JP2001345266A - 半導体装置，その製造方法及び半導体基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エピタキシャル成長により形成される半導体
層における格子欠陥数を低減する。 【解決手段】 Ｓｉ基板５１上に、第２のＡｌＡｓ層５
９，第１のＧａＮ層５３第２のＡｌＡｓ層６０をエピタ
キシャル成長させる。第２のＡｌＡｓ層６０及び第１の
ＧａＮ層５３をパターニングして、凹部５３ａと凸部５
３ｂとを形成した後、第１，第２のＡｌＡｓ層５９，６
０の表面部を酸化させて、酸化膜からなる底面，頂面エ
ピタキシャルマスク６１，５６を形成する。基板上に、
第２のＧａＮ層５７をエピタキシャル成長させると、凹
部５３ａの中央部の上方に位置する領域（欠陥領域Ｒ
ａ）にのみ第１のＧａＮ層５３から伝播した格子欠陥Ｄ
が存在し、その他の領域（低欠陥領域Ｒｂ）には第１の
ＧａＮ層５３から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特に
青色レーザや高速動作用の電界効果トランジスタ等とし
て機能する窒化物半導体装置，その製造方法及び半導体
装置に用いられる半導体基板の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、窒化物半導体，特に窒化ガリ
ウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化イ
ンジウム（ＩｎＮ）に代表されるIII族窒化物からなる
化合物半導体層をレーザや電界効果トランジスタの活性
領域として利用したものが知られている。すなわち、窒
化物半導体のバンドギャップが広いことを利用して短波
長の光を発光するレーザ（例えば青色レーザ）を形成し
たり、窒化物半導体中におけるキャリアの移動度（走行
速度）が高いことを利用して高速動作する電界効果トラ
ンジスタを形成するなど、多くの技術が存在している。

【０００３】図１２は、窒化物半導体を利用した半導体
レーザである従来の半導体装置の断面である。図１２に
おいては、結晶中の欠陥の構造を明瞭に示すため、断面
のハッチングは省略している。同図に示すように、ｎ型
ＧａＮで構成される基板１０１上に、ｎ型ＧａＮ層１１
１と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１２と、ｎ型ＧａＮ
光ガイド層１１３と、アンドープＧａＮ活性層１１４
と、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１１５と、第１のｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１１６と、開口を有する電流狭窄層１１
７と、第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１８と、ｐ型
ＧａＮコンタクト層１１９とが、下方から順次エピタキ
シャル成長されている。また、基板１０１の下面にはｎ
側電極１２０が設けられ、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１
９の上面にはｐ側電極１２１が設けられている。

【０００４】この半導体装置は、アンドープＧａＮ活性
層１１４が窒化物半導体であるために、ｎ側電極１２０
およびｐ側電極１２１に電圧を印加すると、アンドープ
ＧａＮ活性層１１４のうち電流狭窄層１１７の開口部の
下方に位置する能動領域１１４ａにおいて、青色の光を
発振する半導体レーザ素子として使用することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置では、以下のような不具合があった。図
１２に示すように、基板１０１には、筋状に上下方向に
延びる格子欠陥Ｄ（特に転位）がもともと存在してい
る。なお、基板１０１内には、基板面に平行な方向に又
は斜め方向に延びる転位等の格子欠陥も存在するが、こ
れらの転位は、ここで説明する不具合の原因にはほとん
ど関係がないので、図示を省略している。そして、基板
１０１から各層を順次エピタキシャル成長させると、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１１１，ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１１２，…の成長とともに、格子欠陥も上方に延び
て、アンドープＧａＮ活性層１１４のうち電流狭窄層１
１７の開口部下方に位置している能動領域１１４ａに達
している。

【０００６】半導体レーザ素子においては、レーザ発振
を起こさせるには、能動領域１１４ａに高電流を注入し
て反転状態にする必要がある。しかるに、このような高
電流が多数の格子欠陥を含む能動領域１１４ａに注入さ
れると、能動領域１１４ａにおいて格子欠陥が存在する
部分からレーザ発振機能の劣化が始まり、半導体レーザ
の寿命や信頼性を著しく低下させてしまうおそれがあっ
た。

【０００７】上述のような欠陥の存在による不具合は、
半導体レーザ素子だけではなく、例えば高速動作する電
界効果トランジスタやショットキーダイオードなど、他
の半導体素子においても発生するおそれがある。たとえ
ば、電界効果トランジスタのゲート下方のチャネル領域
に多数の格子欠陥が存在すると、キャリアの移動度が低
下するため、トランジスタの性能が低下するおそれがあ
る。

【０００８】このように、半導体レーザ素子の活性層や
トランジスタのチャネル領域等、半導体素子の能動領域
（キャリア走行領域）に存在する格子欠陥により、半導
体素子の性能劣化を招くおそれがあった。

【０００９】本発明は、半導体装置の能動領域のにおけ
る格子欠陥数を低減し、信頼性が高く、高性能な半導体
装置，その製造方法および半導体装置に用いられる半導
体基板の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
第１の半導体層を有する基板と、上記第１の半導体層に
設けられ、頂面と該頂面に交差する側面とを有する少な
くとも１つの凸部と、上記第１の半導体層のうち上記凸
部の頂面の少なくとも一部を覆い，上記側面の少なくと
も一部を開放して設けられ、上記第１の半導体層上への
半導体のエピタキシャル成長の抑制機能を有する被覆層
と、上記第１の半導体層の上にエピタキシャル成長によ
り設けられた第２の半導体層とを備え、上記第２の半導
体層のうち上記凸部の上方に位置する領域が能動領域と
して動作するものである。

【００１１】これにより、以下の作用効果が得られる。
第１の半導体層の凸部の側面からエピタキシャル成長す
る半導体結晶は側面にほぼ垂直な方向に堆積されてい
く。そのとき、第１の半導体層の側面に露出している格
子欠陥は、第２の半導体層を構成する結晶内に組み込ま
れて第２の半導体層内で凸部の側面にほぼ垂直な方向
に，つまり凸部から遠ざかるように延びる。したがっ
て、第２の半導体層のうち被覆層の上方など、凸部の側
面からエピタキシャル成長する結晶が側方に延びること
によって堆積された部分には、第１の半導体層の格子欠
陥が延びることはほとんどない。よって、第１の半導体
層のうち凸部の上方に位置する領域は低欠陥領域とな
り、この領域に能動領域を有する半導体装置の各種特性
が良好となる。たとえば、半導体レーザ素子では発光特
性の劣化が抑制され、電界効果トランジスタではキャリ
アの走行特性が改善される。

【００１２】上記被覆層が、上記半導体層のうち上記凸
部の頂面以外の部分を覆っていることにより、第１の半
導体層内の格子欠陥が第２の半導体層内に伝播する確率
が低くなるので、より欠陥密度の小さい第２の半導体層
を有する半導体装置が得られる。

【００１３】上記凸部は、少なくとも２つ設けられてお
り、上記被覆層は、上記少なくとも２つの凸部の間に形
成された凹部の底面の上をも覆っていることにより、第
２の半導体層内で凹部を挟む２つの凸部の各側面（凹部
の側面）から側面にほぼ垂直に延びる格子欠陥が凹部の
中央付近で集結し、ほぼ１つの筋にまとまってから上方
に延びる。一方、凹部の底面から第２の半導体層内に格
子欠陥が延びることはない。したがって、第２の半導体
層中の欠陥領域が極めて狭くなり、第２の半導体層全体
の欠陥密度をさらに低減することができる。

【００１４】上記凸部は、複数個設けられていて、上記
凸部の頂面がストライプパターンを有していることによ
り、半導体レーザ素子に適したストライプ構造を有する
半導体装置が得られる。

【００１５】その場合、上記被覆層もストライプパター
ンを有することが好ましい。

【００１６】上記被覆層は、酸化物，窒化物及び金属の
うちいずれか１つから選ばれることができるが、特に、
上記被覆層は、酸化シリコン，窒化シリコン及びタング
ステンのうちいずれか１つから選ばれることが好まし
い。被覆層が酸化アルミニウムにより構成されているこ
とがより好ましい。

【００１７】上記第１及び第２の半導体層は、いずれも
III 族窒化物により構成されていることが好ましい。

【００１８】上記第１の半導体層のうち上記凸部の頂面
上に設けられた第３の半導体層をさらに備え、上記被覆
層が上記第３の半導体層の表面部が酸化されてなるもの
であることにより、第３の半導体層を構成する材料を適
宜選択すれば、被覆層と第１の半導体層との密着性を改
善することができる。したがって、半導体装置を製造す
る際の歩留まりの向上を図ることができる。

【００１９】上記第３の半導体層は、Ａｌを含む半導体
により構成されており、上記被覆層は、Ａｌを構成元素
として含む酸化物により構成されていることにより、被
覆層と第１の半導体層との密着性が向上するので、半導
体装置の製造時の歩留まりの向上を図ることができる。

【００２０】その場合、上記第３の半導体層は、例えば
ＡｌＡｓなど、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ _y Ｎ_1-y （０＜ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）により構成されていることがより好ま
しい。

【００２１】上記第１の半導体層の直下方にＡｌを含む
下地半導体層をさらに備え、上記第１の半導体層の凸部
は、上記下地半導体層の上に孤立したメサ状の凸部であ
ってもよい。

【００２２】その場合には、上記被覆層は、上記下地半
導体層のうち上記凸部に覆われていない底面領域をも覆
い、かつ、上記底面領域の上では上記下地半導体層の表
面部が酸化されてなるものであることにより、第２の半
導体層における欠陥密度がより小さくなる。

【００２３】また、下地半導体層は、第３の半導体層と
同様の好ましい材料から選択することができる。

【００２４】本発明の第１の半導体装置の製造方法は、
基板の第１の半導体層の上に、上記第１の半導体層上へ
の半導体のエピタキシャル成長の抑制機能を有する材料
からなる被覆層を形成する工程（ａ）と、上記被覆層及
び上記第１の半導体層をエッチングして、上記第１の半
導体層に頂面と該頂面に交差する側面とを有する少なく
とも１つの凸部を形成するとともに、上記少なくとも１
つの凸部の上に上記被覆層から形成された頂面エピタキ
シャルマスクを残す工程（ｂ）と、上記工程（ｂ）の後
に、上記第１の半導体層の上にエピタキシャル成長によ
り第２の半導体層を形成する工程（ｃ）と、上記第２の
半導体層のうち上記凸部の上方に位置する領域を能動領
域として動作する半導体素子を形成する工程（ｄ）とを
含んでいる。

【００２５】この方法により、以下の作用効果が得られ
る。工程（ｃ）において、第１の半導体層の凸部の側面
からエピタキシャル成長する半導体結晶は側面にほぼ垂
直な方向に堆積されていく。そのとき、第１の半導体層
の側面に露出している格子欠陥は、第２の半導体層を構
成する結晶内に組み込まれて第２の半導体層内で凸部の
側面にほぼ垂直な方向に，つまり凸部から遠ざかるよう
に延びる。したがって、第２の半導体層のうち頂面エピ
タキシャルマスクの上方など、凸部の側面からエピタキ
シャル成長する結晶が側方に延びることによって堆積さ
れた部分には、第１の半導体層の格子欠陥が延びること
はほとんどない。よって、第１の半導体層のうち凸部の
上方に位置する領域は低欠陥領域となり、この領域に能
動領域を有する半導体装置の各種特性が良好となる。た
とえば、発光特性の劣化の小さい半導体レーザ素子や、
キャリアの走行特性の優れた電界効果トランジスタが得
られる。

【００２６】上記工程（ｂ）では、少なくとも２つの凸
部を形成し、上記工程（ｂ）の後で上記工程（ｃ）の前
に、上記２つの凸部によって挟まれる凹部の底面上に底
面エピタキシャルマスクを形成する工程をさらに含むこ
とにより、欠陥密度がより小さい第２の半導体層を有す
る半導体装置が得られる。

【００２７】上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前
に、エッチングマスク用膜を形成する工程と、上記工程
（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、上記エッチングマ
スク用膜をパターニングしてエッチングマスクを形成す
る工程とをさらに含み、上記工程（ｂ）では、上記エッ
チングマスクを用いて、上記被覆層及び第１の導体膜の
エッチングを行なうことができる。

【００２８】また、上記工程（ａ）では、上記被覆層と
して、上記第１の半導体層の選択エッチングが可能な材
料の膜を形成し、上記工程（ｂ）では、上記被覆層をパ
ターニングしてエッチングマスクを形成した後、該エッ
チングマスクを用いて第１の半導体層をエッチングし、
上記工程（ｃ）では、上記エッチングマスクをエピタキ
シャルマスクとして用いて第２の半導体層をエピタキシ
ャル成長させることもできる。

【００２９】上記工程（ａ）では、上記被覆層としてＳ
ｉＯ₂ 膜を形成することにより、エピタキシャルマスク
の形成が容易となる。

【００３０】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
基板の第１の半導体層の上にエッチングマスクを形成す
る工程（ａ）と、上記エッチングマスクを用いて上記第
１の半導体層をエッチングして、上記第１の半導体層に
上記エッチングマスクよりも寸法が小さい頂面と該頂面
に交差する側面とを有する少なくとも１つの凸部を形成
する工程（ｂ）と、上記工程（ｂ）の後に、上記第１の
半導体層の上にエピタキシャル成長により第２の半導体
層を形成する工程（ｃ）と、上記第２の半導体層のうち
上記凸部の側面と凹部の底面の一部とに跨る領域を能動
領域として動作する半導体素子を形成する工程（ｄ）と
を含んでいる。

【００３１】この方法により、第１の半導体装置の製造
方法と同様に、第２の半導体層のうち第１の半導体層の
凸部の側面からエピタキシャル成長する結晶が側方に延
びて堆積される部分における格子欠陥数を低減すること
ができる。また、第１の半導体層の凸部の頂面から第２
の半導体層内いに伝播する格子欠陥は、凸部の頂面にほ
ぼ垂直な方向に延びるが、凸部の頂面の面積が縮小され
るので、第２の半導体層のうち凸部の側面と凹部の底面
の一部とに跨る領域における欠陥密度が小さくなる。よ
って、この領域に能動領域を有する半導体装置の各種特
性が良好となる。たとえば、発光特性の劣化の小さい半
導体レーザ素子や、キャリアの走行特性の優れた電界効
果トランジスタが得られる。

【００３２】上記工程（ａ）では、上記エッチングマス
クを、上記工程（ｂ）におけるエッチング時にエッチン
グされて横寸法が縮小していく材料の膜から形成するし
てもよいし、上記工程（ａ）では、上記エッチングマス
クを、透光性を有する材料からなる膜から形成し、上記
工程（ｂ）では、上記エッチングマスクの上方から上記
第１の半導体層に光を照射して、上記第１の半導体層の
エッチングマスク下方に位置する部分をエッチングする
ことにより、上記凸部の頂面の寸法を縮小してもよい。
とくに、上記工程（ｂ）では、エッチング条件の選択に
より、上記凸部の側面の傾き角を所望の値に制御するこ
とができる。

【００３３】本発明の第３の半導体装置の製造方法は、
基板上に、III 族窒化物からなる第１の半導体層を形成
する工程（ａ）と、上記第１の半導体層の上に、上記第
１の半導体層に対する密着機能を有する材料からなる第
２の半導体層を形成する工程（ｂ）と、上記第２の半導
体層の上に、エッチングマスクを形成する工程（ｃ）
と、上記エッチングマスクを用いて、上記第１及び第２
の半導体層をエッチングして、第１の半導体層に頂面と
該頂面に交差する側面とを有する少なくとも１つの凸部
を形成する工程（ｄ）と、上記第１の半導体層の凸部の
頂面上に残存する第２の半導体層の上に頂面エピタキシ
ャルマスクを形成する工程（ｅ）と、上記工程（ｅ）の
後に、上記第１の半導体層の上にエピタキシャル成長に
より第３の半導体層を形成する工程（ｆ）と、上記第３
の半導体層のうち上記凸部の上方に位置する領域を能動
領域として動作する半導体素子を形成する工程（ｇ）と
を含んでいる。

【００３４】この方法により、基本的には、上記第１の
半導体装置の製造方法と同じ作用効果が得られる。加え
て、この方法により、頂面エピタキシャルマスクと第１
の半導体層との密着性が向上するので、半導体装置の製
造時の歩留まりの向上を図ることができる。

【００３５】上記工程（ｃ）では、上記エッチングマス
クを、ＳｉＯ₂ 膜をパターニングすることにより形成す
ることができる。

【００３６】上記工程（ｃ）を、塩素を含む反応性イオ
ンエッチングにより行なうことができる。

【００３７】本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
基板上に、Ａｌを含む下地半導体層とIII 族窒化物から
なる第１の半導体層とを順次形成する工程（ａ）と、上
記第１の半導体層の上に、エッチングマスクを形成する
工程（ｂ）と、上記エッチングマスクを用いて、上記第
１の半導体層をエッチングして、第１の半導体層に頂面
と該頂面に交差する側面とを有する少なくとも１つの凸
部を形成する工程（ｃ）と、上記第１の半導体層の凸部
の頂面上に頂面エピタキシャルマスクを形成する工程
（ｄ）と、上記工程（ｄ）の後に、上記第１の半導体層
の上にエピタキシャル成長により第２の半導体層を形成
する工程（ｅ）と、上記第２の半導体層のうち上記凸部
の上方に位置する領域を能動領域として動作する半導体
素子を形成する工程（ｆ）とを含んでいる。

【００３８】この方法により、基本的には上記第１の半
導体装置の製造方法と同じ作用効果が得られる。

【００３９】上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前
に、上記第１の半導体層の上に上記第１の半導体層との
密着機能を有する材料からなる第３の半導体層を形成す
る工程をさらに含み、上記工程（ｂ）では、上記第３の
半導体層の上に上記エッチングマスクを形成し、上記工
程（ｃ）では、上記第３の半導体層の一部を上記凸部の
頂面上に残存させ、上記工程（ｄ）では、上記第３の半
導体層の上記一部の上に上記頂面エピタキシャルマスク
を形成することにより、上述のように、半導体装置の製
造時における歩留まりの向上を図ることができる。

【００４０】上記第３の半導体層がＡｌＡｓ層である場
合には、上記工程（ｄ）では、上記ＡｌＡｓ層の表面部
を酸化することにより、上記頂面エピタキシャルマスク
を形成することができる。

【００４１】上記工程（ｃ）では、上記下地半導体層が
露出するまで上記第１の半導体層のエッチングを行なっ
て、上記下地半導体層の上にメサ状の凸部を形成し、上
記下地半導体層の露出している表面部を酸化させて底面
エピタキシャルマスクを形成する工程をさらに含むこと
ができる。

【００４２】本発明の半導体基板の製造方法は、結晶成
長用基板上のIII 族窒化物からなる第１の半導体層の上
に、エッチングマスクを形成する工程（ａ）と、上記エ
ッチングマスクを用いて、上記第１の半導体層をエッチ
ングして、上記第１の半導体層に、頂面と該頂面と交差
する側面とを有する少なくとも１つの凸部を形成する工
程（ｂ）と、上記工程（ｂ）の後に、上記第１の半導体
層の上にエピタキシャル成長により第２の半導体層を形
成する工程（ｃ）と、上記結晶成長用基板を除去する工
程（ｄ）とを含んでいる。

【００４３】この方法により、本発明の半導体装置の製
造に適した半導体基板の提供を図ることができる。

【００４４】上記工程（ｂ）の後に、上記第１の半導体
層の凸部の頂面の上に、上記工程（ｃ）のマスクとなる
頂面エピタキシャルマスクを形成する工程をさらに含む
ことができる。

【００４５】上記結晶成長用基板が、基板とその上に形
成されたＡｌを含む下地半導体層とからなる場合には、
上記工程（ｂ）では、上記下地半導体層が露出するまで
上記第１の半導体層のエッチングを行ない、頂面エピタ
キシャルマスクを、上記工程（ｃ）の前に上記下地半導
体層の露出している表面部を酸化させることにより形成
することができる。

【００４６】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（ａ）〜
（ｆ）は、本発明の第１の実施形態における半導体装置
の製造工程を示す断面図である。図２は、本発明の第１
の実施形態における半導体装置の断面図である。

【００４７】まず、図１（ａ）に示す工程で、主面が
（０００１）面であるｎ型のＧａＮ基板（ｎ型ＧａＮ
（０００１）基板）からなる基板１を準備する。このと
き、一般に、基板１の内部には多数の筋状の格子欠陥Ｄ
が存在する。次に、基板１の上に、第１のマスク層とし
て、厚さ０．１μｍのＳｉＯ₂ 膜２ｘを形成する。この
第１のマスク層に用いる材料は、後にエピタキシャルマ
スクとして機能するので、その上に半導体層が成長する
ことがなく、第１のマスク層をパターニングして開口部
を形成した後に、基板１のうち第１のマスク層の開口部
に露出している部分のみに半導体層が選択的に成長する
ものであればよい。具体的に、第１のマスク層の材料と
しては、本実施形態におけるＳｉＯ₂ の他に、タングス
テン等の金属の酸化物、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等の窒化物、又は金
属を用いることができる。

【００４８】そして、第１のマスク層として、ＳｉＯ₂
膜２ｘの上に、シリコン窒化膜からなるエッチングマス
ク用膜を形成した後、エッチングマスク用膜をパターニ
ングして、ＳｉＯ₂ 膜２ｘを覆う多数の線状部分からな
るストライプ状のエッチングマスク３を形成する。エッ
チングマスク３のストライプパターンを構成する各線状
部分の周期は１０μｍであり、各線状部分同士の間隔，
つまり各線状部分同士の間に存在する開口部の幅は２μ
ｍである。このストライプパターンの線状部分の幅およ
び各線状部分同士の間隔は、それぞれ１〜１０μｍであ
ることが好ましい。また、この線状部分の長さ方向は、
基板１を構成するＧａＮ結晶の< 1 1 -20 >方向（Ａ軸
方向）にほぼ平行な方向である。

【００４９】そして、図１（ｂ）に示す工程で、エッチ
ングマスク３を用いてＳｉＯ₂ 膜２ｘをパターニングし
て、エッチングマスク３の下方に頂面エピタキシャルマ
スク２を形成する。

【００５０】次に、図１（ｃ）に示す工程で、エッチン
グにより、基板１のうち頂面エピタキシャルマスク２及
びエッチングマスク３の開口部に露出している領域を掘
り下げる。その結果、基板１の途中に底面を有する凹部
１ａが形成され、各凹部１ａ同士の間に凸部１ｂが残さ
れる。凹部１ａと凸部１ｂとの境界部となる側面は、Ｇ
ａＮ結晶が有する結晶面によるエッチング異方性によっ
て頂面と交差する面（例えばＲ面（ 1 -1 0 2 ）など）
となる。両者間の段差，つまり凹部１ａの深さ（凸部１
ｂの高さ）は、約２μｍである。ここでは、基板１の主
面（凹部の底面）に垂直な線と側面に垂直な線とのなす
角（側面と主面とのなす角でもある）の大きさを、以
下、側面の傾き角という。

【００５１】ここで、基板１をエッチングする方法とし
ては、Ｈ₃ ＰＯ₄ ，ＨＣｌ等の酸や、ＫＯＨ，ＮａＯＨ
等のアルカリを用いたウェットエッチングがある。ま
た、ＢＣｌ₃ 等のガスを用いたドライエッチングを行な
ってもよい。

【００５２】次に、図１（ｄ）に示す工程で、エッチン
グマスク３を除去した後に、頂面エピタキシャルマスク
２を残した状態で、有機気相金属エピタキシャル成長法
（以下、ＭＯＶＰＥ法という）を用い、凹部１ａの底面
と側面との上に、ＧａＮ結晶ををエピタキシャル成長さ
せる。その際、in-situ ドープにより、ｎ型不純物（例
えばＳｉ）をＧａＮ結晶内に導入することにより、ｎ型
ＧａＮ層１１を形成する。

【００５３】−エピタキシャル成長に伴う格子欠陥の伝
播過程−ここで、このエピタキシャル成長の際、基板１
内の格子欠陥Ｄであって凹部１ａの底面及び側面に露出
しているものは、ｎ型ＧａＮ層１１のエピタキシャル成
長につれてｎ型ＧａＮ層１１の内部に伝播する。そし
て、ｎ型ＧａＮ層１１内において、凹部１ａの側面（凸
部１ｂの側面）及び凹部１ａの底面から伝播した格子欠
陥Ｄは、ｎ型ＧａＮ層１１が堆積するにつれて、ｎ型Ｇ
ａＮ層１１内の凹部１ａの中央部に位置する狭い領域に
集結する。その理由は、以下の通りである。凹部１ａの
側面からエピタキシャル成長するＧａＮ結晶の成長方向
が側面に対してほぼ垂直な方向になるために、凹部１ａ
の側面からエピタキシャル成長するＧａＮ結晶の成長方
向が中央側に傾いた方向になる。このため、基板１内の
筋状の格子欠陥Ｄのうち凹部１ａの側面からｎ型ＧａＮ
層１１内に伝播する（入り込む）ものは、凸部１ｂの側
面にほぼ垂直な方向に延びる。一方、基板１内の筋状の
格子欠陥Ｄのうち凹部１ａの底面からｎ型ＧａＮ層１１
内に伝播するものは、凹部１ａの中央付近に向かってほ
ぼ垂直方向に延びるので、凹部１ａの底面から延びる格
子欠陥Ｄと凹部１ａの両側の側面から延びる格子欠陥Ｄ
とがｎ型ＧａＮ層１１内における凹部１ａの中央部に集
結することになる。

【００５４】なお、基板１の主面が（０００１）面であ
る場合、凹部１ａの底面上では最稠密面である（０００
１）面からのエピタキシャル成長速度が遅いので、特
に、格子欠陥Ｄがｎ型ＧａＮ層１１における凹部１ａの
中央付近に速やかに集結することになる。

【００５５】一方、頂面エピタキシャルマスク２からは
ＧａＮ結晶が成長しないが、凸部１ｂの側面から側面に
ほぼ垂直な方向に成長したＧａＮ結晶がさらに側方に延
びることによって、頂面エピタキシャルマスク２の表面
に沿ってＧａＮ結晶が堆積されていく。このとき、エピ
タキシャル成長の前に、凸部１ｂの側面に露出している
格子欠陥Ｄがあったとしても、この格子欠陥Ｄはｎ型Ｇ
ａＮ層１１内を凸部１ｂの側面に垂直な方向に伝播する
ので、ｎ型ＧａＮ層１１のうち，凸部１ｂの側面から側
面にほぼ垂直な方向に成長したＧａＮ結晶がさらに側方
に延びることによって堆積された部分には、基板１内の
格子欠陥Ｄが伝播することはほとんどないと考えられ
る。

【００５６】ｎ型ＧａＮ層１１のエピタキシャル成長が
さらに進むと、図１（ｅ）に示すように、ｎ型ＧａＮ層
１１における凹部１ａの中央付近に集結した多くの格子
欠陥Ｄが合体して、最終的に１つの筋にまとまる。ま
た、頂面エピタキシャルマスク２の側面を覆うＧａＮ結
晶が、さらに頂面エピタキシャルマスク２の上面をも覆
うように、横方向に延びる。このとき、上述のように、
ｎ型ＧａＮ層１１のうち，凸部１ｂの側面から側面にほ
ぼ垂直な方向に成長したＧａＮ結晶がさらに側方に延び
ることによって堆積された部分には、基板１内の格子欠
陥Ｄが伝播することはほとんどないと考えられる。

【００５７】ｎ型ＧａＮ層１１のエピタキシャル成長が
さらに進むと、図１（ｆ）に示すように、ｎ型ＧａＮ層
１１が基板１の凹部１ａと凸部１ｂの上の全面を覆い、
かつ、ｎ型ＧａＮ層１１の上面がほぼ平坦になる。この
とき、ｎ型ＧａＮ層１１の上部（特に表面部）において
は、凹部１ａの中央部の上方に位置する領域にのみ基板
１から伝播した格子欠陥Ｄが存在し、その他の領域には
基板１から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しない。つま
り、ｎ型ＧａＮ層１１には、基板１の凹部１ａの中央部
の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、その他の格子欠陥の
少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂとが存在している。

【００５８】なお、図１（ａ）〜（ｆ）は、半導体装置
の１つの断面における構造を示しているので、図１
（ｆ）に示す工程における構造を上方からみた場合（平
面図）には、欠陥領域Ｒａが基板１の凹部１ａの中央部
付近（言い換えると、頂面エピタキシャルマスク２同士
の間のほぼ中間位置）に沿って存在することになる。

【００５９】−半導体レーザ素子の構造− 次に、図２に示すように、ＭＯＶＰＥ法（エピタキシャ
ル成長法）を利用して、ｎ型ＧａＮ層１１の上に、厚さ
１μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１２（ＡｌとＧａの
混晶比は１０：９０）と、厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＮ
光ガイド層１３と、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層１４
と、厚さ０．０５μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層１５と、
厚さ０．０５μｍの第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
６とを順次形成する。ここで、ＩｎＧａＮ多重量子井戸
活性層１４は、厚さ３ｎｍのＩｎＧａＮ障壁層（図示せ
ず。ＩｎとＧａの混晶比は３：９７）と厚さ６ｎｍのＩ
ｎＧａＮ井戸層（図示せず。ＩｎとＧａの混晶比は１
５：８５）とにより構成されている。

【００６０】次に、第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
６上に、幅２μｍの開口１７ａを有する厚さ０．５μｍ
の電流狭窄層１７を形成する。そして、ｎＧａＮ多重量
子井戸活性層１４のうち電流狭窄層１７の開口１７ａの
下方に位置する領域が、半導体レーザ素子の能動領域１
４ａとなる。このとき、電流狭窄層１７の開口１７ａ
が、下地の第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６におけ
る低欠陥領域Ｒｂ上に位置するように、電流狭窄層１７
を形成する。これにより、半導体レーザ素子の能動領域
１４ａ内における格子欠陥Ｄの数を低減することがで
き、能動領域１４ａのレーザ発振機能の劣化を抑制し
て、半導体レーザ素子の信頼性の向上を図ることができ
る。

【００６１】ここで、本実施形態においては、電流狭窄
層１７の材料として、第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１６とは逆の導電型であるｎ型のＡｌＧａＮを用いてい
る。ただし、電流狭窄層１７の材料として、ＡｌＧａＮ
以外の窒化物半導体，例えばＧａＮ等を用いてもよく、
ＡｌＮ，ＳｉＯ₂ 等の絶縁体を用いることもできる。窒
化物半導体を用いる場合は、電流狭窄層１７の導電型
は、第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６とは逆の導電
型あるいは高抵抗型であればよい。

【００６２】そして、電流狭窄層１７上に、厚さ１μｍ
の第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８（ＡｌとＧａの
混晶比は１０：９０）、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１９を順次形成する。さらに、基板１にはｎ
側電極２０を、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９にはｐ側電
極２１をそれぞれ取り付ける。

【００６３】この構造において、ｎ側電極２０とｐ側電
極２１との間に電圧を印加することにより、ＩｎＧａＮ
多重量子井戸活性層１４内の能動領域１４ａが発光す
る。

【００６４】このとき、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
２，ｎ型ＧａＮ光ガイド層１３，ＩｎＧａＮ多重量子井
戸活性層１４，ｐ型ＧａＮ光ガイド層１５及びｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層１６，電流狭窄層１７，第２のｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１８及びｐ型ＧａＮコンタクト層１
９内に、ｎ型ＧａＮ層１１内の格子欠陥Ｄが結晶のエピ
タキシャル成長と共に伝播していくので、各層のうち基
板１の凹部１ａの中央部の上方に位置する領域が格子欠
陥Ｄのある欠陥領域Ｒａとなり、その他の領域が格子欠
陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂとなる。

【００６５】したがって、本実施形態の半導体装置（半
導体レーザ素子）により、電流狭窄層１７の開口１７ａ
が低欠陥領域Ｒｂ上に位置しているので、ＩｎＧａＮ多
重量子井戸活性層１４のうち開口１７ａの下方に位置し
ている能動領域１４ａにおける格子欠陥Ｄの密度を減少
させることができる。そのため、半導体レーザ素子の寿
命と信頼性との向上を図ることができる。

【００６６】次に、本実施形態における半導体装置およ
び従来の半導体装置に対して行なったライフテストの結
果を説明する。このライフテストは、温度１００℃で多
数の半導体レーザ素子が発振するレーザ光の出力を一定
にさせるものである。従来の半導体レーザ素子において
は、ライフテスト開始後１０００時間で約半数が動作不
能となった。残り半数の半導体レーザ素子においても動
作電流が平均で５０％増加する等、レーザ発振機能の著
しい劣化が見られた。一方、本実施形態における半導体
レーザにおいては、ライフテスト開始１０００時間後で
も全数が動作し、動作電流の上昇は平均で２％であっ
た。このように、本実施形態の半導体装置においては、
信頼性が向上した。

【００６７】（第２の実施形態）図３（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）
は、それぞれ図１（ｃ）及び（ｆ）に示す工程に相当す
る工程のみを表しており、図１（ａ），（ｂ），
（ｄ），（ｅ）に示す工程に相当する工程については、
第１の実施形態と基本的に同じであるので図示を省略し
ている。

【００６８】本実施形態においては、図３（ａ）に示す
工程で、基板１の表面に凹部１ａと凸部１ｂを形成す
る。このときに行なう処理は、第１の実施形態における
図１（ａ）〜（ｃ）の工程における処理と同じである。
ただし、図３（ａ）においては、図１（ｃ）に示すエッ
チングマスク３が除去された状態が示されている。

【００６９】次に、図３（ｂ）に示す工程で、各凹部１
ａの底面の表面上に、ＳｉＯ₂ からなる厚さ０．１μｍ
の底面エピタキシャルマスク４を形成する。底面エピタ
キシャルマスク４に用いる材料は、その上に半導体層が
成長することがなく、基板１のうち底面エピタキシャル
マスク４によって覆われていない部分（具体的には凹部
１ａの側面）の上のみに半導体が選択的に成長するもの
であればよい。具体的に、底面エピタキシャルマスク４
の材料としては、本実施形態におけるＳｉＯ₂の他に、
タングステン等の金属の酸化物、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等の窒化
物、又は金属を用いることができる。

【００７０】次に、図３（ｃ）に示す工程で、ＭＯＶＰ
Ｅ法を用い、凹部１ａと凸部１ｂの上にｎ型ＧａＮ層１
１をエピタキシャル成長させる。ｎ型ＧａＮ層１１がエ
ピタキシャル成長を開始した直後には、頂面エピタキシ
ャルマスク３及び底面エピタキシャルマスク４の上にＧ
ａＮ結晶は成長しない。そして、凸部１ｂの側面（凹部
１ａの側面）からのみＧａＮ結晶が成長する。その際、
頂面エピタキシャルマスク３の表面が凸部１ｂの側面か
ら成長したＧａＮ結晶によって覆われる経過は、第１の
実施形態において説明したとおりである（図１（ｄ）及
び（ｅ）参照）。

【００７１】一方、第１の実施形態とは異なり、本実施
形態においては、凸部１ｂの側面から成長したＧａＮ結
晶が底面エピタキシャルマスク４の上面に沿ってＧａＮ
結晶がエピタキシャル成長する。そのために、凹部１ａ
の底面において露出していた格子欠陥Ｄはｎ型ＧａＮ層
１１内に伝播することなく、凹部１ａの側面に露出して
いた格子欠陥Ｄのみがｎ型ＧａＮ層１１内に伝播する。
そして、第１の実施形態において説明したように、凸部
１ｂの側面から成長したＧａＮ結晶に取り込まれた格子
欠陥Ｄは、側面にほぼ垂直な方向に延びてｎ型ＧａＮ層
１１のうち凹部１ａの中央部に位置する部分に集結し、
１つの筋にまとまる。

【００７２】したがって、第１の実施形態と同様に、ｎ
型ＧａＮ層１１のうち凹部１ａの中央部付近の領域にの
み基板１から伝播した格子欠陥Ｄが存在し、その他の領
域には基板１から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しな
い。つまり、ｎ型ＧａＮ層１１には、基板１の凹部１ａ
の中央部の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、その他の格
子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂとが存在し
ている。

【００７３】そして、最終的には、ｎ型ＧａＮ層１１が
凹部１ａと凸部１ｂの上の全面を覆い、ｎ型ＧａＮ層１
１の上面は平坦になる。このとき、ｎ型ＧａＮ層１１の
表面に存在する格子欠陥Ｄは、凹部１ａの中央部の上方
に位置する欠陥領域Ｒｂのみに存在し、その他の領域で
ある低欠陥領域Ｒｂにはほとんど格子欠陥Ｄが存在しな
い。

【００７４】その後、第１の実施形態と同様に、ｎ型Ｇ
ａＮ層１１の上に、図２に示すｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１２，ｎ型ＧａＮ光ガイド層１３，ＩｎＧａＮ多重量
子井戸活性層１４，ｐ型ＧａＮ光ガイド層１５，ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１６，電流狭窄層１７，第２のｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１８及びｐ型ＧａＮコンタクト層
１９を順次形成した後、基板１にはｎ側電極２０を、ｐ
型ＧａＮコンタクト層１９にはｐ側電極２１をそれぞれ
取り付ける。このとき、ｎ型ＧａＮ層１１における欠陥
領域Ｒａ及び低欠陥領域Ｒｂは上方に延びて、そのまま
各層に伝播する。これにより、半導体レーザ素子を作製
する。そして、図２に示すｎ型ＧａＮ層１１を本実施形
態におけるｎ型ＧａＮ層の構造で置き換えたときに、電
流狭窄層１７の開口１７ａが、下地の第１のｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１６における低欠陥領域Ｒｂ上に位置す
るように、電流狭窄層１７を形成することにより、半導
体レーザ素子の能動領域１４ａ内における格子欠陥Ｄの
数を低減することができ、能動領域１４ａのレーザ発振
機能の劣化を抑制して、半導体レーザ素子の信頼性の向
上を図ることができる。

【００７５】なお、本実施形態の半導体装置において
は、ｎ型ＧａＮ層１１のうち凹部１ａの中央部付近にお
ける格子欠陥Ｄの密度が、エピタキシャル成長の開始後
速やかに小さくなるので、ｎＧａＮ層１１の厚みを第１
の実施形態よりも薄くすることができる。また、本実施
形態では、第２の実施形態よりも低欠陥領域Ｒｂの範囲
を狭くすることができるという効果も期待することがで
きる。

【００７６】次に、第２の実施形態における半導体装置
に対しても、第１の実施形態と同様のライフテストを行
なった。その結果、本実施形態における半導体レーザに
おいては、ライフテスト開始１０００時間後でも全数が
動作し、動作電流の上昇は平均で２％であった。このよ
うに、本実施形態においても、第１の実施形態と同様
に、半導体装置の信頼性が向上した。

【００７７】（第３の実施形態）図４（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第３の実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。

【００７８】まず、図４（ａ）に示す工程で、主面が
（０００１）面であるｎ型のＧａＮ基板（ｎ型ＧａＮ
（０００１）基板）からなる基板１を準備する。このと
き、一般に、基板１の内部には多数の筋状の格子欠陥Ｄ
が存在する。次に、基板１の上に、エッチングマスク用
膜を形成した後、エッチングマスク用膜をパターニング
して、基板１を覆う多数の線状部分からなるストライプ
状のエッチングマスク３を形成する。このエッチングマ
スクに用いる材料は、基板１のエッチング時に、エッチ
ングマスク自体もある程度エッチングされる材料であれ
ばよい。具体的に、エッチングマスクの材料としては、
レジストを用いることができる。また、エッチングマス
ク３の線状部分の長さ方向は、基板１を構成するＧａＮ
結晶の< 1 1-2 0 >方向（Ａ軸方向）にほぼ平行な方向
である。

【００７９】次に、図４（ｂ-1）に示す工程で、エッチ
ングにより、基板１のうちエッチングマスク３の開口部
に露出している領域を掘り下げる。その結果、基板１の
主面に線状に延びる凹部１ａが形成され、各凹部１ａ同
士の間に凸部１ｂが残される。凹部１ａと凸部１ｂとの
境界部となる側面は斜面であり、両者間の段差，つまり
凹部１ａの深さ（凸部１ｂの高さ）は、約２μｍであ
る。

【００８０】基板１をエッチングする方法としては、Ｈ
₃ ＰＯ₄ ，ＨＣｌ等の酸や、ＫＯＨ，ＮａＯＨ等のアル
カリを用いたウェットエッチングがある。また、ＢＣｌ
₃ 等のガスを用いたドライエッチングを行なってもよ
い。

【００８１】ここで、基板１の主面（凹部の底面）に垂
直な線と側面に垂直な線とのなす角（側面と主面とのな
す角でもある）の大きさを、側面の傾き角αとすると、
エッチングマスク３の材料や、エッチング剤やエッチン
グ温度等のエッチング条件を選択することで、図４（ｂ
-1）に示すように凹部１ａの側面の傾き角αを９０°未
満にすることができる。つまり、エッチングマスク２が
基板１の主面に平行な方向にエッチングされる速度と、
基板１が基板１の主面に垂直な方向にエッチングされる
速度との比により、側面の傾き角αが定まる。そして、
図４（ａ）に示す状態で、当初パターニングされたとき
のエッチングマスク３の幅をＷ１とすると、図２（ｂ-
1）に示す状態でのエッチングマスク３の幅Ｗ２は、当
初の幅Ｗ１よりも小さくなっている。

【００８２】ただし、エッチングマスク３を構成する材
料の選択、もしくはエッチング条件の選択により、基板
１のエッチング時にエッチングマスクがエッチングされ
ないように処理することもできる。その場合、図４（ｂ
-2）に示すように、エッチング終了後におけるエッチン
グマスク３の幅Ｗ２は当初の幅Ｗ１と同じであり、凹部
１ａの側面の傾き角αは９０°である。

【００８３】次に、図４（ｃ）に示す工程で、エッチン
グマスク３を除去した後、ＭＯＶＰＥ法を用いて、基板
１の上にｎ型ＧａＮ層１１をエピタキシャル成長させ
る。このとき、基板１の凹部１ａの底面及び側面に露出
していた格子欠陥は、第１の実施形態と同様の作用によ
り、ｎ型ＧａＮ層１１のエピタキシャル成長につれて、
凹部１ａの中央部に集結し、ほぼ１つの筋状の格子欠陥
Ｄにまとまる。一方、基板１の凸部１ｂの頂面に露出し
ていた格子欠陥Ｄは、ｎＧａＮ層１１内をそのまま上方
に伝播する。

【００８４】そして、最終的には、ｎ型ＧａＮ層１１が
基板１の凹部１ａと凸部１ｂとを覆い、かつ、ｎ型Ｇａ
Ｎ層１１の上面がほぼ平坦になる。このとき、ｎ型Ｇａ
Ｎ層１１の上部には、凹部１ａの中央部の上方に位置す
る第１の欠陥領域Ｒａ１と、凸部１ｂの頂面の上方に位
置する第２の欠陥領域Ｒａ２とに、基板１から伝播した
格子欠陥Ｄが存在する。その他の領域，特に、凸部１ｂ
の側面と凹部１ａの底面の一部とに跨る領域は、基板１
から伝播した格子欠陥Ｄがほぼ存在しない低欠陥領域Ｒ
ｂとなっている。

【００８５】その後、第１の実施形態と同様に、ｎ型Ｇ
ａＮ層１１の上に、図２に示すｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１２，ｎ型ＧａＮ光ガイド層１３，ＩｎＧａＮ多重量
子井戸活性層１４，ｐ型ＧａＮ光ガイド層１５，ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１６，第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８及びｐ型ＧａＮコンタクト層１９を順次形成し
た後、基板１にはｎ側電極２０を、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１９にはｐ側電極２１をそれぞれ取り付ける。この
とき、ｎ型ＧａＮ層１１における欠陥領域Ｒａ及び低欠
陥領域Ｒｂは上方に延びて、そのまま各層に伝播する。
これにより、半導体レーザ素子を作製する。そして、図
２に示すｎ型ＧａＮ層１１を本実施形態におけるｎ型Ｇ
ａＮ層の構造で置き換えたときに、電流狭窄層１７の開
口が、下地の第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６にお
ける低欠陥領域Ｒｂ上に位置するように、電流狭窄層１
７を形成することにより、半導体レーザ素子の能動領域
１４ａ内における格子欠陥Ｄの数を低減することがで
き、能動領域１４ａのレーザ発振機能の劣化を抑制し
て、半導体レーザ素子の信頼性の向上を図ることができ
る。

【００８６】本実施形態では、図４（ｂ-1）又は（ｂ-
2）に示す工程で、エッチングマスクの材料，エッチン
グ剤，エッチング条件などの選択により、基板１の凹部
１ａの側面の傾き角αを任意に制御することができる。
そして、エピタキシャルマスクを用いることなく、エッ
チングの際にエッチングマスクの面積を縮小していくこ
とにより、ｎ型ＧａＮ層１１に広い低欠陥領域Ｒｂを確
保することができる。例えば図４（ｂ-1）に示すエッチ
ングマスク３の幅Ｗ２を極めて小さくすると、図４
（ｃ）に示す第２の欠陥領域Ｒａ２を極めて狭くして、
低欠陥領域Ｒｂを広く確保することができる。

【００８７】また、図４（ｂ-2）に示すように、凸部１
ｂの側面の傾き角αを９０°とした場合、あるいは側面
の傾き角αを９０°に近い角度にした場合には、凸部１
ｂの側面に垂直な方向に成長するＧａＮ結晶と、凹部１
ａの底面から成長するＧａＮ結晶とがすぐに合体するの
で、格子欠陥Ｄが速やかに１つの筋にまとまることで、
ｎ型ＧａＮ層１１の凹部１ａの上方に位置する領域にお
ける格子欠陥Ｄの数をより効果的に低減することができ
る。なお、側面の傾き角αが９０°の場合には、凸部１
ｂの側面に基板１内の格子欠陥Ｄが露出していることは
ほとんどないと考えられるので、格子欠陥Ｄの数をより
効果的に低減することができる。その場合、図４（ａ）
に示す工程におけるエッチングマスク３のパターニング
時の幅Ｗ１を小さくしておくことにより、基板１の凸部
１ｂの上方に位置する領域の格子欠陥Ｄの数を低減する
ことができる。

【００８８】次に、第３の実施形態における半導体装置
に対しても、第１の実施形態と同様のライフテストを行
なった。その結果、本実施形態における半導体レーザに
おいては、ライフテスト開始１０００時間後でも全数が
動作し、動作電流の上昇は平均で２％であった。このよ
うに、本実施形態においても、第１の実施形態と同様
に、半導体装置の信頼性が向上した。

【００８９】（第４の実施形態）図５（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。

【００９０】まず、図５（ａ）に示す工程で、主面が
（０００１）面であるｎ型のＧａＮ基板（ｎ型ＧａＮ
（０００１）基板）からなる基板１を準備する。このと
き、一般に、基板１の内部には多数の筋状の格子欠陥Ｄ
が存在する。次に、基板１の上に、エッチングマスク用
膜を形成した後、エッチングマスク用膜をパターニング
して、基板１を覆う多数の線状部分からなるストライプ
状のエッチングマスク３を形成する。このエッチングマ
スクに用いる材料は、基板１のエッチング時に、エッチ
ングマスクがエッチングされない材料で、かつ、後述す
る基板１のエッチング工程に用いる光に対して半透明で
あるものであればよい。具体的に、エッチングマスクの
材料としては、ＳｉＯ₂ を用いることができる。また、
エッチングマスク３の線状部分の長さ方向は、基板１を
構成するＧａＮ結晶の< 1 1 -2 0 >方向（Ａ軸方向）に
ほぼ平行な方向である。

【００９１】次に、図５（ｂ）の上図に示す工程で、光
を基板１の表面に照射する。光の強度は基板１の表面に
おいて、図５（ｂ）の下図に示すような分布となる。図
５（ｂ）の下図において、横軸は基板１の上面の横方向
位置を表し、縦軸は基板１の上面における光の強度（任
意単位）を表している。このとき、エッチングマスク３
が半透明であるため、エッチングマスク３の開口部だけ
でなくエッチングマスク３で覆われている基板１の部分
にも光が透過する。

【００９２】そして、光を基板１の上面に照射しなが
ら、基板１をエッチングする。このエッチングの際、基
板１をエッチングする速度は、照射した光の強度に比例
する。一方、基板１のうちエッチングマスク３の開口部
に位置する部分だけでなく、エッチングマスク３で覆わ
れている部分にも光が透過している。つまり、基板１の
うちエッチングマスク３の開口部に位置する部分だけで
なく、エッチングマスク３で覆われている部分において
も、エッチングが可能な状態に変化している。

【００９３】なお、このような光照射を利用したエッチ
ング方法として、例えば、ＫＯＨ溶液等を電解液に用い
た電気化学的エッチング等が考えられる。

【００９４】その結果、図５（ｃ）に示すように、エッ
チングを行なうと、基板１の表面に凹部１ａと凸部１ｂ
とが形成されるが、凹部１ａがエッチングマスク３の下
方にまで食い込んだ状態となる。このとき、基板１にお
けるエッチングマスク３の開口部に位置する部分とエッ
チングマスク３で覆われている部分とに照射される光の
強度比により、各部分におけるエッチング速度比が定ま
る。従って、エッチングマスク３の透過率やエッチング
剤やエッチング温度等のエッチング条件等を調整するこ
とにより、凹部１ａと凸部１ｂとの境界にある側面の傾
き角α，つまり凹部１ａのエッチングマスク３下方への
食い込み幅を制御することができる。

【００９５】その後、第３の実施形態と同様に、エッチ
ングマスク３を除去した後、ＭＯＶＰＥ法を用いて、基
板１の上にｎ型ＧａＮ層１１をエピタキシャル成長させ
る。このとき、基板１の凹部１ａの底面及び側面に露出
していた格子欠陥は、第１の実施形態と同様の作用によ
り、ｎ型ＧａＮ層１１のエピタキシャル成長につれて、
凹部１ａの中央部に集結し、ほぼ１つの筋状の格子欠陥
Ｄにまとまる。一方、基板１の凸部１ｂの頂面に露出し
ていた格子欠陥Ｄは、ｎＧａＮ層１１内をそのまま上方
に伝播する。

【００９６】そして、最終的には、ｎ型ＧａＮ層１１が
基板１の凹部１ａと凸部１ｂとを覆い、かつ、ｎ型Ｇａ
Ｎ層１１の上面がほぼ平坦になる。このとき、第３の実
施形態における図４（ｃ）に示すと同様に、ｎ型ＧａＮ
層１１の上部には、凹部１ａの中央部の上方に位置する
第１の欠陥領域Ｒａ１と、凸部１ｂの頂面の上方に位置
する第２の欠陥領域Ｒａ２とに、基板１から伝播した格
子欠陥Ｄが存在する。その他の領域は、基板１から伝播
した格子欠陥Ｄがほぼ存在しない低欠陥領域Ｒｂとなっ
ている。

【００９７】その後、第１の実施形態と同様に、ｎ型Ｇ
ａＮ層１１の上に、図２に示すｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１２，ｎ型ＧａＮ光ガイド層１３，ＩｎＧａＮ多重量
子井戸活性層１４，ｐ型ＧａＮ光ガイド層１５，ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１６，第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８及びｐ型ＧａＮコンタクト層１９を順次形成し
た後、基板１にはｎ側電極２０を、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１９にはｐ側電極２１をそれぞれ取り付ける。この
とき、ｎ型ＧａＮ層１１における欠陥領域Ｒａ及び低欠
陥領域Ｒｂは上方に延びて、そのまま各層に伝播する。
これにより、半導体レーザ素子を作製する。そして、図
２に示すｎ型ＧａＮ層１１を本実施形態におけるｎ型Ｇ
ａＮ層の構造で置き換えたときに、電流狭窄層１７の開
口が、下地の第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１６にお
ける低欠陥領域Ｒｂ上に位置するように、電流狭窄層１
７を形成することにより、半導体レーザ素子の能動領域
１４ａ内における格子欠陥Ｄの数を低減することがで
き、能動領域１４ａのレーザ発振機能の劣化を抑制し
て、半導体レーザ素子の信頼性の向上を図ることができ
る。

【００９８】本実施形態では、図５（ｃ）に示す工程
で、エッチングマスクの材料，エッチング剤，エッチン
グ条件などの選択により、基板１の凸部１ｂの側面の傾
き角αを任意に制御することができる。したがって、第
３の実施形態と同様に、格子欠陥Ｄがより集約するよう
に、凹部１ａと凸部１ｂの側面の傾き角を適宜制御でき
る。そのため、欠陥をさらに減少させることができる。

【００９９】次に、第４の実施形態における半導体装置
に対しても、第１の実施形態と同様のライフテストを行
なった。その結果、本実施形態における半導体レーザに
おいては、ライフテスト開始１０００時間後でも全数が
動作し、動作電流の上昇は平均で２％であった。このよ
うに、本実施形態においても、第１の実施形態と同様
に、半導体装置の信頼性が向上した。

【０１００】（第５の実施形態）図６（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の第５の実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。

【０１０１】図６（ａ）に示す工程で、（１１１）面を
主面とする厚さ３００μｍのＳｉ基板５１を準備する。
まず、Ｓｉ基板５１を有機溶剤により洗浄した後、ＭＯ
ＶＰＥＣＶＤ装置（図示せず）の反応炉内にあるサセプ
タ上に設置する。反応炉内に水素ガスを流しながら、Ｓ
ｉ基板５１を１０００℃，３０分間加熱することによ
り、Ｓｉ基板５１上の酸化物を除去する。

【０１０２】次に、反応炉内で、Ｓｉ基板５１の温度を
１０００℃に保ち、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ
Ｈ₃ ）₃ 、以下ＴＭＡと記す）、アンモニア（ＮＨ₃ ）
を供給することにより、厚さ５０ｎｍＡｌＮバッファ層
５２をエピタキシャル成長させる。

【０１０３】その後、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ
₃ ）₃ 、以下ＴＭＧと記す）、ＮＨ ₃ を供給し、ＡｌＮ
バッファ層５２の上に、厚さ３μｍの第１のＧａＮ層５
３をエピタキシャル成長させる。第１のＧａＮ層５３の
厚さは、第１のＧａＮ層５３に凹凸の段差を形成できる
程度の厚さであればよい。具体的に、第１のＧａＮ層５
３の厚さは、好ましくは１００ｎｍ以上、さらに好まし
くは１〜５μｍとする。なお、以下、Ｓｉ基板５１上に
何らかの層が形成されたものを単に「基板」という。

【０１０４】基板の温度を５００℃まで下げ、アルシン
（ＡｓＨ₃ ），ＴＭＡを供給し、第１のＧａＮ層５３上
に、厚さ１００ｎｍの第１のＡｌＡｓ層５４を成長す
る。第１のＡｌＡｓ層５４の厚さは、酸化膜を形成する
のに差し支えのない程度の厚さであればよい。具体的
に、第１のＡｌＡｓ層５４の厚さは、好ましくは５〜５
００ｎｍ、さらに好ましくは５０〜２００ｎｍとする。

【０１０５】次に、基板をＭＯＶＰＥ反応炉内から取り
出し、スパッタ法を用いて、第１のＡｌＡｓ層５４上に
厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を形成する。ＳｉＯ₂ 膜の
形成法は特に限定するものではなく、真空蒸着法，化学
的気相成長（以下ＣＶＤという）法などを用いてもよ
い。次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチン
グにより、ＳｉＯ₂ 膜をパターニングして、エッチング
マスク５５を形成する。このエッチングマスク５５は、
ストライプ幅５μｍ，ストライプ間隔５μｍの周期的ス
トライプパターンを有している。エッチングマスク５５
のストライプパターンを構成する各線状部分の幅は５μ
ｍであり、各線状部分同士の間隔，つまり各線状部分同
士の間に存在する開口部の幅は５μｍである。この線状
部分の長さ方向は、基板１を構成するＧａＮ結晶の< 1
1 -2 0 >方向（Ａ軸方向）にほぼ平行な方向である。

【０１０６】次に、図６（ｂ）に示す工程で、基板をエ
ッチング装置内に投入し、反応性イオンエッチングによ
り、第１のＡｌＡｓ層５４及び第１のＧａＮ層５３のう
ちエッチングマスク５５の開口部に露出している領域を
掘り下げる。その結果、第１のＡｌＡｓ層５４を貫通し
て第１のＧａＮ層５３の途中に底面を有する凹部５３ａ
が形成され、各凹部５３ａ同士の間に凸部５３ｂが残さ
れる。凹部５３ａと凸部５３ｂとの境界部となる側面は
斜面であり、両者間の段差，つまり凹部５３ａの深さ
（凸部５３ｂの高さ）は、約２μｍである。第１のＧａ
Ｎ層５３上に凹部５３ａと凸部５３ｂとからなる段差が
形成される。このときの段差の深さは２μｍである。こ
こで、反応性イオンエッチングにおけるエッチングガス
としては、例えばＢＣｌ₃ やＣＣｌ₄ 等の塩素を含むガ
スを用いるのがよい。本実施形態においては、ＢＣｌ₃
とＮ₂ との混合ガス（混合比ＢＣｌ₃ ：Ｎ₂ ＝２：１）
を流量約０．０１０（ｌ／ｍ）で流し、エッチング装置
内のガス圧力を６７Ｐａとしている。その後、選択的エ
ッチングにより、エッチングマスク５５を除去する。

【０１０７】なお、エッチングにより凹部５３ａと凸部
５３ｂとの段差を形成する場合、第３の実施形態におい
て説明したように、側面の傾き角が９０°となる形状で
も、傾き角が９０°未満の順メサ型の断面形状でも、傾
き角が９０°を越える逆メサ型の断面形状であってもよ
い。つまり、凹部５３ａの断面形状は、第１のＧａＮ層
５３上に半導体層が形成できる形状であればよく、図６
（ｂ）に示す形状には限定されない。ここでは、基板１
の主面（凹部の底面）に垂直な線と側面に垂直な線との
なす角（側面と主面とのなす角でもある）の大きさを、
以下、側面の傾き角という。第３の実施形態において説
明したように、側面の傾き角は、エッチング液やエッチ
ング温度などのエッチング条件を選択することで、任意
に制御することができる。

【０１０８】次に、図６（ｃ）に示す工程で、水蒸気下
で４００℃，３０分間の熱処理を行い、第１のＡｌＡｓ
層５４の表面部を酸化させて、第１のＡｌＡｓ層５４の
上に酸化膜からなる頂面エピタキシャルマスク５６を形
成する。このとき、第１のＡｌＡｓ層５４の酸化速度は
極めて速いので、第１のＡｌＡｓ層５４以外の層は酸化
されていないとみなすことができる。

【０１０９】次に、図６（ｄ）に示す工程で、ＭＯＶＰ
Ｅ法を用い、頂面エピタキシャルマスク５６を含む第１
のＧａＮ層５３の上に第２のＧａＮ層５７を形成する。
このとき、Ａｌ酸化物である酸化膜からなる頂面エピタ
キシャルマスク５６の上にはＧａＮ結晶がエピタキシャ
ル成長することはない。つまり、頂面エピタキシャルマ
スク５６は、第２のＧａＮ層５７の成長を抑制する成長
抑制層として機能している。

【０１１０】このとき、第２のＧａＮ層５７の上部（特
に表面部）においては、凹部５３ａの中央部の上方に位
置する領域にのみ第１のＧａＮ層５３から伝播した格子
欠陥Ｄが存在し、その他の領域には第１のＧａＮ層５３
から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しない。つまり、第
２のＧａＮ層５７には、第１のＧａＮ層５３の凹部５３
ａの中央部の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、その他の
格子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂとが存在
している。

【０１１１】この方法により、第１のＧａＮ層５３の凸
部５３ｂの上に第１のＡｌＡｓ層５４が形成され、頂面
エピタキシャルマスク５６は、この第１のＡｌＡｓ層５
４を酸化することにより形成されているので、下地（第
１のＡｌＡｓ層５４）との密着性もよい。つまり、第１
の実施形態のごとく、ＧａＮからなる基板の上にＳｉＯ
₂ からなる頂面エピタキシャルマスクを設けた場合に比
べ、下地との密着性の向上を図ることができる。そのた
め、第２のＧａＮ層５７を形成する工程において頂面エ
ピタキシャルマスク５６が剥がれるのを有効に防止する
ことができ、第２のＧａＮ層５７の製造歩留まりの向上
を図ることができる。

【０１１２】特に、頂面エピタキシャルマスク５６の下
地として、第１のＧａＮ層５３の上に酸化されやすい第
１のＡｌＡｓ層５４を設けているので、酸化処理の際
に、第１のＧａＮ層５３の凹部５３ａの底面や側面など
の露出している部分を酸化することなく、頂面エピタキ
シャルマスク５６を容易に形成することができる。

【０１１３】その場合、特に、酸素を構成元素として含
むガスである水蒸気を用いて、第１のＡｌＡｓ層５４の
少なくとも表面を酸化しているので、酸化膜からなる頂
面エピタキシャルマスク５６を容易に形成することがで
きる。

【０１１４】また、この方法において、塩素を含む反応
性イオンエッチングにより、第１のＧａＮ層５３および
第１のＡｌＡｓ層５４を除去するようにしているので、
第１のＧａＮ層５３および第１のＡｌＡｓ層５４を容易
に除去でき、かつ、望ましい形状にすることができる。

【０１１５】−エピタキシャル成長に伴う格子欠陥の伝
播過程−次に、頂面エピタキシャルマスク５６が形成さ
れた後に、ＭＯＶＰＥにより、第２のＧａＮ層５７が形
成される過程について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）
は、第２のＧａＮ層５７のエピタキシャル成長の初期か
ら最終段階までの過程を示す断面図である。

【０１１６】図７（ａ）に示すように、第２のＧａＮ層
５７の成長初期段階においては、第１のＧａＮ層５３の
内部に存在する格子欠陥Ｄであって凸部５３ｂの側面
（凹部５３ａの側面）及び凹部５３ａの底面に露出して
いるものが、第２のＧａＮ層５７の成長につれて第２の
ＧａＮ層５７の内部にまで伝播する。そして、第２のＧ
ａＮ層５７が堆積するにつれて、凹部５３ａの底面及び
両側面から伝播した格子欠陥Ｄは、第２のＧａＮ層５７
内の凹部５３ａの中央部に位置する狭い領域に集結す
る。その理由は、以下の通りである。凹部５３ａの側面
からエピタキシャル成長するＧａＮ結晶の成長方向が側
面に対してほぼ垂直な方向になるために、凹部５３ａの
側面からエピタキシャル成長するＧａＮ結晶の成長方向
が中央側に傾いた方向になる。このため、第１のＧａＮ
層５３内の格子欠陥Ｄのうち凹部５３ａの底面から第２
のＧａＮ層５７内に伝播するものは、凹部５３ａの中央
付近に向かってほぼ垂直に延びる。一方、第１のＧａＮ
層５３内の筋状の格子欠陥Ｄのうち凸部５３ｂの側面か
ら第２のＧａＮ層５７内に伝播するものは、側面にほぼ
垂直な方向に延びるので、凹部５３ａの底面から延びる
格子欠陥Ｄと両側の各凸部５３ｂの各側面から延びる格
子欠陥Ｄとが第２のＧａＮ層５７内における凹部５３ａ
の中央部に集結することになる。

【０１１７】なお、第１のＧａＮ層５３の主面が（００
０１）面である場合、凹部５３ａの底面上では最稠密面
である（０００１）面からのエピタキシャル成長速度が
遅いので、特に、格子欠陥Ｄが第２のＧａＮ層５７内に
おおける凹部５３ａの中央付近に速やかに集結すること
になる。

【０１１８】一方、頂面エピタキシャルマスク５６から
はＧａＮ結晶が成長しないが、凸部５３ｂの側面から側
面にほぼ垂直な方向に成長したＧａＮ結晶がさらに側方
に延びることによって、頂面エピタキシャルマスク５６
の表面に沿ってＧａＮ結晶が堆積されていく。このと
き、エピタキシャル成長の前に、凸部５３ｂの側面に露
出している格子欠陥Ｄがあったとしても、この格子欠陥
Ｄは第２のＧａＮ層５７内を凸部５３ｂの側面に垂直な
方向に伝播するので、第２のＧａＮ層５７のうち，凸部
５３ｂの側面から側面にほぼ垂直な方向に成長したＧａ
Ｎ結晶がさらに側方に延びることによって堆積された部
分には、第１のＧａＮ層５３内の格子欠陥Ｄが伝播する
ことはほとんどないと考えられる。

【０１１９】第２のＧａＮ層５７のエピタキシャル成長
がさらに進むと、図７（ｂ）に示すように、第２のＧａ
Ｎ層５７における凹部５３ａの中央付近に集結した多く
の格子欠陥Ｄが合体して、最終的に１つの筋にまとま
る。また、頂面エピタキシャルマスク５６の側面を覆う
ＧａＮ結晶が、さらに頂面エピタキシャルマスク５６の
上面をも覆うように、横方向に延びる。このとき、上述
のように、第２のＧａＮ層５７のうち，凸部５３ｂの側
面から側面にほぼ垂直な方向に成長したＧａＮ結晶がさ
らに側方に延びることによって堆積された部分には、第
１のＧａＮ層５３内の格子欠陥Ｄが伝播することはほと
んどないと考えられる。

【０１２０】第２のＧａＮ層５７のエピタキシャル成長
がさらに進むと、図７（ｃ）に示すように、第２のＧａ
Ｎ層５７が第１のＧａＮ層５３の凹部５３ａと凸部５３
ｂの上の全面を覆い、かつ、第２のＧａＮ層５７の上面
がほぼ平坦になる。このとき、第２のＧａＮ層５７の上
部（特に表面部）においては、凹部５３ａの中央部の上
方に位置する領域にのみ第１のＧａＮ層５３から伝播し
た格子欠陥Ｄが存在し、その他の領域には第１のＧａＮ
層５３から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しない。つま
り、第２のＧａＮ層５７には、第１のＧａＮ層５３の凹
部５３ａの中央部の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、そ
の他の格子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂと
が存在している。

【０１２１】上記本発明の半導体装置およびその製造方
法に関して検討を行ったところ、以下のことがわかっ
た。

【０１２２】本実施形態では、頂面エピタキシャルマス
ク５６として第１のＡｌＡｓ層５４を酸化してなる酸化
膜を用いている。この本実施形態の頂面エピタキシャル
マスク５６の形成方法と、第１の実施形態のごとく基板
１（ＧａＮ基板）の凸部の上に堆積されたＳｉＯ₂ 膜を
頂面エピタキシャルマスク３として用いた場合とを比較
すると、本実施形態の頂面エピタキシャルマスク５６の
方が下地との密着性がよいことがわかった。これは、Ｓ
ｉＯ₂ 膜とＧａＮ基板との密着性よりもＡｌＡｓ層とＧ
ａＮ層との密着性の方が強く、かつＡｌＡｓ層とその表
面部を酸化して形成された酸化膜（頂面エピタキシャル
マスク）との密着性も強いからと考えられる。また、横
方向の成長速度、すなわち、ＡｌＡｓの表面に沿った方
向における成長速度が速いことがわかった。

【０１２３】その結果、第１の実施形態のごとく、第１
のＧａＮ層５３の上に直接ＳｉＯ₂からなる頂面エピタ
キシャルマスクを用いた場合、半導体装置の製造歩留ま
りが５０％以下であったのに対し、本実施形態における
製造歩留まり率は９０％以上であったこれは、上述のよ
うな頂面エピタキシャルマスクと下地との密着性の向上
によるものと考えられる。

【０１２４】また、本実施形態の方法により形成された
第２のＧａＮ層５７の表面を透過型電子顕微鏡で観察し
たところ、欠陥密度が１×１０⁵ ／ｃｍ² と減少してい
た。

【０１２５】−半導体レーザ素子の構造− 次に、図８に示すように、ＭＯＶＰＥ法を用いて、第２
のＧａＮ層５７の上に、厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層６３（ＡｌとＧａの混晶比は１０：９０）と、
厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６４と、ＩｎＧ
ａＮ多重量子井戸活性層６５と、厚さ０．０５μｍのｐ
型ＧａＮ光ガイド層６６と、厚さ０．０５μｍの第１の
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７とを順次エピタキシャル
成長させる。ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層６５は、厚
さ３ｎｍのＩｎＧａＮ障壁層（図示せず。ＩｎとＧａの
混晶比は３：９７）とＩｎＧａＮ井戸層（図示せず。Ｉ
ｎとＧａの混晶比は１５：８５）とを積層して構成され
ている。

【０１２６】このとき、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６
３，ｎ型ＧａＮ光ガイド層６４，ＩｎＧａＮ多重量子井
戸活性層６５，ｐ型ＧａＮ光ガイド層６６及びｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層６７内に、第２のＧａＮ層５７内の格
子欠陥Ｄが結晶のエピタキシャル成長と共に伝播してい
くので、各層のうち凹部５３ａの中央部の上方に位置す
る領域が格子欠陥Ｄのある欠陥領域Ｒａとなり、その他
の領域が格子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂ
となる。

【０１２７】さらに、ＭＯＶＰＥ法によるエピタキシャ
ル成長とエッチングにより、第１のｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層６７の上に、幅２μｍの開口６８ａを有する厚さ
０．５μｍの電流狭窄層６８を形成する。そして、ｎＧ
ａＮ多重量子井戸活性層６５のうち電流狭窄層６８の開
口の下方に位置する領域が、半導体レーザ素子の能動領
域６５ａとなる。このとき、電流狭窄層６８の開口が、
下地の第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７における低
欠陥領域Ｒｂ上に位置するように、電流狭窄層６８を形
成する。これにより、半導体レーザ素子の能動領域６５
ａ内における格子欠陥Ｄの数を低減することができ、能
動領域６５ａのレーザ発振機能の劣化を抑制して、半導
体レーザ素子の信頼性の向上を図ることができる。

【０１２８】ここで、本実施形態においては、電流狭窄
層６８の材料として、第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
６７とは逆の導電型であるｎ型のＡｌＧａＮを用いてい
る。ただし、電流狭窄層６８の材料として、ＡｌＧａＮ
以外の窒化物半導体，例えばＧａＮ等を用いてもよく、
ＡｌＮ，ＳｉＯ₂ 等の絶縁体を用いることもできる。窒
化物半導体を用いる場合は、電流狭窄層１７の導電型
は、第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７とは逆の導電
型あるいは高抵抗型であればよい。

【０１２９】そして、ＭＯＶＰＥ法により、電流狭窄層
６８の上に、厚さ１μｍの第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６９（ＡｌとＧａの混晶比は１０：９０）と、厚さ
０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７０とを順次エピ
タキシャル成長させる。さらに、Ｓｉ基板５１にはｎ型
電極７１、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０にはｐ型電極７
２をそれぞれ取り付ける。

【０１３０】この構造において、ｎ型電極７１とｐ型電
極７２との間に電圧を印加することにより、ＩｎＧａＮ
多重量子井戸活性層６５内の能動領域６５ａが発光す
る。

【０１３１】このとき、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６
３，ｎ型ＧａＮ光ガイド層６４，ＩｎＧａＮ多重量子井
戸活性層６５，ｐ型ＧａＮ光ガイド層６６及びｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層６７，電流狭窄層６８，第２のｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層６９及びｐ型ＧａＮコンタクト層７
０内に、第２のＧａＮ層５７内の格子欠陥Ｄが結晶のエ
ピタキシャル成長と共に伝播していくので、各層のうち
第１のＧａＮ層５３の凹部５３ａの中央部の上方に位置
する領域が格子欠陥Ｄのある欠陥領域Ｒａとなり、その
他の領域が格子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒ
ｂとなる。

【０１３２】したがって、本実施形態の半導体装置（半
導体レーザ素子）により、電流狭窄層６８の開口６８ａ
が低欠陥領域Ｒｂ上に位置しているので、ＩｎＧａＮ多
重量子井戸活性層６５のうち開口６８ａの下方に位置し
ている能動領域６５ａにおける格子欠陥Ｄの密度を減少
させることができる。そのため、半導体レーザ素子の寿
命と信頼性との向上を図ることができる。

【０１３３】次に、本実施形態における半導体装置およ
び従来の半導体装置に対して行なったライフテストの結
果を説明する。このライフテストは、温度１００℃で多
数の半導体レーザ素子が発振するレーザ光の波長を一定
にするように動作させるものである。従来の半導体レー
ザ素子においては、ライフテスト開始後１０００時間で
約半数が動作不能となった。残り半数の半導体レーザ素
子においても動作電流が平均で５０％増加する等、レー
ザ発振機能の著しい劣化が見られた。一方、本実施形態
における半導体レーザにおいては、ライフテスト開始１
０００時間後でも全数が動作し、動作電流の上昇は平均
で２％であった。このように、本実施形態の半導体装置
においては、信頼性が向上した。

【０１３４】（第６の実施形態）図９（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の第６の実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。本実施形態において、用いる
Ｓｉ基板５１およびＭＯＶＰＥ装置ならびにＳｉ基板５
１の上に結晶成長する際に行う前処理については第５の
実施形態と同様である。

【０１３５】図９（ａ）に示す工程で、反応炉内で、Ｓ
ｉ基板５１の温度を５００℃として、Ｓｉ基板５１上に
厚さ２００ｎｍのＧａＡｓ層５８をエピタキシャル成長
させてから、さらにその上に厚さ１００ｎｍの第１のＡ
ｌＡｓ層５９（下地半導体層）をエピタキシャル成長さ
せる。第１のＡｌＡｓ層５９の厚さは特に限定するもの
ではないが、好ましくは５〜５００ｎｍ、さらに好まし
くは５０〜２００ｎｍとするのがよい。

【０１３６】次に、Ｓｉ基板５１の温度を１０００℃ま
で上げ、ＴＭＧ（Ｇａ（ＣＨ₃ ）₃）、ＮＨ₃ を供給
し、第１のＡｌＡｓ層５９の上に、厚さ３μｍの第１の
ＧａＮ層５３をエピタキシャル成長させる。第１のＧａ
Ｎ層５３の厚さは、第１のＧａＮ層５３に凹凸の段差を
形成できる程度の厚さであればよい。具体的に、第１の
ＧａＮ層５３の厚さは、好ましくは１００ｎｍ以上、さ
らに好ましくは１〜５μｍとする。

【０１３７】次に、Ｓｉ基板１の温度を５００℃まで下
げ、 基板の温度を５００℃まで下げ、アルシン（Ａｓ
Ｈ₃ ），ＴＭＡを供給し、第１のＧａＮ層５３上に、厚
さ１００ｎｍの第２のＡｌＡｓ層６０を成長させる。第
２のＡｌＡｓ層６０の厚さは、酸化膜を形成するのに差
し支えのない程度の厚さであればよい。具体的に、第２
のＡｌＡｓ層６０の厚さは、好ましくは５〜５００ｎ
ｍ、さらに好ましくは５０〜２００ｎｍとする。

【０１３８】次に、基板をＭＯＶＰＥ反応炉内から取り
出し、スパッタ法を用いて、第２のＡｌＡｓ層６０上に
厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を形成する。次いで、フォ
トリソグラフィー及びドライエッチングにより、ＳｉＯ
₂ 膜をパターニングして、エッチングマスク５５を形成
する。このエッチングマスク５５は、ストライプ幅５μ
ｍ，ストライプ間隔５μｍの周期的ストライプパターン
を有している。エッチングマスク５５のストライプパタ
ーンを構成する各線状部分の幅は５μｍであり、各線状
部分同士の間隔，つまり各線状部分同士の間に存在する
開口部の幅は５μｍである。この線状部分の長さ方向
は、基板１を構成するＧａＮ結晶の< 1 1-2 0 >方向
（Ａ軸方向）にほぼ平行な方向である。

【０１３９】次に、図９（ｂ）に示す工程で、基板をエ
ッチング装置内に投入し、反応性イオンエッチングによ
り、第２のＡｌＡｓ層６０及び第１のＧａＮ層５３のう
ちエッチングマスク５５の開口部に露出している領域を
除去して、第１のＡｌＡｓ層５９を露出させる。その結
果、第２のＡｌＡｓ層６０及び第１のＧａＮ層５３を貫
通して第１のＡｌＡｓ層５９の上面が底面となる凹部５
３ａが形成され、各凹部５３ａ同士の間にメサ状の凸部
５３ｂが残される。凹部５３ａと凸部５３ｂとの境界部
となる側面は斜面である。ここで、反応性イオンエッチ
ングにおけるエッチングガスとしては、例えばＢＣｌ₃
やＣＣｌ₄ 等の塩素を含むガスを用いるのがよい。本実
施形態においては、ＢＣｌ₃ とＮ₂ との混合ガス（混合
比ＢＣｌ ₃ ：Ｎ₂ ＝２：１）を流量約０．０１０（ｌ／
ｍ）で流し、エッチング装置内のガス圧力を６７Ｐａと
している。

【０１４０】次に、図９（ｃ）に示す工程で、ＳｉＯ₂
膜からなるエッチングマスク５５を除去した後、水蒸気
下で４００℃，３０分間の熱処理を行い、第１及び第２
のＡｌＡｓ層５９，６０の表面部を酸化させて、第１及
び第２のＡｌＡｓ層５９，６０の上に、酸化膜からなる
底面エピタキシャルマスク６１及び頂面エピタキシャル
マスク５６をそれぞれ形成する。このとき、ＡｌＡｓ層
の酸化速度は極めて速いので、第１のＧａＮ層５３の凸
部５３ｂの側面に露出している部分は酸化されていない
とみなすことができる。

【０１４１】次に、図９（ｄ）に示す工程で、ＭＯＶＰ
Ｅ法を用い、各エピタキシャルマスク５６，６１を含む
基板の上に、第２のＧａＮ層５７を形成する。このと
き、Ａｌ酸化物である酸化膜からなる各エピタキシャル
マスク５６，６１の上に、ＧａＮ結晶がエピタキシャル
成長することはない。つまり、各エピタキシャルマスク
５６，６１は、第２のＧａＮ層５７の成長を抑制する成
長抑制層として機能している。

【０１４２】このとき、第２のＧａＮ層５７の上部（特
に表面部）においては、凹部５３ａの中央部の上方に位
置する領域にのみ第１のＧａＮ層５３から伝播した格子
欠陥Ｄが存在し、その他の領域には第１のＧａＮ層５３
から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しない。つまり、第
２のＧａＮ層５７には、第１のＧａＮ層５３の凹部５３
ａの中央部の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、その他の
格子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂとが存在
している。

【０１４３】その後、第５の実施形態と同様に、第２の
ＧａＮ層５７の上に、図８に示すｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６３，ｎ型ＧａＮ光ガイド層６４，ＩｎＧａＮ多重
量子井戸活性層６５，ｐ型ＧａＮ光ガイド層６６，ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層６７，電流狭窄層６８，第２のｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層６９及びｐ型ＧａＮコンタクト
層１９を順次形成した後、Ｓｉ基板５１にはｎ側電極７
１を、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０にはｐ側電極７２を
それぞれ取り付ける。このとき、第２のＧａＮ層５７に
おける欠陥領域Ｒａ及び低欠陥領域Ｒｂは上方に延び
て、そのまま各層に伝播する。これにより、半導体レー
ザ素子を作製する。そして、図８に示す第２のＧａＮ層
５７を本実施形態における第２のＧａＮ層の構造で置き
換えたときに、電流狭窄層６８の開口６８ａが、下地の
第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７における低欠陥領
域Ｒｂ上に位置するように、電流狭窄層６８を形成する
ことにより、半導体レーザ素子の能動領域６５ａ内にお
ける格子欠陥Ｄの数を低減することができ、能動領域６
５ａのレーザ発振機能の劣化を抑制して、半導体レーザ
素子の信頼性の向上を図ることができる。

【０１４４】本実施形態の方法により、第１のＧａＮ層
５３の凸部５３ｂの上に第２のＡｌＡｓ層６０が形成さ
れ、頂面エピタキシャルマスク５６は、この第２のＡｌ
Ａｓ層６０を酸化することにより形成されているので、
下地（第２のＡｌＡｓ層６０）との密着性もよい。つま
り、第１の実施形態のごとく、ＧａＮからなる基板の上
にＳｉＯ₂ からなる頂面エピタキシャルマスクを設けた
場合に比べ、下地との密着性の向上を図ることができ
る。そのため、第２のＧａＮ層５７を形成する工程にお
いて頂面エピタキシャルマスク５６が剥がれるのを有効
に防止することができ、第２のＧａＮ層５７の製造歩留
まりの向上を図ることができる。

【０１４５】加えて、本実施形態の方法においては、凹
部５３ａの底面に第１のＡｌＡｓ層５９が露出してお
り、その表面が酸化されて酸化膜からなる底面エピタキ
シャルマスク６１が形成されているので、第２の実施形
態に比べ、第１のＡｌＡｓ層５９と底面エピタキシャル
マスク６１との密着性が向上する。また、第５の実施形
態に比べて、凹部５３ａの底面から第２のＧａＮ層５７
に伝播する格子欠陥Ｄがほとんどないので、第２のＧａ
Ｎ層５７の欠陥密度をさらに低減させることができる。

【０１４６】−エピタキシャル成長に伴う格子欠陥の伝
播過程− 次に、各エピタキシャルマスク５６，６１が形成された
後に、ＭＯＶＰＥにより、第２のＧａＮ層５７が形成さ
れる過程について説明する。図１０（ａ）〜（ｃ）は、
第２のＧａＮ層５７のエピタキシャル成長の初期から最
終段階までの過程を示す断面図である。

【０１４７】図１０（ａ）に示すように、第２のＧａＮ
層５７の成長初期段階においては、凸部５３ｂの頂面と
凹部５３ａの底面とが、それぞれ頂面エピタキシャルマ
スク５６および底面エピタキシャルマスク６１で覆われ
ているために、凹部５３ａの底面および凸部５３ｂの頂
面からＧａＮ結晶はほとんど成長しない。つまり、露出
している第１のＧａＮ層５３の凸部５３ｂの側面から第
２のＧａＮ層５７が横方向に成長する。したがって、第
１のＡｌＡｓ層５９の上面に露出している格子欠陥Ｄの
第２のＧａＮ層５７への伝播は、凹部５３ａの底面上に
形成された酸化膜からなる底面エピタキシャルマスク６
１によって妨げられる。また、第１のＧａＮ層５３の凸
部５３ｂの頂面に露出している格子欠陥Ｄの第２のＧａ
Ｎ層５７への伝播は、頂面エピタキシャルマスク５６に
よって妨げられる。したがって、第２のＧａＮ層５７内
には、第１のＧａＮ層５３内の格子欠陥Ｄのうち凸部５
３ｂの側面に露出しているものだけが、凸部５３ｂの側
面にほぼ垂直な方向に伝播する。このため、本実施形態
においては第５の実施形態と比較して、第２のＧａＮ層
５７に伝播する格子欠陥Ｄの密度をより減少させること
ができる。

【０１４８】次に、第２のＧａＮ層５７のエピタキシャ
ル成長がさらに進むと、図１０（ｂ）に示すように、凹
部５３ａの両側の側面から成長してきたＧａＮ結晶が凹
部５３ａの中央付近で接合し、凹部５３ａがＧａＮ結晶
によって埋め込まれる。そして、第５の実施形態と同様
に、凹部５３ａの上に伝播した格子欠陥Ｄは、第２のＧ
ａＮ層５７のエピタキシャル成長につれて、凹部５３ａ
中央に向かって集まり、やがて合体して１つの筋にまと
まる。また、ＧａＮ結晶は、頂面エピタキシャルマスク
５６の側面から頂面エピタキシャルマスク５６の上面を
も覆うように、横方向に延びる。このとき、格子欠陥Ｄ
は凸部５３ｂの側面にほぼ垂直な方向に延びるので、図
１０（ａ）に示す第２のＧａＮ層５７の上端部の側面に
格子欠陥Ｄがないため、頂面エピタキシャルマスク５６
の上面を覆うＧａＮ結晶にも格子欠陥Ｄが伝播していな
い。

【０１４９】第２のＧａＮ層５７のエピタキシャル成長
がさらに進むと、図１０（ｃ）に示すように、第２のＧ
ａＮ層５７が第１のＧａＮ層５３の凹部５３ａと凸部５
３ｂの上の全面を覆い、かつ、第２のＧａＮ層５７の上
面がほぼ平坦になる。このとき、第２のＧａＮ層５７の
上部（特に表面部）においては、凹部５３ａの中央部の
上方に位置する領域にのみ第１のＧａＮ層５３から伝播
した格子欠陥Ｄが存在し、その他の領域には第１のＧａ
Ｎ層５３から伝播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しない。つ
まり、第２のＧａＮ層５７には、第１のＧａＮ層５３の
凹部５３ａの中央部の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、
その他の格子欠陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂ
とが存在している。

【０１５０】本実施形態の方法により形成された第２の
ＧａＮ層の表面を、第１の実施形態と同様に、透過型電
子顕微鏡で観察したところ、欠陥密度が１×１０⁴ ／ｃ
ｍ²と減少しているのがわかった。

【０１５１】また、第１の実施形態のごとく、第１のＧ
ａＮ層５３の上に直接形成されたＳｉＯ₂ からなる頂面
エピタキシャルマスクを用いた場合、半導体装置の製造
歩留まりが５０％以下であったのに対し、本実施形態に
おける製造歩留まり率は９０％以上であった。これは、
上述のような頂面エピタキシャルマスク及び底面エピタ
キシャルマスクと下地との密着性の向上によるものと考
えられる。

【０１５２】なお、本実施形態の半導体装置において
は、ｎ型ＧａＮ層１１のうち凹部１ａの中央部付近にお
ける格子欠陥Ｄの密度が、エピタキシャル成長の開始後
速やかに小さくなるので、ｎＧａＮ層１１の厚みを第１
の実施形態よりも薄くすることができる。また、本実施
形態では、第２の実施形態よりも低欠陥領域Ｒｂの範囲
を狭くすることができるという効果も期待することがで
きる。

【０１５３】（第７の実施形態）図１１（ａ）〜（ｄ）
は、本発明の第７の実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。本実施形態において用いるＳ
ｉ基板５１およびＭＯＶＰＥ装置ならびにＳｉ基板５１
の上に結晶成長する際に行う前処理については第５の実
施形態と同様である。

【０１５４】図１１（ａ）に示す工程で、反応炉内で、
Ｓｉ基板５１の温度を５００℃として、Ｓｉ基板５１上
に厚さ２００ｎｍのＧａＡｓ層５８をエピタキシャル成
長させてから、さらにその上に厚さ１００ｎｍの第１の
ＡｌＡｓ層５９をエピタキシャル成長させる。第１のＡ
ｌＡｓ層５９の厚さは特に限定するものではないが、好
ましくは５〜５００ｎｍ、さらに好ましくは５０〜２０
０ｎｍとするのがよい。

【０１５５】次に、Ｓｉ基板５１の温度を１０００℃ま
で上げ、ＴＭＧ（Ｇａ（ＣＨ₃ ）₃）、ＮＨ₃ を供給
し、第２のＡｌＡｓ層５９の上に、厚さ３μｍの第１の
ＧａＮ層５３をエピタキシャル成長させる。第１のＧａ
Ｎ層５３の厚さは、第１のＧａＮ層５３に凹凸の段差を
形成できる程度の厚さであればよい。具体的に、第１の
ＧａＮ層５３の厚さは、好ましくは１００ｎｍ以上、さ
らに好ましくは１〜５μｍとする。

【０１５６】次に、Ｓｉ基板１の温度を５００℃まで下
げ、 基板の温度を５００℃まで下げ、アルシン（Ａｓ
Ｈ₃ ），ＴＭＡを供給し、第１のＧａＮ層５３上に、厚
さ１００ｎｍの第２のＡｌＡｓ層６０を成長する。第２
のＡｌＡｓ層６０の厚さは、酸化膜を形成するのに差し
支えのない程度の厚さであればよい。具体的に、第２の
ＡｌＡｓ層６０の厚さは、好ましくは５〜５００ｎｍ、
さらに好ましくは５０〜２００ｎｍとする。

【０１５７】次に、基板をＭＯＶＰＥ反応炉内から取り
出し、スパッタ法を用いて、第２のＡｌＡｓ層６０上に
厚さ１００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜を形成する。次いで、フォ
トリソグラフィー及びドライエッチングにより、ＳｉＯ
₂ 膜をパターニングして、エッチングマスク５５を形成
する。このエッチングマスク５５は、ストライプ幅５μ
ｍ，ストライプ間隔５μｍの周期的ストライプパターン
を有している。エッチングマスク５５のストライプパタ
ーンを構成する各線状部分の幅は５μｍであり、各線状
部分同士の間隔，つまり各線状部分同士の間に存在する
開口部の幅は５μｍである。この線状部分の長さ方向
は、基板１を構成するＧａＮ結晶の< 1 1-2 0 >方向
（Ａ軸方向）にほぼ平行な方向である。

【０１５８】次に、図１１（ｂ）に示す工程で、基板を
エッチング装置内に投入し、反応性イオンエッチングに
より、第２のＡｌＡｓ層６０及び第１のＧａＮ層５３の
うちエッチングマスク５５の開口部に露出している領域
を除去して、第１のＡｌＡｓ層５９を露出させる。その
結果、第２のＡｌＡｓ層６０及び第１のＧａＮ層５３を
貫通して第１のＡｌＡｓ層５９の上面が底面となる凹部
５３ａが形成され、各凹部５３ａ同士の間にメサ状の凸
部５３ｂが残される。凹部５３ａと凸部５３ｂとの境界
部となる側面は斜面である。ここで、反応性イオンエッ
チングにおけるエッチングガスとしては、例えばＢＣｌ
₃ やＣＣｌ₄ 等の塩素を含むガスを用いるのがよい。本
実施形態においては、ＢＣｌ₃ とＮ₂ との混合ガス（混
合比ＢＣｌ₃ ：Ｎ₂ ＝２：１）を流量約０．０１０（ｌ
／ｍ）で流し、エッチング装置内のガス圧力を６７Ｐａ
としている。

【０１５９】次に、図１１（ｃ）に示す工程で、水蒸気
下で４００℃，３０分間の熱処理を行い、第１のＡｌＡ
ｓ層５９の表面部を酸化させて、第１のＡｌＡｓ層５９
の上に、酸化膜からなる底面エピタキシャルマスク６１
を形成する。このとき、ＡｌＡｓ層の酸化速度は極めて
速いので、第１のＧａＮ層５３の凸部５３ｂの側面に露
出している部分は酸化されていないとみなすことができ
る。

【０１６０】次に、図１１（ｄ）に示す工程で、ＭＯＶ
ＰＥ法を用い、エッチングマスク５５及び底面エピタキ
シャルマスク６１を含む基板の上に、第２のＧａＮ層５
７を形成する。このとき、Ａｌ酸化物である酸化膜から
なる底面エピタキシャルマスク６１及びエッチングマス
ク５５の上に、ＧａＮ結晶がエピタキシャル成長するこ
とはない。つまり、底面エピタキシャルマスク６１及び
エッチングマスク５５は、第２のＧａＮ層５７の成長を
抑制する成長抑制層として機能している。

【０１６１】本実施形態の方法においては、凹部５３ａ
の底面に第１のＡｌＡｓ層５９が露出しており、その表
面が酸化されて酸化膜からなる底面エピタキシャルマス
ク６１が形成されているので、第２の実施形態に比べ、
第１のＡｌＡｓ層５９と底面エピタキシャルマスク６１
との密着性が向上する。また、第５の実施形態に比べ
て、凹部５３ａの底面から第２のＧａＮ層５７に伝播す
る格子欠陥Ｄがほとんどないので、第２のＧａＮ層５７
の欠陥密度をさらに低減させることができる。

【０１６２】そして、本実施形態においても、第６の実
施形態と同様に、第２のＧａＮ層５７の上部（特に表面
部）においては、凹部５３ａの中央部の上方に位置する
領域にのみ第１のＧａＮ層５３から伝播した格子欠陥Ｄ
が存在し、その他の領域には第１のＧａＮ層５３から伝
播した格子欠陥Ｄはほぼ存在しない。つまり、第２のＧ
ａＮ層５７には、第１のＧａＮ層５３の凹部５３ａの中
央部の上方に位置する欠陥領域Ｒａと、その他の格子欠
陥の少ない領域すなわち低欠陥領域Ｒｂとが存在してい
る。

【０１６３】その後、第５の実施形態と同様に、第２の
ＧａＮ層５７の上に、図８に示すｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層６３，ｎ型ＧａＮ光ガイド層６４，ＩｎＧａＮ多重
量子井戸活性層６５，ｐ型ＧａＮ光ガイド層６６，ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層６７，電流狭窄層６８，第２のｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層６９及びｐ型ＧａＮコンタクト
層１９を順次形成した後、Ｓｉ基板５１にはｎ側電極７
１を、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０にはｐ側電極７２を
それぞれ取り付ける。このとき、第２のＧａＮ層５７に
おける欠陥領域Ｒａ及び低欠陥領域Ｒｂは上方に延び
て、そのまま各層に伝播する。これにより、半導体レー
ザ素子を作製する。そして、図８に示す第２のＧａＮ層
５７を本実施形態における第２のＧａＮ層の構造で置き
換えたときに、電流狭窄層６８の開口６８ａが、下地の
第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７における低欠陥領
域Ｒｂ上に位置するように、電流狭窄層６８を形成する
ことにより、半導体レーザ素子の能動領域６５ａ内にお
ける格子欠陥Ｄの数を低減することができ、能動領域６
５ａのレーザ発振機能の劣化を抑制して、半導体レーザ
素子の信頼性の向上を図ることができる。

【０１６４】本実施形態の方法により形成された第２の
ＧａＮ層の表面を、第１の実施形態と同様に、透過型電
子顕微鏡で観察したところ、欠陥密度が１×１０⁴ ／ｃ
ｍ²と減少しているのがわかった。

【０１６５】また、第２の実施形態のごとく、第１のＧ
ａＮ層５３の上に直接形成されたＳｉＯ₂ からなる頂面
エピタキシャルマスク及び底面エピタキシャルマスクを
用いた場合、半導体装置の製造歩留まりが５０％以下で
あったのに対し、本実施形態における製造歩留まり率は
７０％以上であった。これは、底面エピタキシャルマス
クと下地との密着性の向上によるものと考えられる。

【０１６６】（その他の実施形態）上記各実施形態にお
いては、本発明の半導体装置を半導体レーザ素子に適用
した例について説明したが、本発明は斯かる実施形態に
限定されるものではない。例えば、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）等の光デバイスに適用することにより、能動領域
における格子欠陥密度を低減することができるので、発
光強度や寿命の改善を図ることができる。また、本発明
の半導体装置を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）に適用
することにより、電界効果トランジスタの活性領域（特
にチャネル領域）における格子欠陥密度を低減すること
ができるので、キャリアの走行に対する妨害作用を抑制
することで、電流駆動力の向上，動作不良の抑制などを
図ることができる。

【０１６７】また、基板として、例えばサファイア基板
等の異種基板の上にＧａＮ結晶層などの半導体層をエピ
タキシャル成長させたものを用いることもできる。その
場合、例えば、第１〜第４の実施形態におけるＧａＮ基
板１あるいは第５〜第７の実施形態におけるＳｉ基板５
１に代えて、主面がＣ面（（０００１）面）であるサフ
ァイア基板（絶縁性基板などの異種基板）の上にＧａＮ
結晶層（半導体層）をエピタキシャル成長させたものな
どを用いることができる。特に、絶縁性基板を用いた場
合には、図２又は図８に示すｎ側電極２０又は７１の形
成前に絶縁性基板などの異種基板を除去することが好ま
しい。これにより、半導体層に接触するｎ側電極２０又
は７１を容易に形成することができ、半導体レーザ素子
として利用することが容易になる。

【０１６８】このような異種基板の例としては、Ｃ面，
Ｒ面又はＡ面を主面とするサファィア基板、あるいはＧ
ａＡｓ基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、さらにはこれら
の各基板の主面をオフアングルさせた基板がある。

【０１６９】上記各実施形態における半導体層のエピタ
キシャル成長に際しては、ＭＯＶＰＥ法を用いたが、エ
ピタキシャル成長のための方法は、特に各実施形態の方
法に限定されるものではなく、分子線エピタキシャル法
（ＭＢＥ法）、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法な
どを用いてもよい。特に、ＨＶＰＥ法はエピタキシャル
成長層の成長速度を非常に速くすることができるので、
エピタキシャル成長層の厚膜化には適している。例え
ば、サファイア基板等の異種基板の上に厚いＧａＮ層を
形成したものを各実施形態における基板として用い、Ｇ
ａＮ層のエピタキシャル成長後に、異種基板を除去する
ことにより、低欠陥のＧａＮ層を得ることができる。

【０１７０】上記各実施形態における酸化膜の形成の際
には、Ｈ₂ Ｏ雰囲気下における熱酸化法を用いたが、過
酸化水素水中に基板を投入して煮沸する酸化法や、ある
いはオゾン雰囲気中に放置する酸化法などを用いてもよ
い。

【０１７１】上記各実施形態におけるエッチングマスク
やエピタキシャルマスクとして、周期的ストライプパタ
ーンを使用したが、各マスクの形状はストライプパター
ンに限定されるものではなく、円形，碁盤目状，非周期
的パターンなどであっても同様の効果が得られる。

【０１７２】また、上記各実施形態においては、凸部の
断面形状として、頂面が平坦面である場合を想定してい
るが、頂面の両端部が丸みを帯びている場合など、頂面
が平坦面でない場合でもよい。第３，第４の実施形態以
外の実施形態においては、頂面エピタキシャルマスクが
頂面の主要部（特に平坦部分）を覆っていれば、本発明
の効果を発揮することができるからである。

【０１７３】また、凹部に広い底面が存在しない場合、
例えばＶ字状の谷のごとき断面形状であっても、本発明
の効果を発揮することができる。その場合にも、側面か
らエピタキシャル成長する結晶層中の格子欠陥が凹部の
中央部付近に集結することには変わりがないからであ
る。ただし、現実には凸部を形成するためのエッチング
の際に、凹部の平坦な凹部がなくなるまでエッチングす
る必要はない。

【０１７４】また、上記各実施形態では、凸部を多数設
けてストライプパターンを形成しているが、例えば１つ
の凸部しかない場合でも、本発明の基本的な効果は発揮
しうる。その場合、エピタキシャル成長された半導体層
（ｎ型ＧａＮ層１１又は第２のＧａＮ層５７）内におけ
る頂面の上方に位置する領域は、各実施形態において説
明した作用により、格子欠陥がほとんどない低欠陥領域
Ｒｂとなるからである。そして、この低欠陥領域Ｒｂに
半導体レーザ素子などのデバイスの能動領域を設けるこ
とにより、本発明の基本的な効果が得られる。

【０１７５】本発明における代表的なＡｌを含む半導体
（特にIII 族化合物半導体）としては、ＡｌＡｓ，Ａｌ
Ｎ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＮ，Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ_y
Ｎ_{1- y} （０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１)が挙げられ、Ａｌ組
成が多いほど酸化速度が速く、特にＡｌＡｓは非常に酸
化速度を速くすることができる。

【０１７６】なお、Ａｌを含むIII 族化合物半導体層上
にわずかにアモルファス状のものが成長する場合がある
が、これは実際上半導体装置の動作に不具合をもたらす
ものではないので、ほとんど成長していないものと扱う
ことができる。

【０１７７】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置は、
低欠陥領域に半導体素子の能動領域を形成することによ
り、信頼性および性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に
おける半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の
断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に
おける半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に
おける半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４の実施形態に
おける半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第５の実施形態に
おける半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第５の実施形態における第
２のＧａＮ層のエピタキシャル成長の初期から最終段階
までの過程を示す断面図である。

【図８】本発明の第５の実施形態における半導体装置の
断面図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第６の実施形態に
おける半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第６の実施形態における
第２のＧａＮ層エピタキシャル成長の初期から最終段階
までの過程を示す断面図である。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第７の実施形態
における半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図１２】従来の窒化物半導体を利用した半導体レーザ
素子である半導体装置の断面である。

【符号の説明】

１ 基板（第１の半導体層） １ａ 凹部 １ｂ 凸部 ２ 頂面エピタキシャルマスク ２ｘ ＳｉＯ₂ 膜 ３ エッチングマスク ４ 底面エピタキシャルマスク １１ ｎ型ＧａＮ層（第２の半導体層） １２ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 １３ ｎ型ＧａＮ層光ガイド層 １４ ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層 １４ａ 能動領域 １５ ｐ型ＧａＮ層光ガイド層 １６ 第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 １７ 電流狭窄層 １７ａ 開口 １８ 第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 １９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ２０ ｎ側電極 ２１ ｐ側電極 ５１ Ｓｉ基板 ５２ ＡｌＮバッファ層 ５３ 第１のＧａＮ層（第１の半導体層） ５３ａ 凹部 ５３ｂ 凸部 ５４ 第１のＡｌＡｓ層（第３の半導体層） ５５ エッチングマスク ５６ 頂面エピタキシャルマスク ５７ ｎ型ＧａＮ層（第２の半導体層） ５８ ＧａＡｓ層 ５９ 第１のＡｌＡｓ層（下地半導体層） ６０ 第２のＡｌＡｓ層（第３の半導体層） ６１ 底面エピタキシャルマスク ６３ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層 ６４ ｎ型ＧａＮ層光ガイド層 ６５ ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層 ６５ａ 能動領域 ６６ ｐ型ＧａＮ層光ガイド層 ６７ 第１のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ６８ 電流狭窄層 ６８ａ 開口 ６９ 第２のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層 ７０ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ７１ ｎ側電極 ７２ ｐ側電極 Ｄ 格子欠陥 Ｒａ 欠陥領域 Ｒｂ 低欠陥領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 中村 真嗣 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 今藤 修 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 油利 正昭 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA38 BB12 CA04 FA10 LA14 5F045 AA04 AB14 AB17 AC08 AC12 AF03 AF04 AF13 BB12 BB16 CA12 DA53 DA55 DB02 DB04 5F052 KA01 5F073 AA03 AA74 BA09 CA07 CB02 CB10 DA04 EA28

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の半導体層を有する基板と、 上記第１の半導体層に設けられ、頂面と該頂面に交差す
   る側面とを有する少なくとも１つの凸部と、 上記第１の半導体層のうち上記凸部の頂面の少なくとも
   一部を覆い，上記側面の少なくとも一部を開放して設け
   られ、上記第１の半導体層上への半導体のエピタキシャ
   ル成長の抑制機能を有する被覆層と、 上記第１の半導体層の上にエピタキシャル成長により設
   けられた第２の半導体層とを備え、 上記第２の半導体層のうち上記凸部の上方に位置する領
   域が能動領域として動作することを特徴とする半導体装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置において、 上記被覆層は、上記半導体層のうち上記凸部の頂面以外
   の部分を覆っていることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体装置において、 上記凸部は、少なくとも２つ設けられており、 上記被覆層は、上記少なくとも２つの凸部の間に形成さ
   れた凹部の底面の上をも覆っていることを特徴とする半
   導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の半導体装置にお
   いて、 上記凸部は、複数個設けられていて、 上記凸部の頂面は、ストライプパターンを有することを
   特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の半導体装置において、 上記被覆層は、ストライプパターンを有することを特徴
   とする半導体装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載
   の半導体装置において、 上記被覆層は、酸化物，窒化物及び金属のうちいずれか
   １つから選ばれることを特徴とする半導体装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の半導体装置において、 上記被覆層は、酸化シリコン，窒化シリコン及びタング
   ステンのうちいずれか１つから選ばれることを特徴とす
   る半導体装置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の半導体装置において、 上記被覆層は、酸化アルミニウムにより構成されている
   ことを特徴とする半導体装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のうちいずれか１つに記載
   の半導体装置において、 上記第１及び第２の半導体層は、いずれもIII 族窒化物
   により構成されていることを特徴とする半導体装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体装置におい
    て、 上記第１の半導体層のうち上記凸部の頂面上に設けられ
    た第３の半導体層をさらに備え、 上記被覆層は、上記第３の半導体層の表面部が酸化され
    てなるものであることを特徴とする半導体装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体装置におい
    て、 上記第３の半導体層は、Ａｌを含む半導体により構成さ
    れており、 上記被覆層は、Ａｌを構成元素として含む酸化物により
    構成されていることを特徴とする半導体装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の半導体装置におい
    て、 上記第３の半導体層は、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ_y Ｎ_1-y
    （０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１）により構成されていること
    を特徴とする半導体装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の半導体装置におい
    て、 上記Ａｌを含む半導体がＡｌＡｓであることを特徴とす
    る半導体装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のうちいずれか１つに
    記載の半導体装置において、 上記第１の半導体層の直下方にＡｌを含む下地半導体層
    をさらに備え、 上記第１の半導体層の凸部は、上記下地半導体層の上に
    孤立したメサ状の凸部であることを特徴とする半導体装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の半導体装置におい
    て、 上記被覆層は、上記下地半導体層のうち上記凸部に覆わ
    れていない底面領域をも覆い、かつ、上記底面領域の上
    では上記下地半導体層の表面部が酸化されてなるもので
    あることを特徴とする半導体装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４又は１５に記載の半導体装
    置において、 上記下地半導体層は、Ａｌを含む半導体により構成され
    ており、 上記被覆層は、上記凹部の底面においてＡｌを構成元素
    として含む酸化物により構成されていることを特徴とす
    る半導体装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４〜１６のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置において、 上記下地半導体層は、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ_y Ｎ_1-y （０
    ＜ｘ≦１、０≦ｙ≦１）により構成されていることを特
    徴とする半導体装置。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の半導体装置におい
    て、 上記下地半導体層は、ＡｌＡｓにより構成されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
19. 【請求項１９】 基板の第１の半導体層の上に、上記第
    １の半導体層上への半導体のエピタキシャル成長の抑制
    機能を有する材料からなる被覆層を形成する工程（ａ）
    と、 上記被覆層及び上記第１の半導体層をエッチングして、
    上記第１の半導体層に頂面と該頂面に交差する側面とを
    有する少なくとも１つの凸部を形成するとともに、上記
    少なくとも１つの凸部の上に上記被覆層から形成された
    頂面エピタキシャルマスクを残す工程（ｂ）と、 上記工程（ｂ）の後に、上記第１の半導体層の上にエピ
    タキシャル成長により第２の半導体層を形成する工程
    （ｃ）と、 上記第２の半導体層のうち上記凸部の上方に位置する領
    域を能動領域として動作する半導体素子を形成する工程
    （ｄ）とを含む半導体装置の製造方法。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記工程（ｂ）では、少なくとも２つの凸部を形成し、 上記工程（ｂ）の後で上記工程（ｃ）の前に、上記２つ
    の凸部によって挟まれる凹部の底面上に底面エピタキシ
    ャルマスクを形成する工程をさらに含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
21. 【請求項２１】 請求項１９又は２０に記載の半導体装
    置の製造方法において、 上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、エッチン
    グマスク用膜を形成する工程と、 上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、上記エッ
    チングマスク用膜をパターニングしてエッチングマスク
    を形成する工程とをさらに含み、 上記工程（ｂ）では、上記エッチングマスクを用いて、
    上記被覆層及び第１の導体膜のエッチングを行なうこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項１９又は２０に記載の半導体装
    置の製造方法において、 上記工程（ａ）では、上記被覆層として、上記第１の半
    導体層の選択エッチングが可能な材料の膜を形成し、 上記工程（ｂ）では、上記被覆層をパターニングしてエ
    ッチングマスクを形成した後、該エッチングマスクを用
    いて第１の半導体層をエッチングし、 上記工程（ｃ）では、上記エッチングマスクをエピタキ
    シャルマスクとして用いて第２の半導体層をエピタキシ
    ャル成長させることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
23. 【請求項２３】 請求項１９〜２２のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記工程（ａ）では、上記被覆層としてＳｉＯ₂ 膜を形
    成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 基板の第１の半導体層の上にエッチン
    グマスクを形成する工程（ａ）と、 上記エッチングマスクを用いて上記第１の半導体層をエ
    ッチングして、上記第１の半導体層に上記エッチングマ
    スクよりも寸法が小さい頂面と該頂面に交差する側面と
    を有する少なくとも１つの凸部を形成する工程（ｂ）
    と、 上記工程（ｂ）の後に、上記第１の半導体層の上にエピ
    タキシャル成長により第２の半導体層を形成する工程
    （ｃ）と、 上記第２の半導体層のうち上記凸部の側面と凹部の底面
    の一部とに跨る領域を能動領域として動作する半導体素
    子を形成する工程（ｄ）とを含む半導体装置の製造方
    法。
25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記工程（ａ）では、上記エッチングマスクを、上記工
    程（ｂ）におけるエッチング時にエッチングされて横寸
    法が縮小していく材料の膜から形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
26. 【請求項２６】 請求項２４に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記工程（ａ）では、上記エッチングマスクを、透光性
    を有する材料からなる膜から形成し、 上記工程（ｂ）では、上記エッチングマスクの上方から
    上記第１の半導体層に光を照射して、上記第１の半導体
    層のエッチングマスク下方に位置する部分をエッチング
    することにより、上記凸部の頂面の寸法を縮小すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
27. 【請求項２７】 請求項２４〜２６のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記工程（ｂ）では、エッチング条件の選択により、上
    記凸部の側面の傾き角を所望の値に制御することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
28. 【請求項２８】 基板上に、III 族窒化物からなる第１
    の半導体層を形成する工程（ａ）と、 上記第１の半導体層の上に、上記第１の半導体層に対す
    る密着機能を有する材料からなる第２の半導体層を形成
    する工程（ｂ）と、 上記第２の半導体層の上に、エッチングマスクを形成す
    る工程（ｃ）と、 上記エッチングマスクを用いて、上記第１及び第２の半
    導体層をエッチングして、第１の半導体層に頂面と該頂
    面に交差する側面とを有する少なくとも１つの凸部を形
    成する工程（ｄ）と、 上記第１の半導体層の凸部の頂面上に残存する第２の半
    導体層の上に頂面エピタキシャルマスクを形成する工程
    （ｅ）と、 上記工程（ｅ）の後に、上記第１の半導体層の上にエピ
    タキシャル成長により第３の半導体層を形成する工程
    （ｆ）と、 上記第３の半導体層のうち上記凸部の上方に位置する領
    域を能動領域として動作する半導体素子を形成する工程
    （ｇ）とを含む半導体装置の製造方法。
29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記工程（ｃ）では、上記エッチングマスクを、ＳｉＯ
    ₂ 膜をパターニングすることにより形成することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
30. 【請求項３０】 請求項２８又は２９に記載の半導体装
    置の製造方法において、 上記工程（ｃ）は、塩素を含む反応性イオンエッチング
    により行われることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
31. 【請求項３１】 基板上に、Ａｌを含む下地半導体層と
    III 族窒化物からなる第１の半導体層とを順次形成する
    工程（ａ）と、 上記第１の半導体層の上に、エッチングマスクを形成す
    る工程（ｂ）と、 上記エッチングマスクを用いて、上記第１の半導体層を
    エッチングして、第１の半導体層に頂面と該頂面に交差
    する側面とを有する少なくとも１つの凸部を形成する工
    程（ｃ）と、 上記第１の半導体層の凸部の頂面上に頂面エピタキシャ
    ルマスクを形成する工程（ｄ）と、 上記工程（ｄ）の後に、上記第１の半導体層の上にエピ
    タキシャル成長により第２の半導体層を形成する工程
    （ｅ）と、 上記第２の半導体層のうち上記凸部の上方に位置する領
    域を能動領域として動作する半導体素子を形成する工程
    （ｆ）とを含む半導体装置の製造方法。
32. 【請求項３２】 請求項３１に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記工程（ａ）の後で上記工程（ｂ）の前に、上記第１
    の半導体層の上に上記第１の半導体層との密着機能を有
    する材料からなる第３の半導体層を形成する工程をさら
    に含み、 上記工程（ｂ）では、上記第３の半導体層の上に上記エ
    ッチングマスクを形成し、 上記工程（ｃ）では、上記第３の半導体層の一部を上記
    凸部の頂面上に残存させ、 上記工程（ｄ）では、上記第３の半導体層の上記一部の
    上に上記頂面エピタキシャルマスクを形成することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
33. 【請求項３３】 請求項３２記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第３の半導体層は、ＡｌＡｓ層であり、 上記工程（ｄ）では、上記ＡｌＡｓ層の表面部を酸化す
    ることにより、上記頂面エピタキシャルマスクを形成す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
34. 【請求項３４】 請求項３１〜３３のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記工程（ｃ）では、上記下地半導体層が露出するまで
    上記第１の半導体層のエッチングを行なって、上記下地
    半導体層の上にメサ状の凸部を形成し、 上記下地半導体層の露出している表面部を酸化させて底
    面エピタキシャルマスクを形成する工程をさらに含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
35. 【請求項３５】 結晶成長用基板上のIII 族窒化物から
    なる第１の半導体層の上に、エッチングマスクを形成す
    る工程（ａ）と、 上記エッチングマスクを用いて、上記第１の半導体層を
    エッチングして、上記第１の半導体層に、頂面と該頂面
    に交差する側面とを有する少なくとも１つの凸部を形成
    する工程（ｂ）と、 上記工程（ｂ）の後に、上記第１の半導体層の上にエピ
    タキシャル成長により第２の半導体層を形成する工程
    （ｃ）と、 上記結晶成長用基板を除去する工程（ｄ）とを含む半導
    体基板の製造方法。
36. 【請求項３６】 請求項３５に記載の半導体基板の製造
    方法において、 上記工程（ｂ）の後に、上記第１の半導体層の凸部の頂
    面の上に、上記工程（ｃ）のマスクとなる頂面エピタキ
    シャルマスクを形成する工程をさらに含むことを特徴と
    する半導体基板の製造方法。
37. 【請求項３７】 請求項３６に記載の半導体基板の製造
    方法において、 上記結晶成長用基板は、基板とその上に形成されたＡｌ
    を含む下地半導体層とからなり、 上記工程（ｂ）では、上記下地半導体層が露出するまで
    上記第１の半導体層のエッチングを行ない、 頂面エピタキシャルマスクは、上記工程（ｃ）の前に上
    記下地半導体層の露出している表面部を酸化させること
    により形成されることを特徴とする半導体基板の製造方
    法。