JP2000216497A - 半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 平坦な端面を有し、へき開により容易に素子
分離が可能な窒化物系半導体素子およびその製造方法を
提供することである。 【解決手段】 サファイア基板１のＡ面またはＡ面から
ｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０３°〜２０
°傾斜した面上にＧａＮ系半導体層２０を成長させ、サ
ファイア基板１をＣ面またはＭ面でへき開することによ
り、共振器面を形成する。サファイア基板１のＭ面また
はＭ面からｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０
３°〜２０°傾斜した面上にＧａＮ系半導体層２０を成
長させ、サファイア基板１をＣ面またはＡ面でへき開す
ることにより、共振器面を形成する。
分離が可能な窒化物系半導体素子およびその製造方法を
提供することである。 【解決手段】 サファイア基板１のＡ面またはＡ面から
ｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０３°〜２０
°傾斜した面上にＧａＮ系半導体層２０を成長させ、サ
ファイア基板１をＣ面またはＭ面でへき開することによ
り、共振器面を形成する。サファイア基板１のＭ面また
はＭ面からｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０
３°〜２０°傾斜した面上にＧａＮ系半導体層２０を成
長させ、サファイア基板１をＣ面またはＡ面でへき開す
ることにより、共振器面を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる半導体発光素子に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色または紫色の光を発する半導
体レーザ素子、発光ダイオード等の半導体発光素子とし
て、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化が進んできてい
る。ＧａＮ系半導体発光素子の製造の際には、ＧａＮか
らなる基板が存在しないため、サファイア（Ａｌ
2 Ｏ3 ）基板上に各層をエピタキシャル成長させてい
る。
体レーザ素子、発光ダイオード等の半導体発光素子とし
て、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化が進んできてい
る。ＧａＮ系半導体発光素子の製造の際には、ＧａＮか
らなる基板が存在しないため、サファイア（Ａｌ
2 Ｏ3 ）基板上に各層をエピタキシャル成長させてい
る。
【０００３】図７は従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の
模式的断面図である。図７において、サファイア基板３
１の（０００１）面上に、アンドープのＧａＮバッファ
層３２、ｎ−ＧａＮ層３４、ｎ−ＩｎＧａＮ層３５、ｎ
−ＡｌＧａＮクラッド層３６、ｎ−ＧａＮ光ガイド層３
７、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層３９が順
に設けられている。
模式的断面図である。図７において、サファイア基板３
１の（０００１）面上に、アンドープのＧａＮバッファ
層３２、ｎ−ＧａＮ層３４、ｎ−ＩｎＧａＮ層３５、ｎ
−ＡｌＧａＮクラッド層３６、ｎ−ＧａＮ光ガイド層３
７、ＩｎＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層３９が順
に設けられている。
【０００４】さらに、活性層３９上には、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎキャリアブロック層４０、ｐ−ＧａＮ光ガイド層４
１、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４２およびｐ−ＧａＮコ
ンタクト層４３が順に設けられている。
Ｎキャリアブロック層４０、ｐ−ＧａＮ光ガイド層４
１、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４２およびｐ−ＧａＮコ
ンタクト層４３が順に設けられている。
【０００５】ｐ−ＧａＮコンタクト層４３からｎ−Ｇａ
Ｎ層３４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮ層３４が露出している。ｐ−ＧａＮコンタク
ト層４３の上面にｐ電極４４が形成され、ｎ−ＧａＮ層
３４の露出した上面にｎ電極４５が形成されている。
Ｎ層３４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮ層３４が露出している。ｐ−ＧａＮコンタク
ト層４３の上面にｐ電極４４が形成され、ｎ−ＧａＮ層
３４の露出した上面にｎ電極４５が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の、ＧａＮ系半導
体レーザ素子を作製する場合、以下に示すように、へき
開法により共振器面を形成することが困難である。
体レーザ素子を作製する場合、以下に示すように、へき
開法により共振器面を形成することが困難である。
【０００７】図８はサファイア基板およびＧａＮ系半導
体層の結晶方位の関係を示す図である。図８において、
実線の矢印はサファイア基板の結晶方位を示し、破線の
矢印はＧａＮ系半導体層の結晶方位を示す。
体層の結晶方位の関係を示す図である。図８において、
実線の矢印はサファイア基板の結晶方位を示し、破線の
矢印はＧａＮ系半導体層の結晶方位を示す。
【０００８】図８に示すように、サファイア基板上に形
成されたＧａＮ系半導体層のａ軸およびｂ軸はサファイ
ア基板のａ軸およびｂ軸に対して３０度ずれている。
成されたＧａＮ系半導体層のａ軸およびｂ軸はサファイ
ア基板のａ軸およびｂ軸に対して３０度ずれている。
【０００９】図９はサファイア基板上に形成されたＧａ
Ｎ系半導体層からなる半導体レーザ素子の概略斜視図で
ある。
Ｎ系半導体層からなる半導体レーザ素子の概略斜視図で
ある。
【００１０】図９において、サファイア基板６１の（０
００１）面上にＧａＮ系半導体層７０が形成されてい
る。ストライプ状の電流注入領域７１は、ＧａＮ系半導
体層７０の〈１０００〉方向に平行となっている。この
場合、ＧａＮ系半導体層７０の｛１-1００｝面はサファ
イア基板６１の｛１-1００｝面に対して３０度傾いてい
る。サファイア基板６１およびＧａＮ系半導体層７０と
もに｛１-1００｝面でへき開しやすい。
００１）面上にＧａＮ系半導体層７０が形成されてい
る。ストライプ状の電流注入領域７１は、ＧａＮ系半導
体層７０の〈１０００〉方向に平行となっている。この
場合、ＧａＮ系半導体層７０の｛１-1００｝面はサファ
イア基板６１の｛１-1００｝面に対して３０度傾いてい
る。サファイア基板６１およびＧａＮ系半導体層７０と
もに｛１-1００｝面でへき開しやすい。
【００１１】このように、サファイア基板６１とＧａＮ
系半導体層７０とでへき開方向がずれているため、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザ素子を製造する場合に、ＧａＡｓ基板
上に形成される赤色光または赤外光を発生する半導体レ
ーザ素子のようにへき開法により平坦な共振器面を形成
することが困難となる。この場合、エッチングにより共
振器面を形成する必要が生じる。しかしながら、エッチ
ングにより共振器面を形成した場合には、半導体レーザ
素子の動作電流を低減することができない。
系半導体層７０とでへき開方向がずれているため、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザ素子を製造する場合に、ＧａＡｓ基板
上に形成される赤色光または赤外光を発生する半導体レ
ーザ素子のようにへき開法により平坦な共振器面を形成
することが困難となる。この場合、エッチングにより共
振器面を形成する必要が生じる。しかしながら、エッチ
ングにより共振器面を形成した場合には、半導体レーザ
素子の動作電流を低減することができない。
【００１２】また、サファイア基板およびＧａＮ系半導
体層はともに非常に固い材料であり、モース硬度が９で
あるため、ＧａＮ系半導体発光素子においては、へき開
によりウエハを個々の素子に分離することが困難であ
る。また、個々の素子を矩形に形成することも困難であ
る。
体層はともに非常に固い材料であり、モース硬度が９で
あるため、ＧａＮ系半導体発光素子においては、へき開
によりウエハを個々の素子に分離することが困難であ
る。また、個々の素子を矩形に形成することも困難であ
る。
【００１３】本発明の目的は、平坦な端面を有し、へき
開により容易に素子分離が可能な窒化物系半導体素子お
よびその製造方法を提供することである。
開により容易に素子分離が可能な窒化物系半導体素子お
よびその製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体素子は、サファイア基板の｛１１-2
０｝面または｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾
斜した面上に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が
形成され、サファイア基板の｛０００１｝面および窒化
物系半導体層の｛０００１｝面からなる端面を有するも
のである。
発明に係る半導体素子は、サファイア基板の｛１１-2
０｝面または｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾
斜した面上に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が
形成され、サファイア基板の｛０００１｝面および窒化
物系半導体層の｛０００１｝面からなる端面を有するも
のである。
【００１５】サファイア基板の｛１１-2０｝面または
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛０００１｝面はサファイア基板の｛１１-2０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒
化物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛０００１｝面はサファイア基板の｛１１-2０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒
化物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。
【００１６】したがって、本発明に係る半導体素子にお
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
【００１７】第２の発明に係る半導体素子は、サファイ
ア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2０｝面から所定
方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒
化物系半導体層が形成され、サファイア基板の｛１０-1
０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝面からな
る端面を有するものである。
ア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2０｝面から所定
方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒
化物系半導体層が形成され、サファイア基板の｛１０-1
０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝面からな
る端面を有するものである。
【００１８】サファイア基板の｛１１-2０｝面または
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛１１-2０｝面はサファイア基板の｛１１-2０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛１０-1０｝面と窒
化物系半導体層の｛１１-2０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１
１-2０｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛１０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛１１-2０｝面はサファイア基板の｛１１-2０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛１０-1０｝面と窒
化物系半導体層の｛１１-2０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１
１-2０｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛１０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。
【００１９】したがって、本発明に係る半導体素子にお
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
【００２０】第３の発明に係る半導体素子は、サファイ
ア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1０｝面から所定
方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒
化物系半導体層が形成され、サファイア基板の｛０００
１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面からな
る端面を有するものである。
ア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1０｝面から所定
方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒
化物系半導体層が形成され、サファイア基板の｛０００
１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面からな
る端面を有するものである。
【００２１】サファイア基板の｛１０-1０｝面または
｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛０００１｝面はサファイア基板の｛１０-1０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒
化物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。
｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛０００１｝面はサファイア基板の｛１０-1０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒
化物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。
【００２２】したがって、本発明に係る半導体素子にお
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
【００２３】第４の発明に係る半導体素子は、サファイ
ア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1０｝面から所定
方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒
化物系半導体層が形成され、サファイア基板の｛１１-2
０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝面からな
る端面を有するものである。
ア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1０｝面から所定
方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒
化物系半導体層が形成され、サファイア基板の｛１１-2
０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝面からな
る端面を有するものである。
【００２４】サファイア基板の｛１０-1０｝面または
｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛１０-1０｝面はサファイア基板の｛１０-1０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛１１-2０｝面と窒
化物系半導体層の｛１０-1０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１
０-1０｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛１１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。その結果、歩留りが向上する。
｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に
窒化物系半導体層が形成された場合、窒化物系半導体層
の｛１０-1０｝面はサファイア基板の｛１０-1０｝面に
垂直となり、かつサファイア基板の｛１１-2０｝面と窒
化物系半導体層の｛１０-1０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１
０-1０｝面でへき開することにより、サファイア基板の
｛１１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝
面からなる平坦な端面を容易に形成することが可能とな
る。その結果、歩留りが向上する。
【００２５】したがって、本発明に係る半導体素子にお
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
いては、へき開により容易に平坦な端面を得ることがで
きるとともに、へき開により容易に素子分離を行うこと
ができる。その結果、歩留りが向上する。
【００２６】特に、所定方向はｃ軸方向またはｃ軸に垂
直な方向であり、所定角度は０．０３度以上２０度以下
であることが好ましく、さらには０．３度以上１０度以
下であることが好ましい。
直な方向であり、所定角度は０．０３度以上２０度以下
であることが好ましく、さらには０．３度以上１０度以
下であることが好ましい。
【００２７】この場合、サファイア基板の成長面に微小
な段差が形成されるため、窒化物系半導体層の成長が主
として横方向の成長（二次元成長）により行われる。そ
れにより、上下方向に延びる結晶欠陥の発生が抑制され
る。この結果、素子特性および素子寿命が向上する。
な段差が形成されるため、窒化物系半導体層の成長が主
として横方向の成長（二次元成長）により行われる。そ
れにより、上下方向に延びる結晶欠陥の発生が抑制され
る。この結果、素子特性および素子寿命が向上する。
【００２８】また、窒化物系半導体層が発光層を含み、
端面が共振器面であってもよい。この場合、平坦な共振
器面を有する半導体レーザ素子が実現される。
端面が共振器面であってもよい。この場合、平坦な共振
器面を有する半導体レーザ素子が実現される。
【００２９】第５の発明に係る半導体素子の製造方法
は、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛０
００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面で
へき開するものである。
は、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛０
００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面で
へき開するものである。
【００３０】本発明に係る半導体素子の製造方法におい
ては、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛０００１｝面がサファイア基板の｛１１-2０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒化
物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面で容易にへき開することができる。
ては、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛０００１｝面がサファイア基板の｛１１-2０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒化
物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面で容易にへき開することができる。
【００３１】したがって、サファイア基板の｛０００
１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面からな
る平坦な端面を容易に得ることが可能になるとともに、
へき開により容易に素子分離を行うことが可能となる。
その結果、歩留りが向上する。
１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面からな
る平坦な端面を容易に得ることが可能になるとともに、
へき開により容易に素子分離を行うことが可能となる。
その結果、歩留りが向上する。
【００３２】第６の発明に係る半導体素子の製造方法
は、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛１
０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝面で
へき開するものである。
は、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛１
０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝面で
へき開するものである。
【００３３】本発明に係る半導体素子の製造方法におい
ては、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛１１-2０｝面がサファイア基板の｛１１-2０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛１０-1０｝面と窒化
物系半導体層の｛１１-2０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１
１-2０｝面で容易にへき開することができる。
ては、サファイア基板の｛１１-2０｝面または｛１１-2
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛１１-2０｝面がサファイア基板の｛１１-2０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛１０-1０｝面と窒化
物系半導体層の｛１１-2０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１０-1０｝面および窒化物系半導体層の｛１
１-2０｝面で容易にへき開することができる。
【００３４】したがって、サファイア基板の｛１０-1
０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝面からな
る平坦な端面を容易に形成することが可能になるととも
に、へき開により容易に素子分離を行うことが可能にな
る。その結果、歩留りが向上する。
０｝面および窒化物系半導体層の｛１１-2０｝面からな
る平坦な端面を容易に形成することが可能になるととも
に、へき開により容易に素子分離を行うことが可能にな
る。その結果、歩留りが向上する。
【００３５】第７の発明に係る半導体素子の製造方法
は、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛０
００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面で
へき開するものである。
は、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛０
００１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面で
へき開するものである。
【００３６】本発明に係る半導体素子の製造方法におい
ては、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛０００１｝面がサファイア基板の｛１０-1０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒化
物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面で容易にへき開することができる。
ては、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛０００１｝面がサファイア基板の｛１０-1０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛０００１｝面と窒化
物系半導体層の｛０００１｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛０００１｝面および窒化物系半導体層の｛０
００１｝面で容易にへき開することができる。
【００３７】したがって、サファイア基板の｛０００
１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面からな
る平坦な端面を容易に形成することが可能になるととも
に、へき開により容易に素子分離を行うことが可能にな
る。その結果、歩留りが向上する。
１｝面および窒化物系半導体層の｛０００１｝面からな
る平坦な端面を容易に形成することが可能になるととも
に、へき開により容易に素子分離を行うことが可能にな
る。その結果、歩留りが向上する。
【００３８】第８の発明に係る半導体素子の製造方法
は、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛１
１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝面で
へき開するものである。
は、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に、ホウ
素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なく
とも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、サファイ
ア基板および窒化物系半導体層をサファイア基板の｛１
１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝面で
へき開するものである。
【００３９】本発明に係る半導体素子の製造方法におい
ては、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛１０-1０｝面がサファイア基板の｛１０-1０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛１１-2０｝面と窒化
物系半導体層の｛１０-1０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１
０-1０｝面で容易にへき開することができる。
ては、サファイア基板の｛１０-1０｝面または｛１０-1
０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上に窒化物系
半導体層を成長させることにより、窒化物系半導体層の
｛１０-1０｝面がサファイア基板の｛１０-1０｝面に垂
直となり、かつサファイア基板の｛１１-2０｝面と窒化
物系半導体層の｛１０-1０｝面とが一致する。そのた
め、サファイア基板および窒化物系半導体層をサファイ
ア基板の｛１１-2０｝面および窒化物系半導体層の｛１
０-1０｝面で容易にへき開することができる。
【００４０】したがって、サファイア基板の｛１１-2
０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝面からな
る平坦な端面を容易に形成することが可能になるととも
に、へき開により容易に素子分離を行うことが可能にな
る。その結果、歩留りが向上する。
０｝面および窒化物系半導体層の｛１０-1０｝面からな
る平坦な端面を容易に形成することが可能になるととも
に、へき開により容易に素子分離を行うことが可能にな
る。その結果、歩留りが向上する。
【００４１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
ＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的断面図である。ま
た、図２は図１の半導体レーザ素子の主要部のエネルギ
ーバンド図である。
ＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的断面図である。ま
た、図２は図１の半導体レーザ素子の主要部のエネルギ
ーバンド図である。
【００４２】図１において、サファイア基板１の結晶成
長面として、｛１１-2０｝面または｛１１-2０｝面から
ｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０３°〜２０
°傾斜した面を用いる。また、サファイア基板１の結晶
成長面として、｛１０-1０｝面または｛１０-1０｝面か
らｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０３°〜２
０°傾斜した面を用いてもよい。
長面として、｛１１-2０｝面または｛１１-2０｝面から
ｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０３°〜２０
°傾斜した面を用いる。また、サファイア基板１の結晶
成長面として、｛１０-1０｝面または｛１０-1０｝面か
らｃ軸方向もしくはｃ軸と垂直な方向に０．０３°〜２
０°傾斜した面を用いてもよい。
【００４３】特に、｛１１-2０｝面からｃ軸方向もしく
はｃ軸と垂直な方向に０．３°以上１０°以下の角度傾
斜した面または｛１０-1０｝面からｃ軸方向もしくはｃ
軸に垂直な方向に０．３°以上１０°以下の角度傾斜し
た面を用いることが好ましい。
はｃ軸と垂直な方向に０．３°以上１０°以下の角度傾
斜した面または｛１０-1０｝面からｃ軸方向もしくはｃ
軸に垂直な方向に０．３°以上１０°以下の角度傾斜し
た面を用いることが好ましい。
【００４４】ここで、｛１１-2０｝面は、（１１-2０）
面で（-2１１０）面、（-1２-1０）面、（-1-1２０）
面、（２-1-1０）面および（１-2１０）面であり、一般
にＡ面と呼ばれる。以下、｛１１-2０｝面をＡ面と呼
ぶ。また、｛１１-2０｝面からｃ軸方向またはｃ軸と垂
直な方向に０．０３°〜２０°傾斜した面をＡ面オフと
呼ぶ。
面で（-2１１０）面、（-1２-1０）面、（-1-1２０）
面、（２-1-1０）面および（１-2１０）面であり、一般
にＡ面と呼ばれる。以下、｛１１-2０｝面をＡ面と呼
ぶ。また、｛１１-2０｝面からｃ軸方向またはｃ軸と垂
直な方向に０．０３°〜２０°傾斜した面をＡ面オフと
呼ぶ。
【００４５】一方、｛１０-1０｝面は、（１０-1０）
面、（０１-1０）面、（-1１００）面、（-1０１０）
面、（０-1１０）面および（１-1００）面であり、一般
にＭ面と呼ばれる。以下、｛１０-1０｝面をＭ面と呼
ぶ。また、｛１０-1０｝面からｃ軸方向またはｃ軸と垂
直な方向に０．０３°〜２０°傾斜した面をＭ面オフ面
と呼ぶ。
面、（０１-1０）面、（-1１００）面、（-1０１０）
面、（０-1１０）面および（１-1００）面であり、一般
にＭ面と呼ばれる。以下、｛１０-1０｝面をＭ面と呼
ぶ。また、｛１０-1０｝面からｃ軸方向またはｃ軸と垂
直な方向に０．０３°〜２０°傾斜した面をＭ面オフ面
と呼ぶ。
【００４６】さらに、｛０００１｝面は、（０００１）
面および（０００-1）面であり、一般にＣ面と呼ばれ
る。以下、｛０００１｝面をＣ面と呼ぶ。
面および（０００-1）面であり、一般にＣ面と呼ばれ
る。以下、｛０００１｝面をＣ面と呼ぶ。
【００４７】なお、Ａ面およびＭ面はＣ面に垂直であ
り、Ａ面とＭ面とは互いに垂直である。
り、Ａ面とＭ面とは互いに垂直である。
【００４８】サファイア基板１上に、厚さ２００Åのア
ンドープのＢＡｌＧａＮからなる低温バッファ層２、厚
さ４．５μｍのアンドープのＢＧａＮ層３、厚さ４．５
μｍのｎ−ＢＧａＮ層４、および厚さ０．２５μｍのｎ
−クラック防止層５が順に形成されている。ｎ−クラッ
ク防止層５は、厚さ６０ÅのＢＡｌＧａＮおよび厚さ６
０ÅのＧａＮが２１対交互に積層されてなる。
ンドープのＢＡｌＧａＮからなる低温バッファ層２、厚
さ４．５μｍのアンドープのＢＧａＮ層３、厚さ４．５
μｍのｎ−ＢＧａＮ層４、および厚さ０．２５μｍのｎ
−クラック防止層５が順に形成されている。ｎ−クラッ
ク防止層５は、厚さ６０ÅのＢＡｌＧａＮおよび厚さ６
０ÅのＧａＮが２１対交互に積層されてなる。
【００４９】ｎ−クラック防止層５上には、厚さ１μｍ
のＢＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層６、および厚さ
０．１μｍのＢＧａＮからなるｎ−光ガイド層７が順に
形成されている。ｎ−光ガイド層７上には、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活性
層と呼ぶ）８が形成されている。ｎ−ＭＱＷ活性層８
は、図２のエネルギーバンド図に示すように、厚さ５０
Åの４つのＢＩｎＧａＮ量子障壁層８１と厚さ２０Åの
３つのＢＩｎＧａＮ量子井戸層８２とが交互に積層され
てなる多重量子井戸構造を有する。
のＢＡｌＧａＮからなるｎ−クラッド層６、および厚さ
０．１μｍのＢＧａＮからなるｎ−光ガイド層７が順に
形成されている。ｎ−光ガイド層７上には、ＢＩｎＧａ
Ｎからなるｎ−多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活性
層と呼ぶ）８が形成されている。ｎ−ＭＱＷ活性層８
は、図２のエネルギーバンド図に示すように、厚さ５０
Åの４つのＢＩｎＧａＮ量子障壁層８１と厚さ２０Åの
３つのＢＩｎＧａＮ量子井戸層８２とが交互に積層され
てなる多重量子井戸構造を有する。
【００５０】ｎ−ＭＱＷ活性層８上には、厚さ２００Å
のＢＡｌＧａＮからなるｐ−キャリアブロック層９、厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｐ−光ガイド層１０、
厚さ０．８μｍのＢＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層
１１および厚さ０．０５μｍのＢＧａＮからなるｐ−コ
ンタクト層１２が順に形成されている。
のＢＡｌＧａＮからなるｐ−キャリアブロック層９、厚
さ０．１μｍのＢＧａＮからなるｐ−光ガイド層１０、
厚さ０．８μｍのＢＡｌＧａＮからなるｐ−クラッド層
１１および厚さ０．０５μｍのＢＧａＮからなるｐ−コ
ンタクト層１２が順に形成されている。
【００５１】以下、低温バッファ層２からｐ−コンタク
ト層１２までをＧａＮ系半導体層２０と呼ぶ。
ト層１２までをＧａＮ系半導体層２０と呼ぶ。
【００５２】ｐ−コンタクト層１２からｎ−ＢＧａＮ層
４までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−Ｂ
ＧａＮ層４が露出している。ｐ−コンタクト層１２上に
ｐ電極１３が形成され、ｎ−ＢＧａＮ層４の露出した上
面にｎ電極１４が形成されている。
４までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−Ｂ
ＧａＮ層４が露出している。ｐ−コンタクト層１２上に
ｐ電極１３が形成され、ｎ−ＢＧａＮ層４の露出した上
面にｎ電極１４が形成されている。
【００５３】図１の半導体レーザ素子は、例えばＭＯＣ
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法により形成される。
表１に図１の半導体レーザ素子の各層２〜１２の組成、
膜厚および成長温度を示す。
ＶＤ（有機金属化学的気相成長）法により形成される。
表１に図１の半導体レーザ素子の各層２〜１２の組成、
膜厚および成長温度を示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】ｎ型ドーパントとしてはＳｉが用いられ、
ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。表１に示す
ように、低温バッファ層２の成長温度は６００℃であ
り、ＢＧａＮ層３、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−クラック防
止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層７、ｐ−光
ガイド層１０、ｐ−クラッド層１１およびｐ−コンタク
ト層１２の成長温度は１０８０℃である。また、ｎ−Ｍ
ＱＷ活性層８およびｐ−キャリアブロック層９の成長温
度は８００℃である。
ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられる。表１に示す
ように、低温バッファ層２の成長温度は６００℃であ
り、ＢＧａＮ層３、ｎ−ＢＧａＮ層４、ｎ−クラック防
止層５、ｎ−クラッド層６、ｎ−光ガイド層７、ｐ−光
ガイド層１０、ｐ−クラッド層１１およびｐ−コンタク
ト層１２の成長温度は１０８０℃である。また、ｎ−Ｍ
ＱＷ活性層８およびｐ−キャリアブロック層９の成長温
度は８００℃である。
【００５６】低温バッファ層２の成長時には、原料ガス
としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメ
チルアルミニウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。
ＢＧａＮ層３の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。ｎ−ＢＧａＮ層４および
ｎ−光ガイド層７の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層５およびｎ−
クラッド層６の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｔ
ＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスと
してＳｉＨ4 を用いる。
としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメ
チルアルミニウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。
ＢＧａＮ層３の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｎ
Ｈ3 およびＢ2 Ｈ4 を用いる。ｎ−ＢＧａＮ層４および
ｎ−光ガイド層７の成長時には、原料ガスとしてＴＭ
Ｇ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスとし
てＳｉＨ4 を用いる。ｎ−クラック防止層５およびｎ−
クラッド層６の成長時には、原料ガスとしてＴＭＧ、Ｔ
ＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパントガスと
してＳｉＨ4 を用いる。
【００５７】ｎ−ＭＱＷ活性層８の成長時には、原料ガ
スとしてＴＥＧ（トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。ｐ−キャリアブ
ロック層９およびｐ−クラッド層１２の成長時には、原
料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4を
用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用いる。ｐ−光ガイド層１０
およびｐ−コンタクト層１２の成長時には、原料ガスと
してＴＭＧ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパント
ガスとしてＣｐ 2 Ｍｇを用いる。
スとしてＴＥＧ（トリエチルガリウム）、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4 を用いる。ｐ−キャリアブ
ロック層９およびｐ−クラッド層１２の成長時には、原
料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4を
用い、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用いる。ｐ−光ガイド層１０
およびｐ−コンタクト層１２の成長時には、原料ガスと
してＴＭＧ、ＮＨ3 およびＢ2 Ｈ4 を用い、ドーパント
ガスとしてＣｐ 2 Ｍｇを用いる。
【００５８】上記のようにしてサファイア基板１上にＧ
ａＮ系半導体層２０、ｐ電極１３およびｎ電極１４を形
成した後、後述するようにサファイア基板１をＧａＮ系
半導体層２０とともにへき開することにより、共振器面
を形成する。
ａＮ系半導体層２０、ｐ電極１３およびｎ電極１４を形
成した後、後述するようにサファイア基板１をＧａＮ系
半導体層２０とともにへき開することにより、共振器面
を形成する。
【００５９】図３はサファイア基板の面方位および酸素
とＡｌとの位置関係を示す模式図である。また、図４は
サファイア基板の面方位とＧａＮ系半導体層の面方位と
の位置関係を示す図である。
とＡｌとの位置関係を示す模式図である。また、図４は
サファイア基板の面方位とＧａＮ系半導体層の面方位と
の位置関係を示す図である。
【００６０】図３において、サファイア基板の面方位
は、一般的に白丸印の酸素を格子点として表される。こ
こで、サファイア基板において、黒丸印のＡｌは最密充
填六方格子を構成する酸素の間に位置している。
は、一般的に白丸印の酸素を格子点として表される。こ
こで、サファイア基板において、黒丸印のＡｌは最密充
填六方格子を構成する酸素の間に位置している。
【００６１】上記の点から、Ａｌによる結晶面は、次の
ような関係を有する。 （１）Ａｌによる結晶面はｃ軸に関してサファイア基板
の結晶面に対して３０°回転方向にずれる。
ような関係を有する。 （１）Ａｌによる結晶面はｃ軸に関してサファイア基板
の結晶面に対して３０°回転方向にずれる。
【００６２】（２）ＡｌによるＭ面は、サファイア基板
のＡ面に対応する。 （３）ＡｌによるＡ面は、サファイア基板のＭ面に対応
する。
のＡ面に対応する。 （３）ＡｌによるＡ面は、サファイア基板のＭ面に対応
する。
【００６３】サファイア基板上にＧａＮ系半導体層が成
長する際の成長初期過程では、最初にサファイアのＡｌ
に窒素（Ｎ）が吸着する。すなわち、微視的には、サフ
ァイア中のＡｌの位置とＧａＮ系半導体層の窒素の位置
とがほぼ一致する。そのため、ＧａＮ系半導体層の面方
位は、窒素を格子点として表される。したがって、次の
関係が得られる。
長する際の成長初期過程では、最初にサファイアのＡｌ
に窒素（Ｎ）が吸着する。すなわち、微視的には、サフ
ァイア中のＡｌの位置とＧａＮ系半導体層の窒素の位置
とがほぼ一致する。そのため、ＧａＮ系半導体層の面方
位は、窒素を格子点として表される。したがって、次の
関係が得られる。
【００６４】（４）サファイア基板上に成長したＧａＮ
系半導体層の面方位は、サファイア基板のＡｌによる結
晶面と一致する。
系半導体層の面方位は、サファイア基板のＡｌによる結
晶面と一致する。
【００６５】図４に示すように、サファイア基板の面方
位とそのサファイア基板上に成長したＧａＮ系半導体層
の面方位とは次の関係を有する。
位とそのサファイア基板上に成長したＧａＮ系半導体層
の面方位とは次の関係を有する。
【００６６】（５）サファイア基板のＡ面またはＡ面オ
フ面には、Ｍ面のＧａＮ系半導体層が成長する。ただ
し、サファイア基板およびＧａＮ系半導体層のｃ軸方向
は一致する。
フ面には、Ｍ面のＧａＮ系半導体層が成長する。ただ
し、サファイア基板およびＧａＮ系半導体層のｃ軸方向
は一致する。
【００６７】（６）サファイア基板のＭ面またはＭ面オ
フ面には、Ａ面のＧａＮ系半導体層が成長する。ただ
し、サファイア基板およびＧａＮ系半導体層のｃ軸方向
は一致する。
フ面には、Ａ面のＧａＮ系半導体層が成長する。ただ
し、サファイア基板およびＧａＮ系半導体層のｃ軸方向
は一致する。
【００６８】図５は本実施例のＧａＮ系半導体レーザ素
子における共振器面の形成方法を示す図である。
子における共振器面の形成方法を示す図である。
【００６９】図５（ａ）の例では、サファイア基板１の
Ａ面またはＡ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
Ｃ面でへき開することにより、サファイア基板１および
ＧａＮ系半導体層２０のＣ面からなる両端面を形成す
る。この両端面を共振器面として用いる。
Ａ面またはＡ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
Ｃ面でへき開することにより、サファイア基板１および
ＧａＮ系半導体層２０のＣ面からなる両端面を形成す
る。この両端面を共振器面として用いる。
【００７０】図５（ｂ）の例では、サファイア基板１の
Ａ面またはＡ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
サファイア基板１のＭ面およびＧａＮ系半導体層２０の
Ａ面でへき開することにより、サファイア基板１のＭ面
およびＧａＮ系半導体層２０のＡ面からなる両端面を形
成する。この両端面を共振器面として用いる。
Ａ面またはＡ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
サファイア基板１のＭ面およびＧａＮ系半導体層２０の
Ａ面でへき開することにより、サファイア基板１のＭ面
およびＧａＮ系半導体層２０のＡ面からなる両端面を形
成する。この両端面を共振器面として用いる。
【００７１】図５（ｃ）の例では、サファイア基板１の
Ｍ面またはＭ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
Ｃ面でへき開することにより、サファイア基板１および
ＧａＮ系半導体層２０のＣ面からなる両端面を形成す
る。この両端面を共振器面として用いる。
Ｍ面またはＭ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
Ｃ面でへき開することにより、サファイア基板１および
ＧａＮ系半導体層２０のＣ面からなる両端面を形成す
る。この両端面を共振器面として用いる。
【００７２】図５（ｄ）の例では、サファイア基板１の
Ｍ面またはＭ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
サファイア基板１のＡ面およびＧａＮ系半導体層２０の
Ｍ面でへき開することにより、サファイア基板１のＡ面
およびＧａＮ系半導体層２０のＭ面からなる両端面を形
成する。この両端面を共振器面として用いる。
Ｍ面またはＭ面オフ面上にＧａＮ系半導体層２０を成長
させ、サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０を
サファイア基板１のＡ面およびＧａＮ系半導体層２０の
Ｍ面でへき開することにより、サファイア基板１のＡ面
およびＧａＮ系半導体層２０のＭ面からなる両端面を形
成する。この両端面を共振器面として用いる。
【００７３】サファイア基板１およびＧａＮ系半導体層
２０において、Ｃ面、Ｍ面およびＡ面の順にへき開を行
いやすい。したがって、図５（ａ），（ｃ）に示すよう
にサファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０をＣ面
でへき開することが最も好ましく、図５（ｂ）に示すよ
うに、サファイア基板１をＭ面でへき開することが次に
好ましい。
２０において、Ｃ面、Ｍ面およびＡ面の順にへき開を行
いやすい。したがって、図５（ａ），（ｃ）に示すよう
にサファイア基板１およびＧａＮ系半導体層２０をＣ面
でへき開することが最も好ましく、図５（ｂ）に示すよ
うに、サファイア基板１をＭ面でへき開することが次に
好ましい。
【００７４】特に、サファイア基板１の結晶成長面とし
てＡ面オフ面またはＭ面オフ面を用いることが好まし
い。図６に示すように、サファイア基板１のＡ面オフ面
またはＭ面オフ面には、微細な段差が存在する。そのた
め、サファイア基板１のＡ面オフ面上またはＭ面オフ面
上にＧａＮ系半導体層２０が成長する際に、横方向の成
長（二次元成長性）が向上する。それにより、上下方向
に延びる貫通欠陥の発生が抑制される。この結果、素子
特性および素子寿命が向上する。
てＡ面オフ面またはＭ面オフ面を用いることが好まし
い。図６に示すように、サファイア基板１のＡ面オフ面
またはＭ面オフ面には、微細な段差が存在する。そのた
め、サファイア基板１のＡ面オフ面上またはＭ面オフ面
上にＧａＮ系半導体層２０が成長する際に、横方向の成
長（二次元成長性）が向上する。それにより、上下方向
に延びる貫通欠陥の発生が抑制される。この結果、素子
特性および素子寿命が向上する。
【００７５】特に、Ａ面オフ面またはＭ面オフ面の傾斜
角度としては、貫通欠陥発生の抑制の観点から０．０３
°以上２０°以下が好ましい。さらに加工精度の点から
０．３°以上であることが好ましい。また、半導体レー
ザ素子においてストライプ状に電流狭窄を行う場合に
は、ストライプ構造の対称性を良好にするために、Ａ面
オフ面またはＭ面オフ面の傾斜角度を１０°以下にする
ことが好ましい。
角度としては、貫通欠陥発生の抑制の観点から０．０３
°以上２０°以下が好ましい。さらに加工精度の点から
０．３°以上であることが好ましい。また、半導体レー
ザ素子においてストライプ状に電流狭窄を行う場合に
は、ストライプ構造の対称性を良好にするために、Ａ面
オフ面またはＭ面オフ面の傾斜角度を１０°以下にする
ことが好ましい。
【００７６】上記のように、本実施例の半導体レーザ素
子においては、へき開により容易にＣ面、Ｍ面またはＡ
面からなる平坦な共振器面が得られる。したがって、歩
留りが向上する。
子においては、へき開により容易にＣ面、Ｍ面またはＡ
面からなる平坦な共振器面が得られる。したがって、歩
留りが向上する。
【００７７】なお、上記実施例では、本発明をＧａＮ系
半導体レーザ素子に適用した場合について説明したが、
本発明は、ＧａＮ系発光ダイオード等の他の半導体発光
素子にも適用することができる。その場合、へき開によ
り容易に素子分離を行うことができるとともに、個々の
素子を矩形に形成することができる。したがって、歩留
りが向上する。
半導体レーザ素子に適用した場合について説明したが、
本発明は、ＧａＮ系発光ダイオード等の他の半導体発光
素子にも適用することができる。その場合、へき開によ
り容易に素子分離を行うことができるとともに、個々の
素子を矩形に形成することができる。したがって、歩留
りが向上する。
【００７８】また、本発明は、ＧａＮ系電界効果型トラ
ンジスタ、ＧａＮ系バイポーラトランジスタ等の他の半
導体素子にも適用することができる。その場合にも、へ
き開により容易に素子分離を行うことができるととも
に、個々の素子を矩形に形成することができる。したが
って、歩留りが向上する。
ンジスタ、ＧａＮ系バイポーラトランジスタ等の他の半
導体素子にも適用することができる。その場合にも、へ
き開により容易に素子分離を行うことができるととも
に、個々の素子を矩形に形成することができる。したが
って、歩留りが向上する。
【００７９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるＧａＮ系半導体レー
ザ素子の模式的断面図である。
ザ素子の模式的断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の主要部のエネルギー
バンド図である。
バンド図である。
【図３】サファイア基板の面方位および酸素とＡｌとの
位置関係を示す模式図である。
位置関係を示す模式図である。
【図４】サファイア基板の面方位とＧａＮ系半導体層と
の面方位との位置関係を示す図である。
の面方位との位置関係を示す図である。
【図５】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子における共振
器面の形成方法を示す図である。
器面の形成方法を示す図である。
【図６】サファイア基板のＡ面オフ面またはＭ面オフ面
を結晶成長面として用いた場合のＧａＮ系半導体層の成
長を説明するための図である。
を結晶成長面として用いた場合のＧａＮ系半導体層の成
長を説明するための図である。
【図７】従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的断面
図である。
図である。
【図８】サファイア基板およびＧａＮ系半導体層の結晶
方位の関係を示す図である。
方位の関係を示す図である。
【図９】サファイア基板上に形成されたＧａＮ系半導体
層からなる従来の半導体レーザ素子の概略斜視図であ
る。
層からなる従来の半導体レーザ素子の概略斜視図であ
る。
１ サファイア基板 ６，６ａ ｎ−クラッド層 ７ ｎ−光ガイド層 ８ ｎ−ＭＱＷ活性層 ９ ｐ−キャリアブロック層 １０ ｐ−光ガイド層 １１ ｐ−クラッド層 １２ ｐ電極 １３ ｎ電極 ２０ ＧａＮ系半導体層
Claims (11)
- 【請求項１】 サファイア基板の｛１１-2０｝面または
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、
前記サファイア基板の｛０００１｝面および前記窒化物
系半導体層の｛０００１｝面からなる端面を有すること
を特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 サファイア基板の｛１１-2０｝面または
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、
前記サファイア基板の｛１０-1０｝面および前記窒化物
系半導体層の｛１１-2０｝面からなる端面を有すること
を特徴とする半導体素子。 - 【請求項３】 サファイア基板の｛１０-1０｝面または
｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、
前記サファイア基板の｛０００１｝面および前記窒化物
系半導体層の｛０００１｝面からなる端面を有すること
を特徴とする半導体素子。 - 【請求項４】 サファイア基板の｛１０-1０｝面または
｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、
前記サファイア基板の｛１１-2０｝面および前記窒化物
系半導体層の｛１０-1０｝面からなる端面を有すること
を特徴とする半導体素子。 - 【請求項５】 前記所定方向はｃ軸方向またはｃ軸に垂
直な方向であり、前記所定角度は０．０３度以上２０度
以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の半導体素子。 - 【請求項６】 前記所定方向はｃ軸方向またはｃ軸に垂
直な方向であり、前記所定角度は０．３度以上１０度以
下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の半導体素子。 - 【請求項７】 前記窒化物系半導体層は発光層を含み、
前記端面は共振器面であることを特徴とする請求項１〜
６のいずれかに記載の半導体素子。 - 【請求項８】 サファイア基板の｛１１-2０｝面または
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、
前記サファイア基板および前記窒化物系半導体層を前記
サファイア基板の｛０００１｝面および前記窒化物系半
導体層の｛０００１｝面でへき開することを特徴とする
半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 サファイア基板の｛１１-2０｝面または
｛１１-2０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、
前記サファイア基板および前記窒化物系半導体層を前記
サファイア基板の｛１０-1０｝面および前記窒化物系半
導体層の｛１１-2０｝面でへき開することを特徴とする
半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 サファイア基板の｛１０-1０｝面また
は｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、
前記サファイア基板および前記窒化物系半導体層を前記
サファイア基板の｛０００１｝面および前記窒化物系半
導体層の｛０００１｝面でへき開することを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 サファイア基板の｛１０-1０｝面また
は｛１０-1０｝面から所定方向に所定角度傾斜した面上
に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む窒化物系半導体層を成長させ、
前記サファイア基板および前記窒化物系半導体層を前記
サファイア基板の｛１１-2０｝面および前記窒化物系半
導体層の｛１０-1０｝面でへき開することを特徴とする
半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1494699A JP2000216497A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1494699A JP2000216497A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 半導体素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000216497A true JP2000216497A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11875150
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1494699A Pending JP2000216497A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 半導体素子およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2000216497A (ja) |
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-
1999
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