JP2001284263A - ナイトライド系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
ナイトライド系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体装置及
びその製造方法に関し、ナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体成長層の結晶欠陥を低減し、特性を向上する。 【解決手段】 Ｃ軸に平行な面にナイトライド系III-Ｖ
族化合物半導体を積層したナイトライド系III-Ｖ族化合
物半導体装置のＣ軸方向に成長した横方向成長層５上に
能動領域６を設ける。
びその製造方法に関し、ナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体成長層の結晶欠陥を低減し、特性を向上する。 【解決手段】 Ｃ軸に平行な面にナイトライド系III-Ｖ
族化合物半導体を積層したナイトライド系III-Ｖ族化合
物半導体装置のＣ軸方向に成長した横方向成長層５上に
能動領域６を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はナイトライド系III-
Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法に関するもので
あり、特に、基板としてＳｉＣ基板またはサファイア基
板等の異種基板を用いたナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体からなる短波長半導体レーザ等における結晶欠陥
の低減構造に特徴があるナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体装置及びその製造方法に関するものである。
Ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法に関するもので
あり、特に、基板としてＳｉＣ基板またはサファイア基
板等の異種基板を用いたナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体からなる短波長半導体レーザ等における結晶欠陥
の低減構造に特徴があるナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＮ系材料を用いた発光素子の
開発が盛んであり、これまでに青色、緑色の高輝度ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）が製品化されている。また、青紫
色レーザに関しても、本出願人を含めこれまでに多くの
研究機関において室温発振が達成され、製品化に向けて
精力的に研究が進められており、光磁気ディスクの読取
用光源・書込用光源、或いは、レーザプリンタ用の光源
として期待されている。
開発が盛んであり、これまでに青色、緑色の高輝度ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）が製品化されている。また、青紫
色レーザに関しても、本出願人を含めこれまでに多くの
研究機関において室温発振が達成され、製品化に向けて
精力的に研究が進められており、光磁気ディスクの読取
用光源・書込用光源、或いは、レーザプリンタ用の光源
として期待されている。
【０００３】従来、この様なＧａＮ系レーザを作製する
際の成長基板としては、ナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体であるＧａＮやＡｌＮの単結晶バルクは大きさ、
結晶性においてまだ実用レベルに達していないため、サ
ファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板が用いられており、室温連
続発振（ＣＷ発振）において、１０００時間の発振持続
時間が報告されている（必要ならば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕ
ｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．
３５，ｐ．Ｌ７４，１９９６参照）。
際の成長基板としては、ナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体であるＧａＮやＡｌＮの単結晶バルクは大きさ、
結晶性においてまだ実用レベルに達していないため、サ
ファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板が用いられており、室温連
続発振（ＣＷ発振）において、１０００時間の発振持続
時間が報告されている（必要ならば、Ｓ．Ｎａｋａｍｕ
ｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．
３５，ｐ．Ｌ７４，１９９６参照）。
【０００４】一方、本出願人は、電気伝導性を有し且つ
劈開性を有するＳｉＣ基板を用いると共に、電気伝導性
を有するＡｌＧａＮバッファ層を用い、ＳｉＣ基板の裏
面に電極を設けた構造のＧａＮ系半導体レーザとして
は、世界で初めて発振に成功している。
劈開性を有するＳｉＣ基板を用いると共に、電気伝導性
を有するＡｌＧａＮバッファ層を用い、ＳｉＣ基板の裏
面に電極を設けた構造のＧａＮ系半導体レーザとして
は、世界で初めて発振に成功している。
【０００５】上記の例はいずれも（０００１）面、即
ち、Ｃ面を主面にして結晶成長させたものであるが、Ｃ
面に垂直な面に結晶成長を行い、Ｃ軸に平行な半導体層
を積層させたナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体装置
も提案されている（必要ならば、特開平１０−１３５５
７６号公報参照）。この場合、基板としては、（１−１
００）面または（１１−２０）面を主面とするＳｉＣ基
板、（１−１０２）面を主面とするサファイア基板、或
いは、（１−１００）面または（１１−２０）面を主面
とするＧａＮ基板上に、直接或いはバッファ層を介して
結晶成長を行うものである。なお、本明細書において
は、明細書作成の都合上、通常“１バー”等で表示され
る結晶指数を“−１”等で表記する。
ち、Ｃ面を主面にして結晶成長させたものであるが、Ｃ
面に垂直な面に結晶成長を行い、Ｃ軸に平行な半導体層
を積層させたナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体装置
も提案されている（必要ならば、特開平１０−１３５５
７６号公報参照）。この場合、基板としては、（１−１
００）面または（１１−２０）面を主面とするＳｉＣ基
板、（１−１０２）面を主面とするサファイア基板、或
いは、（１−１００）面または（１１−２０）面を主面
とするＧａＮ基板上に、直接或いはバッファ層を介して
結晶成長を行うものである。なお、本明細書において
は、明細書作成の都合上、通常“１バー”等で表示され
る結晶指数を“−１”等で表記する。
【０００６】図６参照 この様にＣ面に垂直な面を主面とする異種基板５１に結
晶成長した場合、格子定数の違いにより、図に示すよう
に、結晶成長方向に沿って、即ち、ナイトライド系III-
Ｖ族化合物半導体層５２のＣ軸に垂直な面内に結晶欠陥
５３が発生するという問題があり、この様な結晶の上に
発光素子を形成した場合には、結晶欠陥５３が非発光再
結合中心として働き、発光特性が劣化するという問題が
ある。
晶成長した場合、格子定数の違いにより、図に示すよう
に、結晶成長方向に沿って、即ち、ナイトライド系III-
Ｖ族化合物半導体層５２のＣ軸に垂直な面内に結晶欠陥
５３が発生するという問題があり、この様な結晶の上に
発光素子を形成した場合には、結晶欠陥５３が非発光再
結合中心として働き、発光特性が劣化するという問題が
ある。
【０００７】一方、結晶成長方向に沿って伸びる転位密
度を低減するために、ＳｉＯ2 マスク等を利用した横方
向成長によって成長させた領域に発光素子等を形成する
ことも提案されている（必要ならば、特開平１０−２２
２８６１号公報及び特開平１１−４０４８号公報参
照）。
度を低減するために、ＳｉＯ2 マスク等を利用した横方
向成長によって成長させた領域に発光素子等を形成する
ことも提案されている（必要ならば、特開平１０−２２
２８６１号公報及び特開平１１−４０４８号公報参
照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の様にＳ
ｉＯ2 マスク等を用いた転位低減法によって転位密度は
ある程度低減するものの、横方向の結晶成長方向を特定
していないので、横方向成長領域にも転位等の結晶欠陥
が発生するという問題があるので、この事情を図７を参
照して説明する。
ｉＯ2 マスク等を用いた転位低減法によって転位密度は
ある程度低減するものの、横方向の結晶成長方向を特定
していないので、横方向成長領域にも転位等の結晶欠陥
が発生するという問題があるので、この事情を図７を参
照して説明する。
【０００９】図７（ａ）参照 結晶欠陥の多くはナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体
層５２のＣ軸に垂直な面内にのっているため、（１１−
２０）面を主面とするＳｉＣ基板或いは（１−１０２）
面を主面とするサファイア基板等の異種基板５１を用い
てＣ軸方向に横方向成長させた場合には、横方向成長領
域５４には結晶欠陥５３が伝搬せず、低欠陥の結晶が得
られることになる。しかし、横方向成長の方向を定めな
い場合には、Ｃ軸に垂直な方向に横方向成長する場合が
あり、その場合には横方向成長領域５５に結晶欠陥５３
が伝搬することになる。
層５２のＣ軸に垂直な面内にのっているため、（１１−
２０）面を主面とするＳｉＣ基板或いは（１−１０２）
面を主面とするサファイア基板等の異種基板５１を用い
てＣ軸方向に横方向成長させた場合には、横方向成長領
域５４には結晶欠陥５３が伝搬せず、低欠陥の結晶が得
られることになる。しかし、横方向成長の方向を定めな
い場合には、Ｃ軸に垂直な方向に横方向成長する場合が
あり、その場合には横方向成長領域５５に結晶欠陥５３
が伝搬することになる。
【００１０】図７（ｂ）参照 また、Ｃ軸方向を特定して横方向成長させる場合にも、
III 族元素が並ぶ（０００１）面、即ち、カチオン面５
７方向に成長させる場合、（０００１）面を成長面とし
て成長するため、成長面に対して垂直な方向に現れる貫
通転位５９は異種基板５１の主面と平行な成長表面に現
れない。
III 族元素が並ぶ（０００１）面、即ち、カチオン面５
７方向に成長させる場合、（０００１）面を成長面とし
て成長するため、成長面に対して垂直な方向に現れる貫
通転位５９は異種基板５１の主面と平行な成長表面に現
れない。
【００１１】一方、Ｖ族素が並ぶ（０００−１）面、即
ち、アニオン面５８方向に成長させる場合、（０００−
１）面から傾いた面を成長面として成長しやすいため、
貫通転位６０が異種基板５１の主面と平行な成長表面に
現れることがあるという問題もある。
ち、アニオン面５８方向に成長させる場合、（０００−
１）面から傾いた面を成長面として成長しやすいため、
貫通転位６０が異種基板５１の主面と平行な成長表面に
現れることがあるという問題もある。
【００１２】したがって、本発明は、ナイトライド系II
I-Ｖ族化合物半導体成長層の結晶欠陥を低減し、特性を
向上することを目的とする。
I-Ｖ族化合物半導体成長層の結晶欠陥を低減し、特性を
向上することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、Ｃ軸に平行な面にナイトライド系III-
Ｖ族化合物半導体を積層したナイトライド系III-Ｖ族化
合物半導体装置において、Ｃ軸方向に成長した横方向成
長層５上に能動領域６を設けたことを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、Ｃ軸に平行な面にナイトライド系III-
Ｖ族化合物半導体を積層したナイトライド系III-Ｖ族化
合物半導体装置において、Ｃ軸方向に成長した横方向成
長層５上に能動領域６を設けたことを特徴とする。
【００１４】この様に、Ｃ軸方向に成長した横方向成長
層５の表面には結晶欠陥が現れないので、この上に結晶
成長を行った場合に結晶欠陥の少ない成長層が得られ、
この成長層に発光領域等の能動領域６を設けることによ
って、特性の良好な半導体レーザ等のナイトライド系II
I-Ｖ族化合物半導体装置を実現することができる。
層５の表面には結晶欠陥が現れないので、この上に結晶
成長を行った場合に結晶欠陥の少ない成長層が得られ、
この成長層に発光領域等の能動領域６を設けることによ
って、特性の良好な半導体レーザ等のナイトライド系II
I-Ｖ族化合物半導体装置を実現することができる。
【００１５】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、Ｃ軸方向に成長した横方向成長層５が、カチオン面
７方向に成長した領域であることを特徴とする。
て、Ｃ軸方向に成長した横方向成長層５が、カチオン面
７方向に成長した領域であることを特徴とする。
【００１６】この様に、Ｃ軸方向としてカチオン面７方
向を選択することによって、アニオン面８方向とするよ
り、結晶欠陥が基板１の主面と平行な成長面に現れるこ
とをより確実に防止することができる。
向を選択することによって、アニオン面８方向とするよ
り、結晶欠陥が基板１の主面と平行な成長面に現れるこ
とをより確実に防止することができる。
【００１７】（３）また、本発明は、ナイトライド系II
I-Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、六方晶系
の結晶構造を有する基板１上に、ＡｌＧａＮバッファ層
２を介して絶縁物ストライプ３を基板１のＣ軸に直交す
るように設けたのち、ナイトライド系III-Ｖ族化合物半
導体層を絶縁物ストライプ３上にも横方向成長するよう
に結晶成長させる工程を有することを特徴とする。
I-Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、六方晶系
の結晶構造を有する基板１上に、ＡｌＧａＮバッファ層
２を介して絶縁物ストライプ３を基板１のＣ軸に直交す
るように設けたのち、ナイトライド系III-Ｖ族化合物半
導体層を絶縁物ストライプ３上にも横方向成長するよう
に結晶成長させる工程を有することを特徴とする。
【００１８】この様に、絶縁物ストライプ３を基板１の
Ｃ軸に直交するように設けることにより、結晶成長はま
ずＡｌＧａＮバッファ層２の露出表面上で起こり、次い
で、露出表面に成長した成長層４をシードとして絶縁物
ストライプ３上に成長するように横方向成長が起こる。
この時、横方向成長層５は絶縁物ストライプ３のストラ
イプ方向とほぼ直交するように、即ち、Ｃ軸方向に成長
するので、基板１の主面と平行な成長面に結晶欠陥が現
れることが防止される。
Ｃ軸に直交するように設けることにより、結晶成長はま
ずＡｌＧａＮバッファ層２の露出表面上で起こり、次い
で、露出表面に成長した成長層４をシードとして絶縁物
ストライプ３上に成長するように横方向成長が起こる。
この時、横方向成長層５は絶縁物ストライプ３のストラ
イプ方向とほぼ直交するように、即ち、Ｃ軸方向に成長
するので、基板１の主面と平行な成長面に結晶欠陥が現
れることが防止される。
【００１９】（４）また、本発明は、ナイトライド系II
I-Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、六方晶系
の結晶構造を有する基板１上に、ＡｌＧａＮストライプ
を基板１のＣ軸に直交するように設けたのち、ナイトラ
イド系III-Ｖ族化合物半導体層をＡｌＧａＮストライプ
上に成長するように結晶成長させるとともに、Ｃ軸方向
の横方向にも結晶成長させる工程を有することを特徴と
する。
I-Ｖ族化合物半導体装置の製造方法において、六方晶系
の結晶構造を有する基板１上に、ＡｌＧａＮストライプ
を基板１のＣ軸に直交するように設けたのち、ナイトラ
イド系III-Ｖ族化合物半導体層をＡｌＧａＮストライプ
上に成長するように結晶成長させるとともに、Ｃ軸方向
の横方向にも結晶成長させる工程を有することを特徴と
する。
【００２０】この様に、ＡｌＧａＮストライプを基板１
のＣ軸に直交するように設けることにより、ＡｌＧａＮ
ストライプをシードとして横方向成長が起こる。この
時、横方向成長層５はＡｌＧａＮストライプのストライ
プ方向とほぼ直交するように、即ち、Ｃ軸方向に成長す
るので、基板１の主面と平行な成長面に結晶欠陥が現れ
ることが防止される。なお、成長条件によっては、Ａｌ
ＧａＮ上に成長したＧａＮの側面からのみ横方向成長す
る。
のＣ軸に直交するように設けることにより、ＡｌＧａＮ
ストライプをシードとして横方向成長が起こる。この
時、横方向成長層５はＡｌＧａＮストライプのストライ
プ方向とほぼ直交するように、即ち、Ｃ軸方向に成長す
るので、基板１の主面と平行な成長面に結晶欠陥が現れ
ることが防止される。なお、成長条件によっては、Ａｌ
ＧａＮ上に成長したＧａＮの側面からのみ横方向成長す
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】ここで、図２及び図３を参照して
本発明の第１の実施の形態の製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、改良レイリー法によりバルク成長した六方晶の６
Ｈ−ＳｉＣから（１１−２０）面で切り出したウェハを
用いたｎ型ＳｉＣ基板１１を有機洗浄及び水洗したの
ち、フッ酸に約１分浸漬し、再び水洗して、ｎ型ＳｉＣ
基板１１のＣ軸方向、特に、Ｓｉが並ぶカチオン面方向
が認識できるようにＭＯＶＰＥ法装置内にｎ型ＳｉＣ基
板１１をセットする。なお、Ｃ軸方向はオリエンテーシ
ョンフラット等を利用して認識できるようにすれば良い
ものである。
本発明の第１の実施の形態の製造工程を説明する。 図２（ａ）参照 まず、改良レイリー法によりバルク成長した六方晶の６
Ｈ−ＳｉＣから（１１−２０）面で切り出したウェハを
用いたｎ型ＳｉＣ基板１１を有機洗浄及び水洗したの
ち、フッ酸に約１分浸漬し、再び水洗して、ｎ型ＳｉＣ
基板１１のＣ軸方向、特に、Ｓｉが並ぶカチオン面方向
が認識できるようにＭＯＶＰＥ法装置内にｎ型ＳｉＣ基
板１１をセットする。なお、Ｃ軸方向はオリエンテーシ
ョンフラット等を利用して認識できるようにすれば良い
ものである。
【００２２】次いで、成長室内を真空排気したのち、水
素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行い、次
いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ（トリメチ
ルガリウム）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）、
及び、ＮＨ3 （アンモニア）を水素をキャリアガスとし
て、夫々４４μｍｏｌ／分、８μｍｏｌ／分、０．１ｍ
ｏｌ／分流してｎ型ＳｉＣ基板１１に吹きつけることに
よって、厚さが０．１〜０．３μｍ、例えば、０．２μ
ｍでＡｌ組成比が、０．０５〜１、例えば、０．０７の
ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２を成長させる。
素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行い、次
いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ（トリメチ
ルガリウム）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）、
及び、ＮＨ3 （アンモニア）を水素をキャリアガスとし
て、夫々４４μｍｏｌ／分、８μｍｏｌ／分、０．１ｍ
ｏｌ／分流してｎ型ＳｉＣ基板１１に吹きつけることに
よって、厚さが０．１〜０．３μｍ、例えば、０．２μ
ｍでＡｌ組成比が、０．０５〜１、例えば、０．０７の
ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２を成長させる。
【００２３】次いで、ＮＨ3 を吹きつけながら６００℃
以下に冷却したのち、雰囲気を窒素に置換して室温付近
まで冷却してｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２の
堆積したｎ型ＳｉＣ基板１１をＭＯＶＰＥ装置から取り
出し、次いで、ＣＶＤ法を用いてｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93
Ｎバッファ層１２上に、厚さが０．１〜０．３μｍ、例
えば、０．２μｍのＳｉＯ2 膜を堆積させる。
以下に冷却したのち、雰囲気を窒素に置換して室温付近
まで冷却してｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２の
堆積したｎ型ＳｉＣ基板１１をＭＯＶＰＥ装置から取り
出し、次いで、ＣＶＤ法を用いてｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93
Ｎバッファ層１２上に、厚さが０．１〜０．３μｍ、例
えば、０．２μｍのＳｉＯ2 膜を堆積させる。
【００２４】次いで、レジストパターンをマスクとし
て、フッ酸を用いて露出しているＳｉＯ2 膜をエッチン
グ除去して幅が４〜２０μｍ、例えば、１０μｍで、ピ
ッチが３０〜５００μｍ、例えば、３００μｍのストラ
イプ状のＳｉＯ2 マスク１３のストライプ方向がＣ軸と
直交するように形成する。
て、フッ酸を用いて露出しているＳｉＯ2 膜をエッチン
グ除去して幅が４〜２０μｍ、例えば、１０μｍで、ピ
ッチが３０〜５００μｍ、例えば、３００μｍのストラ
イプ状のＳｉＯ2 マスク１３のストライプ方向がＣ軸と
直交するように形成する。
【００２５】図２（ｂ）参照 次いで、レジストパターンを剥離したのち、基板を十分
洗浄し、次いで、再び、ＭＯＶＰＥ法装置内にｎ型Ｓｉ
Ｃ基板１１をセットし、成長室内を真空排気したのち、
水素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行い、
次いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ及びＮＨ
3 を水素をキャリアガスとして、夫々４４μｍｏｌ／
分、０．１ｍｏｌ／分流してｎ型ＳｉＣ基板１１に吹き
つけることによってｎ型ＧａＮ層１４を成長させる。
洗浄し、次いで、再び、ＭＯＶＰＥ法装置内にｎ型Ｓｉ
Ｃ基板１１をセットし、成長室内を真空排気したのち、
水素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行い、
次いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ及びＮＨ
3 を水素をキャリアガスとして、夫々４４μｍｏｌ／
分、０．１ｍｏｌ／分流してｎ型ＳｉＣ基板１１に吹き
つけることによってｎ型ＧａＮ層１４を成長させる。
【００２６】この成長初期段階においては、ＳｉＯ2 マ
スク１３の表面には、ＧａＮ結晶が成長しないので、ｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２の露出表面にのみ
結晶成長が生じ、ｎ型ＧａＮ層１４の成長表面の高さが
ＳｉＯ2 マスク１３の表面を越えた時点近傍からＳｉＯ
2 マスク１３の表面上にも横方向成長が始まる。
スク１３の表面には、ＧａＮ結晶が成長しないので、ｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２の露出表面にのみ
結晶成長が生じ、ｎ型ＧａＮ層１４の成長表面の高さが
ＳｉＯ2 マスク１３の表面を越えた時点近傍からＳｉＯ
2 マスク１３の表面上にも横方向成長が始まる。
【００２７】図２（ｃ）参照 引続き成長が行われることによって、ｎ型ＧａＮ層１４
をシードとしてＧａＮ層が横方向及び縦方向に成長する
ことになり、成長に伴って隣接するＧａＮ層が合体し、
最終的には、厚さ２．０〜１０．０μｍ、例えば、３．
０μｍのｎ型ＧａＮバッファ層１５になるまで成長を続
ける。
をシードとしてＧａＮ層が横方向及び縦方向に成長する
ことになり、成長に伴って隣接するＧａＮ層が合体し、
最終的には、厚さ２．０〜１０．０μｍ、例えば、３．
０μｍのｎ型ＧａＮバッファ層１５になるまで成長を続
ける。
【００２８】この場合、ｎ型ＳｉＣ基板１１とｎ型Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２の界面から延びる転位
（図示せず）は、ｎ型ＧａＮバッファ層１５にも伝搬す
るが、ｎ型ＧａＮバッファ層１５における横方向成長領
域１６はＣ軸方向に成長しているので、横方向成長領域
１６には転位が伝搬せず、また、貫通転位が発生して
も、Ｃ軸に平行であるので、横方向成長領域１６の成長
表面に積層欠陥等の結晶欠陥が現れることがない。
0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２の界面から延びる転位
（図示せず）は、ｎ型ＧａＮバッファ層１５にも伝搬す
るが、ｎ型ＧａＮバッファ層１５における横方向成長領
域１６はＣ軸方向に成長しているので、横方向成長領域
１６には転位が伝搬せず、また、貫通転位が発生して
も、Ｃ軸に平行であるので、横方向成長領域１６の成長
表面に積層欠陥等の結晶欠陥が現れることがない。
【００２９】図３（ｄ）参照 以後の工程は、従来の短波長半導体レーザの場合と同様
であり、ｎ型ＧａＮバッファ層１５の成長に引き続い
て、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＮＨ3 、ドーパントとしてＳ
ｉＨ4 、及び、キャリアガスとしての水素を用いて、成
長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒ
ｒとし、成長温度を８００〜１２００℃、例えば、１０
９０℃とした状態で、厚さ０．１〜２．０μｍ、例え
ば、０．５μｍで、不純物濃度が１．０×１０17〜１．
０×１０20ｃｍ-3、例えば、３．０×１０18ｃｍ-3のｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１７を成長させる。
であり、ｎ型ＧａＮバッファ層１５の成長に引き続い
て、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＮＨ3 、ドーパントとしてＳ
ｉＨ4 、及び、キャリアガスとしての水素を用いて、成
長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒ
ｒとし、成長温度を８００〜１２００℃、例えば、１０
９０℃とした状態で、厚さ０．１〜２．０μｍ、例え
ば、０．５μｍで、不純物濃度が１．０×１０17〜１．
０×１０20ｃｍ-3、例えば、３．０×１０18ｃｍ-3のｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１７を成長させる。
【００３０】引き続いて、ＴＭＧａ、ＮＨ3 、ドーパン
トとしてＳｉＨ4 、及び、キャリアガスとしての水素を
用いて、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１
００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜１２００℃、例
えば、１０９０℃とした状態で、厚さ１０〜３００ｎ
ｍ、例えば、１００ｎｍで、不純物濃度が１．０×１０
17〜１．０×１０20ｃｍ-3、例えば、３．０×１０18ｃ
ｍ-3のｎ型ＧａＮ−ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎ
ｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
層１８を成長させる。
トとしてＳｉＨ4 、及び、キャリアガスとしての水素を
用いて、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１
００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜１２００℃、例
えば、１０９０℃とした状態で、厚さ１０〜３００ｎ
ｍ、例えば、１００ｎｍで、不純物濃度が１．０×１０
17〜１．０×１０20ｃｍ-3、例えば、３．０×１０18ｃ
ｍ-3のｎ型ＧａＮ−ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎ
ｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
層１８を成長させる。
【００３１】引き続いて、ＴＥＧａ（トリエチルガリウ
ム）、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、ＮＨ3 、及
び、キャリアガスとしてのＮ2 を用いて、成長圧力を７
０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成
長温度を５５０〜９００℃、例えば、７８０℃とした状
態で、厚さ１ｎｍ〜１０ｎｍ、例えば、５ｎｍのアンド
ープＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎバリア層で挟まれて分離された
厚さ３〜１０ｎｍ、例えば、４ｎｍのアンドープＩｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎウエル層を２〜１０層、例えば、３層成
長させてＭＱＷ活性層１９を形成する。
ム）、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、ＮＨ3 、及
び、キャリアガスとしてのＮ2 を用いて、成長圧力を７
０〜７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成
長温度を５５０〜９００℃、例えば、７８０℃とした状
態で、厚さ１ｎｍ〜１０ｎｍ、例えば、５ｎｍのアンド
ープＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎバリア層で挟まれて分離された
厚さ３〜１０ｎｍ、例えば、４ｎｍのアンドープＩｎ
0.15Ｇａ0.85Ｎウエル層を２〜１０層、例えば、３層成
長させてＭＱＷ活性層１９を形成する。
【００３２】引き続いて、ＴＭＧａ、ＮＨ3 、ビスシク
ロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガスと
してのＮ2 を用いて、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒ
ｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜
１２００℃、例えば、１０９０℃とした状態で、厚さ１
０〜３００ｎｍ、例えば、１００ｎｍで、不純物濃度が
１．０×１０17〜５．０×１０19ｃｍ-3、例えば、１．
０×１０18ｃｍ-3のｐ型ＧａＮ−ＳＣＨ層２０を成長さ
せる。
ロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガスと
してのＮ2 を用いて、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒ
ｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜
１２００℃、例えば、１０９０℃とした状態で、厚さ１
０〜３００ｎｍ、例えば、１００ｎｍで、不純物濃度が
１．０×１０17〜５．０×１０19ｃｍ-3、例えば、１．
０×１０18ｃｍ-3のｐ型ＧａＮ−ＳＣＨ層２０を成長さ
せる。
【００３３】引き続いて、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、Ｎ
Ｈ3 、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、
キャリアガスとしてのＮ2 を用いて、成長圧力を７０〜
７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温
度を８００〜１２００℃、例えば、１０９０℃とした状
態で、厚さ０．１〜２．０μｍ、例えば、０．５μｍ
で、不純物濃度が１．０×１０17〜５．０×１０19ｃｍ
-3、例えば、２．０×１０18ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層２１を成長させる。
Ｈ3 、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、
キャリアガスとしてのＮ2 を用いて、成長圧力を７０〜
７６０Ｔｏｒｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温
度を８００〜１２００℃、例えば、１０９０℃とした状
態で、厚さ０．１〜２．０μｍ、例えば、０．５μｍ
で、不純物濃度が１．０×１０17〜５．０×１０19ｃｍ
-3、例えば、２．０×１０18ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層２１を成長させる。
【００３４】引き続いて、ＴＭＧａ、ＮＨ3 、ビスシク
ロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガスと
してのＮ2 を用いて、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒ
ｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜
１２００℃、例えば、１０９０℃とした状態で、厚さ
０．１〜２．０μｍ、例えば、０．２μｍで、不純物濃
度が１．０×１０17〜５．０×１０19ｃｍ-3、例えば、
５．０×１０19ｃｍ-3のｐ型ＧａＮコンタクト層２２を
成長させる。
ロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガスと
してのＮ2 を用いて、成長圧力を７０〜７６０Ｔｏｒ
ｒ、例えば、１００Ｔｏｒｒとし、成長温度を８００〜
１２００℃、例えば、１０９０℃とした状態で、厚さ
０．１〜２．０μｍ、例えば、０．２μｍで、不純物濃
度が１．０×１０17〜５．０×１０19ｃｍ-3、例えば、
５．０×１０19ｃｍ-3のｐ型ＧａＮコンタクト層２２を
成長させる。
【００３５】次いで、ｎ型ＳｉＣ基板１１の裏面を研磨
することによって厚さを１００μｍ程度まで薄くしたの
ち、ドライエッチングによってｐ型ＧａＮコンタクト層
２２及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層２１をエッ
チングして、例えば、幅３．５μｍのストライプ状メサ
２３を横方向成長領域１６と投影的に重なり、且つ、横
方向成長領域１６の中心部からずれるように設ける。な
お、横方向成長領域１６の中心部は、ＳｉＯ2 マスク１
３の両端部から横方向成長した結晶がぶつかり合い結晶
性が劣るので、この中心部を避けることが望ましい。
することによって厚さを１００μｍ程度まで薄くしたの
ち、ドライエッチングによってｐ型ＧａＮコンタクト層
２２及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層２１をエッ
チングして、例えば、幅３．５μｍのストライプ状メサ
２３を横方向成長領域１６と投影的に重なり、且つ、横
方向成長領域１６の中心部からずれるように設ける。な
お、横方向成長領域１６の中心部は、ＳｉＯ2 マスク１
３の両端部から横方向成長した結晶がぶつかり合い結晶
性が劣るので、この中心部を避けることが望ましい。
【００３６】次いで、ｎ型ＳｉＣ基板１１の裏面にはＮ
ｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａ
ｕ構造のｎ側電極２５を形成すると共に、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層２２の表面にＮｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次
堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ構造のｐ側電極２４形成
し、次いで、共振器長が７００μｍになるように（１−
１００）面で劈開し、最後に、ＳｉＯ2 マスク１３のス
トライプ方向に沿って素子分割することによって短波長
半導体レーザが完成する。
ｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａ
ｕ構造のｎ側電極２５を形成すると共に、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層２２の表面にＮｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次
堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ構造のｐ側電極２４形成
し、次いで、共振器長が７００μｍになるように（１−
１００）面で劈開し、最後に、ＳｉＯ2 マスク１３のス
トライプ方向に沿って素子分割することによって短波長
半導体レーザが完成する。
【００３７】この本発明の第１の実施の形態の短波長半
導体レーザにおいては、結晶欠陥のないＣ軸方向に横方
向成長させた横方向成長領域１６上に成長させた結晶性
が良好な領域を能動領域としているので、低しきい値電
流密度のレーザ発振が可能になる。
導体レーザにおいては、結晶欠陥のないＣ軸方向に横方
向成長させた横方向成長領域１６上に成長させた結晶性
が良好な領域を能動領域としているので、低しきい値電
流密度のレーザ発振が可能になる。
【００３８】また、上記の第１の実施の形態では、横方
向成長領域１６のカチオン面方向から成長させた領域を
利用しているので、この領域の成長表面に貫通転位等が
現れることを再現性良く抑制することができる。
向成長領域１６のカチオン面方向から成長させた領域を
利用しているので、この領域の成長表面に貫通転位等が
現れることを再現性良く抑制することができる。
【００３９】次いで、図４及び図５を参照して、本発明
の第２の実施の形態の製造工程を説明する。 図４（ａ）参照 まず、上記の第１の実施の形態と同様に、改良レイリー
法によりバルク成長した六方晶の６Ｈ−ＳｉＣから（１
１−２０）面で切り出したウェハを用いたｎ型ＳｉＣ基
板３１を有機洗浄及び水洗したのち、フッ酸に約１分浸
漬し、再び水洗して、ｎ型ＳｉＣ基板３１のＣ軸方向、
特に、Ｓｉが並ぶカチオン面方向が認識できるようにＭ
ＯＶＰＥ法装置内にｎ型ＳｉＣ基板３１をセットする。
の第２の実施の形態の製造工程を説明する。 図４（ａ）参照 まず、上記の第１の実施の形態と同様に、改良レイリー
法によりバルク成長した六方晶の６Ｈ−ＳｉＣから（１
１−２０）面で切り出したウェハを用いたｎ型ＳｉＣ基
板３１を有機洗浄及び水洗したのち、フッ酸に約１分浸
漬し、再び水洗して、ｎ型ＳｉＣ基板３１のＣ軸方向、
特に、Ｓｉが並ぶカチオン面方向が認識できるようにＭ
ＯＶＰＥ法装置内にｎ型ＳｉＣ基板３１をセットする。
【００４０】次いで、成長室内を真空排気したのち、水
素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行い、次
いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ、ＴＭＡ
ｌ、ＮＨ3 を、水素をキャリアガスとして、夫々４４μ
ｍｏｌ／分、８μｍｏｌ／分、０．１ｍｏｌ／分流して
ｎ型ＳｉＣ基板３１に吹きつけることによって、厚さが
０．１〜０．３μｍ、例えば、０．２μｍでＡｌ組成比
が、０．０５〜１、例えば、０．０７のｎ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎバッファ層３２を成長させる。
素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行い、次
いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ、ＴＭＡ
ｌ、ＮＨ3 を、水素をキャリアガスとして、夫々４４μ
ｍｏｌ／分、８μｍｏｌ／分、０．１ｍｏｌ／分流して
ｎ型ＳｉＣ基板３１に吹きつけることによって、厚さが
０．１〜０．３μｍ、例えば、０．２μｍでＡｌ組成比
が、０．０５〜１、例えば、０．０７のｎ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎバッファ層３２を成長させる。
【００４１】次いで、ＮＨ3 を吹きつけながら６００℃
以下に冷却したのち、雰囲気を窒素に置換して室温付近
まで冷却してｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の
堆積したｎ型ＳｉＣ基板３１をＭＯＶＰＥ装置から取り
出し、次いで、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２
上に、幅が４〜２０μｍ、例えば、１０μｍで、ピッチ
が３０〜５００μｍ、例えば、３００μｍのストライプ
状の開口部を有するレジストパターン３３を開口部のス
トライプ方向がＣ軸と直交する様に形成する。
以下に冷却したのち、雰囲気を窒素に置換して室温付近
まで冷却してｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の
堆積したｎ型ＳｉＣ基板３１をＭＯＶＰＥ装置から取り
出し、次いで、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層１２
上に、幅が４〜２０μｍ、例えば、１０μｍで、ピッチ
が３０〜５００μｍ、例えば、３００μｍのストライプ
状の開口部を有するレジストパターン３３を開口部のス
トライプ方向がＣ軸と直交する様に形成する。
【００４２】次いで、レジストパターン３３をマスクと
して、Ｃｌ2 を用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）によって、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２
及びｎ型ＳｉＣ基板３１の一部をエッチングすることに
よってストライプ状の凹部３４を形成する。
して、Ｃｌ2 を用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）によって、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２
及びｎ型ＳｉＣ基板３１の一部をエッチングすることに
よってストライプ状の凹部３４を形成する。
【００４３】図４（ｂ）参照 次いで、レジストパターン３３を剥離したのち、基板を
十分洗浄し、次いで、再び、ＭＯＶＰＥ法装置内にｎ型
ＳｉＣ基板３１をセットし、成長室内を真空排気したの
ち、水素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行
い、次いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ及び
ＮＨ3 を水素をキャリアガスとして、夫々４４μｍｏｌ
／分、０．１ｍｏｌ／分流してｎ型ＳｉＣ基板３１に吹
きつけることによってｎ型ＧａＮ層３５を成長させる。
十分洗浄し、次いで、再び、ＭＯＶＰＥ法装置内にｎ型
ＳｉＣ基板３１をセットし、成長室内を真空排気したの
ち、水素雰囲気において１０８０℃で５分間熱処理を行
い、次いで、１０５０℃に降温した状態でＴＭＧａ及び
ＮＨ3 を水素をキャリアガスとして、夫々４４μｍｏｌ
／分、０．１ｍｏｌ／分流してｎ型ＳｉＣ基板３１に吹
きつけることによってｎ型ＧａＮ層３５を成長させる。
【００４４】この成長初期段階においては、ｎ型ＳｉＣ
基板３１の露出表面及びｎ型Ａｌ0. 07Ｇａ0.93Ｎバッフ
ァ層３２の側面には、ＧａＮ結晶が成長しにくいために
原料物質がｎ型ＳｉＣ基板３１の露出表面及びｎ型Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の側面に吸着せず、ｎ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の主面にのみ結晶成
長が生じる。次いで、次第に、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
バッファ層３２に成長したｎ型ＧａＮ層３５及びｎ型Ａ
ｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２をシード層としてＣ軸
方向に横方向成長が始まる。
基板３１の露出表面及びｎ型Ａｌ0. 07Ｇａ0.93Ｎバッフ
ァ層３２の側面には、ＧａＮ結晶が成長しにくいために
原料物質がｎ型ＳｉＣ基板３１の露出表面及びｎ型Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の側面に吸着せず、ｎ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の主面にのみ結晶成
長が生じる。次いで、次第に、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
バッファ層３２に成長したｎ型ＧａＮ層３５及びｎ型Ａ
ｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２をシード層としてＣ軸
方向に横方向成長が始まる。
【００４５】図４（ｃ）参照 引続き成長が行われることによって、ｎ型ＧａＮ層３５
をシードとしてＧａＮ層が横方向及び縦方向に成長する
ことになり、成長に伴って隣接するＧａＮ層が合体し、
最終的には、厚さ２．０〜１０．０μｍ、例えば、３．
０μｍのｎ型ＧａＮバッファ層３６になるまで成長を続
ける。
をシードとしてＧａＮ層が横方向及び縦方向に成長する
ことになり、成長に伴って隣接するＧａＮ層が合体し、
最終的には、厚さ２．０〜１０．０μｍ、例えば、３．
０μｍのｎ型ＧａＮバッファ層３６になるまで成長を続
ける。
【００４６】この場合、ｎ型ＳｉＣ基板３１とｎ型Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の界面から延びる転位
（図示せず）は、ｎ型ＧａＮバッファ層３６にも伝搬す
るが、ｎ型ＧａＮバッファ層３６における横方向成長領
域３７はＣ軸方向に成長しているので、横方向成長領域
３７には転位が伝搬せず、また、貫通転位が発生して
も、Ｃ軸に平行であるので、横方向成長領域３７の成長
表面に積層欠陥等の結晶欠陥が現れることがない。
0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層３２の界面から延びる転位
（図示せず）は、ｎ型ＧａＮバッファ層３６にも伝搬す
るが、ｎ型ＧａＮバッファ層３６における横方向成長領
域３７はＣ軸方向に成長しているので、横方向成長領域
３７には転位が伝搬せず、また、貫通転位が発生して
も、Ｃ軸に平行であるので、横方向成長領域３７の成長
表面に積層欠陥等の結晶欠陥が現れることがない。
【００４７】図５（ｄ）参照 以後の工程は、上記の第１の実施の形態と全く同様に、
ｎ型ＧａＮバッファ層３６の成長に引き続いて、ｎ型Ａ
ｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３８、ｎ型ＧａＮ−ＳＣＨ
層３９、ＭＱＷ活性層４０、ｐ型ＧａＮ−ＳＣＨ層４
１、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４２、及び、ｐ
型ＧａＮコンタクト層４３を順次成長させる。
ｎ型ＧａＮバッファ層３６の成長に引き続いて、ｎ型Ａ
ｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３８、ｎ型ＧａＮ−ＳＣＨ
層３９、ＭＱＷ活性層４０、ｐ型ＧａＮ−ＳＣＨ層４
１、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４２、及び、ｐ
型ＧａＮコンタクト層４３を順次成長させる。
【００４８】次いで、ｎ型ＳｉＣ基板３１の裏面を研磨
することによって厚さを１００μｍ程度まで薄くしたの
ち、ドライエッチングによってｐ型ＧａＮコンタクト層
４３及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４２をエッ
チングして、例えば、幅３．５μｍのストライプ状メサ
４４を横方向成長領域３７と投影的に重なり、且つ、横
方向成長領域３７の中心部からずれるように設ける。
することによって厚さを１００μｍ程度まで薄くしたの
ち、ドライエッチングによってｐ型ＧａＮコンタクト層
４３及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４２をエッ
チングして、例えば、幅３．５μｍのストライプ状メサ
４４を横方向成長領域３７と投影的に重なり、且つ、横
方向成長領域３７の中心部からずれるように設ける。
【００４９】次いで、ｎ型ＳｉＣ基板３１の裏面にはＮ
ｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａ
ｕ構造のｎ側電極４６を形成すると共に、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層４３の表面にＮｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次
堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ構造のｐ側電極４５形成
し、次いで、共振器長が７００μｍになるように（１−
１００）面で劈開し、最後に、凹部３４のストライプ方
向に沿って素子分割することによって短波長半導体レー
ザが完成する。
ｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａ
ｕ構造のｎ側電極４６を形成すると共に、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層４３の表面にＮｉ、Ｔｉ、及び、Ａｕを順次
堆積させてＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ構造のｐ側電極４５形成
し、次いで、共振器長が７００μｍになるように（１−
１００）面で劈開し、最後に、凹部３４のストライプ方
向に沿って素子分割することによって短波長半導体レー
ザが完成する。
【００５０】この本発明の第２の実施の形態の短波長半
導体レーザにおいては、凹部を利用してＣ軸方向に横方
向成長させた結晶欠陥のない横方向成長領域１６上に成
長させた結晶性が良好な領域を能動領域としているの
で、低しきい値電流密度のレーザ発振が可能になる。
導体レーザにおいては、凹部を利用してＣ軸方向に横方
向成長させた結晶欠陥のない横方向成長領域１６上に成
長させた結晶性が良好な領域を能動領域としているの
で、低しきい値電流密度のレーザ発振が可能になる。
【００５１】また、上記の第２の実施の形態では、横方
向成長領域３７のカチオン面方向から成長させた領域を
利用しているので、この領域の成長表面に貫通転位等が
現れることを再現性良く抑制することができる。
向成長領域３７のカチオン面方向から成長させた領域を
利用しているので、この領域の成長表面に貫通転位等が
現れることを再現性良く抑制することができる。
【００５２】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるも
のではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記の
各実施の形態においては、横方向成長領域を構成するバ
ッファ層としてＧａＮ層を用いているが、厳密にＧａＮ
層に限られるものではなく、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎバッファ
層のＡｌ組成比ｘに対し、ｙ＜ｘの条件を満たすＡｌy
Ｇａ1-y Ｎ層を用いても良く、Ａｌ組成比ｙが小さいほ
どＳｉＣ基板の露出表面上への直接成長が困難になるの
で横方向成長が起こることになり、低転位密度の横方向
成長領域の形成が可能になる。
たが、本発明は実施の形態に記載した構成に限られるも
のではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記の
各実施の形態においては、横方向成長領域を構成するバ
ッファ層としてＧａＮ層を用いているが、厳密にＧａＮ
層に限られるものではなく、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎバッファ
層のＡｌ組成比ｘに対し、ｙ＜ｘの条件を満たすＡｌy
Ｇａ1-y Ｎ層を用いても良く、Ａｌ組成比ｙが小さいほ
どＳｉＣ基板の露出表面上への直接成長が困難になるの
で横方向成長が起こることになり、低転位密度の横方向
成長領域の形成が可能になる。
【００５３】また、上記の第１の実施の形態の説明にお
いては、転位をブロックし、且つ、その表面における成
長を阻止する絶縁物ストライプとしてＳｉＯ2 ストライ
プを用いているが、ＳｉＯ2 に限られるものでなく、Ｓ
ｉＯ2 と同様に化学的・熱的に安定なＳｉＮを用いても
良いものである。
いては、転位をブロックし、且つ、その表面における成
長を阻止する絶縁物ストライプとしてＳｉＯ2 ストライ
プを用いているが、ＳｉＯ2 に限られるものでなく、Ｓ
ｉＯ2 と同様に化学的・熱的に安定なＳｉＮを用いても
良いものである。
【００５４】また、上記の各実施の形態の説明において
は、基板として、Ｃ面に垂直な（１１−２０）面を主面
とするＳｉＣ基板を用いているが、この様なＳｉＣ基板
に限られるものではなく、ＳｉＣ基板と同様に、（１−
１０２）面を主面とするサファイア基板を用いても良い
ものであり、その場合の製造工程は、ｎ側電極の形成工
程を除いて上記の各実施の形態と実質上同様である。
は、基板として、Ｃ面に垂直な（１１−２０）面を主面
とするＳｉＣ基板を用いているが、この様なＳｉＣ基板
に限られるものではなく、ＳｉＣ基板と同様に、（１−
１０２）面を主面とするサファイア基板を用いても良い
ものであり、その場合の製造工程は、ｎ側電極の形成工
程を除いて上記の各実施の形態と実質上同様である。
【００５５】また、上記の各実施の形態の説明において
は、半導体レーザを構成するダブルヘテロ接合（ＤＨ）
構造を、ｎ型バッファ層／ｎ型ＳＣＨ層／ＭＱＷ活性層
／ｐ型ＳＣＨ層／ｐ型クラッド層で構成しているが、こ
の様な構成に限られるものではなく、公知の他のナイト
ライド系半導体レーザにおけるＤＨ構造を用いても良い
ものであり、例えば、ＭＱＷ活性層とｐ型ＳＣＨ層との
間にｐ型エレクトロンブロック層を設けても良いもので
ある。
は、半導体レーザを構成するダブルヘテロ接合（ＤＨ）
構造を、ｎ型バッファ層／ｎ型ＳＣＨ層／ＭＱＷ活性層
／ｐ型ＳＣＨ層／ｐ型クラッド層で構成しているが、こ
の様な構成に限られるものではなく、公知の他のナイト
ライド系半導体レーザにおけるＤＨ構造を用いても良い
ものであり、例えば、ＭＱＷ活性層とｐ型ＳＣＨ層との
間にｐ型エレクトロンブロック層を設けても良いもので
ある。
【００５６】さらに、本発明は、半導体レーザに限られ
るものではなく、青色発光ダイオード等の短波長発光ダ
イオードにも適用されるものであり、用途は限定される
ものではない。
るものではなく、青色発光ダイオード等の短波長発光ダ
イオードにも適用されるものであり、用途は限定される
ものではない。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、異種半導体基板を用い
たナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体装置において、
Ｃ軸方向に沿った、特に、カチオン面方向の横方向成長
を利用して、結晶欠陥が成長表面に現れない横方向成長
領域を設け、この横方向成長領域上に成長したナイトラ
イド系III-Ｖ族化合物半導体層に能動領域を形成してい
るので、短波長半導体レーザ等のナイトライド系III-Ｖ
族化合物半導体装置の性能を向上することができ、特
に、短波長半導体レーザの場合には、しきい値電流密度
Ｊthが低減されて低消費電力化が可能になり、光情報記
録装置等の光源としてその高密度化に寄与するところが
大きい。
たナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体装置において、
Ｃ軸方向に沿った、特に、カチオン面方向の横方向成長
を利用して、結晶欠陥が成長表面に現れない横方向成長
領域を設け、この横方向成長領域上に成長したナイトラ
イド系III-Ｖ族化合物半導体層に能動領域を形成してい
るので、短波長半導体レーザ等のナイトライド系III-Ｖ
族化合物半導体装置の性能を向上することができ、特
に、短波長半導体レーザの場合には、しきい値電流密度
Ｊthが低減されて低消費電力化が可能になり、光情報記
録装置等の光源としてその高密度化に寄与するところが
大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の図４以降の製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図６】異種基板上に成長したナイトライド系III-Ｖ族
化合物半導体層にける結晶欠陥の発生状況の説明図であ
る。
化合物半導体層にける結晶欠陥の発生状況の説明図であ
る。
【図７】横方向成長したナイトライド系III-Ｖ族化合物
半導体層にける結晶欠陥の発生状況の説明図である。
半導体層にける結晶欠陥の発生状況の説明図である。
１ 基板 ２ ＡｌＧａＮバッファ層 ３ 絶縁物ストライプ ４ 成長層 ５ 横方向成長層 ６ 能動領域 ７ カチオン面 ８ アニオン面 １１ ｎ型ＳｉＣ基板 １２ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層 １３ ＳｉＯ2 マスク １４ ｎ型ＧａＮ層 １５ ｎ型ＧａＮバッファ層 １６ 横方向成長領域 １７ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １８ ｎ型ＧａＮ−ＳＣＨ層 １９ ＭＱＷ活性層 ２０ ｐ型ＧａＮ−ＳＣＨ層 ２１ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ２２ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ２３ ストライプ状メサ ２４ ｐ側電極 ２５ ｎ側電極 ３１ ｎ型ＳｉＣ基板 ３２ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎバッファ層 ３３ レジストパターン ３４ 凹部 ３５ ｎ型ＧａＮ層 ３６ ｎ型ＧａＮバッファ層 ３７ 横方向成長領域 ３８ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ３９ ｎ型ＧａＮ−ＳＣＨ層 ４０ ＭＱＷ活性層 ４１ ｐ型ＧａＮ−ＳＣＨ層 ４２ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ４３ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ４４ ストライプ状メサ ４５ ｐ側電極 ４６ ｎ側電極 ５１ 異種基板 ５２ ナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体層 ５３ 結晶欠陥 ５４ 横方向成長層 ５５ 横方向成長層 ５６ 横方向成長層 ５７ カチオン面 ５８ アニオン面 ５９ 貫通転位 ６０ 貫通転位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA14 AA40 CA04 CA23 CA33 CA34 CA40 CA46 CA57 CA65 CA74 CA82 CA92 5F045 AA06 AB14 AC08 AC12 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 AE25 AF02 AF13 AF20 BB12 CA11 CA12 CB02 DB01 5F073 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA22 EA05
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ軸に平行な面にナイトライド系III-Ｖ
族化合物半導体を積層したナイトライド系III-Ｖ族化合
物半導体装置において、Ｃ軸方向に成長した横方向成長
層上に能動領域を設けたことを特徴とするナイトライド
系III-Ｖ族化合物半導体装置。 - 【請求項２】 上記Ｃ軸方向に成長した横方向成長層
が、カチオン面方向に成長した領域であることを特徴と
する請求項１記載のナイトライド系III-Ｖ族化合物半導
体装置。 - 【請求項３】 六方晶系の結晶構造を有する基板上に、
ＡｌＧａＮバッファ層を介して絶縁物ストライプを前記
基板のＣ軸に直交するように設けたのち、ナイトライド
系III-Ｖ族化合物半導体層を前記絶縁物ストライプ上に
も横方向成長するように結晶成長させる工程を有するこ
とを特徴とするナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】 六方晶系の結晶構造を有する基板上に、
ＡｌＧａＮストライプを前記基板のＣ軸に直交するよう
に設けたのち、ナイトライド系III-Ｖ族化合物半導体層
を前記ＡｌＧａＮストライプ上に成長するように結晶成
長させるとともに、Ｃ軸方向の横方向にも結晶成長させ
る工程を有することを特徴とするナイトライド系III-Ｖ
族化合物半導体装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094994A JP4394800B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | ナイトライド系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000094994A JP4394800B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | ナイトライド系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284263A true JP2001284263A (ja) | 2001-10-12 |
| JP4394800B2 JP4394800B2 (ja) | 2010-01-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000094994A Expired - Fee Related JP4394800B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | ナイトライド系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4394800B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005159278A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-06-16 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子、及びその製造方法 |
| JP2006054381A (ja) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、集積型半導体発光装置の製造方法、集積型半導体発光装置、画像表示装置の製造方法、画像表示装置、照明装置の製造方法および照明装置 |
| JP2008016584A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
| CN110660905A (zh) * | 2018-06-29 | 2020-01-07 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件、mram器件和制造存储器器件的方法 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000094994A patent/JP4394800B2/ja not_active Expired - Fee Related
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