JP2000332290A - 窒化物半導体素子およびその製造方法 - Google Patents

窒化物半導体素子およびその製造方法

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JP2000332290A
JP2000332290A JP13971799A JP13971799A JP2000332290A JP 2000332290 A JP2000332290 A JP 2000332290A JP 13971799 A JP13971799 A JP 13971799A JP 13971799 A JP13971799 A JP 13971799A JP 2000332290 A JP2000332290 A JP 2000332290A
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etching
nitride semiconductor
gan
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Takeshi Sugawara
岳 菅原
Isao Kidoguchi
勲 木戸口
Masakatsu Suzuki
政勝 鈴木
Ryoko Miyanaga
良子 宮永
Masahiro Kume
雅博 粂
Kiminori Mizuuchi
公典 水内
Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平横モードが安定なGaN系半導体レーザを
提供する。 【解決手段】 本発明の窒化物半導体素子の製造方法で
は、第一の窒化物半導体層をエッチングする際に、エッ
チング速度がAl組成依存性を有するエッチング方法を用
い、かつ、上記第一の窒化物半導体層とはAl組成の異な
る第二の窒化物半導体層をエッチング停止層として用い
るエッチング工程を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理分野への
応用が期待される半導体レーザなどのGaN系半導体素子
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】V族元素に窒素（N）を有する窒化物半導
体は、そのバンドギャップの大きさから、短波長発光素
子の材料として有望視されている。中でも窒化ガリウム
系化合物半導体（GaN系半導体：AlxGayInzN(0≦x,y,z≦
1、x+y+z=1)）は研究が盛んに行われ、青色発光ダイオ
ード（LED）、緑色LEDが実用化されている。また、光デ
ィスク装置の大容量化のために、400nm帯に発振波長を
有する半導体レーザが熱望されており、GaN系半導体を
材料とする半導体レーザが注目され現在では実用レベル
に達しつつある。
【０００３】図８はGaN系半導体レーザの構造断面図で
ある。このGaN系半導体レーザの製造方法を工程順に図
７を用いて説明する。
【０００４】（ａ）まず、サファイア基板８０１上に有
機金属気相成長法（MOVPE法）によりGaNバッファ層８０
２、n-GaN層８０３、n-AlGaNクラッド層８０４、n-GaN
光ガイド層８０５、Ga1-xInxN/Ga1-yInyN(0<y<x<1)から
成る多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層８０６、p-GaN第２
光ガイド層８０７、p-AlGaNクラッド層８０８、p-GaNコ
ンタクト層８０９を形成する。
【０００５】（ｂ）次に、p-GaNコンタクト層８０９の
上に、幅3〜10ミクロン程度のストライプ形状を有する
マスクパターン８１０を形成する。
【０００６】（ｃ）次に、例えば、Ｃｌ２とＡｒの混合
ガスを用いたＲＩＥにより、p-GaNコンタクト層８０９
とp-AlGaNクラッド層８０８上部を除去し、リッジスト
ライプを形成する。この時、p-AlGaNクラッド層８０８
の途中でエッチングを停止させる。
【０００７】（ｄ）マスクパターン８１０を除去する。
【０００８】（ｅ）次に、フォトリソグラフィーによる
パターニングの後に、例えば、Ｃｌ２とＡｒの混合ガス
を用いたＲＩＥにより、p-AlGaNクラッド層８０８、p-G
aN第２光ガイド層８０７、Ga1-xInxN/Ga1-yInyN(0<y<x<
1)から成る多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層８０６、n-Ga
N光ガイド層８０５、n-AlGaNクラッド層８０４を除去
し、n-GaN層８０３を露出させる。
【０００９】（ｆ）次に、保護膜として、例えば、Ｓｉ
Ｈ４とＮ２Ｏの混合ガスを原料とするプラズマＣＶＤ法
により、ＳｉＯ２８１１を形成する。リッジストライプ
とn-GaN層８０３を被覆するＳｉＯ２８１１の一部をエ
ッチングして、p-GaNコンタクト層８０９およびn-GaN層
８０３を露出させた後、p-GaNコンタクト層８０９上
に、例えば、Ni/Auからなるｐ電極８１２、またn-GaN層
８０３表面に、例えば、Ti/Alからなるｎ電極８１３を
形成する。
【００１０】以上の工程により形成されたＧａＮ系半導
体レーザにおいて、ｎ電極８１３を接地し、ｐ電極８１
２に電圧を印加すると、ＭＱＷ活性層８０６に向かって
ｐ電極８１２側からホールが、またｎ電極８１３側から
電子が注入され、前記ＭＱＷ活性層８０６内で光学利得
を生じ、発振波長400nm帯のレーザ発振を起こす。発振
波長は、ＭＱＷ活性層８０６の材料であるGa1-xInxN/Ga
1-yInyN薄膜の組成や膜厚によって変化する。現在室温
以上での連続発振が実現されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したレーザはリッ
ジストライプの幅とp-AlGaNクラッド層８０８の残し膜
厚を制御することによって、水平方向の横モードにおい
て基本モードでレーザ発振するような工夫が成される。
すなわち、基本横モードと高次モード（１次以上のモー
ド）の利得に差を設けることで、基本横モードでの発振
を可能としている。図６は、p-AlGaNクラッド層８０８
の残し膜厚dの値が、0.05μm、0.10μm、0.15μmの３つ
の構造について、基本モード（m=0）と高次モード（m=
1）の利得のリッジストライプの幅依存性を示したもの
である。リッジストライプ幅や、p-AlGaNクラッド層８
０８の残し膜厚が変動すると、基本モードと高次モード
のモード利得差が大きく変化することが分かる。したが
って、水平方向の横モード安定化のためには、リッジス
トライプ幅とp-AlGaNクラッド層８０８の残し膜厚の正
確な制御が要求されることが分かった。
【００１２】リッジストライプ幅に関しては、通常のフ
ォトリソグラフィーの手法を用いることで、制御可能で
ある。しかしながら、従来の製造方法においては、p-Al
GaNクラッド層８０８の残し膜厚は、エッチング時間に
より制御していたため、エッチングレートの変動などの
影響を受けやすく、制御性に問題があった。その結果、
歩留まり、量産性において、大きな課題を残している。
【００１３】本発明は上記の事情を鑑みてなされたもの
であり、水平方向の横モードの安定で、かつ、量産性に
優れた窒化物半導体素子とその製造方法を提供するもの
である。特に光ディスク用レーザへの応用において効果
的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子の製造方法では、第一の窒化物半導体層をエッチング
する際に、エッチング速度がAl組成依存性を有するエッ
チング方法を用い、かつ、上記第一の窒化物半導体層と
はAl組成の異なる第二の窒化物半導体層をエッチング停
止層として用いるエッチング工程を有することを特徴と
する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明における
窒化物半導体層の成長方法は、MOVPE法に限定するもの
ではなく、ハイドライド気相成長法（H-VPE法）や分子
線エピタキシー法（MBE法）など、窒化物半導体層を成
長させるためにこれまで提案されている全ての方法に適
用できる。
【００１６】（実施の形態１）図１は第１の実施の形態
を示すＧａＮ系半導体レーザの構造断面図である。図１
に示すレーザの作製方法を図２を用いて説明する。
【００１７】（ａ）まず、サファイア基板２０１上に５
００℃でTMGとNH3とを供給してＧａＮバッファ層２０２
を堆積する。その後、基板温度を1020℃まで昇温させ、
TMG、SiH4、TMA等を供給してn-ＧａＮ層２０３、n-Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層２０４、n-GaN光ガイド層２
０５、厚さ3.5nmのGa0.8In0.2N井戸層と厚さ6.0nmのＧ
ａＮバリア層から構成される多重量子井戸（ＭＱＷ）活
性層２０６、ｐ-GaN光ガイド層２０７、第一のｐ-Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層２０８、p-GaNエッチング停
止層２０９、第二のｐ-Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
２１０、ｐ-ＧａＮコンタクト層２１１を順次積層す
る。
【００１８】（ｂ）次に、ｐ-ＧａＮコンタクト層２１
１上にTa層２１２とＰｔ層２１３を形成する。そして、
Ｐｔ層２１３の上に、幅3.5ミクロン程度のストライプ
形状を有するレジストパターン２１４を形成する。
【００１９】（ｃ）次に、リッジストライプ形状を形成
するための、例えば、イオンミリングからなる第一のエ
ッチング工程を開始する。このエッチング工程では、Ｐ
ｔ層２１３、Ｔａ層２１２、p-GaNコンタクト層２１１
をエッチングした後、第二のp-AlGaNクラッド層２１０
の途中でエッチングを止める。それから、レジストパタ
ーン２１４を除去する。
【００２０】（ｄ）次に、GaNのエッチング速度がAlGaN
のエッチング速度より遅いエッチング方法によって、リ
ッジストライプ形状を形成するための、第二のエッチン
グ工程を開始する。GaNのエッチング速度が、AlGaNのエ
ッチング速度より遅いエッチング方法として、例えば、
２００℃に加熱したピロリン酸を用いる。このエッチン
グ工程では、第二のp-AlGaNクラッド層２１０の残りの
部分を、p-GaNエッチング停止層２０９が露出するまで
エッチングし、リッジストライプ形状を完成させる。上
記ピロリン酸によるGaNのエッチング速度はAlGaNのエッ
チング速度より遅いため、p-GaN層をエッチング停止層
として用いることが可能となる。
【００２１】（ｅ）次に、フォトリソグラフィーによる
パターニングの後に、例えば、Ｃｌ２とＡｒの混合ガス
を用いたＲＩＥにより、p-GaNエッチング停止層２０
９、第一のp-AlGaNクラッド層２０８、p-GaN第二の光ガ
イド層２０７、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２０６、
n-GaN光ガイド層２０５、n-AlGaNクラッド層２０４をエ
ッチングし、n-GaN層２０３を露出させる。
【００２２】（ｆ）次に、保護膜として、例えば、Ｓｉ
Ｈ4とＮ2Ｏの混合ガスを原料とするプラズマＣＶＤ法に
より、ＳｉＯ2膜２１５を形成する。リッジストライプ
とn-GaN層２０３を被覆するＳｉＯ２膜２１５の一部を
エッチングして、Pt層およびn-GaN層２０３を露出させ
た後、露出したPt層の上に、例えば、Auからなる配線電
極２１６、また露出したn-GaN層２０３の上に、例え
ば、Ti/Alからなるｎ電極２１７を形成する。
【００２３】以上の工程により形成されたＧａＮ系半導
体レーザにおいて、ｎ電極２１７を接地し、ｐ電極２１
６に電圧を印可すると、ＭＱＷ活性層２０６に向かって
ｐ電極２１６側からホールが、またｎ電極２１７側から
電子が注入され、前記ＭＱＷ活性層２０６内で光学利得
を生じ、発振波長405nmの波長でレーザ発振を起こす。
【００２４】図２に示す製造工程の特徴は、p-AlGaNク
ラッド層の残し膜厚制御を可能とする膜構造とエッチン
グ方法にある。すなわち、p型クラッド層を第一のp-AlG
aN層と第二のp-AlGaN層とその間に挟まれたp-GaN層から
なる三層構造とするとともに、GaNのエッチング速度がA
lGaNのエッチング速度より遅いエッチング液を用いて、
第二のp-AlGaN層のエッチングを行う。これにより、リ
ッジストライプ形成時のエッチングをp-GaNエッチング
停止層で停止することができる。この結果、p-AlGaNク
ラッド層の残し膜厚の制御性が向上し、水平横モードの
安定化が実現できる。
【００２５】また、本実施の形態では、リッジストライ
プを形成する際のマスクパターンとして、p-GaNコンタ
クト層の上に蒸着したTa層とPt層からなる積層マスクを
用いている。この理由は、TaとPtがピロリン酸に対する
耐性が高く、エッチングされにくいからである。TaやPt
のエッチングマスクと、AlGaN系結晶との選択比は100以
上あることが、筆者らの実験で分かっている。さらに、
Taはp-GaNに対して低抵抗オーミックコンタクトを形成
可能な金属であり、マスクパターンとして用いたTa/Pt
積層マスクは、そのままp電極として利用できる。した
がって、図２に示す製造工程は、リッジストライプとp
電極を同時に形成する自己整合プロセスであり、工程数
削減の点でも有効である。
【００２６】なお、本実施の形態では、Ta層とPt層から
なる積層マスクを用いたが、Ta層またはPt層からなる単
層マスク、あるいは、Ta層またはPt層の少なくとも一方
を含む積層マスクでも同様の効果を得ることができる。
【００２７】なお、本実施の形態では、リッジストライ
プ形状を形成するための第一のエッチング工程としてイ
オンミリングを用い、Ｐｔ層とＴａ層を加工したが、Ta
層は、例えばCF4を原料ガスとするＲＩＥによって容易
にエッチングすることも可能である。
【００２８】（実施の形態２）実施の形態１では、リッ
ジストライプを形成する際のウェットエッチングのマス
クとしてTa膜とPt膜からなる積層構造を用いた場合を示
した。本実施の形態では、SiO2をマスクとする場合につ
いて、図３を用いて説明する。
【００２９】（ａ）まず、サファイア基板３０１上に５
００℃でTMGとNH3とを供給してＧａＮバッファ層３０２
を堆積する。その後、基板温度を1020℃まで昇温させ、
TMG、SiH4、TMA等を供給してn-ＧａＮ層３０３、n-Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３０４、n-GaN光ガイド層３
０５、厚さ3.5nmのGa0.8In0.2N井戸層と厚さ6.0nmのＧ
ａＮバリア層から構成される多重量子井戸（ＭＱＷ）活
性層３０６、ｐ-GaN光ガイド層３０７、第一のｐ-Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３０８、p-GaNエッチング停
止層３０９、第二のｐ-Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
３１０、ｐ-ＧａＮコンタクト層３１１を順次積層す
る。
【００３０】（ｂ）次に、例えばＳｉＨ4とＮ2Ｏの混合
ガスを原料とするプラズマＣＶＤ法により、p-GaNコン
タクト層３１１の上にSiO2層を形成する。そして、SiO2
層をパターニングして、幅3ミクロン程度のストライプ
形状を有するSiO2パターン３１２を形成する。
【００３１】（ｃ）次に、リッジストライプ形状を形成
するための、例えば、Cl2とＡｒの混合ガスを用いたＲ
ＩＥからなる第一のエッチング工程を開始する。このエ
ッチング工程では、p-GaNコンタクト層３１１をエッチ
ングした後、第二のp-AlGaNクラッド層３１０の途中で
エッチングを止める。
【００３２】（ｄ）次に、GaNのエッチング速度がAlGaN
のエッチング速度より遅いエッチング方法によって、リ
ッジストライプ形状を形成するための、第二のエッチン
グ工程を開始する。GaNのエッチング速度が、AlGaNのエ
ッチング速度より遅いエッチング方法として、例えば、
180℃に加熱したピロリン酸を用いる。このエッチング
工程では、第二のp-AlGaNクラッド層３１０の残りの部
分を、p-GaNエッチング停止層３０９が露出するまでエ
ッチングし、リッジストライプ形状を完成させる。上記
ピロリン酸によるGaNのエッチング速度はAlGaNのエッチ
ング速度より遅いため、p-GaN層をエッチング停止層と
して用いることが可能となる。リッジストライプを形成
後、バッファードフッ酸によりSiO2パターン３１２を除
去する。
【００３３】（ｅ）次に、フォトリソグラフィーによる
パターニングの後に、例えば、Ｃｌ２とＡｒの混合ガス
を用いたＲＩＥにより、p-GaNエッチング停止層３０
９、第一のp-AlGaNクラッド層３０８、p-GaN第２光ガイ
ド層３０７、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層３０６、n-
GaN光ガイド層３０５、n-AlGaNクラッド層３０４をエッ
チングし、n-GaN層３０３を露出させる。
【００３４】（ｆ）次に、保護膜として、例えば、Ｓｉ
Ｈ4とＮ2Ｏの混合ガスを原料とするプラズマＣＶＤ法に
より、ＳｉＯ2膜３１３を形成する。リッジストライプ
とn-GaN層３０３を被覆するＳｉＯ２膜３１３の一部を
エッチングして、p-GaNコンタクト層３１１およびn-GaN
層３０３を露出させた後、露出したp-GaNコンタクト層
３１１の上に、例えば、Ni/Auからなるｐ電極３１４、
また露出したn-GaN層３０３の上に、例えば、Ti/Alから
なるｎ電極３１５を形成する。
【００３５】以上の工程により形成されたＧａＮ系半導
体レーザにおいて、ｎ電極３１７を接地し、ｐ電極３１
６に電圧を印可すると、ＭＱＷ活性層３０６に向かって
ｐ電極３１６側からホールが、またｎ電極３１７側から
電子が注入され、前記ＭＱＷ活性層３０６内で光学利得
を生じ、発振波長405nmの波長でレーザ発振を起こす。
【００３６】図３に示す製造工程の特徴は、p-AlGaNク
ラッド層の残し膜厚制御を可能とする膜構造とエッチン
グ方法にある。すなわち、p型クラッド層を第一のp-AlG
aN層と第二のp-AlGaN層とその間に挟まれたp-GaN層から
なる三層構造とするとともに、GaNのエッチング速度がA
lGaNのエッチング速度より遅いエッチング液を用いて、
第二のp-AlGaN層のエッチングを行う。これにより、リ
ッジストライプ形成時のエッチングをp-GaNエッチング
停止層で停止することができる。この結果、p-AlGaNク
ラッド層の残し膜厚の制御性が向上し、水平横モードの
安定化が実現できる。
【００３７】（実施の形態３）図４は第３の実施の形態
を示すＧａＮ系半導体レーザの構造断面図である。実施
の形態１、２では、エッチング停止層がp-GaN層であっ
た。本実施の形態では、エッチング停止層４０９がAlGa
NとGaNを交互に積み重ねた多層構造で構成される。ま
た、エッチング停止層の平均Ａｌ組成が第一のｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層のＡｌ組成にほぼ等しくなるように設
定する。こうすることによって、エッチング停止層の実
効的な屈折率を第一のｐ型AlGaNクラッド層とほぼ同一
にすることができ、GaNの屈折率がAlGaNの屈折率より低
いことに起因する垂直横モードの不安定化を抑制でき
る。
【００３８】（実施の形態４）図５は第４の実施の形態
を示すＧａＮ系半導体レーザの構造断面図である。本実
施の形態では第二のクラッド層５１０がAl組成20%以下
のp-ＡｌＧａＮとAl組成20%以上のp-AlGaNを交互に積み
重ねた多層構造で構成されている。このような構造は、
特に、紫外線領域の発振波長を有するＧａＮ系半導体レ
ーザにおいて有効である。例えば、325nm程度の発振波
長を得るためには、クラッド層の禁制帯幅として4.2eV
程度が必要となる。この禁制帯幅はAl組成29%程度のAlG
aNに相当する。しかしながら、Al組成20%以上では、良
好なp型AlGaNを形成することは困難である。そこで、例
えば、Al組成15%のp-AlGaN層2nmとAl組成30%のp-AlGaN
層48nmを交互に積層することで、p型伝導を確保しつ
つ、禁制帯幅4.2eVを達成することができる。
【００３９】なお、本発明ではGaN系半導体レーザを例
に取って説明したが、発光ダイオードや電子デバイス等
の製造にも本発明の効果は大きいことは言うまでもな
い。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明による窒化物半導
体素子の製造方法では、第一の窒化物半導体層をエッチ
ングする際に、エッチング速度がAl組成依存性を有する
エッチング方法を用い、かつ、上記第一の窒化物半導体
層とはAl組成の異なる第二の窒化物半導体層をエッチン
グ停止層として用いるエッチング工程を有することを特
徴とする。本手法を、リッジストライプ構造を形成する
ためのエッチング工程に用いることにより、ｐ型クラッ
ド層の残し膜厚の制御性が向上し、水平横モードの安定
化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すGaN系半導体
レーザの素子断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すGaN系半導体
レーザの製造工程図
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すGaN系半導体
レーザの製造工程図
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すGaN系半導体
レーザの素子断面図
【図５】本発明の第４の実施の形態を示すGaN系半導体
レーザの素子断面図
【図６】従来の課題を説明するための図で、半導体レー
ザのリッジストライプ幅およびp型クラッド層残し膜厚
と利得の関係を示した図
【図７】従来のGaN系半導体レーザの製造工程を説明す
るための図
【図８】従来のGaN系半導体レーザの素子断面図
【符号の説明】
２０１ サファイア基板 ２０２ バッファ層 ２０３ n-ＧａＮ層 ２０４ n-ＡｌＧａＮクラッド層 ２０５ n-GaN光ガイド層 ２０６ ＭＱＷ活性層 ２０７ p-GaN光ガイド層 ２０８ 第一のp-ＡｌＧａＮクラッド層 ２０９ p-GaNエッチング停止層 ２１０ 第二のp-AlGaNクラッド層 ２１１ p-GaNコンタクト層 ２１２ Ta層 ２１３ Pt層 ２１４ レジストパターン ２１５ SiO2膜 ２１６ p電極 ２１７ n電極 ３０１ サファイア基板 ３０２ バッファ層 ３０３ n-ＧａＮ層 ３０４ n-ＡｌＧａＮクラッド層 ３０５ n-GaN光ガイド層 ３０６ ＭＱＷ活性層 ３０７ p-GaN光ガイド層 ３０８ 第一のp-ＡｌＧａＮクラッド層 ３０９ p-GaNエッチング停止層 ３１０ 第二のp-AlGaNクラッド層 ３１１ p-GaNコンタクト層 ３１２ SiO2パターン ３１３ SiO2膜 ３１４ p電極 ３１５ n電極 ４０１ サファイア基板 ４０２ バッファ層 ４０３ n-ＧａＮ層 ４０４ n-ＡｌＧａＮクラッド層 ４０５ n-GaN光ガイド層 ４０６ ＭＱＷ活性層 ４０７ p-GaN光ガイド層 ４０８ 第一のp-ＡｌＧａＮクラッド層 ４０９ エッチング停止層 ４１０ 第二のp-AlGaNクラッド層 ４１１ p-GaNコンタクト層 ４１２ Ta層 ４１３ Pt層 ４１５ SiO2膜 ４１６ 配線電極 ４１７ n電極 ５０１ サファイア基板 ５０２ バッファ層 ５０３ n-ＧａＮ層 ５０４ n-ＡｌＧａＮクラッド層 ５０５ n-GaN光ガイド層 ５０６ ＭＱＷ活性層 ５０７ p-GaN光ガイド層 ５０８ 第一のp-ＡｌＧａＮクラッド層 ５０９ エッチング停止層 ５１０ 第二のp-AlGaNクラッド層 ５１１ p-GaNコンタクト層 ５１２ Ta層 ５１３ Pt層 ５１５ SiO2膜 ５１６ 配線電極 ５１７ n電極 ８０１ サファイア基板 ８０２ バッファ層 ８０３ n-ＧａＮ層 ８０４ n-ＡｌＧａＮクラッド層 ８０５ n-GaN光ガイド層 ８０６ ＭＱＷ活性層 ８０７ p-GaN光ガイド層 ８０８ p-ＡｌＧａＮクラッド層 ８０９ p-GaNコンタクト層 ８１０ マスクパターン ８１１ SiO2膜 ８１２ p電極 ８１３ n電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 政勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮永 良子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 水内 公典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA14 CA05 CA34 CA40 CA65 CA74 CA83 CA92

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一の窒化物半導体層をエッチングする
    際に、エッチング速度がAl組成依存性を有するエッチン
    グ方法を用い、かつ、上記第一の窒化物半導体層とはAl
    組成の異なる第二の窒化物半導体層をエッチング停止層
    として用いるエッチング工程を有することを特徴とする
    窒化物半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項２】 Alを含有する窒化物半導体層をエッチン
    グをする際に、ピロリン酸を主成分とするエッチング液
    を用い、かつ、Al組成が上記第一の窒化物半導体層より
    少ない第二の窒化物半導体層をエッチング停止層として
    用いるエッチング工程を有することを特徴とする窒化物
    半導体素子の製造方法。
  3. 【請求項３】 TaまたはPtをエッチングマスクとして窒
    化物半導体をエッチングすることを特徴とする窒化物半
    導体のエッチング方法。
  4. 【請求項４】 Alを含有する窒化物半導体層をエッチン
    グをする際に、ピロリン酸を主成分とするエッチング液
    を用い、かつ、Al組成が上記第一の窒化物半導体層より
    少ない第二の窒化物半導体層をエッチング停止層として
    用い、かつ、少なくともＴａまたはＰｔからなるエッチ
    ングマスクを用いるエッチング工程を有することを特徴
    とする窒化物半導体素子の製造方法。
  5. 【請求項５】 第一のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層および
    第二のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と、その間に挟まれた
    エッチング停止層からなる多層構造を形成する工程と、
    上記第二のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の上にｐ型ＧａＮ
    コンタクト層を形成する工程と、上記ｐ型ＧａＮコンタ
    クト層の上にストライプ形状にパターニングされたマス
    クを形成する工程と、上記マスクを介して、ｐ型ＧａＮ
    コンタクト層と上記第二のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を
    上記エッチング停止層に達するまでエッチングすること
    により、リッジ部を形成する工程を有することを特徴と
    する窒化物半導体素子の製造方法。
  6. 【請求項６】 エッチング停止層が第二のｐ型クラッド
    層よりＡｌ組成の小さなｐ型ＡｌＧａＮ、または、ｐ型
    ＧａＮであることを特徴とする請求項５記載の窒化物半
    導体素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 エッチング停止層がｐ型ＡｌＧａＮとｐ
    型ＧａＮの多層構造で形成されており、エッチング停止
    層の平均Ａｌ組成が第一のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の
    Ａｌ組成にほぼ等しいことを特徴とする請求項５記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 Ｔａ、Ｐｔ、または、ＴａとＰｔの積層
    構造からなるマスクを介して、リッジ部のエッチングが
    行われることを特徴とする請求項５、６、７のいずれか
    に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 リッジ部形成のためのエッチング工程
    が、ピロ燐酸によるウェットエッチングであることを特
    徴とする請求項５、６、７、８のいずれかに記載の窒化
    物半導体素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 リッジ部形成のためのエッチング工程
    が、ドライエッチングからなる第一のエッチング工程と
    ピロ燐酸によるウェットエッチングからなる第二のエッ
    チング工程の二段階で行われることを特徴とする請求項
    ９記載の窒化物半導体素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 活性層と同一面積にパターニングされ
    た第一のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を有するとともに、
    第二のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層とｐ型ＧａＮコンタク
    ト層で構成されたリッジ部を有し、さらに、上記第一の
    ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と上記第二のｐ型ＡｌＧａＮ
    クラッド層の間に、上記第二のｐ型ＡｌＧａＮクラッド
    層とは組成の異なるエッチング停止層を有することを特
    徴とするリッジ導波路型の窒化物半導体素子。
  12. 【請求項１２】 エッチング停止層が、第二のｐ型クラ
    ッド層よりＡｌ組成の小さなｐ型ＡｌＧａＮ、または、
    ｐ型ＧａＮで構成されることを特徴とする請求項１１記
    載の窒化物半導体素子。
  13. 【請求項１３】 エッチング停止層が、ｐ型ＡｌＧａＮ
    とｐ型ＧａＮの多層構造で形成されており、かつ、エッ
    チング停止層の平均Ａｌ組成が第一のｐ型ＡｌＧａＮク
    ラッド層のＡｌ組成にほぼ等しいことを特徴とする請求
    項１１記載の窒化物半導体素子。
  14. 【請求項１４】 ｐ型電極が、少なくともＴａ、また
    は、Ｐｔ、または、ＴａとＰｔの積層構造のいずれかで
    構成されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれ
    かに記載の窒化物半導体素子。
  15. 【請求項１５】 第一のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層と第
    二のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の少なくとも一方が、ｐ
    −ＡｌxＧａ1-xＮ層とｐ−ＡｌyＧａ1-yＮ層の周期構造
    で構成されており、上記周期構造が、平均ＡｌＮ組成２
    ９％以上、かつ、１≧ｘ≧０．２≧ｙ≧０の関係を満足
    することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記
    載の窒化物半導体素子。
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