JP2001168028A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物の結晶製造方法、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶基板、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶膜およびデバイスの製造方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物の結晶製造方法、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶基板、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶膜およびデバイスの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 表面欠陥の無い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
結晶基板および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜、そ
れらを製造するための窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結
晶製造方法、ならびにそれらを用いたデバイスの製造方
法を提供する。 【課題手段】 基体１１の表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物の結晶を成長させて下地結晶層１２を形成し、下
地結晶層１２の表面に第１のマスクパターン１３を形成
する。これをマスクとして下地結晶層１２をエッチング
したのち、窒化物系中間結晶層１４を形成する。続い
て、この表面に第２のマスクパターン１５を形成し、こ
れを介して中間結晶層１４をエッチングしたのち、窒化
物系結晶を成長させて表面結晶層を形成する。中間結晶
層１４の結晶成長は下地結晶層１２のエッチング溝１２
ａの側面から開始されるため、中間結晶層１４への転位
の伝播が起こりにくい。
結晶基板および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜、そ
れらを製造するための窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結
晶製造方法、ならびにそれらを用いたデバイスの製造方
法を提供する。 【課題手段】 基体１１の表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物の結晶を成長させて下地結晶層１２を形成し、下
地結晶層１２の表面に第１のマスクパターン１３を形成
する。これをマスクとして下地結晶層１２をエッチング
したのち、窒化物系中間結晶層１４を形成する。続い
て、この表面に第２のマスクパターン１５を形成し、こ
れを介して中間結晶層１４をエッチングしたのち、窒化
物系結晶を成長させて表面結晶層を形成する。中間結晶
層１４の結晶成長は下地結晶層１２のエッチング溝１２
ａの側面から開始されるため、中間結晶層１４への転位
の伝播が起こりにくい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体レー
ザ素子などのデバイスの製造方法、およびデバイスの製
造方法に用いられる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基
板および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜、もしくは
これらを製造するための窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の
結晶製造方法に関する。
ザ素子などのデバイスの製造方法、およびデバイスの製
造方法に用いられる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基
板および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜、もしくは
これらを製造するための窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の
結晶製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、例えば半導体レーザ素子や発光
ダイオード（ＬＥＤ）などのデバイスの製造工程では、
例えばＧａＮ（窒化ガリウム）などのいわゆる窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶基板あるいは結晶膜の表面に
半導体膜などを積層形成している。このような製造工程
で用いられる結晶基板（あるいは結晶膜）を得るために
は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のバルク結晶を形成する
ことが望ましいが、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のバル
ク結晶は製造が困難であるため、実際には、例えばＡｌ
2 Ｏ3 （サファイア）の基体の上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物の結晶をエピタキシャル成長させるという方法
が用いられている。
ダイオード（ＬＥＤ）などのデバイスの製造工程では、
例えばＧａＮ（窒化ガリウム）などのいわゆる窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶基板あるいは結晶膜の表面に
半導体膜などを積層形成している。このような製造工程
で用いられる結晶基板（あるいは結晶膜）を得るために
は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のバルク結晶を形成する
ことが望ましいが、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物のバル
ク結晶は製造が困難であるため、実際には、例えばＡｌ
2 Ｏ3 （サファイア）の基体の上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物の結晶をエピタキシャル成長させるという方法
が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基体と
その上に形成される結晶の結晶構造の違いや、それらの
相互作用の弱さのため、両者の界面から転位が発生し易
い。このような転位は結晶の成長方向に延び、結晶を貫
通してその表面にまで達する。その結果、得られる結晶
基板または結晶膜には表面欠陥が多いという問題があっ
た。
その上に形成される結晶の結晶構造の違いや、それらの
相互作用の弱さのため、両者の界面から転位が発生し易
い。このような転位は結晶の成長方向に延び、結晶を貫
通してその表面にまで達する。その結果、得られる結晶
基板または結晶膜には表面欠陥が多いという問題があっ
た。
【０００４】この問題を解決するため、特開平１０−３
１２９７１号公報では、Ａｌ2 Ｏ3からなる基体の表面
にＧａＮからなる下地層を形成し、その下地層の表面に
ＳｉＯ2 （二酸化ケイ素）からなるマスクパターンを形
成し、このマスクパターンを介して下地層の表面にＧａ
Ｎの結晶を成長させる方法が提案されている。この方法
によれば、転位の成長がマスクパターンによって阻ま
れ、結晶を貫通してその表面にまで達する転位（いわゆ
る、貫通転位）の数が減少する。しかしながら、この方
法では、マスクパターンの開口部分を通過して成長した
転位がそのまま結晶を貫通してしまうことから、結晶基
板または結晶膜の欠陥の数を十分低減することができな
い。
１２９７１号公報では、Ａｌ2 Ｏ3からなる基体の表面
にＧａＮからなる下地層を形成し、その下地層の表面に
ＳｉＯ2 （二酸化ケイ素）からなるマスクパターンを形
成し、このマスクパターンを介して下地層の表面にＧａ
Ｎの結晶を成長させる方法が提案されている。この方法
によれば、転位の成長がマスクパターンによって阻ま
れ、結晶を貫通してその表面にまで達する転位（いわゆ
る、貫通転位）の数が減少する。しかしながら、この方
法では、マスクパターンの開口部分を通過して成長した
転位がそのまま結晶を貫通してしまうことから、結晶基
板または結晶膜の欠陥の数を十分低減することができな
い。
【０００５】そこで、同公報には、マスクパターンを結
晶の厚さ方向に二重に形成し、一方のマスクパターンの
開口部を通過して成長した転位をもう一方のマスクパタ
ーンで遮るようにした方法が開示されている。しかしな
がら、この方法では、一方のマスクパターンの開口部と
他方のマスクパターンとが結晶の厚さ方向に重なり合う
ように両者を正確に位置合わせする必要があり、作業が
困難になるという問題がある。
晶の厚さ方向に二重に形成し、一方のマスクパターンの
開口部を通過して成長した転位をもう一方のマスクパタ
ーンで遮るようにした方法が開示されている。しかしな
がら、この方法では、一方のマスクパターンの開口部と
他方のマスクパターンとが結晶の厚さ方向に重なり合う
ように両者を正確に位置合わせする必要があり、作業が
困難になるという問題がある。
【０００６】また、第４６回応用物理学関係連合講演会
１９９９年春講演予稿集の第４１６頁には、Ａｌ2 Ｏ3
製の基体上に形成されたＧａＮなどの下地層の表面に凹
部を加工し、その下地層の表面にＧａＮ結晶を再成長さ
せる方法が開示されている。この方法によれば、下地層
の凹部において転位の成長の方向が変化するため、結晶
を貫通する転位の数はある程度減少する。しかしなが
ら、この方法では、下地層の凹部以外の部分から転位が
伝播するため、貫通転位の数を十分減少させることがで
きないという問題がある。
１９９９年春講演予稿集の第４１６頁には、Ａｌ2 Ｏ3
製の基体上に形成されたＧａＮなどの下地層の表面に凹
部を加工し、その下地層の表面にＧａＮ結晶を再成長さ
せる方法が開示されている。この方法によれば、下地層
の凹部において転位の成長の方向が変化するため、結晶
を貫通する転位の数はある程度減少する。しかしなが
ら、この方法では、下地層の凹部以外の部分から転位が
伝播するため、貫通転位の数を十分減少させることがで
きないという問題がある。
【０００７】また、MRS Internet J.Nitride Semicond.
Res. 4S1, G3.38 (1999) およびMRS Internet J.Nitri
de Semicond. Res. 4S1, G4.9 (1999)では、「Ｐｅｎｄ
ｅｏ−Ｅｐｉｔａｘｙ」という横方向成長を利用した貫
通転位防止方法が提案されている。前者では、種結晶と
なるＧａＮ結晶に溝を形成し、その溝の側面から横方向
に結晶を再成長させるようにしている。後者では、種結
晶となるＧａＮ結晶の表面にマスクパターンを形成した
のち、エッチングを行って溝を形成し、その溝の側面か
ら横方向に結晶を再成長させると共に、種結晶表面から
の結晶成長をマスクパターンによって抑えるようにして
いる。しかしながら、前者では種結晶の表面から転位が
伸びる可能性があり、後者ではマスクパターンの上に新
たな転位が発生する可能性があるため、表面欠陥の発生
を十分に防止することができないという問題点がある。
Res. 4S1, G3.38 (1999) およびMRS Internet J.Nitri
de Semicond. Res. 4S1, G4.9 (1999)では、「Ｐｅｎｄ
ｅｏ−Ｅｐｉｔａｘｙ」という横方向成長を利用した貫
通転位防止方法が提案されている。前者では、種結晶と
なるＧａＮ結晶に溝を形成し、その溝の側面から横方向
に結晶を再成長させるようにしている。後者では、種結
晶となるＧａＮ結晶の表面にマスクパターンを形成した
のち、エッチングを行って溝を形成し、その溝の側面か
ら横方向に結晶を再成長させると共に、種結晶表面から
の結晶成長をマスクパターンによって抑えるようにして
いる。しかしながら、前者では種結晶の表面から転位が
伸びる可能性があり、後者ではマスクパターンの上に新
たな転位が発生する可能性があるため、表面欠陥の発生
を十分に防止することができないという問題点がある。
【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、表面欠陥の少ない窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物結晶基板および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
結晶膜、それらを製造するための窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物の結晶製造方法、もしくはそれらを用いたデバイ
スの製造方法を提供することにある。
ので、その目的は、表面欠陥の少ない窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物結晶基板および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
結晶膜、それらを製造するための窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物の結晶製造方法、もしくはそれらを用いたデバイ
スの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法は、基体の表面に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長させることにより
第１の結晶層を形成する第１の成長工程と、第１の結晶
層の表面に第１のマスクパターンを形成する第１のマス
ク形成工程と、第１のマスクパターンを介して第１の結
晶層をエッチングする第１のエッチング工程と、第１の
結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長さ
せることにより第２の結晶層を形成する第２の成長工程
と、第２の結晶層の表面に第２のマスクパターンを形成
する第２のマスク形成工程と、第２のマスクパターンを
介して第２の結晶層をエッチングする第２のエッチング
工程と、第２の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
の結晶を成長させることにより第３の結晶層を形成する
第３の成長工程とを含むものである。
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法は、基体の表面に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長させることにより
第１の結晶層を形成する第１の成長工程と、第１の結晶
層の表面に第１のマスクパターンを形成する第１のマス
ク形成工程と、第１のマスクパターンを介して第１の結
晶層をエッチングする第１のエッチング工程と、第１の
結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長さ
せることにより第２の結晶層を形成する第２の成長工程
と、第２の結晶層の表面に第２のマスクパターンを形成
する第２のマスク形成工程と、第２のマスクパターンを
介して第２の結晶層をエッチングする第２のエッチング
工程と、第２の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
の結晶を成長させることにより第３の結晶層を形成する
第３の成長工程とを含むものである。
【００１０】また、本発明によるデバイスの製造方法
は、結晶基板または結晶膜を形成する結晶成長工程と、
結晶基板または結晶膜の上に所定の素子膜を形成する素
子膜形成工程とを含むものであって、結晶成長工程が、
基体の表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長
させることにより第１の結晶層を形成する第１の成長工
程と、第１の結晶層の表面に第１のマスクパターンを形
成する第１のマスク形成工程と、第１のマスクパターン
を介して第１の結晶層をエッチングする第１のエッチン
グ工程と、第１の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物の結晶を成長させることにより第２の結晶層を形成す
る第２の成長工程と、第２の結晶層の表面に第２のマス
クパターンを形成する第２のマスク形成工程と、第２の
マスクパターンを介して第２の結晶層をエッチングする
第２のエッチング工程と、第２の結晶層から窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長させることにより第３の
結晶層を形成する第３の成長工程とを含むようにしたも
のである。
は、結晶基板または結晶膜を形成する結晶成長工程と、
結晶基板または結晶膜の上に所定の素子膜を形成する素
子膜形成工程とを含むものであって、結晶成長工程が、
基体の表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長
させることにより第１の結晶層を形成する第１の成長工
程と、第１の結晶層の表面に第１のマスクパターンを形
成する第１のマスク形成工程と、第１のマスクパターン
を介して第１の結晶層をエッチングする第１のエッチン
グ工程と、第１の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物の結晶を成長させることにより第２の結晶層を形成す
る第２の成長工程と、第２の結晶層の表面に第２のマス
クパターンを形成する第２のマスク形成工程と、第２の
マスクパターンを介して第２の結晶層をエッチングする
第２のエッチング工程と、第２の結晶層から窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長させることにより第３の
結晶層を形成する第３の成長工程とを含むようにしたも
のである。
【００１１】また、本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物結晶基板は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物からな
る複数の結晶層を含み、この複数の結晶層が、第１の開
口部を有する第１の結晶層と、第１の結晶層を覆って形
成され第２の開口部または溝部を有する第２の結晶層
と、第１の結晶層および第２の結晶層を覆って形成され
た第３の結晶層とを含むよう構成されている。
化合物結晶基板は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物からな
る複数の結晶層を含み、この複数の結晶層が、第１の開
口部を有する第１の結晶層と、第１の結晶層を覆って形
成され第２の開口部または溝部を有する第２の結晶層
と、第１の結晶層および第２の結晶層を覆って形成され
た第３の結晶層とを含むよう構成されている。
【００１２】また、本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物結晶膜は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる
複数の結晶層を含み、この複数の結晶層が、第１の開口
部を有する第１の結晶層と、第１の結晶層を覆って形成
され第２の開口部または溝部を有する第２の結晶層と、
第１の結晶層および第２の結晶層を覆って形成された第
３の結晶層とを含むよう構成されている。
化合物結晶膜は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる
複数の結晶層を含み、この複数の結晶層が、第１の開口
部を有する第１の結晶層と、第１の結晶層を覆って形成
され第２の開口部または溝部を有する第２の結晶層と、
第１の結晶層および第２の結晶層を覆って形成された第
３の結晶層とを含むよう構成されている。
【００１３】本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
の結晶製造方法またはデバイスの製造方法では、第１の
エッチング工程によりエッチングされた第１の結晶層か
ら第２の結晶層を成長させているため、第１の結晶層の
エッチングにより形成された開口部の例えば側面から結
晶成長が進行する。従って、第２の結晶層への転位の伝
播が抑制される。また、第１のマスクパターン上に新た
な転位が発生したとしても、この転位は第２のエッチン
グ工程により除去される。
の結晶製造方法またはデバイスの製造方法では、第１の
エッチング工程によりエッチングされた第１の結晶層か
ら第２の結晶層を成長させているため、第１の結晶層の
エッチングにより形成された開口部の例えば側面から結
晶成長が進行する。従って、第２の結晶層への転位の伝
播が抑制される。また、第１のマスクパターン上に新た
な転位が発生したとしても、この転位は第２のエッチン
グ工程により除去される。
【００１４】また、本発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物の結晶基板、または窒化物系ＩＩ−Ｖ族化合物結
晶膜では、第１の結晶層に形成された第１の開口部の例
えば側面から第２の結晶層を成長させることができ、こ
のようにすれば第１の結晶層内の転位の第２の結晶層へ
の伝播を抑制することができる。さらに、第１の結晶層
の表面（あるいは、第１の結晶層の表面に形成されたマ
スク）から転位が延びた場合であっても、この転位を第
２の開口部の形成により除去することができる。
化合物の結晶基板、または窒化物系ＩＩ−Ｖ族化合物結
晶膜では、第１の結晶層に形成された第１の開口部の例
えば側面から第２の結晶層を成長させることができ、こ
のようにすれば第１の結晶層内の転位の第２の結晶層へ
の伝播を抑制することができる。さらに、第１の結晶層
の表面（あるいは、第１の結晶層の表面に形成されたマ
スク）から転位が延びた場合であっても、この転位を第
２の開口部の形成により除去することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】図１（Ａ）〜（Ｇ）および図２（Ａ）〜
（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法を表す工程毎の断面図
である。この結晶製造方法は、例えば半導体レーザ素子
や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを形成するための窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶基板を製造するものであ
る。ここでは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物としてＧａ
Ｎ（窒化ガリウム）の結晶を形成するものとする。
（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法を表す工程毎の断面図
である。この結晶製造方法は、例えば半導体レーザ素子
や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを形成するための窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶基板を製造するものであ
る。ここでは、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物としてＧａ
Ｎ（窒化ガリウム）の結晶を形成するものとする。
【００１７】図１（Ａ）に示したように、ここでは、例
えばＡｌ2 Ｏ3 （サファイア）からなる基体１１を用い
る。なお、基体１１の材料としては、Ａｌ2 Ｏ3 の他
に、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＡｓ
（砒化ガリウム）、ＭｇＡｌ2Ｏ4 （マグネシウム・ア
ルミニウム複合酸化物）、ＬｉＧａＯ2 （リチウム・ガ
リウム複合酸化物）およびＧａＮを用いることができ
る。
えばＡｌ2 Ｏ3 （サファイア）からなる基体１１を用い
る。なお、基体１１の材料としては、Ａｌ2 Ｏ3 の他
に、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＡｓ
（砒化ガリウム）、ＭｇＡｌ2Ｏ4 （マグネシウム・ア
ルミニウム複合酸化物）、ＬｉＧａＯ2 （リチウム・ガ
リウム複合酸化物）およびＧａＮを用いることができ
る。
【００１８】次に、図１（Ｂ）に示したように、基体１
１の表面に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition ：有機金属化学気相蒸着）法、Ｍ
ＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）
法、その他の気相成長法などを用いてＧａＮを結晶成長
させ、例えば厚さ２μｍの下地結晶層１２を形成する。
１の表面に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition ：有機金属化学気相蒸着）法、Ｍ
ＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）
法、その他の気相成長法などを用いてＧａＮを結晶成長
させ、例えば厚さ２μｍの下地結晶層１２を形成する。
【００１９】続いて、図１（Ｃ）に示したように、下地
結晶層１２の表面に例えばスパッタ法によりＳｉ3 Ｎ4
（窒化ケイ素）からなる膜およびＳｉＯ2 （酸化ケイ
素）からなる膜をこの順に積層形成したのち、この積層
膜を例えばフォトリソグラフィー法およびドライエッチ
ング法によりパターニングする。これにより、Ｓｉ3 Ｎ
4 からなる下層１３ａとＳｉＯ2 からなる上層１３ｂと
を含む第１のマスクパターン１３を形成する。第１のマ
スクパターン１３は、例えば４μｍの間隔を開けて配列
された例えば幅５μｍの多数の平行なストライプ１３０
を有している。この場合、ストライプ１３０の配列周期
（ストライプの幅と間隔を合わせた値）は９μｍであ
る。なお、第１のマスクパターン１３のストライプ１３
０の厚さは、例えば０．２μｍである。
結晶層１２の表面に例えばスパッタ法によりＳｉ3 Ｎ4
（窒化ケイ素）からなる膜およびＳｉＯ2 （酸化ケイ
素）からなる膜をこの順に積層形成したのち、この積層
膜を例えばフォトリソグラフィー法およびドライエッチ
ング法によりパターニングする。これにより、Ｓｉ3 Ｎ
4 からなる下層１３ａとＳｉＯ2 からなる上層１３ｂと
を含む第１のマスクパターン１３を形成する。第１のマ
スクパターン１３は、例えば４μｍの間隔を開けて配列
された例えば幅５μｍの多数の平行なストライプ１３０
を有している。この場合、ストライプ１３０の配列周期
（ストライプの幅と間隔を合わせた値）は９μｍであ
る。なお、第１のマスクパターン１３のストライプ１３
０の厚さは、例えば０．２μｍである。
【００２０】次に、図１（Ｄ）に示したように、第１の
マスクパターン１３をマスクとして例えばドライエッチ
ングを行い、下地結晶層１２の第１のマスクパターン１
３に覆われていない部分を選択的に除去する。エッチン
グ深さは、下地結晶層１２を基体１１に達するまで除去
するに十分な深さとする。このエッチングにより、下地
結晶層１２には、例えばストライプ形状の開口部１２ａ
が形成される。なお、ドライエッチングは、例えばＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）
法を用いて行うのが望ましい。
マスクパターン１３をマスクとして例えばドライエッチ
ングを行い、下地結晶層１２の第１のマスクパターン１
３に覆われていない部分を選択的に除去する。エッチン
グ深さは、下地結晶層１２を基体１１に達するまで除去
するに十分な深さとする。このエッチングにより、下地
結晶層１２には、例えばストライプ形状の開口部１２ａ
が形成される。なお、ドライエッチングは、例えばＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）
法を用いて行うのが望ましい。
【００２１】次に、図１（Ｅ）に示したように、上記の
下地結晶層１２上に例えばＭＯＣＶＤ法などを用いてＧ
ａＮの結晶層を成長させることにより、中間結晶層１４
を形成する。このとき、ＧａＮの結晶成長は、主に下地
結晶層１２のエッチングにより形成された開口部１２ａ
の側面から進行する。中間結晶層１４は、第１のマスク
パターン１３を完全に覆う厚さ、例えば８μｍまで成長
させる。
下地結晶層１２上に例えばＭＯＣＶＤ法などを用いてＧ
ａＮの結晶層を成長させることにより、中間結晶層１４
を形成する。このとき、ＧａＮの結晶成長は、主に下地
結晶層１２のエッチングにより形成された開口部１２ａ
の側面から進行する。中間結晶層１４は、第１のマスク
パターン１３を完全に覆う厚さ、例えば８μｍまで成長
させる。
【００２２】続いて、図１（Ｆ）に示したように、中間
結晶層１４の表面に、例えばスパッタ法によりＳｉＯ2
からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法およびド
ライエッチング法によりパターニングして第２のマスク
パターン１５を形成する。第２のマスクパターン１５
は、例えば４μｍの間隔で配列された例えば幅５μｍの
多数のストライプ１５０を有しており、このストライプ
１５０の配列周期は９μｍとなる。すなわち、第２のマ
スクパターン１５は、第１のマスクパターン１３と同様
の配列パターンにより形成されている。
結晶層１４の表面に、例えばスパッタ法によりＳｉＯ2
からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法およびド
ライエッチング法によりパターニングして第２のマスク
パターン１５を形成する。第２のマスクパターン１５
は、例えば４μｍの間隔で配列された例えば幅５μｍの
多数のストライプ１５０を有しており、このストライプ
１５０の配列周期は９μｍとなる。すなわち、第２のマ
スクパターン１５は、第１のマスクパターン１３と同様
の配列パターンにより形成されている。
【００２３】第２のマスクパターン１５の形成の際に
は、第２のマスクパターン１５のストライプ１５０が第
１のマスクパターン１３の開口部（隣接するストライプ
１３０の間の部分）と厚さ方向に重なり合い、第２のマ
スクパターン１５の開口部（隣接するストライプ１５０
の間の部分）が第１のマスクパターン１３のストライプ
１３０と厚さ方向に重なり合うように、第２のマスクパ
ターン１５を第１のマスクパターン１３に対して位置合
わせする。
は、第２のマスクパターン１５のストライプ１５０が第
１のマスクパターン１３の開口部（隣接するストライプ
１３０の間の部分）と厚さ方向に重なり合い、第２のマ
スクパターン１５の開口部（隣接するストライプ１５０
の間の部分）が第１のマスクパターン１３のストライプ
１３０と厚さ方向に重なり合うように、第２のマスクパ
ターン１５を第１のマスクパターン１３に対して位置合
わせする。
【００２４】次に、図１（Ｇ）に示したように、第２の
マスクパターン１５をマスクとして例えばＲＩＥ法によ
るドライエッチングを行い、中間結晶層１４の第２のマ
スクパターン１５に覆われていない部分を選択的に除去
する。エッチング深さは、中間結晶層１４を第１のマス
クパターン１３に達するまで除去するに十分な深さとす
る。このエッチングにより、中間結晶層１４には、例え
ばストライプ形状の開口部１４ａが形成される。なお、
このエッチングでは、第１のマスクパターン１３のスト
ライプ１３０がエッチングストッパーとなるため、下地
結晶層１２は除去されない。
マスクパターン１５をマスクとして例えばＲＩＥ法によ
るドライエッチングを行い、中間結晶層１４の第２のマ
スクパターン１５に覆われていない部分を選択的に除去
する。エッチング深さは、中間結晶層１４を第１のマス
クパターン１３に達するまで除去するに十分な深さとす
る。このエッチングにより、中間結晶層１４には、例え
ばストライプ形状の開口部１４ａが形成される。なお、
このエッチングでは、第１のマスクパターン１３のスト
ライプ１３０がエッチングストッパーとなるため、下地
結晶層１２は除去されない。
【００２５】次に、図２（Ａ）に示したように、例えば
フッ化水素水を用いて、ＳｉＯ2 からなる第２のマスク
パターン１５（図１（Ｇ））を除去する。このとき、第
１のマスクパターン１３のうちＳｉＯ2 からなる上層１
３ｂも除去され、Ｓｉ3 Ｎ4からなる下層１３ａは除去
されずに残る。
フッ化水素水を用いて、ＳｉＯ2 からなる第２のマスク
パターン１５（図１（Ｇ））を除去する。このとき、第
１のマスクパターン１３のうちＳｉＯ2 からなる上層１
３ｂも除去され、Ｓｉ3 Ｎ4からなる下層１３ａは除去
されずに残る。
【００２６】続いて、図２（Ｂ）に示したように、例え
ばＭＯＣＶＤ法などを用いて、中間結晶層１４上にさら
にＧａＮの結晶層を成長させることにより、表面結晶層
１６を形成する。この場合、ＧａＮの結晶成長は、エッ
チングにより形成された中間結晶層１４の開口部１４ａ
の側面、および第２のマスクパターン１５が除去された
表面結晶層１６の表面から主に進行する。表面結晶層１
６の厚さは例えば８μｍである。
ばＭＯＣＶＤ法などを用いて、中間結晶層１４上にさら
にＧａＮの結晶層を成長させることにより、表面結晶層
１６を形成する。この場合、ＧａＮの結晶成長は、エッ
チングにより形成された中間結晶層１４の開口部１４ａ
の側面、および第２のマスクパターン１５が除去された
表面結晶層１６の表面から主に進行する。表面結晶層１
６の厚さは例えば８μｍである。
【００２７】このようにして、図２（Ｂ）に示したよう
に、下地結晶層１２、第１のマスクパターン１３の下層
１３ａ、中間結晶層１４および表面結晶層１６を含む結
晶基板１０が形成される。この結晶基板１０の表面に、
以下に述べるように半導体レーザ素子を構成する多層膜
を成長させる。
に、下地結晶層１２、第１のマスクパターン１３の下層
１３ａ、中間結晶層１４および表面結晶層１６を含む結
晶基板１０が形成される。この結晶基板１０の表面に、
以下に述べるように半導体レーザ素子を構成する多層膜
を成長させる。
【００２８】ここで、結晶基板１０は、本発明における
「結晶基板」の一具体例または「結晶膜」の一具体例に
対応する。また、第１のマスクパターン１３は、本発明
における「第１のマスクパターン」の一具体例に対応
し、第２のマスクパターン１５は、本発明における「第
２のマスクパターン」の一具体例に対応する。加えて、
ストライプ１３０およびストライプ１５０は、本発明に
おける「構成部分」の一具体例にそれぞれ対応する。さ
らに、下地結晶層１２、中間結晶層１４および表面結晶
層１６は、本発明における「第１の結晶層」、「第２の
結晶層」および「第３の結晶層」の具体例にそれぞれ対
応する。また、開口部１２ａは、本発明における「第１
の開口部」の一具体例に対応し、開口部１４ａは、本発
明における「第２の開口部」の一具体例にそれぞれ対応
する。
「結晶基板」の一具体例または「結晶膜」の一具体例に
対応する。また、第１のマスクパターン１３は、本発明
における「第１のマスクパターン」の一具体例に対応
し、第２のマスクパターン１５は、本発明における「第
２のマスクパターン」の一具体例に対応する。加えて、
ストライプ１３０およびストライプ１５０は、本発明に
おける「構成部分」の一具体例にそれぞれ対応する。さ
らに、下地結晶層１２、中間結晶層１４および表面結晶
層１６は、本発明における「第１の結晶層」、「第２の
結晶層」および「第３の結晶層」の具体例にそれぞれ対
応する。また、開口部１２ａは、本発明における「第１
の開口部」の一具体例に対応し、開口部１４ａは、本発
明における「第２の開口部」の一具体例にそれぞれ対応
する。
【００２９】図３は、結晶基板１０を用いて形成した半
導体レーザ素子１００の断面図である。半導体レーザ素
子１００は、次のようにして形成する。まず、結晶基板
１０の表面に、例えばＭＯＣＶＤ法などを用いて、Ｓｉ
を所定量ドープしたＧａＮ膜を成長させることにより、
ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１０１を形成す
る。次に、ｎ型コンタクト層１０１の上に、Ｓｉを所定
量ドープしたＡｌＧａＮ膜を成長させることにより、ｎ
型ＡｌＧａＮからなるクラッド層１０２を形成する。続
いて、クラッド層１０２の上に、Ｓｉを所定量ドープし
たＧａＮ膜を成長させることにより、ｎ型ＧａＮからな
るガイド層１０３を形成する。次に、ガイド層１０３の
上にＧａＩｎＮ膜を形成し、多重量子井戸構造の活性層
１０４を形成する。
導体レーザ素子１００の断面図である。半導体レーザ素
子１００は、次のようにして形成する。まず、結晶基板
１０の表面に、例えばＭＯＣＶＤ法などを用いて、Ｓｉ
を所定量ドープしたＧａＮ膜を成長させることにより、
ｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層１０１を形成す
る。次に、ｎ型コンタクト層１０１の上に、Ｓｉを所定
量ドープしたＡｌＧａＮ膜を成長させることにより、ｎ
型ＡｌＧａＮからなるクラッド層１０２を形成する。続
いて、クラッド層１０２の上に、Ｓｉを所定量ドープし
たＧａＮ膜を成長させることにより、ｎ型ＧａＮからな
るガイド層１０３を形成する。次に、ガイド層１０３の
上にＧａＩｎＮ膜を形成し、多重量子井戸構造の活性層
１０４を形成する。
【００３０】続いて、活性層１０４の上に、例えばＭｇ
（マグネシウム）を所定量ドープしたＡｌＧａＮ膜を形
成することにより、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャップ層
１０５を形成する。次に、キャップ層１０５の上に、例
えばＭｇを所定量ドープしたＧａＮ膜を成長させること
により、ｐ型ＧａＮからなるガイド層１０６を形成す
る。ガイド層１０６の上に、例えばＭｇを所定量ドープ
したＡｌＧａＮ膜を形成することにより、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎからなるクラッド層１０７を形成する。クラッド層１
０７の上に、例えばＭｇを所定量ドープしたＧａＮ層を
形成することによりすることにより、ｐ型ＧａＮからな
るｐ型コンタクト層１０８を形成する。続いて、ｐ型コ
ンタクト層１０８およびクラッド層１０７を例えばドラ
イエッチング法によりストライプ状にパターンニング
し、いわゆるレーザーストライプを形成する。
（マグネシウム）を所定量ドープしたＡｌＧａＮ膜を形
成することにより、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャップ層
１０５を形成する。次に、キャップ層１０５の上に、例
えばＭｇを所定量ドープしたＧａＮ膜を成長させること
により、ｐ型ＧａＮからなるガイド層１０６を形成す
る。ガイド層１０６の上に、例えばＭｇを所定量ドープ
したＡｌＧａＮ膜を形成することにより、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎからなるクラッド層１０７を形成する。クラッド層１
０７の上に、例えばＭｇを所定量ドープしたＧａＮ層を
形成することによりすることにより、ｐ型ＧａＮからな
るｐ型コンタクト層１０８を形成する。続いて、ｐ型コ
ンタクト層１０８およびクラッド層１０７を例えばドラ
イエッチング法によりストライプ状にパターンニング
し、いわゆるレーザーストライプを形成する。
【００３１】続いて、ｎ−電極１１０を形成する位置に
対応して、クラッド層１０２、ガイド層１０３、活性層
１０４、キャップ層１０５、ガイド層１０６およびクラ
ッド層１０７をフォトリソグラフィ法などにより除去す
る。続いて、ｎ側コンタクト層１０１からｐ側コンタク
ト層１０８までの積層体の表面全体を絶縁膜１１２で覆
うと共に、ｎ側コンタクト層１０１上にｎ−電極１１０
を形成し、ｐ側コンタクト層１０８上にｐ−電極１１１
を形成する。なお、ｎ−電極１１０は、Ｔｉ（チタ
ン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐｔ（白金）およびＡｕ
（金）を積層して加熱処理により合金化した構造を有し
ている。また、ｐ−電極１１１は、Ｎｉ（ニッケル）、
ＰｔおよびＡｕを積層して加熱処理により合金化した構
造を有している。
対応して、クラッド層１０２、ガイド層１０３、活性層
１０４、キャップ層１０５、ガイド層１０６およびクラ
ッド層１０７をフォトリソグラフィ法などにより除去す
る。続いて、ｎ側コンタクト層１０１からｐ側コンタク
ト層１０８までの積層体の表面全体を絶縁膜１１２で覆
うと共に、ｎ側コンタクト層１０１上にｎ−電極１１０
を形成し、ｐ側コンタクト層１０８上にｐ−電極１１１
を形成する。なお、ｎ−電極１１０は、Ｔｉ（チタ
ン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐｔ（白金）およびＡｕ
（金）を積層して加熱処理により合金化した構造を有し
ている。また、ｐ−電極１１１は、Ｎｉ（ニッケル）、
ＰｔおよびＡｕを積層して加熱処理により合金化した構
造を有している。
【００３２】このようにして、図３に示したような半導
体レーザ素子１００を得ることができる。この半導体レ
ーザ素子１００を一つずつ切り出して所定のパッケージ
に実装することにより、半導体レーザが完成する。半導
体レーザ素子１００では、発光領域であるレーザストラ
イプ（すなわち、パターンニングされたｐ型コンタクト
層１０８とクラッド層１０７）は、結晶基板１０におい
て第１のパターン１３の開口部と第２のパターン１５の
ストライプとが重なり合う領域Ｒの上部に形成されてい
る。なお、活性層１０４の上下に位置するガイド層１０
３，１０６は、活性層１０４よりも屈折率が高く、両ガ
イド層１０３，１０６の間で光を閉じこめる構造になっ
ている。
体レーザ素子１００を得ることができる。この半導体レ
ーザ素子１００を一つずつ切り出して所定のパッケージ
に実装することにより、半導体レーザが完成する。半導
体レーザ素子１００では、発光領域であるレーザストラ
イプ（すなわち、パターンニングされたｐ型コンタクト
層１０８とクラッド層１０７）は、結晶基板１０におい
て第１のパターン１３の開口部と第２のパターン１５の
ストライプとが重なり合う領域Ｒの上部に形成されてい
る。なお、活性層１０４の上下に位置するガイド層１０
３，１０６は、活性層１０４よりも屈折率が高く、両ガ
イド層１０３，１０６の間で光を閉じこめる構造になっ
ている。
【００３３】なお、半導体レーザ素子１００は、本発明
における「デバイス」の一具体例に対応し、ｎ型コンタ
クト層１０１からｐ型コンタクト層１０８までの各層、
ｎ−電極１１０およびｐ−電極１１１を含む多層膜は、
本発明における「素子膜」の一具体例に対応する。
における「デバイス」の一具体例に対応し、ｎ型コンタ
クト層１０１からｐ型コンタクト層１０８までの各層、
ｎ−電極１１０およびｐ−電極１１１を含む多層膜は、
本発明における「素子膜」の一具体例に対応する。
【００３４】次に、本実施の形態による効果について、
図１および図２を参照して説明する。基体１１と下地結
晶層１２との界面で発生した転位（図示せず）は、下地
結晶層１２の成長に伴って基体１１の表面にほぼ直交す
る方向に延びる。しかしながら、図１（Ｅ）に示した工
程では、中間結晶層１４は下地結晶層１２の開口部１２
ａの側面から横方向（基体１１の表面にほぼ平行な方
向）に成長するため、下地結晶層１２中に存在する転位
の中間結晶層１４への伝播はきわめて起こりにくい。
図１および図２を参照して説明する。基体１１と下地結
晶層１２との界面で発生した転位（図示せず）は、下地
結晶層１２の成長に伴って基体１１の表面にほぼ直交す
る方向に延びる。しかしながら、図１（Ｅ）に示した工
程では、中間結晶層１４は下地結晶層１２の開口部１２
ａの側面から横方向（基体１１の表面にほぼ平行な方
向）に成長するため、下地結晶層１２中に存在する転位
の中間結晶層１４への伝播はきわめて起こりにくい。
【００３５】中間結晶層１４では、第１のマスクパター
ン１３のストライプ１３０の上に新しい転位が発生する
可能性がある。しかしながら、図１（Ｇ）に示したよう
に中間結晶層１４のストライプ１３０の上部に位置する
部分が除去されるため、中間結晶層１４のうち転位を殆
ど含まない部分だけが残ることになる。表面結晶層１６
は中間結晶層１４の転位の殆ど無い部分から成長するこ
とから、この表面結晶層１６への転位の伝播はさらに抑
制される。従って、結晶基板１０の表面にまで達する貫
通転位が殆ど無くなる。
ン１３のストライプ１３０の上に新しい転位が発生する
可能性がある。しかしながら、図１（Ｇ）に示したよう
に中間結晶層１４のストライプ１３０の上部に位置する
部分が除去されるため、中間結晶層１４のうち転位を殆
ど含まない部分だけが残ることになる。表面結晶層１６
は中間結晶層１４の転位の殆ど無い部分から成長するこ
とから、この表面結晶層１６への転位の伝播はさらに抑
制される。従って、結晶基板１０の表面にまで達する貫
通転位が殆ど無くなる。
【００３６】また、図２（Ａ）に示した工程において、
中間結晶層１４の表面からも表面結晶層１６の成長を行
うようにしたため、表面結晶層１６の成長が円滑に行わ
れ、より高品質の結晶が形成される。なお、第２のマス
クパターン１５と第１のマスクパターン１３の上層１３
ｂを除去した後も、第１のマスクパターン１３の下層１
３ａは除去されないため、基体１１の表面に対して垂直
方向に延びる転位が第１のマスクパターン１３の表面か
ら表面結晶層１６に伝播することが防止される。
中間結晶層１４の表面からも表面結晶層１６の成長を行
うようにしたため、表面結晶層１６の成長が円滑に行わ
れ、より高品質の結晶が形成される。なお、第２のマス
クパターン１５と第１のマスクパターン１３の上層１３
ｂを除去した後も、第１のマスクパターン１３の下層１
３ａは除去されないため、基体１１の表面に対して垂直
方向に延びる転位が第１のマスクパターン１３の表面か
ら表面結晶層１６に伝播することが防止される。
【００３７】このように、本実施の形態によれば、下地
結晶層１２の開口部１２ａの側面から結晶成長を開始さ
せることによって、基体１１の表面と直交する方向の転
位が中間結晶層１４に伝播することが防止される上、第
１のマスクパターン１３上に新しく発生する転位がエッ
チングにより除去されるので、表面欠陥の無い高品質な
結晶基板または結晶膜を形成することが可能になる。
結晶層１２の開口部１２ａの側面から結晶成長を開始さ
せることによって、基体１１の表面と直交する方向の転
位が中間結晶層１４に伝播することが防止される上、第
１のマスクパターン１３上に新しく発生する転位がエッ
チングにより除去されるので、表面欠陥の無い高品質な
結晶基板または結晶膜を形成することが可能になる。
【００３８】なお、第１のマスクパターン１３は、必ず
しも、Ｓｉ3 Ｎ4 からなる下層１３ａとＳｉＯ2 からな
る上層１３ｂの２層構造とする必要は無く、第２のマス
クパターン１５を除去する際に第１のマスクパターン１
３が完全に除去されない構成であれば良い。例えば、第
１のマスクパターン１３をＳｉＯ2 の単層構造にし、第
２のマスクパターン１５よりも厚くしても良い。
しも、Ｓｉ3 Ｎ4 からなる下層１３ａとＳｉＯ2 からな
る上層１３ｂの２層構造とする必要は無く、第２のマス
クパターン１５を除去する際に第１のマスクパターン１
３が完全に除去されない構成であれば良い。例えば、第
１のマスクパターン１３をＳｉＯ2 の単層構造にし、第
２のマスクパターン１５よりも厚くしても良い。
【００３９】また、第１のマスクパターン１３のＳｉＯ
2 からなる上層１３ｂの上にさらにＳｉ3 Ｎ4 層を設け
ても良い。このようにすれば、中間結晶層１４の形成の
際にＳｉ3 Ｎ4 層上でも結晶成長が進行するため、（一
般に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物はＳｉ3 Ｎ4 上で成
長させると良い結晶性が得られることが知られているた
め）中間結晶層１４の結晶性を向上することができる。
2 からなる上層１３ｂの上にさらにＳｉ3 Ｎ4 層を設け
ても良い。このようにすれば、中間結晶層１４の形成の
際にＳｉ3 Ｎ4 層上でも結晶成長が進行するため、（一
般に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物はＳｉ3 Ｎ4 上で成
長させると良い結晶性が得られることが知られているた
め）中間結晶層１４の結晶性を向上することができる。
【００４０】また、第１のマスクパターン１３および第
２のマスクパターン１５は、一方向に配列されたストラ
イプに限定されるものではなく、例えば菱形、三角形、
六角形のような２次元形状であっても良い。加えてま
た、マスクパターンの数は２つに限定する必要は無く、
３つ以上のマスクパターンを設けるようにしても良い。
さらに、第１のマスクパターン１３および第２のマスク
パターン１５におけるストライプの間隔および幅はそれ
ぞれ５μｍおよび４μｍに限定する必要は無い。例え
ば、ストライプの間隔または幅を変えても良い。
２のマスクパターン１５は、一方向に配列されたストラ
イプに限定されるものではなく、例えば菱形、三角形、
六角形のような２次元形状であっても良い。加えてま
た、マスクパターンの数は２つに限定する必要は無く、
３つ以上のマスクパターンを設けるようにしても良い。
さらに、第１のマスクパターン１３および第２のマスク
パターン１５におけるストライプの間隔および幅はそれ
ぞれ５μｍおよび４μｍに限定する必要は無い。例え
ば、ストライプの間隔または幅を変えても良い。
【００４１】［第１の変形例］次に、本実施の形態の第
１の変形例について説明する。図４（Ａ）〜（Ｅ）およ
び図５（Ａ）〜（Ｄ）は、この変形例に係る結晶製造方
法を説明するための工程毎の断面図である。この変形例
では、中間結晶層１４の層内に内部層１７を形成し、表
面結晶層１６の層内に内部層１８を形成するようにした
点を除けば、第１の実施の形態と同様である。以下、第
１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付
し、その詳細説明は省略する。
１の変形例について説明する。図４（Ａ）〜（Ｅ）およ
び図５（Ａ）〜（Ｄ）は、この変形例に係る結晶製造方
法を説明するための工程毎の断面図である。この変形例
では、中間結晶層１４の層内に内部層１７を形成し、表
面結晶層１６の層内に内部層１８を形成するようにした
点を除けば、第１の実施の形態と同様である。以下、第
１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付
し、その詳細説明は省略する。
【００４２】この変形例では、まず、第１の実施の形態
の図１（Ａ）から（Ｄ）に示した工程と同様の工程を行
う。すなわち、基体１１上に下地結晶層１２を形成し、
下地結晶層１２の表面に下層１３ａと上層１３ｂの２層
を含む第１のマスクパターン１３を形成したのち、第１
のマスクパターン１３をマスクとして下地結晶層１２を
エッチングする。
の図１（Ａ）から（Ｄ）に示した工程と同様の工程を行
う。すなわち、基体１１上に下地結晶層１２を形成し、
下地結晶層１２の表面に下層１３ａと上層１３ｂの２層
を含む第１のマスクパターン１３を形成したのち、第１
のマスクパターン１３をマスクとして下地結晶層１２を
エッチングする。
【００４３】次に、図４（Ａ）に示したように、下地結
晶層１２上に例えばＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮの結晶
を成長させることにより中間結晶層１４を途中まで形成
する。続いて、中間結晶層１４上に、この中間結晶層１
４とは組成の異なる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物、例え
ばＡｌＧａＩｎＮ（窒化アルミニウムガリウムインジュ
ーム）の結晶を成長させて内部層１７を形成する。内部
層１７の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法により行う。続い
て、図４（Ｃ）に示したように、例えばＭＯＣＶＤ法に
よって内部層１７上にＧａＮの結晶をさらに成長させる
ことにより、中間結晶層１４が内部層１７を上下に挟み
込んだ構造を形成する。中間結晶層１４の厚さは例えば
８μｍであり、内部層１７の厚さは例えば０．５μｍで
ある。
晶層１２上に例えばＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮの結晶
を成長させることにより中間結晶層１４を途中まで形成
する。続いて、中間結晶層１４上に、この中間結晶層１
４とは組成の異なる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物、例え
ばＡｌＧａＩｎＮ（窒化アルミニウムガリウムインジュ
ーム）の結晶を成長させて内部層１７を形成する。内部
層１７の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法により行う。続い
て、図４（Ｃ）に示したように、例えばＭＯＣＶＤ法に
よって内部層１７上にＧａＮの結晶をさらに成長させる
ことにより、中間結晶層１４が内部層１７を上下に挟み
込んだ構造を形成する。中間結晶層１４の厚さは例えば
８μｍであり、内部層１７の厚さは例えば０．５μｍで
ある。
【００４４】続いて、第１の実施の形態と同様、図４
（Ｄ）に示したように中間結晶層１４上に第２のマスク
パターン１５を形成したのち、図４（Ｅ）に示したよう
に第２のマスクパターン１５をマスクとして中間結晶層
１４をエッチングする。さらに、図５（Ａ）に示したよ
うに第２のマスクパターン１５および第１のマスクパタ
ーン１３の上層１３ａを除去する。
（Ｄ）に示したように中間結晶層１４上に第２のマスク
パターン１５を形成したのち、図４（Ｅ）に示したよう
に第２のマスクパターン１５をマスクとして中間結晶層
１４をエッチングする。さらに、図５（Ａ）に示したよ
うに第２のマスクパターン１５および第１のマスクパタ
ーン１３の上層１３ａを除去する。
【００４５】続いて、図５（Ｂ）に示したように、中間
結晶層１４上に例えばＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮの結
晶を成長させることにより、表面結晶層１６を途中まで
形成する。次に、図５（Ｃ）に示したように、表面結晶
層１６の表面に、この表面結晶層１６とは組成の異なる
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物（例えばＡｌＧａＩｎＮ）
の結晶を成長させることにより内部層１８を形成する。
そののち、図５（Ｄ）に示したように、例えばＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて、内部層１８上にＧａＮ層を形成すること
により、表面結晶層１６が内部層１８を上下に挟み込ん
だ構造を形成する。なお、表面結晶層１６の厚さは例え
ば８μｍであり、内部層１７の厚さは例えば０．５μｍ
である。
結晶層１４上に例えばＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮの結
晶を成長させることにより、表面結晶層１６を途中まで
形成する。次に、図５（Ｃ）に示したように、表面結晶
層１６の表面に、この表面結晶層１６とは組成の異なる
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物（例えばＡｌＧａＩｎＮ）
の結晶を成長させることにより内部層１８を形成する。
そののち、図５（Ｄ）に示したように、例えばＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて、内部層１８上にＧａＮ層を形成すること
により、表面結晶層１６が内部層１８を上下に挟み込ん
だ構造を形成する。なお、表面結晶層１６の厚さは例え
ば８μｍであり、内部層１７の厚さは例えば０．５μｍ
である。
【００４６】このようにして、表面結晶層１６の内部に
内部層１８が形成される。なお、内部層１７および内部
層１８は、本発明における「内部層」の具体例に対応す
る。
内部層１８が形成される。なお、内部層１７および内部
層１８は、本発明における「内部層」の具体例に対応す
る。
【００４７】この変形例によれば、基体１１の表面に対
して垂直方向に延びる転位が中間結晶層１４内に存在し
たとしても、この転位の成長方向は内部層１７によって
横方向に曲げられるため、表面結晶層１６まで達する転
位の数はきわめて少なくなる。さらに、転位が表面結晶
層１６に達したとしても、この転位の成長方向は内部層
１８によって横方向に曲げられるため、表面結晶層１６
の表面に達する転位の数はさらに少なくなる。以上のこ
とから、この変形例によれば、第１の実施の形態により
もさらに表面欠陥の殆ど無い結晶を得ることが可能にな
る。
して垂直方向に延びる転位が中間結晶層１４内に存在し
たとしても、この転位の成長方向は内部層１７によって
横方向に曲げられるため、表面結晶層１６まで達する転
位の数はきわめて少なくなる。さらに、転位が表面結晶
層１６に達したとしても、この転位の成長方向は内部層
１８によって横方向に曲げられるため、表面結晶層１６
の表面に達する転位の数はさらに少なくなる。以上のこ
とから、この変形例によれば、第１の実施の形態により
もさらに表面欠陥の殆ど無い結晶を得ることが可能にな
る。
【００４８】［第２の変形例］次に、本発明の第２の変
形例について説明する。図６は、第４の変形例に係る半
導体レーザ素子１００Ａを表す断面図である。この変形
例では、ｎ型の導電性を持つ結晶基板１０Ａを用いて半
導体レーザ素子１００Ａを形成するようになっている。
ｎ型の導電性を持つ結晶基板１０Ａは、図２（Ｂ）に示
した表面結晶層１６の形成工程において表面結晶層１６
にＳｉをドープし、そののち、基体１１、下地結晶層１
２および中間結晶層１４を除去することによって得られ
る。基体１１、下地結晶層１２および中間結晶層１４を
除去する方法としては、これらの層を例えば９００℃に
加熱したのち急冷する熱衝撃法、これらの層にレーザ光
を照射する方法、超音波により振動を印加する方法など
を用いることができる。なお、基体１１などの残存物の
除去、あるいは表面の平滑性の向上のため、結晶基板１
０Ａの表裏両面を研磨しても良い。
形例について説明する。図６は、第４の変形例に係る半
導体レーザ素子１００Ａを表す断面図である。この変形
例では、ｎ型の導電性を持つ結晶基板１０Ａを用いて半
導体レーザ素子１００Ａを形成するようになっている。
ｎ型の導電性を持つ結晶基板１０Ａは、図２（Ｂ）に示
した表面結晶層１６の形成工程において表面結晶層１６
にＳｉをドープし、そののち、基体１１、下地結晶層１
２および中間結晶層１４を除去することによって得られ
る。基体１１、下地結晶層１２および中間結晶層１４を
除去する方法としては、これらの層を例えば９００℃に
加熱したのち急冷する熱衝撃法、これらの層にレーザ光
を照射する方法、超音波により振動を印加する方法など
を用いることができる。なお、基体１１などの残存物の
除去、あるいは表面の平滑性の向上のため、結晶基板１
０Ａの表裏両面を研磨しても良い。
【００４９】図６に示した半導体レーザ素子１００Ａ
は、結晶基板１０Ａの表面に、ｎ型ＡｌＧａＮからなる
クラッド層３０２、ｎ型ＧａＮからなるガイド層３０
３、ＧａＩｎＮからなる多重量子井戸構造の活性層３０
４、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャップ層３０５、ｐ型Ｇ
ａＮからなるガイド層３０６、ｐ型ＡｌＧａＮからなる
クラッド層３０７、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト
層３０８をこの順に積層することにより構成されてい
る。ｐ型コンタクト層３０８およびクラッド層３０７を
例えばドライエッチング法によりストライプ状にパター
ニングし、いわゆるレーザーストライプを形成し、その
両側にｎ型ストップ層３０９を形成する。ｐ型コンタク
ト層３０８の表面にはｐ−電極３１１を形成し、結晶基
板１０Ａの裏面にはｎ−電極３１０を形成する。このよ
うにして、図６に示した半導体レーザ素子１００Ａが形
成される。なお、結晶基板１０Ａから基体１１、下地結
晶層１２および中間結晶層１４を除去する作業は、半導
体レーザ素子を構成する各素子膜を結晶基板１０Ａ上に
形成してから行っても良い。また、結晶基板１０Ａから
基体１１などを除去せずに半導体レーザ素子として利用
することも可能である。
は、結晶基板１０Ａの表面に、ｎ型ＡｌＧａＮからなる
クラッド層３０２、ｎ型ＧａＮからなるガイド層３０
３、ＧａＩｎＮからなる多重量子井戸構造の活性層３０
４、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャップ層３０５、ｐ型Ｇ
ａＮからなるガイド層３０６、ｐ型ＡｌＧａＮからなる
クラッド層３０７、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト
層３０８をこの順に積層することにより構成されてい
る。ｐ型コンタクト層３０８およびクラッド層３０７を
例えばドライエッチング法によりストライプ状にパター
ニングし、いわゆるレーザーストライプを形成し、その
両側にｎ型ストップ層３０９を形成する。ｐ型コンタク
ト層３０８の表面にはｐ−電極３１１を形成し、結晶基
板１０Ａの裏面にはｎ−電極３１０を形成する。このよ
うにして、図６に示した半導体レーザ素子１００Ａが形
成される。なお、結晶基板１０Ａから基体１１、下地結
晶層１２および中間結晶層１４を除去する作業は、半導
体レーザ素子を構成する各素子膜を結晶基板１０Ａ上に
形成してから行っても良い。また、結晶基板１０Ａから
基体１１などを除去せずに半導体レーザ素子として利用
することも可能である。
【００５０】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態に係る窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶
製造方法について説明する。図７（Ａ）〜（Ｇ）および
図８（Ａ）〜（Ｂ）は、本実施の形態に係る窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法を説明するための工程
毎の断面図である。本実施の形態は、第１のマスクパタ
ーンと第２のマスクパターンの配列周期を異ならせるよ
うにしたものである。
の実施の形態に係る窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶
製造方法について説明する。図７（Ａ）〜（Ｇ）および
図８（Ａ）〜（Ｂ）は、本実施の形態に係る窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法を説明するための工程
毎の断面図である。本実施の形態は、第１のマスクパタ
ーンと第２のマスクパターンの配列周期を異ならせるよ
うにしたものである。
【００５１】図７（Ａ）ないし（Ｅ）に示した工程は、
図１（Ａ）から（Ｅ）に示した工程と同様である。すな
わち、図７（Ａ）に示したように、Ａｌ2 Ｏ3 からなる
基体２１を用い、図７（Ｂ）に示したように基体２１上
に下地結晶層２２を形成する。図７（Ｃ）に示したよう
に、下地結晶層２２の表面に下層２３ａと上層２３ｂの
２層を含む第１のマスクパターン２３を形成する。第１
のマスクパターン２３は、例えば４μｍの間隔を開けて
配置された例えば幅５μｍの多数の平行なストライプ２
３０を有しており、このストライプ２３０の配列周期は
９μｍとなる。続いて、図７（Ｄ）に示したように第１
のマスクパターン２３をマスクとして例えばＲＩＥ法に
よるドライエッチングを行い、下地結晶層２２の第１の
マスクパターン２３に覆われていない部分を選択的に除
去する。エッチング深さは、下地結晶層２２を基体２１
に達するまで除去するに十分な深さとする。続いて、図
７（Ｅ）に示したように、下地結晶層２２の上に例えば
ＭＯＣＶＤ法などを用いてＧａＮの結晶層を成長させる
ことにより中間結晶層２４を形成する。このとき、Ｇａ
Ｎの結晶成長は、下地結晶層２２に形成された開口部２
２ａの側面から主に進行する。
図１（Ａ）から（Ｅ）に示した工程と同様である。すな
わち、図７（Ａ）に示したように、Ａｌ2 Ｏ3 からなる
基体２１を用い、図７（Ｂ）に示したように基体２１上
に下地結晶層２２を形成する。図７（Ｃ）に示したよう
に、下地結晶層２２の表面に下層２３ａと上層２３ｂの
２層を含む第１のマスクパターン２３を形成する。第１
のマスクパターン２３は、例えば４μｍの間隔を開けて
配置された例えば幅５μｍの多数の平行なストライプ２
３０を有しており、このストライプ２３０の配列周期は
９μｍとなる。続いて、図７（Ｄ）に示したように第１
のマスクパターン２３をマスクとして例えばＲＩＥ法に
よるドライエッチングを行い、下地結晶層２２の第１の
マスクパターン２３に覆われていない部分を選択的に除
去する。エッチング深さは、下地結晶層２２を基体２１
に達するまで除去するに十分な深さとする。続いて、図
７（Ｅ）に示したように、下地結晶層２２の上に例えば
ＭＯＣＶＤ法などを用いてＧａＮの結晶層を成長させる
ことにより中間結晶層２４を形成する。このとき、Ｇａ
Ｎの結晶成長は、下地結晶層２２に形成された開口部２
２ａの側面から主に進行する。
【００５２】続いて、図７（Ｆ）に示したように、中間
結晶層２４の表面に、例えばスパッタ法によりＳｉＯ2
からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法およびド
ライエッチング法によりパターニングして第２のマスク
パターン２５を形成する。第２のマスクパターン２５
は、４μｍの間隔で配列された幅４μｍの多数のストラ
イプ２５０を有しており、このストライプ２５０の配列
周期は８μｍとなる。すなわち、第２のマスクパターン
２５の配列周期は、第１のマスクパターン２３とは異な
っている。
結晶層２４の表面に、例えばスパッタ法によりＳｉＯ2
からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法およびド
ライエッチング法によりパターニングして第２のマスク
パターン２５を形成する。第２のマスクパターン２５
は、４μｍの間隔で配列された幅４μｍの多数のストラ
イプ２５０を有しており、このストライプ２５０の配列
周期は８μｍとなる。すなわち、第２のマスクパターン
２５の配列周期は、第１のマスクパターン２３とは異な
っている。
【００５３】次に、図７（Ｇ）に示したように、第２の
マスクパターン２５をマスクとして例えばＲＩＥ法によ
るドライエッチングを行い、中間結晶層２４の第２のマ
スクパターン２５に覆われていない部分を選択的に除去
して、開口部（または溝部）２４ａを形成する。エッチ
ング深さは、少なくとも、中間結晶層２４を第１のマス
クパターン２３に達するまで除去するに十分な深さとす
る。このとき、第１のマスクパターン２３がエッチング
ストッパーとなるため、下地結晶層２２は除去されな
い。
マスクパターン２５をマスクとして例えばＲＩＥ法によ
るドライエッチングを行い、中間結晶層２４の第２のマ
スクパターン２５に覆われていない部分を選択的に除去
して、開口部（または溝部）２４ａを形成する。エッチ
ング深さは、少なくとも、中間結晶層２４を第１のマス
クパターン２３に達するまで除去するに十分な深さとす
る。このとき、第１のマスクパターン２３がエッチング
ストッパーとなるため、下地結晶層２２は除去されな
い。
【００５４】次に、図８（Ａ）に示したように、例えば
フッ化水素水を用いて、ＳｉＯ2 からなる第２のマスク
パターン２５（図７（Ｇ））を完全に除去する。このと
き、第１のマスクパターン２３のうちＳｉＯ2 からなる
上層２３ｂが除去され、Ｓｉ3 Ｎ4 からなる下層２３ａ
は除去されずに残る。続いて、図８（Ｂ）に示したよう
に、例えばＭＯＣＶＤ法などにより中間結晶層２４上に
ＧａＮの結晶を成長させ、表面結晶層２６とする。な
お、ＧａＮの結晶成長は中間結晶層２４の表面と、中間
結晶層２４に形成された開口部（または溝部）２４ａの
側面から主に進行する。
フッ化水素水を用いて、ＳｉＯ2 からなる第２のマスク
パターン２５（図７（Ｇ））を完全に除去する。このと
き、第１のマスクパターン２３のうちＳｉＯ2 からなる
上層２３ｂが除去され、Ｓｉ3 Ｎ4 からなる下層２３ａ
は除去されずに残る。続いて、図８（Ｂ）に示したよう
に、例えばＭＯＣＶＤ法などにより中間結晶層２４上に
ＧａＮの結晶を成長させ、表面結晶層２６とする。な
お、ＧａＮの結晶成長は中間結晶層２４の表面と、中間
結晶層２４に形成された開口部（または溝部）２４ａの
側面から主に進行する。
【００５５】このようにして、図８（Ｂ）に示したよう
な結晶基板２０が形成される。この結晶基板２０の表面
に半導体レーザ素子を構成する多層膜を成長させる。半
導体レーザ素子を構成する多層膜の形成工程は、図３に
示した第１の実施の形態と同様であるため、その説明は
省略する。なお、この結晶基板２０は、結晶膜であって
も良い。
な結晶基板２０が形成される。この結晶基板２０の表面
に半導体レーザ素子を構成する多層膜を成長させる。半
導体レーザ素子を構成する多層膜の形成工程は、図３に
示した第１の実施の形態と同様であるため、その説明は
省略する。なお、この結晶基板２０は、結晶膜であって
も良い。
【００５６】ここで、結晶基板２０は、本発明における
「結晶」の具体例に対応する。また、第１のマスクパタ
ーン２３は、本発明における「第１のマスクパターン」
の一具体例に対応し、第２のマスクパターン２５は、本
発明における「第２のマスクパターン」の一具体例に対
応する。加えて、ストライプ２３０およびストライプ２
５０は、本発明における「構成部分」の一具体例にそれ
ぞれ対応する。さらに、下地結晶層２２、中間結晶層２
４および表面結晶層２６は、本発明における「第１の結
晶層」、「第２の結晶層」および「第３の結晶層」の具
体例にそれぞれ対応する。開口部２２ａは、本発明にお
ける「第１の開口部」に対応する。また、開口部（また
は溝部）２４ａのうち、中間結晶層２４を貫通している
ものは、本発明における「第２の開口部」の一具体例に
対応し、中間結晶層２４を貫通していないものは、本発
明における「溝部」の一具体例に対応する。
「結晶」の具体例に対応する。また、第１のマスクパタ
ーン２３は、本発明における「第１のマスクパターン」
の一具体例に対応し、第２のマスクパターン２５は、本
発明における「第２のマスクパターン」の一具体例に対
応する。加えて、ストライプ２３０およびストライプ２
５０は、本発明における「構成部分」の一具体例にそれ
ぞれ対応する。さらに、下地結晶層２２、中間結晶層２
４および表面結晶層２６は、本発明における「第１の結
晶層」、「第２の結晶層」および「第３の結晶層」の具
体例にそれぞれ対応する。開口部２２ａは、本発明にお
ける「第１の開口部」に対応する。また、開口部（また
は溝部）２４ａのうち、中間結晶層２４を貫通している
ものは、本発明における「第２の開口部」の一具体例に
対応し、中間結晶層２４を貫通していないものは、本発
明における「溝部」の一具体例に対応する。
【００５７】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。図７（Ｅ）に示したように、中間結晶層２４が下地
結晶層２２の開口部２２ａの側面から成長するため、下
地結晶層２２中の転位が中間結晶層２４に転位しにく
い。さらに、図７（Ｇ）に示したように、第１のマスク
パターン２３のストライプ２３０の配列周期と第２のマ
スクパターン２５のストライプ２５０の配列周期が互い
に異なっているため、第１のマスクパターン２３のスト
ライプ２３０と第２のマスクパターン２５の開口部とが
重なり合う領域Ｒが例えば７２μｍ毎に生じる。この領
域Ｒにおいては、第１のマスクパターン２３のストライ
プ２３０の上部に位置する中間結晶層２４は確実にエッ
チング除去され、転位を含まない部分のみが残る。この
中間結晶層２４上に表面結晶基板２６を形成することに
より、表面結晶基板２６への転位の伝播が防止される。
る。図７（Ｅ）に示したように、中間結晶層２４が下地
結晶層２２の開口部２２ａの側面から成長するため、下
地結晶層２２中の転位が中間結晶層２４に転位しにく
い。さらに、図７（Ｇ）に示したように、第１のマスク
パターン２３のストライプ２３０の配列周期と第２のマ
スクパターン２５のストライプ２５０の配列周期が互い
に異なっているため、第１のマスクパターン２３のスト
ライプ２３０と第２のマスクパターン２５の開口部とが
重なり合う領域Ｒが例えば７２μｍ毎に生じる。この領
域Ｒにおいては、第１のマスクパターン２３のストライ
プ２３０の上部に位置する中間結晶層２４は確実にエッ
チング除去され、転位を含まない部分のみが残る。この
中間結晶層２４上に表面結晶基板２６を形成することに
より、表面結晶基板２６への転位の伝播が防止される。
【００５８】また、上述したストライプの配列周期の違
いのため、第１のマスクパターン２３のストライプ２３
０と第２のマスクパターン２５のストライプ２５０とが
互いに平行になるようにしさえすれば、第１のマスクパ
ターン２３と第２のマスクパターン２５とが重なり合わ
ない領域Ｒを生じさせることができる。従って、第１の
マスクパターン２３と第２のマスクパターン２５を平行
移動方向において正確に位置決めする必要がなくなり、
それだけ製造が簡単になる。つまり、製造工程を複雑に
することなく、表面欠陥の無い高品質な結晶基板または
結晶膜を形成することが可能になる。
いのため、第１のマスクパターン２３のストライプ２３
０と第２のマスクパターン２５のストライプ２５０とが
互いに平行になるようにしさえすれば、第１のマスクパ
ターン２３と第２のマスクパターン２５とが重なり合わ
ない領域Ｒを生じさせることができる。従って、第１の
マスクパターン２３と第２のマスクパターン２５を平行
移動方向において正確に位置決めする必要がなくなり、
それだけ製造が簡単になる。つまり、製造工程を複雑に
することなく、表面欠陥の無い高品質な結晶基板または
結晶膜を形成することが可能になる。
【００５９】なお、第１のマスクパターン２３のストラ
イプ２３０の配列周期ｐ1 と第２のマスクパターン２５
ストライプ２５０の配列周期ｐ2 は、必要に応じて適宜
設定することができる。例えば、図３に示した半導体レ
ーザ素子１００を製造する場合、結晶基板上に形成する
レーザストライプ（クラッド層１０７およびコンタクト
層１０８）同士の間隔は１μｍ以上５ｍｍ以下である
が、この１μｍ以上５ｍｍ以下の範囲に貫通転位のない
領域Ｒを１箇所ないし１０箇所設けるには、第１のマス
クパターン２３のストライプ２３０の配列周期ｐ1 と第
２のマスクパターン２５のストライプ２５０の配列周期
ｐ2 が以下の（１）式を満たすようにする。
イプ２３０の配列周期ｐ1 と第２のマスクパターン２５
ストライプ２５０の配列周期ｐ2 は、必要に応じて適宜
設定することができる。例えば、図３に示した半導体レ
ーザ素子１００を製造する場合、結晶基板上に形成する
レーザストライプ（クラッド層１０７およびコンタクト
層１０８）同士の間隔は１μｍ以上５ｍｍ以下である
が、この１μｍ以上５ｍｍ以下の範囲に貫通転位のない
領域Ｒを１箇所ないし１０箇所設けるには、第１のマス
クパターン２３のストライプ２３０の配列周期ｐ1 と第
２のマスクパターン２５のストライプ２５０の配列周期
ｐ2 が以下の（１）式を満たすようにする。
【００６０】 ０．１μｍ＜ｐ1 ×ｐ2 ／｜ｐ2 −ｐ1 ｜＜５０００μｍ・・・（１）
【００６１】［第１の変形例］次に、本実施形態の第１
の変形例について説明する。この変形例では、第２のマ
スクパターンの形状が異なる以外は、第２の実施の形態
と同様である。以下、第２の実施の形態と同一の構成要
素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
の変形例について説明する。この変形例では、第２のマ
スクパターンの形状が異なる以外は、第２の実施の形態
と同様である。以下、第２の実施の形態と同一の構成要
素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００６２】図９は、第１の変形例に係る結晶製造方法
における図７（Ｆ）に対応する工程を表す図である。第
１の変形例では、第１のマスクパターン２３は第１の実
施の形態と全く同様に形成されているが、第２のマスク
パターン２５Ａは、配列周期の異なる２種類のストライ
プを有するよう構成されている。例えば、第２のマスク
パターン２５Ａは、間隔５μｍで配列された幅４μｍの
ストライプ２５２と、間隔５μｍで配列された幅７μｍ
のストライプ２５４とを有している。この場合、ストラ
イプ２５２の配列周期ｐ3 は９μｍとなり、ストライプ
２５４の配列周期ｐ4 は１２μｍとなる。これら２種類
のストライプは規則的に組みあわせても良いしランダム
に組みあわせても良い。
における図７（Ｆ）に対応する工程を表す図である。第
１の変形例では、第１のマスクパターン２３は第１の実
施の形態と全く同様に形成されているが、第２のマスク
パターン２５Ａは、配列周期の異なる２種類のストライ
プを有するよう構成されている。例えば、第２のマスク
パターン２５Ａは、間隔５μｍで配列された幅４μｍの
ストライプ２５２と、間隔５μｍで配列された幅７μｍ
のストライプ２５４とを有している。この場合、ストラ
イプ２５２の配列周期ｐ3 は９μｍとなり、ストライプ
２５４の配列周期ｐ4 は１２μｍとなる。これら２種類
のストライプは規則的に組みあわせても良いしランダム
に組みあわせても良い。
【００６３】このように、第２のマスクパターン２５Ａ
が複数の配列周期の異なる２種類のストライプを有する
ようにしたため、第１のマスクパターン２３と第２のマ
スクパターン２５Ａを互いのストライプが平行になるよ
うにしさえすれば、特別な位置決め作業を行わなくて
も、第１のマスクパターン２３と第２のマスクパターン
２５Ａとが重なり合わない領域Ｒを生じさせることがで
きる。この領域Ｒでは、第２の実施の形態と同様、貫通
転位の発生を防止することができる。従って、製造工程
を複雑にすることなく、貫通転位の無い高品質の結晶基
板または結晶膜を得ることができる。
が複数の配列周期の異なる２種類のストライプを有する
ようにしたため、第１のマスクパターン２３と第２のマ
スクパターン２５Ａを互いのストライプが平行になるよ
うにしさえすれば、特別な位置決め作業を行わなくて
も、第１のマスクパターン２３と第２のマスクパターン
２５Ａとが重なり合わない領域Ｒを生じさせることがで
きる。この領域Ｒでは、第２の実施の形態と同様、貫通
転位の発生を防止することができる。従って、製造工程
を複雑にすることなく、貫通転位の無い高品質の結晶基
板または結晶膜を得ることができる。
【００６４】なお、この変形例では、第２のマスクパタ
ーン２５Ａが複数の配列周期の異なる２種類のストライ
プを有するようにしたが、配列周期の異なる３種類以上
のストライプを有するようにしても良い。さらに、第１
のマスクパターン２３が配列周期の異なる複数種類のス
トライプを有するようにしても良い。
ーン２５Ａが複数の配列周期の異なる２種類のストライ
プを有するようにしたが、配列周期の異なる３種類以上
のストライプを有するようにしても良い。さらに、第１
のマスクパターン２３が配列周期の異なる複数種類のス
トライプを有するようにしても良い。
【００６５】［第２の変形例］次に、この実施形態の第
２の変形例について説明する。この変形例では、第２の
マスクパターンの形状が異なる以外は、第２の実施の形
態と同様である。以下、第２の実施の形態と同一の構成
要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
２の変形例について説明する。この変形例では、第２の
マスクパターンの形状が異なる以外は、第２の実施の形
態と同様である。以下、第２の実施の形態と同一の構成
要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００６６】図１０は、第２の変形例に係る結晶製造方
法における図７（Ｆ）に対応する工程を表す図である。
第１のマスクパターン２３は、第２の実施の形態と全く
同様に構成されている。一方、第２のマスクパターン２
５Ｂは、隣接するストライプの間隔を２種類有してい
る。すなわち、第２のマスクパターン２５Ｂは、例えば
４μｍ間隔で配列された幅５μｍのストライプ２５６を
有しているが、図中Ｓで示したように、ストライプ２５
６の間隔が異なる（例えば７μｍとなっている）部分が
設けられている。このようにストライプ２５６の間隔が
異なる部分は規則的に設けても良いしランダムに設けて
も良い。
法における図７（Ｆ）に対応する工程を表す図である。
第１のマスクパターン２３は、第２の実施の形態と全く
同様に構成されている。一方、第２のマスクパターン２
５Ｂは、隣接するストライプの間隔を２種類有してい
る。すなわち、第２のマスクパターン２５Ｂは、例えば
４μｍ間隔で配列された幅５μｍのストライプ２５６を
有しているが、図中Ｓで示したように、ストライプ２５
６の間隔が異なる（例えば７μｍとなっている）部分が
設けられている。このようにストライプ２５６の間隔が
異なる部分は規則的に設けても良いしランダムに設けて
も良い。
【００６７】このように、第２のマスクパターン２５Ｂ
において、ストライプ２５６の間隔が他と異なる部分を
設けたので、第１のマスクパターン２３と第２のマスク
パターン２５Ｂを互いのストライプが平行になるように
しさえすれば、特別な位置決め作業を行わなくても、第
１のマスクパターン２３と第２のマスクパターン２５Ｂ
とが重なり合わない領域Ｒを生じさせることができる。
すなわち、製造工程を複雑にすることなく、貫通転位の
無い高品質の結晶基板または結晶膜を得ることができ
る。
において、ストライプ２５６の間隔が他と異なる部分を
設けたので、第１のマスクパターン２３と第２のマスク
パターン２５Ｂを互いのストライプが平行になるように
しさえすれば、特別な位置決め作業を行わなくても、第
１のマスクパターン２３と第２のマスクパターン２５Ｂ
とが重なり合わない領域Ｒを生じさせることができる。
すなわち、製造工程を複雑にすることなく、貫通転位の
無い高品質の結晶基板または結晶膜を得ることができ
る。
【００６８】なお、第２のマスクパターン２５Ｂには、
ストライプ２５６の間隔が他と異なる部分を設ける代わ
りに、ストライプ２５６の幅が他と異なる部分を設けて
も良い。また、第１のマスクパターン２３に、ストライ
プ２３０の間隔または幅が他と異なる部分を設けても良
い。
ストライプ２５６の間隔が他と異なる部分を設ける代わ
りに、ストライプ２５６の幅が他と異なる部分を設けて
も良い。また、第１のマスクパターン２３に、ストライ
プ２３０の間隔または幅が他と異なる部分を設けても良
い。
【００６９】［第３の変形例］次に、本実施形態の第３
の変形例について説明する。図１１は、第３の変形例に
係る結晶製造方法における図７（Ｃ）に対応する工程を
模式的に表した斜視図である。この変形例は、第１のマ
スクパターン２３Ｃと第２のマスクパターン２５Ｃの形
状が異なる以外は第２の実施の形態と同様である。以
下、第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号
を付し、その詳細説明は省略する。
の変形例について説明する。図１１は、第３の変形例に
係る結晶製造方法における図７（Ｃ）に対応する工程を
模式的に表した斜視図である。この変形例は、第１のマ
スクパターン２３Ｃと第２のマスクパターン２５Ｃの形
状が異なる以外は第２の実施の形態と同様である。以
下、第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号
を付し、その詳細説明は省略する。
【００７０】図１１に示したように、第１のマスクパタ
ーン２３Ｃは、菱形のマスク部２３７と、そのマスク部
２３７周囲の開口部２３８からなっている。マスク部２
３７は、小さい方の内角θ1 が６０°で大きい方の内角
θ2 が１２０°の菱形形状を有しており、その２組の辺
に平行な２方向（以下、ａ方向およびｂ方向とする。）
においてそれぞれ等間隔に配列されている。第２のマス
クパターン２５Ｃは、菱形の開口部２５７と、その開口
部２５７の周囲の枠形状のマスク部２５８とからなって
いる。開口部２５７は、小さい方の内角θ1 が６０°で
大きい方の内角θ2 が１２０°の菱形形状を有してお
り、その２組の辺が上記ａ方向およびｂ方向にそれぞれ
一致するように形成されている。また、開口部２５７は
上記ａ方向およびｂ方向にそれぞれ等間隔に配列されて
いる。
ーン２３Ｃは、菱形のマスク部２３７と、そのマスク部
２３７周囲の開口部２３８からなっている。マスク部２
３７は、小さい方の内角θ1 が６０°で大きい方の内角
θ2 が１２０°の菱形形状を有しており、その２組の辺
に平行な２方向（以下、ａ方向およびｂ方向とする。）
においてそれぞれ等間隔に配列されている。第２のマス
クパターン２５Ｃは、菱形の開口部２５７と、その開口
部２５７の周囲の枠形状のマスク部２５８とからなって
いる。開口部２５７は、小さい方の内角θ1 が６０°で
大きい方の内角θ2 が１２０°の菱形形状を有してお
り、その２組の辺が上記ａ方向およびｂ方向にそれぞれ
一致するように形成されている。また、開口部２５７は
上記ａ方向およびｂ方向にそれぞれ等間隔に配列されて
いる。
【００７１】第１のマスクパターン２３Ｃのマスク部２
３７は、ａ方向およびｂ方向において共通の配列周期ｐ
1 を有している。また、第２のマスクパターン２５Ｃの
開口部２５７は、ａ方向およびｂ方向において共通の配
列周期ｐ2 を有している。配列周期ｐ1 と配列周期ｐ2
は異なっているため、第１のマスクパターン２３Ｃのマ
スク部２３７と第２のマスクパターン１５Ｃの開口部２
５７とが重なり合う領域が、ａ方向とｂ方向のいずれに
おいても同じ間隔で生じる。例えば、配列周期ｐ1 を８
μｍとし、配列周期ｐ2 を９μｍとすると、第１のマス
クパターン２３Ｃのマスク部２３７と第２のマスクパタ
ーン２５Ｃの開口部２５７とが重なり合う領域は、ａ方
向とｂ方向のいずれにおいても７２μｍ毎に生じる。図
１１に示した第１のマスクパターン２３Ｃおよび第２の
マスクパターン２５Ｃを用いて第１の実施の形態と同様
の工程を経ることにより、下地結晶層２２には第１のマ
スクパターン２３Ｃの開口部２３８に対応した形状の開
口部（図示せず）が形成され、中間結晶層２４には第２
のマスクパターン２５Ｃの開口部２５７に対応した形状
の開口部（または溝部）が形成される。
３７は、ａ方向およびｂ方向において共通の配列周期ｐ
1 を有している。また、第２のマスクパターン２５Ｃの
開口部２５７は、ａ方向およびｂ方向において共通の配
列周期ｐ2 を有している。配列周期ｐ1 と配列周期ｐ2
は異なっているため、第１のマスクパターン２３Ｃのマ
スク部２３７と第２のマスクパターン１５Ｃの開口部２
５７とが重なり合う領域が、ａ方向とｂ方向のいずれに
おいても同じ間隔で生じる。例えば、配列周期ｐ1 を８
μｍとし、配列周期ｐ2 を９μｍとすると、第１のマス
クパターン２３Ｃのマスク部２３７と第２のマスクパタ
ーン２５Ｃの開口部２５７とが重なり合う領域は、ａ方
向とｂ方向のいずれにおいても７２μｍ毎に生じる。図
１１に示した第１のマスクパターン２３Ｃおよび第２の
マスクパターン２５Ｃを用いて第１の実施の形態と同様
の工程を経ることにより、下地結晶層２２には第１のマ
スクパターン２３Ｃの開口部２３８に対応した形状の開
口部（図示せず）が形成され、中間結晶層２４には第２
のマスクパターン２５Ｃの開口部２５７に対応した形状
の開口部（または溝部）が形成される。
【００７２】図１２は、図１１に示した工程を説明する
ためのａ方向における断面図（Ａ−Ａ断面図）であり、
これはｂ方向に沿った断面図（Ｂ−Ｂ断面図）と同じで
ある。図１２に示したように、一方のマスクパターンの
マスク部と他方のマスクパターンの開口部とが重なり合
う領域Ｒは、転位が結晶基板２０Ｃの表面まで達しない
領域、すなわち貫通転位のない領域となる。
ためのａ方向における断面図（Ａ−Ａ断面図）であり、
これはｂ方向に沿った断面図（Ｂ−Ｂ断面図）と同じで
ある。図１２に示したように、一方のマスクパターンの
マスク部と他方のマスクパターンの開口部とが重なり合
う領域Ｒは、転位が結晶基板２０Ｃの表面まで達しない
領域、すなわち貫通転位のない領域となる。
【００７３】このように、この変形例によると、第１の
マスクパターン２３Ｃと第２のマスクパターン２５Ｃ
を、回転方向に位置合わせして（すなわち、マスク部２
３７および開口部２５７の配列方向が互いに平行になる
ようにして）重ね合わせるだけで、マスク部２３７と開
口部２５７が重なり合う領域がａ方向およびｂ方向にお
いて例えば７２μｍ間隔で現れるようになる。従って、
第１のマスクパターン２３Ｃと第２のマスクパターン２
５Ｃの位置合わせが簡単になる。
マスクパターン２３Ｃと第２のマスクパターン２５Ｃ
を、回転方向に位置合わせして（すなわち、マスク部２
３７および開口部２５７の配列方向が互いに平行になる
ようにして）重ね合わせるだけで、マスク部２３７と開
口部２５７が重なり合う領域がａ方向およびｂ方向にお
いて例えば７２μｍ間隔で現れるようになる。従って、
第１のマスクパターン２３Ｃと第２のマスクパターン２
５Ｃの位置合わせが簡単になる。
【００７４】なお、マスク部２３７および開口部２５７
の形状は、菱形以外では、三角形（特に正三角形）、六
角形（特に正六角形）、あるいは平行四辺形（特に、６
０°または９０°の内角を持つ平行四辺形）であること
が望ましい。さらに、一方のマスクパターンのマスク部
と他方のマスクパターンの開口部とが重なり合う領域
が、２つの方向において同じ間隔で現れることが望まし
い。
の形状は、菱形以外では、三角形（特に正三角形）、六
角形（特に正六角形）、あるいは平行四辺形（特に、６
０°または９０°の内角を持つ平行四辺形）であること
が望ましい。さらに、一方のマスクパターンのマスク部
と他方のマスクパターンの開口部とが重なり合う領域
が、２つの方向において同じ間隔で現れることが望まし
い。
【００７５】なお、第１の実施の形態の各変形例は、第
２の実施の形態およびその変形例にも適用することがで
きる。例えば、第２の実施の形態およびその変形例にお
ける中間結晶層２４および表面結晶層２６に、ＡｌＧａ
ＩｎＮなどからなる内部層を形成することも可能であ
る。
２の実施の形態およびその変形例にも適用することがで
きる。例えば、第２の実施の形態およびその変形例にお
ける中間結晶層２４および表面結晶層２６に、ＡｌＧａ
ＩｎＮなどからなる内部層を形成することも可能であ
る。
【００７６】以上、いくつかの実施の形態および変形例
を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の
形態および変形例に限定されるものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、上記の各実施の形態では、半
導体レーザ素子をいわゆるＳＣＨ（Separate Confineme
nt Heterostructure）型として説明したが、本発明は、
例えば利得導波型や屈折率導波型など種々のレーザ素子
に適用することができる。また、本発明は、半導体レー
ザ素子の他に、発光ダイオード、電界効果型トランジス
タなどの半導体デバイスなどにも適用することが可能で
ある。
を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の
形態および変形例に限定されるものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、上記の各実施の形態では、半
導体レーザ素子をいわゆるＳＣＨ（Separate Confineme
nt Heterostructure）型として説明したが、本発明は、
例えば利得導波型や屈折率導波型など種々のレーザ素子
に適用することができる。また、本発明は、半導体レー
ザ素子の他に、発光ダイオード、電界効果型トランジス
タなどの半導体デバイスなどにも適用することが可能で
ある。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１４のいずれかに記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物の結晶製造方法、または請求項１５または請求項１６
記載のバイスの製造方法によれば、第１のエッチング工
程によりエッチングされた第１の結晶層から第２の結晶
層を成長させているため、第１の結晶層の表面以外の部
分（例えば開口部の側面）から結晶成長が開始され、従
って第２の結晶層への転位の伝播が起こりにくくなる。
さらに、第１のマスクパターン上に転位が発生してたと
しても、第２のエッチング工程によりこの転位を除去す
ることができる。従って、第３の結晶層への転位の伝播
を効果的に抑制することができ、表面欠陥の無い高品質
な結晶基板または結晶膜を得ることが可能になるという
効果を奏する。
求項１４のいずれかに記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物の結晶製造方法、または請求項１５または請求項１６
記載のバイスの製造方法によれば、第１のエッチング工
程によりエッチングされた第１の結晶層から第２の結晶
層を成長させているため、第１の結晶層の表面以外の部
分（例えば開口部の側面）から結晶成長が開始され、従
って第２の結晶層への転位の伝播が起こりにくくなる。
さらに、第１のマスクパターン上に転位が発生してたと
しても、第２のエッチング工程によりこの転位を除去す
ることができる。従って、第３の結晶層への転位の伝播
を効果的に抑制することができ、表面欠陥の無い高品質
な結晶基板または結晶膜を得ることが可能になるという
効果を奏する。
【００７８】さらに、請求項８記載の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物の結晶製造方法、請求項２３記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板、または請求項３０記載の
窒化系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜によれば、第１の結晶
層、第２の結晶層および第３の結晶層のうちの少なくと
も一つに、その結晶層とは異なる組成を有する内部層を
設けるようにしたので、転位が成長する方向をこの内部
層によって変化させることができ、従って、さらに表面
欠陥の無い高品質の結晶を得ることができるという効果
を奏する。
Ｖ族化合物の結晶製造方法、請求項２３記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板、または請求項３０記載の
窒化系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜によれば、第１の結晶
層、第２の結晶層および第３の結晶層のうちの少なくと
も一つに、その結晶層とは異なる組成を有する内部層を
設けるようにしたので、転位が成長する方向をこの内部
層によって変化させることができ、従って、さらに表面
欠陥の無い高品質の結晶を得ることができるという効果
を奏する。
【００７９】さらに、請求項１７ないし請求項２３のい
ずれか１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板、
または請求項２４ないし請求項３０のいずれか１記載の
窒化系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜によれば、第１の結晶
層が第１の開口部を有し第２の結晶層が第２の開口部ま
たは溝部を有するようにしたので、第１の開口部の例え
ば側面から第２の結晶層を成長させることが可能にな
り、これにより第２の結晶層への転位の伝播が起こりに
くくなる。さらに、第１の結晶層の表面（あるいは、第
１の結晶層の表面に形成されたマスクの表面）から転位
が成長した場合であっても、この転位が第２の開口部の
形成工程において除去されるため、第３の結晶層への転
位の伝播が防止される。従って、さらに表面欠陥の無い
高品質の結晶を得ることができるという効果を奏する。
ずれか１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板、
または請求項２４ないし請求項３０のいずれか１記載の
窒化系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜によれば、第１の結晶
層が第１の開口部を有し第２の結晶層が第２の開口部ま
たは溝部を有するようにしたので、第１の開口部の例え
ば側面から第２の結晶層を成長させることが可能にな
り、これにより第２の結晶層への転位の伝播が起こりに
くくなる。さらに、第１の結晶層の表面（あるいは、第
１の結晶層の表面に形成されたマスクの表面）から転位
が成長した場合であっても、この転位が第２の開口部の
形成工程において除去されるため、第３の結晶層への転
位の伝播が防止される。従って、さらに表面欠陥の無い
高品質の結晶を得ることができるという効果を奏する。
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法を表す工程毎の断面図
である。
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法を表す工程毎の断面図
である。
【図２】 図１に続く工程を表す図である。
【図３】 結晶基板の断面図である。
【図４】 第１の実施の形態の第１の変形例に係る結晶
製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図５】 図４に続く工程を表す図である。
【図６】 第１の実施の形態の第２の変形例に係る半導
体レーザ素子の断面図である。
体レーザ素子の断面図である。
【図７】 第２の実施の形態の変形例に係る結晶製造方
法を説明するための工程毎の断面図である。
法を説明するための工程毎の断面図である。
【図８】 図７に示した工程に続く工程を表す断面図で
ある。
ある。
【図９】 第２の実施の形態の第１の変形例に係る結晶
基板を表す断面図である。
基板を表す断面図である。
【図１０】 第２の実施の形態の第２の変形例に係る結
晶基板を表す断面図である。
晶基板を表す断面図である。
【図１１】 第２の実施の形態の第３の変形例に係る結
晶基板を表す斜視図である。
晶基板を表す斜視図である。
【図１２】 図１１に示した結晶基板の断面図である。
【符号の説明】 １０…結晶基板、１１…基体、１２…下地結晶層、１３
…第１のマスクパターン、１３０…ストライプ、１４…
中間結晶層、１５…第２のマスクパターン、１５０…ス
トライプ、１６…表面結晶層、１７…内部層、１８…内
部層、２０…結晶基板、２１…結晶基板、２２…下地結
晶層、２３…第１のマスクパターン、２３０…ストライ
プ、２４…中間結晶層、２５…第２のマスクパターン、
２５０…ストライプ、２６…表面結晶層、１００…半導
体レーザ素子。
…第１のマスクパターン、１３０…ストライプ、１４…
中間結晶層、１５…第２のマスクパターン、１５０…ス
トライプ、１６…表面結晶層、１７…内部層、１８…内
部層、２０…結晶基板、２１…結晶基板、２２…下地結
晶層、２３…第１のマスクパターン、２３０…ストライ
プ、２４…中間結晶層、２５…第２のマスクパターン、
２５０…ストライプ、２６…表面結晶層、１００…半導
体レーザ素子。
Claims (30)
- 【請求項１】 基体の表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物の結晶を成長させることにより第１の結晶層を形成す
る第１の成長工程と、 前記第１の結晶層の表面に第１のマスクパターンを形成
する第１のマスク形成工程と、 前記第１のマスクパターンを介して前記第１の結晶層を
エッチングする第１のエッチング工程と、 前記第１の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結
晶を成長させることにより第２の結晶層を形成する第２
の成長工程と、 前記第２の結晶層の表面に第２のマスクパターンを形成
する第２のマスク形成工程と、 前記第２のマスクパターンを介して前記第２の結晶層を
エッチングする第２のエッチング工程と、 前記第２の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結
晶を成長させることにより第３の結晶層を形成する第３
の成長工程とを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
の結晶製造方法。 - 【請求項２】 前記第２のエッチング工程と前記第３の
成長工程との間に、 前記第２のマスクパターンの少なくとも一部を除去する
工程をさらに含むようにしたことを特徴とする請求項１
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項３】 前記第１のマスクパターンは、少なくと
も、前記第１の結晶層の表面に形成される下層と、この
下層の表面に形成される上層とを含むことを特徴とする
請求項２記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造
方法。 - 【請求項４】 前記第１のマスクパターンの上層と前記
第２のマスクパターンを、同一の溶液により溶解される
材質でそれぞれ構成するようにし、 前記第１のマスクパターンの下層を、前記溶液により溶
解されない材質で構成するようにしたことを特徴とする
請求項３記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造
方法。 - 【請求項５】 前記第１のマスクパターンの開口部と前
記第２のマスクパターンの開口部とが、前記結晶の厚さ
方向に重なり合わないようにしたことを特徴とする窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の請求項１記載の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項６】 前記第１のマスクパターンの開口部と前
記第２のマスクパターンの開口部とが、少なくとも一箇
所では前記結晶の厚さ方向に重なり、少なくとも一箇所
では前記結晶の厚さ方向に重ならないようにしたことを
特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
の結晶製造方法。 - 【請求項７】 前記第３の成長工程の後、さらに、 前記結晶から、少なくとも前記基体を含む部分を分離す
る工程を含むことを特徴とする請求項１記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項８】 前記第１の結晶層、前記第２の結晶層お
よび前記第３の結晶層のうち少なくとも一つの結晶層
に、その結晶層とは異なる組成を有する内部層を形成す
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項９】 前記内部層が窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物を含むようにしたことを特徴とする請求項８記載の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項１０】 前記第１のマスクパターンと前記第２
のマスクパターンが、いずれも、前記基体の表面とほぼ
平行な面内において一方向に配列された複数の構成部分
を含むようにしたことを特徴とする請求項１記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項１１】 前記第１のマスクパターンの構成部分
および前記第２のマスクパターンの構成部分を、いずれ
もストライプ形状にしたことを特徴とする請求項１０記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１のマスクパターンおよび前記
第２のマスクパターンが、いずれも、前記基体の表面と
ほぼ平行な面内における２方向に配列した構成部分を含
むようにしたことを特徴とする請求項１記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項１３】 前記第１のマスクパターンおよび前記
第２のマスクパターンは、いずれも、窒素（Ｎ）および
酸素（Ｏ）を含む群のうちの少なくとも一つとシリコン
（Ｓｉ）とを含んでいることを特徴とする請求項１記載
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶製造方法。 - 【請求項１４】 前記基体が、サファイア（Ａｌ
2 Ｏ3 ）、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、
砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、マグネシウム・アルミニウ
ム複合酸化物（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）、リチウム・ガリウム
複合酸化物（ＬｉＧａＯ2 ）および窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）の少なくとも一つを含むようにしたことを特徴とす
る請求項１３記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶
製造方法。 - 【請求項１５】 結晶基板または結晶膜を形成する結晶
成長工程を含むと共に、前記結晶基板または前記結晶層
の表面に所定の素子膜を形成してデバイスを製造する方
法であって、 前記結晶成長工程は、 基体の表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結晶を成長
させることにより第１の結晶層を形成する第１の成長工
程と、 前記第１の結晶層の表面に第１のマスクパターンを形成
する第１のマスク形成工程と、 前記第１のマスクパターンを介して前記第１の結晶層を
エッチングする第１のエッチング工程と、 前記第１の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結
晶を成長させることにより第２の結晶層を形成する第２
の成長工程と、 前記第２の結晶層の表面に第２のマスクパターンを形成
する第２のマスク形成工程と、 前記第２のマスクパターンを介して前記第２の結晶層を
エッチングする第２のエッチング工程と、 前記第２の結晶層から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物の結
晶を成長させることにより第３の結晶層を形成する第３
の成長工程とを含むようにしたことを特徴とするデバイ
スの製造方法。 - 【請求項１６】 さらに、 前記結晶基板または前記結晶膜から前記基体を分離する
工程を含むことを特徴とする請求項１５記載のデバイス
の製造方法。 - 【請求項１７】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる
複数の結晶層を含む結晶基板であって、この複数の結晶
層は、 第１の開口部を有する第１の結晶層と、 前記第１の結晶層を覆って形成され、第２の開口部また
は溝部を有する第２の結晶層と、 前記第１の結晶層および前記第２の結晶層を覆って形成
された第３の結晶層とを含むことを特徴とする窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板。 - 【請求項１８】 前記第１の開口部と前記第２の開口部
または溝部とが、少なくとも一部において、前記結晶基
板の厚さ方向に重なり合わないように構成されているこ
とを特徴とする請求項１７記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物結晶基板。 - 【請求項１９】 前記第２の結晶層は、前記第１の開口
部の側面からの結晶成長により形成されていることを特
徴とする請求項１７記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
結晶基板。 - 【請求項２０】 前記第１の結晶層の表面にはマスクパ
ターンが形成されていることを特徴とする請求項１７記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板。 - 【請求項２１】 前記第１の開口部と前記第２の開口部
または溝部は、いずれも、ストライプ状に複数個形成さ
れていることを特徴とする請求項１７記載の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物の結晶基板。 - 【請求項２２】 前記第１の開口部と前記第２の開口部
または溝部は、いずれも、多角形形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物結晶基板。 - 【請求項２３】 前記第１の結晶層、第２の結晶層およ
び第３の結晶層のうち少なくとも一つの結晶層が、その
結晶層とは組成の異なる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物に
より構成された内部層を有することを特徴とする請求項
１７記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶基板。 - 【請求項２４】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物からなる
複数の結晶層を含む結晶膜であって、この複数の結晶層
は、 第１の開口部を有する第１の結晶層と、 前記第１の結晶層を覆って形成され、第２の開口部また
は溝部を有する第２の結晶層と、 前記第１の結晶層および前記第２の結晶層を覆って形成
された第３の結晶層とを含むことを特徴とする窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜。 - 【請求項２５】 前記第１の開口部と前記第２の開口部
または溝部とが、少なくとも一部において、前記結晶基
板の厚さ方向に重なり合わないように構成されているこ
とを特徴とする請求項２４記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物結晶膜。 - 【請求項２６】 前記第２の結晶層は、前記第１の開口
部の側面からの結晶成長により形成されていることを特
徴とする請求項２４記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
結晶膜。 - 【請求項２７】 前記第１の結晶層の表面には、マスク
パターンが形成されていることを特徴とする請求項２４
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜。 - 【請求項２８】 前記第１の開口部と前記第２の開口部
または溝部は、いずれも、ストライプ状に複数個形成さ
れていることを特徴とする請求項２４記載の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜。 - 【請求項２９】 前記第１の開口部と前記第２の開口部
または溝部は、いずれも、多角形形状に形成されている
ことを特徴とする請求項２４記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物結晶膜。 - 【請求項３０】 前記第１の結晶層、第２の結晶層およ
び第３の結晶層のうち少なくとも一つの結晶層が、その
結晶層とは組成の異なる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物に
より構成された内部層を有することを特徴とする請求項
２４記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶膜。
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|---|---|---|---|---|
| WO2002084831A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-24 | Nichia Corporation | Gallium nitride compound semiconductor element |
| WO2007112066A2 (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Amberwave Systems Corporation | Lattice-mismatched semiconductor structures and related methods for device fabrication |
| TWI319893B (en) * | 2006-08-31 | 2010-01-21 | Nitride semiconductor substrate, method for forming a nitride semiconductor layer and method for separating the nitride semiconductor layer from the substrate | |
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|---|---|---|---|---|
| US5362682A (en) * | 1980-04-10 | 1994-11-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of producing sheets of crystalline material and devices made therefrom |
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| US6015979A (en) * | 1997-08-29 | 2000-01-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride-based semiconductor element and method for manufacturing the same |
| US6033995A (en) * | 1997-09-16 | 2000-03-07 | Trw Inc. | Inverted layer epitaxial liftoff process |
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| US6051849A (en) * | 1998-02-27 | 2000-04-18 | North Carolina State University | Gallium nitride semiconductor structures including a lateral gallium nitride layer that extends from an underlying gallium nitride layer |
| US6319742B1 (en) * | 1998-07-29 | 2001-11-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of forming nitride based semiconductor layer |
| US6252261B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-06-26 | Nec Corporation | GaN crystal film, a group III element nitride semiconductor wafer and a manufacturing process therefor |
| US6177688B1 (en) * | 1998-11-24 | 2001-01-23 | North Carolina State University | Pendeoepitaxial gallium nitride semiconductor layers on silcon carbide substrates |
| JP2001176805A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Sony Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物の結晶製造方法、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶基板、窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物結晶膜およびデバイスの製造方法 |
-
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-
2000
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020138226A1 (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子の製造方法、半導体素子および基板 |
| JPWO2020138226A1 (ja) * | 2018-12-26 | 2021-11-11 | 京セラ株式会社 | 半導体素子の製造方法、半導体素子および基板 |
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