層を有する光半導体装置の基板として使うことが提案
されている。例えば、特開平１０−１３５５７６号公報
には、６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の（０００１）Ｓｉ面上
にＧａＮ活性層をエピタキシャル成長させる技術が記載
されている。ＳｉＣ基板はＧａＮに対する格子不整合が
４％以下と小さく、また電気伝導性を有し、さらにサフ
ァイアよりも優れた熱伝導特性を有する好ましい特徴を
備えている。このため、通常の端面発光型レ−ザダイオ
−ドと同様な構成の青色レ−ザダイオ−ドを形成するこ
とができる。
【０００９】一方、このようなＳｉＣ基板上にＧａＮ活
性層をエピタキシャルに形成するためには、前記ＳｉＣ
基板上にＧａＮバッファ層を形成する必要があるが、Ｇ
ａＮはＳｉＣ基板上において島状成長を生じ、その結果
かかる構成のエピタキシャル構造ではＧａＮ活性層を平
坦に形成することが困難になる。また、これに伴い、Ｇ
ａＮ活性層中には様々な欠陥が導入され、活性層中にお
けるＧａＮとフォトンとの間の相互作用が阻害されるた
め、レ−ザダイオ−ドの発光効率が低下する等の問題が
生じる。
性層をエピタキシャルに形成するためには、前記ＳｉＣ
基板上にＧａＮバッファ層を形成する必要があるが、Ｇ
ａＮはＳｉＣ基板上において島状成長を生じ、その結果
かかる構成のエピタキシャル構造ではＧａＮ活性層を平
坦に形成することが困難になる。また、これに伴い、Ｇ
ａＮ活性層中には様々な欠陥が導入され、活性層中にお
けるＧａＮとフォトンとの間の相互作用が阻害されるた
め、レ−ザダイオ−ドの発光効率が低下する等の問題が
生じる。
【００１０】このようなＧａＮ膜の島状成長の問題は、
ＳｉＣ基板上にＡｌＮあるいはＡｌＧａＮ膜をバッファ
層としてエピタキシャル成長し、その上にＧａＮ膜を成
長させることで回避できる。しかし、ＡｌＮ膜に導電性
を付与するのは、現在の技術では困難である。一方、Ａ
ｌＧａＮ膜の場合、Ａｌ組成が４０％以下の範囲におい
てはｎ型の導電性を付与することが可能である。従っ
て、このような組成範囲であれば、前記ＡｌＧａＮバッ
ファ層を介してＧａＮ活性層とＳｉＣ基板とを電気的に
接続することが可能である。
ＳｉＣ基板上にＡｌＮあるいはＡｌＧａＮ膜をバッファ
層としてエピタキシャル成長し、その上にＧａＮ膜を成
長させることで回避できる。しかし、ＡｌＮ膜に導電性
を付与するのは、現在の技術では困難である。一方、Ａ
ｌＧａＮ膜の場合、Ａｌ組成が４０％以下の範囲におい
てはｎ型の導電性を付与することが可能である。従っ
て、このような組成範囲であれば、前記ＡｌＧａＮバッ
ファ層を介してＧａＮ活性層とＳｉＣ基板とを電気的に
接続することが可能である。
【００１１】しかしながら、ＡｌＧａＮバッファ層を使
う場合、ＧａＮ活性層の下地として適当な平坦な表面を
有し、しかも好ましい、十分な導電性を有するＡｌＧａ
Ｎ膜を形成できる条件は、未だ不明のままであった。そ
こで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な光
半導体装置およびその製造方法を提供することを概括的
課題とする。
う場合、ＧａＮ活性層の下地として適当な平坦な表面を
有し、しかも好ましい、十分な導電性を有するＡｌＧａ
Ｎ膜を形成できる条件は、未だ不明のままであった。そ
こで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な光
半導体装置およびその製造方法を提供することを概括的
課題とする。
【００１２】本発明のより具体的な課題は、ＳｉＣ基板
上にＧａを含むＩＩＩ族元素の窒化物をエピタキシャル
成長させた光半導体装置において、前記窒化物のエピタ
キシャル層を平坦化すると同時に、前記ＳｉＣ基板と前
記窒化物のエピタキシャル層との間に良好な電気伝導性
を確保することにある。本発明の他の課題は、簡単な構
造で電流注入を所望のストライプ領域に確実に制限で
き、高出力においても効果的な横モード制御を行なえる
光半導体装置を提供することにある。
上にＧａを含むＩＩＩ族元素の窒化物をエピタキシャル
成長させた光半導体装置において、前記窒化物のエピタ
キシャル層を平坦化すると同時に、前記ＳｉＣ基板と前
記窒化物のエピタキシャル層との間に良好な電気伝導性
を確保することにある。本発明の他の課題は、簡単な構
造で電流注入を所望のストライプ領域に確実に制限で
き、高出力においても効果的な横モード制御を行なえる
光半導体装置を提供することにある。
【００１３】本発明の他の課題は、窒化物の選択成長領
域を有する光半導体装置、およびその製造方法を提供す
ることにある。本発明の他の課題は、Ｇａを含むＩＩＩ
族元素の窒化物を活性層として含む光半導体装置におい
て、前記活性層からの電子のオーバーフローを抑止する
エレクトロンブロック層のドーピングプロファイルを、
クラックを発生させず、しかも前記活性層中へのキャリ
アの閉じ込めを向上させ、しきい値電圧を低下させた光
半導体装置を提供することにある。
域を有する光半導体装置、およびその製造方法を提供す
ることにある。本発明の他の課題は、Ｇａを含むＩＩＩ
族元素の窒化物を活性層として含む光半導体装置におい
て、前記活性層からの電子のオーバーフローを抑止する
エレクトロンブロック層のドーピングプロファイルを、
クラックを発生させず、しかも前記活性層中へのキャリ
アの閉じ込めを向上させ、しきい値電圧を低下させた光
半導体装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項１に記載したように、第１の導電型を有する
ＳｉＣ基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成され
た、前記第１の導電型を有し、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
で表されるＡｌＧａＮよりなるバッファ層と、前記バッ
ファ層上にエピタキシャルに形成された前記第１の導電
型を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層
上にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活性層
上にエピタキシャルに形成された、前記第１の導電型と
は逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と、前記
第２のクラッド層に第１の極性の第１のキャリアを注入
するように形成された第１の電極と、前記ＳｉＣ基板上
に、第２の極性の第２のキャリアを注入するように形成
された第２の電極とよりなり、前記バッファ層は、前記
第１の導電型のキャリアを、３×１０18〜１×１０20ｃ
ｍ-3の範囲の濃度で含み、前記組成パラメータｘが０よ
り大で０．４より小である（０＜ｘ＜０．４）ことを特
徴とする光半導体装置により、または請求項２に記載し
たように、前記基板は、前記第１の導電型のキャリア
を、１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲の濃度で含む
ことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置により、
または請求項３に記載したように、前記バッファ層にお
いて、前記組成パラメータｘは０．０９未満（ｘ＜０．
０９）であることを特徴とする請求項１または２記載の
光半導体装置により、または請求項４に記載したよう
に、前記基板は、ＳｉＣの（０００１）Si面を有し、前
記バッファ層は前記（０００１）Si面において、前記基
板に密接して形成されることを特徴とする請求項１〜３
のうち、いずれか一項記載の光半導体装置により、また
は請求項５に記載したように、ＳｉＣ基板上に、有機金
属気相成長法により、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ
＜０．４）で表されるＡｌＧａＮ膜を、成長圧力９０Ｔ
ｏｒｒ以下でエピタキシャル成長させる工程を含むこと
を特徴とする光半導体装置の製造方法により、または請
求項６に記載したように、第１の導電型を有するＳｉＣ
基板と、前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャルに形成され
た第１の導電型のＡｌＧａＮよりなるバッファ層と、前
記バッファ層上にエピタキシャルに形成された第１の導
電型のＡｌＧａＮよりなる第１のクラッド層と、前記第
１のクラッド層上にエピタキシャルに形成された第１導
電型のＧａＮよりなる光導波層と、前記光導波層上にエ
ピタキシャルに形成された、ＩＩＩ族元素としてＧａと
Ｉｎを含みＶ族元素としてＮを含む活性層と、前記活性
層上にエピタキシャルに形成された第２の、逆導電型の
ＡｌＧａＮよりなる第２のクラッド層と、前記第２のク
ラッド層に第１の極性の第１のキャリアを注入するよう
に形成された第１の電極と、前記ＳｉＣ基板上に第２
の、逆極性の第２のキャリアを注入するように形成され
た第２の電極とを備え、前記ＳｉＣ基板と前記活性層と
の間の間隔を約１．６μｍ以上としたことを特徴とする
光半導体装置により、または請求項７に記載したよう
に、前記バッファ層はＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表される組成
を有し、前記第１のクラッド層はＡｌy Ｇａ1-y Ｎで表
される組成を有し、前記第２のクラッド層はＡｌzＧａ
1-z Ｎで表される組成を有し、前記バッファ層の組成パ
ラメータｘは０．０８以上０．５未満（０．０８≦ｘ＜
０．５）とされ、前記第１のクラッド層の組成パラメー
タｙは０．０５以上で前記組成パラメータｘ以下（０．
０５≦ｙ≦ｘ）とされ、前記第２のクラッド層の組成パ
ラメータｚは前記組成パラメータｙよりも小（ｚ＜ｙ）
とされたことを特徴とする請求項６記載の光半導体装置
により、または請求項８に記載したように、基板と、前
記基板上にエピタキシャルに形成された、第１の導電型
を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上
にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活性層上
にエピタキシャルに形成された、第２の、逆導電型を有
する第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上にエ
ピタキシャルに形成された、第２の導電型を有する第３
のクラッド層と、前記第３のクラッド層上に形成され
た、第２の導電型を有するコンタクト層と、前記コンタ
クト層上に形成された第１の電極と、前記基板上に、前
記第１のクラッド層に電気的に接続されて形成された第
２の電極とを備え、前記第３のクラッド層はリッジ構造
を形成し、さらに前記第２のクラッド層と第３のクラッ
ド層との間には、前記リッジに対応し、前記リッジの幅
よりも狭い幅の開口部を有する絶縁膜が介在することを
特徴とする光半導体装置により、または請求項９に記載
したように、前記コンタクト層は、前記第３のクラッド
層により形成されるリッジ構造の両側壁面および頂面を
連続して覆うことを特徴とする請求項８記載の光半導体
装置により、または請求項１０に記載したように、前記
第１の電極は、前記コンタクト層の両側壁面および頂面
を連続して覆うことを特徴とする請求項９記載の光半導
体装置により、または請求項１１に記載したように、前
記リッジ構造は前記絶縁膜を露出するリセス構造中に形
成されており、前記第１の電極は、前記リセス構造を埋
めることを特徴とする請求項１０記載の光半導体装置に
より、または請求項１２に記載したように、前記第３の
クラッド層はＩＩＩ族元素の窒化物よりなることを特徴
とする請求項１０記載の光半導体装置により、または請
求項１３に記載したように、第１の導電型を有する基板
と、前記基板上にエピタキシャルに形成された、第１の
導電型を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッ
ド層上にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活
性層上にエピタキシャルに形成された、第２の、逆導電
型を有する第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層
上にエピタキシャルに形成された、第２の導電型を有す
る第３のクラッド層と、前記第３のクラッド層上に形成
された、第２の導電型を有するコンタクト層と、前記コ
ンタクト層上に形成された第１の電極と、前記基板上に
形成された第２の電極とを備え、前記第３のクラッド層
はＴ字型の断面を有するリッジ構造を形成し、前記第３
のクラッド層の下部には、両側壁面からリッジ中心線に
向かって切り込む一対の隙間が形成されていることを特
徴とする光半導体装置により、または請求項１４に記載
したように、下地半導体層上に開口部を有する絶縁膜パ
ターンを形成する工程と、前記絶縁膜パターン上に、Ａ
ｌとＩＩＩ族元素の窒化物を有機金属気相成長法により
堆積し、前記開口部に対応して前記下地半導体層上に、
前記開口部に対応して前記窒化物の再成長領域を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
により、または請求項１５に記載したように、前記有機
金属気相法による窒化物の堆積工程は、前記ＡｌとＩＩ
Ｉ族元素の窒化物を形成する原料にハロゲン元素を混合
する工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の光半
導体装置の製造方法により、または請求項１６に記載し
たように、前記有機金属気相法による窒化物の堆積工程
は、前記ハロゲン元素を反応室中に、Ｎの気相原料とは
別に供給する工程を含むことを特徴とする請求項１５記
載の光半導体装置の製造方法により、または請求項１７
に記載したように、前記有機金属気相法による窒化物の
堆積工程は、ハロゲンを含む有機金属原料を使って実行
されることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の
製造方法により、または請求項１８に記載したように、
基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成された、ｎ
型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第１
のクラッド層と、前記第１のクラッド層上にエピタキシ
ャルに形成された、前記ｎ型の導電型を有するＩＩＩ族
元素の窒化物よりなる第１の導波層と、前記第１の導波
層上にエピタキシャルに形成された、ＩＩＩ族元素の窒
化物を含む活性層と、前記活性層上にエピタキシャルに
形成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化
物よりなるエレクトロンブロック層と、前記エレクトロ
ンブロック層上にエピタキシャルに形成された、ｐ型の
導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第２の導
波層と、前記第２の導波層上にエピタキシャル形成され
た、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりな
る第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上にエピ
タキシャルに形成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ
族元素の窒化物よりなるコンタクト層と、前記コンタク
ト層上に設けられた第１の電極と、前記基板上に、電子
を前記第１のクラッド層に注入するように設けられた第
２の電極とよりなり、前記エレクトロンブロック層と前
記第２の導波層と前記第２のクラッド層と前記コンタク
ト層の各々は、いずれもＭｇによるドープされており、
前記第２の導波層および第２のクラッド層中におけるＭ
ｇ濃度は、前記エレクトロンブロック層中のＭｇ濃度お
よび前記コンタクト層中のＭｇ濃度のいずれよりも低い
ことを特徴とする光半導体装置により、または請求項１
９に記載したように、前記第２の導波層中および第２の
クラッド層中におけるＭｇ濃度は、４×１０ 19ｃｍ-3以
下であることを特徴とする請求項１８記載の光半導体装
置。
を、請求項１に記載したように、第１の導電型を有する
ＳｉＣ基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成され
た、前記第１の導電型を有し、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
で表されるＡｌＧａＮよりなるバッファ層と、前記バッ
ファ層上にエピタキシャルに形成された前記第１の導電
型を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層
上にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活性層
上にエピタキシャルに形成された、前記第１の導電型と
は逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と、前記
第２のクラッド層に第１の極性の第１のキャリアを注入
するように形成された第１の電極と、前記ＳｉＣ基板上
に、第２の極性の第２のキャリアを注入するように形成
された第２の電極とよりなり、前記バッファ層は、前記
第１の導電型のキャリアを、３×１０18〜１×１０20ｃ
ｍ-3の範囲の濃度で含み、前記組成パラメータｘが０よ
り大で０．４より小である（０＜ｘ＜０．４）ことを特
徴とする光半導体装置により、または請求項２に記載し
たように、前記基板は、前記第１の導電型のキャリア
を、１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲の濃度で含む
ことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置により、
または請求項３に記載したように、前記バッファ層にお
いて、前記組成パラメータｘは０．０９未満（ｘ＜０．
０９）であることを特徴とする請求項１または２記載の
光半導体装置により、または請求項４に記載したよう
に、前記基板は、ＳｉＣの（０００１）Si面を有し、前
記バッファ層は前記（０００１）Si面において、前記基
板に密接して形成されることを特徴とする請求項１〜３
のうち、いずれか一項記載の光半導体装置により、また
は請求項５に記載したように、ＳｉＣ基板上に、有機金
属気相成長法により、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０＜ｘ
＜０．４）で表されるＡｌＧａＮ膜を、成長圧力９０Ｔ
ｏｒｒ以下でエピタキシャル成長させる工程を含むこと
を特徴とする光半導体装置の製造方法により、または請
求項６に記載したように、第１の導電型を有するＳｉＣ
基板と、前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャルに形成され
た第１の導電型のＡｌＧａＮよりなるバッファ層と、前
記バッファ層上にエピタキシャルに形成された第１の導
電型のＡｌＧａＮよりなる第１のクラッド層と、前記第
１のクラッド層上にエピタキシャルに形成された第１導
電型のＧａＮよりなる光導波層と、前記光導波層上にエ
ピタキシャルに形成された、ＩＩＩ族元素としてＧａと
Ｉｎを含みＶ族元素としてＮを含む活性層と、前記活性
層上にエピタキシャルに形成された第２の、逆導電型の
ＡｌＧａＮよりなる第２のクラッド層と、前記第２のク
ラッド層に第１の極性の第１のキャリアを注入するよう
に形成された第１の電極と、前記ＳｉＣ基板上に第２
の、逆極性の第２のキャリアを注入するように形成され
た第２の電極とを備え、前記ＳｉＣ基板と前記活性層と
の間の間隔を約１．６μｍ以上としたことを特徴とする
光半導体装置により、または請求項７に記載したよう
に、前記バッファ層はＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表される組成
を有し、前記第１のクラッド層はＡｌy Ｇａ1-y Ｎで表
される組成を有し、前記第２のクラッド層はＡｌzＧａ
1-z Ｎで表される組成を有し、前記バッファ層の組成パ
ラメータｘは０．０８以上０．５未満（０．０８≦ｘ＜
０．５）とされ、前記第１のクラッド層の組成パラメー
タｙは０．０５以上で前記組成パラメータｘ以下（０．
０５≦ｙ≦ｘ）とされ、前記第２のクラッド層の組成パ
ラメータｚは前記組成パラメータｙよりも小（ｚ＜ｙ）
とされたことを特徴とする請求項６記載の光半導体装置
により、または請求項８に記載したように、基板と、前
記基板上にエピタキシャルに形成された、第１の導電型
を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上
にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活性層上
にエピタキシャルに形成された、第２の、逆導電型を有
する第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上にエ
ピタキシャルに形成された、第２の導電型を有する第３
のクラッド層と、前記第３のクラッド層上に形成され
た、第２の導電型を有するコンタクト層と、前記コンタ
クト層上に形成された第１の電極と、前記基板上に、前
記第１のクラッド層に電気的に接続されて形成された第
２の電極とを備え、前記第３のクラッド層はリッジ構造
を形成し、さらに前記第２のクラッド層と第３のクラッ
ド層との間には、前記リッジに対応し、前記リッジの幅
よりも狭い幅の開口部を有する絶縁膜が介在することを
特徴とする光半導体装置により、または請求項９に記載
したように、前記コンタクト層は、前記第３のクラッド
層により形成されるリッジ構造の両側壁面および頂面を
連続して覆うことを特徴とする請求項８記載の光半導体
装置により、または請求項１０に記載したように、前記
第１の電極は、前記コンタクト層の両側壁面および頂面
を連続して覆うことを特徴とする請求項９記載の光半導
体装置により、または請求項１１に記載したように、前
記リッジ構造は前記絶縁膜を露出するリセス構造中に形
成されており、前記第１の電極は、前記リセス構造を埋
めることを特徴とする請求項１０記載の光半導体装置に
より、または請求項１２に記載したように、前記第３の
クラッド層はＩＩＩ族元素の窒化物よりなることを特徴
とする請求項１０記載の光半導体装置により、または請
求項１３に記載したように、第１の導電型を有する基板
と、前記基板上にエピタキシャルに形成された、第１の
導電型を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッ
ド層上にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活
性層上にエピタキシャルに形成された、第２の、逆導電
型を有する第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層
上にエピタキシャルに形成された、第２の導電型を有す
る第３のクラッド層と、前記第３のクラッド層上に形成
された、第２の導電型を有するコンタクト層と、前記コ
ンタクト層上に形成された第１の電極と、前記基板上に
形成された第２の電極とを備え、前記第３のクラッド層
はＴ字型の断面を有するリッジ構造を形成し、前記第３
のクラッド層の下部には、両側壁面からリッジ中心線に
向かって切り込む一対の隙間が形成されていることを特
徴とする光半導体装置により、または請求項１４に記載
したように、下地半導体層上に開口部を有する絶縁膜パ
ターンを形成する工程と、前記絶縁膜パターン上に、Ａ
ｌとＩＩＩ族元素の窒化物を有機金属気相成長法により
堆積し、前記開口部に対応して前記下地半導体層上に、
前記開口部に対応して前記窒化物の再成長領域を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
により、または請求項１５に記載したように、前記有機
金属気相法による窒化物の堆積工程は、前記ＡｌとＩＩ
Ｉ族元素の窒化物を形成する原料にハロゲン元素を混合
する工程を含むことを特徴とする請求項１４記載の光半
導体装置の製造方法により、または請求項１６に記載し
たように、前記有機金属気相法による窒化物の堆積工程
は、前記ハロゲン元素を反応室中に、Ｎの気相原料とは
別に供給する工程を含むことを特徴とする請求項１５記
載の光半導体装置の製造方法により、または請求項１７
に記載したように、前記有機金属気相法による窒化物の
堆積工程は、ハロゲンを含む有機金属原料を使って実行
されることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の
製造方法により、または請求項１８に記載したように、
基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成された、ｎ
型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第１
のクラッド層と、前記第１のクラッド層上にエピタキシ
ャルに形成された、前記ｎ型の導電型を有するＩＩＩ族
元素の窒化物よりなる第１の導波層と、前記第１の導波
層上にエピタキシャルに形成された、ＩＩＩ族元素の窒
化物を含む活性層と、前記活性層上にエピタキシャルに
形成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化
物よりなるエレクトロンブロック層と、前記エレクトロ
ンブロック層上にエピタキシャルに形成された、ｐ型の
導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第２の導
波層と、前記第２の導波層上にエピタキシャル形成され
た、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりな
る第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上にエピ
タキシャルに形成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ
族元素の窒化物よりなるコンタクト層と、前記コンタク
ト層上に設けられた第１の電極と、前記基板上に、電子
を前記第１のクラッド層に注入するように設けられた第
２の電極とよりなり、前記エレクトロンブロック層と前
記第２の導波層と前記第２のクラッド層と前記コンタク
ト層の各々は、いずれもＭｇによるドープされており、
前記第２の導波層および第２のクラッド層中におけるＭ
ｇ濃度は、前記エレクトロンブロック層中のＭｇ濃度お
よび前記コンタクト層中のＭｇ濃度のいずれよりも低い
ことを特徴とする光半導体装置により、または請求項１
９に記載したように、前記第２の導波層中および第２の
クラッド層中におけるＭｇ濃度は、４×１０ 19ｃｍ-3以
下であることを特徴とする請求項１８記載の光半導体装
置。
【００１５】請求項２０に記載したように、前記エレク
トロンブロック層中および前記コンタクト層中における
Ｍｇ濃度は、４×１０19ｃｍ-3を超えることを特徴とす
る請求項１９記載の光半導体装置により、または請求項
２１に記載したように、ｎ型ＳｉＣ基板と、前記基板上
にエピタキシャルに形成された、組成がＡｌx Ｇａ1-x
Ｎで表されるｎ型ＡｌＧａＮ層とよりなり、前記ＡｌＧ
ａＮ層は、３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲のキャ
リア密度を有し、前記組成パラメータｘが０より大で
０．４より小である（０＜ｘ＜０．４）ことを特徴とす
る半導体ウェハにより、または請求項２２に記載したよ
うに、前記基板は、１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範
囲のキャリア密度を有することを特徴とする請求項２１
記載の半導体ウェハにより、または請求項２３に記載し
たように、前記組成パラメータｘは、０．０９未満（ｘ
＜０．０９）であることを特徴とする請求項２１または
２２記載の半導体ウェハにより、または請求項２４に記
載したように、前記基板は、ＳｉＣの（０００１）Si面
を有し、前記バッファ層は前記（０００１）Si面におい
て、前記基板に密接して形成されることを特徴とする請
求項２１〜２３のうち、いずれか一項記載の半導体ウェ
ハにより、解決する。
トロンブロック層中および前記コンタクト層中における
Ｍｇ濃度は、４×１０19ｃｍ-3を超えることを特徴とす
る請求項１９記載の光半導体装置により、または請求項
２１に記載したように、ｎ型ＳｉＣ基板と、前記基板上
にエピタキシャルに形成された、組成がＡｌx Ｇａ1-x
Ｎで表されるｎ型ＡｌＧａＮ層とよりなり、前記ＡｌＧ
ａＮ層は、３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲のキャ
リア密度を有し、前記組成パラメータｘが０より大で
０．４より小である（０＜ｘ＜０．４）ことを特徴とす
る半導体ウェハにより、または請求項２２に記載したよ
うに、前記基板は、１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範
囲のキャリア密度を有することを特徴とする請求項２１
記載の半導体ウェハにより、または請求項２３に記載し
たように、前記組成パラメータｘは、０．０９未満（ｘ
＜０．０９）であることを特徴とする請求項２１または
２２記載の半導体ウェハにより、または請求項２４に記
載したように、前記基板は、ＳｉＣの（０００１）Si面
を有し、前記バッファ層は前記（０００１）Si面におい
て、前記基板に密接して形成されることを特徴とする請
求項２１〜２３のうち、いずれか一項記載の半導体ウェ
ハにより、解決する。
【００１６】
【発明の実施の形態】［第１実施例］以下、Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ（０＜ｘ＜0.4 ）をＡｌＧａＮと記す。この組成
範囲がｎ型ドーピングが可能で、かつエピタキシャル層
表面を平坦にできる範囲である。ＡｌＧａＮ層は、Ｓｉ
Ｃ基板上に有機分子気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によりエ
ピタキシャルに成長することができる。成長圧力を１０
０ｔｏｒｒとした場合、ＡｌＧａＮのＡｌ組成を９％以
上とした時、平坦な表面を得ることができる。
1-x Ｎ（０＜ｘ＜0.4 ）をＡｌＧａＮと記す。この組成
範囲がｎ型ドーピングが可能で、かつエピタキシャル層
表面を平坦にできる範囲である。ＡｌＧａＮ層は、Ｓｉ
Ｃ基板上に有機分子気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によりエ
ピタキシャルに成長することができる。成長圧力を１０
０ｔｏｒｒとした場合、ＡｌＧａＮのＡｌ組成を９％以
上とした時、平坦な表面を得ることができる。
【００１７】ｎ型ＳｉＣ基板上に、ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x
Ｎバッファ層を成長し、その上に所望のＧａＮ系結晶層
を積層してＧａＮ系レーザを形成することができる。こ
のようにして作成したＧａＮ系半導体レーザは、発振波
長４２０ｎｍで発振し、しきい値電流は５００ｍＡ，し
きい値電圧は２２Ｖであった。ＧａＮ系半導体のｐｎ接
合の作り付け電位は本来約３Ｖであり、この値から期待
される理想的な半導体レーザのしきい値は４〜５Ｖであ
る。実際に必要であったしきい値電圧２２Ｖは、ｐｎ接
合の作り付け電位から期待される理想値と較べると極め
て大きな電圧である。
Ｎバッファ層を成長し、その上に所望のＧａＮ系結晶層
を積層してＧａＮ系レーザを形成することができる。こ
のようにして作成したＧａＮ系半導体レーザは、発振波
長４２０ｎｍで発振し、しきい値電流は５００ｍＡ，し
きい値電圧は２２Ｖであった。ＧａＮ系半導体のｐｎ接
合の作り付け電位は本来約３Ｖであり、この値から期待
される理想的な半導体レーザのしきい値は４〜５Ｖであ
る。実際に必要であったしきい値電圧２２Ｖは、ｐｎ接
合の作り付け電位から期待される理想値と較べると極め
て大きな電圧である。
【００１８】本発明者は、しきい値電圧が高い原因を究
明し、ＳｉＣ基板とＡｌＧａＮバッファ層の間の界面抵
抗が大きな原因の１つであることを解明した。ＳｉＣと
ＡｌＧａＮのバンド構造の詳細は、現在まで明確ではな
い。さらに、ＳｉＣとＡｌＧａＮの界面には多くの結晶
欠陥が存在する。従って、ＳｉＣ−ＡｌＧａＮ界面の界
面抵抗を下げる方法を理論的に究明することは非常に困
難である。
明し、ＳｉＣ基板とＡｌＧａＮバッファ層の間の界面抵
抗が大きな原因の１つであることを解明した。ＳｉＣと
ＡｌＧａＮのバンド構造の詳細は、現在まで明確ではな
い。さらに、ＳｉＣとＡｌＧａＮの界面には多くの結晶
欠陥が存在する。従って、ＳｉＣ−ＡｌＧａＮ界面の界
面抵抗を下げる方法を理論的に究明することは非常に困
難である。
【００１９】そこで、本発明者は実験的手法によりＳｉ
Ｃ基板とその上に成長するバッファ層との間の界面抵抗
を低減できる解決策を求め、その結果を得た。図２
（Ａ）に、実験に用いたサンプルの構成を概略的に示
す。改良レイリー法によりバルク成長させた窒素ドープ
のｎ型ＳｉＣ基板１は、厚さ約２００μm ，面積約１ｃ
ｍ2 であり、６Ｈ−ウルツ鉱型構造の（０００１）Si面
を有する。ｎ型ＡｌＧａＮ層２は、ｎ型不純物としてＳ
ｉを用い、ＳｉＣ基板上にＭＯＶＰＥ法によりエピタキ
シャルに成長され、厚さ約１μm である。なお、電極と
のコンタクト抵抗を低減させるため、ｎ型ＡｌＧａＮ層
２の上に、さらにｎ型ＧａＮ層３を厚さ約0.2 μm ＭＯ
ＶＰＥ工程によりエピタキシャルに成長した。
Ｃ基板とその上に成長するバッファ層との間の界面抵抗
を低減できる解決策を求め、その結果を得た。図２
（Ａ）に、実験に用いたサンプルの構成を概略的に示
す。改良レイリー法によりバルク成長させた窒素ドープ
のｎ型ＳｉＣ基板１は、厚さ約２００μm ，面積約１ｃ
ｍ2 であり、６Ｈ−ウルツ鉱型構造の（０００１）Si面
を有する。ｎ型ＡｌＧａＮ層２は、ｎ型不純物としてＳ
ｉを用い、ＳｉＣ基板上にＭＯＶＰＥ法によりエピタキ
シャルに成長され、厚さ約１μm である。なお、電極と
のコンタクト抵抗を低減させるため、ｎ型ＡｌＧａＮ層
２の上に、さらにｎ型ＧａＮ層３を厚さ約0.2 μm ＭＯ
ＶＰＥ工程によりエピタキシャルに成長した。
【００２０】ＭＯＶＰＥ工程は、ソースガスとして例え
ばトリメチルガリウム（ＴＭＧ），トリエチルガリウム
（ＴＥＧ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリ
メチルインジウム（ＴＭＩ），アンモニア（ＮＨ3 ）を
用い、不純物ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）とビス
シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｇｐ2 Ｍｇ）を用
い、成長温度１０９０℃で行った。
ばトリメチルガリウム（ＴＭＧ），トリエチルガリウム
（ＴＥＧ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリ
メチルインジウム（ＴＭＩ），アンモニア（ＮＨ3 ）を
用い、不純物ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）とビス
シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｇｐ2 Ｍｇ）を用
い、成長温度１０９０℃で行った。
【００２１】ＳｉＣ基板の裏面全面にＮｉの電極５を形
成し、ｎ型ＧａＮ層３の表面上に円形またはストライプ
状の電極６を形成した。電極６は、Ｔｉ層の上にＡｌ層
を積層した積層電極である。円形電極の場合には、直径
を３０μm 〜９０μm の範囲で選択した。ストライプ状
電極の場合、幅は２〜１５μm ，長さは３００〜９００
μm の範囲で選択した。ｎ型ＡｌＧａＮ層２およびｎ型
ＳｉＣ基板のｎ型キャリア濃度、ｎ型ＡｌＧａＮ層２の
Ａｌ組成、ＭＯＶＰＥの成長圧力を変化させて、その結
果を調べた。
成し、ｎ型ＧａＮ層３の表面上に円形またはストライプ
状の電極６を形成した。電極６は、Ｔｉ層の上にＡｌ層
を積層した積層電極である。円形電極の場合には、直径
を３０μm 〜９０μm の範囲で選択した。ストライプ状
電極の場合、幅は２〜１５μm ，長さは３００〜９００
μm の範囲で選択した。ｎ型ＡｌＧａＮ層２およびｎ型
ＳｉＣ基板のｎ型キャリア濃度、ｎ型ＡｌＧａＮ層２の
Ａｌ組成、ＭＯＶＰＥの成長圧力を変化させて、その結
果を調べた。
【００２２】図２（Ｂ）は、ｎ型ＡｌＧａＮ層２のキャ
リア濃度を変化させた時の、ＳｉＣ／ＡｌＧａＮ界面の
界面抵抗率の変化を示すグラフである。横軸はｎ型Ａｌ
ＧａＮ層中のｎ型キャリア濃度を対数スケール、単位ｃ
ｍ-3で示し、縦軸は界面抵抗率を対数スケール、単位Ω
ｃｍ2 で示す。ｎ型ＳｉＣ基板１のｎ型キャリア濃度は
１×１０17ｃｍ-3とし、ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層のＡｌ
組成はｘ＝0.09とした。
リア濃度を変化させた時の、ＳｉＣ／ＡｌＧａＮ界面の
界面抵抗率の変化を示すグラフである。横軸はｎ型Ａｌ
ＧａＮ層中のｎ型キャリア濃度を対数スケール、単位ｃ
ｍ-3で示し、縦軸は界面抵抗率を対数スケール、単位Ω
ｃｍ2 で示す。ｎ型ＳｉＣ基板１のｎ型キャリア濃度は
１×１０17ｃｍ-3とし、ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層のＡｌ
組成はｘ＝0.09とした。
【００２３】なお、グラフにはｎ型ＡｌＧａＮ層中のキ
ャリア濃度を１×１０17ｃｍから１×１０20ｃｍ-3まで
変化させた時の界面抵抗率のプロットを示す。図１
（Ａ）に示す構成の場合、電極、ＳｉＣ基板、ＡｌＧａ
Ｎ層、ＧａＮ層それぞれのバルク抵抗は無視できる程度
の値であり、電極の接触抵抗、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの界
面抵抗も無視できる値である。従って、電極５，６間に
電流を流した時に測定される抵抗は、実効的にＳｉＣ／
ＡｌＧａＮの界面抵抗のみである。
ャリア濃度を１×１０17ｃｍから１×１０20ｃｍ-3まで
変化させた時の界面抵抗率のプロットを示す。図１
（Ａ）に示す構成の場合、電極、ＳｉＣ基板、ＡｌＧａ
Ｎ層、ＧａＮ層それぞれのバルク抵抗は無視できる程度
の値であり、電極の接触抵抗、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの界
面抵抗も無視できる値である。従って、電極５，６間に
電流を流した時に測定される抵抗は、実効的にＳｉＣ／
ＡｌＧａＮの界面抵抗のみである。
【００２４】図２（Ｂ）から明らかなように、界面抵抗
率のプロットは、２つの直線ｒ１，ｒ２上に乗ってい
る。すなわち、キャリア濃度が約５×１０18ｃｍ-3以上
の場合、界面抵抗率のプロットは勾配のゆるやかな直線
ｒ２上にあり、キャリア濃度が約５×１０19ｃｍ-3以下
の場合界面抵抗率のプロットは勾配の急な直線ｒ１上に
ある。
率のプロットは、２つの直線ｒ１，ｒ２上に乗ってい
る。すなわち、キャリア濃度が約５×１０18ｃｍ-3以上
の場合、界面抵抗率のプロットは勾配のゆるやかな直線
ｒ２上にあり、キャリア濃度が約５×１０19ｃｍ-3以下
の場合界面抵抗率のプロットは勾配の急な直線ｒ１上に
ある。
【００２５】直線ｒ２は直線ｒ１よりも勾配がゆるやか
であり、キャリア濃度を変化させたときの界面抵抗率の
変化が小さいことを示している。また、勾配の異なる２
つの直線は、直線ｒ１の領域と直線ｒ２の領域で異なる
現象が生じていることを示唆する。ｎ型ＡｌＧａＮ層２
のキャリア濃度を約５×１０18ｃｍ-3以上にすれば、Ａ
ｌＧａＮ／ＳｉＣ界面の界面抵抗率は勾配のゆるやかな
直線ｒ２上にあり、低い界面抵抗を安定に得ることがで
きる。
であり、キャリア濃度を変化させたときの界面抵抗率の
変化が小さいことを示している。また、勾配の異なる２
つの直線は、直線ｒ１の領域と直線ｒ２の領域で異なる
現象が生じていることを示唆する。ｎ型ＡｌＧａＮ層２
のキャリア濃度を約５×１０18ｃｍ-3以上にすれば、Ａ
ｌＧａＮ／ＳｉＣ界面の界面抵抗率は勾配のゆるやかな
直線ｒ２上にあり、低い界面抵抗を安定に得ることがで
きる。
【００２６】メサ型ＧａＮ系半導体レーザ装置を作成し
た場合、全エピタキシャル層の抵抗が約１０Ω程度とな
る。ＡｌＧａＮ／ＳｉＣ界面の界面抵抗は、この全エピ
タキシャル層の抵抗値よりも低くすることが望まれる。
エピタキシャル層の面積が７００μm ×４μm 程度であ
る場合、キャリア濃度が３×１０18ｃｍ-3程度であって
も界面抵抗の値はエピタキシャル層の全抵抗よりも確実
に小さなものとすることができる。従って、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ層２のキャリア濃度としては、約３×１０18ｃｍ-3
以上が好ましく、約５×１０18ｃｍ-3以上がより好まし
い。
た場合、全エピタキシャル層の抵抗が約１０Ω程度とな
る。ＡｌＧａＮ／ＳｉＣ界面の界面抵抗は、この全エピ
タキシャル層の抵抗値よりも低くすることが望まれる。
エピタキシャル層の面積が７００μm ×４μm 程度であ
る場合、キャリア濃度が３×１０18ｃｍ-3程度であって
も界面抵抗の値はエピタキシャル層の全抵抗よりも確実
に小さなものとすることができる。従って、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ層２のキャリア濃度としては、約３×１０18ｃｍ-3
以上が好ましく、約５×１０18ｃｍ-3以上がより好まし
い。
【００２７】なお、ｎ型ＡｌＧａＮ層のキャリア濃度を
１×１０20ｃｍ-3を越える値にしようとした場合、Ａｌ
ＧａＮ層表面に非常に多くの結晶欠陥が発生し、実験を
行うことが困難であった。従って、ｎ型ＡｌＧａＮ層２
のキャリア濃度は約１×１０ 20ｃｍ-3以下とすることが
好ましい。上記の実験においては、ｎ型ＳｉＣ基板上に
成長するｎ型ＡｌＧａＮ層２のキャリア濃度を変化させ
た。次に、ｎ型ＳｉＣ基板１のキャリア濃度を変化さ
せ、界面抵抗率の変化を測定した。ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x
Ｎ層２のＡｌ組成はｘ＝0.09, キャリア濃度は５×１０
18ｃｍ-3とした。
１×１０20ｃｍ-3を越える値にしようとした場合、Ａｌ
ＧａＮ層表面に非常に多くの結晶欠陥が発生し、実験を
行うことが困難であった。従って、ｎ型ＡｌＧａＮ層２
のキャリア濃度は約１×１０ 20ｃｍ-3以下とすることが
好ましい。上記の実験においては、ｎ型ＳｉＣ基板上に
成長するｎ型ＡｌＧａＮ層２のキャリア濃度を変化させ
た。次に、ｎ型ＳｉＣ基板１のキャリア濃度を変化さ
せ、界面抵抗率の変化を測定した。ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x
Ｎ層２のＡｌ組成はｘ＝0.09, キャリア濃度は５×１０
18ｃｍ-3とした。
【００２８】図３は、ｎ型ＳｉＣ基板のキャリア濃度を
変化させた時の界面抵抗率の変化を示すグラフである。
図３中横軸はｎ型ＳｉＣ基板１内のキャリア濃度を単位
ｃｍ -3で対数スケールで示し、縦軸はＳｉＣ／ＡｌＧａ
Ｎ界面の界面抵抗率を単位Ωｃｍ2 で対数スケールで示
す。グラフには、ｎ型ＳｉＣ基板のキャリア濃度を１×
１０17ｃｍ-3から３×１０19ｃｍ-3まで変化させた時の
プロットを示す。
変化させた時の界面抵抗率の変化を示すグラフである。
図３中横軸はｎ型ＳｉＣ基板１内のキャリア濃度を単位
ｃｍ -3で対数スケールで示し、縦軸はＳｉＣ／ＡｌＧａ
Ｎ界面の界面抵抗率を単位Ωｃｍ2 で対数スケールで示
す。グラフには、ｎ型ＳｉＣ基板のキャリア濃度を１×
１０17ｃｍ-3から３×１０19ｃｍ-3まで変化させた時の
プロットを示す。
【００２９】図３から明らかなように、得られたプロッ
トは直線ｒ３，ｒ４上にある。すなわち、ｎ型ＳｉＣ基
板１のキャリア濃度が約１×１０18ｃｍ-3以下の場合、
界面抵抗率は直線ｒ３上にあり、キャリア濃度が約１×
１０18ｃｍ-3以上の場合、界面抵抗率は直線ｒ４の上に
ある。直線ｒ４は、直線ｒ３よりも勾配がゆるやかであ
り、キャリア濃度を変化させても界面抵抗率の変化は小
さい。
トは直線ｒ３，ｒ４上にある。すなわち、ｎ型ＳｉＣ基
板１のキャリア濃度が約１×１０18ｃｍ-3以下の場合、
界面抵抗率は直線ｒ３上にあり、キャリア濃度が約１×
１０18ｃｍ-3以上の場合、界面抵抗率は直線ｒ４の上に
ある。直線ｒ４は、直線ｒ３よりも勾配がゆるやかであ
り、キャリア濃度を変化させても界面抵抗率の変化は小
さい。
【００３０】ＳｉＣ基板１のキャリア濃度を１×１０20
ｃｍ-3よりも高くしようとした場合、ＳｉＣバルク結晶
の結晶性が著しく劣化し、実験ができなかった。従っ
て、ｎ型ＳｉＣ基板１は、約１×１０18ｃｍ-3〜１×１
０20ｃｍ-3の範囲のキャリア濃度を有することが好まし
い。キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3よりも小さくなる
と、界面抵抗は急激に増大する。キャリア濃度が１×１
０20ｃｍ-3を越えるとＳｉＣ基板の結晶性が劣化する。
ｃｍ-3よりも高くしようとした場合、ＳｉＣバルク結晶
の結晶性が著しく劣化し、実験ができなかった。従っ
て、ｎ型ＳｉＣ基板１は、約１×１０18ｃｍ-3〜１×１
０20ｃｍ-3の範囲のキャリア濃度を有することが好まし
い。キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3よりも小さくなる
と、界面抵抗は急激に増大する。キャリア濃度が１×１
０20ｃｍ-3を越えるとＳｉＣ基板の結晶性が劣化する。
【００３１】次に、ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層２のＡｌ組
成ｘを変化させた場合界面抵抗率がどのように変化する
かを調べた。ｎ型ＳｉＣ基板１のキャリア濃度は１×１
０18ｃｍ-3，ｎ型ＡｌＧａＮ層２のキャリア濃度は５×
１０18ｃｍ-3とした。図４は、ｎ型ＡｌＧａＮ層２のＡ
ｌ組成を変化させた時の界面抵抗率の変化の様子を示
す。横軸はＡｌ組成を単位％で示し、縦軸は界面抵抗率
を示す。横軸、縦軸共にリニアスケールで示す。
成ｘを変化させた場合界面抵抗率がどのように変化する
かを調べた。ｎ型ＳｉＣ基板１のキャリア濃度は１×１
０18ｃｍ-3，ｎ型ＡｌＧａＮ層２のキャリア濃度は５×
１０18ｃｍ-3とした。図４は、ｎ型ＡｌＧａＮ層２のＡ
ｌ組成を変化させた時の界面抵抗率の変化の様子を示
す。横軸はＡｌ組成を単位％で示し、縦軸は界面抵抗率
を示す。横軸、縦軸共にリニアスケールで示す。
【００３２】図４から明らかなように、得られた界面抵
抗率のプロットは、直線ｒ５，ｒ６上にある。Ａｌ組成
が約９％以下の領域においては勾配のゆるやかな直線ｒ
５上に界面抵抗率のプロットが存在し、Ａｌ組成が約９
％を越えると、界面抵抗率のプロットは勾配のより急峻
な直線ｒ６上にあり、Ａｌ組成の増加と共に界面抵抗率
は急峻に増加する。従って、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層
２のＡｌ組成は、９％未満とすることが好ましい。
抗率のプロットは、直線ｒ５，ｒ６上にある。Ａｌ組成
が約９％以下の領域においては勾配のゆるやかな直線ｒ
５上に界面抵抗率のプロットが存在し、Ａｌ組成が約９
％を越えると、界面抵抗率のプロットは勾配のより急峻
な直線ｒ６上にあり、Ａｌ組成の増加と共に界面抵抗率
は急峻に増加する。従って、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層
２のＡｌ組成は、９％未満とすることが好ましい。
【００３３】上述の結果は、結晶成長方法としてＭＯＶ
ＰＥを用いて得た。しかしながら、界面抵抗率は基本的
にバンド構造と不純物濃度とに支配されると考えられ
る。従って、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）等の他の成長
方法を用いても同様の結果が得られると考えられる。Ｇ
ａＮ系半導体結晶の結晶成長をＭＯＶＰＥによって行う
場合、成長圧力を１００ｔｏｒｒとしていた。しかし、
成長圧力を１００ｔｏｒｒとした場合、平坦な表面のエ
ピタキシャル層を得るためには、ＳｉＣ基板上に直接成
長するＡｌＧａＮバッファ層のＡｌ組成を８％より大き
くする必要があった。本発明の発明者は成長条件を種々
に変化させた結果、成長圧力を下げることにより８％以
下のＡｌ組成のＡｌＧａＮ層でも平坦な表面を形成する
ことができることを見いだした。
ＰＥを用いて得た。しかしながら、界面抵抗率は基本的
にバンド構造と不純物濃度とに支配されると考えられ
る。従って、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）等の他の成長
方法を用いても同様の結果が得られると考えられる。Ｇ
ａＮ系半導体結晶の結晶成長をＭＯＶＰＥによって行う
場合、成長圧力を１００ｔｏｒｒとしていた。しかし、
成長圧力を１００ｔｏｒｒとした場合、平坦な表面のエ
ピタキシャル層を得るためには、ＳｉＣ基板上に直接成
長するＡｌＧａＮバッファ層のＡｌ組成を８％より大き
くする必要があった。本発明の発明者は成長条件を種々
に変化させた結果、成長圧力を下げることにより８％以
下のＡｌ組成のＡｌＧａＮ層でも平坦な表面を形成する
ことができることを見いだした。
【００３４】図５は、ＭＯＶＰＥによるＡｌＧａＮ層成
長において、成長圧力と平坦な表面を得るために必要な
最低Ａｌ組成の関係を示す。横軸は成長圧力を単位ｔｏ
ｒｒでリニアスケールで示し、縦軸は最低Ａｌ組成を単
位％でリニアスケールで示す。図５を参照するに、成長
圧力を低下させるに従い、平坦な表面を得るために必要
な最低Ａｌ組成（％）は次第に減少しているのがわか
る。言い換えると、低いＡｌ組成のＡｌＧａＮ層も、成
長圧力を下げたＭＯＶＰＥで成長すれば平坦な表面を有
するようになる。
長において、成長圧力と平坦な表面を得るために必要な
最低Ａｌ組成の関係を示す。横軸は成長圧力を単位ｔｏ
ｒｒでリニアスケールで示し、縦軸は最低Ａｌ組成を単
位％でリニアスケールで示す。図５を参照するに、成長
圧力を低下させるに従い、平坦な表面を得るために必要
な最低Ａｌ組成（％）は次第に減少しているのがわか
る。言い換えると、低いＡｌ組成のＡｌＧａＮ層も、成
長圧力を下げたＭＯＶＰＥで成長すれば平坦な表面を有
するようになる。
【００３５】なお、Ａｌ組成のプロットは、約±１％程
度の誤差を含む。成長圧力１００ｔｏｒｒ，７０ｔｏｒ
ｒ，５０ｔｏｒｒのプロットは、ほぼ直線ｒ７上に乗っ
ているが、成長圧力２０ｔｏｒｒのプロットは、この直
線ｒ７から幾分離れている。これが測定誤差によるもの
か、成長構造の変化によるものかは現在のところ不明で
ある。
度の誤差を含む。成長圧力１００ｔｏｒｒ，７０ｔｏｒ
ｒ，５０ｔｏｒｒのプロットは、ほぼ直線ｒ７上に乗っ
ているが、成長圧力２０ｔｏｒｒのプロットは、この直
線ｒ７から幾分離れている。これが測定誤差によるもの
か、成長構造の変化によるものかは現在のところ不明で
ある。
【００３６】本明細書においては、成長圧力に関連した
Ａｌ組成ｘ（％）の値は、約±１％の誤差を含むものと
し、その値を約ｘ％と表現する。図５の結果から、約８
％のＡｌ組成を有し、平坦な表面を有するＡｌＧａＮ層
を成長するためには、成長圧力は９０ｔｏｒｒ以下とす
ることが好ましいと結論される。またＡｌ組成約６％の
平坦な表面を有するＡｌＧａＮ層を成長するためには、
成長圧力は７０ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。Ａ
ｌ組成約４％で平坦な表面を有するＡｌＧａＮ層を成長
するためには、成長圧力は５０ｔｏｒｒ以下とすること
が好ましい。同様に、Ａｌ組成約２％で平坦な表面を有
するＡｌＧａＮ層を成長するためには、成長圧力を２０
ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。
Ａｌ組成ｘ（％）の値は、約±１％の誤差を含むものと
し、その値を約ｘ％と表現する。図５の結果から、約８
％のＡｌ組成を有し、平坦な表面を有するＡｌＧａＮ層
を成長するためには、成長圧力は９０ｔｏｒｒ以下とす
ることが好ましいと結論される。またＡｌ組成約６％の
平坦な表面を有するＡｌＧａＮ層を成長するためには、
成長圧力は７０ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。Ａ
ｌ組成約４％で平坦な表面を有するＡｌＧａＮ層を成長
するためには、成長圧力は５０ｔｏｒｒ以下とすること
が好ましい。同様に、Ａｌ組成約２％で平坦な表面を有
するＡｌＧａＮ層を成長するためには、成長圧力を２０
ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。
【００３７】以上説明した実験結果を利用することによ
り、ｎ型ＳｉＣ基板上にｎ型ＡｌＧａＮ層をエピタキシ
ャルに成長し、低い界面抵抗と平坦な表面を実現するこ
とができる。従って、さらに必要なエピタキシャル層を
積層することにより、しきい値電圧の低いＧａＮ系半導
体レーザ装置を実現することができる。ＳｉＣ基板上に
ｎ側電極を形成した半導体装置を作成することができ
る。
り、ｎ型ＳｉＣ基板上にｎ型ＡｌＧａＮ層をエピタキシ
ャルに成長し、低い界面抵抗と平坦な表面を実現するこ
とができる。従って、さらに必要なエピタキシャル層を
積層することにより、しきい値電圧の低いＧａＮ系半導
体レーザ装置を実現することができる。ＳｉＣ基板上に
ｎ側電極を形成した半導体装置を作成することができ
る。
【００３８】図６（Ａ），（Ｂ）は、上述の実験結果を
利用したＧａＮ系半導体レーザ１００の構造を概略的に
示す。図６（Ａ）を参照するに、ｎ型ＳｉＣ基板３１
は、６Ｈウルツ鉱型構造を有し、その表面は（０００
１）Si面である。ｎ型ＳｉＣ基板３１には窒素がドープ
されており、ｎ型の導電性を示す。ｎ型キャリア濃度
は、例えば８×１０17ｃｍ-3である。
利用したＧａＮ系半導体レーザ１００の構造を概略的に
示す。図６（Ａ）を参照するに、ｎ型ＳｉＣ基板３１
は、６Ｈウルツ鉱型構造を有し、その表面は（０００
１）Si面である。ｎ型ＳｉＣ基板３１には窒素がドープ
されており、ｎ型の導電性を示す。ｎ型キャリア濃度
は、例えば８×１０17ｃｍ-3である。
【００３９】ｎ型ＳｉＣ基板３１の表面上に、ｎ型エピ
タキシャル構造３０、活性層４０、ｐ型エピタキシャル
構造５０が積層されている。ｎ型エピタキシャル構造３
０は、下からｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのバッファ層３
２、ｎ型ＧａＮのバッファ層３３、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎのクラッド層３４、ｎ型ＧａＮの光導波層３５を
含む。
タキシャル構造３０、活性層４０、ｐ型エピタキシャル
構造５０が積層されている。ｎ型エピタキシャル構造３
０は、下からｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのバッファ層３
２、ｎ型ＧａＮのバッファ層３３、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎのクラッド層３４、ｎ型ＧａＮの光導波層３５を
含む。
【００４０】ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎバッファ層３２
は、例えば厚さ約0.15μm ，ｎ型不純物Ｓｉ濃度８×１
０18ｃｍ-3を有する。ｎ型ＧａＮバッファ層３３は、例
えば厚さ約0.1 μm ，ｎ型不純物Ｓｉ濃度３×１０18ｃ
ｍ-3を有する。ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのクラッド層３
４は、例えば厚さ約0.5 μm ，ｎ型不純物Ｓｉ濃度約３
×１０18ｃｍ-3を有する。ｎ型ＧａＮの光導波層３５
は、例えば厚さ約0.1 μm，ｎ型不純物Ｓｉ濃度約３×
１０18ｃｍ-3を有する。
は、例えば厚さ約0.15μm ，ｎ型不純物Ｓｉ濃度８×１
０18ｃｍ-3を有する。ｎ型ＧａＮバッファ層３３は、例
えば厚さ約0.1 μm ，ｎ型不純物Ｓｉ濃度３×１０18ｃ
ｍ-3を有する。ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのクラッド層３
４は、例えば厚さ約0.5 μm ，ｎ型不純物Ｓｉ濃度約３
×１０18ｃｍ-3を有する。ｎ型ＧａＮの光導波層３５
は、例えば厚さ約0.1 μm，ｎ型不純物Ｓｉ濃度約３×
１０18ｃｍ-3を有する。
【００４１】活性層４０はＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ／Ｉｎ
0.03Ｇａ0.97Ｎで形成されるノンドープ多重量子井戸構
造であり、３層のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層と４層のＩ
ｎ0.03Ｇａ0.97Ｎバリア層とが交互に配置された構造を
有する。Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層は、例えば厚さ約4.
0 ｎｍであり、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97Ｎバリア層は例えば厚
さ約5.0 ｎｍである。
0.03Ｇａ0.97Ｎで形成されるノンドープ多重量子井戸構
造であり、３層のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層と４層のＩ
ｎ0.03Ｇａ0.97Ｎバリア層とが交互に配置された構造を
有する。Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ井戸層は、例えば厚さ約4.
0 ｎｍであり、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97Ｎバリア層は例えば厚
さ約5.0 ｎｍである。
【００４２】ｐ型エピタキシャル層構造５０は、下から
ｐ型Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎのエレクトロンブロック層５
１，ｐ型ＧａＮの光導波層５２，ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91
Ｎのクラッド層５３，ｐ型ＧａＮのコンタクト層５４を
含む。ｐ型Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎエレクトロンブロック層
５１は広いバンドギャップを有し、下方から進入する電
子をブロックする役割を果たす。このエレクトロンブロ
ック層５１は、例えば厚さ約２０ｎｍであり、ｐ型不純
物Ｍｇ濃度約５×１０ 19ｃｍ-3を有する。ｐ型ＧａＮ光
導波層５２は、例えば厚さ約0.1 μm ，ｐ型不純物Ｍｇ
濃度約５×１０19ｃｍ-3を有する。ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎクラッド層５３は、例えば厚さ約0.5 μm ，ｐ型
不純物Ｍｇ濃度約５×１０19ｃｍ-3を有する。ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層５４は、ｐ型電極に対するコンタクト抵
抗を低減させるための層であり、例えば厚さ0.2 μm ，
ｐ型不純物Ｍｇ濃度約５×１０19ｃｍ-3を有する。
ｐ型Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎのエレクトロンブロック層５
１，ｐ型ＧａＮの光導波層５２，ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91
Ｎのクラッド層５３，ｐ型ＧａＮのコンタクト層５４を
含む。ｐ型Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎエレクトロンブロック層
５１は広いバンドギャップを有し、下方から進入する電
子をブロックする役割を果たす。このエレクトロンブロ
ック層５１は、例えば厚さ約２０ｎｍであり、ｐ型不純
物Ｍｇ濃度約５×１０ 19ｃｍ-3を有する。ｐ型ＧａＮ光
導波層５２は、例えば厚さ約0.1 μm ，ｐ型不純物Ｍｇ
濃度約５×１０19ｃｍ-3を有する。ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎクラッド層５３は、例えば厚さ約0.5 μm ，ｐ型
不純物Ｍｇ濃度約５×１０19ｃｍ-3を有する。ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層５４は、ｐ型電極に対するコンタクト抵
抗を低減させるための層であり、例えば厚さ0.2 μm ，
ｐ型不純物Ｍｇ濃度約５×１０19ｃｍ-3を有する。
【００４３】これらのエピタキシャル層は、減圧式のＭ
ＯＶＰＥにより、例えば成長圧力１００ｔｏｒｒで成長
することができる。成長原料としては、例えばトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ），トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリメチル
インジウム（ＴＭＩ），アンモニア（ＮＨ3 ）を用い、
トーパント原料としてはモノシラン（ＳｉＨ4 ）とビス
シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用
いることができる。ｎ型ＳｉＣ基板１１は、種結晶を用
いた気相成長法である改良レイリー法によりバルク成長
したＳｉＣ基板を用いることができる。
ＯＶＰＥにより、例えば成長圧力１００ｔｏｒｒで成長
することができる。成長原料としては、例えばトリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ），トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ），トリメチル
インジウム（ＴＭＩ），アンモニア（ＮＨ3 ）を用い、
トーパント原料としてはモノシラン（ＳｉＨ4 ）とビス
シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用
いることができる。ｎ型ＳｉＣ基板１１は、種結晶を用
いた気相成長法である改良レイリー法によりバルク成長
したＳｉＣ基板を用いることができる。
【００４４】ｎ型層構造３０の成長は、例えば成長温度
１０９０℃，成長速度２μm ／ｈｒで成長することがで
きる。活性層構造４０は、例えば成長温度７８０℃，成
長速度約0.3 μm ／ｈｒで成長することができる。ｐ型
層構造５０は、例えば成長温度１１３０℃，成長速度１
μm ／ｈｒで成長することができる。ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎバッファ層３２がｎ型キャリア濃度約８×１０18
ｃｍ -3を有するため、図２（Ｂ）のグラフから明らかな
ようにｎ型ＳｉＣ基板３１とｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎバ
ッファ層１２との界面の界面抵抗を低く抑えることがで
きる。
１０９０℃，成長速度２μm ／ｈｒで成長することがで
きる。活性層構造４０は、例えば成長温度７８０℃，成
長速度約0.3 μm ／ｈｒで成長することができる。ｐ型
層構造５０は、例えば成長温度１１３０℃，成長速度１
μm ／ｈｒで成長することができる。ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎバッファ層３２がｎ型キャリア濃度約８×１０18
ｃｍ -3を有するため、図２（Ｂ）のグラフから明らかな
ようにｎ型ＳｉＣ基板３１とｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎバ
ッファ層１２との界面の界面抵抗を低く抑えることがで
きる。
【００４５】なお、ｎ型ＳｉＣ基板３１としては厚さ２
００μm の基板を用いてその上にエピタキシャル成長を
行い、成長後ＳｉＣ基板の裏面を研磨し、厚さを約１０
０μm 程度まで薄くする。その後、ドライエッチングに
よりエピタキシャル層表面に幅約３〜５μm ，たとえば
3.5 μm ，高さ約0.4 μm のメサを形成する。クラッド
層５３の厚さ分布を形成することにより、屈折率ガイド
構造が形成され、レーザの横モード制御が行われる。
００μm の基板を用いてその上にエピタキシャル成長を
行い、成長後ＳｉＣ基板の裏面を研磨し、厚さを約１０
０μm 程度まで薄くする。その後、ドライエッチングに
よりエピタキシャル層表面に幅約３〜５μm ，たとえば
3.5 μm ，高さ約0.4 μm のメサを形成する。クラッド
層５３の厚さ分布を形成することにより、屈折率ガイド
構造が形成され、レーザの横モード制御が行われる。
【００４６】メサ表面に例えばＳｉＯ2 で形成された絶
縁膜６１を堆積し、窓を形成してｎ型ＧａＮコンタクト
層５４表面を露出させる。窓の幅は、例えば１〜４μm
程度とする。その後、ＳｉＣ基板３１裏面全面にＮｉ
層、Ｔｉ層、Ａｕ層を順次積層し、ｎ側電極６３を形成
する。また、メサ上面にＮｉ層、Ｔｉ層、Ａｕ層を順次
積層し、パターニングしてｎ側電極６２を作成する。
縁膜６１を堆積し、窓を形成してｎ型ＧａＮコンタクト
層５４表面を露出させる。窓の幅は、例えば１〜４μm
程度とする。その後、ＳｉＣ基板３１裏面全面にＮｉ
層、Ｔｉ層、Ａｕ層を順次積層し、ｎ側電極６３を形成
する。また、メサ上面にＮｉ層、Ｔｉ層、Ａｕ層を順次
積層し、パターニングしてｎ側電極６２を作成する。
【００４７】電極形成後、メサのストライプ方向と直交
する方向に劈開を行い、図６（Ｂ）に示すように例えば
長さ約７００μm のリッジ型共振器を形成する。ストラ
イプの方向は〔１−１００〕方向であり、劈開面は〔１
−１００〕面である。図６（Ｂ）の構造では、前記劈開
面上にミラーＨＲが形成されている。このような構造に
より、半導体レーザ素子を作成し、波長４２０ｎｍで発
振させることができた。駆動電源としてパルス電源を用
い、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚで駆動した。しきい値電圧５
００ｍＡ，しきい値電圧１５Ｖが得られた。
する方向に劈開を行い、図６（Ｂ）に示すように例えば
長さ約７００μm のリッジ型共振器を形成する。ストラ
イプの方向は〔１−１００〕方向であり、劈開面は〔１
−１００〕面である。図６（Ｂ）の構造では、前記劈開
面上にミラーＨＲが形成されている。このような構造に
より、半導体レーザ素子を作成し、波長４２０ｎｍで発
振させることができた。駆動電源としてパルス電源を用
い、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚで駆動した。しきい値電圧５
００ｍＡ，しきい値電圧１５Ｖが得られた。
【００４８】比較のため、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層３
２のキャリア濃度を３×１０18ｃｍ -3としたサンプルも
作成した。このサンプルにおいては、４２０ｎｍで発振
を行うことができたが、しきい値電流は５００ｍＡ，し
きい値電圧は２２Ｖであった。すなわち、ｎ型Ａｌ0.09
Ｇａ0.91Ｎ層３２のキャリア濃度を３×１０18ｃｍ-3か
ら８×１０18ｃｍ-3に増加させたことにより、しきい値
電圧を２２Ｖから１５Ｖに減少させることができた。
２のキャリア濃度を３×１０18ｃｍ -3としたサンプルも
作成した。このサンプルにおいては、４２０ｎｍで発振
を行うことができたが、しきい値電流は５００ｍＡ，し
きい値電圧は２２Ｖであった。すなわち、ｎ型Ａｌ0.09
Ｇａ0.91Ｎ層３２のキャリア濃度を３×１０18ｃｍ-3か
ら８×１０18ｃｍ-3に増加させたことにより、しきい値
電圧を２２Ｖから１５Ｖに減少させることができた。
【００４９】さらに、ＳｉＣ基板の濃度を８×１０17ｃ
ｍ-3から４×１０18ｃｍ-3に増加させ同様の半導体レー
ザを作成した。このレーザは４２０ｎｍで発振し、しき
い値電流は５００ｍＡ，しきい値電圧は１２Ｖであっ
た。ＳｉＣ基板のｎ型キャリア濃度を増大させたことに
より、しきい値電圧がさらに３Ｖ低下した。図２（Ｂ）
に示す特性からは、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層３２のキ
ャリア濃度をさらに増大させれば、しきい値電圧をさら
に低下させることが可能であると推測される。また、図
４の特性からは、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層のＡｌ組成
を0.09からより小さな値に減少させることにより、界面
抵抗を減少させることができ、しきい値電圧をさらに減
少させることができると期待される。
ｍ-3から４×１０18ｃｍ-3に増加させ同様の半導体レー
ザを作成した。このレーザは４２０ｎｍで発振し、しき
い値電流は５００ｍＡ，しきい値電圧は１２Ｖであっ
た。ＳｉＣ基板のｎ型キャリア濃度を増大させたことに
より、しきい値電圧がさらに３Ｖ低下した。図２（Ｂ）
に示す特性からは、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層３２のキ
ャリア濃度をさらに増大させれば、しきい値電圧をさら
に低下させることが可能であると推測される。また、図
４の特性からは、ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層のＡｌ組成
を0.09からより小さな値に減少させることにより、界面
抵抗を減少させることができ、しきい値電圧をさらに減
少させることができると期待される。
【００５０】Ａｌ組成を減少させ、かつ平坦な表面を得
るためには、図５に示すように成長圧力を減少させるこ
とが好ましい。例えば、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層３２
の代わりにｎ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎバッファ層を成長圧
力４０ｔｏｒｒで形成する。他の層は図６で説明したも
のと同様であり、その製造プロセスも同様である。ｎ型
Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎバッファ層のｎ型不純物Ｓｉ濃度が
約８×１０18ｃｍ -3とすれば、しきい値電圧は約１０Ｖ
程度と低下するであろう。ｎ型ＳｉＣ基板表面上に形成
するｎ型ＡｌＧａＮバッファ層のＡｌ組成をさらに減少
させれば、界面抵抗、従ってしきい値電圧はさらに低下
すると考えられる。 ［第２実施例］本発明の発明者は、先に説明した図６
（Ａ），（Ｂ）の構造の青色レ−ザダイオ−ド１００に
ついて、前記ＳｉＣ基板３１と活性層４０との間の介在
する層の厚さとしきい値電流の関係を実験的に調べたと
ころ、図７の関係を見出した。ただし図７中、縦軸はレ
−ザダイオ−ドのしきい値電流密度を示し、横軸は前記
ＳｉＣ基板３１と活性層４０との間に介在する膜の合計
膜厚を示す。
るためには、図５に示すように成長圧力を減少させるこ
とが好ましい。例えば、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層３２
の代わりにｎ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎバッファ層を成長圧
力４０ｔｏｒｒで形成する。他の層は図６で説明したも
のと同様であり、その製造プロセスも同様である。ｎ型
Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎバッファ層のｎ型不純物Ｓｉ濃度が
約８×１０18ｃｍ -3とすれば、しきい値電圧は約１０Ｖ
程度と低下するであろう。ｎ型ＳｉＣ基板表面上に形成
するｎ型ＡｌＧａＮバッファ層のＡｌ組成をさらに減少
させれば、界面抵抗、従ってしきい値電圧はさらに低下
すると考えられる。 ［第２実施例］本発明の発明者は、先に説明した図６
（Ａ），（Ｂ）の構造の青色レ−ザダイオ−ド１００に
ついて、前記ＳｉＣ基板３１と活性層４０との間の介在
する層の厚さとしきい値電流の関係を実験的に調べたと
ころ、図７の関係を見出した。ただし図７中、縦軸はレ
−ザダイオ−ドのしきい値電流密度を示し、横軸は前記
ＳｉＣ基板３１と活性層４０との間に介在する膜の合計
膜厚を示す。
【００５１】図７を参照するに、レ−ザダイオ−ドのし
きい値電流は、前記基板３１と活性層４０との間に介在
する膜の厚さの合計が増大するにつれて減少する傾向を
一般的に示し、特に前記合計膜厚が約１．６μｍに達す
るまでは急激に減少することがわかる。この理由は明ら
かではないが、基板３１と活性層４０との間に介在する
エピタキシャル層の合計膜厚が増大するにつれて、エピ
タキシャル層中の欠陥密度が減少するものと理解され
る。
きい値電流は、前記基板３１と活性層４０との間に介在
する膜の厚さの合計が増大するにつれて減少する傾向を
一般的に示し、特に前記合計膜厚が約１．６μｍに達す
るまでは急激に減少することがわかる。この理由は明ら
かではないが、基板３１と活性層４０との間に介在する
エピタキシャル層の合計膜厚が増大するにつれて、エピ
タキシャル層中の欠陥密度が減少するものと理解され
る。
【００５２】図７の結果は、このようにレ−ザダイオ−
ドのしきい値電流を低減するには、前記基板３１と活性
層４０との間に介在するエピタキシャル層の合計膜厚を
増大させればよいことを示しているが、一方でかかる合
計膜厚大きくなりすぎると、基板３１上に形成されたエ
ピタキシャル層３０，４０，５０中にクラックが生じや
すい問題が生じる。これは、おそらくＳｉＣ基板３１と
その上の窒化物エピタキシャル層との間の熱膨張係数差
に起因する引っ張り応力が前記エピタキシャル層に作用
する結果であると考えられる。
ドのしきい値電流を低減するには、前記基板３１と活性
層４０との間に介在するエピタキシャル層の合計膜厚を
増大させればよいことを示しているが、一方でかかる合
計膜厚大きくなりすぎると、基板３１上に形成されたエ
ピタキシャル層３０，４０，５０中にクラックが生じや
すい問題が生じる。これは、おそらくＳｉＣ基板３１と
その上の窒化物エピタキシャル層との間の熱膨張係数差
に起因する引っ張り応力が前記エピタキシャル層に作用
する結果であると考えられる。
【００５３】これに対し、本発明の発明者は、Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ｎで表される前記バッファ層３２中のＡｌ組成ｘ
よりも、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎで表される前記下側クラッド
層３４のＡｌ組成ｙを小さく設定することにより、かか
るクラックの発生が抑制されることを見出した。また、
本発明の発明者は、前記下側クラッド層３４中のＡｌ組
成ｙよりも、Ａｌz Ｇａ1-z Ｎで表される前記上側クラ
ッド層３４のＡｌ組成ｚを小さく設定することにより、
かかるクラックの発生がさらに抑制されることを見出し
た。これは、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層との間の格
子定数差により、前記バッファ層３２あるいはクラッド
層３４，５３を含むエピタキシャル層中に圧縮応力が誘
起され、かかる圧縮応力が前記熱膨張係数差に起因する
引っ張り応力を打ち消すためと理解される。
ａ1-x Ｎで表される前記バッファ層３２中のＡｌ組成ｘ
よりも、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎで表される前記下側クラッド
層３４のＡｌ組成ｙを小さく設定することにより、かか
るクラックの発生が抑制されることを見出した。また、
本発明の発明者は、前記下側クラッド層３４中のＡｌ組
成ｙよりも、Ａｌz Ｇａ1-z Ｎで表される前記上側クラ
ッド層３４のＡｌ組成ｚを小さく設定することにより、
かかるクラックの発生がさらに抑制されることを見出し
た。これは、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層との間の格
子定数差により、前記バッファ層３２あるいはクラッド
層３４，５３を含むエピタキシャル層中に圧縮応力が誘
起され、かかる圧縮応力が前記熱膨張係数差に起因する
引っ張り応力を打ち消すためと理解される。
【００５４】図８は、本発明の第２実施例による青色レ
−ザダイオ−ド２００の構成を示す。ただし図８中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。図８を参照するに、レ−ザダイオ−ド２００では
ＧａＮバッファ層３３が省略されており、前記ＡｌＧａ
Ｎバッファ層３２とＡｌＧａＮクラッド層３４とＧａＮ
光導波層３５の膜厚が、それぞれ１．０μｍ，１．５μ
ｍおよび０．１μｍに設定される。その結果、前記Ｓｉ
Ｃ基板３１と活性層４０との間の合計膜厚は２．６μｍ
となり、図７に示したように、しきい値電流が７〜８ｋ
Ａ／ｃｍ2 程度まで減少する。
−ザダイオ−ド２００の構成を示す。ただし図８中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。図８を参照するに、レ−ザダイオ−ド２００では
ＧａＮバッファ層３３が省略されており、前記ＡｌＧａ
Ｎバッファ層３２とＡｌＧａＮクラッド層３４とＧａＮ
光導波層３５の膜厚が、それぞれ１．０μｍ，１．５μ
ｍおよび０．１μｍに設定される。その結果、前記Ｓｉ
Ｃ基板３１と活性層４０との間の合計膜厚は２．６μｍ
となり、図７に示したように、しきい値電流が７〜８ｋ
Ａ／ｃｍ2 程度まで減少する。
【００５５】本実施例では、また前記下側クラッド層３
４中のＡｌ組成が０．１０で、バッファ層３２中のＡｌ
組成０．１５よりも小さく設定されており、さらに前記
上側クラッド層５３中のＡｌ組成が０．０８で、前記下
側クラッド層３４中のＡｌ組成よりも小さく設定されて
いる。その結果、図８のレ−ザダイオ−ド２００では、
前記基板３１と活性層４０との間のエピタキシャル層の
合計膜厚をこのように増大させてもクラックが発生する
おそれはない。
４中のＡｌ組成が０．１０で、バッファ層３２中のＡｌ
組成０．１５よりも小さく設定されており、さらに前記
上側クラッド層５３中のＡｌ組成が０．０８で、前記下
側クラッド層３４中のＡｌ組成よりも小さく設定されて
いる。その結果、図８のレ−ザダイオ−ド２００では、
前記基板３１と活性層４０との間のエピタキシャル層の
合計膜厚をこのように増大させてもクラックが発生する
おそれはない。
【００５６】本実施例のその他の特徴は、先に説明した
青色レ−ザダイオ−ド１００と同様であり、説明を省略
する。図９は、図８のレ−ザダイオ−ド２００の一変形
例によるレ−ザダイオ−ド２１０の構成を示す。ただし
図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
青色レ−ザダイオ−ド１００と同様であり、説明を省略
する。図９は、図８のレ−ザダイオ−ド２００の一変形
例によるレ−ザダイオ−ド２１０の構成を示す。ただし
図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説
明を省略する。
【００５７】本実施例では、前記バッファ層３２とクラ
ッド層３４と光導波層３５の厚さをそれぞれ０．３５μ
ｍ，１．１５μｍおよび０．１μｍとし、その結果、前
記基板３１と活性層４０との間のエピタキシャル層の合
計膜厚は１．６μｍになっている。また、前記バッファ
層３２と下側クラッド層３４とは同一のＡｌ組成０．１
０を有しているが、前記上側クラッド層５３中のＡｌ組
成０．０８は下側クラッド層３４中のＡｌ組成よりも小
さく、このためＳｉＣ基板３１上に形成されるエピタキ
シャル層中におけるクラックの発生は効果的に抑制され
る。 ［第３実施例］先に説明したリッジ型のレ−ザダイオ−
ド１００，２００あるいは２１０では、前記活性層４０
中における水平横モードの制御は、前記上側クラッド層
５３にメサ構造を形成することにより行われるが、十分
な水平横モードの制御を行なおうとすると、メサの幅を
２μｍ以下に設定する必要がある。しかし従来より、こ
のような非常に細いメサ構造の形成は困難であった。ま
た、このような構造では、メサの幅を２μｍ以下に設定
した場合、前記メサ上においてＳｉＯ2 膜６１中に形成
される窓の幅も減少してしまい、その結果前記電極６２
とコンタクト層５４との接触面積が減少してしまう。換
言すると、先のリッジ型レ−ザダイオ−ドは、素子抵抗
が高くなる問題を有していた。また、このような非常に
細いメサ構造上でＳｉＯ2 膜６１をパターニングし、コ
ンタクト窓を形成するのは非常に困難である。
ッド層３４と光導波層３５の厚さをそれぞれ０．３５μ
ｍ，１．１５μｍおよび０．１μｍとし、その結果、前
記基板３１と活性層４０との間のエピタキシャル層の合
計膜厚は１．６μｍになっている。また、前記バッファ
層３２と下側クラッド層３４とは同一のＡｌ組成０．１
０を有しているが、前記上側クラッド層５３中のＡｌ組
成０．０８は下側クラッド層３４中のＡｌ組成よりも小
さく、このためＳｉＣ基板３１上に形成されるエピタキ
シャル層中におけるクラックの発生は効果的に抑制され
る。 ［第３実施例］先に説明したリッジ型のレ−ザダイオ−
ド１００，２００あるいは２１０では、前記活性層４０
中における水平横モードの制御は、前記上側クラッド層
５３にメサ構造を形成することにより行われるが、十分
な水平横モードの制御を行なおうとすると、メサの幅を
２μｍ以下に設定する必要がある。しかし従来より、こ
のような非常に細いメサ構造の形成は困難であった。ま
た、このような構造では、メサの幅を２μｍ以下に設定
した場合、前記メサ上においてＳｉＯ2 膜６１中に形成
される窓の幅も減少してしまい、その結果前記電極６２
とコンタクト層５４との接触面積が減少してしまう。換
言すると、先のリッジ型レ−ザダイオ−ドは、素子抵抗
が高くなる問題を有していた。また、このような非常に
細いメサ構造上でＳｉＯ2 膜６１をパターニングし、コ
ンタクト窓を形成するのは非常に困難である。
【００５８】さらに、かかるレ−ザダイオ−ドにおいて
は、垂直横モードに関連して、垂直方向における効果的
な活性層への光の閉じ込めを実現しようとすると、前記
上側クラッド層５３の厚さを増大させる必要があるが、
クラッド層５３の格子定数はバッファ層３２の格子定数
と異なるため、クラッド層５３の厚さを増大させるとク
ラックが発生してしまう。このため、従来のリッジ型レ
−ザダイオ−ド１００，２００あるいは２１０では十分
な光閉じ込めができず、その結果電極により損失が生じ
たり遠視野パターン（ＦＦＰ）が単一ピークにならない
など、レ−ザダイオ−ドの動作特性に悪影響が生じる。
は、垂直横モードに関連して、垂直方向における効果的
な活性層への光の閉じ込めを実現しようとすると、前記
上側クラッド層５３の厚さを増大させる必要があるが、
クラッド層５３の格子定数はバッファ層３２の格子定数
と異なるため、クラッド層５３の厚さを増大させるとク
ラックが発生してしまう。このため、従来のリッジ型レ
−ザダイオ−ド１００，２００あるいは２１０では十分
な光閉じ込めができず、その結果電極により損失が生じ
たり遠視野パターン（ＦＦＰ）が単一ピークにならない
など、レ−ザダイオ−ドの動作特性に悪影響が生じる。
【００５９】これに対し、図１０（Ａ）および図１１
（Ｂ）は、上記の課題を解決した本発明の第３実施例に
よるレ−ザダイオ−ド３００の製造工程を示す。ただ
し、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。図１０（Ａ）を参照する
に、ｎ型ＳｉＣ基板３１上にはｎ型窒化物層３２〜３５
を含むｎ型エピタキシャル層構造３０と活性層４０とｐ
型窒化物層５１〜５４を含むｐ型エピタキシャル層構造
５０とが、図６（Ａ）のレ−ザダイオ−ド１００と同様
に積層され、最上層のｐ型ＧａＮキャップ層５４上には
典型的にはＳｉＯ2 よりなる絶縁膜３０１が、熱ＣＶＤ
法により、約３００ｎｍの厚さに形成される。
（Ｂ）は、上記の課題を解決した本発明の第３実施例に
よるレ−ザダイオ−ド３００の製造工程を示す。ただ
し、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。図１０（Ａ）を参照する
に、ｎ型ＳｉＣ基板３１上にはｎ型窒化物層３２〜３５
を含むｎ型エピタキシャル層構造３０と活性層４０とｐ
型窒化物層５１〜５４を含むｐ型エピタキシャル層構造
５０とが、図６（Ａ）のレ−ザダイオ−ド１００と同様
に積層され、最上層のｐ型ＧａＮキャップ層５４上には
典型的にはＳｉＯ2 よりなる絶縁膜３０１が、熱ＣＶＤ
法により、約３００ｎｍの厚さに形成される。
【００６０】前記ＳｉＯ2 膜３０１は次いでＨＦをエッ
チャントとして使ったフォトリソグラフィーによりパタ
ーニングされ、前記ＧａＮキャップ層５４を露出する幅
が約１μｍのストライプ開口部３０１Ｗが、レ−ザダイ
オ−ドの長手軸方向、すなわち＜１−１００＞方向に沿
って延在するように形成される。次に、図１１（Ｂ）の
工程において、前記ストライプ開口部３０１Ｗにおいて
露出したＧａＮキャップ層５４上に、前記ＳｉＯ2 膜３
０１をマスクに組成がＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのｐ型ＡｌＧ
ａＮを、ＭＯＶＰＥ法により、前記クラッド層５３を形
成するのと同様な条件下で典型的には約１．４μｍの厚
さに堆積し、第３のクラッド層３０２を前記ストライプ
開口部３０１Ｗに対応して形成する。このようにして形
成されたクラッド層３０２は図１１（Ｂ）中側方にも成
長し、前記絶縁膜３０１を部分的に覆い、かつレ−ザダ
イオ−ドの長手方向に延在するリッジ構造を形成する。
チャントとして使ったフォトリソグラフィーによりパタ
ーニングされ、前記ＧａＮキャップ層５４を露出する幅
が約１μｍのストライプ開口部３０１Ｗが、レ−ザダイ
オ−ドの長手軸方向、すなわち＜１−１００＞方向に沿
って延在するように形成される。次に、図１１（Ｂ）の
工程において、前記ストライプ開口部３０１Ｗにおいて
露出したＧａＮキャップ層５４上に、前記ＳｉＯ2 膜３
０１をマスクに組成がＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのｐ型ＡｌＧ
ａＮを、ＭＯＶＰＥ法により、前記クラッド層５３を形
成するのと同様な条件下で典型的には約１．４μｍの厚
さに堆積し、第３のクラッド層３０２を前記ストライプ
開口部３０１Ｗに対応して形成する。このようにして形
成されたクラッド層３０２は図１１（Ｂ）中側方にも成
長し、前記絶縁膜３０１を部分的に覆い、かつレ−ザダ
イオ−ドの長手方向に延在するリッジ構造を形成する。
【００６１】さらに、図１１（Ｂ）の工程では、前記ク
ラッド層３０２上にｐ型ＧａＮよりなるコンタクト層３
０３を同様にＭＯＶＰＥ法により、前記クラッド層３０
２の上面およに両側壁面を連続して覆うように、約０．
２μｍの厚さに形成し、さらに前記コンタクト層３０３
上に電極６２を、前記コンタクト層３０３の上面および
両側壁面を連続して覆うように形成する。最後に、前記
レ−ザダイオ−ド１００の場合と同様に前記ＳｉＣ基板
３１の底部を研磨し、電極６３を形成する。
ラッド層３０２上にｐ型ＧａＮよりなるコンタクト層３
０３を同様にＭＯＶＰＥ法により、前記クラッド層３０
２の上面およに両側壁面を連続して覆うように、約０．
２μｍの厚さに形成し、さらに前記コンタクト層３０３
上に電極６２を、前記コンタクト層３０３の上面および
両側壁面を連続して覆うように形成する。最後に、前記
レ−ザダイオ−ド１００の場合と同様に前記ＳｉＣ基板
３１の底部を研磨し、電極６３を形成する。
【００６２】本実施例によるレ−ザダイオ−ド３００で
は、図１０（Ａ）の工程において前記絶縁膜３０１のフ
ォトリソグラフィーが、前記ＧａＮキャップ層５４の平
坦な主面上において実行されるため、精度のよいパター
ニングが可能で、前記開口部３０１Ｗの幅を、必要に応
じて容易に１μｍ以下に減少させることができる。本実
施例において、前記ＧａＮキャップ層５４は、前記絶縁
膜３０１を形成する際に、Ａｌを含むクラッド層５３の
酸化を抑止するために設けられる。前記絶縁膜３０１は
ＳｉＯ2 膜に限定されるものではなく、ＳｉＮあるいは
Ａｌ2 Ｏ3膜を使うことも可能である。
は、図１０（Ａ）の工程において前記絶縁膜３０１のフ
ォトリソグラフィーが、前記ＧａＮキャップ層５４の平
坦な主面上において実行されるため、精度のよいパター
ニングが可能で、前記開口部３０１Ｗの幅を、必要に応
じて容易に１μｍ以下に減少させることができる。本実
施例において、前記ＧａＮキャップ層５４は、前記絶縁
膜３０１を形成する際に、Ａｌを含むクラッド層５３の
酸化を抑止するために設けられる。前記絶縁膜３０１は
ＳｉＯ2 膜に限定されるものではなく、ＳｉＮあるいは
Ａｌ2 Ｏ3膜を使うことも可能である。
【００６３】さらに、本実施例による構造は、ＳｉＣ基
板３１を使ったレ−ザダイオ−ドのみならず、図１で説
明したサファイア基板を使ったレ−ザダイオ−ドに対し
ても適用可能である。サファイア基板を使う場合には、
前記開口部３０１Ｗの延在方向はサファイアの＜１１−
２０＞方向、すなわちＧａＮの＜１−１００＞方向に設
定される。
板３１を使ったレ−ザダイオ−ドのみならず、図１で説
明したサファイア基板を使ったレ−ザダイオ−ドに対し
ても適用可能である。サファイア基板を使う場合には、
前記開口部３０１Ｗの延在方向はサファイアの＜１１−
２０＞方向、すなわちＧａＮの＜１−１００＞方向に設
定される。
【００６４】本実施例のレ−ザダイオ−ド３００によれ
ば、電極６２がコンタクト層３０３を介してリッジ構造
のクラッド層３２の上面および両側面を連続して覆うた
め、電極６２のコンタクト抵抗が減少する。また、活性
層４０へのキャリア（ホール）の注入が前記絶縁膜３０
１中の細長い開口部３０１Ｗに限定されるため、クラッ
ド層３０２自体の幅を厳しく制限しなくても、前記活性
層４０への電流狭搾が効果的に実現され、効果的な水平
横モードの制御が実現される。
ば、電極６２がコンタクト層３０３を介してリッジ構造
のクラッド層３２の上面および両側面を連続して覆うた
め、電極６２のコンタクト抵抗が減少する。また、活性
層４０へのキャリア（ホール）の注入が前記絶縁膜３０
１中の細長い開口部３０１Ｗに限定されるため、クラッ
ド層３０２自体の幅を厳しく制限しなくても、前記活性
層４０への電流狭搾が効果的に実現され、効果的な水平
横モードの制御が実現される。
【００６５】さらに、前記クラッド層３０２は、幅の非
常に狭い前記開口部３０１Ｗにおける選択成長により形
成されるため、ＧａＮキャップ層５４あるいはクラッド
層５３の全面におけるエピタキシャル成長により形成さ
れる場合と異なり、格子の緩和が生じることがなく、厚
く形成してもクラックが発生することがない。このた
め、垂直方向への効果的な光の閉じ込めが実現され、遠
視野パターンが向上する。また、電極６２による光損失
も抑制される。
常に狭い前記開口部３０１Ｗにおける選択成長により形
成されるため、ＧａＮキャップ層５４あるいはクラッド
層５３の全面におけるエピタキシャル成長により形成さ
れる場合と異なり、格子の緩和が生じることがなく、厚
く形成してもクラックが発生することがない。このた
め、垂直方向への効果的な光の閉じ込めが実現され、遠
視野パターンが向上する。また、電極６２による光損失
も抑制される。
【００６６】ところで、図１１（Ｂ）の工程において、
前記絶縁膜３０１をマスクとした前記クラッド層３０２
あるいはコンタクト層３０３の選択成長時に、前記絶縁
膜３０１上に粒子状の析出物が生じる場合がある。この
ような粒子状の析出物が生じると、前記電極６２を形成
した場合に密着性が劣化してしまうおそれがある。
前記絶縁膜３０１をマスクとした前記クラッド層３０２
あるいはコンタクト層３０３の選択成長時に、前記絶縁
膜３０１上に粒子状の析出物が生じる場合がある。この
ような粒子状の析出物が生じると、前記電極６２を形成
した場合に密着性が劣化してしまうおそれがある。
【００６７】そこで、このような場合には、図１１
（Ｂ）の工程において、前記クラッド層３０２およびコ
ンタクト層３０３の形成の後、前記ＳｉＯ2 膜３０１を
ＨＦ等により除去してもよい。前記ＳｉＯ2 膜３０１の
除去に伴い、その上に堆積していた粒子状の析出物も除
去される。このようにして形成した、本実施例の一変形
例によるレ−ザダイオ−ド３１０を図１２に示す。
（Ｂ）の工程において、前記クラッド層３０２およびコ
ンタクト層３０３の形成の後、前記ＳｉＯ2 膜３０１を
ＨＦ等により除去してもよい。前記ＳｉＯ2 膜３０１の
除去に伴い、その上に堆積していた粒子状の析出物も除
去される。このようにして形成した、本実施例の一変形
例によるレ−ザダイオ−ド３１０を図１２に示す。
【００６８】図１２を参照するに、前記クラッド層３０
２は、図１１（Ｂ）の場合と同様な基部の面積が縮小し
た逆Ｔ字型の断面形状を有するが、図１１（Ｂ）のＳｉ
Ｏ2膜３０１はエアギャップ３０１Ｇに置き換えられ、
図６（Ａ）の場合と同様なＳｉＯ2 膜６１が前記ＧａＮ
膜５４の露出表面およびコンタクト層３０３を覆う。さ
らに前記ＳｉＯ2 膜６１には開口部が形成され、前記電
極６２が前記開口部を介して前記コンタクト層３０３と
コンタクトする。
２は、図１１（Ｂ）の場合と同様な基部の面積が縮小し
た逆Ｔ字型の断面形状を有するが、図１１（Ｂ）のＳｉ
Ｏ2膜３０１はエアギャップ３０１Ｇに置き換えられ、
図６（Ａ）の場合と同様なＳｉＯ2 膜６１が前記ＧａＮ
膜５４の露出表面およびコンタクト層３０３を覆う。さ
らに前記ＳｉＯ2 膜６１には開口部が形成され、前記電
極６２が前記開口部を介して前記コンタクト層３０３と
コンタクトする。
【００６９】前記ＳｉＯ2 膜６１は一般に熱ＣＶＤ法の
ような気相堆積法により形成されるが、このような場合
にはＳｉＯ2 膜６１の一部が前記エアギャップ３０１Ｇ
中に侵入する場合もある。すなわち、前記レ−ザダイオ
−ド３１０において、前記エアギャップ３０１ＧはＳｉ
Ｏ2 により完全に、あるいは部分的に充填されていても
よい。
ような気相堆積法により形成されるが、このような場合
にはＳｉＯ2 膜６１の一部が前記エアギャップ３０１Ｇ
中に侵入する場合もある。すなわち、前記レ−ザダイオ
−ド３１０において、前記エアギャップ３０１ＧはＳｉ
Ｏ2 により完全に、あるいは部分的に充填されていても
よい。
【００７０】前記レ−ザダイオ−ド３００あるいは３１
０において、前記コンタクト層３０３は必要に応じて省
略することもできる。 ［第４実施例］図１３（Ａ）は、先の実施例によるレ−
ザダイオ−ド３００あるいは３１０の製造工程におい
て、前記クラッド層３０２あるいはコンタクト層３０３
を選択成長させる際にマスクとして使われる絶縁膜３０
１の平面図である。
０において、前記コンタクト層３０３は必要に応じて省
略することもできる。 ［第４実施例］図１３（Ａ）は、先の実施例によるレ−
ザダイオ−ド３００あるいは３１０の製造工程におい
て、前記クラッド層３０２あるいはコンタクト層３０３
を選択成長させる際にマスクとして使われる絶縁膜３０
１の平面図である。
【００７１】図１３（Ａ）を参照するに、前記絶縁膜３
０１においては幅が１μｍの直線状開口部が３００μｍ
の繰り返し周期で形成されており、このためこのような
絶縁膜３０１をマスクにＭＯＶＰＥ法を行なった場合、
供給された原料の大部分は絶縁膜３０１上に堆積するた
め、析出物が形成されやすい。これに対し、本実施例に
おいて提案する図１３（Ｂ）のマスク３０１Ａでは、幅
が例えば６μｍの一対の直線状絶縁膜ストライプ３０１
ａおよび３０１ｂを、間に幅が１μｍの直線的に延在す
る隙間３０１ｎを隔てて配置した構造のマスクパターン
３０１ｃが、３００μｍの繰り返し周期で形成されてお
り、その結果、一のマスクパターン３０１ｃと隣接する
マスクパターン３０１ｃとの間には、下地のＧａＮ膜５
４を露出する幅の広い開口部３０１ｗが形成される。
０１においては幅が１μｍの直線状開口部が３００μｍ
の繰り返し周期で形成されており、このためこのような
絶縁膜３０１をマスクにＭＯＶＰＥ法を行なった場合、
供給された原料の大部分は絶縁膜３０１上に堆積するた
め、析出物が形成されやすい。これに対し、本実施例に
おいて提案する図１３（Ｂ）のマスク３０１Ａでは、幅
が例えば６μｍの一対の直線状絶縁膜ストライプ３０１
ａおよび３０１ｂを、間に幅が１μｍの直線的に延在す
る隙間３０１ｎを隔てて配置した構造のマスクパターン
３０１ｃが、３００μｍの繰り返し周期で形成されてお
り、その結果、一のマスクパターン３０１ｃと隣接する
マスクパターン３０１ｃとの間には、下地のＧａＮ膜５
４を露出する幅の広い開口部３０１ｗが形成される。
【００７２】かかる構成のマスク３０１Ａを選択成長工
程において使った場合、供給される気相原料の大部分は
露出されたＧａＮ膜５４上に堆積してエピタキシャル層
を形成するため、マスクパターン３０１ａあるいは３０
１ｂ上に堆積する原料の割合は最小化され、これに伴い
粒子状堆積物の形成も最小化される。図１４は、選択成
長工程において図１３（Ｂ）のマスク３０１Ａを使っ
た、本発明の第４実施例によるレ−ザダイオ−ド４００
の構成を示す。ただし、図１４中、先に説明した部分に
対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
程において使った場合、供給される気相原料の大部分は
露出されたＧａＮ膜５４上に堆積してエピタキシャル層
を形成するため、マスクパターン３０１ａあるいは３０
１ｂ上に堆積する原料の割合は最小化され、これに伴い
粒子状堆積物の形成も最小化される。図１４は、選択成
長工程において図１３（Ｂ）のマスク３０１Ａを使っ
た、本発明の第４実施例によるレ−ザダイオ−ド４００
の構成を示す。ただし、図１４中、先に説明した部分に
対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。
【００７３】図１４を参照するに、前記ｐ型ＧａＮキャ
ップ層５４上には図１３（Ｂ）のマスク３０１Ａが、Ｓ
ｉＯ2 パターンとして形成されており、前記マスク３０
１Ａを使ってＭＯＶＰＥ工程を実行することにより、前
記直線状開口部３０１ｎに対応して、先の実施例と同様
にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０２およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層３０３が順次形成される。同時に、前記マス
ク３０１Ａを構成するマスクパターン３０１ｃの外側
に、前記クラッド層３０２と実質的に同一の組成のｐ型
ＡｌＧａＮエピタキシャル層３０２Ａと、前記コンタク
ト層３０３と実質的に同一の組成のｐ型ＧａＮエピタキ
シャル層３０３Ａとが、順次形成される。その際、前記
クラッド層３０２および３０３よりなる構造と前記エピ
タキシャル層３０２Ａおよび３０２Ｂよりなる構造との
間には、前記ＳｉＯ2 マスク３０１Ａを露出するリセス
部が形成される。
ップ層５４上には図１３（Ｂ）のマスク３０１Ａが、Ｓ
ｉＯ2 パターンとして形成されており、前記マスク３０
１Ａを使ってＭＯＶＰＥ工程を実行することにより、前
記直線状開口部３０１ｎに対応して、先の実施例と同様
にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０２およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層３０３が順次形成される。同時に、前記マス
ク３０１Ａを構成するマスクパターン３０１ｃの外側
に、前記クラッド層３０２と実質的に同一の組成のｐ型
ＡｌＧａＮエピタキシャル層３０２Ａと、前記コンタク
ト層３０３と実質的に同一の組成のｐ型ＧａＮエピタキ
シャル層３０３Ａとが、順次形成される。その際、前記
クラッド層３０２および３０３よりなる構造と前記エピ
タキシャル層３０２Ａおよび３０２Ｂよりなる構造との
間には、前記ＳｉＯ2 マスク３０１Ａを露出するリセス
部が形成される。
【００７４】前記エピタキシャル層３０３Ａはさらに別
のＳｉＯ2 膜３０４により覆われ、前記ＳｉＯ2 膜３０
４中に前記リセス部に対応して前記コンタクト層３０３
を露出する開口部を形成した後、前記ＳｉＯ2 膜３０４
上に前記リセス部を埋めるように前記電極６２が形成さ
れる。前記ＳｉＯ2 膜３０４は、例えば熱ＣＶＤ法によ
り約２００ｎｍの厚さに形成され、さらにＨＦを使った
ウェットエッチングにより、前記開口部が形成される。
のＳｉＯ2 膜３０４により覆われ、前記ＳｉＯ2 膜３０
４中に前記リセス部に対応して前記コンタクト層３０３
を露出する開口部を形成した後、前記ＳｉＯ2 膜３０４
上に前記リセス部を埋めるように前記電極６２が形成さ
れる。前記ＳｉＯ2 膜３０４は、例えば熱ＣＶＤ法によ
り約２００ｎｍの厚さに形成され、さらにＨＦを使った
ウェットエッチングにより、前記開口部が形成される。
【００７５】先にも説明したように、かかる構造ではマ
スク３０１Ａ上への粒子状析出物の形成が最小化され、
レ−ザダイオ−ドを歩留まり良く製造することが可能に
なる。また、図１４のレ−ザダイオ−ド４００では、電
極６２は大面積に形成できるため、またおおよそ平坦な
主面を有するため、実装が容易になる。 ［第５実施例］先にも説明したように、レ−ザダイオ−
ド３００，３１０、あるいは４００においては、絶縁膜
マスクを使った選択成長工程において、絶縁膜マスク上
に粒子状の析出物が形成されやすい問題がある。これ
は、特にＡｌＧａＮよりなるクラッド層３０２を形成す
る場合に深刻になる。これはＡｌＧａＮ中に含まれるＡ
ｌＮ成分が特にＳｉＯ2 膜上に付着しやすく、かかる付
着したＡｌＮを核としてＡｌＧａＮ粒子の堆積が生じる
ものと考えられる。
スク３０１Ａ上への粒子状析出物の形成が最小化され、
レ−ザダイオ−ドを歩留まり良く製造することが可能に
なる。また、図１４のレ−ザダイオ−ド４００では、電
極６２は大面積に形成できるため、またおおよそ平坦な
主面を有するため、実装が容易になる。 ［第５実施例］先にも説明したように、レ−ザダイオ−
ド３００，３１０、あるいは４００においては、絶縁膜
マスクを使った選択成長工程において、絶縁膜マスク上
に粒子状の析出物が形成されやすい問題がある。これ
は、特にＡｌＧａＮよりなるクラッド層３０２を形成す
る場合に深刻になる。これはＡｌＧａＮ中に含まれるＡ
ｌＮ成分が特にＳｉＯ2 膜上に付着しやすく、かかる付
着したＡｌＮを核としてＡｌＧａＮ粒子の堆積が生じる
ものと考えられる。
【００７６】これに対し、本発明の発明者は、ＳｉＯ2
マスクを使ったＡｌＧａＮのＭＯＶＰＥ法による選択成
長に関する実験において、気相原料と同時にハロゲン元
素を含むガスを供給することにより、かかる粒子状析出
物の形成が抑制されることを発見した。図１５（Ａ）〜
（Ｆ）は、本発明者による実験を説明する。
マスクを使ったＡｌＧａＮのＭＯＶＰＥ法による選択成
長に関する実験において、気相原料と同時にハロゲン元
素を含むガスを供給することにより、かかる粒子状析出
物の形成が抑制されることを発見した。図１５（Ａ）〜
（Ｆ）は、本発明者による実験を説明する。
【００７７】図１５（Ａ）を参照するに、６Ｈ−ＳｉＣ
基板５０１を有機洗浄および水洗した後、ＨＦ中におい
て１分間浸漬する。このように処理した基板５０１をＭ
ＯＶＰＥ装置の反応室中に、ＳｉＣの（０００１）Si面
上に堆積が生じるように装着し、真空排気後、水素雰囲
気中、１０８０°Ｃにおいて５分間熱処理し、基板表面
の酸化膜を除去する。次に、基板温度を１０５０°Ｃま
で降下させ、ＴＭＧ，ＴＭＡおよびＮＨ3 をＨ2 キャリ
アガスと共に、それぞれ４４μｍｏｌ／ｍｉｎ，８μｍ
ｏｌ／ｍｉｎおよび０．１μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供
給し、基板に吹き付けることにより、ＡｌＧａＮ膜５０
２を１μｍの厚さにエピタキシャル形成する。
基板５０１を有機洗浄および水洗した後、ＨＦ中におい
て１分間浸漬する。このように処理した基板５０１をＭ
ＯＶＰＥ装置の反応室中に、ＳｉＣの（０００１）Si面
上に堆積が生じるように装着し、真空排気後、水素雰囲
気中、１０８０°Ｃにおいて５分間熱処理し、基板表面
の酸化膜を除去する。次に、基板温度を１０５０°Ｃま
で降下させ、ＴＭＧ，ＴＭＡおよびＮＨ3 をＨ2 キャリ
アガスと共に、それぞれ４４μｍｏｌ／ｍｉｎ，８μｍ
ｏｌ／ｍｉｎおよび０．１μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供
給し、基板に吹き付けることにより、ＡｌＧａＮ膜５０
２を１μｍの厚さにエピタキシャル形成する。
【００７８】次に、図１５（Ｂ）の工程においてＴＭ
Ｇ，ＴＭＡの供給を停止し、ＮＨ3 のみを吹き付けなが
ら、基板温度を６００°Ｃ以下に降下させ、前記反応室
中の雰囲気をＮ2 雰囲気に置換する。さらに室温まで冷
却した後、前記基板５０１を反応室から取り出し、ＣＶ
Ｄ法により、前記ＡｌＧａＮ膜上にＳｉＯ2 ５０３膜
を、０．２μｍの厚さに形成する。
Ｇ，ＴＭＡの供給を停止し、ＮＨ3 のみを吹き付けなが
ら、基板温度を６００°Ｃ以下に降下させ、前記反応室
中の雰囲気をＮ2 雰囲気に置換する。さらに室温まで冷
却した後、前記基板５０１を反応室から取り出し、ＣＶ
Ｄ法により、前記ＡｌＧａＮ膜上にＳｉＯ2 ５０３膜
を、０．２μｍの厚さに形成する。
【００７９】さらに、図１５（Ｃ）の工程において、前
記ＳｉＯ2 膜５０３上にレジスト膜を塗布し、さらにこ
れをパターニングして幅が２μｍのレジストパターン５
０４を３０μｍピッチで形成する。次に、図１５（Ｄ）
の工程において、前記レジストパターン５０４をマスク
に、前記ＳｉＯ2 膜５０３をＨＦを使ったウェットエッ
チング工程によりパターニングし、前記ＡｌＧａＮ膜５
０２を露出するラインアンドスペースパターンを形成す
る。さらに、図１５（Ｅ）の工程において前記レジスト
パターン５０４を剥離液を使って除去した後、図１５
（Ｆ）の工程において基板５０１を前記ＭＯＶＰＥ装置
の反応室中に戻す。さらに前記反応室中を真空排気し、
水素雰囲気中、ＮＨ3 を流しながら１０５０°Ｃまで昇
温し、前記ＡｌＧａＮ膜５０２の露出部から自然酸化膜
を除去した後、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＣＨ3 ＣｌおよびＮＨ
3 を、Ｈ 2 キャリアガスと共に、それぞれ４４μｍｏｌ
／ｍｉｎ、８μｍｏｌ／ｍｉｎ，５２μｍｏｌ／ｍｉｎ
および０．１μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供給し、前記基
板表面に吹き付けることにより、前記ＡｌＧａＮ膜５０
２の露出部に、選択的にＡｌＧａＮ膜５０４をエピタキ
シャル成長させる。
記ＳｉＯ2 膜５０３上にレジスト膜を塗布し、さらにこ
れをパターニングして幅が２μｍのレジストパターン５
０４を３０μｍピッチで形成する。次に、図１５（Ｄ）
の工程において、前記レジストパターン５０４をマスク
に、前記ＳｉＯ2 膜５０３をＨＦを使ったウェットエッ
チング工程によりパターニングし、前記ＡｌＧａＮ膜５
０２を露出するラインアンドスペースパターンを形成す
る。さらに、図１５（Ｅ）の工程において前記レジスト
パターン５０４を剥離液を使って除去した後、図１５
（Ｆ）の工程において基板５０１を前記ＭＯＶＰＥ装置
の反応室中に戻す。さらに前記反応室中を真空排気し、
水素雰囲気中、ＮＨ3 を流しながら１０５０°Ｃまで昇
温し、前記ＡｌＧａＮ膜５０２の露出部から自然酸化膜
を除去した後、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＣＨ3 ＣｌおよびＮＨ
3 を、Ｈ 2 キャリアガスと共に、それぞれ４４μｍｏｌ
／ｍｉｎ、８μｍｏｌ／ｍｉｎ，５２μｍｏｌ／ｍｉｎ
および０．１μｍｏｌ／ｍｉｎの流量で供給し、前記基
板表面に吹き付けることにより、前記ＡｌＧａＮ膜５０
２の露出部に、選択的にＡｌＧａＮ膜５０４をエピタキ
シャル成長させる。
【００８０】図１５（Ｆ）の工程では、さらに前記Ａｌ
ＧａＮ膜５０４の選択成長の後、前記反応室中にＮＨ3
を供給しながら基板温度を６００°Ｃ以下に冷却し、さ
らに前記反応室中の雰囲気をＮ2 雰囲気に置換した後、
室温まで基板温度を降下させる。本実施例による選択成
長方法では、図１５（Ｆ）の工程においてＣＨ3 Ｃｌを
気相原料と共に供給することにより、ＣＨ3 Ｃｌの熱分
解により形成されたＣｌ等のハロゲンとＡｌとが相互作
用をし、ＳｉＯ2 マスク５０３上におけるＡｌＮ結晶核
の生成が抑制され、その結果多結晶堆積物の形成が抑制
されると考えられる。その際、特にＣＨ3 Ｃｌは、Ｖ族
元素の原料ガスであるＮＨ3 の導入ポートとは別の導入
ポートから供給するのが好ましい。本実施例では、前記
ＡｌＮ結晶核の生成をＡｌとハロゲンとを反応させるこ
とにより抑制しているが、その際、ハロゲンはＣｌに限
定されるものではなく、他の元素、例えばＦ等も使用可
能である。また、ハロゲンを供給するのに使われるガス
は、ＣＨ3 Ｃｌに限定されるものではない。
ＧａＮ膜５０４の選択成長の後、前記反応室中にＮＨ3
を供給しながら基板温度を６００°Ｃ以下に冷却し、さ
らに前記反応室中の雰囲気をＮ2 雰囲気に置換した後、
室温まで基板温度を降下させる。本実施例による選択成
長方法では、図１５（Ｆ）の工程においてＣＨ3 Ｃｌを
気相原料と共に供給することにより、ＣＨ3 Ｃｌの熱分
解により形成されたＣｌ等のハロゲンとＡｌとが相互作
用をし、ＳｉＯ2 マスク５０３上におけるＡｌＮ結晶核
の生成が抑制され、その結果多結晶堆積物の形成が抑制
されると考えられる。その際、特にＣＨ3 Ｃｌは、Ｖ族
元素の原料ガスであるＮＨ3 の導入ポートとは別の導入
ポートから供給するのが好ましい。本実施例では、前記
ＡｌＮ結晶核の生成をＡｌとハロゲンとを反応させるこ
とにより抑制しているが、その際、ハロゲンはＣｌに限
定されるものではなく、他の元素、例えばＦ等も使用可
能である。また、ハロゲンを供給するのに使われるガス
は、ＣＨ3 Ｃｌに限定されるものではない。
【００８１】また、本実施例による選択成長方法は、リ
ッジ型青色レ−ザダイオ−ドの製造のみならず、Ａｌを
含むＩＩＩ族元素の窒化物を、絶縁膜マスクを使って選
択的にエピタキシャル成長する工程を含む半導体装置の
製造工程一般に適用可能である。 ［第６実施例］先に説明した青色レ−ザダイオ−ド１０
０，２００，３００，３１０，４００では、いずれも活
性層４０に隣接して、ｐ型エピタキシャル構造５０の側
に高濃度のＭｇでドープされたＡｌＧａＮよりなるエレ
クトロンブロック層５１が形成されており、その外側に
ｐ型ＧａＮよりなる光導波層５２およびｐ型ＡｌＧａＮ
よりなるクラッド層５３が形成されている。エレクトロ
ンブロック層５１は一般にＡｌ組成がクラッド層５３よ
りも大きく広いバンドギャップを有し、活性層４０に注
入された電子が、抵抗率の比較的高いｐ型エピタキシャ
ル構造５０中に形成される高電界により、活性層４０か
らオーバーフローするのを阻止するために設けられる。
ッジ型青色レ−ザダイオ−ドの製造のみならず、Ａｌを
含むＩＩＩ族元素の窒化物を、絶縁膜マスクを使って選
択的にエピタキシャル成長する工程を含む半導体装置の
製造工程一般に適用可能である。 ［第６実施例］先に説明した青色レ−ザダイオ−ド１０
０，２００，３００，３１０，４００では、いずれも活
性層４０に隣接して、ｐ型エピタキシャル構造５０の側
に高濃度のＭｇでドープされたＡｌＧａＮよりなるエレ
クトロンブロック層５１が形成されており、その外側に
ｐ型ＧａＮよりなる光導波層５２およびｐ型ＡｌＧａＮ
よりなるクラッド層５３が形成されている。エレクトロ
ンブロック層５１は一般にＡｌ組成がクラッド層５３よ
りも大きく広いバンドギャップを有し、活性層４０に注
入された電子が、抵抗率の比較的高いｐ型エピタキシャ
ル構造５０中に形成される高電界により、活性層４０か
らオーバーフローするのを阻止するために設けられる。
【００８２】図１６は、特開平１０−５６２３６号公報
に記載された、サファイア基板上に形成される従来のリ
ッジ型青色レ−ザダイオ−ドにおいて使われているＭｇ
濃度プロファイルを、活性層よりも上側の部分について
示す。図１６を参照するに、上記従来のレ−ザダイオ−
ドでは、ＡｌＧａＮよりなる前記エレクトロンブロック
層、その上のＧａＮよりなりＳＣＨ構造の一部を形成す
る光導波層、さらにその上のＡｌＧａＮよりなるクラッ
ド層のＭｇ濃度が約５×１０19ｃｍ-3に設定されてお
り、一方最上部のＧａＮコンタクト層においてのみ、Ｍ
ｇ濃度が約１×１０20ｃｍ-3に設定されている。また、
先の実施例で説明したレ−ザダイオ−ド１００において
も、同様なＭｇ濃度プロファイルが使われている。
に記載された、サファイア基板上に形成される従来のリ
ッジ型青色レ−ザダイオ−ドにおいて使われているＭｇ
濃度プロファイルを、活性層よりも上側の部分について
示す。図１６を参照するに、上記従来のレ−ザダイオ−
ドでは、ＡｌＧａＮよりなる前記エレクトロンブロック
層、その上のＧａＮよりなりＳＣＨ構造の一部を形成す
る光導波層、さらにその上のＡｌＧａＮよりなるクラッ
ド層のＭｇ濃度が約５×１０19ｃｍ-3に設定されてお
り、一方最上部のＧａＮコンタクト層においてのみ、Ｍ
ｇ濃度が約１×１０20ｃｍ-3に設定されている。また、
先の実施例で説明したレ−ザダイオ−ド１００において
も、同様なＭｇ濃度プロファイルが使われている。
【００８３】しかし、このようなＭｇ濃度プロファイル
を使った窒化物レ−ザダイオ−ドでは、エピタキシャル
層中にクラックが発生するのが避けられない。かかるク
ラックはレ−ザダイオ−ドの効率を低下させ、しきい値
電圧を上昇させるため、可能な限り減少させるのが好ま
しい。本発明の発明者は、先に説明したレ−ザダイオ−
ド１００において、活性層よりも上のｐ型ＧａＮ光導波
層５２およびその上のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５３中
のＭｇ濃度を減少させた場合、レ−ザダイオ−ドを構成
するエピタキシャル層中に発生するクラックの密度が実
質的に減少するのを見出した。
を使った窒化物レ−ザダイオ−ドでは、エピタキシャル
層中にクラックが発生するのが避けられない。かかるク
ラックはレ−ザダイオ−ドの効率を低下させ、しきい値
電圧を上昇させるため、可能な限り減少させるのが好ま
しい。本発明の発明者は、先に説明したレ−ザダイオ−
ド１００において、活性層よりも上のｐ型ＧａＮ光導波
層５２およびその上のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５３中
のＭｇ濃度を減少させた場合、レ−ザダイオ−ドを構成
するエピタキシャル層中に発生するクラックの密度が実
質的に減少するのを見出した。
【００８４】図１７を参照するに、前記光導波層５２お
よびクラッド層５３中のＭｇ濃度を、従来より一般的に
使われている５×１０19ｃｍ-3から減少させると、前記
クラッド層５３の表面において観察されるクラックの密
度が急激に減少し、Ｍｇ濃度が約４×１０19ｃｍ-3以
下、特に約３×１０19ｃｍ-3以下になると、実質的にゼ
ロになることがわかる。ただし、図１７中、縦軸はクラ
ック密度を、横軸はＭｇ濃度を示す。
よびクラッド層５３中のＭｇ濃度を、従来より一般的に
使われている５×１０19ｃｍ-3から減少させると、前記
クラッド層５３の表面において観察されるクラックの密
度が急激に減少し、Ｍｇ濃度が約４×１０19ｃｍ-3以
下、特に約３×１０19ｃｍ-3以下になると、実質的にゼ
ロになることがわかる。ただし、図１７中、縦軸はクラ
ック密度を、横軸はＭｇ濃度を示す。
【００８５】かかるクラック密度の減少に伴い、レ−ザ
ダイオ−ド１００の素子抵抗も、図１８に示すように前
記光導波層５２およびクラッド層５３中のＭｇ濃度の減
少に伴い急激に減少し、３〜４×１０19ｃｍ-3のところ
で最小値になる。ただし、図１８中、横軸はＭｇ濃度
を、縦軸はレ−ザダイオ−ド１００において１００ｍＡ
の電流を流すのに必要な印加電圧を示す。図１８におい
て、Ｍｇ濃度をさらに減少させると素子抵抗は再び増加
するのがわかるが、これは光導波層５２およびクラッド
層５３中のキャリア密度が減少することに起因するもの
と思われる。
ダイオ−ド１００の素子抵抗も、図１８に示すように前
記光導波層５２およびクラッド層５３中のＭｇ濃度の減
少に伴い急激に減少し、３〜４×１０19ｃｍ-3のところ
で最小値になる。ただし、図１８中、横軸はＭｇ濃度
を、縦軸はレ−ザダイオ−ド１００において１００ｍＡ
の電流を流すのに必要な印加電圧を示す。図１８におい
て、Ｍｇ濃度をさらに減少させると素子抵抗は再び増加
するのがわかるが、これは光導波層５２およびクラッド
層５３中のキャリア密度が減少することに起因するもの
と思われる。
【００８６】図１９は、図６（Ａ），（Ｂ）のレ−ザダ
イオ−ド１００において、図１７，１８の発見を勘案し
て最適化したＭｇドーピングプロファイルを示す。図１
９を参照するに、前記活性層４０上の、組成がＡｌ0.18
Ｇａ0.82Ｎのｐ型ＡｌＧａＮよりなるエレクトロンブロ
ック層５１は約２０ｎｍの厚さを有し、約１×１０20ｃ
ｍ-3のＭｇ濃度にドープされている。一方、前記エレク
トロンブロック層５１上には、Ｍｇ濃度が約４×１０19
ｃｍ-3のＧａＮ光導波層５２が約１００ｎｍの厚さに形
成され、さらに前記光導波層５２上には、組成がＡｌ
0.09Ｇａ0.91ＮでＭｇ濃度が同じく約４×１０19ｃｍ-3
のＡｌＧａＮクラッド層５３が、約５５０ｎｍの厚さに
形成される。さらに、前記クラッド層５３上にはＭｇ濃
度が約１．５×１０20ｃｍ-3のＧａＮよりなるコンタク
ト層５４が、約８０ｎｍの厚さに形成される。
イオ−ド１００において、図１７，１８の発見を勘案し
て最適化したＭｇドーピングプロファイルを示す。図１
９を参照するに、前記活性層４０上の、組成がＡｌ0.18
Ｇａ0.82Ｎのｐ型ＡｌＧａＮよりなるエレクトロンブロ
ック層５１は約２０ｎｍの厚さを有し、約１×１０20ｃ
ｍ-3のＭｇ濃度にドープされている。一方、前記エレク
トロンブロック層５１上には、Ｍｇ濃度が約４×１０19
ｃｍ-3のＧａＮ光導波層５２が約１００ｎｍの厚さに形
成され、さらに前記光導波層５２上には、組成がＡｌ
0.09Ｇａ0.91ＮでＭｇ濃度が同じく約４×１０19ｃｍ-3
のＡｌＧａＮクラッド層５３が、約５５０ｎｍの厚さに
形成される。さらに、前記クラッド層５３上にはＭｇ濃
度が約１．５×１０20ｃｍ-3のＧａＮよりなるコンタク
ト層５４が、約８０ｎｍの厚さに形成される。
【００８７】本実施例によれば、前記光導波層５２とク
ラッド層５３中のＭｇ濃度を前記約４×１０19ｃｍ-3の
レベル以下に抑制することにより、エピタキシャル層中
のクラック密度を最小化し、レ−ザダイオ−ドの素子抵
抗を最小化できる。また、前記エレクトロンブロック層
５１中のＭｇ濃度および前記コンタクト層５４中のＭｇ
濃度を前記約４×１０19ｃｍ-3のレベル以上に増大させ
ることにより、レ−ザダイオ−ドのしきい値が減少し、
あるいは不純物濃度の不足によるレ−ザダイオ−ドの素
子抵抗の増大が回避される。
ラッド層５３中のＭｇ濃度を前記約４×１０19ｃｍ-3の
レベル以下に抑制することにより、エピタキシャル層中
のクラック密度を最小化し、レ−ザダイオ−ドの素子抵
抗を最小化できる。また、前記エレクトロンブロック層
５１中のＭｇ濃度および前記コンタクト層５４中のＭｇ
濃度を前記約４×１０19ｃｍ-3のレベル以上に増大させ
ることにより、レ−ザダイオ−ドのしきい値が減少し、
あるいは不純物濃度の不足によるレ−ザダイオ−ドの素
子抵抗の増大が回避される。
【００８８】図２０は、図１９のＭｇ濃度プロファイル
において、前記光導波層５２とクラッド層５３中のＭｇ
濃度を、図１８，１９に従って約３×１０19ｃｍ-3まで
減少させた実施例を示す。この場合にも、高濃度にドー
プされたエレクトロンブロック層５１とコンタクト層５
４とを組み合わせることにより、前記レ−ザダイオ−ド
１００を構成するエピタキシャル層中におけるクラック
密度がほとんどゼロとなり、素子抵抗が最小化される。
において、前記光導波層５２とクラッド層５３中のＭｇ
濃度を、図１８，１９に従って約３×１０19ｃｍ-3まで
減少させた実施例を示す。この場合にも、高濃度にドー
プされたエレクトロンブロック層５１とコンタクト層５
４とを組み合わせることにより、前記レ−ザダイオ−ド
１００を構成するエピタキシャル層中におけるクラック
密度がほとんどゼロとなり、素子抵抗が最小化される。
【００８９】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。
【００９０】
【発明の効果】請求項１〜５記載の本発明の特徴によれ
ば、第１の導電型を有するＳｉＣ基板と、前記基板上に
エピタキシャルに形成された、前記第１の導電型を有
し、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表されるＡｌＧａＮより
なるバッファ層と、前記バッファ層上にエピタキシャル
に形成された前記第１の導電型を有する第１のクラッド
層と、前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成
された活性層と、前記活性層上にエピタキシャルに形成
された、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有す
る第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層に第１の
極性の第１のキャリアを注入するように形成された第１
の電極と、前記ＳｉＣ基板上に、第２の極性の第２のキ
ャリアを注入するように形成された第２の電極とよりな
る光半導体装置において、前記バッファ層中のキャリア
濃度を３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲に設定する
ことにより、またさらに前記ＳｉＣ基板中のキャリア濃
度を３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲に設定するこ
とにより、またさらに前記ＡｌＧａＮバッファ層中のＡ
ｌ組成を０．０９未満に設定することにより、またさら
に前記ＡｌＧａＡｓバッファ層をＳｉＣ基板の（０００
１）Si面上に形成することにより、また前記ＡｌＧａＮ
バッファ層をＳｉＣ基板上にＭＯＶＰＥ法により、９０
Ｔｏｒｒ以下の圧力下で形成することにより、基板とバ
ッファ層との間の界面抵抗を最小化することが可能にな
る。
ば、第１の導電型を有するＳｉＣ基板と、前記基板上に
エピタキシャルに形成された、前記第１の導電型を有
し、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表されるＡｌＧａＮより
なるバッファ層と、前記バッファ層上にエピタキシャル
に形成された前記第１の導電型を有する第１のクラッド
層と、前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成
された活性層と、前記活性層上にエピタキシャルに形成
された、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有す
る第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層に第１の
極性の第１のキャリアを注入するように形成された第１
の電極と、前記ＳｉＣ基板上に、第２の極性の第２のキ
ャリアを注入するように形成された第２の電極とよりな
る光半導体装置において、前記バッファ層中のキャリア
濃度を３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲に設定する
ことにより、またさらに前記ＳｉＣ基板中のキャリア濃
度を３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲に設定するこ
とにより、またさらに前記ＡｌＧａＮバッファ層中のＡ
ｌ組成を０．０９未満に設定することにより、またさら
に前記ＡｌＧａＡｓバッファ層をＳｉＣ基板の（０００
１）Si面上に形成することにより、また前記ＡｌＧａＮ
バッファ層をＳｉＣ基板上にＭＯＶＰＥ法により、９０
Ｔｏｒｒ以下の圧力下で形成することにより、基板とバ
ッファ層との間の界面抵抗を最小化することが可能にな
る。
【００９１】請求項６〜７記載の本発明の特徴によれ
ば、ＳｉＣ基板上にＩＩＩ族元素の窒化物よりなるバッ
ファ層と第１のクラッド層、さらに光導波層を介してＩ
ＩＩ族元素の窒化物よりなる活性層を形成し、さらに前
記活性層上にＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第２のクラ
ッド層を形成した光半導体装置において、前記ＳｉＣ基
板と前記活性層との間の間隔を約１．６μｍ以上とし、
また前記バッファ層の組成パラメータｘを０．０８以上
０．５未満（０．０８≦ｘ＜０．５）とし、前記第１の
クラッド層の組成パラメータｙを０．０５以上で前記組
成パラメータｘ以下（０．０５≦ｙ≦ｘ）とし、前記第
２のクラッド層の組成パラメータｚを前記組成パラメー
タｙよりも小（ｚ＜ｙ）としたことを特徴とする光半導
体装置により、ＳｉＣ基板上に形成されるＩＩＩ族元素
の窒化物を活性層とする光半導体装置において、しきい
値電流を最小化することが可能である。
ば、ＳｉＣ基板上にＩＩＩ族元素の窒化物よりなるバッ
ファ層と第１のクラッド層、さらに光導波層を介してＩ
ＩＩ族元素の窒化物よりなる活性層を形成し、さらに前
記活性層上にＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第２のクラ
ッド層を形成した光半導体装置において、前記ＳｉＣ基
板と前記活性層との間の間隔を約１．６μｍ以上とし、
また前記バッファ層の組成パラメータｘを０．０８以上
０．５未満（０．０８≦ｘ＜０．５）とし、前記第１の
クラッド層の組成パラメータｙを０．０５以上で前記組
成パラメータｘ以下（０．０５≦ｙ≦ｘ）とし、前記第
２のクラッド層の組成パラメータｚを前記組成パラメー
タｙよりも小（ｚ＜ｙ）としたことを特徴とする光半導
体装置により、ＳｉＣ基板上に形成されるＩＩＩ族元素
の窒化物を活性層とする光半導体装置において、しきい
値電流を最小化することが可能である。
【００９２】請求項８記載の本発明の特徴によれば、基
板と、前記基板上にエピタキシャルに形成された第１の
導電型を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッ
ド層上にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活
性層上にエピタキシャルに形成された第２の、逆導電型
を有する第２のクラッド層とを備えた光半導体装置にお
いて、さらに前記第２のクラッド層上にエピタキシャル
に形成された第２の導電型を有する第３のクラッド層
と、前記第３のクラッド層上に形成された第２の導電型
を有するコンタクト層と、前記コンタクト層上に形成さ
れた第１の電極と、前記基板上に形成された第２の電極
とを設け、前記第３のクラッド層によりリッジ構造を形
成し、さらに前記第２のクラッド層と第３のクラッド層
との間に、前記リッジに対応し、前記リッジの幅よりも
狭い幅の開口部を有する絶縁膜を形成したことを特徴と
する光半導体装置により、非常に狭いリッジ領域に選択
的に電流注入がなされ、効果的な水平横モード制御が可
能になる。その結果、光半導体装置は低出力から高出力
まで、キンク等の異常を含まない、スムーズな駆動特性
を示す。
板と、前記基板上にエピタキシャルに形成された第１の
導電型を有する第１のクラッド層と、前記第１のクラッ
ド層上にエピタキシャルに形成された活性層と、前記活
性層上にエピタキシャルに形成された第２の、逆導電型
を有する第２のクラッド層とを備えた光半導体装置にお
いて、さらに前記第２のクラッド層上にエピタキシャル
に形成された第２の導電型を有する第３のクラッド層
と、前記第３のクラッド層上に形成された第２の導電型
を有するコンタクト層と、前記コンタクト層上に形成さ
れた第１の電極と、前記基板上に形成された第２の電極
とを設け、前記第３のクラッド層によりリッジ構造を形
成し、さらに前記第２のクラッド層と第３のクラッド層
との間に、前記リッジに対応し、前記リッジの幅よりも
狭い幅の開口部を有する絶縁膜を形成したことを特徴と
する光半導体装置により、非常に狭いリッジ領域に選択
的に電流注入がなされ、効果的な水平横モード制御が可
能になる。その結果、光半導体装置は低出力から高出力
まで、キンク等の異常を含まない、スムーズな駆動特性
を示す。
【００９３】請求項９〜１２記載の本発明の特徴によれ
ば、請求項８記載の光半導体装置において、前記コンタ
クト層を、前記第３のクラッド層により形成されるリッ
ジ構造の両側壁面および頂面を連続して覆うように形成
し、さらに前記第１の電極を、前記コンタクト層の両側
壁面および頂面を連続して覆うように形成することによ
り、また前記リッジ構造を前記絶縁膜を露出するリセス
構造中にメサの形で形成し、前記第１の電極を前記リセ
ス構造を埋めるように形成することにより、従来より使
われていた、リッジを形成するメサ構造上における電流
狭搾窓の形成工程が省略でき、光半導体装置の製造工程
が実質的に簡素化される。また、前記第１の電極は、前
記リッジを構成するメサ構造の上面のみならず両側面も
覆うため、コンタクト面積が増大し、コンタクト抵抗が
減少する。本発明の構成は、特に前記第２のクラッド層
の可能な厚さに限界があるＩＩＩ族元素の窒化物を使っ
た光半導体装置において有効である。すなわち、本発明
においては、メサを形成する第３のクラッド層としてＩ
ＩＩ族元素の窒化物を使うことにより、クラッド層全体
の厚さを、クラックを生じること無く厚くすることがで
きる。これにより、クラッドの外側への光のしみだし、
およびこれに伴う遠視野像の乱れが効果的に抑制され
る。
ば、請求項８記載の光半導体装置において、前記コンタ
クト層を、前記第３のクラッド層により形成されるリッ
ジ構造の両側壁面および頂面を連続して覆うように形成
し、さらに前記第１の電極を、前記コンタクト層の両側
壁面および頂面を連続して覆うように形成することによ
り、また前記リッジ構造を前記絶縁膜を露出するリセス
構造中にメサの形で形成し、前記第１の電極を前記リセ
ス構造を埋めるように形成することにより、従来より使
われていた、リッジを形成するメサ構造上における電流
狭搾窓の形成工程が省略でき、光半導体装置の製造工程
が実質的に簡素化される。また、前記第１の電極は、前
記リッジを構成するメサ構造の上面のみならず両側面も
覆うため、コンタクト面積が増大し、コンタクト抵抗が
減少する。本発明の構成は、特に前記第２のクラッド層
の可能な厚さに限界があるＩＩＩ族元素の窒化物を使っ
た光半導体装置において有効である。すなわち、本発明
においては、メサを形成する第３のクラッド層としてＩ
ＩＩ族元素の窒化物を使うことにより、クラッド層全体
の厚さを、クラックを生じること無く厚くすることがで
きる。これにより、クラッドの外側への光のしみだし、
およびこれに伴う遠視野像の乱れが効果的に抑制され
る。
【００９４】請求項１３に記載の本発明の特徴によれ
ば、第１の導電型を有する基板と、前記基板上にエピタ
キシャルに形成された、第１の導電型を有する第１のク
ラッド層と、前記第１のクラッド層上にエピタキシャル
に形成された活性層と、前記活性層上にエピタキシャル
に形成された、第２の、逆導電型を有する第２のクラッ
ド層とを備えた光半導体装置において、さらに前記第２
のクラッド層上にエピタキシャルに形成された、第２の
導電型を有する第３のクラッド層と、前記第３のクラッ
ド層上に形成された、第２の導電型を有するコンタクト
層と、前記コンタクト層上に形成された第１の電極と、
前記基板上に形成された第２の電極とを設け、前記第３
のクラッド層を逆Ｔ字型の断面を有するリッジ構造に形
成し、前記第３のクラッド層の下部に、両側壁面からリ
ッジ中心線に向かって切り込む一対の隙間を形成するこ
とにより、前記第３のクラッド層を絶縁膜をマスクに選
択成長により形成する際に、絶縁膜マスクの面積を最小
化でき、これに伴い、選択成長を行なう場合にかかる絶
縁マスク上において生じやすい粒子状析出物の形成を最
小化できる。また、前記絶縁マスク自体は選択成長工程
の後で除去されるため、前記第１の電極を前記リッジ構
造を覆うように形成した場合にかかる粒子状析出物によ
り前記第１の電極の密着性が劣化することがない。前記
第３のクラッド層は逆Ｔ字型断面を有するため、基部の
面積が減少しており、リッジ領域に対応した選択的な電
流注入が可能になる。
ば、第１の導電型を有する基板と、前記基板上にエピタ
キシャルに形成された、第１の導電型を有する第１のク
ラッド層と、前記第１のクラッド層上にエピタキシャル
に形成された活性層と、前記活性層上にエピタキシャル
に形成された、第２の、逆導電型を有する第２のクラッ
ド層とを備えた光半導体装置において、さらに前記第２
のクラッド層上にエピタキシャルに形成された、第２の
導電型を有する第３のクラッド層と、前記第３のクラッ
ド層上に形成された、第２の導電型を有するコンタクト
層と、前記コンタクト層上に形成された第１の電極と、
前記基板上に形成された第２の電極とを設け、前記第３
のクラッド層を逆Ｔ字型の断面を有するリッジ構造に形
成し、前記第３のクラッド層の下部に、両側壁面からリ
ッジ中心線に向かって切り込む一対の隙間を形成するこ
とにより、前記第３のクラッド層を絶縁膜をマスクに選
択成長により形成する際に、絶縁膜マスクの面積を最小
化でき、これに伴い、選択成長を行なう場合にかかる絶
縁マスク上において生じやすい粒子状析出物の形成を最
小化できる。また、前記絶縁マスク自体は選択成長工程
の後で除去されるため、前記第１の電極を前記リッジ構
造を覆うように形成した場合にかかる粒子状析出物によ
り前記第１の電極の密着性が劣化することがない。前記
第３のクラッド層は逆Ｔ字型断面を有するため、基部の
面積が減少しており、リッジ領域に対応した選択的な電
流注入が可能になる。
【００９５】請求項１４〜１７記載の本発明の特徴によ
れば、ＡｌとＩＩＩ族元素の窒化物を有機金属気相成長
法により、絶縁膜パターン上に堆積し、絶縁膜パターン
中に形成された開口部に対応して再成長領域を形成する
ことが可能になる。特に、その際気相原料と共にハロゲ
ンを使うことにより、絶縁膜パターン上への粒子状析出
物の堆積を最小化することができる。
れば、ＡｌとＩＩＩ族元素の窒化物を有機金属気相成長
法により、絶縁膜パターン上に堆積し、絶縁膜パターン
中に形成された開口部に対応して再成長領域を形成する
ことが可能になる。特に、その際気相原料と共にハロゲ
ンを使うことにより、絶縁膜パターン上への粒子状析出
物の堆積を最小化することができる。
【００９６】請求項１８〜２０記載の本発明の特徴によ
れば、基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成され
た、ｎ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりな
る第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上にエピ
タキシャルに形成された、前記ｎ型の導電型を有するＩ
ＩＩ族元素の窒化物よりなる第１の導波層と、前記第１
の導波層上にエピタキシャルに形成された、ＩＩＩ族元
素の窒化物を含む活性層と、前記活性層上にエピタキシ
ャルに形成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素
の窒化物よりなるエレクトロンブロック層と、前記エレ
クトロンブロック層上にエピタキシャルに形成された、
ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第
２の導波層と、前記第２の導波層上にエピタキシャル形
成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物
よりなる第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上
にエピタキシャルに形成された、ｐ型の導電型を有する
ＩＩＩ族元素の窒化物よりなるコンタクト層と、前記コ
ンタクト層上に設けられた第１の電極と、前記基板上に
電子を注入するように設けられた第２の電極とよりなる
光半導体装置において、前記エレクトロンブロック層と
前記第２の導波層と前記第２のクラッド層と前記コンタ
クト層の各々を、いずれもＭｇによりドープし、その際
前記第２の導波層および第２のクラッド層中におけるＭ
ｇ濃度を、前記エレクトロンブロック層中のＭｇ濃度お
よび前記コンタクト層中のＭｇ濃度のいずれよりも低く
設定することにより、特に前記第２の導波層中および第
２のクラッド層中におけるＭｇ濃度を、４×１０19ｃｍ
-3以下に設定することにより、あるいは前記エレクトロ
ンブロック層中および前記コンタクト層中におけるＭｇ
濃度を、４×１０19ｃｍ-3を超えるように設定すること
により、光半導体装置を構成するエピタキシャル層中に
おけるクラックの発生が最小化され、同時に駆動電圧が
低減される。
れば、基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成され
た、ｎ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりな
る第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上にエピ
タキシャルに形成された、前記ｎ型の導電型を有するＩ
ＩＩ族元素の窒化物よりなる第１の導波層と、前記第１
の導波層上にエピタキシャルに形成された、ＩＩＩ族元
素の窒化物を含む活性層と、前記活性層上にエピタキシ
ャルに形成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素
の窒化物よりなるエレクトロンブロック層と、前記エレ
クトロンブロック層上にエピタキシャルに形成された、
ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第
２の導波層と、前記第２の導波層上にエピタキシャル形
成された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物
よりなる第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上
にエピタキシャルに形成された、ｐ型の導電型を有する
ＩＩＩ族元素の窒化物よりなるコンタクト層と、前記コ
ンタクト層上に設けられた第１の電極と、前記基板上に
電子を注入するように設けられた第２の電極とよりなる
光半導体装置において、前記エレクトロンブロック層と
前記第２の導波層と前記第２のクラッド層と前記コンタ
クト層の各々を、いずれもＭｇによりドープし、その際
前記第２の導波層および第２のクラッド層中におけるＭ
ｇ濃度を、前記エレクトロンブロック層中のＭｇ濃度お
よび前記コンタクト層中のＭｇ濃度のいずれよりも低く
設定することにより、特に前記第２の導波層中および第
２のクラッド層中におけるＭｇ濃度を、４×１０19ｃｍ
-3以下に設定することにより、あるいは前記エレクトロ
ンブロック層中および前記コンタクト層中におけるＭｇ
濃度を、４×１０19ｃｍ-3を超えるように設定すること
により、光半導体装置を構成するエピタキシャル層中に
おけるクラックの発生が最小化され、同時に駆動電圧が
低減される。
【００９７】請求項２１〜２４記載の本発明によれば、
ｎ型ＳｉＣ基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成
された、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表されるｎ型ＡｌＧ
ａＮバッファ層とよりなる半導体ウェハにおいて、前記
ＡｌＧａＮ層のキャリア密度を３×１０18〜１×１０20
ｃｍ-3の範囲に設定し、前記組成パラメータｘを０より
大で０．４より小（０＜ｘ＜０．４）に設定することに
より、またさらに前記ＳｉＣ基板中のキャリア濃度を３
×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲に設定することによ
り、またさらに前記ＡｌＧａＮバッファ層中のＡｌ組成
を０．０９未満に設定することにより、またさらに前記
ＡｌＧａＡｓバッファ層をＳｉＣ基板の（０００１）Si
面上に形成することにより、基板とバッファ層との間の
界面抵抗を最小化することが可能になる。
ｎ型ＳｉＣ基板と、前記基板上にエピタキシャルに形成
された、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表されるｎ型ＡｌＧ
ａＮバッファ層とよりなる半導体ウェハにおいて、前記
ＡｌＧａＮ層のキャリア密度を３×１０18〜１×１０20
ｃｍ-3の範囲に設定し、前記組成パラメータｘを０より
大で０．４より小（０＜ｘ＜０．４）に設定することに
より、またさらに前記ＳｉＣ基板中のキャリア濃度を３
×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲に設定することによ
り、またさらに前記ＡｌＧａＮバッファ層中のＡｌ組成
を０．０９未満に設定することにより、またさらに前記
ＡｌＧａＡｓバッファ層をＳｉＣ基板の（０００１）Si
面上に形成することにより、基板とバッファ層との間の
界面抵抗を最小化することが可能になる。
【図１】従来の青色レ−ザダイオ−ドの構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例の基礎
となる実験で使われた試料、および実験結果を示す図で
ある。
となる実験で使われた試料、および実験結果を示す図で
ある。
【図３】本発明第１実施例の基礎となる実験の別の結果
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明第１実施例の基礎となる実験の別の結果
を示す図である。
を示す図である。
【図５】本発明第１実施例の基礎となる実験の別の結果
を示す図である。
を示す図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例による
レ−ザダイオ−ドの構成を示す図である。
レ−ザダイオ−ドの構成を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例の基礎となる実験の結果を
示す図である。
示す図である。
【図８】本発明の第２実施例によるレ−ザダイオ−ドの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図９】図８のレ−ザダイオ−ドの一変形例を示す図で
ある。
ある。
【図１０】（Ａ）は、本発明の第３実施例によるレ−ザ
ダイオ−ドの製造工程を示す図（その１）である。
ダイオ−ドの製造工程を示す図（その１）である。
【図１１】（Ｂ）は、本発明の第３実施例によるレ−ザ
ダイオ−ドの製造工程を示す図（その２）である。
ダイオ−ドの製造工程を示す図（その２）である。
【図１２】本発明第３実施例によるレ−ザダイオ−ドの
一変形例を示す図である。
一変形例を示す図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明第３実施例の選択
成長工程で使われるマスク、および本発明第４実施例の
選択成長工程で使われるマスクを示す図である。
成長工程で使われるマスク、および本発明第４実施例の
選択成長工程で使われるマスクを示す図である。
【図１４】本発明の第４実施例によるレ−ザダイオ−ド
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の第５実施例によ
る選択成長工程を示す図である。
る選択成長工程を示す図である。
【図１６】従来の青色レ−ザダイオ−ドにおけるｐ型エ
ピタキシャル層中の不純物分布を示す図である。
ピタキシャル層中の不純物分布を示す図である。
【図１７】本発明の第６実施例の基礎となる実験結果を
示す図である。
示す図である。
【図１８】本発明第６実施例の基礎となる実験結果を示
す別の図である。
す別の図である。
【図１９】本発明の第６実施例によるレ−ザダイオ−ド
で使われる不純物分布を示す図である。
で使われる不純物分布を示す図である。
【図２０】図１９の一変形例による不純物分布を示す図
である。
である。
１ ｎ型ＳｉＣ基板 ２ ｎ型ＡｌＧａＮエピタキシャル層 ３ ｎ型ＧａＮエピタキシャル層 ５，６ ｎ型電極 １１ サファイア基板 １２ バッファ層 １３ ＧａＮ電極層 １４ ｎ型ＡｌＧａＮ下側クラッド層 １５ ｎ型ＧａＮ光導波層 １６ ＭＱＷ活性層 １７ ｐ型ＧａＮ光導波層 １８ ｐ型ＡｌＧａＮ上側クラッド層 １９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ２０ ＳｉＯ2 膜 ２１ ｐ型電極 ２２ ｎ型電極 ３０ ｎ型エピタキシャル構造 ３１ ｎ型ＳｉＣ基板 ３２ ｎ型ＡｌＧａＮバッファ層 ３３ ｎ型ＧａＮバッファ層 ３４ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ３５ ｎ型光導波層 ４０ 活性層 ５０ ｐ型エピタキシャル構造 ５１ ｎ型ＡｌＧａＮエレクトロンブロック層 ５２ ｐ型光導波層 ５３ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ５４ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ６１ ＳｉＯ2 膜 ６２ ｐ型電極 ６３ ｎ型電極 ３０１，３０１Ａ，３０１ｃ ＳｉＯ2 マスク ３０１ｃ，３０１Ｗ マスク開口部 ３０１ａ，３０１ｂ マスクパターン ３０１ｗ 広い開口部 ３０２ ｐ型クラッド層 ３０３ ｐ型コンタクト層 １００，２００，３００，３１０，４００ 青色レ−ザ
ダイオ−ド
ダイオ−ド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀野 和彦 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 副島 玲子 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (24)
- 【請求項１】 第１の導電型を有するＳｉＣ基板と、 前記基板上にエピタキシャルに形成された、前記第１の
導電型を有し、組成がＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表されるＡｌ
ＧａＮよりなるバッファ層と、 前記バッファ層上にエピタキシャルに形成された前記第
１の導電型を有する第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成された
活性層と、 前記活性層上にエピタキシャルに形成された、前記第１
の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド
層と、 前記第２のクラッド層に第１の極性の第１のキャリアを
注入するように形成された第１の電極と、 前記ＳｉＣ基板上に、第２の極性の第２のキャリアを注
入するように形成された第２の電極とよりなり、 前記バッファ層は、前記第１の導電型のキャリアを、３
×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲の濃度で含み、前記
組成パラメータｘが０より大で０．４より小である（０
＜ｘ＜０．４）ことを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項２】 前記基板は、前記第１の導電型のキャリ
アを、１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の範囲の濃度で含
むことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項３】 前記バッファ層において、前記組成パラ
メータｘは０．０９未満（ｘ＜０．０９）であることを
特徴とする請求項１または２記載の光半導体装置。 - 【請求項４】 前記基板は、ＳｉＣの（０００１）Si面
を有し、前記バッファ層は前記（０００１）Si面におい
て、前記基板に密接して形成されることを特徴とする請
求項１〜３のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。 - 【請求項５】 ＳｉＣ基板上に、有機金属気相成長法に
より、組成がＡｌxＧａ1-x Ｎ（０＜ｘ＜０．４）で表
されるＡｌＧａＮ膜を、成長圧力９０Ｔｏｒｒ以下でエ
ピタキシャル成長させる工程を含むことを特徴とする光
半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 第１の導電型を有するＳｉＣ基板と、 前記ＳｉＣ基板上にエピタキシャルに形成された第１の
導電型のＡｌＧａＮよりなるバッファ層と、 前記バッファ層上にエピタキシャルに形成された第１の
導電型のＡｌＧａＮよりなる第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成された
第１導電型のＧａＮよりなる光導波層と、 前記光導波層上にエピタキシャルに形成された、ＩＩＩ
族元素としてＧａとＩｎを含みＶ族元素としてＮを含む
活性層と、 前記活性層上にエピタキシャルに形成された第２の、逆
導電型のＡｌＧａＮよりなる第２のクラッド層と、 前記第２のクラッド層に第１の極性の第１のキャリアを
注入するように形成された第１の電極と、 前記ＳｉＣ基板上に第２の、逆極性の第２のキャリアを
注入するように形成された第２の電極とを備え、 前記ＳｉＣ基板と前記活性層との間の間隔を約１．６μ
ｍ以上としたことを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項７】 前記バッファ層はＡｌx Ｇａ1-x Ｎで表
される組成を有し、前記第１のクラッド層はＡｌy Ｇａ
1-y Ｎで表される組成を有し、前記第２のクラッド層は
Ａｌz Ｇａ1-z Ｎで表される組成を有し、前記バッファ
層の組成パラメータｘは０．０８以上０．５未満（０．
０８≦ｘ＜０．５）とされ、前記第１のクラッド層の組
成パラメータｙは０．０５以上で前記組成パラメータｘ
以下（０．０５≦ｙ≦ｘ）とされ、前記第２のクラッド
層の組成パラメータｚは前記組成パラメータｙよりも小
（ｚ＜ｙ）とされたことを特徴とする請求項６記載の光
半導体装置。 - 【請求項８】 基板と、 前記基板上にエピタキシャルに形成された、第１の導電
型を有する第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成された
活性層と、 前記活性層上にエピタキシャルに形成された、第２の、
逆導電型を有する第２のクラッド層と、 前記第２のクラッド層上にエピタキシャルに形成され
た、第２の導電型を有する第３のクラッド層と、 前記第３のクラッド層上に形成された、第２の導電型を
有するコンタクト層と、 前記コンタクト層上に形成された第１の電極と、 前記基板上に、前記第１のクラッド層に電気的に接続さ
れて形成された第２の電極とを備え、 前記第３のクラッド層はリッジ構造を形成し、 さらに前記第２のクラッド層と第３のクラッド層との間
には、前記リッジに対応し、前記リッジの幅よりも狭い
幅の開口部を有する絶縁膜が介在することを特徴とする
光半導体装置。 - 【請求項９】 前記コンタクト層は、前記第３のクラッ
ド層により形成されるリッジ構造の両側壁面および頂面
を連続して覆うことを特徴とする請求項８記載の光半導
体装置。 - 【請求項１０】 前記第１の電極は、前記コンタクト層
の両側壁面および頂面を連続して覆うことを特徴とする
請求項９記載の光半導体装置。 - 【請求項１１】 前記リッジ構造は前記絶縁膜を露出す
るリセス構造中に形成されており、前記第１の電極は、
前記リセス構造を埋めることを特徴とする請求項１０記
載の光半導体装置。 - 【請求項１２】 前記第３のクラッド層はＩＩＩ族元素
の窒化物よりなることを特徴とする請求項１０記載の光
半導体装置。 - 【請求項１３】 第１の導電型を有する基板と、 前記基板上にエピタキシャルに形成された、第１の導電
型を有する第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成された
活性層と、 前記活性層上にエピタキシャルに形成された、第２の、
逆導電型を有する第２のクラッド層と、 前記第２のクラッド層上にエピタキシャルに形成され
た、第２の導電型を有する第３のクラッド層と、 前記第３のクラッド層上に形成された、第２の導電型を
有するコンタクト層と、 前記コンタクト層上に形成された第１の電極と、 前記基板上に形成された第２の電極とを備え、 前記第３のクラッド層はＴ字型の断面を有するリッジ構
造を形成し、 前記第３のクラッド層の下部には、両側壁面からリッジ
中心線に向かって切り込む一対の隙間が形成されている
ことを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項１４】 下地半導体層上に開口部を有する絶縁
膜パターンを形成する工程と、 前記絶縁膜パターン上に、ＡｌとＩＩＩ族元素の窒化物
を有機金属気相成長法により堆積し、前記開口部に対応
して前記下地半導体層上に、前記開口部に対応して前記
窒化物の再成長領域を形成する工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記有機金属気相法による窒化物の堆
積工程は、前記ＡｌとＩＩＩ族元素の窒化物を形成する
原料にハロゲン元素を混合する工程を含むことを特徴と
する請求項１４記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記有機金属気相法による窒化物の堆
積工程は、前記ハロゲン元素を反応室中に、Ｎの気相原
料とは別に供給する工程を含むことを特徴とする請求項
１５記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記有機金属気相法による窒化物の堆
積工程は、ハロゲンを含む有機金属原料を使って実行さ
れることを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１８】 基板と、 前記基板上にエピタキシャルに形成された、ｎ型の導電
型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第１のクラッ
ド層と、 前記第１のクラッド層上にエピタキシャルに形成され
た、前記ｎ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よ
りなる第１の導波層と、 前記第１の導波層上にエピタキシャルに形成された、Ｉ
ＩＩ族元素の窒化物を含む活性層と、 前記活性層上にエピタキシャルに形成された、ｐ型の導
電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなるエレクトロ
ンブロック層と、 前記エレクトロンブロック層上にエピタキシャルに形成
された、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よ
りなる第２の導波層と、 前記第２の導波層上にエピタキシャル形成された、ｐ型
の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりなる第２の
クラッド層と、 前記第２のクラッド層上にエピタキシャルに形成され
た、ｐ型の導電型を有するＩＩＩ族元素の窒化物よりな
るコンタクト層と、 前記コンタクト層上に設けられた第１の電極と、 前記基板上に、電子を前記第１のクラッド層に注入する
ように設けられた第２の電極とよりなり、 前記エレクトロンブロック層と前記第２の導波層と前記
第２のクラッド層と前記コンタクト層の各々は、いずれ
もＭｇによるドープされており、 前記第２の導波層および第２のクラッド層中におけるＭ
ｇ濃度は、前記エレクトロンブロック層中のＭｇ濃度お
よび前記コンタクト層中のＭｇ濃度のいずれよりも低い
ことを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項１９】 前記第２の導波層中および第２のクラ
ッド層中におけるＭｇ濃度は、４×１０19ｃｍ-3以下で
あることを特徴とする請求項１８記載の光半導体装置。 - 【請求項２０】 前記エレクトロンブロック層中および
前記コンタクト層中におけるＭｇ濃度は、４×１０19ｃ
ｍ-3を超えることを特徴とする請求項１９記載の光半導
体装置。 - 【請求項２１】 ｎ型ＳｉＣ基板と、 前記基板上にエピタキシャルに形成された、組成がＡｌ
x Ｇａ1-x Ｎで表されるｎ型ＡｌＧａＮ層とよりなり、 前記ＡｌＧａＮ層は、３×１０18〜１×１０20ｃｍ-3の
範囲のキャリア密度を有し、前記組成パラメータｘが０
より大で０．４より小である（０＜ｘ＜０．４）ことを
特徴とする半導体ウェハ。 - 【請求項２２】 前記基板は、１×１０18〜１×１０20
ｃｍ-3の範囲のキャリア密度を有することを特徴とする
請求項２１記載の半導体ウェハ。 - 【請求項２３】 前記組成パラメータｘは、０．０９未
満（ｘ＜０．０９）であることを特徴とする請求項２１
または２２記載の半導体ウェハ。 - 【請求項２４】 前記基板は、ＳｉＣの（０００１）Si
面を有し、前記バッファ層は前記（０００１）Si面にお
いて、前記基板に密接して形成されることを特徴とする
請求項２１〜２３のうち、いずれか一項記載の半導体ウ
ェハ。
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