JP2001267691A - 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

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勝義 渋谷
Takeharu Asano
竹春 浅野
Satoru Kijima
悟 喜嶋
Katsunori Yanashima
克典 簗嶋
Motonobu Takeya
元伸 竹谷
Masao Ikeda
昌夫 池田
Tomokimi Hino
智公 日野
Kyoji Yamaguchi
恭司 山口
Masaaki Ikeda
真朗 池田
Osamu Goto
修 後藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サファイア基板に形成された窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の結晶性を向上させることができる
半導体素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板１１の上に、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなる結晶部１２Ａと
開口部１２Ｂとを有する種結晶層１２を形成したのち、
サファイア基板１１に開口部１２Ｂと連通する凹部１１
Ｂを設ける。そののち、結晶部１２Ａからｎ側コンタク
ト層１５を成長させる。結晶部１２Ａから横方向に成長
した結晶とサファイア基板１１とが接触することがな
く、ｎ側コンタクト層１５およびその上に成長した窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶においては、貫通
転位の密度が低く、また結晶方位の揺らぎが少なくなっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えた半導体素子
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ，ＡｌＧａＮ混晶あるいはＧａＩ
ｎＮ混晶などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、
直接遷移の半導体材料であると共に、禁制帯幅が１．９
〜６．２ｅＶにわたっているという特徴を有している。
従って、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、可視領域から紫外領域までの発光を得ることがで
き、半導体レーザ（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ；ＬＤ）や
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏ
ｄｅ；ＬＥＤ）などの半導体発光素子を構成する材料と
して注目されている。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体は、飽和電子速度および破壊電界が大きいこと
から、電子素子を構成する材料としても注目されてい
る。
【０００３】これらの半導体素子は、一般に、基板の上
にＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；有機金
属化学気相成長）法などの気相成長法を用いて成長させ
た窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の層が積層された
構成を有している。基板としては、通常サファイア（Ａ
ｌ２Ｏ３）基板が用いられているが、サファイアと窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とでは格子不整や熱膨張
係数の差が大きく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層中には歪みを緩和するために転位などの結晶欠陥が発
生してしまう。中でも、転位欠陥が層の厚さ方向に伝播
する貫通転位は、電子と正孔とが再結合しても発光しな
い非発光再結合の中心や電流リーク箇所となってしまう
ため、半導体素子の光学的または電気的特性を損なう有
害なものである。
【０００４】そこで、近年、種結晶から横方向成長させ
ることにより貫通転位密度を低減する方法が提案されて
いる。この方法は、基板上に設けられた種結晶となる窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶に溝などの開口
を形成し、種結晶の開口に対応する側壁面から横方向に
結晶を成長させる技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
この技術を用いる場合には、サファイア基板と窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との界面までエッチングを行
って開口を形成するようにしていたので、種結晶から横
方向に成長した結晶と基板とが接触してしまうことが多
いという問題があった。結晶と基板とが接触すると、結
晶方位に揺らぎが生じたり、接触した部分から欠陥が発
生して上部に伝播することなどにより、本来結晶性に優
れているとされる横方向成長領域においても、転位欠陥
が多数存在し、結晶性が劣化してしまう。その結果、能
動領域における結晶欠陥の密度が高くなり、半導体素子
の光学的または電気的特性が劣化し、信頼性が低下して
しまう可能性が大きくなる。
【０００６】なお、ＭＲＳ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｊ．Ｎ
ｉｔｒｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｒｅｓ．４Ｓ１，Ｇ
３．３８（１９９９）では、サファイアと共に基板とな
り得る炭化ケイ素（ＳｉＣ）上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を成長させる場合に、炭化ケイ素基板をエ
ッチングすることが記載されている。しかし、通常窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体素子の基
板として用いられるサファイアに同様の処理を施した例
は報告されていない。ちなみに、炭化ケイ素は、四フッ
化炭素ガス（ＣＦ４）を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖ
ｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチン
グ）などにより容易にエッチングすることができる材料
である。
【０００７】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、サファイア基板に形成された窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶性を向上させること
ができる半導体素子およびその製造方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体素子
は、サファイアよりなる基板の一面側に、ＩＩＩ族元素
のうちの少なくとも１種とＶ族元素のうちの少なくとも
窒素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
よりなる半導体層を備えた半導体素子であって、半導体
層が、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりな
る結晶部および開口部を含む第１の結晶層と、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、第１の結晶
層の結晶部を覆うように設けられた第２の結晶層とを有
すると共に、基板が第１の結晶層の開口部に対応する領
域に凹部を有するようにしたものである。
【０００９】本発明による半導体素子の製造方法は、サ
ファイアよりなる基板の一面側に、ＩＩＩ族元素のうち
の少なくとも１種とＶ族元素のうちの少なくとも窒素と
を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させて
なる半導体素子の製造方法であって、基板の上に窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させ、成長層
を形成する工程と、成長層を選択的に除去して開口を形
成することにより、結晶部と開口部とを有する第１の結
晶層を形成する工程と、基板の第１の結晶層の開口部に
対応する領域を選択的に除去して、基板に開口部と連通
する凹部を形成する工程と、第１の結晶層の結晶部から
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させ、
第２の結晶層を形成する工程とを含むようにしたもので
ある。
【００１０】本発明による半導体素子では、サファイア
よりなる基板のうち第１の結晶層の開口部に対応する領
域に凹部が設けられているので、半導体層の結晶性に優
れている。
【００１１】本発明による半導体素子の製造方法では、
サファイアよりなる基板上に設けられた成長層に開口が
形成されることにより第１の結晶層が形成され、基板の
うち開口に対応する領域が除去されて基板に開口と連通
する凹部が形成される。そののち、第２の結晶層が形成
される。
【００１２】
【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。
【００１３】［第１の実施の形態］まず、図１〜図５を
参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半導体素子
としての半導体レーザ１の製造方法について説明する。
なお、本実施の形態に係る半導体レーザ１は、本実施の
形態の製造方法によって具現化されるので、以下併せて
説明する。
【００１４】本実施の形態では、まず、図１（Ａ）に示
したように、サファイア基板１１を用意し、このサファ
イア基板１１の例えばｃ面に例えばＭＯＣＶＤ法により
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させ、
後述する種結晶層１２（図２（Ｂ）参照）を形成するた
めの種結晶層用成長層１２ａを形成する。ここにおい
て、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、ガリウム
（Ｇａ），アルミニウム（Ａｌ），ホウ素（Ｂ）あるい
はインジウム（Ｉｎ）などのＩＩＩ族元素群のうちの少
なくとも１種と、Ｖ族元素のうちの少なくとも窒素
（Ｎ）とを含むもののことを指す。ここでは、例えば不
純物を添加しないｕｎｄｏｐｅ−ＧａＮを２μｍ程度成
長させる。このＭＯＣＶＤは、常圧雰囲気中，減圧雰囲
気中または加圧雰囲気中のいずれの雰囲気中においても
行うことが可能であるが、良質の結晶を得るには、加圧
雰囲気中において行うことが好ましい。
【００１５】次いで、図１（Ｂ）に示したように、例え
ば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法により、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）あ
るいは二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）よりなる絶縁膜１３を
形成する。なお、この絶縁膜１３は、例えば窒化ケイ素
膜と二酸化ケイ素膜との積層構造としてもよい。
【００１６】そののち、図１（Ｃ）に示したように、絶
縁膜１３の上にフォトレジスト膜１４を成膜し、例えば
種結晶層用成長層１２ａの＜１−１００＞方向（すなわ
ち、サファイア基板１１の＜１１−２０＞方向）に、所
定の間隔を開けて配列された多数のストライプ状のパタ
ーンを形成する。なお、ここで＜１−１００＞というの
は、本来外１に示したように数字の上にオーバーライン
を引いて表すものであるが、ここでは便宜上、数字の前
に“−”を付けて表す。＜１１−２０＞についても同様
であり、本来は外２に示したように表示するものであ
る。以下、同様の表現を用いる場合には、同様に表示す
る。
【外１】
【外２】
【００１７】次いで、図２（Ａ）に示したように、フォ
トレジスト１４をマスクとして例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッ
チング）を行い、絶縁膜１３のフォトレジスト膜１４に
覆われていない部分を除去する。そののち、図２（Ｂ）
に示したように、フォトレジスト膜１４を除去する。
【００１８】更に、図２（Ｃ）に示したように、絶縁膜
１３をマスクとして、エッチングガスに例えば塩素ガス
（Ｃｌ２）を用いたＲＩＥを行って、種結晶層用成長層
１２ａの絶縁膜１３に覆われていない部分を除去する。
これにより、種結晶層用成長層１２ａは結晶部１２Ａと
開口部１２Ｂとを有する種結晶層１２となる。ここで、
種結晶層１２が、本発明の「第１の結晶層」の一具体例
に対応している。
【００１９】続いて、絶縁膜１３をマスクとして例えば
ＲＩＥを行って、サファイア基板１１の絶縁膜１３に覆
われていない部分を除去する。具体的には、例えば、エ
ッチングガスに塩素ガスを用い、基板温度０℃，圧力
０．５Ｐａの条件で行う。これにより、サファイア基板
１１に開口部１２Ｂと連通する凹部１１Ｂが形成され
る。なお、このサファイア基板１１のエッチングは、種
結晶層用成長層１２ａのエッチングと連続的に行うこと
もできるし、別工程として行うこともできる。
【００２０】このサファイア基板１１の凹部１１Ｂの深
さは、１００ｎｍ以上であることが好ましく、より好ま
しくは２００ｎｍ以上である。１００ｎｍ以上とするこ
とにより、後述するｎ側コンタクト層１５（図３（Ａ）
参照）を形成する際に、成長した結晶とサファイア基板
１１との接触をより効果的に防止することができるから
である。また、凹部１１Ｂの深さが、２００ｎｍ以上１
０００ｎｍ以下の範囲内であれば更に好ましい。サファ
イアは炭化ケイ素とは異なり、エッチングが進行しにく
い材料であるので、必要以上にエッチングを行うと製造
コストが高くなってしまうからである。なお、上述した
凹部１１Ｂの深さの好ましい値は測定精度による誤差を
考慮したものではないので、現実的には測定精度による
誤差分、例えば±２０ｎｍ程度を含めた範囲が好ましい
値となる。
【００２１】サファイア基板１１に凹部１１Ｂを形成し
たのち、図２（Ｄ）に示したように、例えば、エッチン
グ剤にフッ化水素（ＨＦ）を含む水溶液を用いたエッチ
ングを行って絶縁膜１３を除去する。
【００２２】続いて、図３（Ａ）に示したように、種結
晶層１２の結晶部１２Ａから例えばＭＯＣＶＤ法を用い
てｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）を添加したｎ型Ｇａ
Ｎの結晶を４μｍ程度成長させることにより、ｎ側コン
タクト層１５を形成する。このとき、ＧａＮの結晶成長
は、主に結晶部１２Ａの表面および開口部１２Ｂに対応
する側壁面から進行し、横方向にも進行する。結晶部１
２Ａの側壁面からの成長速度は表面からの成長速度より
も大きく、一定時間経過すると側壁面から成長したＧａ
Ｎの結晶が広がり、成長面が平坦となる。本実施の形態
では、サファイア基板１１に凹部１１Ｂが設けられてい
るので、既に述べたように、横方向に成長した結晶がサ
ファイア基板１１に接触して欠陥が発生することを防止
できる。また、結晶方位の揺らぎを防止することもでき
る。なお、凹部１１Ｂが設けられていない場合には、横
方向成長した結晶同士が会合せず、実質的に平坦な面が
得られないおそれもある。結晶部１２Ａからの横方向成
長は、真横ではなく、それよりも若干サファイア基板１
１側に進行する場合があるが、サファイア基板１１の凹
部１１Ｂの深さを１００ｎｍ以上とすることにより、結
晶とサファイア基板１１との接触を効果的に防止するこ
とができる。ここで、ｎ側コンタクト層１５が、本発明
の「第２の結晶層」の一具体例に対応している。
【００２３】図３（Ｂ）は、ｎ側コンタクト層１５が形
成された時点での貫通転位の発生状態を模式的に表すも
のである。ｎ側コンタクト層１５のうち結晶部１２Ａ上
の領域Ｙにおいては、種結晶層１２（結晶部１２Ａ）か
らの貫通転位Ｍ１が伝播されるものの、それ以外の領域
においては、種結晶層１２からの貫通転位Ｍ１は横方向
に屈曲するので、ほとんど存在しない（横方向成長領域
Ｘ）。すなわち、図４に示したような凹部が設けられて
いないサファイア基板上の種結晶層からｎ側コンタクト
層を成長させた従来の場合のように、横方向に成長した
結晶とサファイア基板との接触に起因する貫通転位Ｍ３
が存在していない。なお、図３（Ｂ）に示した貫通転位
Ｍ２は、結晶部１２Ａの対向する２つの側壁面から横方
向に成長した結晶が会合部において会合することにより
発生したものである。この会合部は凹部１１Ｂおよび開
口部１２Ｂに対応する横方向成長領域Ｘのほぼ中央に位
置しており、つまり貫通転位Ｍ２も横方向成長領域Ｘの
ほぼ中央に位置している。
【００２４】一般に、このように種結晶層１２から横方
向成長により成長させた結晶は、種結晶層１２を用いな
いで成長させた結晶よりも良質であるとされている。そ
のため、ｎ側コンタクト層１５を薄く形成した場合にお
いても、良質の結晶が得られる。ｎ型コンタクト層１５
を薄く形成することができれば、サファイアと窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との格子不整や熱膨張係数の
差に起因するサファイア基板１１の反りを抑制すること
ができる。
【００２５】ｎ側コンタクト層１５を形成したのち、図
５に示したように、ｎ側コンタクト層１５の上に、例え
ば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型不純物としてケイ素を添
加したｎ型ＡｌＧａＮ混晶よりなるｎ型クラッド層１
６，ｎ型不純物としてケイ素を添加したｎ型ＧａＮより
なるｎ型ガイド層１７，不純物を添加しないｕｎｄｏｐ
ｅ−ＧａＩｎＮ混晶よりなる活性層１８、ｐ型不純物と
してマグネシウム（Ｍｇ）を添加したｐ型ＧａＮよりな
るｐ型ガイド層１９，ｐ型不純物としてマグネシウムを
添加したｐ型ＡｌＧａＮ混晶よりなるｐ型クラッド層２
０およびｐ型不純物としてマグネシウムを添加したｐ型
ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層２１を順次成長させ
る。
【００２６】なお、ＭＯＣＶＤを行う際に、ガリウムの
原料ガスとしては例えばトリメチルガリウム（（Ｃ
Ｈ３）３Ｇａ）、アルミニウムの原料ガスとしては例え
ばトリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、イン
ジウムの原料ガスとしては例えばトリメチルインジウム
（（ＣＨ３）３Ｉｎ）、窒素の原料ガスとしては例えば
アンモニア（ＮＨ３）をそれぞれ用いる。また、ケイ素
の原料ガスとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ４）を用
い、マグネシウムの原料ガスとしては例えばビス＝シク
ロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ５Ｈ５）２Ｍｇ）
を用いる。
【００２７】ｐ側コンタクト層２１を成長させたのち、
ｐ側コンタクト層２１，ｐ型クラッド層２０，ｐ型ガイ
ド層１９，活性層１８，ｎ型ガイド層１７，ｎ型クラッ
ド層１６およびｎ側コンタクト層１５の一部を順次エッ
チングして、ｎ側コンタクト層１５を表面に露出させ
る。続いて、図示しないマスクを形成し、このマスクを
利用して例えばＲＩＥ法によりｐ側コンタクト層２１お
よびｐ型クラッド層２０の一部を選択的にエッチングし
て、ｐ型クラッド層２０の上部およびｐ側コンタクト層
２１を例えば幅が２．５μｍ程度の細い帯状（リッジ形
状）とする。その際、ｐ側コンタクト層２１を成長させ
たのち、ｐ側コンタクト層を細い帯状とし、次いで、ｎ
側コンタクト層１５を露出させるようにしてもよい。な
お、この帯状とした領域は活性層１８の発光領域に対応
する部分である。すなわち、図示しないマスクを転位密
度の低い開口部１２Ｂに対応して、特に貫通転位Ｍ
２（図３（Ｂ）参照）が存在しない結晶部１２Ａと会合
部との間の領域に対応して形成し、発光領域をその領域
に形成するようにすれば、半導体レーザ１の素子特性を
向上させることができる。
【００２８】次いで、露出面全体に、例えば蒸着法によ
り二酸化ケイ素よりなる絶縁層２２を形成する。そのの
ち、例えば、絶縁層２２の上に図示しないレジスト膜を
形成する。続いて、例えばＲＩＥを行い、レジスト膜の
うち上述したリッジ形状に対応する領域を選択的に除去
して絶縁層２２を露出させたのち、絶縁層２２の露出面
を選択的に除去することによりｐ側コンタクト層２１を
表面に露出させ、ｐ側コンタクト層２１の表面以外の領
域が絶縁層２２により覆われた状態とする。
【００２９】続いて、ｐ側コンタクト層２１の表面およ
びその近傍に、例えばパラジウム，白金および金を順次
蒸着し、ｐ側電極２３を形成する。また、絶縁層２２の
ｎ側コンタクト層上の領域に開口を形成し、この開口
に、例えば、チタン，アルミニウム，白金および金を順
次蒸着し、ｎ側電極２４を形成する。そののち、サファ
イア基板１１を例えば８０μｍ程度の厚さとなるように
研削する。最後に、サファイア基板１１をｐ側電極２３
の長さ方向と垂直に所定の幅で劈開し、その劈開面に図
示しない反射鏡膜を形成する。これにより、半導体レー
ザ１が完成する。
【００３０】次に、このようにして製造される半導体レ
ーザ１の作用について説明する。
【００３１】この半導体レーザ１では、ｐ側電極２３と
ｎ側電極２４との間に所定の電圧が印加されると、活性
層１８に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光
が起こる。ここでは、サファイア基板１１に凹部１１Ｂ
が設けられているので、サファイア基板１１の結晶部１
２Ａ上以外の領域（すなわち、凹部１１Ｂに対応する横
方向成長領域Ｘ）における貫通転位Ｍ１の密度が低くな
っている。よって、電圧の印加による劣化が起こりにく
く、使用による動作電流の上昇が抑えられ、素子の寿命
が長くなる。また、発光強度が大きくなる。
【００３２】図６（Ａ）は、本実施の形態の半導体レー
ザ１のフォトルミネッセンスによる発光強度を模式的に
表すものである。また、図６（Ｂ）は、従来の、サファ
イア基板に凹部を設けず作製した半導体レーザのフォト
ルミネッセンスによる発光強度を模式的に表すものであ
る。図６（Ａ），（Ｂ）において、縦軸はフォトルミネ
ッセンスの発光強度を示している。横軸は、図５に示し
た半導体レーザ１の断面図の横方向の座標に対応してい
る。図６（Ａ），（Ｂ）から分かるように、本実施の形
態の半導体レーザ１は、開口部１２Ｂに対応する横方向
成長領域Ｘにおいて、従来の半導体レーザよりも、結晶
部１２Ａから横方向に成長した結晶同士が会合する会合
部での発光強度の低下が少ない。また、開口部１２Ｂの
会合部以外の領域における発光強度が相対的に大きい。
これは、発光領域における結晶性が向上し、貫通転位Ｍ
３などに起因する電子と正孔とが再結合しても発光しな
い非発光再結合の割合が低下したためである。
【００３３】このように本実施の形態に係る半導体レー
ザ１の製造方法によれば、サファイア基板１１に種結晶
層１２の開口部１２Ｂと連通する凹部１１Ｂを設けた後
に、ｎ側コンタクト層１５を成長させるようにしたの
で、結晶部１２Ａから横方向に成長した結晶とサファイ
ア基板１１とが接触することがなく、ｎ側コンタクト層
１５と、その上に形成されたｎ型クラッド層１６，ｎ型
ガイド層１７，活性層１８、ｐ型ガイド層１９，ｐ型ク
ラッド層２０およびｐ側コンタクト層２１とにおいて
は、貫通転位の密度が低く、また結晶方位の揺らぎが少
なくなっている。よって、得られる半導体レーザ１で
は、電圧の印加による劣化が起こりにくく、半導体レー
ザ１の長寿命化を図ることができる。また、貫通転位な
どに起因する非発光再結合の割合を小さくすることがで
き、発光効率を向上させることができる。
【００３４】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態は、半導体素子としての半導体レーザおよびその
製造方法に関するものであり、その対象としての半導体
レーザの構造および製造方法は、第１の実施の形態と同
様である。ここでは、種結晶層の結晶部および開口部の
幅方向の長さ（以下、単に幅という。）をそれぞれ適切
に選ぶことにより、更に素子特性に優れた半導体レーザ
が得られることに関して、図７を参照して説明する。な
お、図７において、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、ここではその説明を省略する。
【００３５】種結晶層１２においては、図７に示した結
晶部１２Ａの幅Ｌ１が４μｍよりも小さく、開口部１２
Ｂの幅Ｌ２が１２μｍ以下であることが好ましい。ま
た、結晶部１２Ａの幅Ｌ１は２〜４μｍの範囲内である
ことがより好ましく、開口部１２Ｂの幅Ｌ２は８〜１２
μｍの範囲内であることがより好ましい。なお、８〜１
２μｍには１２μｍも含まれる。ちなみに、具体的に
は、例えば、幅Ｌ１が３μｍの結晶部１２Ａと、幅Ｌ２
が９μｍの開口部１２Ｂとにより種結晶層１２を構成す
ることができる。
【００３６】開口部１２Ｂの幅Ｌ２を１２μｍ以下とす
るのは、それよりも大きくすると、結晶部１２Ａの側壁
面から横方向成長した結晶同士が会合し、ｎ側コンタク
ト層１５の成長面が平坦になるまでに時間がかかる、あ
るいは平坦な成長面が得られないという不具合が生じる
からである。また、開口部１２Ｂの幅Ｌ２を８μｍより
も大きくすることが好ましい理由は、以下のとおりであ
る。すなわち、第１の実施の形態において述べたよう
に、半導体レーザ１の素子特性を保持し向上させるため
には、発光領域に対応するリッジ形状（いわゆる、レー
ザストライプ）を転位密度が低い部分（図７における幅
Ｌ２／２の部分）に形成する必要があるが、開口部１２
Ｂの幅のほぼ中央には、結晶部１２Ａから横方向成長し
た結晶同士が会合することにより発生した貫通転位Ｍ２
（図３（Ｂ）参照）が存在するので、開口部１２Ｂと結
晶部１２Ａとの境界面から開口部１２Ｂの幅Ｌ２の半分
までの部分に発光領域を設けることが好ましい。この発
光領域の幅は、例えば２〜３μｍであるので、これを貫
通転位Ｍ２が存在しない領域、好ましくは図７において
符号Ｒで示した開口部１２Ｂの幅Ｌ２の４分の１（Ｌ２
／４）に対応する領域またはその近傍領域に設けるため
には、開口部１２Ｂの幅Ｌ２を８μｍよりも大きくする
ことが望ましいのである。
【００３７】一方、結晶部１２Ａの幅を４μｍよりも小
さくするのは、それよりも大きくすると種結晶層１２と
サファイア基板１１との接触面積が大きくなるため、サ
ファイアと窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との熱膨
張係数および格子定数の差などによりサファイア基板１
１が反ってしまう傾向があり、開口部１２Ａの上部領域
における転位欠陥密度が高くなってしまうからである。
逆に、結晶部１２Ｂの幅が２μｍ以下であると、結晶部
１２Ａとサファイア基板１１との接触面積が小さくなり
すぎて、結晶成長中にサファイア基板１１から剥離しや
すくなると共に、幅を極端に狭くすると作製上の困難を
伴うという不都合が生じるため、２μｍよりも大きくす
ることが好ましい。
【００３８】なお、サファイア基板１１が反ってしまう
と、サファイア基板１１やＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体よ
りなる各層が割れてしまうおそれなどがあり、製造プロ
セスの安定性が著しく損なわれてしまう。また、ＩＩＩ
−Ｖ族窒化物半導体を成長させる際のサファイア基板表
面の温度（結晶成長表面温度）が不均一になり、その上
に成長するＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体の組成が場所によ
って異なってしまい、製造プロセスの制御性が損なわれ
てしまう。
【００３９】また、半導体レーザ１は、サブマウントを
介してヒートシンク上に配設され、半導体発光装置とし
て用いられるが、このとき、サファイア基板１１の反り
およびそれに伴うＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体よりなる各
層の反りが抑制されていると、サブマウントおよびヒー
トシンクと半導体レーザ１との密着性が高まり、動作時
に半導体レーザ１から発生した熱が効率よく放散され
る。従って、熱干渉による半導体レーザ１の閾値電流の
上昇や発光出力の低下を防止することができる。その結
果、高い品質が長時間に渡って維持され、半導体レーザ
１の寿命がより長くなる。
【００４０】このように、種結晶層の結晶部および開口
部の幅をそれぞれ適切に選ぶことにより、貫通転位など
の結晶欠陥が極めて少ない部分に（好ましくは図７にお
いて符号Ｒで表したＬ２／４に対応する領域）発光領域
を設けることができ、更に半導体レーザ１の寿命を延長
することができる。また、素子特性に優れた半導体レー
ザ１を容易に製造することができる。
【００４１】
【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。
【００４２】（実施例１〜３）まず、サファイアよりな
る基板を用意し、水素ガス（Ｈ２）雰囲気中において１
０５０℃で基板のクリーニングを行ったのち、ＭＯＣＶ
Ｄ法により種結晶層用成長層を２μｍさせ、更にこの種
結晶層用成長層の上にＣＶＤ法により窒化ケイ素よりな
る絶縁膜を形成した。
【００４３】次いで、絶縁膜の上にフォトレジスト膜を
成膜すると共に、ｐ側電極の形成予定領域の長さ方向と
平行に多数のストライプ状のパターンを形成し、パター
ン形成されたフォトレジスト膜をマスクとしてＲＩＥを
行い、絶縁膜を選択的に除去した。そののち、フォトレ
ジスト膜を除去した。
【００４４】フォトレジスト膜を除去したのち、絶縁膜
をマスクとしたＲＩＥを行って、種結晶層用成長層およ
びバッファ層用成長層の絶縁膜に覆われていない部分を
順次除去した。これにより、結晶部と開口部とを有する
種結晶層が形成された。続いて、同じく絶縁膜をマスク
とし、塩素系のエッチングガスを用いてＲＩＥを行い、
サファイア基板１１の絶縁膜１３に覆われていない部分
を除去することにより、サファイア基板に開口部と連通
する凹部を形成した。その際、実施例１ではサファイア
基板を７０ｎｍエッチングし、実施例２ではサファイア
基板を１００ｎｍエッチングし、実施例３では２００ｎ
ｍエッチングした。
【００４５】サファイア基板に凹部を形成したのち、エ
ッチングを行って絶縁膜を除去した。次いで、ＭＯＣＶ
Ｄ法により種結晶層の結晶部からケイ素を添加したｎ型
ＧａＮを５μｍ成長させることにより、ｎ側コンタクト
層を形成した。
【００４６】続いて、ｎ側コンタクト層の上に、ＭＯＣ
ＶＤ法により、ｎ型クラッド層，ｎ型ガイド層，活性
層，ｐ型ガイド層，ｐ型クラッド層およびｐ側コンタク
ト層を順次形成した。具体的には、ケイ素を添加したｎ
型Ａｌ０．０８Ｇａ０．９２Ｎ混晶を１．０μｍ成長さ
せてｎ型クラッド層を形成し、ケイ素を添加したｎ型Ｇ
ａＮを０．１２μｍ成長させてｎ型ガイド層を形成し
た。活性層は、ケイ素を添加したＧａＩｎＮ混晶を７．
０ｎｍ成長させてバリア層を形成すると共に、不純物を
添加しないｕｎｄｏｐｅ−ＧａＩｎＮ混晶を３．５ｎｍ
成長させて井戸層を形成し、これらを３周期積層するこ
とにより形成した。また、マグネシウムを添加したｐ型
ＧａＮを０．１２μｍ成長させてｐ型ガイド層を形成
し、マグネシウムを添加したｐ型Ａｌ０．０８Ｇａ
０．９２Ｎ混晶を０．５μｍ成長させてｐ型クラッド層
を形成し、マグネシウムを添加したｐ型ＧａＮを０．１
μｍ成長させてｐ側コンタクト層を形成した。
【００４７】なお、ＭＯＣＶＤ法により各層を形成する
際、ガリウムの原料ガスとしてはトリメチルガリウム、
アルミニウムの原料ガスとしてはトリメチルアルミニウ
ム、インジウムの原料ガスとしてはトリメチルインジウ
ム、窒素の原料ガスとしてはアンモニアをそれぞれ用い
た。また、ケイ素の原料ガスとしてはモノシランを用
い、マグネシウムの原料ガスとしてはビス＝シクロペン
タジエニルマグネシウムをそれぞれ用いた。
【００４８】ｐ側コンタクト層を形成したのち、ｐ側コ
ンタクト層，ｐ型クラッド層，ｐ型ガイド層，活性層，
ｎ型ガイド層，ｎ型クラッド層およびｎ側コンタクト層
を順次選択的にエッチングして、ｎ側コンタクト層を表
面に露出させた。続いて、後工程において形成するｐ側
電極の形成予定領域の長さ方向と平行にマスクを形成
し、このマスクを利用したＲＩＥ法によりｐ側コンタク
ト層およびｐ型クラッド層の一部を選択的にエッチング
して、ｐ型クラッド層の上部およびｐ側コンタクト層を
細い帯状とした。
【００４９】次いで、基板上の露出面全体に蒸着法によ
り二酸化ケイ素よりなる絶縁層を形成し、この絶縁層の
上に、レジスト膜を形成した。続いて、ＲＩＥを複数回
行い、ｐ側コンタクト層の表面以外の領域が絶縁層によ
り覆われた状態とした。
【００５０】そののち、ｐ側コンタクト層の表面および
その近傍に、パラジウム，白金および金を順次蒸着し、
ｐ側電極を形成した。また、絶縁層のｎ側コンタクト層
上の領域に開口を形成し、この開口に、チタン，アルミ
ニウム，白金および金を順次蒸着し、ｎ側電極を形成し
た。そののち、基板を８０μｍ程度の厚さとなるように
研削した。最後に、基板をｐ側電極の長さ方向と垂直に
所定の幅で劈開し、その劈開面に反射鏡膜を形成した。
これにより実施例１〜３の半導体レーザを得た。
【００５１】また、本実施例に対する比較例として、サ
ファイア基板に凹部を形成しないことを除き、本実施例
と同様にして半導体レーザを作製した。
【００５２】得られた実施例１〜３および比較例の半導
体レーザについて、Ｘ線回折法による分析を行った。図
８は、実施例１において得られた半導体レーザのＸ線回
折によるロッキングカーブを表すものであり、ｎ側コン
タクト層に対応するピークＰ１の半値幅は、６８９．３
ａｒｃｓｅｃであった。実施例１では、種々の結晶軸
（方位）のピークが存在しているため、半値幅が広くな
っている。なお、ここで、縦軸はＸ線回折強度（任意単
位）を示し、横軸は回折角度（単位；角度）を示してい
る。図９は、実施例２において得られた半導体レーザの
Ｘ線回折によるロッキングカーブを表すものであり、ｎ
側コンタクト層に対応するピークＰ２に分裂が観察され
た。実施例２では、ピークＰ２が分裂しているものの、
１本のピークの半値幅は実施例１で得られた半値幅より
も狭く、結晶性は実施例１よりも高いことが確認され
た。図１０は、実施例３において得られた半導体レーザ
のＸ線回折によるロッキングカーブを表すものであり、
ｎ側コンタクト層に対応するピークＰ３の半値幅は、１
５５．４ａｒｃｓｅｃであった。実施例３では、半値幅
が狭く、結晶方位の揺らぎが少ないより良質の結晶が成
長したことが確認された。
【００５３】図１１は、比較例において得られた半導体
レーザのＸ線回折によるロッキングカーブを表すもので
あり、ｎ側コンタクト層に対応するピークＰ４の半値幅
は、２００ａｒｃｓｅｃであった。また、分裂も観察さ
れた。すなわち、結晶性が本実施例に比べて極めて低い
ことが確認された。
【００５４】また、得られた実施例３の半導体レーザに
ついて、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）により、
サファイア基板の凹部，種結晶層およびｎ側コンタクト
層の状態を観察した。図１２はそのＳＥＭ写真であり、
点線で囲んだ部分が結晶部である。凹部の深さは１９８
ｎｍ、測定精度による誤差を考慮すれば実質的には２０
０ｎｍであった。凹部とｎ側コンタクト層とは接触して
おらず、隙間が認められ、９３ｎｍ程度離間していた。
また、凹部に対応する横方向成長領域には貫通転位が少
なく、ほぼ中央部の会合部には貫通転位が存在したが、
結晶性が高くなっていることが確認された。
【００５５】以上の結果から、サファイア基板の種結晶
層の開口部に対応する領域に開口部と連通する凹部を形
成すれば、横方向成長した結晶同士が会合し、平坦な成
長面が得られることが分かった。また、凹部の深さを１
００ｎｍ以上とすれば、種結晶層の結晶部から成長する
結晶の質が向上し、２００ｎｍ以上とすれば、結晶の質
がより向上することが分かった。
【００５６】なお、ここでは具体的には説明しないが、
ｎ側コンタクト層，ｎ型クラッド層，ｎ型ガイド層，活
性層，ｐ型ガイド層，ｐ型クラッド層およびｐ側コンタ
クト層を、ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種と窒素
とを含む他のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体により成長させ
て形成する場合についても、同様の結果が得られる。
【００５７】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、上記各実施の形態では、種結晶層用成長層，コン
タクト層およびガイド層をＧａＮにより形成し、クラッ
ド層をＡｌＧａＮ混晶により形成し、活性層をＩｎＧａ
Ｎ混晶により形成するようにしたが、これらの層を、Ｉ
ＩＩ族元素のうちの少なくとも１種と窒素とを含む他の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により形成するよう
にしてもよい。
【００５８】また、上記各実施の形態では、絶縁膜１３
を除去した後にｎ側コンタクト層１５を形成するように
したが、図１３に示したように、種結晶層１２（結晶部
１２Ａ）の上の絶縁膜１３を除去せずにｎ側コンタクト
層１５を形成するようにしてもよい。これにより、図１
４に示したように、絶縁膜１３により貫通転位Ｍ１が遮
断され、種結晶層１２からの貫通転位Ｍ１の伝播が防止
される。従って、ｎ側コンタクト層１５には会合に起因
する貫通転位Ｍ２を除き結晶欠陥がほとんど存在せず、
その上側に優れた結晶性を有するＩＩＩ−Ｖ族窒化物半
導体を得ることができる。但し、ｎ側コンタクト層１５
を成長させる際に、絶縁膜１３の構成材料が不純物とし
てｎ側コンタクト層１５の中に混入してしまい、半導体
レーザ１の特性を劣化させるおそれなどもあるので、使
用目的などに応じて適宜の製造方法を選択することが好
ましい。
【００５９】更に、上記各実施の形態では、ＭＯＣＶＤ
法により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を形成する
場合について説明したが、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ；分子線エピタキシー）法
やハイドライド気相成長法などの他の気相成長法により
形成するようにしてもよい。なお、ハイドライド気相成
長法とは、ハロゲンが輸送または反応に寄与する気相成
長法のことをいう。
【００６０】また、上記各実施の形態では、サファイア
基板１１の上に、種結晶層１２，ｎ側コンタクト層１
５，ｎ型クラッド層１６，ｎ型ガイド層１７，活性層１
８，ｐ型ガイド層１９，ｐ型クラッド層２０およびｐ側
コンタクト層２１を順次積層するようにしたが、本発明
は、他の構造を有する半導体レーザについても同様に適
用することができる。例えば、ｎ型ガイド層１７および
ｐ型ガイド層１９を備えていなくてもよく、サファイア
基板１１と種結晶層１２との間に、非晶質に近い窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりなり、種結晶層
用成長層１２ａを成長させる際の核となるバッファ層を
備えていてもよい。
【００６１】更に、上記各実施の形態では、ｐ型クラッ
ド層２０の一部およびｐ側コンタクト層２１をサファイ
ア基板１１の＜１１−２０＞方向に延びる細い帯状とす
ることにより電流狭窄するようにしたが、サファイア基
板１１の＜１−１００＞方向に延びる細い帯状として電
流狭窄するようにしてもよいし、他の構造により電流狭
窄するようにしてもよい。また、上記各実施の形態にお
いては利得導波型と屈折率導波型とを組み合わせたリッ
ジ導波型の半導体レーザ１を例に挙げて説明したが、利
得導波型の半導体レーザおよび屈折率導波型の半導体レ
ーザについても同様に適用することができる。
【００６２】加えて、上記各実施の形態では、半導体素
子として半導体レーザ１を具体例に挙げて説明したが、
本発明は、発光ダイオードあるいは電界効果トランジス
タなどの他の半導体素子についても適用することができ
る。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項９のいずれか１項に記載の半導体素子によれば、サフ
ァイアよりなる基板のうち第１の結晶層の開口部に対応
する領域に凹部を設けるようにしたので、半導体層にお
ける貫通転位の密度を低減することができると共に、結
晶方位の揺らぎを防止することができ、ＩＩＩ−Ｖ族窒
化物半導体よりなる半導体層の結晶性を向上させること
ができる。よって、素子の品質を向上させることができ
るという効果を奏する。特に、請求項２または請求項３
記載の半導体素子によれば、凹部の深さを１００ｎｍ以
上としたので、その効果が大きくなる。
【００６４】また特に、請求項５ないし請求項７のいず
れか１項に記載の半導体素子によれば、第１の結晶層の
結晶部の幅方向の長さを４μｍよりも小さくし、開口部
の幅方向の長さが１２μｍ以下とするようにしたので、
半導体層における貫通転位の密度の低い結晶性に優れた
領域を増加させることができ、素子特性を向上させるこ
とができる。
【００６５】更に特に、請求項８または請求項９記載の
半導体素子によれば、発光領域を開口部に対応して、ま
たは結晶部と会合部との間の領域に対応して有するよう
にしたので、電圧の印加による劣化が起こりにくく、長
寿命化を図ることができると共に、貫通転位などの起因
する非発光再結合の割合を小さくすることができ、発光
効率を向上させることができる。
【００６６】加えて、請求項１０ないし請求項１４記載
の半導体素子の製造方法によれば、サファイアよりなる
基板の第１の結晶層の開口部に対応する領域に開口部と
連通する凹部を形成し、第１の結晶層の結晶部から第２
の結晶層を形成するようにしたので、結晶部から横方向
に第２の結晶層が成長した場合であっても第２の結晶層
と基板とが接触することがなく、半導体層における貫通
転位の密度を低減することができるという効果を奏す
る。
【００６７】特に、請求項１２記載の半導体素子の製造
方法によれば、第１の結晶層の結晶部の幅方向の長さが
４μｍよりも小さく、開口部の幅方向の長さが１２μｍ
以下となるよう成長層に開口を形成するようにしたの
で、素子特性に優れた半導体素子を容易に得ることがで
きる。また、請求項１３または請求項１４記載の半導体
素子の製造方法によれば、開口部と結晶部との境界面か
ら開口部の幅の半分または１／４までの部分に対応して
発光領域を形成するようにしたので、高い発光特性を有
する半導体素子を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ
の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】図１に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。
【図３】（Ａ）は図２に続く製造工程を説明するための
断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の製造工程における貫通
転位の発生状態を表す模式図である。
【図４】従来の半導体レーザを製造する際の貫通転位の
発生状態を表す模式図である。
【図５】図３に続く製造工程を説明するための断面図で
あり、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの
要部を表すものである。
【図６】（Ａ）は図５に示した半導体レーザの発光強度
を示す模式図であり、（Ｂ）は従来の半導体レーザの発
光強度を示す模式図である。
【図７】図５に示した半導体レーザの結晶部および開口
部の幅を適切に選ぶことによる利点を説明するための断
面図である。
【図８】本発明の実施例１において得られた半導体レー
ザのＸ線回折によるロッキングカーブである。
【図９】本発明の実施例２において得られた半導体レー
ザのＸ線回折によるロッキングカーブである。
【図１０】本発明の実施例３において得られた半導体レ
ーザのＸ線回折によるロッキングカーブである。
【図１１】比較例において得られた半導体レーザのＸ線
回折によるロッキングカーブである。
【図１２】本発明の実施例３において得られた半導体レ
ーザのｎ側コンタクト層の結晶状態を表すＳＥＭ写真で
ある。
【図１３】図５に示した半導体レーザの変形例の係る半
導体レーザの構成を表す断面図である。
【図１４】図１３に示した半導体レーザの一部を拡大し
て表す模式図である。
【符号の説明】
１…半導体レーザ、１１…サファイア基板、１２…種結
晶層、１２Ａ…結晶部、１２Ｂ…開口部、１２ａ…種結
晶層用成長層、１３…絶縁膜、１５…ｎ側コンタクト
層、１６…ｎ型クラッド層、１７…ｎ型ガイド層、１８
…活性層、１９…ｐ型ガイド層、２０…ｐ型クラッド
層、２１…ｐ側コンタクト層、２２…絶縁層、２３…ｐ
側電極、２４…ｎ側電極、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…貫通転
位、Ｘ…横方向成長領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜嶋 悟 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 簗嶋 克典 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 竹谷 元伸 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 池田 昌夫 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 日野 智公 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 山口 恭司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 池田 真朗 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 後藤 修 宮城県白石市白鳥三丁目53番地の２ ソニ ー白石セミコンダクタ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA11 AA13 BA02 BA08 BA38 BA40 CA01 DA03 FA10 JA01 LA11 5F041 AA03 AA40 CA40 CA46 CA65 CA75 CA77 5F045 AA04 AB14 AB17 AB32 AB33 AC08 AC12 AE30 AF09 AF13 AF20 BB12 CA12 DA53 DA55 EB15 HA13 5F073 AA13 AA45 CA07 CB05 DA05

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 サファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりなる基板
    の一面側に、ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種とＶ
    族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物系
    ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層を備えた半
    導体素子であって、 前記半導体層は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
    結晶よりなる結晶部および開口部を含む第１の結晶層
    と、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶よりな
    り、前記第１の結晶層の結晶部を覆うように設けられた
    第２の結晶層とを有すると共に、前記基板は前記第１の
    結晶層の開口部に対応する領域に凹部を有することを特
    徴とする半導体素子。
  2. 【請求項２】 前記基板の凹部の深さが、１００ｎｍ以
    上であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
  3. 【請求項３】 前記基板の凹部の深さが、２００ｎｍ以
    上であることを特徴とする請求項２記載の半導体素子。
  4. 【請求項４】 前記基板の凹部の底面と前記半導体層と
    が離間していることを特徴とする請求項１記載の半導体
    素子。
  5. 【請求項５】 前記結晶部の幅方向の長さが４μｍより
    も小さく、かつ前記開口部の幅方向の長さが１２μｍ以
    下であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
  6. 【請求項６】 前記開口部の幅方向の長さが８μｍより
    も大きいことを特徴とする請求項５記載の半導体素子。
  7. 【請求項７】 前記結晶部の幅方向の長さが２μｍより
    も大きいことを特徴とする請求項５記載の半導体素子。
  8. 【請求項８】 前記半導体層は更に活性層を有し、この
    活性層は、前記開口部に対応して発光領域を有すること
    を特徴とする請求項１記載の半導体素子。
  9. 【請求項９】 前記第２の結晶層は横方向に成長するこ
    とにより形成された会合部を含むと共に、前記活性層
    は、前記結晶部と前記会合部との間の領域に対応して発
    光領域を有することを特徴とする請求項８記載の半導体
    素子。
  10. 【請求項１０】 サファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりなる基
    板の一面側に、ＩＩＩ族元素のうちの少なくとも１種と
    Ｖ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物
    系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させてなる半導体素
    子の製造方法であって、 前記基板の上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結
    晶を成長させ、成長層を形成する工程と、 前記成長層を選択的に除去して開口を形成することによ
    り、結晶部と開口部とを有する第１の結晶層を形成する
    工程と、 前記基板の前記第１の結晶層の開口部に対応する領域を
    選択的に除去して、前記基板に前記開口部と連通する凹
    部を形成する工程と、 前記第１の結晶層の結晶部から窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
    合物半導体の結晶を成長させ、第２の結晶層を形成する
    工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記基板に、深さが１００ｎｍ以上の
    凹部を形成することを特徴とする請求項１０記載の半導
    体素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１の結晶層を形成する工程にお
    いて、前記結晶部の幅方向の長さが４μｍよりも小さ
    く、かつ前記開口部の幅方向の長さが１２μｍ以下とな
    るように、前記開口を形成することを特徴とする請求項
    １０記載の半導体素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 更に、 前記第２の結晶層の上に、発光領域を前記開口部と前記
    結晶部との境界面から前記開口部の幅の半分までの部分
    に対応して有する活性層を形成する工程とを含むことを
    特徴とする請求項１０記載の半導体素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 発光領域を前記開口部と前記結晶部と
    の境界面から前記開口部の幅の１／４までの部分に対応
    して有する活性層を形成することを特徴とする請求項１
    ３記載の半導体素子の製造方法。
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