JP2002151418A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法Info
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- JP2002151418A JP2002151418A JP2000346418A JP2000346418A JP2002151418A JP 2002151418 A JP2002151418 A JP 2002151418A JP 2000346418 A JP2000346418 A JP 2000346418A JP 2000346418 A JP2000346418 A JP 2000346418A JP 2002151418 A JP2002151418 A JP 2002151418A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 欠陥密度が低い領域の面積が広い窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセスで容易に
製造し、これを用いて高性能かつ長寿命の半導体装置を
製造する。 【解決手段】 ｃ面サファイア基板１上にＧａＮ層２を
成長させ、〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形
状を有する複数のリッジ２ａを形成した後、真空蒸着法
により全面にＳｉＯ2 膜４を形成する。このＳｉＯ2 膜
４をＫＯＨ水溶液を用いてウエットエッチングすること
により、リッジ２ａの側面の部分のみ除去する。次に、
ＳｉＯ2 膜４を成長マスクとしてＧａＮ層５を横方向成
長させ、ＧａＮ基板を製造する。このＧａＮ基板を用
い、その上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成
長させることにより、半導体レーザなどの半導体装置を
製造する。リッジ構造の半導体レーザを製造する場合に
は、リッジ２ａの二等分線とリッジ２ａの間の部分の二
等分線との間の部分の結晶性が良好な窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層にリッジを形成する。
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセスで容易に
製造し、これを用いて高性能かつ長寿命の半導体装置を
製造する。 【解決手段】 ｃ面サファイア基板１上にＧａＮ層２を
成長させ、〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形
状を有する複数のリッジ２ａを形成した後、真空蒸着法
により全面にＳｉＯ2 膜４を形成する。このＳｉＯ2 膜
４をＫＯＨ水溶液を用いてウエットエッチングすること
により、リッジ２ａの側面の部分のみ除去する。次に、
ＳｉＯ2 膜４を成長マスクとしてＧａＮ層５を横方向成
長させ、ＧａＮ基板を製造する。このＧａＮ基板を用
い、その上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成
長させることにより、半導体レーザなどの半導体装置を
製造する。リッジ構造の半導体レーザを製造する場合に
は、リッジ２ａの二等分線とリッジ２ａの間の部分の二
等分線との間の部分の結晶性が良好な窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層にリッジを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半
導体装置およびその製造方法に関し、特に、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダ
イオードあるいは電子走行素子の製造に適用して好適な
ものである。
−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半
導体装置およびその製造方法に関し、特に、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダ
イオードあるいは電子走行素子の製造に適用して好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、結晶内の欠陥密度が低い窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法としては、Ｅ
ＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）（Japanese Jou
rnal of Applied Physics vol.36(1997)p.L899) や、Ｐ
ＥＮＤＥＯ（Applied PhysicsLetters vol.75(1999)pp.
196-198) が利用されている。そして、光ディスクの高
密度化に必要である青色領域から紫外線領域におよぶ発
光が可能な半導体レーザとして近年盛んに研究開発が行
われている、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザも、こうした基板
を用いることで長寿命化が実現されている（Japanese J
ournal of Applied Physics vol.36(1997)pp.L1568-L15
71) 。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法としては、Ｅ
ＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）（Japanese Jou
rnal of Applied Physics vol.36(1997)p.L899) や、Ｐ
ＥＮＤＥＯ（Applied PhysicsLetters vol.75(1999)pp.
196-198) が利用されている。そして、光ディスクの高
密度化に必要である青色領域から紫外線領域におよぶ発
光が可能な半導体レーザとして近年盛んに研究開発が行
われている、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザも、こうした基板
を用いることで長寿命化が実現されている（Japanese J
ournal of Applied Physics vol.36(1997)pp.L1568-L15
71) 。
【０００３】図８に、従来のＥＬＯによる窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を示す。図８Ａに
示すように、まず、サファイア基板１０１上に低温で成
長させたＧａＮバッファ層（図示せず）を介してＧａＮ
層１０２を成長させ、その上にストライプ形状のＳｉＯ
2 膜１０３を形成する。次に、図８Ｂに示すように、Ｓ
ｉＯ2 膜１０３を成長マスクとして用い、それらの間の
部分のＧａＮ層１０２を種結晶としてＧａＮの横方向成
長を行い、ＧａＮ層１０４を成長させる。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を示す。図８Ａに
示すように、まず、サファイア基板１０１上に低温で成
長させたＧａＮバッファ層（図示せず）を介してＧａＮ
層１０２を成長させ、その上にストライプ形状のＳｉＯ
2 膜１０３を形成する。次に、図８Ｂに示すように、Ｓ
ｉＯ2 膜１０３を成長マスクとして用い、それらの間の
部分のＧａＮ層１０２を種結晶としてＧａＮの横方向成
長を行い、ＧａＮ層１０４を成長させる。
【０００４】図９に、従来のＰＥＮＤＥＯによる窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を示す。図
９Ａに示すように、まず、サファイア基板２０１上に低
温で成長させたＧａＮバッファ層（図示せず）を介して
ＧａＮ層２０２を成長させた後、このＧａＮ層２０２を
エッチングによりストライプ形状にパターニングする。
次に、図９Ｂに示すように、ストライプ形状のＧａＮ層
２０２を種結晶としてＧａＮ層２０３を横方向成長させ
る。
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を示す。図
９Ａに示すように、まず、サファイア基板２０１上に低
温で成長させたＧａＮバッファ層（図示せず）を介して
ＧａＮ層２０２を成長させた後、このＧａＮ層２０２を
エッチングによりストライプ形状にパターニングする。
次に、図９Ｂに示すように、ストライプ形状のＧａＮ層
２０２を種結晶としてＧａＮ層２０３を横方向成長させ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す従来のＥＬＯによる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板の製造方法あるいは図９に示す従来のＰＥＮＤ
ＥＯによる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製
造方法を用いても、図１０あるいは図１１に示すよう
に、種結晶上部および横方向成長の会合部の欠陥密度は
高く、種結晶上部の領域はある程度の幅を持つために、
基板表面で欠陥密度の低い領域の面積が限定されてい
る。しかも、種結晶領域に存在する欠陥の一部は、横方
向にも延びているため、実際に欠陥が少ない領域は、横
方向成長領域部分（以下、窓領域と称することもある）
よりも狭い領域に限定されてしまう。
示す従来のＥＬＯによる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板の製造方法あるいは図９に示す従来のＰＥＮＤ
ＥＯによる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製
造方法を用いても、図１０あるいは図１１に示すよう
に、種結晶上部および横方向成長の会合部の欠陥密度は
高く、種結晶上部の領域はある程度の幅を持つために、
基板表面で欠陥密度の低い領域の面積が限定されてい
る。しかも、種結晶領域に存在する欠陥の一部は、横方
向にも延びているため、実際に欠陥が少ない領域は、横
方向成長領域部分（以下、窓領域と称することもある）
よりも狭い領域に限定されてしまう。
【０００６】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板を半導体レーザ製造用の基板として用いる場合、電流
注入領域を欠陥が少ない部分に形成する必要があるが、
上述のように欠陥の少ない領域が狭いため、非常に高い
精度のプロセス技術が必要となる。これを解決する手段
として、窓幅を広くすることが挙げられるが、この場
合、結晶成長の難易度が増し、安定して平坦な成長層を
得るのが非常に困難である。
板を半導体レーザ製造用の基板として用いる場合、電流
注入領域を欠陥が少ない部分に形成する必要があるが、
上述のように欠陥の少ない領域が狭いため、非常に高い
精度のプロセス技術が必要となる。これを解決する手段
として、窓幅を広くすることが挙げられるが、この場
合、結晶成長の難易度が増し、安定して平坦な成長層を
得るのが非常に困難である。
【０００７】この問題の解決手段の一つとして多段ＥＬ
Ｏと呼ばれる方法がある（特開平１１−１２６９４８号
公報）。この方法では、図１２に示すように、サファイ
ア基板３０１上にＧａＮ層３０２を成長させた後、その
上にストライプ形状のＳｉＯ 2 膜３０３を形成し、この
ＳｉＯ2 膜３０３を成長マスクとしてＥＬＯによりＧａ
Ｎ層３０４を成長させ、さらにその上のＳｉＯ2 膜３０
３の開口部に対応する位置にストライプ形状のＳｉＯ2
膜３０５を形成し、言い換えればＧａＮ層３０４の会合
部分にさらにＥＬＯの窓領域を設け、このＳｉＯ2 膜３
０５を成長マスクとして再び横方向成長を行うことによ
りＧａＮ層３０６を成長させる。しかしながら、この多
段ＥＬＯでは、再成長回数が増え、プロセスに要する時
間が長くなるという問題がある。
Ｏと呼ばれる方法がある（特開平１１−１２６９４８号
公報）。この方法では、図１２に示すように、サファイ
ア基板３０１上にＧａＮ層３０２を成長させた後、その
上にストライプ形状のＳｉＯ 2 膜３０３を形成し、この
ＳｉＯ2 膜３０３を成長マスクとしてＥＬＯによりＧａ
Ｎ層３０４を成長させ、さらにその上のＳｉＯ2 膜３０
３の開口部に対応する位置にストライプ形状のＳｉＯ2
膜３０５を形成し、言い換えればＧａＮ層３０４の会合
部分にさらにＥＬＯの窓領域を設け、このＳｉＯ2 膜３
０５を成長マスクとして再び横方向成長を行うことによ
りＧａＮ層３０６を成長させる。しかしながら、この多
段ＥＬＯでは、再成長回数が増え、プロセスに要する時
間が長くなるという問題がある。
【０００８】また、上記問題の解決手段として有望なも
のに、図９に示すものと異なる、図１３に示すようなＰ
ＥＮＤＥＯ技術がある。この方法では、図１３Ａに示す
ように、サファイア基板４０１上に低温で成長させたＧ
ａＮバッファ層（図示せず）を介してＧａＮ層４０２を
成長させ、さらにその上にストライプ形状のＳｉＯ2膜
４０３を形成した後、このＳｉＯ2 膜４０３をマスクと
してＧａＮ層４０２をエッチングすることによりストラ
イプ形状とする。次に、図１３Ｂに示すように、このよ
うにして形成されたストライプ形状のＧａＮ層４０２の
側面部を種結晶として横方向成長を行うことによりＧａ
Ｎ層４０４を成長させる。しかしながら、この方法で
は、窓領域部分はサファイア基板４０１まで削るため、
図１４に示すように、ストライプ形状のＧａＮ層４０２
の下部（点描を付した領域）は結晶性が悪く、したがっ
て横方向成長部分に結晶の質が悪い部分が含まれる。そ
の結果、会合部分の欠陥密度が十分に低減されていない
可能性がある。さらに、この方法は、サファイア基板上
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体では有効である
が、欠陥密度があまり低くない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板の欠陥密度を低減したい場合に利用でき
ないという問題がある。
のに、図９に示すものと異なる、図１３に示すようなＰ
ＥＮＤＥＯ技術がある。この方法では、図１３Ａに示す
ように、サファイア基板４０１上に低温で成長させたＧ
ａＮバッファ層（図示せず）を介してＧａＮ層４０２を
成長させ、さらにその上にストライプ形状のＳｉＯ2膜
４０３を形成した後、このＳｉＯ2 膜４０３をマスクと
してＧａＮ層４０２をエッチングすることによりストラ
イプ形状とする。次に、図１３Ｂに示すように、このよ
うにして形成されたストライプ形状のＧａＮ層４０２の
側面部を種結晶として横方向成長を行うことによりＧａ
Ｎ層４０４を成長させる。しかしながら、この方法で
は、窓領域部分はサファイア基板４０１まで削るため、
図１４に示すように、ストライプ形状のＧａＮ層４０２
の下部（点描を付した領域）は結晶性が悪く、したがっ
て横方向成長部分に結晶の質が悪い部分が含まれる。そ
の結果、会合部分の欠陥密度が十分に低減されていない
可能性がある。さらに、この方法は、サファイア基板上
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体では有効である
が、欠陥密度があまり低くない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板の欠陥密度を低減したい場合に利用でき
ないという問題がある。
【０００９】したがって、この発明が解決しようとする
課題は、欠陥密度が低い領域の面積が広い窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板およびこのような窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセスで容易に
製造することができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の製造方法を提供することにある。この発明が解
決しようとする他の課題は、欠陥密度が低い領域の面積
が広い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用いた
高性能かつ長寿命の半導体装置およびこのような半導体
装置を簡単なプロセスで容易に製造することができる半
導体装置の製造方法を提供することにある。
課題は、欠陥密度が低い領域の面積が広い窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板およびこのような窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセスで容易に
製造することができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の製造方法を提供することにある。この発明が解
決しようとする他の課題は、欠陥密度が低い領域の面積
が広い窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用いた
高性能かつ長寿命の半導体装置およびこのような半導体
装置を簡単なプロセスで容易に製造することができる半
導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。そ
の概要について説明すると以下のとおりである。すなわ
ち、本発明者は、サファイア基板上にＧａＮ層を十分に
厚く成長させ、このＧａＮ層の結晶性が良好な上層部に
リッジを形成し、このリッジを後工程で行うＧａＮ層の
横方向成長時の種結晶として用いることを考えた。さら
にこの場合、欠陥密度の少ない成長層を得るためには、
リッジの側面を除いた表面を成長マスクとなるＳｉＯ2
膜などの絶縁膜で覆っておくことにより、後工程の横方
向成長時に種結晶の上面やリッジの間の部分の底面から
直接欠陥が上方に伸びないようにするとともに、横方向
成長する部分がこの絶縁膜上となるようにすることが望
ましい。
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。そ
の概要について説明すると以下のとおりである。すなわ
ち、本発明者は、サファイア基板上にＧａＮ層を十分に
厚く成長させ、このＧａＮ層の結晶性が良好な上層部に
リッジを形成し、このリッジを後工程で行うＧａＮ層の
横方向成長時の種結晶として用いることを考えた。さら
にこの場合、欠陥密度の少ない成長層を得るためには、
リッジの側面を除いた表面を成長マスクとなるＳｉＯ2
膜などの絶縁膜で覆っておくことにより、後工程の横方
向成長時に種結晶の上面やリッジの間の部分の底面から
直接欠陥が上方に伸びないようにするとともに、横方向
成長する部分がこの絶縁膜上となるようにすることが望
ましい。
【００１１】本発明者は、種々実験を行って検討した結
果、リッジの側面以外の部分にのみ絶縁膜を簡便に形成
することができる有効な手法を見い出した。具体的に
は、ＧａＮ層の上層部にリッジを形成した後、真空蒸着
法により全面にＳｉＯ2 膜を成膜する。このとき、この
ＳｉＯ2 膜には、リッジの側面の部分とリッジの上面お
よびリッジの間の部分の底面の部分とで膜質に差が生じ
る。言い換えれば、膜質に異方性が生じる。この膜質の
差あるいは異方性はＳｉＯ2 膜の選択エッチングに利用
することができる可能性がある。種々検討を行った結
果、水酸化カリウム（ＫＯＨ）系のエッチャントを用い
たウエットエッチングにより、この選択エッチングを有
効に行うことができることを見い出した。さらに検討を
行った結果、上記のようなウエットエッチングのエッチ
ャントとしては、ＫＯＨ系のエッチャント以外に、水酸
化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化リチウム（ＬｉＯ
Ｈ）などの他のアルカリ系のエッチャントを用いること
も可能であると考えられる。さらに、リッジを覆うよう
に全面に絶縁膜を成膜した後、このリッジの側面以外の
部分の絶縁膜のみをエッチング除去することができる限
り、他のエッチング法を用いてもよい。
果、リッジの側面以外の部分にのみ絶縁膜を簡便に形成
することができる有効な手法を見い出した。具体的に
は、ＧａＮ層の上層部にリッジを形成した後、真空蒸着
法により全面にＳｉＯ2 膜を成膜する。このとき、この
ＳｉＯ2 膜には、リッジの側面の部分とリッジの上面お
よびリッジの間の部分の底面の部分とで膜質に差が生じ
る。言い換えれば、膜質に異方性が生じる。この膜質の
差あるいは異方性はＳｉＯ2 膜の選択エッチングに利用
することができる可能性がある。種々検討を行った結
果、水酸化カリウム（ＫＯＨ）系のエッチャントを用い
たウエットエッチングにより、この選択エッチングを有
効に行うことができることを見い出した。さらに検討を
行った結果、上記のようなウエットエッチングのエッチ
ャントとしては、ＫＯＨ系のエッチャント以外に、水酸
化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化リチウム（ＬｉＯ
Ｈ）などの他のアルカリ系のエッチャントを用いること
も可能であると考えられる。さらに、リッジを覆うよう
に全面に絶縁膜を成膜した後、このリッジの側面以外の
部分の絶縁膜のみをエッチング除去することができる限
り、他のエッチング法を用いてもよい。
【００１２】また、絶縁膜の成膜法も、上述の真空蒸着
法に限られず、膜質に何らかの異方性が生じるものであ
れば、他の成膜法を用いてもよい。この発明は、本発明
者による以上の検討に基づいてさらに検討を行った結
果、案出されたものである。
法に限られず、膜質に何らかの異方性が生じるものであ
れば、他の成膜法を用いてもよい。この発明は、本発明
者による以上の検討に基づいてさらに検討を行った結
果、案出されたものである。
【００１３】すなわち、上記課題を解決するために、こ
の発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
は、〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有
する複数のリッジを有し、このリッジの側面を除いた部
分の表面に絶縁膜が形成された第１の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層と、リッジの側面の第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を種結晶として第１の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に成長した第２の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特
徴とするものである。
の発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
は、〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有
する複数のリッジを有し、このリッジの側面を除いた部
分の表面に絶縁膜が形成された第１の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層と、リッジの側面の第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を種結晶として第１の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に成長した第２の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特
徴とするものである。
【００１４】この発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法は、〈１−１００〉方向に延
び、台形状の断面形状を有する複数のリッジを有する第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に形
成する工程と、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の全面に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜をエッチ
ングすることによりリッジの側面の部分の絶縁膜のみを
除去する工程と、リッジの側面の第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を種結晶として第１の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程とを有することを
特徴とするものである。
物半導体基板の製造方法は、〈１−１００〉方向に延
び、台形状の断面形状を有する複数のリッジを有する第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に形
成する工程と、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の全面に絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜をエッチ
ングすることによりリッジの側面の部分の絶縁膜のみを
除去する工程と、リッジの側面の第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を種結晶として第１の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させる工程とを有することを
特徴とするものである。
【００１５】この発明による半導体装置は、〈１−１０
０〉方向に延び、台形状の断面形状を有する複数のリッ
ジを有し、このリッジの側面を除いた部分の表面に絶縁
膜が形成された第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層と、リッジの側面の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を種結晶として第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層上に成長した第２の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層とを有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を有し、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からな
る素子層が形成されていることを特徴とするものであ
る。
０〉方向に延び、台形状の断面形状を有する複数のリッ
ジを有し、このリッジの側面を除いた部分の表面に絶縁
膜が形成された第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層と、リッジの側面の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を種結晶として第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層上に成長した第２の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層とを有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を有し、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からな
る素子層が形成されていることを特徴とするものであ
る。
【００１６】この発明による半導体装置の製造方法は、
〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有する
複数のリッジを有する第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を基板上に形成する工程と、第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の全面に絶縁膜を形成する
工程と、絶縁膜をエッチングすることによりリッジの側
面の部分の絶縁膜のみを除去する工程と、リッジの側面
の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を種結晶
として第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に
第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
る工程と、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる素子層
を成長させる工程とを有することを特徴とするものであ
る。
〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有する
複数のリッジを有する第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を基板上に形成する工程と、第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の全面に絶縁膜を形成する
工程と、絶縁膜をエッチングすることによりリッジの側
面の部分の絶縁膜のみを除去する工程と、リッジの側面
の第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を種結晶
として第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に
第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
る工程と、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる素子層
を成長させる工程とを有することを特徴とするものであ
る。
【００１７】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群
より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なく
ともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含む
Ｖ族元素とからなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉｎ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ
などである。
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群
より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なく
ともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含む
Ｖ族元素とからなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉｎ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ
などである。
【００１８】最も典型的には、第１の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層はＧａＮ層であるが、ＡｌＧａＮ層、Ｉ
ｎＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などであることもある。
特に、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層がＧ
ａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ
層である場合には、それぞれＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ基
板、ＩｎＧａＮ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板を得ることが
できる。これらのＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ
層、ＡｌＧａＩｎＮ層はノンドープであっても、ｎ型不
純物またはｐ型不純物をドーピングしたものであっても
よく、前者の場合にはノンドープの基板が、後者の場合
にはｎ型またはｐ型の基板を得ることができる。
Ｖ族化合物半導体層および第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層はＧａＮ層であるが、ＡｌＧａＮ層、Ｉ
ｎＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などであることもある。
特に、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層がＧ
ａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ
層である場合には、それぞれＧａＮ基板、ＡｌＧａＮ基
板、ＩｎＧａＮ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板を得ることが
できる。これらのＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ
層、ＡｌＧａＩｎＮ層はノンドープであっても、ｎ型不
純物またはｐ型不純物をドーピングしたものであっても
よく、前者の場合にはノンドープの基板が、後者の場合
にはｎ型またはｐ型の基板を得ることができる。
【００１９】第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を成長させる基板としては、サファイア基板、ＳｉＣ
基板、Ｓｉ基板、スピネル基板などのほか、厚いＧａＮ
層などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からなる
基板を用いてもよい。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の成長方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長または
ハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）などを用
いることができる。
層を成長させる基板としては、サファイア基板、ＳｉＣ
基板、Ｓｉ基板、スピネル基板などのほか、厚いＧａＮ
層などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からなる
基板を用いてもよい。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の成長方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長または
ハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）などを用
いることができる。
【００２０】また、絶縁膜は、典型的にはＳｉＯ2 膜で
あるが、使用する成膜法との組み合わせで、リッジの側
面の部分とその他の部分、具体的にはリッジの上面およ
びリッジの間の部分の底面の部分とで選択エッチングに
利用することができるような膜質の差が生じ、言い換え
れば膜質の異方性が生じるものであれば、他の膜であっ
てもよく、具体的には例えばＳｉＯＮ膜などであっても
よい。成膜法としては真空蒸着法やスパッタリング法な
どの物理気相成長（ＰＶＤ）法が代表的なものとして挙
げられる。
あるが、使用する成膜法との組み合わせで、リッジの側
面の部分とその他の部分、具体的にはリッジの上面およ
びリッジの間の部分の底面の部分とで選択エッチングに
利用することができるような膜質の差が生じ、言い換え
れば膜質の異方性が生じるものであれば、他の膜であっ
てもよく、具体的には例えばＳｉＯＮ膜などであっても
よい。成膜法としては真空蒸着法やスパッタリング法な
どの物理気相成長（ＰＶＤ）法が代表的なものとして挙
げられる。
【００２１】絶縁膜のエッチングには、典型的には、ア
ルカリ系のエッチング液、具体的には例えばＫＯＨ系、
ＮａＯＨ系、ＬｉＯＨ系、ＮＨ4 ＯＨ系のエッチング液
を用いたウエットエッチング法を用いることができる。
ルカリ系のエッチング液、具体的には例えばＫＯＨ系、
ＮａＯＨ系、ＬｉＯＨ系、ＮＨ4 ＯＨ系のエッチング液
を用いたウエットエッチング法を用いることができる。
【００２２】半導体装置は、具体的には、例えば、半導
体レーザや発光ダイオードのような発光装置あるいはＦ
ＥＴのような電子走行素子である。この半導体装置にお
いては、好適には、リッジの二等分線とリッジの間の部
分の二等分線との間の領域、すなわち最も欠陥密度が低
い領域における素子層に動作領域が形成される。具体的
には、例えば半導体レーザにおいては、リッジの二等分
線とリッジの間の部分の二等分線との間の領域における
素子層に電流注入領域、したがって発光領域が形成され
る。
体レーザや発光ダイオードのような発光装置あるいはＦ
ＥＴのような電子走行素子である。この半導体装置にお
いては、好適には、リッジの二等分線とリッジの間の部
分の二等分線との間の領域、すなわち最も欠陥密度が低
い領域における素子層に動作領域が形成される。具体的
には、例えば半導体レーザにおいては、リッジの二等分
線とリッジの間の部分の二等分線との間の領域における
素子層に電流注入領域、したがって発光領域が形成され
る。
【００２３】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に〈１
−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有する複数
のリッジを形成し、このリッジの側面を除いた部分の第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に絶縁
膜を形成し、このリッジの側面を種結晶として第２の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合
に、種結晶としてのリッジの上面が絶縁膜で覆われてい
るため、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
おいては、種結晶から直接上方に欠陥が伸びず、欠陥は
リッジの上面の絶縁膜上およびリッジの間の部分の底面
の絶縁膜上に生じる横方向成長の会合部に制限される。
このため、従来のＥＬＯやＰＥＮＤＥＯを用いた場合に
比べて、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、
したがって窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板にお
ける欠陥密度の低い領域の面積を広くすることができ
る。
ば、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に〈１
−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有する複数
のリッジを形成し、このリッジの側面を除いた部分の第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に絶縁
膜を形成し、このリッジの側面を種結晶として第２の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合
に、種結晶としてのリッジの上面が絶縁膜で覆われてい
るため、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
おいては、種結晶から直接上方に欠陥が伸びず、欠陥は
リッジの上面の絶縁膜上およびリッジの間の部分の底面
の絶縁膜上に生じる横方向成長の会合部に制限される。
このため、従来のＥＬＯやＰＥＮＤＥＯを用いた場合に
比べて、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、
したがって窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板にお
ける欠陥密度の低い領域の面積を広くすることができ
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１〜図４はこの発明
の第１の実施形態によるＧａＮ基板の製造方法を示す。
この第１の実施形態においては、まず、図１Ａに示すよ
うに、あらかじめサーマルクリーニングなどにより表面
を清浄化したｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法に
より例えば５２０℃程度の温度でノンドープのＧａＮバ
ッファ層（図示せず）を成長させた後、例えば１０００
℃の成長温度で、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ
層上に、例えば厚さ４μｍ程度のノンドープのＧａＮ層
２を成長させる。これらのＧａＮ層の成長原料は、例え
ば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメチル
ガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、Ｖ族元素で
あるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。
また、キャリアガスとしては、例えば、水素（Ｈ2 ）と
窒素（Ｎ2 ）との混合ガスを用いる。
て図面を参照しながら説明する。図１〜図４はこの発明
の第１の実施形態によるＧａＮ基板の製造方法を示す。
この第１の実施形態においては、まず、図１Ａに示すよ
うに、あらかじめサーマルクリーニングなどにより表面
を清浄化したｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法に
より例えば５２０℃程度の温度でノンドープのＧａＮバ
ッファ層（図示せず）を成長させた後、例えば１０００
℃の成長温度で、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ
層上に、例えば厚さ４μｍ程度のノンドープのＧａＮ層
２を成長させる。これらのＧａＮ層の成長原料は、例え
ば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメチル
ガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、Ｖ族元素で
あるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。
また、キャリアガスとしては、例えば、水素（Ｈ2 ）と
窒素（Ｎ2 ）との混合ガスを用いる。
【００２５】次に、ＧａＮ層２を成長させたｃ面サファ
イア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。そして、図
１Ｂに示すように、ＧａＮ層２の全面にＣＶＤ法、真空
蒸着法、スパッタリング法などにより例えば厚さが０．
４μｍのＳｉＯ2 膜３を成膜した後、このＳｉＯ2 膜３
上にリソグラフィーにより所定形状のレジストパターン
（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスク
として、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエッ
トエッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素
を含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2
膜３をエッチングし、ＧａＮ層２の〈１−１００〉方向
に延びるストライプ形状にパターニングする。このスト
ライプ形状のＳｉＯ2 膜３の幅は例えば３μｍとする。
イア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。そして、図
１Ｂに示すように、ＧａＮ層２の全面にＣＶＤ法、真空
蒸着法、スパッタリング法などにより例えば厚さが０．
４μｍのＳｉＯ2 膜３を成膜した後、このＳｉＯ2 膜３
上にリソグラフィーにより所定形状のレジストパターン
（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスク
として、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエッ
トエッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素
を含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2
膜３をエッチングし、ＧａＮ層２の〈１−１００〉方向
に延びるストライプ形状にパターニングする。このスト
ライプ形状のＳｉＯ2 膜３の幅は例えば３μｍとする。
【００２６】次に、図１Ｃに示すように、このストライ
プ形状のＳｉＯ2 膜３をエッチングマスクとして用い
て、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により
ＧａＮ層２をその厚さ方向の途中の深さまでエッチング
し、ＧａＮ層２の上層部に〈１−１００〉方向に延び、
台形状の断面形状を有するリッジ２ａを形成する。例え
ば、リッジ２ａの高さは２μｍ、幅は３μｍ、リッジ２
ａの間の部分の幅は９μｍとする。
プ形状のＳｉＯ2 膜３をエッチングマスクとして用い
て、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により
ＧａＮ層２をその厚さ方向の途中の深さまでエッチング
し、ＧａＮ層２の上層部に〈１−１００〉方向に延び、
台形状の断面形状を有するリッジ２ａを形成する。例え
ば、リッジ２ａの高さは２μｍ、幅は３μｍ、リッジ２
ａの間の部分の幅は９μｍとする。
【００２７】次に、図２Ａに示すように、ＳｉＯ2 膜３
を上記のエッチング法により除去する。次に、図２Ｂに
示すように、リッジ２ａが形成されたＧａＮ層２の全面
に真空蒸着法により膜厚が１００〜２００ｎｍ程度、例
えば１００ｎｍのＳｉＯ2 膜４を成膜する。
を上記のエッチング法により除去する。次に、図２Ｂに
示すように、リッジ２ａが形成されたＧａＮ層２の全面
に真空蒸着法により膜厚が１００〜２００ｎｍ程度、例
えば１００ｎｍのＳｉＯ2 膜４を成膜する。
【００２８】次に、ＫＯＨ系のエッチャントを用いてＳ
ｉＯ2 膜４のウエットエッチングを行う。このＫＯＨ系
のエッチャントとしては、具体的には、例えば、ＫＯＨ
の１〜１０％水溶液、例えば３％水溶液を用いることが
できる。また、エッチング時間は例えば３分とする。こ
こで、真空蒸着法により成膜されたこのＳｉＯ2 膜４に
は膜質に異方性があり、ＧａＮ層２に形成されたリッジ
２ａの側面の部分とリッジ２ａの上面およびリッジ２ａ
の間の部分の底面の部分とで膜質に差があることから、
ＫＯＨ系のエッチャントに対するエッチング速度は、リ
ッジ２ａの上面およびリッジ２ａの間の部分の底面に成
膜された部分のＳｉＯ2 膜４よりも、リッジ２ａの側面
に成膜された部分のＳｉＯ2 膜４の方がずっと速い。こ
のため、このウエットエッチングにより、図２Ｃに示す
ように、リッジ２ａの側面のＳｉＯ2 膜４のみが選択的
に除去される。
ｉＯ2 膜４のウエットエッチングを行う。このＫＯＨ系
のエッチャントとしては、具体的には、例えば、ＫＯＨ
の１〜１０％水溶液、例えば３％水溶液を用いることが
できる。また、エッチング時間は例えば３分とする。こ
こで、真空蒸着法により成膜されたこのＳｉＯ2 膜４に
は膜質に異方性があり、ＧａＮ層２に形成されたリッジ
２ａの側面の部分とリッジ２ａの上面およびリッジ２ａ
の間の部分の底面の部分とで膜質に差があることから、
ＫＯＨ系のエッチャントに対するエッチング速度は、リ
ッジ２ａの上面およびリッジ２ａの間の部分の底面に成
膜された部分のＳｉＯ2 膜４よりも、リッジ２ａの側面
に成膜された部分のＳｉＯ2 膜４の方がずっと速い。こ
のため、このウエットエッチングにより、図２Ｃに示す
ように、リッジ２ａの側面のＳｉＯ2 膜４のみが選択的
に除去される。
【００２９】次に、図３に示すように、リッジ２ａの上
面およびリッジ２ａの間の部分の底面の上にのみ選択的
に形成されたＳｉＯ2 膜４を成長マスクとしてＭＯＣＶ
Ｄ法により横方向成長が支配的な条件でノンドープのＧ
ａＮ層５を成長させる。このとき、図３Ａ、図３Ｂおよ
び図３Ｃに示すようにＧａＮ層５の成長が進むにつれて
リッジ２ａの間の部分が徐々に埋まり、ＧａＮ層５を十
分な厚さ、例えば５０μｍ程度の厚さに成長させた後に
は図４に示すように平坦な表面が得られる。こうして、
ノンドープのＧａＮ基板が製造される。
面およびリッジ２ａの間の部分の底面の上にのみ選択的
に形成されたＳｉＯ2 膜４を成長マスクとしてＭＯＣＶ
Ｄ法により横方向成長が支配的な条件でノンドープのＧ
ａＮ層５を成長させる。このとき、図３Ａ、図３Ｂおよ
び図３Ｃに示すようにＧａＮ層５の成長が進むにつれて
リッジ２ａの間の部分が徐々に埋まり、ＧａＮ層５を十
分な厚さ、例えば５０μｍ程度の厚さに成長させた後に
は図４に示すように平坦な表面が得られる。こうして、
ノンドープのＧａＮ基板が製造される。
【００３０】この第１の実施形態によれば、ＧａＮ層２
の上層部に〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形
状を有するリッジ２ａを形成し、このリッジ２ａの上面
およびリッジ２ａの間の部分の底面上にのみ選択的にＳ
ｉＯ2 膜４を形成した後、このＳｉＯ2 膜４を成長マス
クとしてＧａＮ層５を成長させるようにしていることに
より、次のような種々の利点を得ることができる。すな
わち、ＧａＮ層５の成長の際に種結晶となるリッジ２ａ
の上面がＳｉＯ2 膜４で覆われているため、種結晶から
直接上方に伸びる欠陥はなく、欠陥はもっぱら横方向成
長の会合部に制限される（図３および図４参照）。この
結果、従来のＥＬＯやＰＥＮＤＥＯを用いる場合に比べ
て、ＧａＮ層５の欠陥密度の少ない領域の面積を広くす
ることができる。また、結晶性の良好なＧａＮ層２の上
層部にリッジ２ａを形成し、このリッジ２ａを種結晶と
しているため、従来のＰＥＮＤＥＯを用いた場合と比較
してＧａＮ層５の欠陥密度を低くすることができる。す
なわち、欠陥密度の低い領域の面積が広いノンドープの
ＧａＮ基板を、結晶成長やプロセスに負担をかけること
なく、容易に得ることができる。
の上層部に〈１−１００〉方向に延び、台形状の断面形
状を有するリッジ２ａを形成し、このリッジ２ａの上面
およびリッジ２ａの間の部分の底面上にのみ選択的にＳ
ｉＯ2 膜４を形成した後、このＳｉＯ2 膜４を成長マス
クとしてＧａＮ層５を成長させるようにしていることに
より、次のような種々の利点を得ることができる。すな
わち、ＧａＮ層５の成長の際に種結晶となるリッジ２ａ
の上面がＳｉＯ2 膜４で覆われているため、種結晶から
直接上方に伸びる欠陥はなく、欠陥はもっぱら横方向成
長の会合部に制限される（図３および図４参照）。この
結果、従来のＥＬＯやＰＥＮＤＥＯを用いる場合に比べ
て、ＧａＮ層５の欠陥密度の少ない領域の面積を広くす
ることができる。また、結晶性の良好なＧａＮ層２の上
層部にリッジ２ａを形成し、このリッジ２ａを種結晶と
しているため、従来のＰＥＮＤＥＯを用いた場合と比較
してＧａＮ層５の欠陥密度を低くすることができる。す
なわち、欠陥密度の低い領域の面積が広いノンドープの
ＧａＮ基板を、結晶成長やプロセスに負担をかけること
なく、容易に得ることができる。
【００３１】次に、この発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザの製造方法について説明する。この
ＧａＮ系半導体レーザはリッジ構造およびＳＣＨ（Sepa
rateConfinement Heterostructure）構造を有するもの
である。
ａＮ系半導体レーザの製造方法について説明する。この
ＧａＮ系半導体レーザはリッジ構造およびＳＣＨ（Sepa
rateConfinement Heterostructure）構造を有するもの
である。
【００３２】この第２の実施形態においては、まず、第
１の実施形態と同様な方法により、図４に示すＧａＮ基
板と同様な構造を有するノンドープのＧａＮ基板を図５
に示すように製造する。
１の実施形態と同様な方法により、図４に示すＧａＮ基
板と同様な構造を有するノンドープのＧａＮ基板を図５
に示すように製造する。
【００３３】すなわち、あらかじめサーマルクリーニン
グなどにより表面を清浄化したｃ面サファイア基板１１
上にＭＯＣＶＤ法により例えば５２０℃程度の温度で厚
さが例えば３０ｎｍのノンドープのＧａＮバッファ層１
２を成長させた後、例えば１０００℃の成長温度で、Ｍ
ＯＣＶＤ法により、例えば厚さ４μｍ程度のノンドープ
のＧａＮ層１３を成長させる。これらのＧａＮ層の成長
原料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料として
はＴＭＧを、Ｖ族元素であるＮの原料としてはＮＨ3 を
用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、Ｈ2 と
Ｎ2 との混合ガスを用いる。
グなどにより表面を清浄化したｃ面サファイア基板１１
上にＭＯＣＶＤ法により例えば５２０℃程度の温度で厚
さが例えば３０ｎｍのノンドープのＧａＮバッファ層１
２を成長させた後、例えば１０００℃の成長温度で、Ｍ
ＯＣＶＤ法により、例えば厚さ４μｍ程度のノンドープ
のＧａＮ層１３を成長させる。これらのＧａＮ層の成長
原料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料として
はＴＭＧを、Ｖ族元素であるＮの原料としてはＮＨ3 を
用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、Ｈ2 と
Ｎ2 との混合ガスを用いる。
【００３４】次に、ＧａＮ層１３を成長させたｃ面サフ
ァイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。そし
て、ＧａＮ層１３の全面にＣＶＤ法、真空蒸着法、スパ
ッタリング法などにより例えば厚さが０．４μｍのＳｉ
Ｏ2 膜（図示せず）を成膜した後、このＳｉＯ2 膜上に
リソグラフィーにより所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエ
ッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含
むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜を
エッチングし、ＧａＮ層１３の〈１−１００〉方向に延
びるストライプ形状にパターニングする。このストライ
プ形状のＳｉＯ2 膜の幅は例えば３μｍとする。
ァイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。そし
て、ＧａＮ層１３の全面にＣＶＤ法、真空蒸着法、スパ
ッタリング法などにより例えば厚さが０．４μｍのＳｉ
Ｏ2 膜（図示せず）を成膜した後、このＳｉＯ2 膜上に
リソグラフィーにより所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエ
ッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含
むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜を
エッチングし、ＧａＮ層１３の〈１−１００〉方向に延
びるストライプ形状にパターニングする。このストライ
プ形状のＳｉＯ2 膜の幅は例えば３μｍとする。
【００３５】次に、このストライプ形状のＳｉＯ2 膜を
エッチングマスクとして用いて、例えばＲＩＥ法により
ＧａＮ層１３をその厚さ方向の途中の深さまでエッチン
グし、ＧａＮ層１３の上層部に〈１−１００〉方向に延
び、台形状の断面形状を有するリッジ１３ａを形成す
る。例えば、リッジ１３ａの高さは２μｍ、幅は３μ
ｍ、リッジ１３ａの間の部分の幅は９μｍとする。次
に、ＳｉＯ2 膜を上記のエッチング法により除去する。
次に、リッジ１３ａが形成されたＧａＮ層１３の全面に
真空蒸着法により膜厚が１００〜２００ｎｍ程度、例え
ば１００ｎｍのＳｉＯ2 膜１４を成膜する。
エッチングマスクとして用いて、例えばＲＩＥ法により
ＧａＮ層１３をその厚さ方向の途中の深さまでエッチン
グし、ＧａＮ層１３の上層部に〈１−１００〉方向に延
び、台形状の断面形状を有するリッジ１３ａを形成す
る。例えば、リッジ１３ａの高さは２μｍ、幅は３μ
ｍ、リッジ１３ａの間の部分の幅は９μｍとする。次
に、ＳｉＯ2 膜を上記のエッチング法により除去する。
次に、リッジ１３ａが形成されたＧａＮ層１３の全面に
真空蒸着法により膜厚が１００〜２００ｎｍ程度、例え
ば１００ｎｍのＳｉＯ2 膜１４を成膜する。
【００３６】次に、ＫＯＨ系のエッチャントを用いてＳ
ｉＯ2 膜１４のウエットエッチングを行う。このＫＯＨ
系のエッチャントとしては、具体的には、例えば、ＫＯ
Ｈの１〜１０％水溶液、例えば３％水溶液を用いること
ができる。また、エッチング時間は例えば３分とする。
このウエットエッチングにより、リッジ２ａの側面に成
膜されたＳｉＯ2 膜１４のみが選択的に除去される。
ｉＯ2 膜１４のウエットエッチングを行う。このＫＯＨ
系のエッチャントとしては、具体的には、例えば、ＫＯ
Ｈの１〜１０％水溶液、例えば３％水溶液を用いること
ができる。また、エッチング時間は例えば３分とする。
このウエットエッチングにより、リッジ２ａの側面に成
膜されたＳｉＯ2 膜１４のみが選択的に除去される。
【００３７】次に、リッジ１３ａの上面およびリッジ１
３ａの間の部分の底面上にのみ選択的に形成されたＳｉ
Ｏ2 膜１４を成長マスクとしてＭＯＣＶＤ法により横方
向成長が支配的な条件でノンドープのＧａＮ層１５を成
長させる。このとき、ＧａＮ層１５の成長が進むにつれ
てリッジ１３ａの間の部分が徐々に埋まり、ＧａＮ層１
５を十分な厚さ、例えば５０μｍ程度の厚さに成長させ
た後には、平坦な表面が得られる。こうして、図５に示
すように、ノンドープのＧａＮ基板が製造される。
３ａの間の部分の底面上にのみ選択的に形成されたＳｉ
Ｏ2 膜１４を成長マスクとしてＭＯＣＶＤ法により横方
向成長が支配的な条件でノンドープのＧａＮ層１５を成
長させる。このとき、ＧａＮ層１５の成長が進むにつれ
てリッジ１３ａの間の部分が徐々に埋まり、ＧａＮ層１
５を十分な厚さ、例えば５０μｍ程度の厚さに成長させ
た後には、平坦な表面が得られる。こうして、図５に示
すように、ノンドープのＧａＮ基板が製造される。
【００３８】ここで注意すべきことは、図５に示すよう
に、このＧａＮ基板のＧａＮ層１５においては、リッジ
１３ａの二等分線およびリッジ１３ａの間の部分の二等
分線の位置に横方向成長の会合部が形成され、それらの
間の領域は欠陥密度の低い領域となっていることであ
る。以下に説明するレーザプロセスにおいては、この欠
陥密度の低い領域に電流注入領域、したがって発光領域
を形成することが重要である。
に、このＧａＮ基板のＧａＮ層１５においては、リッジ
１３ａの二等分線およびリッジ１３ａの間の部分の二等
分線の位置に横方向成長の会合部が形成され、それらの
間の領域は欠陥密度の低い領域となっていることであ
る。以下に説明するレーザプロセスにおいては、この欠
陥密度の低い領域に電流注入領域、したがって発光領域
を形成することが重要である。
【００３９】すなわち、上述のようにして得られたＧａ
Ｎ基板を用い、以下のようにしてＧａＮ系半導体レーザ
を製造する。まず、図６に示すように、ＧａＮ基板の表
面をあらかじめサーマルクリーニングなどにより清浄化
した後、このＧａＮ基板上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１６、ｎ型ＧａＮ光導波層１７、例えばノンドープのＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ 1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１および
ｐ型ＧａＮコンタクト層２２を順次成長させる。これら
のＧａＮ系半導体層においては、ＧａＮ層１５において
リッジ１３ａの二等分線およびリッジ１３ａの間の部分
の二等分線の位置に生じた横方向成長会合部が引き継が
れる。ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＧａＮコン
タクト層１５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型Ｇ
ａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ
型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１
およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２の成長温度は例えば
１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎ
x Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎ y Ｎ多重量子井戸構造の活性層１８
の成長温度は例えば７００〜８００℃とする。これらの
ＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、ＩＩＩ族元素
であるＧａの原料としてはＴＭＧを、ＩＩＩ族元素であ
るＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ
3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩｎの原
料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、
ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてはＮＨ3 を
用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、Ｈ2 と
Ｎ2 との混合ガスを用いる。ドーパントについては、ｎ
型ドーパントとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）
を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス＝メチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍ
ｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
Ｎ基板を用い、以下のようにしてＧａＮ系半導体レーザ
を製造する。まず、図６に示すように、ＧａＮ基板の表
面をあらかじめサーマルクリーニングなどにより清浄化
した後、このＧａＮ基板上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１６、ｎ型ＧａＮ光導波層１７、例えばノンドープのＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ 1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１および
ｐ型ＧａＮコンタクト層２２を順次成長させる。これら
のＧａＮ系半導体層においては、ＧａＮ層１５において
リッジ１３ａの二等分線およびリッジ１３ａの間の部分
の二等分線の位置に生じた横方向成長会合部が引き継が
れる。ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＧａＮコン
タクト層１５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型Ｇ
ａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ
型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１
およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２の成長温度は例えば
１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎ
x Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎ y Ｎ多重量子井戸構造の活性層１８
の成長温度は例えば７００〜８００℃とする。これらの
ＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、ＩＩＩ族元素
であるＧａの原料としてはＴＭＧを、ＩＩＩ族元素であ
るＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ
3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩｎの原
料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、
ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてはＮＨ3 を
用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、Ｈ2 と
Ｎ2 との混合ガスを用いる。ドーパントについては、ｎ
型ドーパントとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）
を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス＝メチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍ
ｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
【００４０】ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層１５は厚
さが例えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリ
コン（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１６は厚さが例えば０．７μｍであり、ｎ型不純
物として例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光
導波層１７は厚さが例えば０．１μｍであり、ｎ型不純
物として例えばＳｉがドープされている。アンドープＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ 1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層１８は、例えば、井戸層の厚さが３ｎｍ、障壁層
の厚さが４ｎｍである。
さが例えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリ
コン（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１６は厚さが例えば０．７μｍであり、ｎ型不純
物として例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光
導波層１７は厚さが例えば０．１μｍであり、ｎ型不純
物として例えばＳｉがドープされている。アンドープＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ 1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層１８は、例えば、井戸層の厚さが３ｎｍ、障壁層
の厚さが４ｎｍである。
【００４１】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９は厚さが例
えば２０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばマグネシ
ウム（Ｍｇ）がドープされている。ｐ型ＧａＮ光導波層
２０は厚さが例えば０．１μｍであり、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層２１は例えば厚さが０．７μｍであり、ｐ型
ＧａＮコンタクト層２２は厚さが例えば０．３μｍであ
る。
えば２０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばマグネシ
ウム（Ｍｇ）がドープされている。ｐ型ＧａＮ光導波層
２０は厚さが例えば０．１μｍであり、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層２１は例えば厚さが０．７μｍであり、ｐ型
ＧａＮコンタクト層２２は厚さが例えば０．３μｍであ
る。
【００４２】次に、上述のようにしてＧａＮ系半導体層
を成長させたＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出
す。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層２２の全面に例え
ばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより
例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形
成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりメ
サ部の形状に対応した所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエ
ッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含
むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜を
エッチングし、パターニングする。次に、この所定形状
のＳｉＯ2 膜をマスクとして例えばＲＩＥ法によりｎ型
ＧａＮコンタクト層１６に達するまでエッチングを行
う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系
ガスを用いる。このエッチングにより、図７に示すよう
に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光導波
層１７、活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、
ｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２がメサ形状にパタ
ーニングされる。
を成長させたＧａＮ基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出
す。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層２２の全面に例え
ばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより
例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形
成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりメ
サ部の形状に対応した所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエ
ッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含
むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜を
エッチングし、パターニングする。次に、この所定形状
のＳｉＯ2 膜をマスクとして例えばＲＩＥ法によりｎ型
ＧａＮコンタクト層１６に達するまでエッチングを行
う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系
ガスを用いる。このエッチングにより、図７に示すよう
に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光導波
層１７、活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、
ｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２がメサ形状にパタ
ーニングされる。
【００４３】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、再び基板全面に例えば
ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例
えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成
した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりリッ
ジ部に対応する所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、
例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエ
ッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、リッジ部に対応する形状とする。
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、再び基板全面に例えば
ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例
えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成
した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりリッ
ジ部に対応する所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、
例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエ
ッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、リッジ部に対応する形状とする。
【００４４】次に、このＳｉＯ2 膜をマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１の厚さ方向の
所定の深さまでエッチングを行うことによりリッジ２３
を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとしては例え
ば塩素系ガスを用いる。このリッジ部の延在方向は〈１
１−２０〉方向であり、幅は例えば４μｍである。
Ｅ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１の厚さ方向の
所定の深さまでエッチングを行うことによりリッジ２３
を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとしては例え
ば塩素系ガスを用いる。このリッジ部の延在方向は〈１
１−２０〉方向であり、幅は例えば４μｍである。
【００４５】ここで、このリッジ２３を形成する位置
は、ＧａＮ層１３に形成されたリッジ１３ａの二等分線
とリッジ１３ａの間の部分の二等分線との間の欠陥密度
の低い領域の内部とする。このようにすることにより、
この欠陥密度の低い領域に電流注入領域、したがって発
光領域を形成することができる。
は、ＧａＮ層１３に形成されたリッジ１３ａの二等分線
とリッジ１３ａの間の部分の二等分線との間の欠陥密度
の低い領域の内部とする。このようにすることにより、
この欠陥密度の低い領域に電流注入領域、したがって発
光領域を形成することができる。
【００４６】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、基板全面に例えばＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜のような絶縁膜２４を成
膜する。この絶縁膜２４は、電気絶縁および表面保護の
ためのものである。
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、基板全面に例えばＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜のような絶縁膜２４を成
膜する。この絶縁膜２４は、電気絶縁および表面保護の
ためのものである。
【００４７】次に、リソグラフィーによりｎ側電極形成
領域を除いた領域の絶縁膜２４の表面を覆うレジストパ
ターン（図示せず）を形成する。次に、このレジストパ
ターンをマスクとして絶縁膜２４をエッチングすること
により、開口２４ａを形成する。
領域を除いた領域の絶縁膜２４の表面を覆うレジストパ
ターン（図示せず）を形成する。次に、このレジストパ
ターンをマスクとして絶縁膜２４をエッチングすること
により、開口２４ａを形成する。
【００４８】次に、レジストパターンを残したままの状
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパターンをそ
の上に形成されたＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに
除去する（リフトオフ）。これによって、絶縁膜２４の
開口２４ａを通じてｎ型ＧａＮコンタクト層１５にコン
タクトしたｎ側電極２５が形成される。ここで、このｎ
側電極２５を構成するＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚
さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよび１００ｎ
ｍである。次に、ｎ側電極２５をオーミック接触させる
ためのアロイ処理を行う。
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパターンをそ
の上に形成されたＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに
除去する（リフトオフ）。これによって、絶縁膜２４の
開口２４ａを通じてｎ型ＧａＮコンタクト層１５にコン
タクトしたｎ側電極２５が形成される。ここで、このｎ
側電極２５を構成するＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚
さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよび１００ｎ
ｍである。次に、ｎ側電極２５をオーミック接触させる
ためのアロイ処理を行う。
【００４９】次に、同様なプロセスで、リッジ２３の上
の部分の絶縁膜２４をエッチング除去して開口２４ｂを
形成した後、この開口２４ｂを通じてｐ型ＧａＮコンタ
クト層２２にコンタクトしたＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ
側電極２６を形成する。このｐ側電極２６を構成するＰ
ｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０
ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。次に、ｐ側
電極２６をオーミック接触させるためのアロイ処理を行
う。
の部分の絶縁膜２４をエッチング除去して開口２４ｂを
形成した後、この開口２４ｂを通じてｐ型ＧａＮコンタ
クト層２２にコンタクトしたＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ
側電極２６を形成する。このｐ側電極２６を構成するＰ
ｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０
ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。次に、ｐ側
電極２６をオーミック接触させるためのアロイ処理を行
う。
【００５０】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成された基板を劈開などによりバー状に加工して両共振
器端面を形成し、さらにこれらの共振器端面に端面コー
ティングを施した後、このバーを劈開などによりチップ
化する。以上により、目的とするリッジ構造およびＳＣ
Ｈ構造を有するＧａＮ系半導体レーザが製造される。
成された基板を劈開などによりバー状に加工して両共振
器端面を形成し、さらにこれらの共振器端面に端面コー
ティングを施した後、このバーを劈開などによりチップ
化する。以上により、目的とするリッジ構造およびＳＣ
Ｈ構造を有するＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００５１】以上のように、この第２の実施形態によれ
ば、欠陥密度が低い領域の面積が広い図５に示すような
ＧａＮ基板を用い、その上にレーザ構造を形成するＧａ
Ｎ系半導体層を成長させ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２をパターニングす
ることによりリッジ２３を形成し、この際このリッジ２
３がＧａＮ層１３に形成されたリッジ１３ａの二等分線
とリッジ１３ａの間の部分の二等分線との間の欠陥密度
の低い領域の内部に位置するようにしていることによ
り、電流注入領域、したがって発光領域をこの欠陥密度
の低い領域に形成することができる。このため、レーザ
発振に寄与しない無効電流を大幅に低減することができ
ることにより、しきい値電流の大幅な低減を図ることが
できるとともに、レーザの長寿命化および信頼性の向上
を図ることができる。
ば、欠陥密度が低い領域の面積が広い図５に示すような
ＧａＮ基板を用い、その上にレーザ構造を形成するＧａ
Ｎ系半導体層を成長させ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２をパターニングす
ることによりリッジ２３を形成し、この際このリッジ２
３がＧａＮ層１３に形成されたリッジ１３ａの二等分線
とリッジ１３ａの間の部分の二等分線との間の欠陥密度
の低い領域の内部に位置するようにしていることによ
り、電流注入領域、したがって発光領域をこの欠陥密度
の低い領域に形成することができる。このため、レーザ
発振に寄与しない無効電流を大幅に低減することができ
ることにより、しきい値電流の大幅な低減を図ることが
できるとともに、レーザの長寿命化および信頼性の向上
を図ることができる。
【００５２】さらに、良好な結晶性を反映して、ＧａＮ
基板の劈開性が増し、ＧａＮ系半導体レーザの端面の平
坦性の向上を図ることができる。そして、この効果によ
り、さらにしきい値電流の低減を図ることができ、寿命
の一層の向上を図ることができる。また、端面の平坦度
が向上することにより、レーザ光の出射方向や出射パタ
ーンの改善を図ることができ、高出力時のキンクレベル
の向上を図ることができる。
基板の劈開性が増し、ＧａＮ系半導体レーザの端面の平
坦性の向上を図ることができる。そして、この効果によ
り、さらにしきい値電流の低減を図ることができ、寿命
の一層の向上を図ることができる。また、端面の平坦度
が向上することにより、レーザ光の出射方向や出射パタ
ーンの改善を図ることができ、高出力時のキンクレベル
の向上を図ることができる。
【００５３】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００５４】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において挙げた数値、構造、基板、原料、プロセスなど
はあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異な
る数値、構造、基板、原料、プロセスなどを用いてもよ
い。
において挙げた数値、構造、基板、原料、プロセスなど
はあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異な
る数値、構造、基板、原料、プロセスなどを用いてもよ
い。
【００５５】具体的には、例えば、上述の第１の実施形
態においては、ＧａＮ層５はノンドープのものである
が、ＧａＮ層５は、必要に応じて、例えばＳｉのような
ｎ型不純物をドーピングしたｎ型のものや、例えばＭｇ
のようなｐ型不純物をドーピングしたｐ型のものであっ
てもよい。このようにすることにより、ｎ型またはｐ型
のＧａＮ基板を得ることができる。また、上述の第１お
よび第２の実施形態においては、ｃ面サファイア基板を
用いているが、必要に応じて、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、
スピネル基板、厚いＧａＮ層からなる基板などを用いて
もよい。
態においては、ＧａＮ層５はノンドープのものである
が、ＧａＮ層５は、必要に応じて、例えばＳｉのような
ｎ型不純物をドーピングしたｎ型のものや、例えばＭｇ
のようなｐ型不純物をドーピングしたｐ型のものであっ
てもよい。このようにすることにより、ｎ型またはｐ型
のＧａＮ基板を得ることができる。また、上述の第１お
よび第２の実施形態においては、ｃ面サファイア基板を
用いているが、必要に応じて、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、
スピネル基板、厚いＧａＮ層からなる基板などを用いて
もよい。
【００５６】また、上述の第２の実施形態においては、
この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造に
適用した場合について説明したが、この発明は、例え
ば、ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半
導体レーザの製造に適用してもよいことはもちろん、Ｇ
ａＮ系発光ダイオードの製造に適用してもよく、さらに
はＧａＮ系ＦＥＴなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた電子走行素子（ＦＥＴなど）に適用しても
よい。
この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造に
適用した場合について説明したが、この発明は、例え
ば、ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半
導体レーザの製造に適用してもよいことはもちろん、Ｇ
ａＮ系発光ダイオードの製造に適用してもよく、さらに
はＧａＮ系ＦＥＴなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた電子走行素子（ＦＥＴなど）に適用しても
よい。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に〈１
−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有する複数
のリッジを形成し、このリッジの側面を除いた部分の第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に絶縁
膜を形成し、このリッジの側面を種結晶として第２の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合
に、種結晶としてのリッジの上面が絶縁膜で覆われてい
るため、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
おいては、種結晶から直接上方に欠陥が伸びず、欠陥は
リッジの上面の絶縁膜上およびリッジの間の部分の底面
の絶縁膜上に生じる横方向成長の会合部に制限される。
このため、従来のＥＬＯやＰＥＮＤＥＯを用いた場合に
比べて、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、
したがって窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板にお
ける欠陥密度の低い領域の面積を広くすることができ
る。また、このような欠陥密度が低い領域の面積が広い
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセ
スで容易に製造することができる。そして、この窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用いて、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた高性能かつ長寿命の半
導体装置を得ることができる。また、このような半導体
装置を簡単なプロセスで容易に製造することができる。
ば、第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に〈１
−１００〉方向に延び、台形状の断面形状を有する複数
のリッジを形成し、このリッジの側面を除いた部分の第
１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に絶縁
膜を形成し、このリッジの側面を種結晶として第２の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合
に、種結晶としてのリッジの上面が絶縁膜で覆われてい
るため、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
おいては、種結晶から直接上方に欠陥が伸びず、欠陥は
リッジの上面の絶縁膜上およびリッジの間の部分の底面
の絶縁膜上に生じる横方向成長の会合部に制限される。
このため、従来のＥＬＯやＰＥＮＤＥＯを用いた場合に
比べて、第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、
したがって窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板にお
ける欠陥密度の低い領域の面積を広くすることができ
る。また、このような欠陥密度が低い領域の面積が広い
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を簡単なプロセ
スで容易に製造することができる。そして、この窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用いて、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた高性能かつ長寿命の半
導体装置を得ることができる。また、このような半導体
装置を簡単なプロセスで容易に製造することができる。
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ基板の
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ基板の
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ基板の
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ基板の
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】従来のＥＬＯ技術を説明するための断面図であ
る。
る。
【図９】従来のＰＥＮＤＥＯ技術を説明するための断面
図である。
図である。
【図１０】従来のＥＬＯ技術の問題を説明するための断
面図である。
面図である。
【図１１】従来のＰＥＮＤＥＯ技術の問題を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図１２】従来の多段ＥＬＯ技術を説明するための断面
図である。
図である。
【図１３】他の従来のＰＥＮＤＥＯ技術を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図１４】他の従来のＰＥＮＤＥＯ技術の問題を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
１・・・ｃ面サファイア基板、２、５・・・ＧａＮ層、
２ａ・・・リッジ、３、４・・・ＳｉＯ2 膜、１１・・
・ｃ面サファイア基板、１３、１５・・・ＧａＮ層、１
３ａ・・・リッジ、１４・・・ＳｉＯ2 膜、１５・・・
ｎ型ＧａＮコンタクト層、１６・・・ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、１７・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、１８・・・
活性層、１９・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層、２０・
・・ｐ型ＧａＮ光導波層、２１・・・ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、２２・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、２３・
・・リッジ、２４・・・絶縁膜、２５・・・ｎ側電極、
２６・・・ｐ側電極
２ａ・・・リッジ、３、４・・・ＳｉＯ2 膜、１１・・
・ｃ面サファイア基板、１３、１５・・・ＧａＮ層、１
３ａ・・・リッジ、１４・・・ＳｉＯ2 膜、１５・・・
ｎ型ＧａＮコンタクト層、１６・・・ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、１７・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、１８・・・
活性層、１９・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層、２０・
・・ｐ型ＧａＮ光導波層、２１・・・ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、２２・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、２３・
・・リッジ、２４・・・絶縁膜、２５・・・ｎ側電極、
２６・・・ｐ側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE15 DB08 EF01 5F041 AA40 AA44 CA34 CA40 CA46 CA65 CA74 5F043 AA31 BB22 GG10 5F045 AA04 AB14 AB17 AC08 AC09 AC19 AF12 BB12 CA12 DA53 DB02 HA14 5F073 AA13 AA74 CA07 CB05 CB22 DA05 DA25 EA28
Claims (24)
- 【請求項１】 〈１−１００〉方向に延び、台形状の断
面形状を有する複数のリッジを有し、このリッジの側面
を除いた部分の表面に絶縁膜が形成された第１の窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と、 上記リッジの側面の上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を種結晶として上記第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上に成長した第２の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特徴とする窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項２】 上記絶縁膜はＳｉＯ2 膜であることを特
徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板。 - 【請求項３】 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項４】 〈１−１００〉方向に延び、台形状の断
面形状を有する複数のリッジを有する第１の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に形成する工程と、 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の全面
に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜をエッチングすることにより上記リッジの側
面の部分の上記絶縁膜のみを除去する工程と、 上記リッジの側面の上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を種結晶として上記第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を成長させる工程とを有することを特徴
とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法。 - 【請求項５】 上記絶縁膜はＳｉＯ2 膜であることを特
徴とする請求項４記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板の製造方法。 - 【請求項６】 上記絶縁膜を上記リッジの側面の部分と
その他の部分とで膜質に差が生じる成膜法により成膜す
るようにしたことを特徴とする請求項４記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項７】 上記成膜法は物理気相成長法であること
を特徴とする請求項６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。 - 【請求項８】 上記膜質の差を利用して上記リッジの側
面の部分の上記絶縁膜のみを除去するようにしたことを
特徴とする請求項６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の製造方法。 - 【請求項９】 アルカリ系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法により上記絶縁膜をエッチングするよ
うにしたことを特徴とする請求項４記載の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１０】 上記アルカリ系のエッチング液はＫＯ
Ｈの水溶液であることを特徴とする請求項９記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１１】 〈１−１００〉方向に延び、台形状の
断面形状を有する複数のリッジを有し、このリッジの側
面を除いた部分の表面に絶縁膜が形成された第１の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と、 上記リッジの側面の上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を種結晶として上記第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上に成長した第２の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とを有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板を有し、 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる素子層が形成され
ていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１２】 上記絶縁膜はＳｉＯ2 膜であることを
特徴とする請求項１１記載の半導体装置。 - 【請求項１３】 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層および上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層はＧａＮ層であることを特徴とする請求項１
１記載の半導体装置。 - 【請求項１４】 上記リッジの二等分線と上記リッジの
間の部分の二等分線との間の領域における上記素子層に
動作領域が形成されていることを特徴とする請求項１１
記載の半導体装置。 - 【請求項１５】 上記半導体装置は半導体レーザであ
り、上記動作領域はこの半導体レーザの発光領域である
ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置。 - 【請求項１６】 〈１−１００〉方向に延び、台形状の
断面形状を有する複数のリッジを有する第１の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を基板上に形成する工程
と、 上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の全面
に絶縁膜を形成する工程と、 上記絶縁膜をエッチングすることにより上記リッジの側
面の部分の上記絶縁膜のみを除去する工程と、 上記リッジの側面の上記第１の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を種結晶として上記第１の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上に第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を成長させる工程と、 上記第２の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる素子層を成長
させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項１７】 上記絶縁膜はＳｉＯ2 膜であることを
特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 上記絶縁膜を上記リッジの側面の部分
とその他の部分とで膜質に差が生じる成膜法により成膜
するようにしたことを特徴とする請求項１６記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 上記成膜法は物理気相成長法であるこ
とを特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２０】 上記膜質の差を利用して上記リッジの
側面の部分の上記絶縁膜のみを除去するようにしたこと
を特徴とする請求項１８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２１】 アルカリ系のエッチング液を用いたウ
エットエッチング法により上記絶縁膜をエッチングする
ようにしたことを特徴とする請求項１６記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２２】 上記アルカリ系のエッチング液はＫＯ
Ｈの水溶液であることを特徴とする請求項２１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 上記リッジの二等分線と上記リッジの
間の部分の二等分線との間の領域における上記素子層に
動作領域を形成するようにしたことを特徴とする請求項
１６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２４】 上記半導体装置は半導体レーザであ
り、上記動作領域はこの半導体レーザの発光領域である
ことを特徴とする請求項２３記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000346418A JP2002151418A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000346418A JP2002151418A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151418A true JP2002151418A (ja) | 2002-05-24 |
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ID=18820289
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000346418A Pending JP2002151418A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002151418A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040022114A (ko) * | 2002-09-06 | 2004-03-11 | 엘지이노텍 주식회사 | Ｌｅｄ 기판 제조방법 |
| KR100775137B1 (ko) * | 2006-07-26 | 2007-11-08 | 삼성전기주식회사 | 질화물 반도체층의 성장 방법 |
| JP2008205507A (ja) * | 2006-10-16 | 2008-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子の製造方法 |
| WO2012128378A1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-09-27 | 日本碍子株式会社 | Iii属金属窒化物の製造方法およびこれに用いる種結晶基板 |
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| CN103560079A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-02-05 | 西安神光皓瑞光电科技有限公司 | 一种通过缺陷钝化减少GaN外延缺陷的方法 |
| CN105870006A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-17 | 江苏新广联半导体有限公司 | GaN基材料的侧壁加工工艺 |
| KR20220107068A (ko) * | 2019-12-19 | 2022-08-01 | 루미레즈 엘엘씨 | 고밀도 텍스처들을 갖는 발광 다이오드(led) 디바이스들 |
-
2000
- 2000-11-14 JP JP2000346418A patent/JP2002151418A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5899201B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2016-04-06 | 日本碍子株式会社 | 第１３族金属窒化物の製造方法およびこれに用いる種結晶基板 |
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| KR20220107068A (ko) * | 2019-12-19 | 2022-08-01 | 루미레즈 엘엘씨 | 고밀도 텍스처들을 갖는 발광 다이오드(led) 디바이스들 |
| KR102497403B1 (ko) | 2019-12-19 | 2023-02-10 | 루미레즈 엘엘씨 | 고밀도 텍스처들을 갖는 발광 다이오드(led) 디바이스들 |
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