JP2002009004A - Method of manufacturing nitride semiconductor, nitride semiconductor device, method of manufacturing the same semiconductor light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

Method of manufacturing nitride semiconductor, nitride semiconductor device, method of manufacturing the same semiconductor light emitting device and its manufacturing method

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JP2002009004A JP2000347669A JP2000347669A JP2002009004A JP 2002009004 A JP2002009004 A JP 2002009004A JP 2000347669 A JP2000347669 A JP 2000347669A JP 2000347669 A JP2000347669 A JP 2000347669A JP 2002009004 A JP2002009004 A JP 2002009004A
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Masakatsu Suzuki
政勝 鈴木
Masahiro Kume
雅博 粂
Ryoko Miyanaga
良子 宮永
Kiyoyuki Morita
清之 森田
Yoshiteru Hasegawa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a nitride semiconductor formed through an ELOG method in crystallinity, to enable a resonator to have a large light confining coefficient, to form the resonator whose edge face is reduced in mirror loss, and to easily align a mask for forming a ridge. SOLUTION: A GaN seed layer 12 for ELOG is formed on a sapphire substrate 11 through the intermediary of a low-temperature GaN buffer layer, and stripe-shaped protuberant parts 12a extending in the plane direction of the substrate and separating from one another by a certain space are provided to the upper part of the GaN seed layer 12. In succession, a silicon nitride film 13 is formed on the bases and wall surfaces of recessed parts 12b each interposed between the protuberant parts 12a, and then a GaN selection growth layer 14 is formed above the seed layer 12, coming into contact with the protuberant parts 12a so as to form air gaps between its under surface and the bases of the recessed parts 12b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理分野等へ
の応用が期待される短波長半導体レーザ素子等に用いる
窒化物半導体の製造方法、並びに該窒化物半導体を用い
た半導体素子、半導体発光素子及びその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor used for a short wavelength semiconductor laser device or the like which is expected to be applied to the field of optical information processing and the like, a semiconductor device using the nitride semiconductor, and a semiconductor light emitting device. The present invention relates to an element and a method for manufacturing the element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、V族元素に窒素(N)を含むIII-
V族化合物からなる窒化物半導体は、そのエネルギーギ
ャップの大きさから、短波長発光素子の材料として有望
視されている。なかでも、窒化ガリウム系化合物半導体
(Alx Gay Inz N(0≦x,y,z≦1、x+y
+z=1))は、その研究及び開発が盛んに行なわれて
おり、その結果、青色又は緑色発光ダイオード(LE
D)素子が実用化されるに至っている。また、光ディス
ク装置の大容量化に伴って、発振波長が400nm程度
の半導体レーザ素子が熱望されており、窒化ガリウム系
半導体を用いた半導体レーザ素子が実用レベルに達しつ
つある。
2. Description of the Related Art In recent years, group III elements containing nitrogen (N)
A nitride semiconductor made of a group V compound is considered to be promising as a material for a short-wavelength light-emitting element because of its large energy gap. Of these, gallium nitride compound semiconductor (Al x Ga y In z N (0 ≦ x, y, z ≦ 1, x + y
+ Z = 1)) is being actively researched and developed, and as a result, a blue or green light emitting diode (LE
D) The element has been put to practical use. Further, with the increase in the capacity of the optical disk device, a semiconductor laser device having an oscillation wavelength of about 400 nm is eagerly desired, and a semiconductor laser device using a gallium nitride-based semiconductor is reaching a practical level.

【0003】(第1の従来例)以下、第1の従来例に係
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子について図面を参照
しながら説明する。
(First Conventional Example) Hereinafter, a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first conventional example will be described with reference to the drawings.

【0004】図37はレーザ発振が達成されている従来
の窒化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示して
いる。図37に示すように、従来の半導体レーザ素子
は、サファイアからなる基板301の上に、例えば有機
金属気相成長(MOVPE)法により順次形成された、
窒化ガリウム(GaN)からなるバッファ層302、n
型GaNからなるn型コンタクト層303、n型窒化ア
ルミニウムガリウム(AlGaN)からなるn型クラッ
ド層304、n型GaNからなるn型光ガイド層30
5、インジウムの組成が異なる窒化ガリウムインジウム
(Ga1-x Inx N/Ga1-y Iny N(但し、0<y
<x<1)が積層されてなる多重量子井戸(MQW)活
性層306、p型GaNからなるp型光ガイド層30
7、p型AlGaNからなるp型クラッド層308、及
びp型GaNからなるp型コンタクト層309を有して
いる。
FIG. 37 shows a sectional structure of a conventional gallium nitride based semiconductor laser device in which laser oscillation is achieved. As shown in FIG. 37, a conventional semiconductor laser device is sequentially formed on a substrate 301 made of sapphire by, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.
Buffer layer 302 made of gallium nitride (GaN), n
-Type contact layer 303 made of n-type GaN, n-type cladding layer 304 made of n-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and n-type light guide layer 30 made of n-type GaN
5, different gallium nitride indium composition of the indium (Ga 1-x In x N / Ga 1-y In y N ( where, 0 <y
<X <1), a multiple quantum well (MQW) active layer 306 laminated, and a p-type optical guide layer 30 composed of p-type GaN
7, a p-type cladding layer 308 made of p-type AlGaN, and a p-type contact layer 309 made of p-type GaN.

【0005】p型クラッド層308の上部及びp型コン
タクト層309には、幅が3μm〜10μm程度のリッ
ジ部が形成されている。MQW活性層306を含む積層
体は、n型コンタクト層303の一部を露出するように
エッチングされており、エッチングされた積層体の上面
及び側面は絶縁膜310により覆われている。絶縁膜3
10におけるp型コンタクト層309の上側部分にはス
トライプ状の開口部が設けられ、絶縁膜310のリッジ
部の上には該開口部を通してp型コンタクト層309と
オーミック接触するp側電極311が形成されている。
また、n型コンタクト層303の絶縁膜310からの露
出部分の上にはn型コンタクト層303とオーミック接
触するn側電極312が設けられている。
A ridge having a width of about 3 μm to 10 μm is formed on the p-type cladding layer 308 and the p-type contact layer 309. The stacked body including the MQW active layer 306 is etched so as to expose a part of the n-type contact layer 303, and the top and side surfaces of the etched stacked body are covered with the insulating film 310. Insulating film 3
A stripe-shaped opening is provided in the upper part of the p-type contact layer 309 in FIG. 10, and a p-side electrode 311 that makes ohmic contact with the p-type contact layer 309 through the opening is formed on the ridge of the insulating film 310. Have been.
An n-side electrode 312 that makes ohmic contact with the n-type contact layer 303 is provided on a portion of the n-type contact layer 303 exposed from the insulating film 310.

【0006】このように形成された半導体レーザ素子に
おけるn側電極312を接地し、p側電極311に所定
電圧を印加すると、MQW活性層306内で光学利得を
生じて、発振波長が400nm程度のレーザ発振を起こ
す。
When the n-side electrode 312 of the semiconductor laser device thus formed is grounded and a predetermined voltage is applied to the p-side electrode 311, an optical gain is generated in the MQW active layer 306, and the oscillation wavelength becomes about 400 nm. Causes laser oscillation.

【0007】レーザ光の発振波長は、MQW活性層30
6を構成するGa1-x Inx N及びGa1-y Iny Nの
組成又は膜厚によって変化する。現在、室温以上での連
続発振が実現されている。
The oscillation wavelength of the laser beam depends on the MQW active layer 30.
6 changes depending on the composition or film thickness of Ga 1-x In x N and Ga 1-y In y N. At present, continuous oscillation at room temperature or higher is realized.

【0008】また、リッジ部の幅又は高さを調節するこ
とによって、水平方向(基板面に平行)の横モードにお
ける基本モードのレーザ発振を可能としている。すなわ
ち、基本横モードと1次以上の高次モードとの光の閉じ
込め係数値に差を設けることにより、基本横モードにお
ける発振を可能としている。
By adjusting the width or height of the ridge, laser oscillation in the fundamental mode in the horizontal mode (parallel to the substrate surface) is enabled. That is, by providing a difference in the light confinement coefficient between the fundamental transverse mode and the first or higher order mode, oscillation in the fundamental transverse mode is enabled.

【0009】基板301には、サファイアの他に、炭化
ケイ素(SiC)やネオジウムガレート(NdGa
3:Neodymium gallate)等が用いられるが、いずれの
材料も窒化ガリウムと格子整合を行なえず、コヒーレン
トな成長を得ることが難しい。その結果、刃状転位、ら
せん転位又は異種の転位が混合した混合転位が多く、例
えば基板にサファイアを用いた場合には、約1x109
cm-2の転位が存在して、半導体レーザ素子の信頼性の
低下を引き起こす。
The substrate 301 includes, in addition to sapphire, silicon carbide (SiC) or neodymium gallate (NdGa).
O 3 : Neodymium gallate) or the like is used, but none of the materials can perform lattice matching with gallium nitride, and it is difficult to obtain coherent growth. As a result, there are many edge dislocations, screw dislocations, or mixed dislocations in which dissimilar dislocations are mixed. For example, when sapphire is used for a substrate, about 1 × 10 9
The presence of cm −2 dislocations causes a decrease in the reliability of the semiconductor laser device.

【0010】そこで、転位密度を低減する方法として、
選択的横方向成長(epitaxial latera
l overgrowth:ELOG)法が提案されて
いる。これは格子不整合が大きい半導体結晶において、
貫通転位を低減させる方法として有効である。
Therefore, as a method for reducing the dislocation density,
Selective lateral growth (epitaxial latera)
lovergrowth (ELOG) method has been proposed. This is because in a semiconductor crystal with large lattice mismatch,
This is effective as a method for reducing threading dislocations.

【0011】(第2の従来例)図38はELOGによっ
て形成された窒化ガリウムからなる半導体層の結晶転位
の分布を模式的に表わしている。
(Second Conventional Example) FIG. 38 schematically shows the distribution of crystal dislocations in a semiconductor layer made of gallium nitride formed by ELOG.

【0012】図38を用いてELOG法の概略を説明す
ると、まず、MOVPE法等により、サファイアからな
る基板401上にGaNからなるシード(種)層402
を成長する。
An outline of the ELOG method will be described with reference to FIG. 38. First, a seed layer 402 made of GaN is formed on a substrate 401 made of sapphire by MOVPE or the like.
Grow.

【0013】次に、化学的気相堆積(CVD)法等によ
り、酸化シリコン等からなる誘電体膜を堆積した後、フ
ォトリソグラフィ法及びエッチング法とによって、堆積
した誘電体膜から、所定周期のストライプ状の開口パタ
ーンを持つマスク膜403を形成する。
Next, after depositing a dielectric film made of silicon oxide or the like by a chemical vapor deposition (CVD) method or the like, a predetermined period of time is obtained from the deposited dielectric film by a photolithography method and an etching method. A mask film 403 having a stripe-shaped opening pattern is formed.

【0014】次に、MOVPE法又はハライド気相成長
(HVPE)法により、マスク膜403の上にシード層
402のマスク膜303から露出した部分を種結晶とす
る選択成長によってGaNからなる半導体層404を成
長する。
Next, a semiconductor layer 404 made of GaN is formed on the mask film 403 by selective growth using a portion of the seed layer 402 exposed from the mask film 303 as a seed crystal by MOVPE or halide vapor phase epitaxy (HVPE). Grow.

【0015】このとき、半導体層404におけるマスク
膜403の開口部の上側の領域は、転位密度が約1x1
9 cm-2程度の高転位密度領域404aとなるもの
の、マスク膜403上でラテラル成長した領域は転位密
度が1x107 cm-2程度の低転位密度領域404bを
得られる。
At this time, the region above the opening of the mask film 403 in the semiconductor layer 404 has a dislocation density of about 1 × 1
Although a high dislocation density region 404a of about 09 cm -2 is obtained, a low dislocation density region 404b having a dislocation density of about 1 x 10 7 cm -2 is obtained in a region laterally grown on the mask film 403.

【0016】図39はこの低転位密度領域404bの上
方に活性領域、すなわち電流注入領域となるリッジ部を
形成した半導体レーザ素子の断面構成を示している。図
39において、図37及び図38に示す構成部材と同一
の構成部材には同一の符号を付している。
FIG. 39 shows a sectional structure of a semiconductor laser device in which an active region, that is, a ridge portion serving as a current injection region is formed above the low dislocation density region 404b. 39, the same components as those shown in FIGS. 37 and 38 are denoted by the same reference numerals.

【0017】このように、MQW活性層306における
低転位密度領域404bの上方に電流注入領域を設ける
ことより、レーザ素子の信頼性の向上を図ることができ
る。
As described above, by providing the current injection region above the low dislocation density region 404b in the MQW active layer 306, the reliability of the laser device can be improved.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは、種々
検討を行なった結果、前記の第1の従来例及び第2の従
来例に係る半導体レーザ素子には、以下に述べるような
様々な問題があることを見い出している。
As a result of various studies, the inventors of the present invention have found that the semiconductor laser devices according to the first and second prior arts described above have various characteristics as described below. Have found a problem.

【0019】第1に、第2の従来例に係るELOG法に
よる窒化物半導体の成長方法に対する問題点を説明す
る。
First, problems with the nitride semiconductor growth method by the ELOG method according to the second conventional example will be described.

【0020】図40(a)〜図40(d)は半導体層4
04の成長時にマスク膜403上に窒化ガリウムの多結
晶体405が析出して、半導体層404の結晶性が劣化
する様子を模式的に表わしている。
FIGS. 40A to 40D show the semiconductor layer 4.
This schematically shows a state in which a gallium nitride polycrystal 405 is deposited on the mask film 403 during growth of the semiconductor layer 04 and the crystallinity of the semiconductor layer 404 is degraded.

【0021】具体的には、図40(a)に示すように、
まず、シード層402の上面に開口部を持つマスク膜4
03を形成しておき、次に、図40(b)に示すよう
に、シード層402におけるマスク膜403の各開口部
から露出する領域を種結晶として複数の半導体層404
をそれぞれ成長させる。このとき、マスク膜403は誘
電体からなり、該誘電体上では結晶化されない複数の多
結晶体405が析出することがある。
Specifically, as shown in FIG.
First, the mask film 4 having an opening on the upper surface of the seed layer 402
Next, as shown in FIG. 40 (b), a plurality of semiconductor layers 404 are formed by using a region of the seed layer 402 exposed from each opening of the mask film 403 as a seed crystal.
Grow respectively. At this time, the mask film 403 is made of a dielectric, and a plurality of polycrystals 405 that are not crystallized on the dielectric may be deposited.

【0022】次に、図40(c)及び図40(d)に示
すように、多結晶体405が析出した状態で、複数の半
導体層404が一体化しその表面が平坦化されるまで成
長し続けると、多結晶体405の上には結晶性が悪い領
域404cが形成される。
Next, as shown in FIGS. 40 (c) and 40 (d), in the state where the polycrystalline body 405 is deposited, the plurality of semiconductor layers 404 are integrated and grown until the surface is flattened. By continuing, a region 404c having poor crystallinity is formed on the polycrystalline body 405.

【0023】本願発明者らは、この結晶性が悪い領域4
04の上方に電流注入領域を形成しても良好な特性を持
つレーザ素子を決して得ることはできないという知見を
得ている。
The inventors of the present application have proposed that the region 4 having poor crystallinity
It has been found that even if a current injection region is formed above the laser element 04, a laser element having good characteristics can never be obtained.

【0024】第2に、第1及び第2の従来例に係る半導
体レーザ素子では、活性層の基板面に対して垂直な方向
の光の閉じ込め係数値を大きくすることが困難であると
いう問題点を見い出している。
Second, in the semiconductor laser devices according to the first and second conventional examples, it is difficult to increase the light confinement coefficient in the direction perpendicular to the substrate surface of the active layer. Have found.

【0025】図41は、第1の従来例に係る半導体レー
ザ素子における、MQW活性層306における基板面に
対して垂直な方向の屈折率分布と、共振器端面での光強
度分布との関係を示している。MQW活性層306に閉
じ込められた生成光の一部が基板301に漏れ出して、
n型コンタクト層303に定在波が生成していることが
分かる。このように、MQW活性層306から基板30
1への生成光の漏れが多いと、MQW活性層306への
光の閉じ込め率が低下し、レーザ光の発振しきい値が大
きくなる。
FIG. 41 shows the relationship between the refractive index distribution in the direction perpendicular to the substrate surface of the MQW active layer 306 and the light intensity distribution at the cavity facet in the semiconductor laser device according to the first conventional example. Is shown. Part of the generated light confined in the MQW active layer 306 leaks to the substrate 301,
It can be seen that a standing wave is generated in the n-type contact layer 303. As described above, the MQW active layer 306 is
If the generated light leaks to 1 largely, the light confinement rate to the MQW active layer 306 decreases, and the oscillation threshold of the laser light increases.

【0026】また、図42は第1の従来例に係るレーザ
素子の遠視野像を示している。ここで、横軸は出射光に
おける共振器端面の法線方向からの水平方向(基板面方
向)へのずれを表わし、縦軸は出射光の光強度を表わし
ている。第1の従来例のように基板301側への生成光
の漏れが多いと、単峰性の遠視野像を得ることも困難と
なる。これは、第2の従来例に係る半導体レーザ素子に
おいても同様である。
FIG. 42 shows a far-field image of the laser device according to the first conventional example. Here, the horizontal axis represents the deviation of the emitted light in the horizontal direction (substrate surface direction) from the normal direction of the cavity end face, and the vertical axis represents the light intensity of the emitted light. If there is much leakage of generated light to the substrate 301 side as in the first conventional example, it is also difficult to obtain a unimodal far-field image. This is the same in the semiconductor laser device according to the second conventional example.

【0027】第3に、第1の従来例に係る半導体レーザ
素子は、ウエハ状態で形成された複数のレーザ素子を、
例えば、へき開により個々のレーザチップとして形成す
る際に、サファイアからなる基板と窒化物半導体層との
結晶面が異なるために、共振器端面に平坦な面が得られ
ないという問題がある。すなわち、図43に示すよう
に、基板301を構成するサファイアは、面方位が(1
−100)面の、いわゆるM面のへき開が容易であるた
め、通常はサファイアのM面をへき開面としている。
Third, the semiconductor laser device according to the first conventional example includes a plurality of laser devices formed in a wafer state.
For example, when individual laser chips are formed by cleavage, there is a problem that a flat surface cannot be obtained at the end face of the resonator because the crystal plane of the substrate made of sapphire and the nitride semiconductor layer are different. That is, as shown in FIG. 43, the sapphire forming the substrate 301 has a plane orientation of (1).
Since the cleavage of the so-called M plane of the (-100) plane is easy, the M plane of sapphire is usually used as the cleavage plane.

【0028】ところが、窒化物半導体、例えば、窒化ガ
リウムのM面はサファイアのM面と面内で30度だけず
れているため、サファイアのM面と窒化ガリウムの(1
1−20)面、いわゆるA面が一致する。このため、基
板301をへき開するとバッファ層302及びその上の
積層体には、基板301とへき開面が30度だけずれた
へき開面が、段差が数百nmの凹凸面となって現われ
る。
However, since the M plane of a nitride semiconductor, for example, gallium nitride, is shifted by 30 degrees within the plane from the M plane of sapphire, the M plane of sapphire and (1)
The 1-20) plane, the so-called A plane, coincides. For this reason, when the substrate 301 is cleaved, a cleaved surface in which the cleaved surface is shifted from the substrate 301 by 30 degrees appears in the buffer layer 302 and the stacked body thereon as an uneven surface with a step of several hundred nm.

【0029】共振器端面がこのような凹凸面となると、
共振器端面によるレーザ光のミラー損失が増大するた
め、半導体レーザ素子の動作電流が増大し、ひいては信
頼性の低下をもたらす。さらに、共振器端面の凹部及び
凸部は無秩序に発生するため、所定の反射率を有する共
振器端面を再現性良く形成することが困難となり、歩留
まりが低下する。なお、共振器の形成に、へき開法では
なくドライエッチング法を用いても同様の問題が生じ
る。なお、本願明細書においては、面方位の負符号”
−”は該負符号に続く一指数の反転を表わす。
When the end face of the resonator has such an uneven surface,
Since the mirror loss of the laser beam due to the end face of the resonator increases, the operating current of the semiconductor laser element increases, and the reliability decreases. Furthermore, since the concave and convex portions of the resonator end face are randomly generated, it becomes difficult to form a resonator end face having a predetermined reflectance with good reproducibility, and the yield is reduced. Note that a similar problem occurs even when a dry etching method is used instead of the cleavage method for forming the resonator. In the specification of the present application, a negative sign of the plane orientation is used.
-"Represents the inversion of one exponent following the minus sign.

【0030】一方、第2の従来例に係る半導体レーザ素
子の場合は、選択成長用のマスク膜403のストライプ
状の開口部は、半導体層404のM軸に平行となるよう
形成される。これはA軸方向へのラテラル成長の速度が
他の方向と比べて極めて速く、短時間で効率良く選択成
長を行なえるからである。このため、低転位密度領域4
04bはM軸に平行となるので、低転位密度領域の上に
形成するレーザ素子の共振器端面は必然的にM面とな
る。その結果、基板401のA面でへき開する必要があ
る。前述したように、サファイアはM面におけるへき開
は容易であるが、A面はそれ程容易ではないため、半導
体レーザ素子の歩留まりが大幅に低下するという問題が
ある。
On the other hand, in the case of the semiconductor laser device according to the second conventional example, the stripe-shaped opening of the mask film 403 for selective growth is formed so as to be parallel to the M axis of the semiconductor layer 404. This is because the rate of lateral growth in the A-axis direction is much faster than in other directions, and selective growth can be performed efficiently in a short time. Therefore, the low dislocation density region 4
Since 04b is parallel to the M axis, the cavity facet of the laser element formed on the low dislocation density region necessarily becomes the M plane. As a result, it is necessary to cleave the surface A of the substrate 401. As described above, sapphire is easily cleaved on the M-plane, but not so easy on the A-plane. Therefore, there is a problem that the yield of the semiconductor laser device is greatly reduced.

【0031】第4に、ELOG法は、シード層402の
C軸と、その上に選択成長する半導体層404のC軸と
のなす角度(チルト)が0.1度〜1度程度に存在する
ことが知られている。
Fourth, in the ELOG method, the angle (tilt) between the C axis of the seed layer 402 and the C axis of the semiconductor layer 404 selectively grown thereon is about 0.1 to 1 degree. It is known.

【0032】一方、ELOG法によって得られた低転位
密度領域404bを再度種結晶とし、高転位密度領域4
04aを別の選択成長用マスク膜により被覆して再度E
LOG成長を行なうと、低転位密度領域404bのみか
らなる窒化物半導体結晶を得ることができる。これによ
り、低転位密度領域404bのみからなる結晶上に端面
がA面の共振器を形成することが可能となり、へき開に
よる歩留まりを大幅に向上できる。
On the other hand, the low dislocation density region 404b obtained by the ELOG method is again used as a seed crystal,
04a with another mask film for selective growth, and
By performing LOG growth, a nitride semiconductor crystal including only the low dislocation density region 404b can be obtained. This makes it possible to form a resonator having an A-plane end face on a crystal consisting only of the low dislocation density region 404b, and it is possible to greatly improve the yield due to cleavage.

【0033】しかしながら、A軸方向に共振器を形成す
ると、シード層402とその上の選択成長層との間に、
前述したC軸のチルトが存在するため、導波路がC軸方
向にジグザグ形状となる。このジグザグ形状の導波路に
より、導波損失が生じてレーザ素子の動作電流が増加す
るという問題がある。また、複数の共振器が基板面に対
してそれぞれ垂直な方向に設けられる垂直共振器型の面
発光レーザ素子アレイを形成するような場合には、アレ
イ状の共振器からの各レーザ光の出射方向が一致しなく
なるという問題がある。
However, when a resonator is formed in the A-axis direction, the distance between the seed layer 402 and the selectively grown layer thereon is
Since the tilt of the C axis described above exists, the waveguide has a zigzag shape in the C axis direction. The zigzag waveguide has a problem that a waveguide loss occurs and an operating current of the laser element increases. In the case of forming a vertical cavity surface emitting laser element array in which a plurality of resonators are provided in directions perpendicular to the substrate surface, each laser beam is emitted from the array resonator. There is a problem that the directions do not match.

【0034】第5に、前記第2の従来例に係る半導体レ
ーザ素子は、低転位密度領域404b同士の幅が約5μ
m程度と極めて小さく、この低転位密度領域404bか
ら外れないように、約3μmの幅を持つリッジ部のフォ
トマスクの位置合わせを行なう必要がある。その結果、
フォトリソグラフィ工程における位置合わせに高い精度
が要求されるため、フォトリソグラフィ工程のスループ
ットの低下や歩留まりの低下等が生じて、生産効率を向
上できないという問題がある。
Fifth, in the semiconductor laser device according to the second conventional example, the width between the low dislocation density regions 404b is about 5 μm.
m, which is extremely small, and it is necessary to align the photomask of the ridge portion having a width of about 3 μm so as not to deviate from the low dislocation density region 404b. as a result,
Since high precision is required for alignment in the photolithography process, there is a problem that the throughput and the yield of the photolithography process are reduced, and the production efficiency cannot be improved.

【0035】本発明は、前記の種々の問題に鑑みてなさ
れ、ELOG法による結晶性の向上を図ること第1の目
的とし、共振器への光の閉じ込め係数値を大きくできる
ようにすることを第2の目的とし、ミラー損失が少ない
共振器端面を形成できるようにすることを第3の目的と
し、導波損失が少ない共振器を形成できるようにするこ
とを第4の目的とし、リッジ部形成用のマスクの位置合
わせを容易に行なえるようすることを第5の目的とす
る。これにより、本発明は、特に光ディスク装置用レー
ザ素子への応用に優れた効果を奏する。
The present invention has been made in view of the various problems described above, and a first object of the present invention is to improve crystallinity by the ELOG method, and to increase the confinement coefficient of light in a resonator. A second object is to form a resonator end face having a small mirror loss, a fourth object is to be able to form a resonator having a small waveguide loss, and a ridge portion is provided. A fifth object is to facilitate alignment of a mask for formation. Accordingly, the present invention has an excellent effect particularly when applied to a laser element for an optical disk device.

【0036】[0036]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の窒化
物半導体の製造方法は、前記第1の目的を達成し、基板
上に、Alu Gav Inw N(但し、u,v,wは、0
≦u,v,w≦1、u+v+w=1である。)からなる
第1の窒化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物
半導体層の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延
びる複数の凸部を形成する工程と、互いに隣接する凸部
同士に挟まれてなる凹部の底面を覆うマスク膜を形成す
る工程と、第1の窒化物半導体層の上に、マスク膜から
露出する各凸部の頂面であるC面を種結晶として、Al
x Gay Inz N(但し、x,y,zは、0≦x,y,
z≦1、x+y+z=1である。)からなる第2の窒化
物半導体層を成長する工程とを備えている。
The first method of manufacturing a nitride semiconductor according to the present invention In order to achieve the above object, according to achieve the first object, on the substrate, Al u Ga v In w N ( where, u, v , W is 0
≦ u, v, w ≦ 1, u + v + w = 1. A) forming a first nitride semiconductor layer comprising: forming a plurality of protrusions extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction; Forming a mask film that covers the bottom surface of the concave portion sandwiched between the convex portions, and forming a seed crystal on the first nitride semiconductor layer by exposing the C-plane as the top surface of each convex portion exposed from the mask film. As Al
x Ga y In z N (where, x, y, z are, 0 ≦ x, y,
z ≦ 1, x + y + z = 1. A) growing a second nitride semiconductor layer comprising:

【0037】第1の窒化物半導体の製造方法によると、
第1の窒化物半導体層の上面に複数の凸部を形成し、形
成した凸部同士に挟まれた底面をマスク膜により覆うた
め、第2の窒化物半導体層は第1の窒化物半導体層の凸
部の頂面に現われたC面のみを種結晶として成長する。
その結果、マスク膜の上に第2の窒化物半導体層の多結
晶体が析出したとしても、マスク膜を凸部同士の間の底
面上に設けているため、第2の窒化物半導体層が基板面
と平行な方向に成長(ラテラル成長)する際に、多結晶
体の上方を成長するので、多結晶体によりその成長が妨
げられなくなり、第2の窒化物半導体層の結晶性が良好
となる。
According to the first method for manufacturing a nitride semiconductor,
A plurality of protrusions are formed on the upper surface of the first nitride semiconductor layer, and the bottom surface sandwiched between the formed protrusions is covered with a mask film. Therefore, the second nitride semiconductor layer is formed of the first nitride semiconductor layer. Only the C-plane appearing on the top surface of the convex portion grows as a seed crystal.
As a result, even if the polycrystalline body of the second nitride semiconductor layer is deposited on the mask film, the second nitride semiconductor layer is not formed because the mask film is provided on the bottom surface between the projections. When growing in the direction parallel to the substrate surface (lateral growth), it grows above the polycrystal, so that the growth is not hindered by the polycrystal and the crystallinity of the second nitride semiconductor layer is good. Become.

【0038】本発明に係る第2の窒化物半導体の製造方
法は、前記第1の目的を達成し、基板上に、Alu Ga
v Inw N(但し、u,v,wは、0≦u,v,w≦
1、u+v+w=1である。)からなる第1の窒化物半
導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上部
に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の凸部
を形成する工程と、互いに隣接する凸部同士に挟まれて
なる凹部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上
に、各凸部におけるマスク膜から露出する領域を種結晶
として、Alx Ga y Inz N(但し、x,y,zは、
0≦x,y,z≦1、x+y+z=1である。)からな
る第2の窒化物半導体層を成長する工程とを備えてい
る。
Method for manufacturing the second nitride semiconductor according to the present invention
The method achieves the first object and forms Al on a substrate.u Ga
v Inw N (where u, v, w are 0 ≦ u, v, w ≦
1, u + v + w = 1. ) Comprising a first nitride half
A step of forming a conductor layer and an upper part of the first nitride semiconductor layer
A plurality of protrusions extending at intervals from each other in the substrate surface direction
And the step of forming the
Cover the bottom surface of the concave portion and at least a part of the wall surface.
Forming a mask film, and forming a mask film on the first nitride semiconductor layer.
Next, the region exposed from the mask film in each convex portion is set as a seed crystal.
As Alx Ga y Inz N (where x, y, and z are
0 ≦ x, y, z ≦ 1, x + y + z = 1. )
Growing a second nitride semiconductor layer.
You.

【0039】第2の窒化物半導体の製造方法によると、
第2の窒化物半導体層が基板面と平行な方向に成長する
際に、マスク膜の上に第2の窒化物半導体層の多結晶体
が析出したとしても、マスク膜を凸部同士の間の底面及
び壁面の少なくとも一部に設けているため、第2の窒化
物半導体層は多結晶体の上方を成長するので、多結晶体
によりその成長が妨げられなくなり、第2の窒化物半導
体層の結晶性が良好となる。
According to the second method for manufacturing a nitride semiconductor,
When the second nitride semiconductor layer grows in a direction parallel to the substrate surface, even if a polycrystalline substance of the second nitride semiconductor layer is deposited on the mask film, the mask film is formed between the convex portions. Since the second nitride semiconductor layer is provided on at least a part of the bottom surface and the wall surface of the second nitride semiconductor layer, the second nitride semiconductor layer grows above the polycrystalline body. Has good crystallinity.

【0040】本発明に係る第1の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第1の目的を達成し、基板上に第1の窒
化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を
形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上面における
各溝部同士の間にマスク膜から露出するC面を種結晶と
して、基板側から、第2の窒化物半導体層と、該第2の
窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第3
の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエ
ネルギーギャップが大きい第4の窒化物半導体層とを含
むように積層体を成長する工程と、積層体の上に、活性
層にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部を形成する
工程とを備えている。
A first method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the first object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a first nitride semiconductor. Forming a plurality of grooves extending at intervals from each other in the substrate surface direction on the layer, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves, forming a plurality of grooves on the upper surface of the first nitride semiconductor layer; A second nitride semiconductor layer and a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer from the substrate side, with the C-plane exposed from the mask film as a seed crystal during the process.
Growing a stacked body so as to include an active layer made of a nitride semiconductor layer of (a) and a fourth nitride semiconductor layer having an energy gap larger than that of the active layer; Forming a current constriction portion for selectively injecting a current.

【0041】第1の窒化物半導体素子の製造方法による
と、活性層を含む積層体は本発明の第1の窒化物半導体
の製造方法により形成されるため、活性層及びそれを上
下方向から挟む窒化物半導体層のそれぞれの結晶性が優
れる。このため、半導体素子としての信頼性を著しく向
上することができる。
According to the first method for manufacturing a nitride semiconductor device, since the stacked body including the active layer is formed by the first method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, the active layer and the active layer are sandwiched from above and below. The crystallinity of each of the nitride semiconductor layers is excellent. For this reason, the reliability as a semiconductor element can be significantly improved.

【0042】本発明に係る第2の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第1の目的を達成し、基板上に第1の窒
化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少な
くとも一部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第1の
窒化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜
から露出する領域を種結晶として、基板側から、第2の
窒化物半導体層と、該第2の窒化物半導体層よりもエネ
ルギーギャップが小さい第3の窒化物半導体層からなる
活性層と、該活性層よりもエネルギーギャップが大きい
第4の窒化物半導体層とを含むように積層体を成長する
工程と、積層体の上に、活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備えている。
A second method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the first object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a method of forming a first nitride semiconductor. Forming a plurality of grooves extending above the layer at a distance from each other in the direction of the substrate surface, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves and at least a part of the wall surface thereof, A region exposed from the mask film between the trenches on the semiconductor layer is used as a seed crystal to form, from the substrate side, a second nitride semiconductor layer and a second nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer. Growing a stacked body so as to include an active layer made of a nitride semiconductor layer of No. 3 and a fourth nitride semiconductor layer having an energy gap larger than that of the active layer; Current constriction to selectively inject carriers And a step of forming.

【0043】第2の窒化物半導体素子の製造方法による
と、活性層を含む積層体は本発明の第2の窒化物半導体
の製造方法により形成されるため、活性層及びそれを上
下方向から挟む窒化物半導体層のそれぞれの結晶性が優
れる。このため、半導体素子としての信頼性を著しく向
上することができる。
According to the second method for manufacturing a nitride semiconductor device, since the laminated body including the active layer is formed by the second method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, the active layer and the active layer are sandwiched from above and below. The crystallinity of each of the nitride semiconductor layers is excellent. For this reason, the reliability as a semiconductor element can be significantly improved.

【0044】本発明に係る第3の窒化物半導体の製造方
法は、前記第1の目的を達成し、基板の上部に、基板面
方向に互いに並行して延びる複数の凸部を形成する工程
と、基板の上の各凸部の頂面に、Alx Gay Inz
(但し、x,y,zは、0≦x,y,z≦1、x+y+
z=1である。)からなる窒化物半導体層を選択的に成
長する工程とを備えている。
A third method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present invention achieves the first object and includes a step of forming a plurality of projections extending parallel to each other in a substrate surface direction on an upper portion of a substrate. , the top surface of each convex section on the substrate, Al x Ga y in z N
(However, x, y, z are 0 ≦ x, y, z ≦ 1, x + y +
z = 1. A) selectively growing a nitride semiconductor layer comprising

【0045】第3の窒化物半導体の製造方法によると、
本発明の第1の窒化物半導体の製造方法と同様の効果を
得られる上に、基板自体にストライプ状の凸部を設ける
ため、種結晶用の半導体層が不要となる。また、基板に
窒化物半導体を用いない場合には選択成長用のマスク膜
をも設ける必要がなくなり、半導体の製造プロセスを大
幅に簡略化できる。
According to the third method for manufacturing a nitride semiconductor,
The same effects as those of the first method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present invention can be obtained, and since a stripe-shaped projection is provided on the substrate itself, a semiconductor layer for a seed crystal is not required. In addition, when a nitride semiconductor is not used for a substrate, it is not necessary to provide a mask film for selective growth, and the semiconductor manufacturing process can be greatly simplified.

【0046】本発明に係る第3の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第1の目的を達成し、基板の上部に、基
板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の溝部を形成
する工程と、基板の上面における各溝部同士の間の領域
上に、基板側から選択的に、第1の窒化物半導体層と、
該第1の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小
さい第2の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層
よりもエネルギーギャップが大きい第3の窒化物半導体
層とを含むように積層体を成長する工程と、積層体の上
に、活性層にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部を
形成する工程とを備えている。
A third method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the first object and forms a plurality of grooves extending at intervals in a substrate surface direction on an upper surface of a substrate. A first nitride semiconductor layer on a region between the grooves on the upper surface of the substrate, selectively from the substrate side;
A stacked body including an active layer made of a second nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than the first nitride semiconductor layer and a third nitride semiconductor layer having an energy gap larger than the active layer And a step of forming a current confinement portion for selectively injecting carriers into the active layer on the laminate.

【0047】第3の窒化物半導体素子の製造方法による
と、活性層を含む積層体は本発明の第3の窒化物半導体
の製造方法により形成されるため、活性層及びそれを上
下方向から挟む窒化物半導体層のそれぞれの結晶性が優
れると共に、製造プロセスを大幅に簡略化できるので、
生産性を向上することができる。
According to the third method for manufacturing a nitride semiconductor device, since the stacked body including the active layer is formed by the third method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, the active layer and the active layer are sandwiched from above and below. Since the crystallinity of each nitride semiconductor layer is excellent and the manufacturing process can be greatly simplified,
Productivity can be improved.

【0048】本発明に係る第1の窒化物半導体素子は、
前記第2の目的を達成し、基板上に順次形成され、第1
の窒化物半導体層、該第1の窒化物半導体層よりも光の
屈折率が大きい第2の窒化物半導体層からなる活性層及
び該活性層よりも光の屈折率が小さい第3の窒化物半導
体層とを含む積層体と、積層体の上に形成され、活性層
にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部とを備え、活
性層における電流狭窄部の下方で且つ活性層と基板との
間の領域に空隙部が形成されている。
The first nitride semiconductor device according to the present invention comprises:
The second object is achieved by sequentially forming on the substrate,
An active layer comprising a second nitride semiconductor layer having a higher light refractive index than the first nitride semiconductor layer, and a third nitride having a lower light refractive index than the active layer A laminate including a semiconductor layer; and a current constriction formed on the laminate and selectively injecting carriers into the active layer. A void is formed in a region between them.

【0049】第1の窒化物半導体素子によると、活性層
における電流狭窄部の下方であって活性層と基板との間
の領域に、光の屈折率が半導体よりも小さい空隙部を設
けているため、活性層で生成された生成光が基板側に漏
れにくくなるので、活性層への生成光の閉じ込め係数値
を大きくできる。
According to the first nitride semiconductor device, a gap portion having a smaller refractive index of light than the semiconductor is provided in a region between the active layer and the substrate below the current confining portion in the active layer. Therefore, the generated light generated in the active layer hardly leaks to the substrate side, so that the value of the confinement coefficient of the generated light in the active layer can be increased.

【0050】本発明に係る第2の窒化物半導体素子は、
前記第2の目的を達成し、基板上に形成され、上部に互
いに間隔をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有す
る第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の上
に、下面が各凸部の頂面と接するように形成された第2
の窒化物半導体層と、第2の窒化物半導体層の上に形成
され、第3の窒化物半導体層、該第3の窒化物半導体層
よりも光の屈折率が大きい第4の窒化物半導体層からな
る活性層及び該活性層よりも光の屈折率が小さい第5の
窒化物半導体層とを含む積層体とを備え、第2の窒化物
半導体層は、第3の窒化物半導体層の光の屈折率よりも
小さい又は同等の屈折率を持つ。
The second nitride semiconductor device according to the present invention comprises:
A first nitride semiconductor layer formed on a substrate, the first nitride semiconductor layer having a plurality of protrusions extending in a substrate surface direction at intervals from each other on the substrate to achieve the second object; A second upper surface is formed so that the lower surface is in contact with the top surface of each projection.
A third nitride semiconductor layer formed on the third nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer, and a fourth nitride semiconductor having a higher refractive index of light than the third nitride semiconductor layer And a fifth nitride semiconductor layer having a lower refractive index of light than the active layer. The second nitride semiconductor layer is formed of a third nitride semiconductor layer. It has a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light.

【0051】第2の窒化物半導体素子によると、第2の
窒化物半導体層は、上部にストライプ状の凸部を有する
第1の窒化物半導体層の凸部の頂面を種結晶として成長
しているため、第2の窒化物半導体層の下側で且つ第1
の窒化物半導体層の凸部同士の間の領域には空隙部が形
成されることになる。さらに、第2の窒化物半導体層
は、第3の窒化物半導体層の光の屈折率よりも小さいか
又は同等の屈折率を持つため、積層体における空隙部の
上方に電流狭窄部を設けると、活性層における光の閉じ
込め係数値が確実に大きくなる。
According to the second nitride semiconductor device, the second nitride semiconductor layer grows with the top surface of the projection of the first nitride semiconductor layer having the stripe-shaped projection on top as a seed crystal. Therefore, the lower part of the second nitride semiconductor layer and the first
A void is formed in a region between the convex portions of the nitride semiconductor layer. Further, since the second nitride semiconductor layer has a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light of the third nitride semiconductor layer, it is preferable to provide a current confinement portion above a void in the stacked body. In addition, the value of the light confinement coefficient in the active layer surely increases.

【0052】本発明に係る第4の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第2の目的を達成し、基板上に第1の窒
化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を
形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上面における
各溝部同士の間にマスク膜から露出するC面を種結晶と
して、基板側から、第2の窒化物半導体層と、第3の窒
化物半導体層と、該第3の窒化物半導体層よりも光の屈
折率が大きい第4の窒化物半導体層からなる活性層と、
該活性層よりも光の屈折率が小さい第5の窒化物半導体
層とを含むように積層体を成長する工程と、積層体の上
に、活性層にキャリアを選択的に注入する電流狭窄部を
形成する工程とを備え、積層体を成長する工程は、第2
の窒化物半導体層を、その光の屈折率が第3の窒化物半
導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等となるよう
に成長する工程を含む。
A fourth method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the second object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a first nitride semiconductor. Forming a plurality of grooves extending at intervals from each other in the substrate surface direction on the layer, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves, forming a plurality of grooves on the upper surface of the first nitride semiconductor layer; A second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer, and a refraction of light higher than that of the third nitride semiconductor layer from the substrate side, with the C-plane exposed from the mask film as a seed crystal. An active layer composed of a fourth nitride semiconductor layer having a high rate,
Growing the laminate so as to include a fifth nitride semiconductor layer having a lower refractive index of light than the active layer; and forming a current constriction on the laminate to selectively inject carriers into the active layer. Forming a stacked body, wherein the step of growing the stacked body includes the second step.
Growing the nitride semiconductor layer so that the refractive index of the light is smaller than or equal to the refractive index of the light of the third nitride semiconductor layer.

【0053】第4の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第2の窒化物半導体素子を確実に形成でき
る。
According to the fourth method for manufacturing a nitride semiconductor device, the second nitride semiconductor device of the present invention can be reliably formed.

【0054】本発明に係る第5の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第2の目的を達成し、基板上に第1の窒
化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少な
くとも一部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第1の
窒化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜
から露出する領域を種結晶として、基板側から、第2の
窒化物半導体層と、第3の窒化物半導体層と、該第3の
窒化物半導体層よりも光の屈折率が大きい第4の窒化物
半導体層からなる活性層と、該活性層よりも光の屈折率
が小さい第5の窒化物半導体層とを含むように積層体を
成長する工程と、積層体の上に、活性層にキャリアを選
択的に注入する電流狭窄部を形成する工程とを備え、積
層体を成長する工程は、第2の窒化物半導体層を、その
光の屈折率が第3の窒化物半導体層の光の屈折率よりも
小さいか又は同等となるように成長する工程を含む。
A fifth method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the second object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a first nitride semiconductor. Forming a plurality of grooves extending above the layer at a distance from each other in the direction of the substrate surface, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves and at least a part of the wall surface thereof, A second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer, and a third nitride layer. A stacked body is grown so as to include an active layer made of a fourth nitride semiconductor layer having a higher refractive index of light than the semiconductor layer and a fifth nitride semiconductor layer having a lower refractive index of light than the active layer. And a step of selectively injecting carriers into the active layer on the laminate. Forming a confined portion, wherein the step of growing the stacked body includes the step of forming the second nitride semiconductor layer such that a refractive index of light of the second nitride semiconductor layer is smaller than a refractive index of light of the third nitride semiconductor layer or Including the step of growing to be equivalent.

【0055】第5の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第2の窒化物半導体素子を確実に形成でき
る。
According to the fifth method for manufacturing a nitride semiconductor device, the second nitride semiconductor device of the present invention can be reliably formed.

【0056】本発明に係る第4の窒化物半導体の製造方
法は、前記第3の目的を達成し、基板上に、Alu Ga
v Inw N(但し、u,v,wは、0≦u,v,w≦
1、u+v+w=1である。)からなる第1の窒化物半
導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上部
に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の凸部
を形成する工程と、互いに隣接する凸部同士に挟まれて
なる凹部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、第1
の窒化物半導体層の上に、マスク膜から露出する各凸部
の頂面であるC面を種結晶として、Alx Gay Inz
N(但し、x,y,zは、0≦x,y,z≦1、x+y
+z=1である。)からなる複数の第2の窒化物半導体
層を成長する工程とを備え、複数の第2の窒化物半導体
層を形成する工程は、各第2の窒化物半導体層を、各第
2の窒化物半導体層が複数の凸部のうちの所定数の凸部
を跨ぐごとに該凸部が延びる方向と平行な側端面が露出
するように形成する工程を含む。
A fourth method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present invention achieves the third object, and forms Al u Ga on a substrate.
v In w N (where u, v, w are 0 ≦ u, v, w ≦
1, u + v + w = 1. A) forming a first nitride semiconductor layer comprising: forming a plurality of protrusions extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction; Forming a mask film covering a bottom surface of the concave portion sandwiched between the convex portions;
On top of the nitride semiconductor layer, the C surface is a top surface of each convex portion exposed from the mask film as a seed crystal, Al x Ga y In z
N (where x, y, and z are 0 ≦ x, y, z ≦ 1, x + y
+ Z = 1. A) growing a plurality of second nitride semiconductor layers, the step of forming a plurality of second nitride semiconductor layers comprises the steps of: The method includes the step of forming a side end surface parallel to a direction in which the convex portions extend each time the object semiconductor layer straddles a predetermined number of the convex portions among the plurality of convex portions.

【0057】第4の窒化物半導体の製造方法によると、
第2の窒化物半導体層のそれぞれを、第1の窒化物半導
体層の上部に設けられた複数の凸部のうちの所定数の凸
部を跨ぐごとに該凸部が延びる方向と平行な側端面が露
出するように形成するため、該側端面を共振器端面とす
れば、該共振器端面がへき開面やエッチング面に影響さ
れなくなるので、共振器端面のミラー損失を低減でき
る。
According to the fourth method for manufacturing a nitride semiconductor,
Each of the second nitride semiconductor layers is placed on a side parallel to the direction in which the projections extend each time a predetermined number of the plurality of projections provided on the first nitride semiconductor layer are straddled. Since the end face is formed so as to be exposed, if the side end face is used as the resonator end face, the resonator end face is not affected by the cleavage face or the etching face, so that the mirror loss at the resonator end face can be reduced.

【0058】本発明に係る第5の窒化物半導体の製造方
法は、前記第3の目的を達成し、基板上に、Alu Ga
v Inw N(但し、u,v,wは、0≦u,v,w≦
1、u+v+w=1である。)からなる第1の窒化物半
導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上部
に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の凸部
を形成する工程と、互いに隣接する凸部同士に挟まれて
なる凹部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上
に、各凸部におけるマスク膜から露出する領域を種結晶
として、Alx Ga y Inz N(但し、x,y,zは、
0≦x,y,z≦1、x+y+z=1である。)からな
る複数の第2の窒化物半導体層を成長する工程とを備
え、複数の第2の窒化物半導体層を形成する工程は、各
第2の窒化物半導体層を、各第2の窒化物半導体層が複
数の凸部のうちの所定数の凸部を跨ぐごとに該凸部が延
びる方向と平行な側端面が露出するように形成する工程
を含む。
Fifth Method of Manufacturing Nitride Semiconductor According to the Present Invention
The method achieves the third object and forms Al on a substrate.u Ga
v Inw N (where u, v, w are 0 ≦ u, v, w ≦
1, u + v + w = 1. ) Comprising a first nitride half
A step of forming a conductor layer and an upper part of the first nitride semiconductor layer
A plurality of protrusions extending at intervals from each other in the substrate surface direction
And the step of forming the
Cover the bottom surface of the concave portion and at least a part of the wall surface.
Forming a mask film, and forming a mask film on the first nitride semiconductor layer.
Next, the region exposed from the mask film in each convex portion is set as a seed crystal.
As Alx Ga y Inz N (where x, y, and z are
0 ≦ x, y, z ≦ 1, x + y + z = 1. )
Growing a plurality of second nitride semiconductor layers.
In addition, the step of forming a plurality of second nitride semiconductor layers includes:
Each second nitride semiconductor layer is composed of a plurality of second nitride semiconductor layers.
Each time a predetermined number of the convex portions are straddled, the convex portion extends.
Forming the side end surface parallel to the direction
including.

【0059】第5の窒化物半導体の製造方法によると、
第2の窒化物半導体層のそれぞれを、第1の窒化物半導
体層の上部に設けられた複数の凸部のうちの所定数の凸
部を跨ぐごとに該凸部が延びる方向と平行な側端面が露
出するように形成するため、該側端面を共振器端面とす
れば、該共振器端面がへき開面やエッチング面に影響さ
れなくなるので、共振器端面のミラー損失を低減でき
る。
According to the fifth method for manufacturing a nitride semiconductor,
Each of the second nitride semiconductor layers is placed on a side parallel to the direction in which the projections extend each time a predetermined number of the plurality of projections provided on the first nitride semiconductor layer are straddled. Since the end face is formed so as to be exposed, if the side end face is used as the resonator end face, the resonator end face is not affected by the cleavage face or the etching face, so that the mirror loss at the resonator end face can be reduced.

【0060】本発明に係る第6の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第3の目的を達成し、基板上に第1の窒
化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を
形成する工程と、第1の窒化物半導体層の上面における
各溝部同士の間にマスク膜から露出するC面を種結晶と
して、基板側から、それぞれが、第2の窒化物半導体層
と、該第2の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップ
が小さい第3の窒化物半導体層からなる活性層と、該活
性層よりもエネルギーギャップが大きい第4の窒化物半
導体層とを含むように複数の積層体を成長する工程と、
各積層体の上に、活性層にキャリアを選択的に注入する
電流狭窄部をそれぞれ形成する工程とを備え、複数の積
層体を成長する工程は、各積層体を、該積層体が第1の
窒化物半導体層のC面を所定数だけ跨ぐごとに電流狭窄
部からなる共振器端面が露出するように形成する工程を
含む。
A sixth method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the third object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a first nitride semiconductor. Forming a plurality of grooves extending at intervals from each other in the substrate surface direction on the layer, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves, forming a plurality of grooves on the upper surface of the first nitride semiconductor layer; A second nitride semiconductor layer and a third nitride each having a smaller energy gap than the second nitride semiconductor layer from the substrate side, with the C-plane exposed from the mask film as a seed crystal between the second nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. Growing a plurality of stacked bodies so as to include an active layer made of a semiconductor layer and a fourth nitride semiconductor layer having a larger energy gap than the active layer;
Forming a current confinement portion for selectively injecting a carrier into the active layer on each of the stacked bodies, wherein the step of growing a plurality of stacked bodies includes: And a step of exposing a cavity end face formed of a current confinement portion every time a predetermined number of straddles the C-plane of the nitride semiconductor layer.

【0061】第6の窒化物半導体素子の製造方法による
と、それぞれ活性層を含む各積層体は、本発明の第4の
窒化物半導体の製造方法により形成されるため、共振器
端面がへき開面やエッチング面に影響されなくなるの
で、共振器端面のミラー損失を低減できる。
According to the sixth method for manufacturing a nitride semiconductor device, each laminated body including an active layer is formed by the fourth method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, so that the cavity end face is cleaved. And the mirror surface is no longer affected by the etched surface, so that the mirror loss at the end face of the resonator can be reduced.

【0062】本発明に係る第7の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第3の目的を達成し、基板上に第1の窒
化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数
の溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少な
くとも一部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第1の
窒化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜
から露出する領域を種結晶として、基板側から、それぞ
れが、第2の窒化物半導体層と、該第2の窒化物半導体
層よりもエネルギーギャップが小さい第3の窒化物半導
体層からなる活性層と、該活性層よりもエネルギーギャ
ップが大きい第4の窒化物半導体層とを含むように複数
の積層体を成長する工程と、各積層体の上に、活性層に
キャリアを選択的に注入する電流狭窄部をそれぞれ形成
する工程とを備え、複数の積層体を成長する工程は、各
積層体を、該積層体が第1の窒化物半導体層の隣接する
溝部同士の間の領域を所定数だけ跨ぐごとに電流狭窄部
からなる共振器端面が露出するように形成する工程を含
む。
A seventh method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the third object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a method of manufacturing a first nitride semiconductor device. Forming a plurality of grooves extending above the layer at a distance from each other in the direction of the substrate surface, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves and at least a part of the wall surface thereof, A region exposed from the mask film between the respective trenches on the semiconductor layer is used as a seed crystal, and from the substrate side, each has a second nitride semiconductor layer and an energy gap larger than that of the second nitride semiconductor layer. Growing a plurality of stacked bodies so as to include an active layer made of a third nitride semiconductor layer having a small thickness and a fourth nitride semiconductor layer having an energy gap larger than the active layer; Above, selective carrier for active layer Forming a plurality of stacked bodies, wherein each of the stacked bodies is formed in a region between adjacent trenches of the first nitride semiconductor layer. The method includes a step of exposing a cavity end face composed of a current confinement portion every time a predetermined number of straddles are performed.

【0063】第7の窒化物半導体素子の製造方法による
と、それぞれ活性層を含む各積層体は、本発明の第5の
窒化物半導体の製造方法により形成されるため、共振器
端面がへき開面やエッチング面に影響されなくなるの
で、共振器端面のミラー損失を低減できる。
According to the seventh method for manufacturing a nitride semiconductor device, each laminated body including an active layer is formed by the fifth method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, so that the cavity end face is cleaved. And the mirror surface is no longer affected by the etched surface, so that the mirror loss at the end face of the resonator can be reduced.

【0064】本発明に係る第3の窒化物半導体素子は、
前記第3及び第4の目的を達成し、基板上に形成され、
上部に互いに間隔をおいて基板面方向に延びる複数の凸
部を有する第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導
体層の上で且つ各凸部同士の側面の間に空隙部を持つよ
うに形成された第2の窒化物半導体層と、第2の窒化物
半導体層の上に形成され、キャリアが狭窄されて注入さ
れるストライプ状の共振器を含む第3の窒化物半導体層
とを備え、共振器は生成光の共振方向が凸部が延びる方
向とほぼ直交するように設けられている。
A third nitride semiconductor device according to the present invention comprises:
Achieving the third and fourth objects, formed on a substrate,
A first nitride semiconductor layer having a plurality of protrusions extending in the direction of the substrate surface at an interval from each other on the upper portion, and forming a void on the first nitride semiconductor layer and between the side surfaces of the protrusions. A second nitride semiconductor layer formed so as to have a third nitride semiconductor layer formed on the second nitride semiconductor layer and including a stripe-shaped resonator into which carriers are confined and injected. And the resonator is provided such that the resonance direction of the generated light is substantially orthogonal to the direction in which the convex portion extends.

【0065】第3の窒化物半導体素子によると、生成光
の共振方向が凸部が延びる方向とほぼ直交するように共
振器を設けているため、例えば、凸部が延びる方向をM
軸方向とし、共振器の共振方向をA軸方向とすると共振
器端面はA面となる。従って、基板にサファイアを用い
た場合には、基板のへき開面がM面となり、へき開が容
易となって、へき開時の歩留まりが向上する。また、こ
の場合の共振器は、種結晶となる複数の凸部と交差する
が、第1の窒化物半導体層は各凸部同士の側面の間に空
隙部を持つため、第1の窒化物半導体層と第2の窒化物
半導体層とのC軸のチルトが抑制されるので、導波損失
も低減する。
According to the third nitride semiconductor device, since the resonator is provided so that the resonance direction of the generated light is substantially orthogonal to the direction in which the convex portion extends, for example, the direction in which the convex portion extends is M
When the direction is the axial direction and the direction of resonance of the resonator is the A-axis direction, the end face of the resonator becomes the A-plane. Therefore, when sapphire is used for the substrate, the cleavage surface of the substrate becomes the M plane, the cleavage is facilitated, and the yield at the time of cleavage is improved. In this case, the resonator intersects with a plurality of projections serving as a seed crystal. However, since the first nitride semiconductor layer has a gap between the side surfaces of the projections, the first nitride semiconductor layer has a first nitride semiconductor layer. Since the tilt of the C-axis between the semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer is suppressed, the waveguide loss is also reduced.

【0066】本発明に係る第4の窒化物半導体素子は、
基板上に形成され、上部に互いに間隔をおいて基板面方
向に延びる複数の凸部を有する第1の窒化物半導体層
と、第1の窒化物半導体層の上で且つ各凸部同士の側面
の間に空隙部を持つように形成された第2の窒化物半導
体層と第2の窒化物半導体層の上に形成され、活性層を
含む第3の窒化物半導体層とを備え、第1の窒化物半導
体層の凸部の頂面はC面であり、第1の窒化物半導体層
のC軸と第2の窒化物半導体層のC軸とがなす角度(チ
ルト角)は、約0.05度以下である。
A fourth nitride semiconductor device according to the present invention comprises:
A first nitride semiconductor layer formed on the substrate and having a plurality of protrusions on the top and extending in the direction of the substrate surface at intervals from each other; and a side surface of each protrusion on the first nitride semiconductor layer. A second nitride semiconductor layer formed so as to have a gap therebetween, and a third nitride semiconductor layer formed on the second nitride semiconductor layer and including an active layer; The top surface of the convex portion of the nitride semiconductor layer is a C-plane, and the angle (tilt angle) between the C-axis of the first nitride semiconductor layer and the C-axis of the second nitride semiconductor layer is about 0. 0.05 degrees or less.

【0067】第4の窒化物半導体素子によると、第2の
窒化物半導体層が空隙部を形成しながら成長するラテラ
ル成長により成長した際に、チルト角が0.05度以下
であるため、活性層を含む第3の半導体層に導波路を設
ける場合であっても、該導波路が基板面に対して垂直な
方向にうねるジグザグ形状となることが防止されるの
で、導波路における導波損失を低減することができる。
According to the fourth nitride semiconductor device, when the second nitride semiconductor layer is grown by lateral growth in which a gap is formed, the tilt angle is 0.05 degrees or less. Even when a waveguide is provided in the third semiconductor layer including the layer, the waveguide is prevented from forming a zigzag shape undulating in a direction perpendicular to the substrate surface, so that the waveguide loss in the waveguide is reduced. Can be reduced.

【0068】本発明に係る第8の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第第3及び4の目的を達成し、基板上に
第1の窒化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物
半導体層の上部に、互いに間隔をおいて基板面方向の一
の方向に延びる複数の第1の溝部を形成する工程と、第
1の溝部の底面を覆う第1のマスク膜を形成する工程
と、第1の窒化物半導体層の上面における各第1の溝部
同士の間に第1のマスク膜から露出するC面を種結晶と
して、第2の窒化物半導体層を成長する工程と、第2の
窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおいて一の方向
に延び且つ互いに隣接する溝部同士の間の領域の位置が
第1の溝部同士の間の領域の位置と基板面方向に異なる
複数の第2の溝部を形成する工程と、第2の溝部の底面
を覆う第2のマスク膜を形成する工程と、第2の窒化物
半導体層の上面における各第2の溝部同士の間に第2の
マスク膜から露出するC面を種結晶として、活性層を含
む第3の窒化物半導体層を形成する工程と、第3の窒化
物半導体層の上に、生成光の共振方向が一の方向とほぼ
直交するように電流狭窄部を形成する工程とを備えてい
る。
An eighth method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the third and fourth objects and forms a first nitride semiconductor layer on a substrate; Forming a plurality of first grooves extending in one direction in a substrate surface direction at intervals from each other on the nitride semiconductor layer; and forming a first mask film covering a bottom surface of the first grooves. A step of growing a second nitride semiconductor layer using a C-plane exposed from the first mask film between the respective first trenches on the upper surface of the first nitride semiconductor layer as a seed crystal; Above the second nitride semiconductor layer, the position of the region extending between the grooves adjacent to each other and extending in one direction is spaced apart from the position of the region between the first grooves in the substrate surface direction. Forming a plurality of different second grooves, and a second mask covering a bottom surface of the second grooves. Forming a third nitride semiconductor including an active layer, using a C-plane exposed from the second mask film between the respective second trenches on the upper surface of the second nitride semiconductor layer as a seed crystal. Forming a current confining portion on the third nitride semiconductor layer such that the resonance direction of the generated light is substantially orthogonal to the one direction.

【0069】第8の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第3の窒化物半導体素子を確実に得ること
ができる。
According to the eighth method for manufacturing a nitride semiconductor device, the third nitride semiconductor device of the present invention can be reliably obtained.

【0070】本発明に係る第9の窒化物半導体素子の製
造方法は、前記第第3及び4の目的を達成し、基板上に
第1の窒化物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物
半導体層の上部に、互いに間隔をおいて基板面方向の一
の方向に延びる複数の第1の溝部を形成する工程と、第
1の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆う第
1のマスク膜を形成する工程と、第1の窒化物半導体層
の上における各第1の溝部同士の間に第1のマスク膜か
ら露出する領域を種結晶として、第2の窒化物半導体層
を成長する工程と、第2の窒化物半導体層の上部に、互
いに間隔をおいて一の方向に延び且つ互いに隣接する溝
部同士の間の領域の位置が第1の溝部同士の間の領域の
位置と基板面方向に異なる複数の第2の溝部を形成する
工程と、第2の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部
とを覆う第2のマスク膜を形成する工程と、第2の窒化
物半導体層の上における各第2の溝部同士の間に第2の
マスク膜から露出する領域を種結晶として、活性層を含
む第3の窒化物半導体層を形成する工程と、第3の窒化
物半導体層の上に、生成光の共振方向が一の方向とほぼ
直交するように電流狭窄部を形成する工程とを備えてい
る。
A ninth method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention achieves the third and fourth objects and forms a first nitride semiconductor layer on a substrate; A step of forming a plurality of first grooves extending in one direction in the direction of the substrate surface at intervals above the nitride semiconductor layer, and covering a bottom surface of the first groove and at least a part of a wall surface thereof A step of forming a first mask film and a step of forming a second nitride semiconductor on a region exposed from the first mask film between the respective first trenches on the first nitride semiconductor layer as a seed crystal A step of growing a layer, and a step of, in the upper part of the second nitride semiconductor layer, extending in one direction at a distance from each other and setting a region between the adjacent grooves to a region between the first grooves. Forming a plurality of second grooves different from each other in the direction of the substrate surface and the second groove Forming a second mask film that covers the bottom surface of the semiconductor device and at least a part of the wall surface thereof, and exposing the second mask film between the respective second trenches on the second nitride semiconductor layer. Forming a third nitride semiconductor layer including an active layer using the region as a seed crystal; and forming a current on the third nitride semiconductor layer such that a resonance direction of generated light is substantially orthogonal to one direction. Forming a constriction.

【0071】第9の窒化物半導体素子の製造方法による
と、本発明の第3の窒化物半導体素子を確実に得ること
ができる。
According to the ninth method for manufacturing a nitride semiconductor device, the third nitride semiconductor device of the present invention can be reliably obtained.

【0072】本発明に係る半導体発光素子は、前記第5
の目的を達成し、基板上に形成され、上部に間隔をおい
て基板面方向に延びる複数の第1の凸部を有する第1の
半導体層と、第1の半導体層の上に第1の凸部と接する
ように形成され、上部に第1の凸部が延びる方向と同一
で且つ第1の凸部同士の間隔と異なる間隔をおいて延び
る複数の第2の凸部を有し、活性層を含む積層体からな
る第2の半導体層とを備え、複数の第2の凸部のうちの
1つの頂面から、活性層に対してキャリアが注入され
る。
The semiconductor light emitting device according to the present invention is characterized in that the fifth
A first semiconductor layer formed on the substrate and having a plurality of first projections extending in the direction of the substrate surface at intervals above the first semiconductor layer; A plurality of second protrusions formed in contact with the protrusions and having an upper portion in the same direction as the first protrusions and extending at a distance different from the distance between the first protrusions; A second semiconductor layer formed of a stacked body including a layer, and carriers are injected into the active layer from one of the plurality of second protrusions.

【0073】一般に、ELOG法により得られる第2の
半導体層は、第1の凸部の上側の領域に貫通転位が多く
存在するため、その領域を避けて電流注入領域を設ける
必要がある。本発明の半導体発光素子によると、第1の
凸部の形成周期と第2の凸部の形成周期との間に差が設
けられているため、基板上には、これらのいずれの形成
周期よりも大きい周期で第1の凸部と第2の凸部とが一
致する領域が現われる。この大きい周期を用いれば、位
置合わせ用の目印を容易に且つ確実に付けることができ
るので、製造プロセスの歩留まり及びスループットが向
上する。
In general, the second semiconductor layer obtained by the ELOG method has a large number of threading dislocations in a region above the first convex portion. Therefore, it is necessary to provide a current injection region avoiding the region. According to the semiconductor light emitting device of the present invention, since a difference is provided between the formation period of the first protrusion and the formation period of the second protrusion, on the substrate, A region where the first convex portion and the second convex portion coincide with each other with a large period appears. If this large cycle is used, a mark for alignment can be easily and reliably attached, so that the yield and throughput of the manufacturing process are improved.

【0074】本発明に係る第1の半導体発光素子の製造
方法は、前記第5の目的を達成し、基板上に、第1の半
導体層を形成し、形成した第1の半導体層の上部に、基
板面方向に間隔をおいて延びる複数の第1の凸部を形成
する工程と、第1の半導体層の上に、その下面が第1の
凸部と接すると共に、活性層を含む積層体からなる第2
の半導体層を形成し、形成した第2の半導体層の上部に
第1の凸部が延びる方向と同一で且つ第1の凸部同士と
異なる間隔をおいて延びる複数の第2の凸部を形成する
工程と、複数の第2の凸部のうち、活性層にキャリアを
注入する凸部を選別するためのマスクの位置合わせ用の
目印を基板に形成する工程と、目印によりマスクの位置
合わせを行なった後、マスクを用いて複数の第2の凸部
のうちの1つをキャリア注入部とする工程とを備えてい
る。
A first method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention achieves the fifth object, forms a first semiconductor layer on a substrate, and forms the first semiconductor layer on the formed first semiconductor layer. Forming a plurality of first protrusions extending at intervals in the direction of the substrate surface; and forming a laminate on the first semiconductor layer, the lower surface of which is in contact with the first protrusion and includes an active layer. The second consisting of
And a plurality of second protrusions extending in the same direction as the first protrusions and extending at different intervals from the first protrusions on the formed second semiconductor layer. Forming, forming a mark on the substrate for alignment of a mask for selecting a protrusion for injecting carriers into the active layer from among the plurality of second protrusions, and aligning the mask with the mark. And performing a step of using one of the plurality of second convex portions as a carrier injection portion using a mask.

【0075】第1の半導体発光素子の製造方法による
と、本発明の半導体発光素子を確実に得ることできる。
According to the first method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the semiconductor light emitting device of the present invention can be reliably obtained.

【0076】本発明に係る第2の半導体発光素子の製造
方法は、前記第5の目的を達成し、基板上に第1の窒化
物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の
上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の
溝部を形成する工程と、溝部の底面を覆うマスク膜を形
成する工程と、第1の窒化物半導体層の上面における各
溝部同士の間にマスク膜から露出するC面を種結晶とし
て、基板側から、第2の窒化物半導体層と、該第2の窒
化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第3の
窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネ
ルギーギャップが大きい第4の窒化物半導体層とを含む
ように積層体を成長する工程と、積層体の上部に、溝部
が延びる方向と同一で且つ溝部同士の間の間隔と異なる
間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、複数
の凸部のうち、溝部の上方で且つ溝部同士の間の領域の
近傍に位置する凸部を選択して、活性層にキャリアを注
入するキャリア注入部を形成する工程とを備えている。
A second method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention achieves the fifth object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming the first nitride semiconductor layer. Forming a plurality of grooves extending apart from each other in the substrate surface direction, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves, forming a plurality of grooves on the upper surface of the first nitride semiconductor layer. A second nitride semiconductor layer and a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer from the substrate side with the C-plane exposed from the mask film therebetween as a seed crystal. Growing the stacked body so as to include the active layer and the fourth nitride semiconductor layer having a larger energy gap than the active layer; Extending at intervals different from the spacing between A step of forming a plurality of protrusions, and a carrier injection unit for injecting a carrier into the active layer by selecting a protrusion located above the groove and near a region between the grooves among the plurality of protrusions. Forming a step.

【0077】第2の半導体発光素子の製造方法による
と、本発明の半導体発光素子を確実に得ることできる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the semiconductor light emitting device of the present invention can be reliably obtained.

【0078】本発明に係る第3の半導体発光素子の製造
方法は、前記第5の目的を達成し、基板上に第1の窒化
物半導体層を形成する工程と、第1の窒化物半導体層の
上部に、基板面方向に互いに間隔をおいて延びる複数の
溝部を形成する工程と、溝部の底面とその壁面の少なく
とも1部とを覆うマスク膜を形成する工程と、第1の窒
化物半導体層の上における各溝部同士の間にマスク膜か
ら露出する領域を種結晶として、基板側から、第2の窒
化物半導体層と、該第2の窒化物半導体層よりもエネル
ギーギャップが小さい第3の窒化物半導体層からなる活
性層と、該活性層よりもエネルギーギャップが大きい第
4の窒化物半導体層とを含むように積層体を成長する工
程と、積層体の上部に、溝部が延びる方向と同一で且つ
溝部同士の間の間隔と異なる間隔をおいて延びる複数の
凸部を形成する工程と、複数の凸部のうち、溝部の上方
で且つ溝部同士の間の領域の近傍に位置する凸部を選択
し選択した凸部に、活性層にキャリアを注入するキャリ
ア注入部を形成する工程とを備えている。
A third method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention achieves the fifth object, a step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming the first nitride semiconductor layer. Forming a plurality of grooves extending at a distance from each other in the direction of the substrate surface, forming a mask film covering a bottom surface of the grooves and at least a part of the wall surface thereof, and a first nitride semiconductor. A region exposed from the mask film between the respective trenches on the layer is used as a seed crystal to form, from the substrate side, a second nitride semiconductor layer and a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer. Growing a stacked body so as to include an active layer made of a nitride semiconductor layer of the above and a fourth nitride semiconductor layer having an energy gap larger than that of the active layer; And between the grooves Forming a plurality of protrusions extending at an interval different from that of the plurality of protrusions, selecting a protrusion located above the groove and in the vicinity of a region between the grooves, and selecting the protrusion. Forming a carrier injection portion for injecting carriers into the active layer.

【0079】第3の半導体発光素子の製造方法による
と、本発明の半導体発光素子を確実に得ることできる。
According to the third method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the semiconductor light emitting device of the present invention can be reliably obtained.

【0080】[0080]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention.
An embodiment will be described with reference to the drawings.

【0081】図1は本発明の第1の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示している。
FIG. 1 shows a sectional structure of a gallium nitride based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【0082】図1に示すように、サファイア(結晶性A
23)からなる基板11上には、窒化ガリウム(Ga
N)からなる低温バッファ層(図示せず)を介して、E
LOG用のGaNからなるシード層12が形成されてい
る。
As shown in FIG. 1, sapphire (crystalline A
l 2 O 3) on a substrate 11 made of the gallium nitride (Ga
N) through a low-temperature buffer layer (not shown)
A seed layer 12 made of GaN for LOG is formed.

【0083】シード層12の上部には、基板面方向に互
いに間隔をおいて延びるストライプ状の凸部12aが形
成され、凸部12a同士に挟まれてなる各凹部(溝部)
12bの底面及び壁面上には窒化シリコン(SiNx
からなるマスク膜13がそれぞれ形成されている。
On the upper portion of the seed layer 12, stripe-shaped protrusions 12a extending at intervals in the substrate surface direction are formed, and each recess (groove) sandwiched between the protrusions 12a.
Silicon nitride (SiN x ) on the bottom and wall surfaces of 12b
Are formed, respectively.

【0084】シード層12の上には、各凸部12aと接
するようにGaNからなる選択成長層14がその下面と
溝部12bの底面との間に空隙部12cが設けられるよ
うに形成されている。
On the seed layer 12, a selective growth layer 14 made of GaN is formed so as to be in contact with each of the projections 12a so that a gap 12c is provided between the lower surface thereof and the bottom of the groove 12b. .

【0085】ここで、シード層12及び選択成長層14
のIII 族元素には、ガリウムに限らず、アルミニウム又
はインジウムを含んでいてもよい。すなわち、シード層
12及び選択成長層14は、Alu Gav Inw N(但
し、u,v,wは、0≦u,v,w≦1、u+v+w=
1である。)を満たせばよい。
Here, the seed layer 12 and the selective growth layer 14
The group III element is not limited to gallium but may include aluminum or indium. That is, the seed layer 12 and the selective growth layer 14, Al u Ga v In w N ( where, u, v, w is, 0 ≦ u, v, w ≦ 1, u + v + w =
It is one. ).

【0086】選択成長層14上には、レーザ素子を構成
するダブルへテロ接合を含む複数の窒化物半導体層から
なる積層体30が形成されている。
On the selective growth layer 14, a laminated body 30 composed of a plurality of nitride semiconductor layers including a double hetero junction forming a laser element is formed.

【0087】すなわち、積層体30は、選択成長層14
の上に順次形成され、n型GaNからなるn型コンタク
ト層15、n型Al0.07Ga0.93Nからなるn型クラッ
ド層16、n型GaNからなるn型光ガイド層17、厚
さが約3nmのGa0.8In0 .2Nからなる井戸層と厚さ
が約6nmのGaNからなるバリア層により構成された
多重量子井戸(MQW)活性層18、p型GaNからな
るp型光ガイド層19、p型Al0.07Ga0.93Nからな
るp型クラッド層20、及びp型GaNからなるp型コ
ンタクト層21を有している。
That is, the stacked body 30 is formed by the selective growth layer 14.
N-type contact layer 15 made of n-type GaN, an n-type cladding layer 16 made of n-type Al 0.07 Ga 0.93 N, an n-type light guide layer 17 made of n-type GaN, and a thickness of about 3 nm. of Ga 0.8 in 0 .2 multiple quantum well well layers and thickness of N is composed of a barrier layer of about 6nm of GaN (MQW) active layer 18, made of p-type GaN p-type optical guide layer 19, It has a p-type cladding layer 20 made of p-type Al 0.07 Ga 0.93 N and a p-type contact layer 21 made of p-type GaN.

【0088】知られているように、ダブルへテロ接合型
のレーザ構造は、MQW活性層18におけるインジウム
を含む井戸層のエネルギーギャップが、アルミニウムを
含むn型及びp型クラッド層16、20のエネルギーギ
ャップよりも小さい。一方、光の屈折率は、MQW活性
層18の井戸層が最も大きく、以下、光ガイド層17、
19、クラッド層16、20の順に小さくなる。
As is known, in the double heterojunction laser structure, the energy gap of the well layer containing indium in the MQW active layer 18 has the energy gap of the n-type and p-type cladding layers 16 and 20 containing aluminum. Smaller than the gap. On the other hand, the refractive index of light is the largest in the well layer of the MQW active layer 18, and hereinafter, the light guide layer 17,
19, the cladding layers 16 and 20 become smaller in this order.

【0089】p型クラッド層20の上部及びp型コンタ
クト層21は、幅が3μm〜5μm程度の電流注入領域
で、電流狭窄部となるリッジ部31が形成されている。
The upper portion of the p-type cladding layer 20 and the p-type contact layer 21 are current injection regions having a width of about 3 μm to 5 μm, and a ridge portion 31 serving as a current confinement portion is formed.

【0090】MQW活性層18を含む積層体30は、n
型コンタクト層15の一部を露出するようにエッチング
されており、エッチングされた積層体30の上面及び側
面は酸化シリコンからなる絶縁膜22により覆われてい
る。
The laminate 30 including the MQW active layer 18 has n
The etching is performed so that a part of the mold contact layer 15 is exposed, and the upper surface and side surfaces of the etched stacked body 30 are covered with the insulating film 22 made of silicon oxide.

【0091】絶縁膜22におけるp型コンタクト層21
の上側には凸部12aと平行な開口部が設けられ、絶縁
膜22上のリッジ部31の上側及び側方の領域には、開
口部を通してp型コンタクト層21とオーミック接触す
るニッケル(Ni)と金(Au)との積層体からなるp
側電極23が形成されている。
P-type contact layer 21 in insulating film 22
An opening parallel to the protruding portion 12a is provided above the ridge portion 31. Nickel (Ni) which is in ohmic contact with the p-type contact layer 21 through the opening is formed in the region above and on the side of the ridge 31 on the insulating film 22. Composed of a laminate of gold and gold (Au)
Side electrodes 23 are formed.

【0092】n型コンタクト層15の絶縁膜22からの
露出部分の上にはn型コンタクト層15とオーミック接
触するチタン(Ti)とアルミニウム(Al)との積層
体からなるn側電極24が形成されている。
On the exposed portion of the n-type contact layer 15 from the insulating film 22, an n-side electrode 24 made of a laminate of titanium (Ti) and aluminum (Al) is formed in ohmic contact with the n-type contact layer 15. Have been.

【0093】ここで、リッジ部31は空隙部12cの上
方に位置する、結晶転位が少ない低転位密度領域に形成
されている。
Here, the ridge portion 31 is formed in a low dislocation density region with a small number of crystal dislocations located above the void portion 12c.

【0094】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

【0095】図2(a)、図2(b)〜図4は本発明の
第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工
程順の断面構成を示している。
FIGS. 2A, 2B, and 4 show cross-sectional structures in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【0096】まず、図2(a)に示すように、例えば、
MOVPE法を用いて、基板温度を約500℃〜530
℃に設定した後、C面(=(0001)面)を主面とす
る基板11上に、III 族源のトリメチルガリウム(TM
G)と、窒素源のアンモニア(NH3 )とを供給して、
GaNからなる低温バッファ層(図示せず)を堆積す
る。続いて、基板温度を約1020℃〜1030℃にま
で昇温した後、TMGとNH3 とを基板11上に供給す
ることにより、GaNからなるシード層12を成長す
る。
First, as shown in FIG. 2A, for example,
Using the MOVPE method, the substrate temperature is set to about 500 ° C. to 530 ° C.
After setting the temperature to ° C., trimethyl gallium (TM) as a group III source
G) and ammonia (NH 3 ) as a nitrogen source,
A low temperature buffer layer (not shown) made of GaN is deposited. Then, after raising the substrate temperature to about 1020 ° C. to 1030 ° C., TMG and NH 3 are supplied onto the substrate 11 to grow the seed layer 12 made of GaN.

【0097】次に、図2(b)に示すように、シード層
12の上面にレジスト膜を塗布した後、塗布したレジス
ト膜をフォトリソグラフィ法によりストライプ状にパタ
ーニングを行なって、レジストパターン40を形成す
る。続いて、レジストパターン40をマスクとして、シ
ード層12に対してドライエッチングを行なうことによ
り、シード層12の上部に、断面幅が約3μmの凸部1
2aと断面幅が約12μmの溝部(リセス部)12bと
を1周期とする周期構造体を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, after a resist film is applied on the upper surface of the seed layer 12, the applied resist film is patterned in a stripe shape by photolithography to form a resist pattern 40. Form. Subsequently, dry etching is performed on the seed layer 12 using the resist pattern 40 as a mask, so that the protrusions 1 having a sectional width of about 3 μm are formed on the seed layer 12.
A periodic structure having one cycle of 2a and a groove (recess) 12b having a sectional width of about 12 μm is formed.

【0098】次に、図3(a)に示すように、電子サイ
クロトロン共鳴(ECR)スパッタ法を用いて、シード
層12における溝部12bの底面及び壁面とレジストパ
ターン40上に、窒化シリコンからなるマスク膜13を
堆積する。ここで、シリコンの原料には、固体シリコン
を用い、反応性ガスには窒素を用い、プラズマガスには
アルゴンを用いている。このように、マスク膜13の堆
積にECRスパッタ法を用いることにより、低温で良質
のマスク膜13を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 3A, a mask made of silicon nitride is formed on the resist pattern 40 on the bottom and wall surfaces of the groove 12b in the seed layer 12 by using electron cyclotron resonance (ECR) sputtering. A film 13 is deposited. Here, solid silicon is used as a silicon raw material, nitrogen is used as a reactive gas, and argon is used as a plasma gas. As described above, by using the ECR sputtering method for depositing the mask film 13, a high-quality mask film 13 can be obtained at a low temperature.

【0099】次に、図3(b)に示すように、レジスタ
パターン40に対してリフトオフを行なって、レジスト
パターン40及び該レジストパターン40上のマスク膜
13を除去する。なお、マスク膜13は、溝部12bの
壁面の全面を覆っていてもよく、壁面の一部を覆ってい
てもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, the resist pattern 40 is lifted off to remove the resist pattern 40 and the mask film 13 on the resist pattern 40. The mask film 13 may cover the entire wall surface of the groove 12b, or may cover a part of the wall surface.

【0100】次に、図4に示すように、再度MOVPE
法を用いて、シード層12の上に、マスク膜13から露
出する凸部12aの頂面に現われるC面を種結晶とし
て、GaNからなる選択成長層14を成長する。このと
き、選択成長層14は、各凸部12aの頂面から上方に
成長すると共に、基板面に平行な方向にも成長(ラテラ
ル成長)して、各溝部12bの両側から成長してきた結
晶体同士の互いに対向する側面が溝部12bのほぼ中央
部で接合して接合部14aを形成する。これにより、複
数の凸部12aの頂面から成長する各結晶体は一体化さ
れ、且つ、その上面はC面となる。続いて、一体化され
た選択成長層14の上に、n型コンタクト層15、n型
クラッド層16、n型光ガイド層17、MQW活性層1
8、p型光ガイド層19、p型クラッド層20及びp型
コンタクト層21を順次成長して積層体30を形成す
る。
Next, as shown in FIG.
A selective growth layer 14 made of GaN is grown on the seed layer 12 by using the C-plane appearing on the top surface of the projection 12a exposed from the mask film 13 as a seed crystal. At this time, the selective growth layer 14 grows upward from the top surface of each projection 12a, and also grows (laterally grows) in a direction parallel to the substrate surface, and the crystal grown from both sides of each groove 12b. The mutually opposing side surfaces are joined substantially at the center of the groove 12b to form a joint 14a. As a result, the crystals grown from the top surfaces of the plurality of projections 12a are integrated, and the upper surface becomes the C plane. Subsequently, on the integrated selective growth layer 14, the n-type contact layer 15, the n-type cladding layer 16, the n-type light guide layer 17, the MQW active layer 1
8. A stacked body 30 is formed by sequentially growing the p-type light guide layer 19, the p-type cladding layer 20, and the p-type contact layer 21.

【0101】その後、図1に示すように、p型クラッド
層20の上部及びp型コンタクト層21に対して、MW
Q活性層18に選択的に電流を注入するリッジ部31
を、空隙部12cの上方で且つ接合部14aと重ならな
い領域からなる低転位密度領域に形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the MW is applied to the upper part of the p-type cladding layer 20 and the p-type contact layer 21.
Ridge part 31 for selectively injecting current into Q active layer 18
Is formed in a low dislocation density region including a region above the void portion 12c and not overlapping the bonding portion 14a.

【0102】続いて、積層体30におけるリッジ部31
を含まない領域に対してドライエッチングを行なって、
n型コンタクト層15を露出した後、積層体30の露出
面に絶縁膜22を堆積する。その後、絶縁膜22におけ
る、リッジ部31の上側部分及びn型コンタクト層15
の上側部分にそれぞれ開口部を選択的に設けた後、蒸着
法又はスパッタ法等により、リッジ部31における絶縁
膜22の開口部からの露出領域及びその側方上にp側電
極23を形成し、n型コンタクト層15における絶縁膜
22の開口部からの露出領域上にn側電極24を形成す
る。
Subsequently, the ridge portion 31 of the laminate 30
Dry etching is performed on the area not containing
After exposing the n-type contact layer 15, the insulating film 22 is deposited on the exposed surface of the stacked body 30. Thereafter, the upper portion of the ridge portion 31 and the n-type contact layer 15 in the insulating film 22 are formed.
After selectively providing openings in the upper portion of the substrate, a p-side electrode 23 is formed on the exposed region of the ridge portion 31 from the opening of the insulating film 22 and on the side thereof by vapor deposition or sputtering. Then, an n-side electrode 24 is formed on a region of the n-type contact layer 15 exposed from the opening of the insulating film 22.

【0103】このようにして得られた半導体レーザ素子
に対して、p側電極23とn側電極24との間に順方向
の所定電圧を印加すると、MQW活性層18に向かっ
て、p側電極23から正孔が注入されると共にn側電極
24から電子が注入され、MQW活性層18において光
学利得を生じて、発振波長が約404nmのレーザ発振
を起こす。
When a predetermined forward voltage is applied between the p-side electrode 23 and the n-side electrode 24 to the semiconductor laser device thus obtained, the p-side electrode 23 moves toward the MQW active layer 18. Holes are injected from 23 and electrons are injected from the n-side electrode 24, causing an optical gain in the MQW active layer 18 to cause laser oscillation with an oscillation wavelength of about 404 nm.

【0104】図5に示すように、選択成長層14におけ
る種結晶の上側の領域、すなわち、凸部12aの上側の
領域は、転位密度が約1x109 cm-2と高転位密度領
域14bが形成される。一方、ラテラル成長した領域は
転位密度が1x107 cm-2程度の低転位密度領域14
cとなる。従って、積層体30における低転位密度領域
14cの上方に、リッジ部31、すなわちレーザ光の共
振器となる電流注入領域を形成することにより、レーザ
素子の信頼性を向上することができる。
As shown in FIG. 5, a high dislocation density region 14b having a dislocation density of about 1 × 10 9 cm −2 is formed in a region above the seed crystal in the selective growth layer 14, that is, a region above the convex portion 12a. Is done. On the other hand, the laterally grown region has a low dislocation density region 14 having a dislocation density of about 1 × 10 7 cm −2.
c. Therefore, the reliability of the laser element can be improved by forming the ridge portion 31, that is, the current injection region serving as the laser beam resonator, above the low dislocation density region 14c in the stacked body 30.

【0105】本実施形態の特徴であるシード層12の溝
部12bの効果について図6(a)〜図6(d)を参照
しながら説明する。
The effect of the groove 12b of the seed layer 12, which is a feature of this embodiment, will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (d).

【0106】図6(a)に示すように、シード層12の
上部にストライプ状の溝部12bを形成し、続いて、溝
部の少なくとも底面上にマスク膜13を形成する。
As shown in FIG. 6A, a stripe-shaped groove 12b is formed on the seed layer 12, and then a mask film 13 is formed on at least the bottom of the groove.

【0107】次に、図6(b)及び図6(c)に示すよ
うに、溝部12b同士に挟まれてなる凸部12aの頂面
を種結晶として選択成長層14を成長させると、マスク
膜13の上にGaNからなる多結晶体41が析出する場
合がある。
Next, as shown in FIGS. 6B and 6C, when the selective growth layer 14 is grown using the top surface of the convex portion 12a sandwiched between the groove portions 12b as a seed crystal, a mask is formed. In some cases, a polycrystalline body 41 made of GaN is deposited on the film 13.

【0108】次に、図6(d)に示すように、多結晶体
41が析出したままELO成長を続けて、選択成長層1
4が一体化されたとしても、種結晶である凸部12aの
頂面と、多結晶体41が析出した溝部12bの底面との
間には段差部が形成されているため、多結晶体41は選
択成長層14及び積層体30の結晶性に何ら影響を及ぼ
すことがない。その結果、積層体30の結晶性のばらつ
きを大きく低減でき、半導体レーザ素子の製造の歩留ま
りを大きく向上することができる。
Next, as shown in FIG. 6D, the ELO growth is continued while the polycrystal 41 is deposited, and the selective growth layer 1 is formed.
Even if 4 are integrated, a step is formed between the top surface of convex portion 12a, which is a seed crystal, and the bottom surface of groove 12b on which polycrystal 41 is deposited. Does not affect the crystallinity of the selective growth layer 14 and the stacked body 30 at all. As a result, the variation in the crystallinity of the stacked body 30 can be greatly reduced, and the production yield of the semiconductor laser device can be greatly improved.

【0109】ところで、図1に示した選択成長層14及
び積層体30を基板面に垂直な方向に貫く接合部14a
は、刃状転位が集中して小傾角粒界を形成している。従
って、n側電極24から注入された電子は複数の接合部
14aを横切ってMQW活性層18に到達することにな
るが、接合部14aに集中した転位が電子の注入を妨げ
ることはない。
By the way, the joint 14a penetrates the selective growth layer 14 and the laminated body 30 shown in FIG. 1 in a direction perpendicular to the substrate surface.
In (2), edge dislocations are concentrated to form a small-angle grain boundary. Therefore, electrons injected from the n-side electrode 24 cross the plurality of junctions 14a and reach the MQW active layer 18, but dislocations concentrated on the junctions 14a do not prevent injection of electrons.

【0110】また、半導体レーザ素子をチップ状に形成
する際には、共振器のミラー面となる共振器端面を形成
する必要がある。一般に、半導体レーザ素子の共振器端
面は基板11をへき開することによって形成するが、へ
き開時には基板11に傷やクラックが生じることがあ
る。
Further, when the semiconductor laser device is formed in a chip shape, it is necessary to form a cavity end surface which is a mirror surface of the cavity. In general, the cavity facet of the semiconductor laser device is formed by cleaving the substrate 11, but at the time of cleavage, the substrate 11 may be damaged or cracked.

【0111】図39に示した第2の従来例に係る製造方
法は、基板401と最下層の半導体層404とが接触し
ているために、基板401に生じた傷はMQW活性層3
06を含む積層体にまで達し、レーザ素子の動作及び光
学特性を大きく損ねるといった不具合を生じる。
In the manufacturing method according to the second conventional example shown in FIG. 39, since the substrate 401 and the lowermost semiconductor layer 404 are in contact with each other, the scratches generated on the substrate 401
As a result, the operation reaches the layered structure containing No. 06, and the operation and optical characteristics of the laser element are greatly impaired.

【0112】一方、本実施形態においては、基板11と
積層体30との間に空隙部12cを設けているため、基
板11に生じた傷を空隙部12cでとどめることができ
る。このため、基板11に生じた傷によって積層体30
が不具合を被る虞を著しく低減できる。
On the other hand, in the present embodiment, since the gap 12c is provided between the substrate 11 and the laminated body 30, a scratch generated on the substrate 11 can be stopped at the gap 12c. For this reason, the laminate 30
Can be significantly reduced.

【0113】また、図37に示した第1の従来例に係る
製造方法は、サファイアや炭化ケイ素からなる基板30
1上に窒化物半導体層を成長させると、結晶の転位密度
が約109 cm-2と多くなる。このような高転位密度を
有する半導体結晶は、ステップフロー成長する際に、高
密度の転位、特にらせん転位によって結晶表面のステッ
プが終端され、結晶表面にマイクロファセットが形成さ
れる。このため、結晶表面の凹凸が大きくなって平坦性
が悪い結晶となってしまう。その結果、インジウムを含
むMQW活性層306を成長する際に、原料のインジウ
ムが成長中の結晶内に取り込まれる量にばらつきが生じ
てしまい、レーザ素子のしきい値電流が増大する等の悪
影響が生じる。
The manufacturing method according to the first conventional example shown in FIG. 37 uses a substrate 30 made of sapphire or silicon carbide.
When a nitride semiconductor layer is grown on the substrate 1, the dislocation density of the crystal increases to about 10 9 cm −2 . When a semiconductor crystal having such a high dislocation density is grown in a step flow, the steps on the crystal surface are terminated by high-density dislocations, particularly screw dislocations, and microfacets are formed on the crystal surface. For this reason, the unevenness of the crystal surface becomes large and the crystal becomes poor in flatness. As a result, when growing the MQW active layer 306 containing indium, the amount of indium as a raw material incorporated into the growing crystal varies, which has an adverse effect such as an increase in the threshold current of the laser element. Occurs.

【0114】本実施形態に係る製造方法によると、図5
に示した、ラテラル成長領域、すなわち低転位密度領域
14cにおいて、一様なステップフロー成長を観察して
おり、結晶表面の平坦性が良好である。その結果、MQ
W活性層18を成長する際にも、インジウムの局所的な
偏析が生じないので、しきい値電流の低減を図ることが
できる。
According to the manufacturing method of this embodiment, FIG.
In the lateral growth region, that is, the low dislocation density region 14c, uniform step flow growth was observed, and the flatness of the crystal surface was good. As a result, MQ
Even when the W active layer 18 is grown, local segregation of indium does not occur, so that the threshold current can be reduced.

【0115】なお、本実施形態においては、窒化物半導
体の成長方法にMOVPE法を用いたが、これに限定さ
れない。MOVPE法に代えて、ハイドライド気相成長
(HVPE)法又は分子線エピタキシ(MBE)法等
の、窒化物半導体を成長可能な方法であればよい。後述
の各実施形態においても同様である。
In this embodiment, the MOVPE method is used for growing the nitride semiconductor. However, the present invention is not limited to this. Instead of the MOVPE method, any method capable of growing a nitride semiconductor, such as a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method, may be used. The same applies to each embodiment described later.

【0116】また、基板11にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート(NGO)又は窒化ガリウム等を用いてもよい。
Further, although sapphire was used for the substrate 11,
Instead of sapphire, for example, silicon carbide, neodymium gallate (NGO), gallium nitride, or the like may be used.

【0117】また、シード層12は、基板11との間に
低温バッファ層を介した2段階成長によって形成した
が、シード層12に単結晶を得られる方法であれば、低
温バッファ層は必ずしも必要ではない。
Although the seed layer 12 is formed by two-step growth with a low-temperature buffer layer between the seed layer 12 and the substrate 11, the low-temperature buffer layer is not necessarily required if a single crystal can be obtained on the seed layer 12. is not.

【0118】また、シード層12の上部の凸部12aの
形成にリフトオフ法を用いたが、凸部12a及び溝部1
2bが形成でき、該溝部12bの少なくとも底面にマス
ク膜13が残る方法であれば、他の方法を用いてもよ
い。すなわち、凸部12aにおけるマスク13により覆
われていない領域のうちのC面を種結晶として、空隙部
12cが形成される方法であれば良い。さらには、凸部
12aをシード層12の上部を掘り込むリセスエッチに
よって形成する代わりに、シード層12の平坦な上面
に、ストライプ状の開口パターンを持つ選択成長用のマ
スク膜を形成し、そのマスク膜の開口パターンから突出
して成長した凸部を用いてもよい。
Further, the lift-off method was used to form the protrusions 12a on the seed layer 12, but the protrusions 12a and the grooves 1a were formed.
2b may be formed, as long as the mask film 13 remains on at least the bottom surface of the groove 12b. In other words, any method may be used as long as the void 12c is formed using the C plane of the region of the protrusion 12a that is not covered by the mask 13 as a seed crystal. Further, instead of forming the protrusions 12a by recess etching in which the upper part of the seed layer 12 is dug, a mask film for selective growth having a stripe-shaped opening pattern is formed on the flat upper surface of the seed layer 12, and the mask film is formed. A convex portion protruding from the opening pattern of the film and growing may be used.

【0119】また、マスク膜13は、空隙部12cが形
成されればよく、溝部12bの底面上にのみ形成しても
よい。
The mask film 13 may be formed only on the bottom surface of the groove 12b as long as the space 12c is formed.

【0120】また、マスク膜13の材料に窒化シリコン
を用いたが、窒化シリコンに代えて、他の誘電体膜又は
非晶質の絶縁膜を用いてもよい。具体的には、酸化シリ
コン(SiO2 )、酸化窒化シリコン(SiON)、酸
化アルミニウム(Al23)、窒化酸化アルミニウム
(AlNO)、酸化チタン(TiO2 )、酸化ジルコニ
ウム(ZrO2 )又は酸化ニオブ(Nb23)を用いて
もよい。これらの膜はECRスパッタ法を用いることに
より、比較的容易に形成することができる。
Although silicon nitride is used as the material of the mask film 13, another dielectric film or an amorphous insulating film may be used instead of silicon nitride. Specifically, silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride oxide (AlNO), titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) or oxidized Niobium (Nb 2 O 3 ) may be used. These films can be formed relatively easily by using the ECR sputtering method.

【0121】(第1の実施形態の第1変形例)以下、本
発明の第1の実施形態の第1変形例として、マスク膜に
高融点金属又は高融点金属化物を用いる例を説明する。
(First Modification of First Embodiment) Hereinafter, as a first modification of the first embodiment of the present invention, an example in which a refractory metal or a refractory metal is used for a mask film will be described.

【0122】選択成長用のマスク膜13に、高融点金属
であるタングステン(W)を用いると、マスク膜13に
誘電体を用いる場合と比べて結晶成長の選択性が向上
し、マスク膜13上の多結晶体41の析出がより抑えら
れる。これにより、多結晶体41の影響を受けない高品
質な積層体30を極めて容易に形成することができる。
When tungsten (W), which is a high melting point metal, is used for the mask film 13 for selective growth, the selectivity of crystal growth is improved as compared with the case where a dielectric is used for the mask film 13. Of the polycrystalline body 41 is further suppressed. Thus, a high-quality laminate 30 that is not affected by the polycrystalline body 41 can be formed very easily.

【0123】これは金属からなるマスク膜13の方が誘
電体からなるマスク膜13と比べて、窒化物半導体結晶
との結合力が弱いことに起因する。
This is because the mask film 13 made of a metal has a weaker bonding force with the nitride semiconductor crystal than the mask film 13 made of a dielectric.

【0124】また、高融点金属であるタングステンは、
その融点が3380℃と、金属で最も融点が高く且つ蒸
気圧も低くて特性が安定しているため、酸化シリコン等
の誘電体を用いた場合のシリコンや酸素等の不純物が選
択成長層14へ混入する虞がない。このため、タングス
テンからなるマスク膜13を用いて成長した選択成長層
14には深い準位や非発光中心が形成されない。
Further, tungsten, which is a high melting point metal,
Since its melting point is 3380 ° C., which has the highest melting point and the lowest vapor pressure of metal and its characteristics are stable, impurities such as silicon and oxygen when a dielectric such as silicon oxide is used enter the selective growth layer 14. There is no risk of mixing. Therefore, a deep level or a non-light-emitting center is not formed in the selective growth layer 14 grown using the mask film 13 made of tungsten.

【0125】図7は誘電体からなるマスク膜13を用い
た選択成長層14と、高融点金属からなるマスク膜13
を用いた選択成長層14との室温でのフォトルミネッセ
ンスを比較した結果を示している。
FIG. 7 shows a selective growth layer 14 using a mask film 13 made of a dielectric and a mask film 13 made of a high melting point metal.
4 shows the result of comparing the photoluminescence at room temperature with the selective growth layer 14 using.

【0126】図7に示すように、第1変形例に係る選択
成長層14は波長が430nm付近の深い準位からの発
光もなく、極めて強いバンド端発光を得られている。こ
れにより、第1の実施形態に係る選択成長層14と比べ
て、より高品質な結晶体を得られることが分かる。従っ
て、このような高品位な選択成長層14の上に積層体3
0を成長すれば、より発光効率が高いMQW活性層18
を形成することができる。
As shown in FIG. 7, the selective growth layer 14 according to the first modification does not emit light from a deep level having a wavelength of around 430 nm, and obtains extremely strong band-edge emission. This indicates that a higher quality crystal can be obtained as compared with the selective growth layer 14 according to the first embodiment. Therefore, the stacked body 3 is formed on the high-quality selective growth layer 14.
0, the MQW active layer 18 with higher luminous efficiency
Can be formed.

【0127】なお、第1変形例に係るマスク膜13にタ
ングステンを用いたが、代わりに、他の高融点金属又は
高融点金属化物を用いてもよい。例えば、モリブデン
(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステンシリサイド
(WSix )、モリブデンシリサイド(MoSix )又
はニオブシリサイド(NbSix )を用いてもよい。こ
れらの膜は、電子ビーム蒸着法又はスパッタ法を用いる
ことにより、比較的容易に得ることができる。
Although tungsten is used for the mask film 13 according to the first modification, another high melting point metal or a high melting point metallized material may be used instead. For example, molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten silicide (WSi x), it may be used molybdenum silicide (MoSi x) or niobium silicide (NbSi x). These films can be obtained relatively easily by using an electron beam evaporation method or a sputtering method.

【0128】(第1の実施形態の第2変形例)図8は本
発明の第1の実施形態の第2変形例に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の断面構成を示している。図8にお
いて、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の
符号を付すことにより説明を省略する。
(Second Modification of First Embodiment) FIG. 8 shows a cross-sectional structure of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second modification of the first embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0129】図8に示すように、第2変形例に係る半導
体レーザ素子は、シード層12の上に、選択成長層及び
n型コンタクト層を設けることなく、n型Al0.07Ga
0.93Nからなるn型クラッド層16を設けている。
As shown in FIG. 8, the semiconductor laser device according to the second modification has n-type Al 0.07 Ga without providing a selective growth layer and an n-type contact layer on the seed layer 12.
An n-type cladding layer 16 made of 0.93 N is provided.

【0130】第1の実施形態において説明したように、
シード層12の上部に種結晶となる領域を除いて溝部1
2bを形成しているため、マスク膜13の上側には空隙
部12cが形成される。これにより、マスク膜13上に
多結晶体が析出したとしても、該多結晶体がシード層1
2の上に選択成長する半導体層に取り込まれなくなる。
その結果、選択成長する半導体層の結晶性が良好とな
り、レーザ構造の積層体30の一部であるn型クラッド
層16をシード層12の上に直接に形成できる。この場
合には、n側電極24は露出したn型クラッド層16の
露出部分上に設けることになる。
As described in the first embodiment,
The groove 1 is formed above the seed layer 12 except for a region serving as a seed crystal.
Since 2b is formed, a gap 12c is formed above the mask film 13. As a result, even if a polycrystal is deposited on the mask film 13, the polycrystal is deposited on the seed layer 1.
2 are not taken into the semiconductor layer selectively grown on the semiconductor layer 2.
As a result, the crystallinity of the semiconductor layer to be selectively grown is improved, and the n-type cladding layer 16 which is a part of the stacked body 30 having the laser structure can be formed directly on the seed layer 12. In this case, the n-side electrode 24 is provided on the exposed portion of the exposed n-type cladding layer 16.

【0131】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0132】図9は本発明の第2の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子のM面を共振器端面とする
断面構成を示している。図9において、図1に示す構成
部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより
説明を省略する。
FIG. 9 shows a cross-sectional configuration of the gallium nitride based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention, in which the M plane is a cavity end face. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG.

【0133】本実施形態に係る半導体レーザ素子は、例
えば、サファイアからなる基板11Aの上部に、選択成
長用のストライプ状の凸部11aが共振器端面のM面に
垂直な方向、すなわち基板11AのA軸(=<11−2
0>)方向に設けられている。
In the semiconductor laser device according to the present embodiment, for example, a stripe-shaped convex portion 11a for selective growth is formed on the substrate 11A made of sapphire in a direction perpendicular to the M plane of the cavity end face, that is, on the substrate 11A. A axis (= <11-2
0>) direction.

【0134】ここで、n型コンタクト層15は、基板1
1Aの各凸部11aのC面上に生成された単結晶核を種
結晶として直接に形成されていることを特徴とする。
Here, the n-type contact layer 15 is
The single crystal nucleus generated on the C plane of each convex portion 11a of 1A is directly formed as a seed crystal.

【0135】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

【0136】図10(a)、図10(b)〜図12は本
発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ素子の工程順
の断面構成を示している。
FIGS. 10 (a), 10 (b) to 12 show sectional structures of a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【0137】まず、図10(a)に示すように、C面を
主面とする基板11A上にレジスト膜を塗布した後、塗
布したレジスト膜をフォトリソグラフィ法によりストラ
イプ状にパターニングを行なって、基板11AのA軸方
向に延びるストライプ状パターンでその周期が約10μ
m〜30μmとなるレジストパターン40を形成する。
続いて、レジストパターン40をマスクとして、反応性
イオンエッチング(RIE)等のドライエッチングによ
り基板11Aの上部に、断面幅が約9μm〜27μmで
深さが約20nm〜500nmの溝部11bを形成す
る。ここでは、溝部11b同士の間の領域からなる凸部
11aの断面幅を約1μm〜3μmとしている。
First, as shown in FIG. 10A, a resist film is applied on the substrate 11A having the C surface as a main surface, and the applied resist film is patterned into a stripe shape by photolithography. A stripe pattern extending in the A-axis direction of the substrate 11A has a period of about 10 μm.
A resist pattern 40 having a thickness of m to 30 μm is formed.
Subsequently, using the resist pattern 40 as a mask, a groove 11b having a sectional width of about 9 μm to 27 μm and a depth of about 20 nm to 500 nm is formed on the substrate 11A by dry etching such as reactive ion etching (RIE). Here, the cross-sectional width of the convex portion 11a formed of a region between the groove portions 11b is about 1 μm to 3 μm.

【0138】次に、図10(b)に示すように、レジス
トパターン40を除去して、上部にA軸方向に延びるス
トライプ状の凸部11aを有する基板11Aを得る。
Next, as shown in FIG. 10B, the resist pattern 40 is removed to obtain a substrate 11A having a stripe-shaped convex portion 11a extending in the A-axis direction on the upper portion.

【0139】次に、図11に示すように、MOVPE法
を用いて、基板温度を約1000℃に昇温した後、例え
ば、圧力が約100Torr(1Torr=133.3
22Pa)の水素と窒素との混合雰囲気として、基板1
1Aの上にトリメチルガリウム(TMG)、アンモニア
(NH3 )及びシラン(SiH4 )を供給して、基板1
1Aの上に、凸部11aの頂面に現われたC面上に生成
する単結晶核を種結晶として、n型GaNからなるn型
コンタクト層15を成長する。このとき、n型コンタク
ト層15は、各凸部11aの頂面から上方に成長すると
共に、基板面に平行な方向にも成長して、隣接する溝部
11bの両側から成長してきた結晶体同士の互いに対向
する側面が溝部11bのほぼ中央部で接合して接合部1
5aを形成する。これにより、複数の凸部11aの頂面
から成長する各結晶体は一体化されて、上面がC面から
なるn型コンタクト層15が形成される。また、このと
き、各溝部11bの底面及び壁面とn型コンタクト層1
5の下面とにより囲まれてなる複数の空隙部11cが形
成される。
Next, as shown in FIG. 11, after the substrate temperature was raised to about 1000 ° C. by using the MOVPE method, for example, the pressure was about 100 Torr (1 Torr = 133.3).
22 Pa) as a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen,
Trimethylgallium (TMG), ammonia (NH 3 ), and silane (SiH 4 ) are supplied on 1A to form a substrate 1
On 1A, an n-type contact layer 15 made of n-type GaN is grown using a single crystal nucleus generated on the C-plane appearing on the top surface of the projection 11a as a seed crystal. At this time, the n-type contact layer 15 grows upward from the top surface of each convex portion 11a, and also grows in a direction parallel to the substrate surface, so that the crystals grown from both sides of the adjacent groove portion 11b are formed. The opposing side surfaces are joined at substantially the center of the groove 11b to form a joint 1
5a is formed. As a result, the respective crystals growing from the top surfaces of the plurality of projections 11a are integrated, and an n-type contact layer 15 having an upper surface formed of a C plane is formed. At this time, the bottom and wall surfaces of each groove 11b and the n-type contact layer 1
A plurality of gaps 11c surrounded by the lower surface of the fifth hole 5 are formed.

【0140】ここで、サファイアからなる基板11Aに
よる選択成長の成長機構を説明する。
Here, the growth mechanism of the selective growth using the sapphire substrate 11A will be described.

【0141】通常、窒化物半導体を成長する際に、該窒
化物半導体と格子定数が異なる基板を用いる場合には、
基板上に窒化物半導体からなる低温バッファ層を介さず
にGaN結晶を直接に成長させると、GaNからなる単
結晶核同士が合体してなる3次元的な膜しか得られな
い。
Normally, when a nitride semiconductor is grown, when a substrate having a different lattice constant from that of the nitride semiconductor is used,
When a GaN crystal is directly grown on a substrate without a low-temperature buffer layer made of a nitride semiconductor, only a three-dimensional film in which single crystal nuclei made of GaN are united can be obtained.

【0142】一方、本実施形態においては、基板11A
の溝部11bの形成にドライエッチングを施しているた
め、溝部11bの底面及び壁面上にはドライエッチング
によるダメージ層が形成される。このため、溝部11b
の底面及び壁面上では単結晶核の生成が阻害される。ま
た、ドライエッチングが施されていない凸部11aの頂
面は、その断面幅が約1μm〜3μmと小さいため、高
密度の単結晶核が容易に生成される。このように凸部1
1aの頂面上に生成された単結晶核が選択成長の種結晶
となり、前述の成長条件で基板面方向への選択成長が促
進される。
On the other hand, in the present embodiment, the substrate 11A
Since the groove 11b is formed by dry etching, a damage layer due to dry etching is formed on the bottom and wall surfaces of the groove 11b. Therefore, the groove 11b
The formation of single crystal nuclei is inhibited on the bottom surface and the wall surface. In addition, since the cross-sectional width of the top surface of the convex portion 11a that has not been subjected to dry etching is as small as about 1 μm to 3 μm, high-density single crystal nuclei are easily generated. Thus, the convex portion 1
The single crystal nucleus generated on the top surface of 1a becomes a seed crystal for selective growth, and the selective growth in the substrate surface direction is promoted under the above-described growth conditions.

【0143】図11において、接合部15a以外の選択
成長領域では貫通転位が約1x10 6 cm-2の密度で観
測されるのに対して、接合部15aではC面内に水平な
転位が約4x107 cm-2の密度で観測される。n型コ
ンタクト層15の厚さは、溝部11bの幅等にも依存す
るが、約2μm〜6μmとしている。また、n型コンタ
クト層15における凸部11aの上側部分のC軸と空隙
部11c上の領域のC軸とのチルト角は0.01度〜
0.03度に抑えられている。
In FIG. 11, selection of parts other than the joint 15a is performed.
Threading dislocations are about 1 × 10 6 cm-2View at the density of
On the other hand, at the joint 15a,
About 4x10 dislocations7 cm-2Observed at a density of n-type
The thickness of the contact layer 15 also depends on the width of the groove 11b and the like.
However, it is about 2 μm to 6 μm. Also, n-type contour
C-axis and air gap in the upper part of the protrusion 11a in the project layer 15
The tilt angle of the region on the part 11c with respect to the C axis is 0.01 degree or more.
It is suppressed to 0.03 degrees.

【0144】このように、本実施形態に係るELO成長
法が従来のELO成長と比較してチルト角が極めて小さ
くなるのは、ELO成長した結晶層であるn型コンタク
ト層15が基板11Aと接触しておらず、マスク膜13
との界面で従来のようなストレスが発生しないからであ
る。
As described above, the tilt angle of the ELO growth method according to the present embodiment is extremely smaller than that of the conventional ELO growth because the n-type contact layer 15 which is the crystal layer grown by the ELO is in contact with the substrate 11A. The mask film 13
This is because stress unlike the conventional case does not occur at the interface with the substrate.

【0145】なお、このとき、接合部15aの下部に、
空隙部11c側に開口する逆V字状のボイドが現われ
る。
At this time, at the bottom of the joint 15a,
An inverted V-shaped void that opens toward the gap 11c appears.

【0146】さらに、本実施形態においては、n型コン
タクト層15の選択成長を行なう際に、溝部11bの底
面上に多結晶体が析出したとしても、基板11Aの上部
に設けた凸部11aと溝部11bとの間に生じる段差に
よって多結晶体がn型コンタクト層15と接触しないた
め、積層体30の結晶の品質に悪影響を及ぼすことはな
い。その結果、積層体30から形成されるレーザ素子の
動作特性のばらつきを低減でき、歩留まりを向上させる
ことができる。
Further, in the present embodiment, even when a polycrystalline substance is deposited on the bottom surface of trench 11b during the selective growth of n-type contact layer 15, projection 11a provided on top of substrate 11A has Since the polycrystalline body does not contact the n-type contact layer 15 due to the step generated between the polycrystalline body and the groove portion 11b, the crystal quality of the stacked body 30 is not adversely affected. As a result, it is possible to reduce the variation in the operating characteristics of the laser device formed from the stacked body 30 and improve the yield.

【0147】次に、図12に示すように、n型コンタク
ト層15の上に積層体30の残りの半導体層を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 12, the remaining semiconductor layers of the stacked body 30 are formed on the n-type contact layer 15.

【0148】すなわち、例えば、基板温度を約970℃
に設定した後、圧力が約300Torrの水素と窒素と
の混合雰囲気として、n型コンタクト層15の上に、n
型クラッド層16、n型光ガイド層17、MQW活性層
18、p型光ガイド層19、p型クラッド層20及びp
型コンタクト層21を順次成長する。ここでは、MQW
活性層18を、厚さが約4nmのGa0.92In0.08Nか
らなる井戸層と厚さが約6nmのGaNからなるバリア
層により構成している。
That is, for example, the substrate temperature is set to about 970 ° C.
Then, as a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen at a pressure of about 300 Torr, n
Clad layer 16, n-type light guide layer 17, MQW active layer 18, p-type light guide layer 19, p-type clad layer 20, p
The mold contact layer 21 is sequentially grown. Here, MQW
The active layer 18 is composed of a well layer made of Ga 0.92 In 0.08 N having a thickness of about 4 nm and a barrier layer made of GaN having a thickness of about 6 nm.

【0149】続いて、図9に示すように、p型クラッド
層20の上部及びp型コンタクト層21に対して、積層
体30のM軸(=<1−100>)方向、すなわち、基
板11Aの溝部11bと平行な方向に、MWQ活性層1
8に選択的に電流を注入するリッジ部31を、空隙部1
1cの上方で且つ接合部15aと重ならない領域、すな
わち、低転位密度領域に形成する。ここで、リッジ部3
1の幅は約2μm〜5μmとしている。
Subsequently, as shown in FIG. 9, with respect to the upper part of the p-type cladding layer 20 and the p-type contact layer 21, the M-axis (= <1-100>) direction of the stacked body 30, that is, the substrate 11A MWQ active layer 1 in a direction parallel to groove 11b
The ridge 31 for selectively injecting current into the gap 8
It is formed in a region above 1c and not overlapping with the joint 15a, that is, in a low dislocation density region. Here, the ridge 3
The width of 1 is about 2 μm to 5 μm.

【0150】なお、GaN系結晶は可視光にとって透明
であるため、光学顕微鏡により凸部11aと空隙部11
cとを識別することが容易である。このため、フォトリ
ソグラフィ法を用いたリッジ部31の位置決めを行なう
際に、専用のアライメントパターンを用いる必要がな
い。
Since the GaN-based crystal is transparent to visible light, the projection 11a and the void 11
c can be easily identified. Therefore, it is not necessary to use a dedicated alignment pattern when positioning the ridge 31 using the photolithography method.

【0151】次に、積層体30のリッジ部31を含まな
い領域をマスクして、n型コンタクト層15を露出した
後、積層体30の露出面に絶縁膜22を堆積する。続い
て、絶縁膜22上にリッジ部31を跨ぐと共にp型コン
タクト層21の絶縁膜22からの露出領域上にp側電極
23を形成する。また、n型コンタクト層15における
絶縁膜22からの露出領域上にn側電極24を形成す
る。
Next, after exposing the n-type contact layer 15 by using a region of the laminate 30 not including the ridge portion 31 as a mask, an insulating film 22 is deposited on the exposed surface of the laminate 30. Subsequently, a p-side electrode 23 is formed on the insulating film 22 over the ridge portion 31 and on a region of the p-type contact layer 21 exposed from the insulating film 22. Further, an n-side electrode 24 is formed on a region of the n-type contact layer 15 exposed from the insulating film 22.

【0152】次に、積層体30のM面で、すなわち基板
11AをそのA面でへき開することにより共振器端面を
形成する。前述したように、サファイアのA面はへき開
が困難な結晶面であるが、基板11Aに空隙部11cを
設けたことにより、へき開が所定の位置からずれた状態
でサファイア結晶が破断したとしても、この破断が積層
体30に伝播しないため、共振器端面の近傍には良好な
へき開面を容易に得ることができる。これにより、レー
ザ素子のへき開による歩留まりを高くすることができ
る。
Next, the cavity end face is formed by cleaving the M surface of the laminated body 30, that is, the substrate 11A is cleaved at the A surface. As described above, the A-plane of sapphire is a crystal plane that is difficult to cleave, but even if the sapphire crystal breaks in a state in which the cleavage is shifted from a predetermined position by providing the gap 11c in the substrate 11A, Since this fracture does not propagate to the laminate 30, a good cleavage surface can be easily obtained in the vicinity of the cavity end face. Thereby, the yield due to cleavage of the laser element can be increased.

【0153】次に、へき開した共振器の両端面に適当な
反射率となるように誘電体膜等によってコーティングを
施し、その後、リッジ部31に対して平行な側面でチッ
プ状に分割して半導体レーザ素子を得る。
Next, a coating is applied to both end surfaces of the cleaved resonator with a dielectric film or the like so as to have an appropriate reflectivity. Obtain a laser device.

【0154】本実施形態に係る半導体レーザ素子は、第
1の実施形態で述べたように、ELO成長した領域にお
いて一様なステップフロー成長が観察される。このよう
な平坦な表面上にMQW活性層18を成長すると、イン
ジウムの局所的な偏析が起こらない。その結果、MQW
活性層18は高品位な結晶体となるので、レーザ素子の
動作電流を低減することができる。
In the semiconductor laser device according to the present embodiment, as described in the first embodiment, uniform step flow growth is observed in the region where ELO has been grown. When the MQW active layer 18 is grown on such a flat surface, local segregation of indium does not occur. As a result, MQW
Since the active layer 18 is a high-quality crystal, the operating current of the laser element can be reduced.

【0155】図13は本実施形態に係る半導体レーザ素
子から出射されるレーザ光の共振器端面に平行な方向に
おける遠視野像を示しており、単峰性の良好な光強度分
布が得られている。一方、第1の従来例に係る半導体レ
ーザ素子は、図42に示したように、光強度分布が多峰
性となる遠視野像を示す。
FIG. 13 shows a far-field image of a laser beam emitted from the semiconductor laser device according to the present embodiment in a direction parallel to the cavity end face, and a light intensity distribution with good single-peak property is obtained. I have. On the other hand, the semiconductor laser device according to the first conventional example shows a far-field image in which the light intensity distribution is multimodal, as shown in FIG.

【0156】本実施形態に係る半導体レーザ素子に単峰
性を得られるのは、積層体30と基板11Aとの間に空
隙部11cが設けられることにより、積層体30と基板
11Aとが光学的に互いに分離されているためである。
The semiconductor laser device according to the present embodiment can obtain a single-peak property because the gap 30c is provided between the stacked body 30 and the substrate 11A so that the stacked body 30 and the substrate 11A are optically connected. Because they are separated from each other.

【0157】具体的に説明すると、図9に示すように、
n型クラッド層16の下側には、該n型クラッド層16
よりも光の屈折率が大きいn型コンタクト層15が形成
されているため、MQW活性層18で生成された生成光
が基板11A側に漏れやすい。しかしながら、本実施形
態においては、n型コンタクト層15の下側に、屈折率
が極めて低い空隙部11cを設けているため、n型クラ
ッド層16と基板11Aとの間に寄生的な導波路が形成
されず、従って、生成光の漏れによるMQW活性層18
の光の閉じ込め係数値が低下しないからである。
More specifically, as shown in FIG.
Under the n-type cladding layer 16, the n-type cladding layer 16
Since the n-type contact layer 15 having a higher light refractive index is formed, light generated by the MQW active layer 18 easily leaks to the substrate 11A side. However, in the present embodiment, since the void 11c having an extremely low refractive index is provided below the n-type contact layer 15, a parasitic waveguide is formed between the n-type cladding layer 16 and the substrate 11A. Is not formed, and therefore, the MQW active layer 18 due to leakage of generated light.
This is because the value of the light confinement coefficient does not decrease.

【0158】なお、この寄生的な導波路の生成を阻止す
る効果は、空隙部11cの基板面に垂直な方向の間隔、
すなわち溝部11bの深さに依存する。計算機シミュレ
ーションによると、溝部11bの深さ寸法が少なくとも
50nm程度あれば、基板11A側への光の漏れが実質
的になくなることを確認している。
It should be noted that the effect of preventing the generation of the parasitic waveguide is caused by the gap between the gap 11c in the direction perpendicular to the substrate surface,
That is, it depends on the depth of the groove 11b. According to the computer simulation, it has been confirmed that when the depth dimension of the groove 11b is at least about 50 nm, light leakage to the substrate 11A side is substantially eliminated.

【0159】また、GaNからなるn型コンタクト層1
5にアルミニウムを2%以上添加すると、基板11A側
への光の漏れをより効果的に抑制できることをも確認し
ている。
The n-type contact layer 1 made of GaN
It has also been confirmed that when aluminum is added at 2% or more to 5, the leakage of light to the substrate 11A side can be more effectively suppressed.

【0160】また、本実施形態においては、基板11A
の凸部11aの頂面に生成される単結晶核として窒化ガ
リウムを用いたが、他の窒化ガリウム系の混晶、すなわ
ち、Alu Gav Inw N(但し、u,v,wは、0≦
u,v,w≦1、u+v+w=1である。)であればよ
い。混晶の場合は、該混晶の組成に応じてELO成長に
最適な成長条件を選ぶことができる。
In this embodiment, the substrate 11A
Of was used gallium nitride as the single crystal nuclei generated on the top surface of the convex portion 11a, a mixed crystal of other gallium nitride-based, i.e., Al u Ga v In w N ( where, u, v, w are 0 ≦
u, v, w ≦ 1, u + v + w = 1. ). In the case of a mixed crystal, optimal growth conditions for ELO growth can be selected according to the composition of the mixed crystal.

【0161】また、基板11Aにサファイアを用いた
が、サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素や窒化ガリ
ウム等を用いてもよい。但し、炭化ケイ素を基板11A
に用いると、積層体30に引っ張り歪みが加わり、クラ
ックが発生しやすくなるため、溝部11bの断面幅をで
きるだけ小さくすることにより、n型コンタクト層15
が一体化されたときの膜厚が2μm未満となるようにす
ることが望ましい。また、基板11Aに炭化ケイ素や窒
化ガリウムを用いた場合は、へき開はM面及びA面のい
ずれの面でも容易となるが、溝部11bのストライプ方
向と直交する面でへき開する方が歩留まりを高くでき
る。
Although sapphire is used for the substrate 11A, silicon carbide, gallium nitride, or the like may be used instead of sapphire. However, silicon carbide is used for the substrate 11A.
In this case, a tensile strain is applied to the stacked body 30 and cracks are easily generated. Therefore, the cross-sectional width of the groove 11b is made as small as possible, so that the n-type contact layer 15 is formed.
It is desirable that the film thickness when integrated is less than 2 μm. In addition, when silicon carbide or gallium nitride is used for the substrate 11A, cleavage is easy on any of the M-plane and the A-plane, but the cleavage is more easily performed on the plane orthogonal to the stripe direction of the groove 11b. it can.

【0162】また、基板11Aに溝部11bを形成する
際に、RIE法によるドライエッチングを用いたが、溝
部11bの底面及び壁面にダメージ層を形成し、窒化ガ
リウム系半導体に選択成長性を付与できる方法であれ
ば、他のドライエッチング方法、例えば、イオンミリン
グ法を用いてもよい。
Further, when the groove 11b is formed in the substrate 11A, dry etching by the RIE method is used. However, a damage layer is formed on the bottom surface and the wall surface of the groove 11b so that the gallium nitride based semiconductor can be selectively grown. If it is a method, another dry etching method, for example, an ion milling method may be used.

【0163】また、溝部11bのダメージ層をELO成
長のためのマスク層としたが、析出した多結晶体がダメ
ージ層に付着するような場合、特に、基板11Aに窒化
ガリウムを用いる場合には、選択性をより向上させるた
めに、窒化シリコン等からなるマスク膜を溝部11bの
少なくとも底面上に形成することが好ましい。
Although the damaged layer of the groove 11b is used as a mask layer for ELO growth, when the deposited polycrystal adheres to the damaged layer, particularly when gallium nitride is used for the substrate 11A, In order to further improve the selectivity, it is preferable to form a mask film made of silicon nitride or the like on at least the bottom surface of the groove 11b.

【0164】なお、マスク膜13は、窒化シリコンに限
らず、第1の実施形態に示した誘電体、非晶質の絶縁体
でも良く、さらには、その第1変形例に示した高融点金
属又は高融点金属化物を用いることが好ましい。
The mask film 13 is not limited to silicon nitride, but may be the dielectric or amorphous insulator described in the first embodiment. Further, the high melting point metal shown in the first modified example may be used. Alternatively, it is preferable to use a metal having a high melting point.

【0165】以上説明したように、本実施形態に係る発
明は、レーザ素子に関するが、転位密度が低い窒化ガリ
ウム系結晶を得る半導体の製造方法としても適用でき
る。さらに、第1の実施形態のように、基板11上にシ
ード層12を設けないため、製造プロセスを簡略化でき
る。
As described above, the invention according to the present embodiment relates to a laser device, but can also be applied as a method of manufacturing a semiconductor for obtaining a gallium nitride-based crystal having a low dislocation density. Furthermore, unlike the first embodiment, since the seed layer 12 is not provided on the substrate 11, the manufacturing process can be simplified.

【0166】また、本実施形態に係る低転位密度領域を
有する窒化物半導体層を用いることにより、発光素子に
限らず、電子素子等の他の半導体素子を形成しても良
い。これにより、該半導体素子の高信頼性と高歩留まり
とを実現できる。
Further, by using the nitride semiconductor layer having the low dislocation density region according to the present embodiment, not only the light emitting element but also other semiconductor elements such as an electronic element may be formed. Thereby, high reliability and high yield of the semiconductor element can be realized.

【0167】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0168】図14は本発明の第3の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示してい
る。図14において、図1に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 14 shows a sectional structure of a gallium nitride based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 14, the same components as those shown in FIG.

【0169】第1の実施形態との構成上の相違点のみを
説明する。
Only the structural differences from the first embodiment will be described.

【0170】シード層12の各凸部12aの頂面から成
長して一体化された選択成長層14Aに窒化アルミニウ
ムガリウム(AlGaN)を用いる共に、n型AlGa
Nとn型GaNとを含む超格子構造を持つn型超格子ク
ラッド層16Aがn型コンタクト層15を兼ねる構成を
採る。これにより、MQW活性層18の光の閉じ込め係
数値を大きくしている。
Aluminum gallium nitride (AlGaN) is used for the selective growth layer 14A which is grown from the top surface of each projection 12a of the seed layer 12 and integrated, and n-type AlGa is used.
An n-type superlattice cladding layer 16A having a superlattice structure including N and n-type GaN also serves as the n-type contact layer 15. Thereby, the light confinement coefficient value of the MQW active layer 18 is increased.

【0171】図15は本実施形態に係る半導体レーザ素
子のリッジ部における基板と垂直な方向の屈折率分布
と、共振器端面の光強度分布との関係を示している。ま
た、図16は本実施形態に係る半導体レーザ素子から出
射されるレーザ光の共振器端面に平行な方向における遠
視野像を示している。
FIG. 15 shows the relationship between the refractive index distribution in the direction perpendicular to the substrate in the ridge portion of the semiconductor laser device according to the present embodiment and the light intensity distribution on the cavity facet. FIG. 16 shows a far-field image of a laser beam emitted from the semiconductor laser device according to the present embodiment in a direction parallel to the cavity end face.

【0172】第3の実施形態においては、シード層12
の溝部12bの深さを約50nmとし、n型超格子クラ
ッド層16Aの平均組成をAl0.07Ga0.93Nとしてい
る。また、n型光ガイド層17から上の積層体の構成
は、図37に示した従来の半導体レーザ素子と同等の構
成としている。
In the third embodiment, the seed layer 12
The groove 12b has a depth of about 50 nm, and the average composition of the n-type superlattice cladding layer 16A is Al 0.07 Ga 0.93 N. The configuration of the stacked body above the n-type light guide layer 17 is equivalent to the configuration of the conventional semiconductor laser device shown in FIG.

【0173】図15から分かるように、本実施形態に係
る半導体レーザ素子は基板11側への生成光の漏れがみ
られない。また、MQW活性層18への光の閉じ込め係
数値は、図41の場合の約1.54倍にも達することを
確認している。
As can be seen from FIG. 15, the semiconductor laser device according to the present embodiment does not show leakage of generated light to the substrate 11 side. In addition, it has been confirmed that the value of the light confinement coefficient of the light in the MQW active layer 18 reaches about 1.54 times that in the case of FIG.

【0174】これは、MQW活性層18が、シード層1
2の空隙部12cによって基板11と分離されている上
に、n型超格子クラッド層16Aとシード層12との間
に、光の屈折率がn型超格子クラッド層16Aよりも小
さいか又同等の屈折率を持つn型AlGaNからなる選
択成長層14Aを設けていることによる。これにより、
n型超格子クラッド層16Aと基板11との間に寄生的
な導波路が形成されないため、MQW活性層18におけ
る光の閉じ込め係数値の生成光の漏れによる低下を抑制
できる。
This is because the MQW active layer 18 has the seed layer 1
In addition to being separated from the substrate 11 by the two voids 12c, the refractive index of light between the n-type superlattice cladding layer 16A and the seed layer 12 is smaller than or equal to that of the n-type superlattice cladding layer 16A. Is provided by providing the selective growth layer 14A made of n-type AlGaN having a refractive index of This allows
Since no parasitic waveguide is formed between the n-type superlattice cladding layer 16A and the substrate 11, a decrease in the light confinement coefficient value in the MQW active layer 18 due to leakage of generated light can be suppressed.

【0175】なお、この寄生的な導波路の生成を阻止す
る効果は、空隙部12cの基板面に垂直な方向の間隔、
すなわち溝部12bの深さ寸法に依存する。前述したよ
うに、溝部12bの深さ寸法が少なくとも50nm程度
あれば、基板11側への光の漏れを実質的になくすこと
ができる。
The effect of preventing the generation of the parasitic waveguide is attributable to the spacing of the gap 12c in the direction perpendicular to the substrate surface.
That is, it depends on the depth dimension of the groove 12b. As described above, if the depth of the groove 12b is at least about 50 nm, light leakage to the substrate 11 can be substantially eliminated.

【0176】また、選択成長層14Aのアルミニウムの
組成は、2%以上、望ましくは4%以上とすることによ
り、生成光の基板11側への漏れを抑制できる。
Further, by setting the aluminum composition of the selective growth layer 14A to 2% or more, preferably 4% or more, leakage of generated light to the substrate 11 side can be suppressed.

【0177】また、本実施形態においても、選択成長層
14Aを成長する際に、AlGaNからなる多結晶体が
マスク膜13上に析出したままELO成長を続行して
も、種結晶である凸部12aの頂面と多結晶体が析出し
た溝部12bの底面との間には段差が生じているため、
多結晶体により選択成長層14Aの結晶性が劣化するこ
とがない。その結果、積層体30の結晶性のばらつきを
大きく低減でき、半導体レーザ素子の製造の歩留まりが
向上する。
Also in the present embodiment, when the selective growth layer 14A is grown, even if the ELO growth is continued while the polycrystalline body made of AlGaN is deposited on the mask film 13, the projections serving as seed crystals are formed. Since there is a step between the top surface of 12a and the bottom surface of the groove 12b on which the polycrystal is deposited,
The polycrystalline body does not deteriorate the crystallinity of the selective growth layer 14A. As a result, the variation in the crystallinity of the stacked body 30 can be greatly reduced, and the production yield of the semiconductor laser device is improved.

【0178】以下、積層体30上のリッジ部31の位置
合わせ方法について説明する。
Hereinafter, a method of positioning the ridge portion 31 on the laminate 30 will be described.

【0179】積層体30における空隙部12cの上方の
低転位密度領域にリッジ部31を形成するには、フォト
リソグラフィ法によりリッジ部31の位置決めを高精度
に行なう必要がある。
In order to form the ridge portion 31 in the low dislocation density region above the void portion 12c in the laminate 30, it is necessary to position the ridge portion 31 with high accuracy by photolithography.

【0180】図17は積層体30を形成する前の選択成
長層14の光学顕微鏡による平面写真と、それと対応す
る選択成長層14の断面構成を表わしている。図17に
示すように、光学顕微鏡によって、低転位密度領域14
cは、高転位密度領域14b及び接合部14aと容易に
識別できる。従って、フォトリソグラフィ法によるリッ
ジ部31の位置決めを行なう工程において、専用のアラ
イメントパターン(位置合わせマーク)を用意する必要
がない。
FIG. 17 shows a plan photograph of the selective growth layer 14 before forming the laminate 30 by an optical microscope, and a cross-sectional structure of the selective growth layer 14 corresponding thereto. As shown in FIG. 17, a low dislocation density region 14
c can be easily distinguished from the high dislocation density region 14b and the junction 14a. Therefore, it is not necessary to prepare a dedicated alignment pattern (alignment mark) in the step of positioning the ridge portion 31 by the photolithography method.

【0181】また、共振器端面の形成には、基板11及
び積層体30をへき開する必要がある。本実施形態にお
いても、シード層12に設けた空隙部12cにより、基
板11に生じた傷が空隙部12cでとどまるため、積層
体30への影響を確実に低減できる。
In order to form the resonator end face, it is necessary to cleave the substrate 11 and the laminate 30. Also in the present embodiment, since the gaps 12c provided in the seed layer 12 cause the scratches generated on the substrate 11 to stay in the gaps 12c, the influence on the stacked body 30 can be reliably reduced.

【0182】本実施例においては、n側電極24はn型
超格子クラッド層16Aと接するように形成されてお
り、n型超格子クラッド層16Aをn型コンタクト層と
している。
In this embodiment, the n-side electrode 24 is formed so as to be in contact with the n-type superlattice cladding layer 16A, and the n-type superlattice cladding layer 16A is used as an n-type contact layer.

【0183】前述したように、MQW活性層18からの
生成光が基板11側に漏れないためには、n型光ガイド
層17と空隙部12cとの間にアルミニウムを含む半導
体層によって構成する必要がある。ところが、n側電極
24を形成するためのn型コンタクト層にアルミニウム
の組成が大きいバルク層(単層)、例えば、n型Al
0.07Ga0.93Nからなる単層を用いると、該単層の抵抗
率が窒化ガリウムと比べて2倍程度に増えたり、さらに
はコンタクト抵抗が増えたりして、レーザ素子の駆動電
圧が増大してしまう。
As described above, the MQW active layer 18
In order to prevent the generated light from leaking to the substrate 11, an n-type light guide
Semiconductor containing aluminum between the layer 17 and the gap 12c
It must be composed of body layers. However, the n-side electrode
Aluminum for the n-type contact layer for forming
Layer (single layer) having a large composition of, for example, n-type Al
0.07Ga0.93When a single layer of N is used, the resistance of the single layer
The rate is about twice that of gallium nitride,
Drive current of the laser element
The pressure will increase.

【0184】本願発明者らは種々検討を重ねた結果、例
えば、n型Al0.14Ga0.86Nとn型GaNとからなる
n型超格子クラッド層16Aの比抵抗は単層のn型Ga
N層の比抵抗とほぼ同等となるという知見を得ている。
これは超格子半導体層に生成される2次元電子ガスの移
動度が大きいためである。さらに、本願発明者らは、超
格子を構成する単位層の膜厚を十分に小さく、例えば2
nm程度とすることにより、コンタクト抵抗がn型Ga
N層と同等にできるという知見をも得ている。このとき
のn型不純物のドーピング濃度を1×1018cm-3程度
としている。
As a result of various studies, the present inventors have found that, for example, the specific resistance of the n-type superlattice cladding layer 16A composed of n-type Al 0.14 Ga 0.86 N and n-type GaN is a single-layer n-type Ga
It has been found that the specific resistance is almost equal to the specific resistance of the N layer.
This is because the mobility of the two-dimensional electron gas generated in the superlattice semiconductor layer is large. Further, the inventors of the present application have set the thickness of the unit layer constituting the superlattice sufficiently small, for example, 2
nm, the contact resistance becomes n-type Ga.
It has also been found that it can be made equivalent to the N layer. At this time, the doping concentration of the n-type impurity is about 1 × 10 18 cm −3 .

【0185】これにより、AlGaNとGaNとを超格
子構造とすることにより、AlGaNの低屈折率を生か
しながら、同時に低抵抗化をも実現でき、低電圧化を確
実に達成できる。
Thus, by making AlGaN and GaN have a superlattice structure, it is possible to realize low resistance while utilizing the low refractive index of AlGaN, and to surely achieve low voltage.

【0186】なお、超格子層は、アルミニウムの平均組
成が2%で且つ膜厚がλ/(4n)以下が好ましい。こ
こで、λは光の波長であり、nは単位層の屈折率であ
る。
The superlattice layer preferably has an average aluminum composition of 2% and a thickness of λ / (4n) or less. Here, λ is the wavelength of light, and n is the refractive index of the unit layer.

【0187】さらに、本実施形態によると、図17に示
す選択成長層14Aの低転位密度領域14cは、原子間
力顕微鏡(Atomic-Force-Microscopy:AFM)による
測定によって、一様なステップフロー成長が確認されて
おり、表面は良好な平坦性を有している。その結果、イ
ンジウムを含むMQW活性層18の成長時に、インジウ
ムの局所的な偏析が生じなくなるので、しきい値電流を
低減することができる。
Further, according to the present embodiment, the low dislocation density region 14c of the selective growth layer 14A shown in FIG. 17 has a uniform step flow growth as measured by an atomic force microscope (AFM). Have been confirmed, and the surface has good flatness. As a result, when the MQW active layer 18 containing indium is grown, local segregation of indium does not occur, so that the threshold current can be reduced.

【0188】また、基板11にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート(NGO)又は窒化ガリウム等を用いてもよい。
Although sapphire was used for the substrate 11,
Instead of sapphire, for example, silicon carbide, neodymium gallate (NGO), gallium nitride, or the like may be used.

【0189】また、シード層12の上部の凸部12aの
形成にリフトオフ法を用いたが、凸部12a及び溝部1
2bが形成でき、該溝部12bの少なくとも底面上にマ
スク膜13が残る方法であれば、他の方法を用いてもよ
い。
The lift-off method was used to form the protrusions 12a on the seed layer 12, but the protrusions 12a and the grooves 1a were not used.
2b can be formed as long as the mask film 13 remains on at least the bottom surface of the groove 12b.

【0190】また、マスク膜13は、空隙部12cが形
成されればよく、溝部12bの底面上にのみ形成しても
よい。
The mask film 13 may be formed only on the bottom surface of the groove 12b, as long as the space 12c is formed.

【0191】また、マスク膜13には、ECRスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。
For the mask film 13, a dielectric such as silicon nitride or silicon oxide by ECR sputtering may be used, and more preferably, a high melting point metal such as tungsten or a silicide thereof is used.

【0192】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0193】図18は本発明の第4の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示してい
る。図18において、図1に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 18 shows a sectional structure of a gallium nitride based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 18, the same components as those shown in FIG.

【0194】第3の実施形態との構成上の相違点のみを
説明する。
Only differences in structure from the third embodiment will be described.

【0195】第3の実施形態に係るAlGaNからなる
選択成長層14Aを、図18に示すように、シード層1
2の凸部12aの頂面の近傍に形成されたGaNからな
る第1の選択成長層14Bと、該第1の選択成長層14
Bの上方及び側方を覆う、AlGaNからなる第2の選
択成長成長14Cとの2層構造としている。
As shown in FIG. 18, the selective growth layer 14A made of AlGaN according to the third embodiment is
A first selective growth layer 14B made of GaN formed near the top surface of the second protrusion 12a;
It has a two-layer structure with the second selective growth 14C made of AlGaN, which covers the upper side and the side of B.

【0196】また、n型コンタクト層を兼ねるn型超格
子クラッド層16Aを、n型超格子コンタクト層15A
と単層のAl0.07Ga0.93Nからなるn型クラッド層1
6との2層構造としている。ここでは、n型超格子コン
タクト層15Aの構成を、n型Al0.1Ga0.9Nとn型
GaNとからなる超格子構造としている。
The n-type superlattice cladding layer 16A also serving as the n-type contact layer is replaced with the n-type superlattice contact layer 15A.
And n-type cladding layer 1 composed of a single layer of Al 0.07 Ga 0.93 N
6 has a two-layer structure. Here, it is the structure of the n-type superlattice contact layer 15A, a superlattice structure composed of a n-type Al 0.1 Ga 0.9 N and n-type GaN.

【0197】また、積層体30の上部におけるリッジ部
31には、該リッジ部31の上面にのみp側電極23を
形成し、該p側電極23及びリッジ部31を覆うように
p側配線電極25が形成されている。同様に、n側電極
24上には該n側電極24を覆うn側配線電極26が形
成されている。
Further, on the ridge portion 31 on the upper part of the stacked body 30, the p-side electrode 23 is formed only on the upper surface of the ridge portion 31, and the p-side wiring electrode is formed so as to cover the p-side electrode 23 and the ridge portion 31. 25 are formed. Similarly, an n-side wiring electrode 26 that covers the n-side electrode 24 is formed on the n-side electrode 24.

【0198】以下、本実施形態に係る半導体レーザ素子
の製造方法の特徴を説明する。
The features of the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present embodiment will be described below.

【0199】まず、シード層12の各凸部12aの頂面
を種結晶として成長する複数の第1の選択成長層14B
を成長させる。続いて、各第1の選択成長層14Bを種
結晶として成長する第2の選択成長層14C同士が接合
して一体化するまでは、第1及び第2の選択成長層14
B、14Cの成長圧力を200Torr程度と比較的低
く設定している。
First, a plurality of first selective growth layers 14B which grow as a seed crystal using the top surface of each projection 12a of the seed layer 12 as a seed crystal
Grow. Subsequently, the first and second selective growth layers 14C are joined until the second selective growth layers 14C, which grow using the first selective growth layers 14B as seed crystals, are joined and integrated.
The growth pressures of B and 14C are set relatively low at about 200 Torr.

【0200】これは、減圧状態とする程、第1及び第2
の選択成長層14B、14Cの成長速度が、基板面に垂
直のC軸方向と比べて、シード層12のA軸方向、すな
わち、溝部12bを横切る方向の方が大きくなるからで
ある。
This is because the more the pressure is reduced, the more the first and second
This is because the growth rate of the selective growth layers 14B and 14C is higher in the A-axis direction of the seed layer 12, that is, in the direction crossing the groove 12b than in the C-axis direction perpendicular to the substrate surface.

【0201】これに対して、MQW活性層18は成長時
の圧力を300Torr程度に高くして行なう。これ
は、成長圧力を高くした方が、蒸気圧が高いインジウム
の蒸発を抑制でき、MQW活性層18の結晶品質を高く
しやすいためである。従って、積層体30を形成する際
には、第1及び第2の選択成長層14B、14Cと成長
圧力を変更することになる。
On the other hand, the MQW active layer 18 is formed by increasing the pressure during growth to about 300 Torr. This is because, when the growth pressure is increased, evaporation of indium having a high vapor pressure can be suppressed, and the crystal quality of the MQW active layer 18 is easily increased. Therefore, when forming the stacked body 30, the growth pressures of the first and second selective growth layers 14B and 14C are changed.

【0202】このように、連続する窒化物半導体の成長
工程において、成長圧力を変更するには、稼働中に成長
圧力を変更可能な1つの結晶成長炉を用いても良く、ま
た、それぞれの成長圧力に設定された別々の結晶成長炉
を用いても良い。
As described above, in the continuous nitride semiconductor growth process, in order to change the growth pressure, one crystal growth furnace capable of changing the growth pressure during operation may be used. Separate crystal growth furnaces set at a pressure may be used.

【0203】第4の実施形態に係る半導体レーザ素子
は、第3の実施形態と同様に、図15に示した屈折率分
布及び光強度分布を示し、図16に示した出射光の遠視
野像を得ている。
The semiconductor laser device according to the fourth embodiment shows the refractive index distribution and the light intensity distribution shown in FIG. 15 similarly to the third embodiment, and the far-field pattern of the emitted light shown in FIG. Have gained.

【0204】これは、MQW活性層18が、シード層1
2の空隙部12cによって基板11と分離されている上
に、n型クラッド層16とシード層12との間に、光の
屈折率がn型クラッド層16Aよりも小さいか又は同等
の屈折率を持つn型超格子コンタクト層15A及び第2
の選択成長層14Cを設けているからである。これによ
り、n型クラッド層16と基板11との間に寄生的な導
波路が形成されず、MQW活性層18における光の閉じ
込め係数値の生成光の漏れによる低下を抑制できる。
This is because the MQW active layer 18 has the seed layer 1
In addition to being separated from the substrate 11 by the two voids 12c, the refractive index of light between the n-type cladding layer 16 and the seed layer 12 is smaller than or equal to that of the n-type cladding layer 16A. Having the n-type superlattice contact layer 15A and the second
This is because the selective growth layer 14C is provided. As a result, no parasitic waveguide is formed between the n-type cladding layer 16 and the substrate 11, and a decrease in the light confinement coefficient value in the MQW active layer 18 due to leakage of generated light can be suppressed.

【0205】なお、本実施形態の場合は、計算機シミュ
レーションの結果、溝部12bの深さ寸法が少なくとも
20nm程度あれば、基板11側への光の漏れを実質的
になくすことができることを確認している。
In the case of the present embodiment, as a result of computer simulation, it was confirmed that if the depth of the groove 12b is at least about 20 nm, light leakage to the substrate 11 can be substantially eliminated. I have.

【0206】また、第2の選択成長層14Cのアルミニ
ウムの組成は、2%以上、望ましくは4%以上とするこ
とにより、生成光の基板11側への漏れを抑制できる。
By setting the aluminum composition of the second selective growth layer 14C to 2% or more, preferably 4% or more, leakage of generated light to the substrate 11 side can be suppressed.

【0207】以上の構成により、MQW活性層18への
光閉じ込め係数値は、図41の場合の約1.5倍とな
り、レーザのしきい値電流を低減できる。
With the above configuration, the value of the light confinement coefficient in the MQW active layer 18 is about 1.5 times that in FIG. 41, and the threshold current of the laser can be reduced.

【0208】次に、本発明に係る凸部12aの頂面を種
結晶とする選択成長法と、図38に示す、平坦なシード
層をストライプ状にマスクする第2の従来例の選択成長
法との成長機構の相違点を説明する。
Next, the selective growth method according to the present invention using the top surface of the projection 12a as a seed crystal, and the second conventional selective growth method shown in FIG. 38 in which a flat seed layer is masked in a stripe shape. The difference of the growth mechanism from the above will be described.

【0209】図19(a)は第4の実施形態に係る選択
成長機構を模式的に表わしており、図19(b)は第2
の従来例に係る選択成長機構を模式的に表わしている。
FIG. 19A schematically shows a selective growth mechanism according to the fourth embodiment, and FIG.
1 schematically shows a selective growth mechanism according to the conventional example.

【0210】良く知られているように、分子等からなる
反応種が所望の結晶体に成長するまでには、結晶体の表
面上やマスク膜の表面上において、反応種が吸着、拡散
及び蒸発等を繰り返すというプロセスを経る。例えば、
GaNからなる結晶表面に吸着した原子は結晶表面の上
面であるテラス上を拡散する。また、表面に吸着された
原子はステップと呼ばれるテラス上の段差部で結晶化す
る。
As is well known, the reactive species are adsorbed, diffused and evaporated on the surface of the crystal and on the surface of the mask film before the reactive species composed of molecules and the like grow into a desired crystal. And so on. For example,
The atoms adsorbed on the GaN crystal surface diffuse on the terrace, which is the upper surface of the crystal surface. Further, the atoms adsorbed on the surface are crystallized at a step portion on the terrace called a step.

【0211】図19(b)に示すように、従来のELO
成長の場合においても、マスク膜403上で同様のプロ
セスを経る。すなわち、マスク膜403上を拡散した原
子は、GaNからなる半導体層404の端部に吸着す
る。このとき、マスク膜403を構成するシリコン又は
酸素が、水素やアンモニアの還元作用によって分解され
て、不純物として半導体層404に取り込まれることに
より、半導体層404の結晶性が劣化する。
As shown in FIG. 19B, a conventional ELO
In the case of growth, the same process is performed on the mask film 403. That is, the atoms diffused on the mask film 403 are adsorbed to the edge of the semiconductor layer 404 made of GaN. At this time, silicon or oxygen included in the mask film 403 is decomposed by the reducing action of hydrogen or ammonia and is taken into the semiconductor layer 404 as an impurity, so that the crystallinity of the semiconductor layer 404 is deteriorated.

【0212】これに対して、図19(a)に示すよう
に、本実施形態においては、マスク膜13上を拡散し
て、GaNからなる第1の選択成長層14Bに取り込ま
れる原子はない。それは、第1の選択成長層14Bの下
面に結晶が成長し得ないためである。このように、マス
ク膜13上の反応種の結晶成長への寄与が従来のELO
法と異なっており、このことから、本発明の成長機構は
従来のELO法による成長機構と異なっている。
On the other hand, as shown in FIG. 19A, in this embodiment, there are no atoms that diffuse on the mask film 13 and are taken into the first selective growth layer 14B made of GaN. This is because crystals cannot grow on the lower surface of the first selective growth layer 14B. As described above, the contribution of the reactive species on the mask film 13 to the crystal growth is caused by the conventional ELO.
Therefore, the growth mechanism of the present invention is different from the conventional ELO growth mechanism.

【0213】本実施形態においては、第1の選択成長層
14BにGaNを用い、第2の選択成長層14CにAl
0.05Ga0.95Nを用いたが、第1の選択成長層14Bに
は、アルミニウムの組成が4%以下のAlx Gay In
z N(x+y+z=1)からなる窒化物半導体であれば
よい。
In this embodiment, GaN is used for the first selective growth layer 14B, and Al is used for the second selective growth layer 14C.
Although 0.05 Ga 0.95 N was used, the first selective growth layer 14B had an Al x Ga y In composition of 4% or less in aluminum.
Any nitride semiconductor made of zN (x + y + z = 1) may be used.

【0214】以下、低屈折率を有する第2の選択成長層
14Cを成長するよりも前に、シード層12を種結晶と
する第1の選択成長層14Bを形成する目的を図面に基
づいて説明する。
Hereinafter, the purpose of forming the first selective growth layer 14B using the seed layer 12 as a seed crystal before growing the second selective growth layer 14C having a low refractive index will be described with reference to the drawings. I do.

【0215】第3の実施形態で説明したように、基板面
に対して垂直な方向の横モード制御及びMQW活性層1
8への光の閉じ込め係数値を大きくするのであれば、選
択成長層を2層構造とする必要はない。
As described in the third embodiment, the lateral mode control in the direction perpendicular to the substrate surface and the MQW active layer 1
If the value of the light confinement coefficient of light to 8 is increased, the selective growth layer does not need to have a two-layer structure.

【0216】ところが、図20(b)に示すように、A
lGaNからなる選択成長層14Aにおいてアルミニウ
ムの組成が4%を越える場合には、選択成長層14Aの
成長方向の端面にうねり14dが生じる場合がある。選
択成長層14Aの成長条件、例えば成長圧力、成長温
度、又はIII 族源に対するV族源のモル比であるV/II
I 比等に適当な値を設定すれば多少の改善はされるもの
の、量産を考えると、成長端面のうねり14dの発生を
極力なくすことが好ましい。
However, as shown in FIG.
When the composition of aluminum in the selective growth layer 14A made of lGaN exceeds 4%, undulations 14d may be generated on the end face in the growth direction of the selective growth layer 14A. The growth conditions of the selective growth layer 14A, for example, growth pressure, growth temperature, or V / II which is a molar ratio of a group V source to a group III source.
Although a slight improvement can be achieved by setting an appropriate value for the I ratio or the like, it is preferable to minimize the generation of the undulation 14d on the growth end face in consideration of mass production.

【0217】本願発明者らは、シード層12を種結晶と
する選択成長層には、アルミニウムの組成を小さくした
窒化物半導体層を用いることが好ましいことを見いだし
ている。
The present inventors have found that it is preferable to use a nitride semiconductor layer having a low aluminum composition for the selective growth layer using the seed layer 12 as a seed crystal.

【0218】具体的には、図20(a)に示すように、
まず、アルミニウムの組成が4%以下の窒化ガリウム系
半導体からなる第1の選択成長層14Bをシード層12
の凸部12の近傍に成長しておき、その後、成長した第
1の選択成長層14Bを種結晶として、アルミニウムの
組成が4%を越え、低屈折率を有する窒化ガリウム系半
導体からなる第2の選択成長層14Cを成長する。これ
により、第2の選択成長層14Cは成長端面にうねり1
4dを生じない良好なラテラル成長を行なえるようにな
る。
More specifically, as shown in FIG.
First, the first selective growth layer 14B made of a gallium nitride-based semiconductor having a composition of aluminum of 4% or less is used as the seed layer 12.
The second selective growth layer 14B is used as a seed crystal, and then the second selective growth layer 14B is formed of a gallium nitride based semiconductor having a composition of aluminum exceeding 4% and having a low refractive index. The selective growth layer 14C is grown. As a result, the second selective growth layer 14C undulates on the growth end face.
Good lateral growth without 4d can be achieved.

【0219】また、第2の選択成長層14Cは、そのア
ルミニウムの組成が大きい程、また、その成長時間が長
いほど、マスク膜13上に多結晶体41が析出しやすく
なる。これはGaN結晶と比べてAlGaN結晶又はA
lN結晶の蒸発速度が小さいためである。
In the second selective growth layer 14C, the polycrystalline body 41 is more likely to be deposited on the mask film 13 as the composition of aluminum is larger and the growth time is longer. This is because AlGaN crystal or A
This is because the evaporation rate of the 1N crystal is low.

【0220】図21(a)〜図21(d)に示すよう
に、GaNからなり、多結晶体41が析出しにくい第1
の選択成長層14Bを最初に成長することにより、成長
端面が接合するまでに要する第2の選択成長層14Cの
成長時間を短くすることができる。
As shown in FIGS. 21 (a) to 21 (d), the first layer made of GaN and in which the polycrystalline body 41 is difficult to deposit is formed.
By growing the selective growth layer 14B first, the growth time of the second selective growth layer 14C required until the growth end faces are joined can be shortened.

【0221】また、図21(c)第1の選択成長層14
Bが傘状に成長するため、マスク膜13上に供給される
反応種の量を低減できる。これらの効果により、マスク
膜13上の多結晶体41の析出量を大きく低減できるよ
うになり、空隙部12cの上方に成長する積層体30へ
の影響を極めて小さくすることができる。その結果、光
の閉じ込め係数値を確実に大きくできる上に、積層体3
0の結晶性が向上してレーザ素子としての動作特性のば
らつきを大きく低減できるので、製造の歩留まりをも確
実に向上することができる。
FIG. 21C shows the first selective growth layer 14.
Since B grows in an umbrella shape, the amount of reactive species supplied on the mask film 13 can be reduced. With these effects, the amount of the polycrystalline body 41 deposited on the mask film 13 can be greatly reduced, and the influence on the stacked body 30 growing above the void portion 12c can be extremely reduced. As a result, the light confinement coefficient value can be reliably increased, and the laminate 3
Since the crystallinity of 0 is improved and the variation in the operating characteristics of the laser device can be greatly reduced, the production yield can be surely improved.

【0222】なお、本実施形態においては、基板11に
サファイアを用いたが、サファイアに代えて、例えば炭
化ケイ素、ネオジムガレート又は窒化ガリウム等を用い
てもよい。
Although sapphire is used for the substrate 11 in the present embodiment, for example, silicon carbide, neodymium gallate, gallium nitride, or the like may be used instead of sapphire.

【0223】また、マスク膜13は、空隙部12cが形
成されれば、溝部12bの底面上にのみ形成してもよ
い。
The mask film 13 may be formed only on the bottom surface of the groove 12b as long as the space 12c is formed.

【0224】また、マスク膜13には、ECRスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。
The mask film 13 may be made of a dielectric such as silicon nitride or silicon oxide by ECR sputtering, and more preferably, a high melting point metal such as tungsten or a silicide thereof.

【0225】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0226】図22及び図23は本発明の第5の実施形
態に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子であって、図
22は積層体のM面における断面構成、すなわち基板の
A面における断面構成を示し、図23図22のXXIII−X
XIII線における断面を示し、積層体のA面、すなわち基
板のM面における断面構成を示している。図22及び図
23において、図1に示す構成部材と同一の構成部材に
は同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIGS. 22 and 23 show a gallium nitride based semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 22 shows a cross-sectional structure of the stacked body on the M-plane, that is, a cross-sectional structure on the A-plane of the substrate. XXIII-X of FIG. 23 and FIG.
3 shows a cross section taken along the line XIII, and shows a cross-sectional configuration on the A plane of the laminate, that is, the M plane of the substrate. 22 and 23, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0227】第5の実施形態は、MQW活性層18を含
む積層体30から、平坦な共振器端面32を持つ半導体
レーザ素子を確実に形成できるようにすることを特徴と
する。
The fifth embodiment is characterized in that a semiconductor laser device having a flat resonator end face 32 can be reliably formed from a laminate 30 including an MQW active layer 18.

【0228】図22に示すように、シード層12の上部
には、断面幅が約3μmの凸部12aと断面幅が約12
μmの溝部12bとを一周期とする周期構造体の34周
期(長さ510μm)ごとに、溝部12bの断面幅を約
20μmと大きくした拡大溝部12dが形成されてい
る。
As shown in FIG. 22, a convex portion 12a having a cross section width of about 3 μm and a
Enlarged groove portions 12d in which the cross-sectional width of the groove portion 12b is increased to about 20 μm are formed at every 34 periods (510 μm length) of the periodic structure having one period of the groove portion 12b of μm.

【0229】第1の実施形態と同様の方法で積層体30
を形成すると、シード層12の各凸部12aの頂面を種
結晶としてラテラル成長する積層体30は、拡大溝部1
2dの上方では接合されないため、隣接する積層体30
のA面同士の成長端面が接することなく現われる。この
成長端面は、自然形成された結晶面であるため、M面等
の他の面方位が全く混在していない。従って、この成長
端面を共振器端面32に用いると、図43に示した従来
の半導体レーザ素子のように、A面とM面とが混在する
ことにより生ずる共振器端面におけるミラー損失を防止
できる。
In the same manner as in the first embodiment, the laminate 30
Is formed, the stacked body 30 that laterally grows using the top surface of each convex portion 12a of the seed layer 12 as a seed crystal becomes the enlarged groove portion 1
Since it is not bonded above 2d, the adjacent stacked body 30
The growth end faces of the A-planes appear without contact with each other. Since this growth end face is a naturally formed crystal face, other face orientations such as the M face do not exist at all. Therefore, when this growth end face is used as the resonator end face 32, it is possible to prevent the mirror loss at the resonator end face caused by the mixture of the A-plane and the M-plane as in the conventional semiconductor laser device shown in FIG.

【0230】この自然形成されたA面を持つ成長端面を
原子間力顕微鏡(AFM)により観察すると、その表面
は荒さの2乗の平均値が1nm以下となる極めて平坦な
表面を得られていることを確認している。
When the growth end face having the naturally formed A-plane is observed by an atomic force microscope (AFM), an extremely flat surface having an average squared roughness of 1 nm or less is obtained. Make sure that.

【0231】さらに、この成長端面を共振器端面32と
すると、エネルギーギャップがMQW活性層18よりも
大きいp型光ガイド層19、p型クラッド層20が共振
器端面32上に形成されているため、p型光ガイド層1
9及びp型クラッド層20における端面上の領域で出射
光が吸収されることがない。これにより、積層体30に
おける共振器端面32の近傍の温度上昇が抑制されるの
で、端面劣化による信頼性の低下を防止できる。
Further, assuming that the growth end face is a resonator end face 32, the p-type optical guide layer 19 and the p-type clad layer 20 having an energy gap larger than that of the MQW active layer 18 are formed on the resonator end face 32. , P-type light guide layer 1
The outgoing light is not absorbed in the regions on the end faces of the p-type cladding layer 9 and the p-type cladding layer 20. This suppresses a temperature rise in the vicinity of the resonator end face 32 in the stacked body 30, thereby preventing a decrease in reliability due to end face deterioration.

【0232】第5の実施形態に係る半導体レーザ素子に
よると、ストライプ状の凸部12aの頂面を種結晶とす
るELO成長法を用いると共に、さらに、凸部12a同
士の側面により形成される溝部12bの形成周期をその
形成周期よりも大きい周期で拡大溝部12dを設けてい
る。これにより、拡大溝部12dの上方に積層体30の
成長端面がそのまま露出するため、この自然形成された
露出面が共振器の端面32となる。この共振器端面を持
つ本実施形態に係る半導体レーザ素子と、図39に示す
第2の従来例に係る半導体レーザ素子とのレーザ光の発
振しきい値を比較すると、本実施形態に係るレーザ素子
の方が約30%も低減する。
According to the semiconductor laser device of the fifth embodiment, the ELO growth method in which the top surface of the stripe-shaped protrusions 12a is used as a seed crystal is used, and further, the groove formed by the side surfaces of the protrusions 12a is used. The enlarged groove portion 12d is provided with a formation cycle of 12b larger than the formation cycle. As a result, the growth end face of the stacked body 30 is exposed as it is above the enlarged groove 12d, so that the naturally formed exposed face becomes the end face 32 of the resonator. Comparing the oscillation threshold of laser light between the semiconductor laser device according to the present embodiment having this cavity facet and the semiconductor laser device according to the second conventional example shown in FIG. 39, the laser device according to the present embodiment Reduces about 30%.

【0233】なお、基板11にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート(NGO)又は窒化ガリウム等を用いてもよい。
Although sapphire was used for the substrate 11,
Instead of sapphire, for example, silicon carbide, neodymium gallate (NGO), gallium nitride, or the like may be used.

【0234】また、マスク膜13は、空隙部12cが形
成されれば、溝部12bの底面上にのみ形成してもよ
い。
The mask film 13 may be formed only on the bottom surface of the groove 12b if the space 12c is formed.

【0235】また、マスク膜13には、ECRスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。
The mask film 13 may be made of a dielectric such as silicon nitride or silicon oxide by ECR sputtering, and more preferably, a high melting point metal such as tungsten or a silicide thereof.

【0236】また、シード層12の上部に設けた凸部1
2a及び溝部12bの幅はそれぞれ3μm及び12μm
に限られないが、凸部12aの幅を溝部12bの幅より
も小さくする方が好ましい。このようにすると、凸部1
2aの頂面の種結晶から積層体30に伝播する転位の影
響を低減でき、転位によるレーザ素子の動作特性の劣化
を防止できるので、該レーザ素子の信頼性を向上するこ
とができる。
The projection 1 provided above the seed layer 12
2a and the width of the groove 12b are 3 μm and 12 μm, respectively.
However, it is preferable that the width of the protrusion 12a be smaller than the width of the groove 12b. By doing so, the convex portion 1
The influence of dislocations propagating from the seed crystal on the top surface of 2a to the stacked body 30 can be reduced, and the operating characteristics of the laser element due to the dislocations can be prevented, so that the reliability of the laser element can be improved.

【0237】また、シード層12の上部の拡大溝部12
dの形成周期も共振器長に合わせて適当な値に設定すれ
ばよい。
In addition, the enlarged groove 12 above the seed layer 12
The period for forming d may be set to an appropriate value in accordance with the length of the resonator.

【0238】第5の実施形態においては、凸部12aの
ストライプ方向として積層体30のM軸方向を選び、そ
の自然形成されたA面を共振器端面32としたが、代わ
りに、凸部12aのストライプ方向として積層体30の
M軸と直交するA軸方向を選ぶと、M面が自然形成され
る。従って、A軸方向に延びるストライプ状の凸部12
aを形成することにより、自然形成されたM面を共振器
端面32に持ち、しきい値電流を大きく低減でき且つ信
頼性が向上する半導体レーザ素子を得ることができる。
In the fifth embodiment, the M-axis direction of the multilayer body 30 is selected as the stripe direction of the convex portion 12a, and the naturally formed A surface is used as the resonator end surface 32. When the direction of the A-axis orthogonal to the M-axis of the laminate 30 is selected as the stripe direction of the M, the M plane is naturally formed. Therefore, the stripe-shaped protrusions 12 extending in the A-axis direction are provided.
By forming a, it is possible to obtain a semiconductor laser device having a naturally formed M-plane at the cavity facet 32, capable of greatly reducing the threshold current and improving the reliability.

【0239】(第5の実施形態の第1変形例)以下、本
発明の第5の実施形態の第1変形例について図面を参照
しながら説明する。
(First Modification of Fifth Embodiment) Hereinafter, a first modification of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0240】図24は第5の実施形態の第1変形例に係
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のM
面における断面構成、すなわち基板のA面における断面
構成を示している。図24においては、図22に示す構
成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。
FIG. 24 is a cross-sectional view of a stacked body in a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first modification of the fifth embodiment.
2 shows a cross-sectional configuration in the plane, that is, a cross-sectional configuration in the A-plane of the substrate. 24, the same components as those shown in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals.

【0241】図24に示すように、第1変形例に係る半
導体レーザ素子は、積層体30の共振器端面32を自然
形成する拡大溝部12dの内側に隣接する溝部をも断面
幅が20μm程度に拡大された拡大溝部12dを有して
いる。これにより、積層体30の共振器端面側の両端部
に、それぞれの対向面がA面からなる側面空隙部30a
が形成されている。
As shown in FIG. 24, in the semiconductor laser device according to the first modification, the cross-sectional width of the groove adjacent to the inside of the enlarged groove 12d which naturally forms the resonator end face 32 of the multilayer body 30 is reduced to about 20 μm. It has an enlarged groove 12d. Thereby, the side gap portions 30a each having the opposing surface formed of the A surface are formed at both end portions of the stacked body 30 on the resonator end surface side.
Are formed.

【0242】このように、共振器端面32に、屈折率が
1である側面空隙部30aと、屈折率が約2.6の窒化
ガリウム系半導体からなる積層体30とを組み合わせる
ことにより、高屈折率差を実現できるため、共振器端面
32におけるレーザ光の反射率を誘電体膜等によりコー
ティングする場合と比べて大きくすることができる。
Thus, by combining the cavity end face 32 with the side gap 30a having a refractive index of 1 and the laminated body 30 made of a gallium nitride based semiconductor having a refractive index of about 2.6, a high refractive index is obtained. Since the difference in the refractive index can be realized, the reflectance of the laser light at the cavity end face 32 can be increased as compared with the case where the laser light is coated with a dielectric film or the like.

【0243】共振器端面32におけるレーザ光の反射率
を高めるには、側面空隙部30aによって積層体30か
ら孤立する孤立体の出射方向の幅寸法が、λ/(4n)
の整数倍であることが好ましい。ここで、λは光の波長
であり、nは孤立体の屈折率である。
In order to increase the reflectivity of the laser beam at the resonator end face 32, the width of the isolated body separated from the stacked body 30 by the side gap 30a in the emission direction is λ / (4n).
Is preferably an integral multiple of Here, λ is the wavelength of light, and n is the refractive index of the isolated body.

【0244】なお、側面空隙部30aを積層体30の両
端部に設けたが、反射率を高めて出射光の出力値を増大
させるために、積層体30のいずれか一方の端部にのみ
側面空隙部30aを設けてもよい。
Although the side gaps 30a are provided at both ends of the laminated body 30, only one of the end parts of the laminated body 30 has a side surface in order to increase the reflectance and increase the output value of the emitted light. A void 30a may be provided.

【0245】本変形例によると、レーザ光の発振しきい
値電流は、側面空隙部30aを設けない場合と比べて、
約20%も低減され、側面空隙部30aの効果は極めて
大きい。なお、側面空隙部30aは積層体30中に3つ
以上設けてもよい。
According to this modification, the lasing threshold current of the laser beam is smaller than that in the case where the side gap 30a is not provided.
It is reduced by about 20%, and the effect of the side gap 30a is extremely large. Note that three or more side surface gaps 30 a may be provided in the laminate 30.

【0246】(第5の実施形態の第2変形例)図25
は、第5の実施形態に係る第2変形例であって、シード
層12の上部に設けるストライプ状の溝部をすべて拡大
溝部12dとしている。
(Second Modification of Fifth Embodiment) FIG.
Is a second modified example according to the fifth embodiment, and all the stripe-shaped grooves provided on the seed layer 12 are enlarged grooves 12d.

【0247】このようにすると、複数の積層体30のそ
れぞれは、基板11上においてすべてが孤立体となる。
従って、所望の共振器長を持つ共振器が形成されるよう
に複数の孤立体からなる共振器を形成し、形成した共振
器の端面と対応する位置の側面空隙部30aにおいて基
板11を分割することにより、複数の孤立体を含む1つ
の半導体レーザ素子を形成できる。
In this manner, each of the plurality of stacked bodies 30 becomes an isolated body on the substrate 11.
Therefore, a resonator consisting of a plurality of isolated bodies is formed so that a resonator having a desired resonator length is formed, and the substrate 11 is divided at the side surface gap 30a at a position corresponding to the end face of the formed resonator. Thereby, one semiconductor laser device including a plurality of isolated bodies can be formed.

【0248】これにより、第2変形例に係る半導体レー
ザ素子は、レーザ光のミラー損失の要因となる凹凸がな
く極めて平坦なA面を持ち、且つ、該レーザ素子に孤立
体を含める個数を変えることにより、共振器長を容易に
変更することができる。
As a result, the semiconductor laser device according to the second modified example has an extremely flat A surface without irregularities which causes a mirror loss of laser light, and changes the number of the laser devices including the isolated body. This makes it possible to easily change the resonator length.

【0249】さらには、各拡大溝部12dごとに基板1
1を分割することにより、凸部12aの1つ分からな
り、共振器長が約15μmのレーザ素子を得ることも可
能となる。従来のように基板と積層体とを同時にへき開
する方法では、共振器端面の平坦性を維持しながら、こ
のような微小な共振器を形成することは極めて困難であ
る。
Further, the substrate 1 is provided for each of the enlarged grooves 12d.
By dividing 1, it is also possible to obtain a laser element having one cavity 12 a and a cavity length of about 15 μm. In the conventional method of simultaneously cleaving the substrate and the stacked body, it is extremely difficult to form such a minute resonator while maintaining the flatness of the resonator end face.

【0250】(第5の実施形態の第3変形例)以下、第
3変形例として、選択成長層の上部にストライプ状の凸
部をさらに設けて、積層体30から結晶転位を完全にな
くしてしまうことにより、半導体レーザ素子の信頼性を
より向上できる方法を説明する。
(Third Modification of Fifth Embodiment) As a third modification, a stripe-shaped projection is further provided on the selective growth layer to completely eliminate crystal dislocations from the stacked body 30. A description will be given of a method for improving the reliability of the semiconductor laser device.

【0251】図26に示すように、上部に凸部12a及
び溝部12bが設けられ、該溝部12bの底面及び壁面
に第1のマスク膜13Aが形成されたシード層12aの
上には、選択成長シード層34がELO成長により一体
に形成されている。
As shown in FIG. 26, a convex portion 12a and a groove portion 12b are provided on the upper portion, and a selective growth is performed on the seed layer 12a in which the first mask film 13A is formed on the bottom surface and the wall surface of the groove portion 12b. The seed layer 34 is integrally formed by ELO growth.

【0252】選択成長シード層34の上には、シード層
12の凸部12a及び溝部12bと同等の周期を持つ、
凸部34a及び溝部34bが設けられており、該溝部3
4bの底面及び壁面には第2のマスク膜13Bが形成さ
れている。
On the selective growth seed layer 34, the period is the same as that of the protrusions 12 a and the grooves 12 b of the seed layer 12.
A projection 34a and a groove 34b are provided.
A second mask film 13B is formed on the bottom and wall surfaces of 4b.

【0253】ここで、凸部34aは、選択成長シード層
34における低転位密度領域及び接合部を避けるよう
に、溝部12bの上方に形成されている。
Here, the projection 34a is formed above the groove 12b so as to avoid the low dislocation density region and the junction in the selective growth seed layer 34.

【0254】このように、第3変形例によると、選択成
長シード層34の上部に設けられた凸部34aの頂面で
あるC面を種結晶として選択成長層14が成長してい
る。この凸部34aの頂面には、シード層12における
凸部12aの頂面の種結晶からの転位や、選択成長シー
ド層34の接合部に起因する欠陥等が含まれない高品位
の結晶面が現われている。その結果、高品位の選択成長
層14の上に形成される積層体30は欠陥フリーとな
り、結晶欠陥に起因したレーザ光の散乱による損失及び
キャリアの非発光過程による信頼性の低下等を防止で
き、極めて高品質な窒化ガリウム系半導体レーザ素子を
実現できる。
As described above, according to the third modification, the selective growth layer 14 is grown using the C-plane, which is the top surface of the convex portion 34a provided above the selective growth seed layer 34, as a seed crystal. The top surface of the convex portion 34a has a high-quality crystal surface that does not include dislocations from the seed crystal on the top surface of the convex portion 12a in the seed layer 12 or defects caused by the junction of the selective growth seed layer 34. Appears. As a result, the stacked body 30 formed on the high-quality selective growth layer 14 is defect-free, and loss due to scattering of laser light due to crystal defects and reduction in reliability due to a non-light emitting process of carriers can be prevented. A very high quality gallium nitride based semiconductor laser device can be realized.

【0255】(第6の実施形態)以下、本発明の第6の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Sixth Embodiment) Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0256】図27は本発明の第6の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子であって、積層体のA面
における断面構成、すなわち基板のM面における断面構
成を示している。図27において、図14に示す第3の
実施形態に係るレーザ素子の構成部材と同一の構成部材
には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 27 shows a gallium nitride-based semiconductor laser device according to the sixth embodiment of the present invention, which shows a cross-sectional structure on the A-plane of the stacked body, that is, a M-plane of the substrate. In FIG. 27, the same components as those of the laser device according to the third embodiment shown in FIG.

【0257】第3の実施形態との構成上の相違点のみを
説明する。
Only the configuration differences from the third embodiment will be described.

【0258】図27に示すように、サファイアからなる
基板11上には、第1のシード層12A及び第2のシー
ド層12Bが設けられている。
As shown in FIG. 27, on a substrate 11 made of sapphire, a first seed layer 12A and a second seed layer 12B are provided.

【0259】第1のシード層12Aの上部には、ストラ
イプ状の凸部12a及び溝部12bが基板11のM面に
対して平行に、すなわち、積層体30のA面に対して平
行に設けられている。同様に、第2のシード層12Bの
上部には、ストライプ状の凸部12a及び溝部12b
が、第1のシード層12Aの凸部12a及び溝部12b
と平行で且つ基板面に垂直な方向で重ならないように設
けられている。
On the first seed layer 12A, a stripe-shaped convex portion 12a and a groove portion 12b are provided in parallel with the M-plane of the substrate 11, that is, in parallel with the A-plane of the stacked body 30. ing. Similarly, on the upper part of the second seed layer 12B, a stripe-shaped protrusion 12a and a groove 12b are provided.
Are convex portions 12a and groove portions 12b of the first seed layer 12A.
Are provided so as not to overlap in a direction parallel to the substrate and in a direction perpendicular to the substrate surface.

【0260】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor laser device having the above-described structure will be described with reference to the drawings.

【0261】図28(a)、図28(b)〜図31は本
発明の第6の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方
法であって、基板のA面における工程順の断面構成を示
している。
FIGS. 28 (a), 28 (b) to 31 show a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the sixth embodiment of the present invention. ing.

【0262】まず、図28(a)に示すように、MOV
PE法により、C面を主面とする基板11上に、基板温
度を約530℃に設定し、例えば圧力が約300Tor
rの水素と窒素との混合雰囲気として、III 族源のTM
Gと、窒素源のNH3 とを供給して、GaNからなる低
温バッファ層を堆積する(図示せず)。続いて、基板温
度を約970℃にまで昇温した後、TMG、NH3 及び
SiH4 を基板11上に供給することにより、膜厚が
0.5μm〜1μm程度のn型GaNからなる第1のシ
ード層12Aを成長する。このとき、第1のシード層の
主面はC面となっており、転位密度は109 cm-2台で
ある。
First, as shown in FIG.
By the PE method, the substrate temperature is set to about 530 ° C. on the substrate 11 having the C plane as the main surface, and the pressure is set to about 300 Torr, for example.
r as a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen,
G and a nitrogen source NH 3 are supplied to deposit a low-temperature buffer layer made of GaN (not shown). Subsequently, after raising the substrate temperature to about 970 ° C., TMG, NH 3, and SiH 4 are supplied onto the substrate 11 to form a first layer of n-type GaN having a thickness of about 0.5 μm to 1 μm. Is grown. At this time, the main surface of the first seed layer is the C plane, and the dislocation density is on the order of 10 9 cm −2 .

【0263】次に、図28(b)に示すように、第1の
シード層12A上にレジスト膜を塗布した後、塗布した
レジスト膜をフォトリソグラフィ法により、ストライプ
方向が第1のシード層12AのM軸方向と一致するパタ
ーニングを行なって、レジストパターン40を形成す
る。続いて、レジストパターン40をマスクとして、第
1のシード層12Aに対してドライエッチングを行なう
ことにより、第1のシード層12Aの上部に、断面幅が
約3μm〜6μmの凸部12aと断面幅が約12μm〜
24μmの溝部12bとを一周期とする周期構造体を形
成する。このとき、溝部12bの深さ寸法を50nm〜
1μm程度としている。
Next, as shown in FIG. 28B, after a resist film is applied on the first seed layer 12A, the applied resist film is subjected to photolithography to make the stripe direction of the first seed layer 12A. The resist pattern 40 is formed by performing patterning that matches the M-axis direction. Subsequently, dry etching is performed on the first seed layer 12A using the resist pattern 40 as a mask, so that a convex portion 12a having a sectional width of about 3 μm to 6 μm is formed on the first seed layer 12A. Is about 12 μm
A periodic structure having the 24 μm groove 12b as one cycle is formed. At this time, the depth of the groove 12b is set to 50 nm or more.
It is about 1 μm.

【0264】次に、図29(a)に示すように、ECR
スパッタ法を用いて、第1のシード層12Aにおける溝
部12bの底面及び壁面とレジストパターン40上に、
窒化シリコンからなるマスク膜13を堆積する。ここで
も、シリコンの原料には、固体シリコンを用い、反応性
ガスには窒素を用い、プラズマガスにはアルゴンを用い
ている。
Next, as shown in FIG.
Using a sputtering method, the bottom surface and the wall surface of the groove 12b in the first seed layer 12A and the resist pattern 40 are
A mask film 13 made of silicon nitride is deposited. Here, solid silicon is used as a silicon raw material, nitrogen is used as a reactive gas, and argon is used as a plasma gas.

【0265】次に、図29(b)に示すように、レジス
タパターン40に対してリフトオフを行なって、レジス
トパターン40及びその上のマスク膜13を除去する。
なお、マスク膜13は、溝部12bの壁面の全面を覆っ
ていても良く、壁面の一部を覆っていても良い。
Next, as shown in FIG. 29B, the resist pattern 40 is lifted off to remove the resist pattern 40 and the mask film 13 thereon.
Note that the mask film 13 may cover the entire wall surface of the groove 12b, or may cover a part of the wall surface.

【0266】次に、図30(a)に示すように、再度M
OVPE法を用いて、例えば圧力が約100Torrの
水素と窒素との混合雰囲気とし、基板温度を約1000
℃にまで昇温した後、TMG、NH3 及びSiH4 を第
1のシード層12Aの上に供給することにより、第1の
シード層12Aのマスク膜13から露出した領域を種結
晶として、n型GaNからなる第2のシード層12Bを
成長する。このとき、第2のシード層12Bは、各凸部
12aの頂面から上方に成長すると共に、基板面に平行
な方向にも成長して、隣接する溝部12bの両側から成
長してきた結晶体同士の互いに対向する側面が溝部12
bのほぼ中央部で接合して接合部12eを形成する。こ
れにより、複数の凸部12aの頂面から成長する各結晶
体は一体化されて、上面がC面からなる第2のシード層
12Bが形成される。また、このとき、第1のシード層
12Aにおける各溝部12bの底面及び壁面と第2のシ
ード層12Bの下面とにより囲まれてなる複数の空隙部
12cが形成される。このときの、第2のシード層12
Bの膜厚は、溝部12bの幅寸法等に依存するが、約2
μm〜6μmである。
Next, as shown in FIG.
Using the OVPE method, for example, a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen at a pressure of about 100 Torr is used, and a substrate temperature of about 1000 Torr is set.
After the temperature was raised to ° C., TMG, NH 3, and SiH 4 were supplied onto the first seed layer 12A, so that the region of the first seed layer 12A exposed from the mask film 13 was used as a seed crystal to form n A second seed layer 12B made of type GaN is grown. At this time, the second seed layer 12B grows upward from the top surface of each projection 12a, and also grows in a direction parallel to the substrate surface, so that the crystals that have grown from both sides of the adjacent groove 12b. The opposing side surfaces of the groove 12
The bonding portion 12e is formed by bonding at substantially the center of b. As a result, the crystals grown from the top surfaces of the plurality of projections 12a are integrated, and the second seed layer 12B having the upper surface formed of the C plane is formed. At this time, a plurality of voids 12c are formed, which are surrounded by the bottom and wall surfaces of each groove 12b in the first seed layer 12A and the lower surface of the second seed layer 12B. At this time, the second seed layer 12
The thickness of B depends on the width of the groove 12b and the like.
μm to 6 μm.

【0267】第2のシード層12Bにおける接合部12
eを除く選択成長領域では、転位密度が約1x106
-2程度の貫通転位が観測されるのに対し、接合部12
eでは、C面内に平行な転位密度が約4x107 cm-2
の結晶転位が観測される。
The bonding portion 12 in the second seed layer 12B
In the selective growth region except for e, the dislocation density is about 1 × 10 6 c
While threading dislocations of about m −2 are observed,
In e, the dislocation density parallel to the C plane is about 4 × 10 7 cm −2.
Is observed.

【0268】また、第2のシード層12Bにおける凸部
12aの上側部分のC軸と空隙部12c上の領域のC軸
とのチルト角は0.01度〜0.03度である。
The tilt angle between the C-axis of the upper portion of the protrusion 12a in the second seed layer 12B and the C-axis of the region above the gap 12c is 0.01 to 0.03 degrees.

【0269】このように、本実施形態に係るELO成長
法が従来のELO成長と比較してチルト角が極めて小さ
くなるのは、ELO成長した結晶層である第2のシード
層12Bが第1のシード層12Aと接触しておらず、マ
スク膜13との界面で従来のようなストレスが発生しな
いからである。
As described above, the tilt angle of the ELO growth method according to the present embodiment is extremely smaller than that of the conventional ELO growth because the second seed layer 12B, which is the crystal layer grown by the ELO, is the first seed layer. This is because it does not come into contact with the seed layer 12A and does not generate stress at the interface with the mask film 13 as in the related art.

【0270】なお、接合部12eの下部に、空隙部12
c側に開口する逆V字状のボイドが現われる。
The gap 12 is formed below the joint 12e.
An inverted V-shaped void appears on the c side.

【0271】さらに、本実施形態においては、第2のシ
ード層12Bの選択成長を行なう際に、溝部12bの底
面上に多結晶体が析出したとしても、第1のシード層1
2Aの上部に設けた凸部12a及び溝部12bにより形
成される段差によって多結晶体が第2のシード層12B
と接触しないため、レーザ構造を含む積層体30の結晶
品質に悪影響を及ぼすことはない。その結果、積層体3
0から形成されるレーザ素子の動作特性のばらつきを低
減でき、歩留まりを向上させることができる。
Further, in the present embodiment, even when a polycrystal is deposited on the bottom surface of trench 12b during selective growth of second seed layer 12B, first seed layer 1
The polycrystalline body is formed into the second seed layer 12B by a step formed by the protrusion 12a and the groove 12b provided on the upper part of the second seed layer 12B.
Therefore, there is no adverse effect on the crystal quality of the laminate 30 including the laser structure. As a result, the laminate 3
Variations in the operating characteristics of the laser element formed from 0 can be reduced, and the yield can be improved.

【0272】次に、図30(b)に示すように、成長し
た第2のシード層12Bの上部に、凸部12a及び溝部
12bを一周期とする周期構造体を、第1のシード層1
2Aと同様の方法で形成する。このとき、第2のシード
層12Bの凸部12aを、その頂面の位置が第2のシー
ド層12Bの低転位密度領域の上に位置するように形成
することが好ましい。すなわち、第2のシード層12B
の凸部12aの頂面の位置が、第1のシード層12Aの
凸部12aの頂面の位置と基板面方向に異なり且つ接合
部12eの側方の領域に形成する。
Next, as shown in FIG. 30B, on the grown second seed layer 12B, a periodic structure having one period of the protrusions 12a and the grooves 12b is provided on the first seed layer 1B.
It is formed by the same method as 2A. At this time, it is preferable to form the projection 12a of the second seed layer 12B such that the top surface thereof is located above the low dislocation density region of the second seed layer 12B. That is, the second seed layer 12B
The top surface of the projection 12a of the first seed layer 12A is different from the top surface of the projection 12a of the first seed layer 12A in the substrate surface direction, and is formed in a region on the side of the joint 12e.

【0273】これにより、第2のシード層12Bにおけ
る、第1のシード層12Aの空隙部12c上に位置する
低転位密度領域を種結晶として、2回目のELO成長を
行なえるようになる。なお、窒化ガリウム系結晶は可視
光にとって透明であるため、光学顕微鏡により凸部12
aと溝部部12bとを容易に識別することができ、フォ
トリソグラフィ法によるストライプ状パターンを持つ凸
部12aの位置決めを行なう際に、専用のアライメント
パターンを用いる必要はない。
Thus, the second ELO growth can be performed using the low dislocation density region in the second seed layer 12B located above the void portion 12c of the first seed layer 12A as a seed crystal. Since the gallium nitride-based crystal is transparent to visible light, the projection 12
a and the groove portion 12b can be easily identified, and it is not necessary to use a dedicated alignment pattern when positioning the convex portion 12a having a stripe pattern by photolithography.

【0274】次に、図31に示すように、MOVPE法
を用いて、例えば、圧力が約100Torrの水素と窒
素との混合雰囲気とし、基板温度を約1000℃とし
て、第2のシード層12Bの上に、マスク膜13から露
出する凸部12aの頂面に現われたC面を種結晶とし
て、n型AlGaNからなり主面がC面からなる選択成
長層14Aを一体化されるまで成長させる。これによ
り、選択成長層14Aは周期的に形成される接合部14
aを除くすべての領域で転位密度が約1x106 cm -2
と小さくなる。
Next, as shown in FIG.
Using, for example, hydrogen at a pressure of about 100 Torr and nitrogen.
And a substrate temperature of about 1000 ° C.
Then, the second seed layer 12B is exposed from the mask film 13 on the second seed layer 12B.
The C-plane appearing on the top surface of the projecting projection 12a is used as a seed crystal.
Thus, a selective component composed of n-type AlGaN and having a main surface composed of C-plane
The long layer 14A is grown until it is integrated. This
Thus, the selective growth layer 14A is formed at the bonding portion 14 formed periodically.
The dislocation density is about 1 × 106 cm -2
And smaller.

【0275】続いて、圧力が約300Torrの水素と
窒素との混合雰囲気とし、基板温度を約970℃とし
て、一体化された選択成長層14Aの上に、n型超格子
クラッド層16A、n型光ガイド層17、MQW活性層
18、p型光ガイド層19、p型クラッド層20及びp
型コンタクト層21を順次成長して積層体30を形成す
る。ここで、MQW活性層18は発振波長が400nm
帯となるレーザ発振を得るために、例えば、厚さが約4
nmのGa0.92In0.08Nからなる井戸層と厚さが約6
nmのGaNからなるバリア層とにより構成している。
Subsequently, an n-type superlattice cladding layer 16A, an n-type superlattice cladding layer 16A, Light guide layer 17, MQW active layer 18, p-type light guide layer 19, p-type cladding layer 20, and p-type
The stacked body 30 is formed by sequentially growing the mold contact layer 21. Here, the MQW active layer 18 has an oscillation wavelength of 400 nm.
In order to obtain a band laser oscillation, for example, a thickness of about 4
nm of Ga 0.92 In 0.08 N and a thickness of about 6 nm.
nm of GaN.

【0276】その後、図27に示すように、ドライエッ
チング法により、p型クラッド層20の上部及びp型コ
ンタクト層21に対して、MWQ活性層18に選択的に
電流を注入する、幅が2μm〜5μmのリッジ部31を
積層体30のA軸方向、すなわち凸部12aのストライ
プ方向と直交する方向に形成する。
Then, as shown in FIG. 27, a current is selectively injected into the MWQ active layer 18 into the upper portion of the p-type cladding layer 20 and the p-type contact layer 21 by a dry etching method. The ridge portion 31 having a thickness of about 5 μm is formed in the A-axis direction of the laminate 30, that is, in the direction orthogonal to the stripe direction of the protrusion 12 a.

【0277】続いて、積層体30におけるリッジ部31
を含まない領域に対してドライエッチングを行なって、
n型超格子クラッド層16Aを露出した後、積層体30
の露出面に絶縁膜22を堆積する。続いて、絶縁膜22
における、リッジ部31の上側の領域及びn型超格子ク
ラッド層16Aの上側の領域にそれぞれ開口部を設けた
後、蒸着法又はスパッタ法等により、リッジ部31にお
ける絶縁膜22の開口部からの露出領域上及びリッジ部
31の周辺部上にp側電極23を形成し、また、n型超
格子クラッド層16Aの絶縁膜22からの露出領域上に
n側電極24を形成する。
Subsequently, the ridge portion 31 in the laminate 30
Dry etching is performed on the area not containing
After exposing the n-type superlattice cladding layer 16A, the laminate 30
An insulating film 22 is deposited on the exposed surface. Subsequently, the insulating film 22
After the openings are respectively provided in the region above the ridge portion 31 and the region above the n-type superlattice cladding layer 16A, a portion from the opening of the insulating film 22 in the ridge portion 31 is formed by a vapor deposition method or a sputtering method. The p-side electrode 23 is formed on the exposed region and the peripheral portion of the ridge portion 31, and the n-side electrode 24 is formed on the exposed region of the n-type superlattice cladding layer 16A from the insulating film 22.

【0278】次に、積層体30のA面、すなわちサファ
イアからなる基板11のM面でへき開することによって
共振器端面を形成する。サファイアのM面はへき開が容
易であり、半導体レーザ素子のへき開の歩留まりを良好
に維持できる。なお、基板11と積層体30との間に
は、へき開面と平行にのびる複数で且つ2段構成の空隙
部12cが存在するが、これらの空隙部12cによって
へき開の歩留まりが低下することはない。
Next, a cavity end face is formed by cleaving the surface A of the laminate 30, that is, the M surface of the substrate 11 made of sapphire. The M-plane of sapphire can be easily cleaved, and the yield of cleavage of the semiconductor laser device can be favorably maintained. In addition, between the substrate 11 and the laminated body 30, there are a plurality of and two-stage gaps 12c extending parallel to the cleavage plane, but the gap 12c does not lower the cleavage yield. .

【0279】次に、へき開した両端面に適当な反射率を
得られるように誘電体等によりコーティングを施し、チ
ップ状に分離して図27に示す半導体レーザ素子を実現
できる。
Next, the cleaved end faces are coated with a dielectric material or the like so as to obtain an appropriate reflectance, and separated into chips to realize a semiconductor laser device shown in FIG.

【0280】第6の実施形態に係る半導体レーザ素子
は、MQW活性層18を含む積層体30のA軸方向に形
成された共振器と、選択成長により形成されるM軸方向
に延びるストライプ状の空隙部12cとが直交するよう
に設けられていることを特徴とする。
The semiconductor laser device according to the sixth embodiment has a resonator formed in the A-axis direction of the stacked body 30 including the MQW active layer 18 and a stripe-shaped extending in the M-axis direction formed by selective growth. It is characterized in that the gap portion 12c is provided so as to be orthogonal.

【0281】但し、このようにすると、図31から分か
るように、MQW活性層18のリッジ部31の長軸方向
である電流注入領域は、各半導体層の接合部14aを横
切ることになる。その結果、接合部14aに集中する転
位がレーザ素子の動作に影響を与える虞がある。ところ
が、MQW活性層18の層内の転位を観測すると、貫通
転位は接合部14aと無関係に面内で均一に約1x10
6 cm-2の密度で存在することを確認している。従っ
て、電流注入領域が接合部14aを横切ることは半導体
レーザ素子の信頼性に悪影響を与えることはない。
However, in this case, as can be seen from FIG. 31, the current injection region in the major axis direction of the ridge portion 31 of the MQW active layer 18 crosses the junction 14a of each semiconductor layer. As a result, there is a possibility that the dislocation concentrated on the joint portion 14a may affect the operation of the laser element. However, when dislocations in the layer of the MQW active layer 18 were observed, threading dislocations were found to be approximately 1 × 10
It has been confirmed that it exists at a density of 6 cm -2 . Therefore, the fact that the current injection region crosses the junction 14a does not adversely affect the reliability of the semiconductor laser device.

【0282】また、種結晶である第2のシード層12B
と選択成長層14Aとの間でC軸にチルトが存在する
と、A軸方向に形成された共振器の場合は、基板面に対
して垂直な方向にうねるジグザグ導波路となって導波損
失を招く。その結果、レーザ素子の動作電流が増加する
虞がある。たしかに、図38に示すような従来のELO
成長法を用いて製造したレーザ素子ではチルト角が0.
1度以上もあり、例えば空隙部12cの幅が12ミクロ
ンとすれば、高低差が10nm以上のジグザグ導波路と
なるため、レーザ素子の動作電流が増加する。
Also, the second seed layer 12B as a seed crystal
If there is a tilt in the C-axis between the substrate and the selective growth layer 14A, the resonator formed in the A-axis direction becomes a zigzag waveguide undulating in a direction perpendicular to the substrate surface to reduce the waveguide loss. Invite. As a result, the operating current of the laser device may increase. Certainly, a conventional ELO as shown in FIG.
In a laser device manufactured by using the growth method, the tilt angle is set to 0.
If the width of the gap 12c is 12 microns, the zigzag waveguide has a height difference of 10 nm or more, and the operating current of the laser element increases.

【0283】一方、チルト角が0.05度以下である
と、高低差は5nm程度に抑えられるため、ジグザグ導
波路の影響をほとんど無視できる。本実施形態において
は、明のレーザ素子では空隙部12cを形成しながら成
長するラテラル成長により、チルト角を0.03度以下
に抑えることができるので、ジグザグ導波路の発生を防
止できる。
On the other hand, if the tilt angle is less than 0.05 degrees, the height difference can be suppressed to about 5 nm, so that the influence of the zigzag waveguide can be almost ignored. In the present embodiment, the tilt angle can be suppressed to 0.03 degrees or less by the lateral growth of the bright laser element while forming the gap 12c, so that the generation of the zigzag waveguide can be prevented.

【0284】また、選択成長層14Aにおけるラテラル
成長した領域において、一様なステップフロー成長を観
察している。このような平坦な表面上にMQW活性層1
8を成長すると、インジウムの局所的な偏析が起こら
ず、均質なMQW活性層18を得られるので、動作電流
の低減を図ることができる。
In the laterally grown region of the selective growth layer 14A, uniform step flow growth is observed. The MQW active layer 1 is formed on such a flat surface.
When the layer 8 is grown, a uniform segregation of indium does not occur and a homogeneous MQW active layer 18 can be obtained, so that the operating current can be reduced.

【0285】また、本実施形態に係る半導体レーザ素子
における基板面に垂直な方向の遠視野像は図16に示す
グラフと同等であって、単峰性で良好な光強度分布を得
られている。
The far-field pattern in the direction perpendicular to the substrate surface in the semiconductor laser device according to the present embodiment is equivalent to the graph shown in FIG. 16, and a good light intensity distribution with a single peak is obtained. .

【0286】これは、第3の実施形態と同様に、第2の
シード層12Bの各凸部12aの頂面から成長して一体
化された選択成長層14Aにn型AlGaNを用いる共
に、n型AlGaNとn型GaNとを含む超格子構造を
持つn型超格子クラッド層16Aがn型コンタクト層を
兼ねている。これにより、MQW活性層18の光の閉じ
込め係数値が大きく向上するからである。
This is because, similarly to the third embodiment, n-type AlGaN is used for the selective growth layer 14A which is grown from the top surface of each projection 12a of the second seed layer 12B and integrated, and n-type AlGaN is used. The n-type superlattice cladding layer 16A having a superlattice structure including n-type AlGaN and n-type GaN also serves as an n-type contact layer. This is because the light confinement coefficient value of the MQW active layer 18 is greatly improved.

【0287】前述したように、選択成長層14Aのアル
ミニウムの組成は、2%以上、好ましくは4%以上とす
ると、光の基板11側への漏れを確実に防止することが
できる。
As described above, when the aluminum composition of the selective growth layer 14A is 2% or more, preferably 4% or more, it is possible to reliably prevent light from leaking to the substrate 11 side.

【0288】なお、本実施形態においては、第1及び第
2のシード層12A、12BにGaNを用いたが、一般
式Alu Gav Inw N(但し、u,v,wは、0≦
u,v,w≦1、u+v+w=1である。)からなる窒
化ガリウム系混晶、特にAlGaN又はGaInN等を
用いると良く、混晶の組成に応じてラテラル成長に最適
な成長条件を選べばよい。
[0288] In the present embodiment, the first and second seed layers 12A, GaN is used to 12B, the general formula Al u Ga v In w N (where, u, v, w are 0 ≦
u, v, w ≦ 1, u + v + w = 1. ), Especially AlGaN or GaInN, etc., and the optimum growth conditions for lateral growth may be selected according to the composition of the mixed crystal.

【0289】また、第1のシード層12Aは、低温バッ
ファ層を介して形成したが、第1のシード層に単結晶が
得られる方法を用いれば良い。
Although the first seed layer 12A is formed via the low-temperature buffer layer, a method that can obtain a single crystal in the first seed layer may be used.

【0290】また、基板11にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジムガレ
ート(NGO)又は窒化ガリウム等を用いてもよい。但
し、炭化ケイ素を基板11に用いると、積層体30に引
っ張り歪みが加わり、クラックが発生しやすいため、溝
部12bの断面幅をできるだけ小さくすることにより、
第2のシード層12Bが一体化されたときの膜厚が2μ
m未満となるようにすることが望ましい。このようにす
ると、2回の選択成長及び積層体30の成長を行なった
後でも積層体30にクラックが生じない。
Although sapphire was used for the substrate 11,
Instead of sapphire, for example, silicon carbide, neodymium gallate (NGO), gallium nitride, or the like may be used. However, when silicon carbide is used for the substrate 11, a tensile strain is applied to the laminate 30 and cracks are easily generated. Therefore, by reducing the cross-sectional width of the groove 12b as much as possible,
The film thickness when the second seed layer 12B is integrated is 2 μm.
It is desirable to make it less than m. In this way, cracks do not occur in the stacked body 30 even after the selective growth and the growth of the stacked body 30 twice.

【0291】このため、基板11の材料に無関係に3回
以上の選択成長は無意味であり、さらには、歪みに起因
する新たな不具合を生じるので好ましくない。
Therefore, selective growth three or more times is meaningless irrespective of the material of the substrate 11, and furthermore, it causes a new problem due to distortion, which is not preferable.

【0292】また、第1及び第2のシード層12A、1
2Bの各上部の凸部12aを形成する際にリフトオフ法
を用いたが、凸部12a及び溝部12bが形成でき、該
溝部12bの少なくとも底面にマスク膜13が残る方法
であれば、他の方法を用いてもよい。すなわち、凸部1
2aにおけるマスク13により覆われていない領域のう
ちのC面を種結晶として、空隙部12cが形成される方
法であれば良い。
Further, the first and second seed layers 12A, 12A,
Although the lift-off method was used when forming the upper convex portions 12a of 2B, other methods may be used as long as the convex portions 12a and the groove portions 12b can be formed and the mask film 13 remains on at least the bottom surface of the groove portions 12b. May be used. That is, the convex portion 1
Any method may be used as long as the voids 12c are formed by using the C plane of the region not covered by the mask 13 in 2a as a seed crystal.

【0293】また、マスク膜13は、窒化シリコンに限
らず、第1の実施形態及びその第1変形例に示した誘電
体、非晶質の絶縁体、高融点金属又は高融点金属化物を
用いることが好ましい。なお、誘電体膜の堆積にはEC
Rスパッタ法を用いることにより、低温で良質のマスク
膜13を得ることができる。
The mask film 13 is not limited to silicon nitride, but may be made of the dielectric, amorphous insulator, high-melting metal or high-melting metal shown in the first embodiment and its first modification. Is preferred. In addition, EC is used for depositing the dielectric film.
By using the R sputtering method, a high-quality mask film 13 can be obtained at a low temperature.

【0294】また、本実施形態に係る低転位密度領域を
有する窒化物半導体層を用いることにより、発光素子に
限らず、電子素子等の他の半導体素子を形成しても良
い。これにより、該半導体素子の高信頼性と高歩留まり
とを実現できる。
Further, by using the nitride semiconductor layer having a low dislocation density region according to the present embodiment, not only a light emitting element but also another semiconductor element such as an electronic element may be formed. Thereby, high reliability and high yield of the semiconductor element can be realized.

【0295】(第7の実施形態)以下、本発明の第7の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Seventh Embodiment) Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0296】図32は本発明の第7の実施形態に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の断面構成を示してい
る。図32において、図1に示す構成部材と同一の構成
部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 32 shows a sectional structure of a gallium nitride based semiconductor laser device according to the seventh embodiment of the present invention. 32, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0297】図32に示すように、第7の実施形態に係
る半導体レーザ素子は、シード層12の上部に設けられ
たELO成長用の種結晶となり且つ第1の形成周期を持
つストライプ状の凸部12aと、積層体30の上部に設
けられ、電流注入用の1つのリッジ部31A及び該リッ
ジ部31Aの位置合わせ用の複数のダミーリッジ部31
Bとを有している。これらリッジ部31A及びダミーリ
ッジ部31Bは、凸部12aと同一の方向に延び、且
つ、第1の形成周期と異なる第2の形成周期を持つよう
に形成されている。
As shown in FIG. 32, the semiconductor laser device according to the seventh embodiment becomes a seed crystal for ELO growth provided on the seed layer 12 and has a stripe-shaped convex having a first formation period. Part 12a, one ridge part 31A for current injection, and a plurality of dummy ridge parts 31 for positioning the ridge part 31A, which are provided on the stacked body 30.
B. The ridge portion 31A and the dummy ridge portion 31B are formed so as to extend in the same direction as the convex portion 12a and have a second formation cycle different from the first formation cycle.

【0298】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor laser device having the above-described structure will be described with reference to the drawings.

【0299】図33〜図35は本発明の第7の実施形態
に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の断面構成
を示している。
FIGS. 33 to 35 show sectional structures in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the seventh embodiment of the present invention.

【0300】まず、図33に示すように、MOVPE法
を用いて、第1の実施形態と同様に、第1のサファイア
からなる基板11上にGaNからなるシード層12を成
長し、レジスト膜を用いたフォトリソグラフィ法及びド
ライエッチング法により、成長したシード層12の上部
に、リッジストライプ状の凸部12aを形成する。ここ
では、一例として、凸部12aの断面幅を約4μmと
し、溝部12bの断面幅を約12μmとして、第1の形
成周期を16μmとしている。
First, as shown in FIG. 33, a seed layer 12 made of GaN is grown on a substrate 11 made of first sapphire by MOVPE in the same manner as in the first embodiment, and a resist film is formed. A ridge stripe-shaped convex portion 12a is formed on the grown seed layer 12 by the used photolithography method and dry etching method. Here, as an example, the cross-sectional width of the projection 12a is about 4 μm, the cross-section width of the groove 12b is about 12 μm, and the first forming cycle is 16 μm.

【0301】次に、ECRスパッタ法を用いて、凸部1
2aが形成されたシード層12の上に全面にわたって、
窒化シリコンからなるマスク膜13を堆積し、続いて、
レジスト膜をリフトオフすることにより、凸部12aの
少なくとも頂面をマスク膜13から露出する。ここで、
マスク膜13は、溝部12bの壁面を覆っていてもよ
く、覆っていなくてもよい。
Next, the projections 1 were formed by ECR sputtering.
Over the entire surface of the seed layer 12 on which 2a is formed,
Depositing a mask film 13 made of silicon nitride,
By lifting off the resist film, at least the top surface of the projection 12 a is exposed from the mask film 13. here,
The mask film 13 may or may not cover the wall surface of the groove 12b.

【0302】続いて、MOVPE法により、第1の実施
形態と同様に、シード層12の上に、マスク膜13から
露出する凸部12aの頂面に現われるC面を種結晶とし
て、選択成長層14及び積層体30を順次成長させる。
Then, as in the first embodiment, a selective growth layer is formed on the seed layer 12 by using the C-plane appearing on the top surface of the projection 12a exposed from the mask film 13 as a seed crystal by the MOVPE method. 14 and the stacked body 30 are sequentially grown.

【0303】次に、図34に示すように、p型クラッド
層20の上部及びp型コンタクト層21に対して、断面
幅が約3μmで、周期が18μmの第2の形成周期を持
つリッジ部31A及びダミーリッジ部31Bを形成す
る。ここでは、電流注入用のリッジ部31Aは、空隙部
12cの上方で且つ接合部14aと重ならない領域、す
なわち、結晶転位が少ない低転位密度領域に形成する。
その後、ECRスパッタ法により、アルゴンを雰囲気と
し、金属アルミニウム及び窒素を原料として、リッジ部
31A及びダミーリッジ部31Bの側面及びその間の領
域を窒化アルミニウム(AlN)からなる絶縁膜35で
覆う。
Next, as shown in FIG. 34, the ridge portion having a second formation period of about 3 μm in cross-section and a period of 18 μm with respect to the upper part of the p-type cladding layer 20 and the p-type contact layer 21. 31A and a dummy ridge portion 31B are formed. Here, the ridge portion 31A for current injection is formed in a region above the void portion 12c and not overlapping with the bonding portion 14a, that is, a low dislocation density region having few crystal dislocations.
Thereafter, the sides of the ridge portion 31A and the dummy ridge portion 31B and a region therebetween are covered with an insulating film 35 made of aluminum nitride (AlN) by an ECR sputtering method using an atmosphere of argon and metal aluminum and nitrogen as raw materials.

【0304】次に、図35に示すように、積層体30に
おけるリッジ部31Aを含まない領域に対して、ドライ
エッチングを行なって、n型コンタクト層15を、n型
クラッド層16によるダミーリッジ部31が形成される
ように露出した後、積層体30の露出面に窒化シリコン
からなる絶縁膜22を堆積する。
Next, as shown in FIG. 35, the region not including the ridge portion 31A in the laminated body 30 is dry-etched to form the n-type contact layer 15 into the dummy ridge portion by the n-type cladding layer 16. After being exposed so that 31 is formed, an insulating film 22 made of silicon nitride is deposited on the exposed surface of the stacked body 30.

【0305】次に、図32に示すように、四フッ化炭素
(CF4 )を用いた反応性イオンエッチング(RIE)
により、絶縁膜22における、リッジ部31Aの上側及
び側方部分、並びにn型コンタクト層15における1つ
のダミーリッジ部31Bの上側及び側方部分にそれぞれ
開口部を設ける。その後、リッジ部31A及びその側方
における絶縁膜22の開口部からの露出領域上にp側電
極23を形成すると共に、n型コンタクト層15の上に
おけるダミーリッジ部31B及びその側方における絶縁
膜22の開口部からの露出領域上にn側電極24を形成
する。なお、絶縁膜22におけるリッジ部31Aの上側
及び側方部分を除去する際に、絶縁膜22の下側に形成
されている絶縁膜35も多少はエッチングされるが、注
入電流に対する電流狭窄及び水平横モード制御に影響が
ない程度であれば無視してもよい。
Next, as shown in FIG. 32, reactive ion etching (RIE) using carbon tetrafluoride (CF 4 )
Accordingly, openings are provided in the insulating film 22 above and on the side portions of the ridge portion 31A and on the n-type contact layer 15 above and on the side portions of one dummy ridge portion 31B. Thereafter, the p-side electrode 23 is formed on the ridge portion 31A and the exposed region of the insulating film 22 on the side thereof from the opening, and the dummy ridge portion 31B on the n-type contact layer 15 and the insulating film on the side thereof are formed. An n-side electrode 24 is formed on a region exposed from the opening 22. When the upper and side portions of the ridge portion 31A in the insulating film 22 are removed, the insulating film 35 formed below the insulating film 22 is also slightly etched. If it does not affect the lateral mode control, it may be ignored.

【0306】以上のようにして得られた半導体レーザ素
子は、厚さが約3nmのGa0.8 In0.2 Nからなる井
戸層と厚さが約6nmのGaNからなるバリア層とから
構成されたMQW活性層18により、波長が約403n
mのレーザ発振を起こす。
The semiconductor laser device obtained as described above has an MQW active layer composed of a well layer made of Ga 0.8 In 0.2 N having a thickness of about 3 nm and a barrier layer made of GaN having a thickness of about 6 nm. Due to the layer 18, the wavelength is about 403 n
m laser oscillation.

【0307】以下、本実施形態に係る半導体レーザ素子
の製造方法の特徴であるリッジ部31A及びダミーリッ
ジ部31Bと凸部12aとの位置合わせ方法を図面に基
づいて説明する。
Hereinafter, a method of aligning the ridge portion 31A and the dummy ridge portion 31B with the convex portion 12a, which is a feature of the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present embodiment, will be described with reference to the drawings.

【0308】前述したように、図32において、電流注
入用のリッジ部31Aは積層体30における低転位密度
領域に形成することが半導体レーザ素子の特性の向上を
図る上で必須となる。
As described above, in FIG. 32, it is indispensable to form the ridge portion 31A for current injection in the low dislocation density region of the stacked body 30 in order to improve the characteristics of the semiconductor laser device.

【0309】図36(a)は複数のリッジ部31のう
ち、電流注入用として適当なリッジ部31を示した例で
ある。○印を付したリッジ部31は、凸部12aと接合
部14aとの間にあって、最も転位密度が低い領域に位
置している。これとは逆に、×印を付したリッジ部31
は高転位密度領域上に位置している。
FIG. 36 (a) shows an example of a plurality of ridges 31 suitable for current injection. The ridge portion 31 marked with a circle is located between the convex portion 12a and the joint portion 14a, and is located in a region having the lowest dislocation density. On the contrary, the ridge portion 31 marked with a cross
Are located on the high dislocation density region.

【0310】従って、図35に示した、n型コンタクト
層15を露出するエッチング工程において、○印を付し
たリッジ部31を電流注入用のリッジ部31Aとして残
しておく必要がある。
Therefore, in the etching step for exposing the n-type contact layer 15 shown in FIG. 35, it is necessary to leave the ridge 31 marked with a circle as the ridge 31A for current injection.

【0311】そこで、本実施形態においては、図36
(b)に示すように、リッジ部31Aとダミーリッジ部
31Bとを容易に且つ確実に選別できるように、以下の
ような方法を採る。
Therefore, in the present embodiment, FIG.
As shown in (b), the following method is adopted so that the ridge portion 31A and the dummy ridge portion 31B can be easily and reliably selected.

【0312】あらかじめ、第2の形成周期(パターン
B)を持つリッジ部31A及びダミーリッジ部31Bを
区別できるように番号等を付しておく。ここでは、番号
2を付したリッジ部31を電流注入用のリッジ部31A
とする。
[0312] A number or the like is assigned in advance so that the ridge portion 31A having the second formation period (pattern B) and the dummy ridge portion 31B can be distinguished. Here, the ridge 31 numbered 2 is replaced with the ridge 31A for current injection.
And

【0313】一方、ウエハ上には、リッジ部31ごとに
付された番号と対応するように、例えば、基板11上に
おけるレーザ素子同士の間のへき開領域等に、合わせマ
ーク(=アライメントパターン)を設けておく。本実施
形態の場合は、第1の形成周期(パターンA)と第2の
形成周期(パターンB)との差は2μmであるため、パ
ターンBを8回繰り返すと、互いに近接するリッジ部3
1と凸部12aとの互いの位置関係が同一となる。従っ
て、少なくとも8個の合わせマークを用意すれば、番号
1〜8の間には、○印を付すことができるリッジ部31
が少なくとも1つ存在することになる。
On the other hand, an alignment mark (= alignment pattern) is formed on the wafer, for example, in a cleaved region between laser elements on the substrate 11 so as to correspond to the number assigned to each ridge portion 31. It is provided. In the case of the present embodiment, the difference between the first formation period (pattern A) and the second formation period (pattern B) is 2 μm.
1 and the convex portion 12a have the same positional relationship with each other. Therefore, if at least eight alignment marks are prepared, the ridge 31 can be marked with a circle between the numbers 1 to 8.
At least one exists.

【0314】従って、図35に示したエッチング工程に
おいては、一例として、積層体30における番号3のダ
ミーリッジ部31Bと番号4のダミーリッジ部31Bと
の間の領域に、フォトマスクの境界を合わせれば、電流
注入用のリッジ部31Aを残すことができる。
Therefore, in the etching step shown in FIG. 35, as an example, the boundary of the photomask is aligned with the region between the dummy ridge portion 31B of No. 3 and the dummy ridge portion 31B of No. 4 in the stacked body 30. Thus, the ridge portion 31A for current injection can be left.

【0315】また、p側電極23を形成する際に絶縁膜
22に対して開口部を形成するエッチングの際にも、番
号2が付されたリッジ部31Aを容易に認識できる。
Further, the ridge 31A numbered 2 can be easily recognized also in the etching for forming an opening in the insulating film 22 when the p-side electrode 23 is formed.

【0316】なお、レーザ素子のチップ幅は約300μ
m〜500μmであるため、番号1〜8の第3の周期が
1回でなく、2、3回現われる。
The chip width of the laser device is about 300 μm.
Since the length is m to 500 μm, the third cycle of numbers 1 to 8 appears not once but two or three times.

【0317】さらに、シード層12と選択成長層14と
の間にストライプ状の空隙部12cが形成されているこ
とによる、マスクの位置合わせ時に生じる効果について
説明する。この効果は、シード層12の上部に設けた空
隙部12c同士の間の凸部12aの頂面をELO成長の
種結晶に用いることから生じている。すなわち、転位が
少ないリッジ部31を選択するには、光学顕微鏡等を用
いて上方から観察する際に、積層体30における低転位
密度領域を特定できなくてはならない。本実施形態にお
いては、図32に示すように、空隙部12cによって、
観察光の屈折率差が大きくなるため、凸部12a(高転
位密度領域)の位置が明確となるので、凸部12aと接
合部14aとの間に位置する電流注入用のリッジ部31
Aの候補となるリッジ部31を容易に且つ確実に区別で
きるようになる。その結果、フォトリソグラフィ工程に
おけるマスクの位置合わせが容易となり、フォトリソグ
ラフィ工程のスループットを向上できる。
[0317] Further, the effect of the formation of the stripe-shaped voids 12c between the seed layer 12 and the selective growth layer 14 at the time of mask alignment will be described. This effect is caused by using the top surface of the convex portion 12a between the void portions 12c provided on the seed layer 12 as a seed crystal for ELO growth. That is, in order to select the ridge portion 31 having few dislocations, it is necessary to be able to identify a low dislocation density region in the stacked body 30 when observing from above using an optical microscope or the like. In the present embodiment, as shown in FIG.
Since the difference in the refractive index of the observation light increases, the position of the convex portion 12a (high dislocation density region) becomes clear, and therefore the ridge portion 31 for current injection located between the convex portion 12a and the joint portion 14a.
The ridge portion 31 that is a candidate for A can be easily and reliably distinguished. As a result, the alignment of the mask in the photolithography process is facilitated, and the throughput of the photolithography process can be improved.

【0318】なお、本実施形態においては、凸部12a
の第1の形成周期と、リッジ部31の第2の形成周期と
をいずれも一定の周期としたが、必ずしも一定である必
要はなく、各形成周期が互いにずれるような構成であれ
ばよい。例えば、各形成周期が等差級数を満足するよう
な数列群を構成していていもよい。
In the present embodiment, the protrusion 12a
Although the first formation cycle and the second formation cycle of the ridge portion 31 are both constant, they need not always be constant, and may have any configuration as long as the formation cycles are shifted from each other. For example, a sequence group may be configured such that each formation cycle satisfies the arithmetic series.

【0319】また、絶縁膜35に窒化アルミニウムを用
い、絶縁膜22に窒化シリコンを用いたが、絶縁膜22
のエッチングの際に、絶縁膜35に対してエッチング選
択比が十分に大きければ良く、これらの代わりに、例え
ば、絶縁膜35が酸化シリコンで且つ絶縁膜22が窒化
シリコンであっても良い。また、絶縁膜22に対するエ
ッチングはウエットエッチングでもドライエッチングで
もよい。
Also, aluminum nitride is used for the insulating film 35 and silicon nitride is used for the insulating film 22.
It is sufficient that the etching selectivity is sufficiently large with respect to the insulating film 35 at the time of the etching. Instead, for example, the insulating film 35 may be silicon oxide and the insulating film 22 may be silicon nitride. Further, the etching for the insulating film 22 may be wet etching or dry etching.

【0320】また、基板11にサファイアを用いたが、
サファイアに代えて、例えば炭化ケイ素、ネオジウムガ
レート(NGO)又は窒化ガリウム等を用いてもよい。
[0320] Although sapphire was used for the substrate 11,
Instead of sapphire, for example, silicon carbide, neodymium gallate (NGO), gallium nitride, or the like may be used.

【0321】また、マスク膜13には、ECRスパッタ
法による窒化シリコンや酸化シリコン等の誘電体を用い
ても良く、さらに好ましくは、タングステン等の高融点
金属やそのシリサイド化物を用いると良い。
The mask film 13 may be made of a dielectric such as silicon nitride or silicon oxide by ECR sputtering, and more preferably, a high melting point metal such as tungsten or a silicide thereof.

【0322】また、シード層12の上部の凸部12aを
形成する際にリフトオフ法を用いたが、凸部12a及び
溝部12bが形成できる方法であればよい。
Further, although the lift-off method is used when forming the projection 12a on the seed layer 12, any method can be used as long as the projection 12a and the groove 12b can be formed.

【0323】また、本実施形態に係る、互いに周期が異
なる2種類の周期構造体を用いる方法は、従来のELO
成長法等にも適用できる。
The method using two types of periodic structures having different periods from each other according to this embodiment is the same as the conventional ELO.
It can be applied to a growth method and the like.

【0324】[0324]

【発明の効果】本発明の窒化物半導体の製造方法による
と、ELO成長する選択成長層が、ELO成長時のマス
ク膜の上に析出する多結晶体の影響を受けなくなるた
め、選択成長層及びその上に成長する積層体の結晶の品
位が向上する。従って、本発明の窒化物半導体を用いた
窒化物半導体素子の動作特性及び信頼性を向上できる。
According to the method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, the selective growth layer on which the ELO is grown is not affected by the polycrystalline material deposited on the mask film during the ELO growth. The quality of the crystal of the laminate grown thereon is improved. Therefore, the operating characteristics and reliability of the nitride semiconductor device using the nitride semiconductor of the present invention can be improved.

【0325】また、マスク膜の上に析出する多結晶体の
影響を受けなくなるするための凸部同士の間を壁面とす
る空隙部により、光閉じ込め係数値を向上できる。
Further, a light confinement coefficient value can be improved by a void portion having a wall surface between the convex portions so as not to be affected by the polycrystal deposited on the mask film.

【0326】また、空隙部を設けることにより、共振器
端面を自然形成でき、該共振器端面をへき開面としなく
ても済み、また、選択成長層の結晶成長軸のチルトを低
減でき、マスクの位置合わせをも容易に行なえるように
なる。
By providing the gap, the cavity end face can be formed naturally, and the cavity end face does not need to be a cleavage plane. Further, the tilt of the crystal growth axis of the selective growth layer can be reduced, and the mask Positioning can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
FIG. 1 is a configuration sectional view showing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に
係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程順の構成断面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the gallium nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に
係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程順の構成断面図である。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the gallium nitride based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の第1の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a method of manufacturing the gallium nitride based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図5】本発明の第1の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子の製造方法の特徴を示す模式的な断面
図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the features of the method for manufacturing the gallium nitride based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(d)は本発明の第1の実施形態に係
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の特徴を
段階的に示す模式的な断面図である。
FIGS. 6A to 6D are schematic cross-sectional views illustrating the features of the method for manufacturing the gallium nitride based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention step by step.

【図7】本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子の選択成長層の室温にお
けるフォトルミネッセンスを、第1の実施形態と比較し
た結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a result of comparing photoluminescence at room temperature of a selective growth layer of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first modification of the first embodiment of the present invention with that of the first embodiment; .

【図8】本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る窒
化ガリウム系半導体レーザ素子を示す構成断面図であ
る。
FIG. 8 is a configuration sectional view showing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施形態に係る窒化ガリウム系
半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図11】本発明の第2の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
FIG. 11 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a gallium nitride-based semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図12】本発明の第2の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a gallium nitride-based semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図13】本発明の第2の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の共振器端
面に平行な方向における遠視野像を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a far-field image of a laser beam emitted from a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention in a direction parallel to the cavity facet.

【図14】本発明の第3の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
FIG. 14 is a configuration sectional view showing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子のリッジ部における基板と垂直な方
向の屈折率分布と、共振器端面の光強度分布との関係を
示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a refractive index distribution in a direction perpendicular to a substrate at a ridge portion of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention and a light intensity distribution on a cavity facet. .

【図16】本発明の第3の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の共振器端
面に平行な方向における遠視野像を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing a far-field image of a laser beam emitted from a gallium nitride based semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention in a direction parallel to a cavity facet.

【図17】本発明の第3の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子における積層体30を形成する前の
選択成長層の光学顕微鏡による平面写真と、それと対応
する構成断面図である。
17A and 17B are a plan view photograph of a selectively grown layer of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention before a laminate 30 is formed, taken by an optical microscope, and a corresponding cross-sectional view.

【図18】本発明の第4の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を示す構成断面図である。
FIG. 18 is a sectional view showing a configuration of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】(a)は本発明の第4の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法における選択成
長機構を模式的に表わした断面構成図である。(b)は
第2の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の
製造方法における選択成長機構を模式的に表わした断面
構成図である。
FIG. 19A is a cross-sectional configuration diagram schematically showing a selective growth mechanism in a method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view schematically showing a selective growth mechanism in a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second conventional example.

【図20】(a)は本発明の第4の実施形態に係る窒化
ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法において選択成
長層を2段階で形成する効果を示す部分的な斜視図であ
る。(b)は比較用であって、窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の選択成長層の側面にうねりが生じる様子を示
す部分的な斜視図である。
FIG. 20 (a) is a partial perspective view showing an effect of forming a selective growth layer in two stages in a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 2B is a partial perspective view showing a state in which undulation occurs on a side surface of the selective growth layer of the gallium nitride based semiconductor laser device for comparison.

【図21】(a)〜(d)は本発明の第4の実施形態に
係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法の特徴
を段階的に示す模式的な断面図である。
FIGS. 21 (a) to (d) are schematic sectional views showing step by step the features of a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第5の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子における積層体のM面、すなわち基
板のA面における構成断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of the structure of the gallium nitride-based semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention on the M-plane of the stacked body, that is, the A-plane of the substrate.

【図23】本発明の第5の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子を示し、図22のXXIII−XXIII線に
おける構成断面図である。
23 shows a gallium nitride based semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line XXIII-XXIII of FIG.

【図24】本発明の第5の実施形態の第1変形例に係る
窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のM
面、すなわち基板のA面における構成断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view of a stacked body in a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first modification of the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration on a surface, that is, an A surface of the substrate.

【図25】本発明の第5の実施形態の第2変形例に係る
窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のM
面、すなわち基板のA面における構成断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second modification of the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration on a surface, that is, an A surface of the substrate.

【図26】本発明の第5の実施形態の第3変形例に係る
窒化ガリウム系半導体レーザ素子における積層体のM
面、すなわち基板のA面における構成断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a third modification of the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration on a surface, that is, an A surface of the substrate.

【図27】本発明の第6の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子における積層体のA面、すなわち基
板のM面における構成断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view of the structure of the gallium nitride-based semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention, taken along plane A of the stacked body, that is, plane M of the substrate.

【図28】(a)及び(b)は本発明の第6の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。
FIGS. 28A and 28B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図29】(a)及び(b)は本発明の第6の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。
FIGS. 29A and 29B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図30】(a)及び(b)は本発明の第6の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
す工程順の構成断面図である。
FIGS. 30A and 30B are cross-sectional views in the order of steps showing a method for manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図31】本発明の第6の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
FIG. 31 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a gallium nitride-based semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention in the order of steps.

【図32】本発明の第7の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の構成断面図である。
FIG. 32 is a configuration sectional view of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第7の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
FIG. 33 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention in the order of steps.

【図34】本発明の第7の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
FIG. 34 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention in the order of steps.

【図35】本発明の第7の実施形態に係る窒化ガリウム
系半導体レーザ素子の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
FIG. 35 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a gallium nitride-based semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention in the order of steps.

【図36】(a)及び(b)は本発明の第7の実施形態
に係る窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法を示
し、(a)は電流注入用に使用が適当なリッジ部と不適
当なリッジ部とを示す断面図であり、(b)はリッジ部
ごとに識別用の目印を周期的に付した様子を示す断面図
である。
FIGS. 36A and 36B show a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing which shows a suitable ridge part, (b) is sectional drawing which shows a mode that the mark for identification is periodically attached to every ridge part.

【図37】第1の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の構成断面図である。
FIG. 37 is a sectional view showing a configuration of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first conventional example.

【図38】第2の従来例に係るELOG法によって形成
された窒化ガリウムの結晶転位の
FIG. 38 shows the crystal dislocations of gallium nitride formed by the ELOG method according to the second conventional example.

【図39】第2の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の構成断面図である。分布を模式的に表わした
構成断面図である。
FIG. 39 is a sectional view showing the configuration of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second conventional example. FIG. 3 is a configuration sectional view schematically showing a distribution.

【図40】(a)〜(d)は第2の従来例に係る窒化ガ
リウム系半導体レーザ素子の製造方法における結晶成長
の様子を段階的に示す模式的な断面図である。
FIGS. 40A to 40D are schematic cross-sectional views showing steps of crystal growth in a method of manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser device according to a second conventional example.

【図41】第1の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子のリッジ部における基板と垂直な方向の屈折率
分布と、共振器端面の光強度分布との関係を示すグラフ
である。
FIG. 41 is a graph showing a relationship between a refractive index distribution in a direction perpendicular to a substrate in a ridge portion of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first conventional example and a light intensity distribution on a cavity facet.

【図42】第1の従来例に係る窒化ガリウム系半導体レ
ーザ素子の遠視野像を示している。
FIG. 42 shows a far-field image of a gallium nitride based semiconductor laser device according to a first conventional example.

【図43】第1の従来例に係る窒化ガリウム系レーザ素
子における基板と共振器のへき開端面を示す模式的な斜
視図である。
FIG. 43 is a schematic perspective view showing a cleaved end face of a substrate and a resonator in a gallium nitride based laser device according to a first conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 11A 基板 11a 凸部 11b 溝部 12 シード層 12a 凸部 12b 凹部(溝部) 12c 空隙部 13 マスク膜 14 選択成長層 14a 接合部 14b 高転位密度領域 14c 低転位密度領域 14d うねり 14A 選択成長層 14B 第1の選択成長層 14C 第2の選択成長層 15 n型コンタクト層 15a 接合部 15A n型超格子コンタクト層 16 n型クラッド層 16A n型超格子クラッド層 17 n型光ガイド層 18 多重量子井戸(MQW)活性層 19 p型光ガイド層 20 p型クラッド層 21 p型コンタクト層 22 絶縁膜 23 p側電極 24 n側電極 25 p側配線電極 26 n側配線電極 30 積層体 31 リッジ部 31A リッジ部 31B ダミーリッジ部 32 共振器端面 34 選択成長シード層 35 絶縁膜 40 レジストパターン 41 多結晶体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 11A Substrate 11A Convex part 11b Groove part 12 Seed layer 12a Convex part 12b Concave part (groove part) 12c Void part 13 Mask film 14 Selective growth layer 14a Junction part 14b High dislocation density region 14c Low dislocation density region 14d Wound 14A Selective growth layer 14B First selective growth layer 14C Second selective growth layer 15 n-type contact layer 15a junction 15A n-type superlattice contact layer 16 n-type clad layer 16A n-type superlattice clad layer 17 n-type optical guide layer 18 multiple quantum well (MQW) Active layer 19 p-type optical guide layer 20 p-type cladding layer 21 p-type contact layer 22 insulating film 23 p-side electrode 24 n-side electrode 25 p-side wiring electrode 26 n-side wiring electrode 30 laminated body 31 ridge portion 31A ridge Section 31B Dummy ridge section 32 Resonator end face 34 Selective growth seed layer 35 Insulation 40 a resist pattern 41 polycrystals

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2000−18407(P2000−18407) (32)優先日 平成12年1月27日(2000.1.27) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願2000−25931(P2000−25931) (32)優先日 平成12年2月3日(2000.2.3) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願2000−48824(P2000−48824) (32)優先日 平成12年2月25日(2000.2.25) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願2000−120760(P2000−120760) (32)優先日 平成12年4月21日(2000.4.21) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願2000−120761(P2000−120761) (32)優先日 平成12年4月21日(2000.4.21) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 菅原 岳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 政勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮永 良子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森田 清之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 義晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA40 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA67 CB02 FF16 5F045 AA04 AA19 AB14 AB17 AB18 AB31 AB32 AC01 AC08 AC12 AC19 AF09 AF12 AF13 BB12 CA10 CA12 DA53 DA54 DB02 DB06 5F073 AA11 AA13 AA45 AA55 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA07 DA35 EA29  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2000-18407 (P2000-18407) (32) Priority date January 27, 2000 (2000.1.127) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2000-25931 (P2000-25931) (32) Priority date February 3, 2000 (2000.2.3) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2000-48824 (P2000-48824) (32) Priority date February 25, 2000 (2000.2.25) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) ) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2000-120760 (P2000-120760) (32) Priority date April 21, 2000 (2000.4.21) (33) Priority claim country Japan (JP) (31) Priority Claim No. Japanese Patent Application No. 2000-120762 (P2000-120761) (32) Priority Date April 21, 2000 (2000.4.21) (33) Priority Country Japan (JP) (72) Inventor Takeshi Sugawara Osaka Prefecture 1006 Kadoma, Kadoma City Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Ayumu Tsujimura 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inside Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Masakatsu Suzuki 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Kume 1006 Okadoma Kadoma, Osaka Pref. Person Yoshiko Miyanaga 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture, Japan Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 1006 Oaza Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.F-term (reference) AA13 AA 45 AA55 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA07 DA35 EA29

Claims (111)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、Alu Gav Inw N(但
し、u,v,wは、0≦u,v,w≦1、u+v+w=
1である。)からなる第1の窒化物半導体層を形成する
工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上に、前記マスク膜から露
出する前記各凸部の頂面であるC面を種結晶として、A
x Gay Inz N(但し、x,y,zは、0≦x,
y,z≦1、x+y+z=1である。)からなる第2の
窒化物半導体層を成長する工程とを備えていることを特
徴とする窒化物半導体の製造方法。
To 1. A substrate, Al u Ga v In w N ( where, u, v, w is, 0 ≦ u, v, w ≦ 1, u + v + w =
It is one. A) forming a first nitride semiconductor layer comprising: forming a plurality of protrusions extending above the first nitride semiconductor layer at a distance from each other in a substrate surface direction; Forming a mask film covering a bottom surface of the concave portion sandwiched between the convex portions, and a top surface of each convex portion exposed from the mask film on the first nitride semiconductor layer. Using the C plane as a seed crystal, A
l x Ga y In z N (where, x, y, z are, 0 ≦ x,
y, z ≦ 1, x + y + z = 1. A) growing a second nitride semiconductor layer comprising:
【請求項2】 前記マスク膜は誘電体からなることを特
徴とする請求項1に記載の窒化物半導体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項3】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化
アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化
ニオブであることを特徴とする請求項2に記載の窒化物
半導体の製造方法。
3. The nitride according to claim 2, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Semiconductor manufacturing method.
【請求項4】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点金
属化物からなることを特徴とする請求項1に記載の窒化
物半導体の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項5】 前記高融点金属又は高融点金属化物は、
タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステンシリ
サイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイドで
あることを特徴とする請求項4に記載の窒化物半導体の
製造方法。
5. The refractory metal or refractory metal,
The method for producing a nitride semiconductor according to claim 4, wherein the method is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide, or niobium silicide.
【請求項6】 基板上に、Alu Gav Inw N(但
し、u,v,wは、0≦u,v,w≦1、u+v+w=
1である。)からなる第1の窒化物半導体層を形成する
工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
とその壁面の少なくとも一部とを覆うマスク膜を形成す
る工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上に、前記各凸部における
前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、Alx
Gay Inz N(但し、x,y,zは、0≦x,y,z
≦1、x+y+z=1である。)からなる第2の窒化物
半導体層を成長する工程とを備えていることを特徴とす
る窒化物半導体の製造方法。
6. A substrate, Al u Ga v In w N ( where, u, v, w is, 0 ≦ u, v, w ≦ 1, u + v + w =
It is one. A) forming a first nitride semiconductor layer comprising: forming a plurality of protrusions extending above the first nitride semiconductor layer at a distance from each other in a substrate surface direction; Forming a mask film covering a bottom surface of the concave portion sandwiched between the convex portions and at least a part of the wall surface; and forming the mask in each of the convex portions on the first nitride semiconductor layer. A region exposed from the film is used as a seed crystal, and Al x
Ga y In z N (where x, y, z are 0 ≦ x, y, z
≦ 1, x + y + z = 1. A) growing a second nitride semiconductor layer comprising:
【請求項7】 前記マスク膜は誘電体からなることを特
徴とする請求項6に記載の窒化物半導体の製造方法。
7. The method according to claim 6, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項8】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸化
アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化
ニオブであることを特徴とする請求項7に記載の窒化物
半導体の製造方法。
8. The nitride according to claim 7, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Semiconductor manufacturing method.
【請求項9】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点金
属化物からなることを特徴とする請求項6に記載の窒化
物半導体の製造方法。
9. The method according to claim 6, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項10】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導
体の製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide.
【請求項11】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
士の間に前記マスク膜から露出するC面を種結晶とし
て、基板側から、第2の窒化物半導体層と、該第2の窒
化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第3の
窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネ
ルギーギャップが大きい第4の窒化物半導体層とを含む
ように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備えていることを
特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
11. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from one another in a substrate surface direction. Forming a mask film covering the bottom surface of the trench; and forming a C-plane exposed from the mask film between the trenches on the upper surface of the first nitride semiconductor layer as a seed crystal from the substrate side. An active layer composed of a second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer, and a fourth nitride layer having an energy gap larger than that of the active layer. And a step of forming a current confinement section for selectively injecting carriers into the active layer, on the layered body. Of nitride semiconductor devices Method.
【請求項12】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体
層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
したレジストマスクを用いて前記第1の窒化物半導体層
に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項11
に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
12. The step of forming the plurality of trenches includes forming a resist mask covering the first nitride semiconductor layer in a stripe shape on the first nitride semiconductor layer, and forming the resist mask 12. The method according to claim 11, further comprising the step of: etching the first nitride semiconductor layer by using a mask; and the step of forming the mask film includes a step of lifting off the resist mask.
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項13】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項11に記載の窒化物半導体素子の製造
方法。
13. The method according to claim 11, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項14】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項13に記載の窒
化物半導体素子の製造方法。
14. The nitride according to claim 13, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
13に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
15. The method according to claim 13, wherein the mask film is formed using electron cyclotron resonance plasma.
【請求項16】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
項13に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
16. The method according to claim 13, wherein the mask film is formed by using an electron cyclotron resonance sputtering method.
【請求項17】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物であることを特徴とする請求項11に記載の窒
化物半導体素子の製造方法。
17. The method according to claim 11, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項18】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項17に記載の窒化物半
導体素子の製造方法。
18. The method according to claim 17, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide. .
【請求項19】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
基板側から、第2の窒化物半導体層と、該第2の窒化物
半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第3の窒化
物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネルギ
ーギャップが大きい第4の窒化物半導体層とを含むよう
に積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備えていることを
特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
19. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of grooves extending at an interval in a substrate surface direction above the first nitride semiconductor layer. Forming a mask film covering a bottom surface of the groove and at least a part of the wall surface; and forming a region exposed from the mask film between the grooves on the first nitride semiconductor layer. As a seed crystal,
From the substrate side, a second nitride semiconductor layer, an active layer including a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer, and an active layer having an energy gap larger than that of the active layer. A step of growing a stacked body to include the nitride semiconductor layer of No. 4, and a step of forming a current constriction on the stacked body to selectively inject carriers into the active layer. A method for manufacturing a nitride semiconductor device, comprising:
【請求項20】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体
層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
したレジストマスクを用いて前記第1の窒化物半導体層
に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項19
に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
20. The step of forming the plurality of trenches, comprising: forming a resist mask on the first nitride semiconductor layer so as to cover the first nitride semiconductor layer in a stripe shape; 20. The method according to claim 19, further comprising: performing a step of etching the first nitride semiconductor layer by using a semiconductor device; and forming the mask film includes a step of lifting off the resist mask.
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項21】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項19に記載の窒化物半導体素子の製造
方法。
21. The method according to claim 19, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項22】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項21に記載の窒
化物半導体の製造方法。
22. The nitride according to claim 21, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Semiconductor manufacturing method.
【請求項23】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
21に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
23. The method according to claim 21, wherein the mask film is formed using electron cyclotron resonance plasma.
【請求項24】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
項21に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
24. The method according to claim 21, wherein the mask film is formed by using an electron cyclotron resonance sputtering method.
【請求項25】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項19に記載の
窒化物半導体素子の製造方法。
25. The method according to claim 19, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項26】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項25に記載の窒化物半
導体素子の製造方法。
26. The method according to claim 25, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide. .
【請求項27】 基板の上部に、基板面方向に互いに並
行して延びる複数の凸部を形成する工程と、 前記基板の上の前記各凸部の頂面に、Alx Gay In
z N(但し、x,y,zは、0≦x,y,z≦1、x+
y+z=1である。)からなる窒化物半導体層を選択的
に成長する工程とを備えていることを特徴とする窒化物
半導体の製造方法。
To 27. The upper substrate, forming a plurality of protrusions extending in parallel to each other in the substrate plane direction, the top surface of each protrusion over said substrate, Al x Ga y In
z N (where x, y, and z are 0 ≦ x, y, z ≦ 1, x +
y + z = 1. A step of selectively growing a nitride semiconductor layer comprising:
【請求項28】 前記基板は窒化物半導体からなり、 前記凸部を形成する工程と前記窒化物半導体層を成長す
る工程との間に、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
を覆う、誘電体、高融点金属又は高融点金属化物からな
るマスク膜を形成する工程をさらに備えていることを特
徴とする請求項27に記載の窒化物半導体の製造方法。
28. The method according to claim 28, wherein the substrate is made of a nitride semiconductor. Between the step of forming the protrusion and the step of growing the nitride semiconductor layer, the recess formed between the protrusions adjacent to each other is formed. The method for manufacturing a nitride semiconductor according to claim 27, further comprising a step of forming a mask film made of a dielectric, a high-melting metal or a high-melting metal, which covers the bottom surface.
【請求項29】 基板の上部に、基板面方向に互いに間
隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記基板の上面における前記各溝部同士の間の領域上
に、基板側から選択的に、第1の窒化物半導体層と、該
第1の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さ
い第2の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よ
りもエネルギーギャップが大きい第3の窒化物半導体層
とを含むように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備えていることを
特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
29. A step of forming a plurality of grooves extending apart from each other in a substrate surface direction on an upper portion of a substrate; and selectively forming a plurality of grooves on the upper surface of the substrate between the respective grooves from the substrate side. An active layer composed of a first nitride semiconductor layer, a second nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the first nitride semiconductor layer, and a third nitride layer having an energy gap larger than that of the active layer. A step of growing a stacked body so as to include a nitride semiconductor layer; and a step of forming a current constriction on the stacked body to selectively inject carriers into the active layer. Manufacturing method of a nitride semiconductor device.
【請求項30】 前記積層体を成長する工程は、前記各
溝部の底面及び壁面と、前記積層体における前記溝部の
対向面とにより囲まれてなる複数の空隙部を形成する工
程を含むことを特徴とする請求項29に記載の半導体素
子の製造方法。
30. The step of growing the stacked body includes a step of forming a plurality of voids surrounded by a bottom surface and a wall surface of each of the groove portions, and a surface of the stacked body opposed to the groove portion. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 29, wherein:
【請求項31】 前記積層体を成長する工程は、前記積
層体を前記基板上にバッファ層を介在させることなく成
長させることを特徴とする請求項29に記載の半導体発
光素子の製造方法。
31. The method according to claim 29, wherein, in the step of growing the stacked body, the stacked body is grown on the substrate without interposing a buffer layer.
【請求項32】 基板上に順次形成され、第1の窒化物
半導体層、該第1の窒化物半導体層よりも光の屈折率が
大きい第2の窒化物半導体層からなる活性層及び該活性
層よりも光の屈折率が小さい第3の窒化物半導体層とを
含む積層体と、 前記積層体の上に形成され、前記活性層にキャリアを選
択的に注入する電流狭窄部とを備え、 前記活性層における前記電流狭窄部の下方で且つ前記活
性層と前記基板との間の領域に空隙部が形成されている
ことを特徴とする窒化物半導体素子。
32. An active layer comprising a first nitride semiconductor layer, a second nitride semiconductor layer having a higher refractive index of light than the first nitride semiconductor layer, sequentially formed on a substrate, and an active layer comprising the first nitride semiconductor layer. A laminate including a third nitride semiconductor layer having a smaller refractive index of light than the layer; and a current constriction portion formed on the laminate and selectively injecting carriers into the active layer. A nitride semiconductor device, wherein a void portion is formed in the active layer below the current constriction portion and in a region between the active layer and the substrate.
【請求項33】 前記空隙部の上には、前記第1の窒化
物半導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈折
率を持つ第4の窒化物半導体層が形成されていることを
特徴とする請求項32に記載の窒化物半導体素子。
33. A fourth nitride semiconductor layer having a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light of the first nitride semiconductor layer is formed on the gap. 33. The nitride semiconductor device according to claim 32, wherein:
【請求項34】 基板上に形成され、上部に互いに間隔
をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有する第1の
窒化物半導体層と、 前記第1の窒化物半導体層の上に、下面が前記各凸部の
頂面と接するように形成された第2の窒化物半導体層
と、 前記第2の窒化物半導体層の上に形成され、第3の窒化
物半導体層、該第3の窒化物半導体層よりも光の屈折率
が大きい第4の窒化物半導体層からなる活性層及び該活
性層よりも光の屈折率が小さい第5の窒化物半導体層と
を含む積層体とを備え、 前記第2の窒化物半導体層は、前記第3の窒化物半導体
層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈折率を持つ
ことを特徴とする窒化物半導体素子。
34. A first nitride semiconductor layer formed on a substrate and having a plurality of projections extending in the direction of the substrate surface at an interval from each other on the substrate, and on the first nitride semiconductor layer: A second nitride semiconductor layer formed so that a lower surface thereof is in contact with a top surface of each of the protrusions; a third nitride semiconductor layer formed on the second nitride semiconductor layer; A stacked body including an active layer made of a fourth nitride semiconductor layer having a higher refractive index of light than the nitride semiconductor layer of (a) and a fifth nitride semiconductor layer having a smaller refractive index of light than the active layer. The nitride semiconductor element, wherein the second nitride semiconductor layer has a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light of the third nitride semiconductor layer.
【請求項35】 前記凸部同士の間に形成され、前記第
2の窒化物半導体層の光の屈折率よりも小さい屈折率を
持つ低屈折率領域を有していることを特徴とする請求項
34に記載の窒化物半導体素子。
35. The semiconductor device according to claim 35, further comprising a low-refractive-index region formed between the convex portions and having a refractive index smaller than a refractive index of light of the second nitride semiconductor layer. Item 35. The nitride semiconductor device according to item 34.
【請求項36】 前記低屈折率領域は空隙部であること
を特徴とする請求項35に記載の窒化物半導体素子。
36. The nitride semiconductor device according to claim 35, wherein the low refractive index region is a void.
【請求項37】 前記第2の窒化物半導体層と前記第3
の窒化物半導体層との間に形成され、前記第2の窒化物
半導体層又は前記第3の窒化物半導体層の光の屈折率よ
りも小さい又は同等の屈折率を持つ超格子構造を有し、
上面が電極と接触する第6の窒化物半導体層をさらに備
えていることを特徴とする請求項34に記載の窒化物半
導体素子。
37. The second nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer
Having a superlattice structure formed between the second nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer and having a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light of the second nitride semiconductor layer or the third nitride semiconductor layer. ,
35. The nitride semiconductor device according to claim 34, further comprising a sixth nitride semiconductor layer whose upper surface is in contact with the electrode.
【請求項38】 前記第2の窒化物半導体層は組成にア
ルミニウムを含んでおり、 それぞれが、前記第1の窒化物半導体層と前記第2の窒
化物半導体層との間に前記各凸部の頂面とその近傍との
みを覆うように形成され、アルミニウムの組成が前記第
2の窒化物半導体層のアルミニウムの組成よりも小さい
複数の第6の窒化物半導体層をさらに備えていることを
特徴とする請求項34に記載の窒化物半導体素子。
38. The second nitride semiconductor layer contains aluminum in a composition, and each of the protrusions is provided between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. A plurality of sixth nitride semiconductor layers formed so as to cover only the top surface of the second nitride semiconductor layer and the vicinity thereof and having an aluminum composition smaller than the aluminum composition of the second nitride semiconductor layer. 35. The nitride semiconductor device according to claim 34, wherein:
【請求項39】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
士の間に前記マスク膜から露出するC面を種結晶とし
て、基板側から、第2の窒化物半導体層と、第3の窒化
物半導体層と、該第3の窒化物半導体層よりも光の屈折
率が大きい第4の窒化物半導体層からなる活性層と、該
活性層よりも光の屈折率が小さい第5の窒化物半導体層
とを含むように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備え、 前記積層体を成長する工程は、前記第2の窒化物半導体
層を、その光の屈折率が前記第3の窒化物半導体層の光
の屈折率よりも小さいか又は同等となるように成長する
工程を含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方
法。
39. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from one another in a substrate surface direction. Forming a mask film covering the bottom surface of the trench; and forming a C-plane exposed from the mask film between the trenches on the upper surface of the first nitride semiconductor layer as a seed crystal from the substrate side. An active layer including a second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer, a fourth nitride semiconductor layer having a higher refractive index of light than the third nitride semiconductor layer, Growing a laminate so as to include a fifth nitride semiconductor layer having a smaller refractive index of light than the layer; and a current confinement portion for selectively injecting carriers into the active layer on the laminate. Forming the stacked body, wherein the step of growing the stacked body comprises: A step of growing the second nitride semiconductor layer such that the refractive index of the light is smaller than or equal to the refractive index of the light of the third nitride semiconductor layer. Device manufacturing method.
【請求項40】 前記積層体を成長する工程は、 前記第2の窒化物半導体層の組成がアルミニウムを含む
場合に、 前記第1の窒化物半導体層と前記第2の窒化物半導体層
との間に、アルミニウムの組成が前記第2の窒化物半導
体層のアルミニウムの組成よりも小さい複数の第6の窒
化物半導体層を前記凸部の頂面とその近傍のみとを覆う
ように形成する工程を含むことを特徴とする請求項39
に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
40. The step of growing the stacked body, the method comprising: when the composition of the second nitride semiconductor layer includes aluminum, forming the second nitride semiconductor layer between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. Forming a plurality of sixth nitride semiconductor layers in which the composition of aluminum is smaller than the aluminum composition of the second nitride semiconductor layer so as to cover only the top surface of the protrusion and the vicinity thereof 40. The method of claim 39, comprising:
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項41】 前記積層体を成長する工程は、 前記第2の窒化物半導体層と前記第3の窒化物半導体層
との間に、前記第2の窒化物半導体層又は前記第3の窒
化物半導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈
折率を持つ超格子構造を有する第6の窒化物半導体層を
形成する工程を含むことを特徴とする請求項39に記載
の窒化物半導体素子の製造方法。
41. The step of growing the stacked body, wherein the second nitride semiconductor layer or the third nitride layer is disposed between the second nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer. 40. The nitride according to claim 39, further comprising a step of forming a sixth nitride semiconductor layer having a superlattice structure having a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light of the semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項42】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体
層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
したレジストマスクを用いて前記第1の窒化物半導体層
に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項39
に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
42. A step of forming the plurality of trenches, comprising: forming a resist mask on the first nitride semiconductor layer to cover the first nitride semiconductor layer in a stripe shape; 40. The method according to claim 39, further comprising: performing a step of etching the first nitride semiconductor layer using the first method; and a step of forming the mask film includes a step of lifting off the resist mask.
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項43】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項39に記載の窒化物半導体素子の製造
方法。
43. The method according to claim 39, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項44】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項43に記載の窒
化物半導体素子の製造方法。
44. The nitride according to claim 43, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項45】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
43に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
45. The method according to claim 43, wherein the mask film is formed using electron cyclotron resonance plasma.
【請求項46】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
項43に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
46. The method according to claim 43, wherein the mask film is formed by using an electron cyclotron resonance sputtering method.
【請求項47】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項39に記載の
窒化物半導体素子の製造方法。
47. The method according to claim 39, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項48】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項47に記載の窒化物半
導体素子の製造方法。
48. The method according to claim 47, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide. .
【請求項49】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
基板側から、第2の窒化物半導体層と、第3の窒化物半
導体層と、該第3の窒化物半導体層よりも光の屈折率が
大きい第4の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性
層よりも光の屈折率が小さい第5の窒化物半導体層とを
含むように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に注
入する電流狭窄部を形成する工程とを備え、 前記積層体を成長する工程は、前記第2の窒化物半導体
層を、その光の屈折率が前記第3の窒化物半導体層の光
の屈折率よりも小さいか又は同等となるように成長する
工程を含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方
法。
49. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction. Forming a mask film covering a bottom surface of the groove and at least a part of the wall surface; and forming a region exposed from the mask film between the grooves on the first nitride semiconductor layer. As a seed crystal,
From the substrate side, a second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer, and an active layer including a fourth nitride semiconductor layer having a higher refractive index of light than the third nitride semiconductor layer. Growing a laminate so as to include a fifth nitride semiconductor layer having a smaller refractive index of light than the active layer; and selectively injecting carriers into the active layer on the laminate. Forming a current confined portion, wherein the step of growing the stacked body includes the step of forming the second nitride semiconductor layer such that a refractive index of light of the second nitride semiconductor layer is higher than a refractive index of light of the third nitride semiconductor layer. A process for growing the nitride semiconductor device so that the size is also small or equivalent.
【請求項50】 前記積層体を成長する工程は、 前記第2の窒化物半導体層の組成がアルミニウムを含む
場合に、 前記第1の窒化物半導体層と前記第2の窒化物半導体層
との間に、アルミニウムの組成が前記第2の窒化物半導
体層のアルミニウムの組成よりも小さい複数の第6の窒
化物半導体層を前記凸部の頂面とその近傍のみとを覆う
ように形成する工程を含むことを特徴とする請求項49
に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
50. The step of growing the stacked body, the method comprising: when the composition of the second nitride semiconductor layer includes aluminum, the step of forming the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer Forming a plurality of sixth nitride semiconductor layers in which the composition of aluminum is smaller than the aluminum composition of the second nitride semiconductor layer so as to cover only the top surface of the protrusion and the vicinity thereof 50. The method of claim 49, comprising:
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項51】 前記積層体を成長する工程は、 前記第2の窒化物半導体層と前記第3の窒化物半導体層
との間に、前記第2の窒化物半導体層又は前記第3の窒
化物半導体層の光の屈折率よりも小さいか又は同等の屈
折率を持つ超格子構造を有する第6の窒化物半導体層を
形成する工程を含むことを特徴とする請求項49に記載
の窒化物半導体素子の製造方法。
51. The step of growing the stacked body, wherein the second nitride semiconductor layer or the third nitride semiconductor layer is provided between the second nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer. 50. The nitride according to claim 49, further comprising a step of forming a sixth nitride semiconductor layer having a superlattice structure having a refractive index smaller than or equal to the refractive index of light of the semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項52】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体
層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
したレジストマスクを用いて前記第1の窒化物半導体層
に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項49
に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
52. The step of forming the plurality of trenches includes forming a resist mask on the first nitride semiconductor layer, the resist mask covering the first nitride semiconductor layer in a stripe shape, and forming the resist mask on the first nitride semiconductor layer. 50. The method according to claim 49, further comprising: performing a step of etching the first nitride semiconductor layer by using a semiconductor device; and forming the mask film includes a step of lifting off the resist mask.
3. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to item 1.
【請求項53】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項49に記載の窒化物半導体素子の製造
方法。
53. The method according to claim 49, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項54】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項53に記載の窒
化物半導体素子の製造方法。
54. The nitride according to claim 53, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項55】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求項
53に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
55. The method according to claim 53, wherein the mask film is formed using electron cyclotron resonance plasma.
【請求項56】 前記マスク膜は、電子サイクロトロン
共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請求
項53に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
56. The method according to claim 53, wherein the mask film is formed by using an electron cyclotron resonance sputtering method.
【請求項57】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項49に記載の
窒化物半導体素子の製造方法。
57. The method according to claim 49, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項58】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項57に記載の窒化物半
導体素子の製造方法。
58. The method according to claim 57, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide. .
【請求項59】 基板上に、Alu Gav Inw N(但
し、u,v,wは、0≦u,v,w≦1、u+v+w=
1である。)からなる第1の窒化物半導体層を形成する
工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上に、前記マスク膜から露
出する前記各凸部の頂面であるC面を種結晶として、A
x Gay Inz N(但し、x,y,zは、0≦x,
y,z≦1、x+y+z=1である。)からなる複数の
第2の窒化物半導体層を成長する工程とを備え、 前記複数の第2の窒化物半導体層を形成する工程は、前
記各第2の窒化物半導体層を、各第2の窒化物半導体層
が前記複数の凸部のうちの所定数の凸部を跨ぐごとに、
前記凸部が延びる方向と平行な側端面が露出するように
形成する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体の製
造方法。
To 59. A substrate, Al u Ga v In w N ( where, u, v, w is, 0 ≦ u, v, w ≦ 1, u + v + w =
It is one. A) forming a first nitride semiconductor layer comprising: forming a plurality of protrusions extending above the first nitride semiconductor layer at a distance from each other in a substrate surface direction; Forming a mask film covering a bottom surface of the concave portion sandwiched between the convex portions, and a top surface of each convex portion exposed from the mask film on the first nitride semiconductor layer. Using the C plane as a seed crystal, A
l x Ga y In z N (where, x, y, z are, 0 ≦ x,
y, z ≦ 1, x + y + z = 1. A) growing a plurality of second nitride semiconductor layers comprising: forming the plurality of second nitride semiconductor layers; Each time the nitride semiconductor layer straddles a predetermined number of protrusions of the plurality of protrusions,
A method for manufacturing a nitride semiconductor, comprising a step of forming a side end surface parallel to a direction in which the protrusion extends.
【請求項60】 前記側端面はA面又はM面であること
を特徴とする請求項59に記載の窒化物半導体の製造方
法。
60. The method for manufacturing a nitride semiconductor according to claim 59, wherein said side end surface is an A plane or an M plane.
【請求項61】 前記複数の凸部を形成する工程は、前
記複数の凸部の形成周期を、前記側端面が露出する領域
が前記側端面が露出しない領域と比べて大きくなるよう
に形成することを特徴とする請求項59に記載の窒化物
半導体の製造方法。
61. The step of forming the plurality of protrusions, wherein the formation period of the plurality of protrusions is formed such that a region where the side end surface is exposed is larger than a region where the side end surface is not exposed. 60. The method for producing a nitride semiconductor according to claim 59, wherein:
【請求項62】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項59に記載の窒化物半導体の製造方
法。
62. The method according to claim 59, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項63】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項62に記載の窒
化物半導体の製造方法。
63. The nitride according to claim 62, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Semiconductor manufacturing method.
【請求項64】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項59に記載の
窒化物半導体の製造方法。
64. The method according to claim 59, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項65】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項64に記載の窒化物半
導体の製造方法。
65. The method according to claim 64, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide, or niobium silicide.
【請求項66】 基板上に、Alu Gav Inw N(但
し、u,v,wは、0≦u,v,w≦1、u+v+w=
1である。)からなる第1の窒化物半導体層を形成する
工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の凸部を形成する工程と、 互いに隣接する前記凸部同士に挟まれてなる凹部の底面
とその壁面の少なくとも一部とを覆うマスク膜を形成す
る工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上に、前記各凸部における
前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、Alx
Gay Inz N(但し、x,y,zは、0≦x,y,z
≦1、x+y+z=1である。)からなる複数の第2の
窒化物半導体層を成長する工程とを備え、 前記複数の第2の窒化物半導体層を形成する工程は、前
記各第2の窒化物半導体層を、各第2の窒化物半導体層
が前記複数の凸部のうちの所定数の凸部を跨ぐごとに、
前記凸部が延びる方向と平行な側端面が露出するように
形成する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体の製
造方法。
To 66. on a substrate, Al u Ga v In w N ( where, u, v, w is, 0 ≦ u, v, w ≦ 1, u + v + w =
It is one. A) forming a first nitride semiconductor layer comprising: forming a plurality of protrusions extending above the first nitride semiconductor layer at a distance from each other in a substrate surface direction; Forming a mask film covering a bottom surface of the concave portion sandwiched between the convex portions and at least a part of the wall surface; and forming the mask in each of the convex portions on the first nitride semiconductor layer. A region exposed from the film is used as a seed crystal, and Al x
Ga y In z N (where x, y, z are 0 ≦ x, y, z
≦ 1, x + y + z = 1. A) growing a plurality of second nitride semiconductor layers comprising: forming the plurality of second nitride semiconductor layers; Each time the nitride semiconductor layer straddles a predetermined number of protrusions of the plurality of protrusions,
A method for manufacturing a nitride semiconductor, comprising a step of forming a side end surface parallel to a direction in which the protrusion extends.
【請求項67】 前記側端面はA面又はM面であること
を特徴とする請求項66に記載の窒化物半導体の製造方
法。
67. The method according to claim 66, wherein the side end surface is an A-plane or an M-plane.
【請求項68】 前記複数の凸部を形成する工程は、前
記複数の凸部の形成周期を、前記側端面が露出する領域
が前記側端面が露出しない領域と比べて大きくなるよう
に形成することを特徴とする請求項66に記載の窒化物
半導体の製造方法。
68. In the step of forming the plurality of protrusions, the formation period of the plurality of protrusions is formed such that a region where the side end surface is exposed is larger than a region where the side end surface is not exposed. The method for producing a nitride semiconductor according to claim 66, wherein:
【請求項69】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項66に記載の窒化物半導体の製造方
法。
69. The method according to claim 66, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項70】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項69に記載の窒
化物半導体の製造方法。
70. The nitride according to claim 69, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Semiconductor manufacturing method.
【請求項71】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項66に記載の
窒化物半導体の製造方法。
71. The method according to claim 66, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項72】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項71に記載の窒化物半
導体の製造方法。
72. The method according to claim 71, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide, or niobium silicide.
【請求項73】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
士の間に前記マスク膜から露出するC面を種結晶とし
て、基板側から、それぞれが、第2の窒化物半導体層
と、該第2の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップ
が小さい第3の窒化物半導体層からなる活性層と、該活
性層よりもエネルギーギャップが大きい第4の窒化物半
導体層とを含むように複数の積層体を成長する工程と、 前記各積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に
注入する電流狭窄部をそれぞれ形成する工程とを備え、 前記複数の積層体を成長する工程は、前記各積層体を、
該積層体が前記第1の窒化物半導体層の前記C面を所定
数だけ跨ぐごとに前記電流狭窄部からなる共振器端面が
露出するように形成する工程を含むことを特徴とする窒
化物半導体素子の製造方法。
73. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction. Forming a mask film covering the bottom surface of the trench; and forming a C-plane exposed from the mask film between the trenches on the upper surface of the first nitride semiconductor layer as a seed crystal from the substrate side. An active layer including a second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than the second nitride semiconductor layer, and a third nitride semiconductor layer having an energy gap larger than the active layer. A step of growing a plurality of stacked bodies so as to include the nitride semiconductor layer of No. 4; and a step of forming a current confinement portion for selectively injecting carriers into the active layer on each of the stacked bodies. Comprising, the plurality of products Growing a body, each of said laminate,
A step of forming the laminated body so as to expose a cavity end face formed of the current constriction portion every time the predetermined number of straddles the C-plane of the first nitride semiconductor layer. Device manufacturing method.
【請求項74】 前記共振器端面はA面又はM面である
ことを特徴とする請求項73に記載の窒化物半導体素子
の製造方法。
74. The method according to claim 73, wherein the end face of the resonator is an A-plane or an M-plane.
【請求項75】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記複数の溝部の形成周期を、前記共振器端面が露出する
領域が、前記共振器端面が露出しない領域と比べて大き
くなるように設定することを特徴とする請求項73に記
載の窒化物半導体素子の製造方法。
75. The step of forming the plurality of grooves, wherein the forming cycle of the plurality of grooves is set such that a region where the resonator end face is exposed is larger than a region where the resonator end face is not exposed. 74. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 73, wherein:
【請求項76】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項73に記載の窒化物半導体素子の製造
方法。
76. The method according to claim 73, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項77】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項76に記載の窒
化物半導体素子の製造方法。
77. The nitride according to claim 76, wherein the dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項78】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項73に記載の
窒化物半導体素子の製造方法。
78. The method according to claim 73, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項79】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項78に記載の窒化物半
導体素子の製造方法。
79. The method according to claim 78, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide. .
【請求項80】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
基板側から、それぞれが、第2の窒化物半導体層と、該
第2の窒化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さ
い第3の窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よ
りもエネルギーギャップが大きい第4の窒化物半導体層
とを含むように複数の積層体を成長する工程と、 前記各積層体の上に、前記活性層にキャリアを選択的に
注入する電流狭窄部をそれぞれ形成する工程とを備え、 前記複数の積層体を成長する工程は、前記各積層体を、
該積層体が前記第1の窒化物半導体層の隣接する溝部同
士の間の領域を所定数だけ跨ぐごとに前記電流狭窄部か
らなる共振器端面が露出するように形成する工程を含む
ことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。
80. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction. Forming a mask film covering a bottom surface of the groove and at least a part of the wall surface; and forming a region exposed from the mask film between the grooves on the first nitride semiconductor layer. As a seed crystal,
From the substrate side, respectively, a second nitride semiconductor layer, an active layer composed of a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than the second nitride semiconductor layer, and an energy gap smaller than the active layer. Growing a plurality of stacked bodies so as to include a fourth nitride semiconductor layer having a large thickness, and forming a current confinement portion for selectively injecting carriers into the active layer on each of the stacked bodies. And a step of growing the plurality of stacked bodies includes:
A step of forming the laminated body so that a cavity end face composed of the current confinement portion is exposed every time a predetermined number of regions cross over regions between adjacent trenches of the first nitride semiconductor layer. Manufacturing method of a nitride semiconductor device.
【請求項81】 前記共振器端面はA面又はM面である
ことを特徴とする請求項80に記載の窒化物半導体素子
の製造方法。
81. The method according to claim 80, wherein the end face of the resonator is an A-plane or an M-plane.
【請求項82】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記複数の溝部の形成周期を、前記共振器端面が露出する
領域が、前記共振器端面が露出しない領域と比べて大き
くなるように設定することを特徴とする請求項80に記
載の窒化物半導体素子の製造方法。
82. The step of forming the plurality of grooves, wherein the forming cycle of the plurality of grooves is set such that a region where the resonator end surface is exposed is larger than a region where the resonator end surface is not exposed. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 80, wherein:
【請求項83】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項80に記載の窒化物半導体素子の製造
方法。
83. The method according to claim 80, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項84】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項83に記載の窒
化物半導体素子の製造方法。
84. The nitride according to claim 83, wherein said dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項85】 前記マスク膜は高融点金属又は高融点
金属化物からなることを特徴とする請求項80に記載の
窒化物半導体素子の製造方法。
85. The method according to claim 80, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項86】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項85に記載の窒化物半
導体素子の製造方法。
86. The method according to claim 85, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide. .
【請求項87】 基板上に形成され、上部に互いに間隔
をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有する第1の
窒化物半導体層と、 前記第1の窒化物半導体層の上で且つ前記各凸部同士の
側面の間に空隙部を持つように形成された第2の窒化物
半導体層と、 前記第2の窒化物半導体層の上に形成され、キャリアが
狭窄されて注入されるストライプ状の共振器を含む第3
の窒化物半導体層とを備え、 前記共振器は、生成光の共振方向が前記凸部が延びる方
向とほぼ直交するように設けられていることを特徴とす
る窒化物半導体素子。
87. A first nitride semiconductor layer formed on a substrate and having a plurality of protrusions extending in the direction of the substrate surface at an interval from each other on the substrate, and on the first nitride semiconductor layer and A second nitride semiconductor layer formed so as to have a gap between the side surfaces of the respective convex portions; and a second nitride semiconductor layer formed on the second nitride semiconductor layer, wherein carriers are narrowed and injected. Third including a striped resonator
Wherein the resonator is provided such that a resonance direction of generated light is substantially orthogonal to a direction in which the protrusion extends.
【請求項88】 前記共振器の端面は、前記第3の窒化
物半導体層のA面であることを特徴とする請求項87に
記載の窒化物半導体素子。
88. The nitride semiconductor device according to claim 87, wherein an end face of said resonator is an A-plane of said third nitride semiconductor layer.
【請求項89】 前記第2の窒化物半導体層と前記第3
の窒化物半導体層との間に形成され、上部に互いに間隔
をおいて基板面方向に延び且つその頂面の位置が前記第
1の窒化物半導体層の凸部の頂面の位置と基板面方向に
異なる複数の凸部を有する第4の窒化物半導体層をさら
に備えていることを特徴とする請求項87に記載の窒化
物半導体素子。
89. The second nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer
Formed on the upper surface of the first nitride semiconductor layer, the upper surface extending in the direction of the substrate surface at an interval from each other, and the position of the top surface being the same as the position of the top surface of the projection of the first nitride semiconductor layer. 88. The nitride semiconductor device according to claim 87, further comprising a fourth nitride semiconductor layer having a plurality of convex portions different in directions.
【請求項90】 基板上に形成され、上部に互いに間隔
をおいて基板面方向に延びる複数の凸部を有する第1の
窒化物半導体層と、 前記第1の窒化物半導体層の上で且つ前記各凸部同士の
側面の間に空隙部を持つように形成された第2の窒化物
半導体層と、 前記第2の窒化物半導体層の上に形成され、活性層を含
む第3の窒化物半導体層とを備え、 前記凸部の頂面はC面であり、 前記第1の窒化物半導体層のC軸と前記第2の窒化物半
導体層のC軸とがなす角度は、約0.05度以下である
ことを特徴とする窒化物半導体素子。
90. A first nitride semiconductor layer formed on a substrate and having a plurality of protrusions extending upward in the direction of the substrate at intervals from each other on the substrate, and on the first nitride semiconductor layer and A second nitride semiconductor layer formed so as to have a gap between side surfaces of the respective convex portions; and a third nitride layer formed on the second nitride semiconductor layer and including an active layer. A top surface of the convex portion is a C-plane, and an angle formed by a C-axis of the first nitride semiconductor layer and a C-axis of the second nitride semiconductor layer is about 0. 0.55 degrees or less.
【請求項91】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
て基板面方向の一の方向に延びる複数の第1の溝部を形
成する工程と、 前記第1の溝部の底面を覆う第1のマスク膜を形成する
工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上面における前記各第1の
溝部同士の間に前記第1のマスク膜から露出するC面を
種結晶として、第2の窒化物半導体層を成長する工程
と、 前記第2の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
て前記一の方向に延び且つ互いに隣接する溝部同士の間
の領域の位置が前記第1の溝部同士の間の領域の位置と
基板面方向に異なる複数の第2の溝部を形成する工程
と、 前記第2の溝部の底面を覆う第2のマスク膜を形成する
工程と、 前記第2の窒化物半導体層の上面における前記各第2の
溝部同士の間に前記第2のマスク膜から露出するC面を
種結晶として、活性層を含む第3の窒化物半導体層を形
成する工程と、 前記第3の窒化物半導体層の上に、生成光の共振方向が
前記一の方向とほぼ直交するように電流狭窄部を形成す
る工程とを備えていることを特徴とする窒化物半導体素
子の製造方法。
91. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate; and forming a plurality of first nitride semiconductor layers on the first nitride semiconductor layer that are spaced apart from each other and extend in one direction in a substrate plane direction. Forming a first groove portion; forming a first mask film covering a bottom surface of the first groove portion; and between the first groove portions on the upper surface of the first nitride semiconductor layer. Growing a second nitride semiconductor layer using the C-plane exposed from the first mask film as a seed crystal; and forming the one direction on the second nitride semiconductor layer at an interval from each other. Forming a plurality of second grooves that extend in the direction of the substrate and that are different from the position of the region between the first grooves in the direction of the surface of the substrate. Forming a second mask film covering the bottom surface of the second nitride film; Forming a third nitride semiconductor layer including an active layer using a C-plane exposed from the second mask film as a seed crystal between the second trenches on the upper surface of the conductor layer; Forming a current confinement portion on the nitride semiconductor layer of (3) such that the resonance direction of the generated light is substantially orthogonal to the one direction. .
【請求項92】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
て基板面方向の一の方向に延びる複数の第1の溝部を形
成する工程と、 前記第1の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを
覆う第1のマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上における前記各第1の溝
部同士の間に前記第1のマスク膜から露出する領域を種
結晶として、第2の窒化物半導体層を成長する工程と、 前記第2の窒化物半導体層の上部に、互いに間隔をおい
て前記一の方向に延び且つ互いに隣接する溝部同士の間
の領域の位置が前記第1の溝部同士の間の領域の位置と
基板面方向に異なる複数の第2の溝部を形成する工程
と、 前記第2の溝部の底面とその壁面の少なくとも一部とを
覆う第2のマスク膜を形成する工程と、 前記第2の窒化物半導体層の上における前記各第2の溝
部同士の間に前記第2のマスク膜から露出する領域を種
結晶として、活性層を含む第3の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第3の窒化物半導体層の上に、生成光の共振方向が
前記一の方向とほぼ直交するように電流狭窄部を形成す
る工程とを備えていることを特徴とする窒化物半導体素
子の製造方法。
92. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate; and forming a plurality of first nitride semiconductor layers on the first nitride semiconductor layer that are spaced apart from each other and extend in one direction in a substrate surface direction. Forming a first groove portion; forming a first mask film covering a bottom surface of the first groove portion and at least a part of a wall surface of the first groove portion; and forming each of the first mask films on the first nitride semiconductor layer. Growing a second nitride semiconductor layer between the first trenches using a region exposed from the first mask film as a seed crystal; and forming an interval above the second nitride semiconductor layer. Forming a plurality of second grooves extending in the one direction and having a position between regions adjacent to each other in a substrate surface direction different from a position between regions between the first grooves in a substrate surface direction And the bottom surface of the second groove and at least a part of the wall surface Forming a second mask film between the respective second trenches on the second nitride semiconductor layer, using a region exposed from the second mask film as a seed crystal, Forming a third nitride semiconductor layer including: and forming a current confinement portion on the third nitride semiconductor layer such that a resonance direction of generated light is substantially orthogonal to the one direction. And a method for manufacturing a nitride semiconductor device.
【請求項93】 基板上に形成され、上部に間隔をおい
て基板面方向に延びる複数の第1の凸部を有する第1の
半導体層と、 前記第1の半導体層の上に前記第1の凸部と接するよう
に形成され、上部に前記第1の凸部が延びる方向と同一
で且つ前記第1の凸部同士の間隔と異なる間隔をおいて
延びる複数の第2の凸部を有し、活性層を含む積層体か
らなる第2の半導体層とを備え、 前記複数の第2の凸部のうちの1つの頂面から、前記活
性層に対してキャリアが注入されることを特徴とする半
導体発光素子。
93. A first semiconductor layer formed on a substrate and having a plurality of first protrusions extending in the direction of the substrate surface at an interval above the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer on the first semiconductor layer. And a plurality of second convex portions formed in the upper portion so as to be in contact with the first convex portions and extending at intervals different from the intervals between the first convex portions. A second semiconductor layer made of a stacked body including an active layer, wherein carriers are injected into the active layer from a top surface of one of the plurality of second protrusions. Semiconductor light emitting device.
【請求項94】 基板上に、第1の半導体層を形成し、
形成した第1の半導体層の上部に、基板面方向に間隔を
おいて延びる複数の第1の凸部を形成する工程と、 前記第1の半導体層の上に、その下面が前記第1の凸部
と接すると共に、活性層を含む積層体からなる第2の半
導体層を形成し、形成した第2の半導体層の上部に前記
第1の凸部が延びる方向と同一で且つ前記第1の凸部同
士と異なる間隔をおいて延びる複数の第2の凸部を形成
する工程と、 前記複数の第2の凸部のうち、前記活性層にキャリアを
注入する凸部を選別するためのマスクの位置合わせ用の
目印を前記基板に形成する工程と、 前記目印により前記マスクの位置合わせを行なった後、
前記マスクを用いて前記複数の第2の凸部のうちの1つ
をキャリア注入部とする工程とを備えていることを特徴
とする半導体発光素子の製造方法。
94. forming a first semiconductor layer on a substrate,
Forming a plurality of first protrusions extending at an interval in a substrate surface direction on an upper portion of the formed first semiconductor layer; A second semiconductor layer made of a laminate including an active layer is formed in contact with the convex portion, and the first semiconductor portion is formed on the formed second semiconductor layer in the same direction as the direction in which the first convex portion extends. Forming a plurality of second protrusions extending at different intervals from the protrusions; and a mask for selecting a protrusion for injecting carriers into the active layer from among the plurality of second protrusions. Forming a mark for alignment on the substrate, and after positioning the mask with the mark,
Using the mask to make one of the plurality of second protrusions a carrier injection part.
【請求項95】 前記第1の半導体層及び第2の半導体
層は窒化物半導体からなり、 前記第1の凸部を形成する工程は、形成した前記第1の
凸部同士の間に挟まれた領域に誘電体膜を形成する工程
を含み、 前記目印を形成する工程は、前記目印を、前記第1の凸
部と基板面に垂直な方向で重ならず且つ前記第1の凸部
の近傍に位置する第2の凸部を認識できるように付する
工程を含むことを特徴とする請求項94に記載の半導体
発光素子の製造方法。
95. The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are made of a nitride semiconductor, and the step of forming the first protrusion is sandwiched between the formed first protrusions. Forming a dielectric film in a region where the mark is formed, wherein the step of forming the mark does not overlap the mark with the first convex portion in a direction perpendicular to the substrate surface and forms the mark with the first convex portion. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 94, further comprising a step of attaching the second convex portion located in the vicinity so as to be recognized.
【請求項96】 基板上に第1の窒化物半導体層を形成
する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面を覆うマスク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上面における前記各溝部同
士の間に前記マスク膜から露出するC面を種結晶とし
て、基板側から、第2の窒化物半導体層と、該第2の窒
化物半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第3の
窒化物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネ
ルギーギャップが大きい第4の窒化物半導体層とを含む
ように積層体を成長する工程と、 前記積層体の上部に、前記溝部が延びる方向と同一で且
つ前記溝部同士の間の間隔と異なる間隔をおいて延びる
複数の凸部を形成する工程と、 前記複数の凸部のうち、前記溝部の上方で且つ前記溝部
同士の間の領域の近傍に位置する凸部を選択して、前記
活性層にキャリアを注入するキャリア注入部を形成する
工程とを備えていることを特徴とする半導体発光素子の
製造方法。
96. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction. Forming a mask film covering the bottom surface of the trench; and forming a C-plane exposed from the mask film between the trenches on the upper surface of the first nitride semiconductor layer as a seed crystal from the substrate side. An active layer composed of a second nitride semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer, and a fourth nitride layer having an energy gap larger than that of the active layer. Growing a laminate so as to include a semiconductor layer; and a plurality of protrusions extending on the top of the laminate at the same distance as the direction in which the grooves extend and different from the distance between the grooves. And forming the Forming a carrier injection portion for injecting carriers into the active layer by selecting a protrusion located above the groove and near a region between the grooves among the plurality of protrusions. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
【請求項97】 前記複数の溝部を形成する工程は、前
記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体
層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形成
したレジストマスクを用いて前記第1の窒化物半導体層
に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項96
に記載の半導体発光素子の製造方法。
97. A step of forming the plurality of trenches, comprising: forming a resist mask over the first nitride semiconductor layer so as to cover the first nitride semiconductor layer in a stripe shape; 97. The method according to claim 96, further comprising: performing a step of etching the first nitride semiconductor layer by using a semiconductor device; and forming the mask film includes a step of lifting off the resist mask.
3. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to 1.
【請求項98】 前記マスク膜は誘電体からなることを
特徴とする請求項96に記載の半導体発光素子の製造方
法。
98. The method according to claim 96, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項99】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化シ
リコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸
化ニオブであることを特徴とする請求項98に記載の半
導体発光素子の製造方法。
99. The semiconductor light emitting device according to claim 98, wherein said dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Device manufacturing method.
【請求項100】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求
項98に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
100. The method according to claim 98, wherein the mask film is formed using electron cyclotron resonance plasma.
【請求項101】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
ン共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請
求項98に記載の半導体発光素子の製造方法。
101. The method according to claim 98, wherein the mask film is formed by using an electron cyclotron resonance sputtering method.
【請求項102】 前記マスク膜は高融点金属又は高融
点金属化物であることを特徴とする請求項96に記載の
半導体発光素子の製造方法。
102. The method according to claim 96, wherein the mask film is made of a refractory metal or a refractory metal.
【請求項103】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項102に記載の半導体
発光素子の製造方法。
103. The method according to claim 102, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide.
【請求項104】 基板上に第1の窒化物半導体層を形
成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上部に、基板面方向に互い
に間隔をおいて延びる複数の溝部を形成する工程と、 前記溝部の底面とその壁面の少なくとも1部とを覆うマ
スク膜を形成する工程と、 前記第1の窒化物半導体層の上における前記各溝部同士
の間に前記マスク膜から露出する領域を種結晶として、
基板側から、第2の窒化物半導体層と、該第2の窒化物
半導体層よりもエネルギーギャップが小さい第3の窒化
物半導体層からなる活性層と、該活性層よりもエネルギ
ーギャップが大きい第4の窒化物半導体層とを含むよう
に積層体を成長する工程と、 前記積層体の上部に、前記溝部が延びる方向と同一で且
つ前記溝部同士の間の間隔と異なる間隔をおいて延びる
複数の凸部を形成する工程と、 前記複数の凸部のうち、前記溝部の上方で且つ前記溝部
同士の間の領域の近傍に位置する凸部を選択し、選択し
た凸部に、前記活性層にキャリアを注入するキャリア注
入部を形成する工程とを備えていることを特徴とする半
導体発光素子の製造方法。
104. A step of forming a first nitride semiconductor layer on a substrate, and a step of forming a plurality of trenches extending above the first nitride semiconductor layer at intervals from each other in a substrate surface direction. Forming a mask film covering a bottom surface of the groove and at least a part of the wall surface; and forming a region exposed from the mask film between the grooves on the first nitride semiconductor layer. As a seed crystal,
From the substrate side, a second nitride semiconductor layer, an active layer including a third nitride semiconductor layer having an energy gap smaller than that of the second nitride semiconductor layer, and an active layer having an energy gap larger than that of the active layer. Growing a laminate so as to include the nitride semiconductor layer of No. 4 and a plurality of trenches extending above the laminate at the same interval as the direction in which the grooves extend and different from the interval between the grooves. Forming a convex portion, and selecting, from the plurality of convex portions, a convex portion located above the groove portion and in the vicinity of a region between the groove portions, and forming the active layer on the selected convex portion. Forming a carrier injection portion for injecting carriers into the semiconductor light emitting device.
【請求項105】 前記複数の溝部を形成する工程は、
前記第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導
体層をストライプ状に覆うレジストマスクを形成し、形
成したレジストマスクを用いて前記第1の窒化物半導体
層に対してエッチングを行なう工程を含み、 前記マスク膜を形成する工程は、前記レジストマスクを
リフトオフする工程を含むことを特徴とする請求項10
4に記載の半導体発光素子の製造方法。
105. The step of forming the plurality of grooves,
Forming a resist mask covering the first nitride semiconductor layer in a stripe shape on the first nitride semiconductor layer, and etching the first nitride semiconductor layer using the formed resist mask; 11. The step of forming the mask film includes a step of lifting off the resist mask.
5. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to item 4.
【請求項106】 前記マスク膜は誘電体からなること
を特徴とする請求項104に記載の半導体発光素子の製
造方法。
106. The method according to claim 104, wherein the mask film is made of a dielectric.
【請求項107】 前記誘電体は、窒化シリコン、酸化
シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化
酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は
酸化ニオブであることを特徴とする請求項106に記載
の半導体発光素子の製造方法。
107. The semiconductor light emitting device according to claim 106, wherein said dielectric is silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride oxide, titanium oxide, zirconium oxide or niobium oxide. Device manufacturing method.
【請求項108】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマを用いて形成することを特徴とする請求
項106に記載の半導体発光素子の製造方法。
108. The method according to claim 106, wherein the mask film is formed using electron cyclotron resonance plasma.
【請求項109】 前記マスク膜は、電子サイクロトロ
ン共鳴スパッタ法を用いて形成することを特徴とする請
求項106に記載の半導体発光素子の製造方法。
109. The method according to claim 106, wherein the mask film is formed by using an electron cyclotron resonance sputtering method.
【請求項110】 前記マスク膜は高融点金属又は高融
点金属化物であることを特徴とする請求項104に記載
の窒化物半導体素子の製造方法。
110. The method according to claim 104, wherein the mask film is made of a high melting point metal or a high melting point metal.
【請求項111】 前記高融点金属又は高融点金属化物
は、タングステン、モリブデン、ニオブ、タングステン
シリサイド、モリブデンシリサイド又はニオブシリサイ
ドであることを特徴とする請求項110に記載の半導体
発光素子の製造方法。
111. The method according to claim 110, wherein the refractory metal or refractory metal is tungsten, molybdenum, niobium, tungsten silicide, molybdenum silicide or niobium silicide.
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