JP2001326425A - 半導体素子用基板の製造方法および半導体素子 - Google Patents
半導体素子用基板の製造方法および半導体素子Info
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- JP2001326425A JP2001326425A JP2000139654A JP2000139654A JP2001326425A JP 2001326425 A JP2001326425 A JP 2001326425A JP 2000139654 A JP2000139654 A JP 2000139654A JP 2000139654 A JP2000139654 A JP 2000139654A JP 2001326425 A JP2001326425 A JP 2001326425A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 欠陥密度の低い、信頼性の高い半導体素子用
基板を製造する。 【解決手段】 有機金属成長法によりベース基板である
6H-SiC基板１の（０００１）面上に絶縁膜であるSiO2膜
２を形成し、600μm間隔で5μm程度の幅のSiO2膜２を除
去して開口部２ａとし、ラインアンドスペースのパター
ンを形成する。SiO2膜２および開口部２ａに臨むベース
基板１の露出部１ａ上にこのベース基板露出部１ａを成
長の核としてIII族窒素化合物半導体層であるGaN層３を
厚み300μm程度選択成長させる。ベース基板１及びSiO2
膜残留部２ｂをエッチングにより除去する。ベース基板
１およびSiO2膜残留部２ｂが除去されたGaN結晶３の凹
部領域６に選択的にレジスト７を配置し、このレジスト
７をマスクとして、エッチングによりGaN結晶３の欠陥
の多い結晶領域４の突出部（凸部）３ａを除去する。そ
の後レジスト６を除去して図１（ｅ）に示すGaN基板
３’とする。
基板を製造する。 【解決手段】 有機金属成長法によりベース基板である
6H-SiC基板１の（０００１）面上に絶縁膜であるSiO2膜
２を形成し、600μm間隔で5μm程度の幅のSiO2膜２を除
去して開口部２ａとし、ラインアンドスペースのパター
ンを形成する。SiO2膜２および開口部２ａに臨むベース
基板１の露出部１ａ上にこのベース基板露出部１ａを成
長の核としてIII族窒素化合物半導体層であるGaN層３を
厚み300μm程度選択成長させる。ベース基板１及びSiO2
膜残留部２ｂをエッチングにより除去する。ベース基板
１およびSiO2膜残留部２ｂが除去されたGaN結晶３の凹
部領域６に選択的にレジスト７を配置し、このレジスト
７をマスクとして、エッチングによりGaN結晶３の欠陥
の多い結晶領域４の突出部（凸部）３ａを除去する。そ
の後レジスト６を除去して図１（ｅ）に示すGaN基板
３’とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子用基板
の製造方法および半導体素子、特に、欠陥密度の少ない
基板を作製するのが困難であるIII族窒素化合物半導体
層からなる半導体素子用基板の製造方法およびその半導
体素子用基板を用いた半導体素子に関するものである。
の製造方法および半導体素子、特に、欠陥密度の少ない
基板を作製するのが困難であるIII族窒素化合物半導体
層からなる半導体素子用基板の製造方法およびその半導
体素子用基板を用いた半導体素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】410nm帯の短波長半導体レーザとして、J
pn. J. Appl. Phys. Vol. 38 (1999)pp. L226-L229.に
おいて、サファイア基板上にGaNを形成した後、SiO2を
マスクとして選択成長を利用してさらにGaN厚膜を形成
し、これを剥がしてGaN基板とし、このGaN基板上に、ｎ
−GaNバッファ層、ｎ−InGaNクラック防止層、n-AlGaN/
GaN変調ドープ超格子クラッド層、n-GaN光導波層、n-In
GaN/InGaN多重量子井戸活性層、p-AlGaNキャリアブロッ
ク層、p-GaN光導波層、p-AlGaN/GaN変調ドープ超格子ク
ラッド層、ｐ−GaNコンタクト層を積層してなるものが
報告されている。しかしながらこの半導体レーザ素子構
造では、まだGaN基板の結晶性が十分でないため素子全
体として欠陥密度が多く、高出力での信頼性が得られて
いない。
pn. J. Appl. Phys. Vol. 38 (1999)pp. L226-L229.に
おいて、サファイア基板上にGaNを形成した後、SiO2を
マスクとして選択成長を利用してさらにGaN厚膜を形成
し、これを剥がしてGaN基板とし、このGaN基板上に、ｎ
−GaNバッファ層、ｎ−InGaNクラック防止層、n-AlGaN/
GaN変調ドープ超格子クラッド層、n-GaN光導波層、n-In
GaN/InGaN多重量子井戸活性層、p-AlGaNキャリアブロッ
ク層、p-GaN光導波層、p-AlGaN/GaN変調ドープ超格子ク
ラッド層、ｐ−GaNコンタクト層を積層してなるものが
報告されている。しかしながらこの半導体レーザ素子構
造では、まだGaN基板の結晶性が十分でないため素子全
体として欠陥密度が多く、高出力での信頼性が得られて
いない。
【０００３】一方、半導体レーザに用いられる低欠陥な
基板を作製する方法が、"Pendeo-Epitaxy - A New Ap
proach for Lateral Growth of Gallium Nitride Struc
tures ; Ext. Abstr. (MRS Fall Meet. Boston, 1998)
G3.38."において紹介されている。ここでは、SiO2をマ
スクとして利用せず、GaNを形成した後、ストライプ状
にGaNをサファイア基板までとり除き、その基板上にGaN
を成長することにより、GaNの横方向への成長を利用し
て、平坦な膜が形成されることが報告されている。ま
た、この方法を利用して、"SPIE Vol. 3628 (1999) pp.
158."においては、InGaN多重量子井戸半導体レーザがで
きることが報告されているが、信頼性としては5ｍＷレ
ベルにとどまっており、さらに、欠陥密度の低減が必要
である。
基板を作製する方法が、"Pendeo-Epitaxy - A New Ap
proach for Lateral Growth of Gallium Nitride Struc
tures ; Ext. Abstr. (MRS Fall Meet. Boston, 1998)
G3.38."において紹介されている。ここでは、SiO2をマ
スクとして利用せず、GaNを形成した後、ストライプ状
にGaNをサファイア基板までとり除き、その基板上にGaN
を成長することにより、GaNの横方向への成長を利用し
て、平坦な膜が形成されることが報告されている。ま
た、この方法を利用して、"SPIE Vol. 3628 (1999) pp.
158."においては、InGaN多重量子井戸半導体レーザがで
きることが報告されているが、信頼性としては5ｍＷレ
ベルにとどまっており、さらに、欠陥密度の低減が必要
である。
【０００４】さらに、特開平10-312971号において、GaN
化合物半導体層とサファイア基板結晶の熱膨張差及び格
子定数差によって生じるクラックを抑え、欠陥の導入を
抑制する方法として、ベース基板であるサファイア基板
上にまずIII-V族化合物半導体層を積層し、その上に形
成されたマスクにより成長領域を制限し、エピタキシャ
ル成長によりGaN化合物半導体膜のファセット構造を形
成し、マスクを覆うまでファセット構造を完全に埋め込
み、最終的に平坦な表面を有する結晶成長方法が報告さ
れている。本方法では、種となる成長領域となるIII-V
族化合物半導体自体の格子不整合が大きく、この上にGa
N化合物半導体膜を成長しており、このIII-V族化合物半
導体層の影響を受け、横方向に成長するはずの結晶方位
が変化し、結晶面の平坦化も困難である。従って、この
方法を繰り返しても面方位に差が生じるため、欠陥を実
用レベルに低減できないという欠点があった。
化合物半導体層とサファイア基板結晶の熱膨張差及び格
子定数差によって生じるクラックを抑え、欠陥の導入を
抑制する方法として、ベース基板であるサファイア基板
上にまずIII-V族化合物半導体層を積層し、その上に形
成されたマスクにより成長領域を制限し、エピタキシャ
ル成長によりGaN化合物半導体膜のファセット構造を形
成し、マスクを覆うまでファセット構造を完全に埋め込
み、最終的に平坦な表面を有する結晶成長方法が報告さ
れている。本方法では、種となる成長領域となるIII-V
族化合物半導体自体の格子不整合が大きく、この上にGa
N化合物半導体膜を成長しており、このIII-V族化合物半
導体層の影響を受け、横方向に成長するはずの結晶方位
が変化し、結晶面の平坦化も困難である。従って、この
方法を繰り返しても面方位に差が生じるため、欠陥を実
用レベルに低減できないという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、半導体
レーザ素子においては基板に結晶欠陥が多いことから、
この基板上に成長させる半導体層もその影響を受けて結
晶性が悪くなり高出力下において高信頼性が得られない
という問題があった。
レーザ素子においては基板に結晶欠陥が多いことから、
この基板上に成長させる半導体層もその影響を受けて結
晶性が悪くなり高出力下において高信頼性が得られない
という問題があった。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みて、欠陥密度の低
い、信頼性の高い半導体素子用基板の製造方法、および
その半導体素子用基板を用いた半導体素子を提供するこ
とを目的とするものである。
い、信頼性の高い半導体素子用基板の製造方法、および
その半導体素子用基板を用いた半導体素子を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子用基
板の製造方法は、ベース基板上に等間隔のストライプ状
開口を有する絶縁膜を形成する第一の工程と、前記スト
ライプ状開口に臨む前記ベース基板露出部を成長の核と
して、該露出部および前記絶縁膜上にIII族窒素化合物
半導体層を結晶成長させる第二の工程と、前記ベース基
板および前記絶縁膜を除去する第三の工程と、前記ベー
ス基板および前記絶縁膜が除去されて形成された前記II
I族窒素化合物半導体層の凹部にマスク層を形成し、前
記III族窒素化合物半導体層の前記凹部間である凸部を
除去する第四の工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
板の製造方法は、ベース基板上に等間隔のストライプ状
開口を有する絶縁膜を形成する第一の工程と、前記スト
ライプ状開口に臨む前記ベース基板露出部を成長の核と
して、該露出部および前記絶縁膜上にIII族窒素化合物
半導体層を結晶成長させる第二の工程と、前記ベース基
板および前記絶縁膜を除去する第三の工程と、前記ベー
ス基板および前記絶縁膜が除去されて形成された前記II
I族窒素化合物半導体層の凹部にマスク層を形成し、前
記III族窒素化合物半導体層の前記凹部間である凸部を
除去する第四の工程とを含むことを特徴とするものであ
る。
【０００８】なお、前記III族窒素化合物半導体層を成
長させる際には、導電性不純物をドーピングしながら形
成してもよい。
長させる際には、導電性不純物をドーピングしながら形
成してもよい。
【０００９】前記ベース基板が、サファイア、ＳｉＣ、
ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ ２、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＧｅおよびＳｉからなる群より選ばれるいずれか一
つであることが望ましい。
ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ ２、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＧｅおよびＳｉからなる群より選ばれるいずれか一
つであることが望ましい。
【００１０】また、前記III族窒素化合物半導体層を、
ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライ
ド気相エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Ch
emicalVapor Deposition：有機金属化学気相蒸着)法ま
たはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキ
シ）法により形成することが望ましい。
ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライ
ド気相エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Ch
emicalVapor Deposition：有機金属化学気相蒸着)法ま
たはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキ
シ）法により形成することが望ましい。
【００１１】前記III族窒素化合物半導体層が、ＧａＮ
またはＡｌＧａＮからなることが望ましい。
またはＡｌＧａＮからなることが望ましい。
【００１２】本発明の半導体素子は、上記各半導体素子
用基板の製造方法により製造された半導体素子用基板上
に半導体層を備えてなることを特徴とするものである。
半導体素子としては、半導体レーザ素子やＬＥＤ等の半
導体発光素子、電界効果トランジスタ、半導体光増幅
器、光検出器等が挙げられる。
用基板の製造方法により製造された半導体素子用基板上
に半導体層を備えてなることを特徴とするものである。
半導体素子としては、半導体レーザ素子やＬＥＤ等の半
導体発光素子、電界効果トランジスタ、半導体光増幅
器、光検出器等が挙げられる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、ベース基板上にストラ
イプ状の開口を有する絶縁膜をマスクとすることにより
絶縁膜の開口に臨むベース基板の露出部を成長の核とし
てIII族窒素化合物半導体層を形成するので、横方向へ
の結晶成長がすすみ、絶縁膜上には横方向の良質な結晶
を得ることができる。
イプ状の開口を有する絶縁膜をマスクとすることにより
絶縁膜の開口に臨むベース基板の露出部を成長の核とし
てIII族窒素化合物半導体層を形成するので、横方向へ
の結晶成長がすすみ、絶縁膜上には横方向の良質な結晶
を得ることができる。
【００１４】前記ベース基板として、サファイア、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ２、ＧａＡｓ、
ＧａＰ、ＧｅおよびＳｉからなる群より選ばれるいずれ
か一つを用いこれを結晶成長の核としてIII族窒素化合
物半導体層を成長させることにより良質な結晶を得るこ
とができる。
Ｃ、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ２、ＧａＡｓ、
ＧａＰ、ＧｅおよびＳｉからなる群より選ばれるいずれ
か一つを用いこれを結晶成長の核としてIII族窒素化合
物半導体層を成長させることにより良質な結晶を得るこ
とができる。
【００１５】本発明の半導体素子は、上記本発明の半導
体素子用基板の製造方法により製造された、低欠陥な半
導体素子用基板上に半導体層を備えてなるものであるの
で、特性および信頼性を向上させることができる。
体素子用基板の製造方法により製造された、低欠陥な半
導体素子用基板上に半導体層を備えてなるものであるの
で、特性および信頼性を向上させることができる。
【００１６】前記半導体素子が半導体レーザ素子である
ときには、結晶性のよい素子が得られるため高出力下に
おいても高い信頼性を得ることができる。
ときには、結晶性のよい素子が得られるため高出力下に
おいても高い信頼性を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００１８】まず、本発明の半導体素子用基板の製造方
法の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態におけ
る半導体素子用基板の製造過程を示すものである。
法の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態におけ
る半導体素子用基板の製造過程を示すものである。
【００１９】半導体素子用基板は有機金属成長法により
ベース基板である6H-SiC基板１の（０００１）面上に成
長形成される。このとき、成長用原料として、トリメチ
ルガリウム（TMG）とInのドーパントとしてトリメチル
インジュウム（TMI）とアンモニアを原料とし、n型ドー
パントガスとして、シランガスを用い、p型ドーパント
としてシクロペンタジエニルマグネシウム（Cp2Mg）を
用いる。
ベース基板である6H-SiC基板１の（０００１）面上に成
長形成される。このとき、成長用原料として、トリメチ
ルガリウム（TMG）とInのドーパントとしてトリメチル
インジュウム（TMI）とアンモニアを原料とし、n型ドー
パントガスとして、シランガスを用い、p型ドーパント
としてシクロペンタジエニルマグネシウム（Cp2Mg）を
用いる。
【００２０】まず、図１（ａ）に示すようにベース基板
１上に絶縁膜であるSiO2膜２を形成し、レジストを塗布
後、通常のリソグラフィーを用いて基板の
１上に絶縁膜であるSiO2膜２を形成し、レジストを塗布
後、通常のリソグラフィーを用いて基板の
【数１】 方向に600μm間隔で5μm程度の幅のストライプ状にSiO2
膜２を除去して開口部２ａとし、ラインアンドスペース
のパターンを形成する。
膜２を除去して開口部２ａとし、ラインアンドスペース
のパターンを形成する。
【００２１】次に図１（ｂ）に示すようにSiO2膜２およ
び開口部２ａに臨むベース基板１の露出部１ａ上にこの
ベース基板露出部１ａを成長の核としてIII族窒素化合
物半導体層であるGaN層３を厚み300μm程度選択成長さ
せる。この時GaN層３としては、SiO2膜開口部２ａの上
部では欠陥の多い結晶領域４となるもののSiO2膜残留部
２ｂ上には横方向に良質な結晶が成長するため欠陥密度
の低い結晶が得られる。ただし各SiO2膜残留部２ｂの中
央部においてはその両脇からのGaN結晶の成長が合体す
る場所となるために基板に垂直方向に線状の欠陥領域５
が生じる。そのため、マスクとして使用しているSiO2膜
の開口部２ａと残留部２ｂとしては、残留部２ｂ領域を
十分大きくしておく必要がある。ここでは、開口部２ａ
の幅が5μｍであるのに対して残留部２ｂの幅を600μｍ
としたが、開口部２ａの幅を１としたとき残留部２ｂの
幅を１００〜１０００程度の比率で形成するのが好まし
い。なおこの時、成長したGaN層表面は開口部２ａおよ
び残留部２ｂに対応して凹凸形状になっている。
び開口部２ａに臨むベース基板１の露出部１ａ上にこの
ベース基板露出部１ａを成長の核としてIII族窒素化合
物半導体層であるGaN層３を厚み300μm程度選択成長さ
せる。この時GaN層３としては、SiO2膜開口部２ａの上
部では欠陥の多い結晶領域４となるもののSiO2膜残留部
２ｂ上には横方向に良質な結晶が成長するため欠陥密度
の低い結晶が得られる。ただし各SiO2膜残留部２ｂの中
央部においてはその両脇からのGaN結晶の成長が合体す
る場所となるために基板に垂直方向に線状の欠陥領域５
が生じる。そのため、マスクとして使用しているSiO2膜
の開口部２ａと残留部２ｂとしては、残留部２ｂ領域を
十分大きくしておく必要がある。ここでは、開口部２ａ
の幅が5μｍであるのに対して残留部２ｂの幅を600μｍ
としたが、開口部２ａの幅を１としたとき残留部２ｂの
幅を１００〜１０００程度の比率で形成するのが好まし
い。なおこの時、成長したGaN層表面は開口部２ａおよ
び残留部２ｂに対応して凹凸形状になっている。
【００２２】次に図１（ｃ）に示すように、ベース基板
１及びSiO2膜残留部２ｂをエッチングにより除去する。
以下、図１（ａ）、（ｂ）と上下逆に示す。
１及びSiO2膜残留部２ｂをエッチングにより除去する。
以下、図１（ａ）、（ｂ）と上下逆に示す。
【００２３】さらに、図１（ｄ）に示すように、ベース
基板１およびSiO2膜残留部２ｂが除去されたGaN結晶３
の凹部領域６に選択的にレジスト７を配置し、このレジ
スト７をマスクとして、凹部領域６の間となる、GaN結
晶３の欠陥の多い結晶領域４の突出部（凸部）３ａをエ
ッチングにより除去する。その後レジスト６を除去して
図１（ｅ）に示すGaN基板３’とする。
基板１およびSiO2膜残留部２ｂが除去されたGaN結晶３
の凹部領域６に選択的にレジスト７を配置し、このレジ
スト７をマスクとして、凹部領域６の間となる、GaN結
晶３の欠陥の多い結晶領域４の突出部（凸部）３ａをエ
ッチングにより除去する。その後レジスト６を除去して
図１（ｅ）に示すGaN基板３’とする。
【００２４】このようにして製造したGaN基板上にIII族
窒素化合物半導体層（例えば、GaN,AlGaN等)を結晶成長
することにより良好な半導体素子、たとえば、半導体レ
ーザ素子やＬＥＤ等の半導体発光素子、電界効果トラン
ジスタ、半導体光増幅器、光検出器等がを作製すること
ができる。
窒素化合物半導体層（例えば、GaN,AlGaN等)を結晶成長
することにより良好な半導体素子、たとえば、半導体レ
ーザ素子やＬＥＤ等の半導体発光素子、電界効果トラン
ジスタ、半導体光増幅器、光検出器等がを作製すること
ができる。
【００２５】上記製造方法ではベース基板として、6H-S
iC基板を用いた場合について述べたが、（０００１）面
4Ｈ-SiC基板を用いても良い。また、ベース基板としてS
iC基板だけでなく、サファイア、ZnO、LiGaO2、 LiAl
O2、ZnSe、GaAs、GaP、Ge、Si等を用いてもよい。
iC基板を用いた場合について述べたが、（０００１）面
4Ｈ-SiC基板を用いても良い。また、ベース基板としてS
iC基板だけでなく、サファイア、ZnO、LiGaO2、 LiAl
O2、ZnSe、GaAs、GaP、Ge、Si等を用いてもよい。
【００２６】また、GaNの成長はアンドープの場合につ
いて述べたが、GaNの成長時に導電性不純物を導入する
ことにより、nまたはp型GaN導電性基板を作製できる。
その際、例えばｐ型の不純物Mgの活性化のために、成長
後窒素雰囲気中で熱処理を実施するか、または、窒素リ
ッチ雰囲気で成長を実施するかのいずれの方法を用いて
もよい。
いて述べたが、GaNの成長時に導電性不純物を導入する
ことにより、nまたはp型GaN導電性基板を作製できる。
その際、例えばｐ型の不純物Mgの活性化のために、成長
後窒素雰囲気中で熱処理を実施するか、または、窒素リ
ッチ雰囲気で成長を実施するかのいずれの方法を用いて
もよい。
【００２７】また、GaN層の結晶成長には、ガリウム（G
a）と塩化水素（HCl）の反応生成物であるGaClとアンモ
ニア（NH3）を用いるHVPE法を用いた成長方法でもよ
い。
a）と塩化水素（HCl）の反応生成物であるGaClとアンモ
ニア（NH3）を用いるHVPE法を用いた成長方法でもよ
い。
【００２８】マスクである絶縁膜としては、SiO2以外に
もSiNやAlN、TiN等の高温に対して耐熱特性のよい材料
を用いても良い。
もSiNやAlN、TiN等の高温に対して耐熱特性のよい材料
を用いても良い。
【００２９】上記は、GaN基板の形成法について述べた
が、同様にしてAlGaNの基板を製造することもできる。
が、同様にしてAlGaNの基板を製造することもできる。
【００３０】次に、本発明の半導体素子の実施の形態で
ある半導体レーザ素子について説明する。図２は、本実
施の形態の半導体レーザ素子の断面図をその作製過程の
断面図と共に示したものである。
ある半導体レーザ素子について説明する。図２は、本実
施の形態の半導体レーザ素子の断面図をその作製過程の
断面図と共に示したものである。
【００３１】この半導体レーザ素子の基板としては上記
半導体素子用基板の製造方法の実施の形態と同様の方法
で製造されるｎ型GaN基板を用いる。
半導体素子用基板の製造方法の実施の形態と同様の方法
で製造されるｎ型GaN基板を用いる。
【００３２】まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型GaN
基板１１上に、150ペアのn-Al0.14Ga 0.86N（2.5ｎｍ）/
GaN（2.5ｎｍ）超格子クラッド層１２、n-GaN光導波層
１３、n-In0.02Ga0.98N（10.5ｎｍ）/In0.15Ga0.85N
（3.5ｎｍ）多重量子井戸活性層１４、ｐ-Al0.2Ga0.8N
キャリアブロック層１５、ｐ-GaN光導波層１６、150ペ
アのｐ-Al0.14Ga0.86N（2.5ｎｍ）/GaN（2.5ｎｍ）超格
子クラッド層１７、ｐ-GaNコンタクト層１８を積層す
る。ｐ型の不純物Mgの活性化のために、成長後窒素雰囲
気中で、熱処理を実施するか、または、窒素リッチ雰囲
気で成長を実施するかのいずれの方法を用いてもよい。
引き続き、SiO2膜とレジスト（図示せず）を形成し、通
常のリソグラフィーにより100μｍ幅のストライプ領域
以外のレジストとSiO2膜を除去する。RIE（反応性イオ
ンエッチング装置）で選択エッチングによりｐ型超格子
クラッド層１７の途中までエッチングして幅100μｍの
リッジを形成する。このリッジは基板１１に残留する欠
陥密度の高い領域４’，５’をはずして作製している。
その後選択的にリッジ上部を除いてSiO2膜１９を選択的
に形成し、p型コンタクト層１８の表面にストライプ状
にNi/Auよりなるp電極２０を形成する。
基板１１上に、150ペアのn-Al0.14Ga 0.86N（2.5ｎｍ）/
GaN（2.5ｎｍ）超格子クラッド層１２、n-GaN光導波層
１３、n-In0.02Ga0.98N（10.5ｎｍ）/In0.15Ga0.85N
（3.5ｎｍ）多重量子井戸活性層１４、ｐ-Al0.2Ga0.8N
キャリアブロック層１５、ｐ-GaN光導波層１６、150ペ
アのｐ-Al0.14Ga0.86N（2.5ｎｍ）/GaN（2.5ｎｍ）超格
子クラッド層１７、ｐ-GaNコンタクト層１８を積層す
る。ｐ型の不純物Mgの活性化のために、成長後窒素雰囲
気中で、熱処理を実施するか、または、窒素リッチ雰囲
気で成長を実施するかのいずれの方法を用いてもよい。
引き続き、SiO2膜とレジスト（図示せず）を形成し、通
常のリソグラフィーにより100μｍ幅のストライプ領域
以外のレジストとSiO2膜を除去する。RIE（反応性イオ
ンエッチング装置）で選択エッチングによりｐ型超格子
クラッド層１７の途中までエッチングして幅100μｍの
リッジを形成する。このリッジは基板１１に残留する欠
陥密度の高い領域４’，５’をはずして作製している。
その後選択的にリッジ上部を除いてSiO2膜１９を選択的
に形成し、p型コンタクト層１８の表面にストライプ状
にNi/Auよりなるp電極２０を形成する。
【００３３】その後、図２（ｂ）に示すように、n-GaN
基板１１を厚さ100μｍになるまで研磨した後、Ti/Auよ
りなるｎ電極２１を形成する。
基板１１を厚さ100μｍになるまで研磨した後、Ti/Auよ
りなるｎ電極２１を形成する。
【００３４】そして試料をへき開して形成した共振器面
に高反射率コート、無反射コートを行い、欠陥の多い結
晶領域４’においてへき開し、チップ化して半導体レー
ザ素子を作製する。
に高反射率コート、無反射コートを行い、欠陥の多い結
晶領域４’においてへき開し、チップ化して半導体レー
ザ素子を作製する。
【００３５】また、上記のようにして作製された半導体
レーザ素子においてはInｘ４Ga１− ｘ４N を活性層と
し、組成を0≦x4≦0.5とすることにより、発振波長λ
を、360≦λ≦550（ｎｍ）の範囲で制御することができ
る。
レーザ素子においてはInｘ４Ga１− ｘ４N を活性層と
し、組成を0≦x4≦0.5とすることにより、発振波長λ
を、360≦λ≦550（ｎｍ）の範囲で制御することができ
る。
【００３６】上記実施の形態においては、ｎ型基板を用
いたが、ｐ型基板を用いてもよくこの場合、すべての導
電性を反転（n型とp型を入れ換え）すればよい。また、
上記実施の形態では、幅広ストライプ構造による多モー
ド発振する半導体レーザについて述べたが、狭ストライ
プとして基本横モード発振する半導体レーザを作製する
こともできる。
いたが、ｐ型基板を用いてもよくこの場合、すべての導
電性を反転（n型とp型を入れ換え）すればよい。また、
上記実施の形態では、幅広ストライプ構造による多モー
ド発振する半導体レーザについて述べたが、狭ストライ
プとして基本横モード発振する半導体レーザを作製する
こともできる。
【００３７】また、本発明の半導体素子用基板を、低欠
陥な基板を要するAlGaN系の短波長の半導体レーザ（活
性層の組成により、発振波長は300nm〜360nmの範囲で制
御が可能である）に用いることは、非常に効果的であ
り、信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。
陥な基板を要するAlGaN系の短波長の半導体レーザ（活
性層の組成により、発振波長は300nm〜360nmの範囲で制
御が可能である）に用いることは、非常に効果的であ
り、信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。
【００３８】本発明による半導体素子用基板は、広範囲
な低欠陥領域を有するので、信頼性が高く、高速な情報
・画像処理及び通信、計測、医療、印刷の分野での必要
とされる光・電子デバイス作製用の基板として応用でき
る。ここでいう、半導体素子あるいは光・電子デバイス
としては、電界効果トランジスタ、半導体レーザ素子や
ＬＥＤなどの半導体発光素子、半導体光増幅器、光検出
器等が挙げられる。
な低欠陥領域を有するので、信頼性が高く、高速な情報
・画像処理及び通信、計測、医療、印刷の分野での必要
とされる光・電子デバイス作製用の基板として応用でき
る。ここでいう、半導体素子あるいは光・電子デバイス
としては、電界効果トランジスタ、半導体レーザ素子や
ＬＥＤなどの半導体発光素子、半導体光増幅器、光検出
器等が挙げられる。
【図１】本実施の形態における半導体素子用基板の製造
過程を示す断面図
過程を示す断面図
【図２】本実施の形態における半導体レーザ素子の作製
過程を示す断面図
過程を示す断面図
１ 6Ｈ-SiC基板 １ａ 露出部 ２ SiO2膜 ２ａ SiO2膜開口部 ２ｂ SiO2膜残留部 ３ GaN層 ３ａ 凸部 ４ 欠陥の多い結晶領域 ６ 凹部領域 ７ レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 BE15 DA05 DB04 DB08 ED04 ED06 EE07 FG12 FJ03 HA01 HA12 TA04 4K030 AA03 AA05 AA11 BA02 BA08 BA38 BB02 CA04 DA05 DA08 LA12 5F041 AA40 CA33 CA34 CA35 CA37 CA40 CA46 CA64 CA65 CA77 5F045 AA04 AB14 AB17 AB32 AB33 AC01 AC08 AC12 AC19 AF02 AF03 AF04 AF06 AF09 AF13 AF20 BB12 CA12 DA52 DA54 DA55 GH08 HA12 5F073 AA11 AA13 AA45 AA71 AA74 CA07 CB04 CB05 DA05 DA07 DA25 EA29
Claims (6)
- 【請求項１】 ベース基板上に等間隔のストライプ状開
口を有する絶縁膜を形成する第一の工程と、 前記ストライプ状開口に臨む前記ベース基板露出部を成
長の核として、該露出部および前記絶縁膜上にIII族窒
素化合物半導体層を結晶成長させる第二の工程と、 前記ベース基板および前記絶縁膜を除去する第三の工程
と、 前記ベース基板および前記絶縁膜が除去されて形成され
た前記III族窒素化合物半導体層の凹部にマスク層を形
成し、前記III族窒素化合物半導体層の前記凹部間であ
る凸部を除去する第四の工程とを含むことを特徴とする
半導体素子用基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記ベース基板が、サファイア、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ２、ＬｉＡｌＯ２、ＧａＡｓ、
ＧａＰ、ＧｅおよびＳｉからなる群より選ばれるいずれ
か一つであることを特徴とする請求項１記載の半導体素
子用基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記III族窒素化合物半導体層を、ＨＶ
ＰＥ法、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法により形成するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の半導体素子用基
板の製造方法。 - 【請求項４】 前記III族窒素化合物半導体層が、Ｇａ
ＮまたはＡｌＧａＮからなることを特徴とする請求項１
から３いずれか１項記載の半導体素子用基板の製造方
法。 - 【請求項５】 前記請求項１から４いずれか１項記載の
半導体素子用基板の製造方法により製造された半導体素
子用基板上に半導体層を備えてなることを特徴とする半
導体素子。 - 【請求項６】 半導体レーザ素子であることを特徴とす
る請求項５記載の半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139654A JP2001326425A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 半導体素子用基板の製造方法および半導体素子 |
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| JP2000139654A JP2001326425A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 半導体素子用基板の製造方法および半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326425A true JP2001326425A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18647065
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000139654A Withdrawn JP2001326425A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 半導体素子用基板の製造方法および半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326425A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004327655A (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子、その製造方法および半導体光学装置 |
| JP2005197347A (ja) * | 2004-01-05 | 2005-07-21 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子及び、その製造方法 |
| US7190004B2 (en) | 2003-12-03 | 2007-03-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light emitting device |
| JP2007158359A (ja) * | 2006-12-27 | 2007-06-21 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2008303138A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-12-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ単結晶基板、窒化物系半導体エピタキシャル基板、及び、窒化物系半導体素子 |
| US7687822B2 (en) | 2003-08-26 | 2010-03-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light emitting apparatus |
| US7903710B2 (en) | 2003-05-30 | 2011-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor light-emitting device |
| JP2012129554A (ja) * | 2003-06-26 | 2012-07-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＮ基板及びその製造方法、並びに窒化物半導体素子及びその製造方法 |
| JP2013203657A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Qinghua Univ | エピタキシャル構造体の製造方法 |
| JP2013211596A (ja) * | 2013-07-05 | 2013-10-10 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000139654A patent/JP2001326425A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
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