JP2002299249A

JP2002299249A - 半導体基板、半導体素子および半導体層の形成方法

Info

Publication number: JP2002299249A
Application number: JP2001096322A
Authority: JP
Inventors: Daijiro Inoue; 大二朗井上
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】十分に転位密度が低減された半導体層を含む良
好な素子特性を有する半導体素子を提供する。【解決手段】アンドープＧａＮ層２上に所定の周期（密
度）で形成された複数の第１マスク層３と、アンドープ
ＧａＮ層２上および第１マスク層３上に形成された第１
ＧａＮ層４と、第１ＧａＮ層４上に、第１マスク層３の
周期（密度）よりも小さい周期（高い密度）で形成され
た複数の第２マスク層５と、第１ＧａＮ層４上および第
２マスク層５上に形成された第２ＧａＮ層６と、第２Ｇ
ａＮ層６上に形成され、素子領域を有する半導体素子層
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板、半
導体素子および半導体層の形成方法に関し、より特定的
には、選択横方向成長を用いて形成した半導体基板、半
導体素子および半導体層の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下地基板または基板上に形成され
た下地層などの下地上に半導体層を成長させる技術が知
られている。そして、成長される半導体層とは格子定数
が異なる下地や転位欠陥の多い下地を用いて、トランジ
スタやレーザダイオードなどの半導体素子の能動層とな
る半導体層を形成する技術が開発されている。このよう
な半導体層を形成する場合、素子動作に寄与する半導体
層（能動層）の結晶欠陥を減らすことによって、結晶品
質を向上させることが半導体素子の特性上極めて重要で
ある。

【０００３】半導体層の結晶欠陥を低減する手法として
は、従来、２段階に成長を行う方法が知られている。こ
の手法は、たとえば、Ｈ．Ａｍａｎｏ，ｅｔａｌ：Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４８，３５３（１９８
６）などに開示されている。この手法では、下地上に低
温で薄い厚みのバッファ層を成長させた後、そのバッフ
ァ層上に素子に使用する半導体層を高温で成長させる。

【０００４】しかしながら、上記２段階成長を行う方法
では、下地とその下地上に形成する半導体層との格子定
数の差が大きい場合には、半導体層の結晶欠陥を十分に
低減するのが困難である場合が多い。

【０００５】そこで、従来、選択成長と横方向成長とを
組み合わせたマイクロチャネルエピタキシ（ＭＣＥ）法
を用いることによって、半導体層の結晶欠陥を低減する
手法が開発されている。このＭＣＥ法は、たとえば、
Ｔ．Ｎｉｓｈｉｎａｇａ，ｅｔａｌ：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７，１９６４（１９８８）などに開
示されている。上記した従来のＭＣＥ法では、下地上の
所定領域に、選択成長用マスクを形成する。そして、下
地の露出した部分から半導体層を選択横方向成長させ
る。それによって、下地および選択成長用マスク上に、
平坦な半導体層が形成される。このような選択横方向成
長によって得られる半導体層には、下地の結晶欠陥が一
部しか伝播しない。これにより、ＭＣＥ法を用いること
によって、結晶欠陥の低減された半導体層を得ることが
できる。そして、この従来のＭＣＥ法を２回実施するこ
とによって、より結晶欠陥の低減された半導体層を形成
する手法が、たとえば、特開平１０−３１２９７１号公
報に開示されている。

【０００６】図９〜図１４は、上記公報に開示された従
来の半導体層の形成方法を説明するための断面図であ
る。次に、図９〜図１４を参照して、従来のＭＣＥ法を
２回実施する場合の半導体層の形成方法について説明す
る。

【０００７】まず、図９に示すように、下地基板または
基板上に形成された下地層からなる下地１０１の表面上
に、下地１０１の表面の一部が露出されるように、選択
成長用の第１マスク層１０２を形成する。

【０００８】次に、図１０に示すように、第１マスク層
１０２を選択成長マスクとして、下地１０１の露出され
た表面部分から第１半導体層１０３を成長させる。この
場合、露出された下地１０１の上面上において、第１半
導体層１０３は、まず、上方向に成長する。これによ
り、露出された下地１０１の上面上に、断面が三角形状
のファセット構造を有する第１半導体層１０３が成長さ
れる。さらに、下地１０１の上面上における第１半導体
層１０３の成長が進むと、第１半導体層１０３は、横方
向にも成長する。この第１半導体層１０３の横方向成長
によって、第１マスク層１０２上にも第１半導体層１０
３が形成される。

【０００９】さらに、第１半導体層１０３を横方向成長
させると、図１１に示すように、ファセット構造の各第
１半導体層１０３が合体して連続膜となる。これによ
り、平坦な上面を有するとともに、下地１０１に比べて
転位が低減された第１半導体層１０３が形成される。

【００１０】次に、図１２に示すように、第１半導体層
１０３上に、第１半導体層１０３の表面の一部が露出さ
れるように、選択成長用の第２マスク層１０４を形成す
る。この第２マスク層１０４は、第１マスク層１０２と
ほぼ同じ周期で形成されるとともに、第１マスク層１０
２間の開口部の上方に形成されている。

【００１１】そして、図１３に示すように、第２マスク
層１０４を選択成長マスクとして、第１半導体層１０３
の露出された表面部分から第２半導体層１０５を成長さ
せる。この場合、露出された第１半導体層１０３の上面
上において、第２半導体層１０５は、まず、上方向に成
長する。これにより、露出された第１半導体層１０３の
上面上に、断面が三角形状のファセット構造を有する第
２半導体層１０５が成長される。さらに、第１半導体層
１０３の上面上における第２半導体層１０５の成長が進
むと、第２半導体層１０５は、横方向にも成長する。こ
の第２半導体層１０５が、さらに横方向成長することに
よって、図１４に示すように、ファセット構造の各第２
半導体層１０５が合体して連続膜となる。これにより、
平坦な上面を有するとともに、第１半導体層１０３に比
べて、さらに転位が低減された第２半導体層１０５が形
成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のＭＣＥ
法を用いた半導体層の形成方法では、第１マスク層１０
２の開口部の上方に、第２マスク層１０４が配置されて
いるので、第１マスク層１０２の開口部上に形成される
三角形状のファセットの先端付近の転位は、上層の第２
半導体層１０５には伝播しない。しかし、第１マスク層
１０２の上方には、第２マスク層１０４が形成されてい
ないため、第１マスク層１０２の中央部上で第１半導体
層１０３の横方向成長層が合体することにより発生する
転位が、第２半導体層１０５に伝播してしまうという問
題点があった。このため、従来では、第２半導体層１０
５の転位密度を十分に低減するのは困難であった。

【００１３】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、この発明の１つの目的は、十
分に転位密度が低減された半導体層を含む良好な素子特
性を有する半導体素子を提供することである。

【００１４】この発明のもう一つの目的は、半導体層の
転位密度を十分に低減することが可能な半導体層の形成
方法を提供することである。

【００１５】この発明のさらにもう一つの目的は、十分
に転位密度が低減された半導体層を含む半導体基板を提
供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の一の局面によ
る半導体素子は、下地上に所定の密度で形成された複数
の第１マスク層と、下地上および第１マスク層上に形成
された第１半導体層と、第１半導体層上に、第１マスク
層の密度よりも高い密度で形成された複数の第２マスク
層と、第１半導体層上および第２マスク層上に形成され
た第２半導体層と、第２半導体層上に形成され、素子領
域を有する半導体素子層とを備えている。

【００１７】この一の局面による半導体素子では、上記
のように、第１マスク層の密度よりも高い密度で第２マ
スク層を形成することによって、第１マスク層間の開口
部の中央部上のみならず、第１マスク層の中央部上にも
第２マスク層を配置することが可能となる。これによ
り、第１半導体層の転位密度の比較的高い部分である第
１マスク層間の開口部の中央部上および第１マスク層の
中央部上の両方の領域を第２マスク層によって覆うこと
ができる。その結果、第２マスク層を選択成長マスクと
して、第１半導体層の転位密度の低い部分のみから第２
半導体層を選択横方向成長させることができるので、よ
り転位密度の低い第２半導体層を得ることができる。そ
して、この転位密度のより低減された第２半導体層上
に、素子領域を有する半導体素子層を成長させれば、容
易に良好な素子特性を有する半導体素子を得ることがで
きる。

【００１８】上記一の局面による半導体素子において、
好ましくは、第１マスク層および第２マスク層は、スト
ライプ形状を有し、第２マスク層は、第１マスク層の周
期よりも小さい周期で形成されている。このようにスト
ライプ形状の第１および第２マスク層を用いれば、第１
および第２半導体層を横方向成長させる際のファセット
の結合部の数が少なくなるので、容易に、第１および第
２半導体層の平坦化を行うことができる。また、ファセ
ット間の結合方向が同一方向となるので、結合部におけ
るファセット間の面方位のずれが抑制される。また、第
１マスク層の周期よりも小さい周期で第２マスク層を形
成することによって、第１半導体層の転位密度の比較的
高い部分である第１マスク層間の開口部の中央部上およ
び第１マスク層の中央部上の両方の領域を第２マスク層
によって容易に覆うことができる。

【００１９】上記の場合、好ましくは、第２マスク層の
周期は、第１マスク層の周期の１／２以下である。この
ように構成すれば、第１半導体層の転位密度の比較的高
い部分である第１マスク層間の開口部の中央部上および
第１マスク層の中央部上の両方の領域を第２マスク層に
よって容易に覆うことができる。

【００２０】また、上記の場合、好ましくは、第２マス
ク層は、少なくとも、第１マスク層の中央部の直上と、
第１マスク層間の開口部の中央部の直上とに配置されて
いる。このように構成すれば、第２マスク層を選択成長
マスクとして、第１半導体層の転位密度の低い部分のみ
から第２半導体層を選択横方向成長させることができる
ので、より転位密度の低い第２半導体層を得ることがで
きる。

【００２１】上記の場合、好ましくは、半導体素子層の
欠陥密度は、第１半導体層の欠陥密度よりも低い。この
ように構成すれば、容易に良好な素子特性を有する半導
体素子を得ることができる。

【００２２】上記の場合、好ましくは、第１マスク層お
よび第２マスク層は、酸化シリコン、窒化物および高融
点金属からなるグループより選択される１つを含む。こ
のように構成すれば、下地上および第１半導体層上に、
それぞれ、第１半導体層および第２半導体層を容易に選
択横方向成長させることができる。

【００２３】なお、上記の場合、第１半導体層および第
２半導体層は、窒化物系半導体層を含んでいてもよい。
また、半導体素子層は、発光層を含んでいてもよい。こ
のように構成すれば、容易に良好な発光特性を有する半
導体発光素子を得ることができる。

【００２４】この発明の他の局面による半導体層の形成
方法は、下地上に所定の密度で複数の第１マスク層を形
成する工程と、第１マスク層を選択成長マスクとして、
下地上およびマスク層上に、第１半導体層を成長させる
工程と、第１半導体層上に、第１マスク層の密度よりも
高い密度で複数の第２マスク層を形成する工程と、第２
マスク層を選択成長マスクとして、第１半導体層上およ
び第２マスク層上に第２半導体層を成長させる工程とを
備えている。

【００２５】この他の局面による半導体層の形成方法で
は、上記のように、第１マスク層の密度よりも高い密度
で第２マスク層を形成することによって、第１マスク層
間の開口部の中央部上のみならず、第１マスク層の中央
部上にも第２マスク層を配置することが可能となる。こ
れにより、第１半導体層の転位密度の比較的高い部分で
ある第１マスク層間の開口部の中央部上および第１マス
ク層の中央部上の両方の領域を第２マスク層によって覆
うことができる。その結果、第２マスク層を選択成長マ
スクとして、第１半導体層の転位密度の低い部分のみか
ら第２半導体層を選択横方向成長させることができるの
で、より転位密度の低い第２半導体層を成長させること
ができる。

【００２６】上記他の局面による半導体層の形成方法に
おいて、好ましくは、第１マスク層および第２マスク層
は、ストライプ形状を有する。このようにストライプ形
状の第１および第２マスク層を用いれば、第１および第
２半導体層を横方向成長させる際のファセットの結合部
が少なくなるので、容易に、第１および第２半導体層の
平坦化を行うことができる。また、ファセット間の結合
方向が同一方向となるので、結合部におけるファセット
間の面方位のずれが抑制される。

【００２７】上記の場合、好ましくは、第２マスク層の
周期は、第１マスク層の周期の１／２以下である。この
ように構成すれば、第１半導体層の転位密度の比較的高
い部分である第１マスク層間の開口部の中央部上および
第１マスク層の中央部上の両方の領域を第２マスク層に
よって容易に覆うことができる。

【００２８】また、上記の場合、好ましくは、第２マス
ク層は、少なくとも、第１マスク層の中央部の直上と、
第１マスク層間の開口部の中央部の直上とに配置する。
このように構成すれば、第２マスク層を選択成長マスク
として、第１半導体層の転位密度の低い部分のみから第
２半導体層を選択横方向成長させることができるので、
より転位密度の低い第２半導体層を得ることができる。

【００２９】上記の場合、好ましくは、第２半導体層上
に素子領域を有する半導体素子層を形成する工程をさら
に備え、半導体素子層の欠陥密度は、第１半導体層の欠
陥密度よりも低い。このように構成すれば、容易に良好
な素子特性を有する半導体素子を得ることができる。こ
の場合、好ましくは、半導体素子層は、発光層を含む。
このように構成すれば、容易に良好な発光特性を有する
半導体発光素子を得ることができる。

【００３０】また、上記の場合、好ましくは、第１マス
ク層および第２マスク層は、酸化シリコン、窒化物およ
び高融点金属からなるグループより選択される１つを含
む。このように構成すれば、下地上および第１半導体層
上に、それぞれ、第１半導体層および第２半導体層を容
易に選択横方向成長させることができる。

【００３１】上記の場合、好ましくは、第１半導体層お
よび第２半導体層は、窒化物系半導体層を含む。このよ
うに構成すれば、容易に窒化物系半導体素子を形成する
ことができる。

【００３２】この発明の別の局面による半導体基板は、
下地上に所定の密度で形成された複数の第１マスク層
と、下地上および第１マスク層上に形成された第１半導
体層と、第１半導体層上に、第１マスク層の密度よりも
高い密度で形成された複数の第２マスク層と、第１半導
体層上および第２マスク層上に形成された第２半導体層
とを備えている。

【００３３】この別の局面による半導体基板では、上記
のように、第１マスク層の密度よりも高い密度で第２マ
スク層を形成することによって、第１マスク層間の開口
部の中央部上のみならず、第１マスク層の中央部上にも
第２マスク層を配置することが可能となる。これによ
り、第１半導体層の転位密度の比較的高い部分である第
１マスク層間の開口部の中央部上および第１マスク層の
中央部上の両方の領域を第２マスク層によって覆うこと
ができる。その結果、第２マスク層を選択成長マスクと
して、第１半導体層の転位密度の低い部分のみから第２
半導体層を選択横方向成長させることができるので、よ
り転位密度の低い第２半導体層を含む半導体基板を得る
ことができる。そして、この転位密度のより低減された
第２半導体層を基板として、第２半導体層上に、素子領
域を有する半導体素子層を成長させれば、容易に良好な
素子特性を有する半導体素子を得ることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面に基づいて説明する。

【００３５】図１、図３〜図５および図７は、本発明の
一実施形態による半導体層の形成方法を説明するための
断面図である。図２および図６は、本発明の一実施形態
による半導体層の形成方法を説明するための斜視図であ
る。以下、図１〜図７を参照して、一実施形態による半
導体層の形成方法について説明する。

【００３６】まず、図１に示すように、サファイア（Ｃ
面）基板１（以下、「サファイア基板１」という）上
に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）またはＨＶＰ
Ｅ法（ハライド気相成長法）などの結晶成長法を用い
て、２段階成長により、約２μｍ〜約３μｍの膜厚を有
する不純物がドープされていないアンドープＧａＮ層２
を形成する。このアンドープＧａＮ層２は、約６００℃
の温度で低温バッファ層を形成した後、その低温バッフ
ァ層上に約１０００℃の温度でＧａＮ層を形成すること
によって得られる。なお、アンドープＧａＮ層２が、本
発明の「下地」の一例である。

【００３７】次に、アンドープＧａＮ層２上に、プラズ
マＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用いて、約１
００ｎｍの厚みでＳｉＯ₂膜（図示せず）を堆積させ
る。ＳｉＯ₂膜上にレジスト（図示せず）を形成した
後、ＳｉＯ₂膜をエッチングすることにより、図２に示
すようなストライプ形状（細長状）を有する第１マスク
層３を形成する。この第１マスク層３のストライプ形状
は、約６μｍの幅と約４μｍの開口部とを有するように
約１０μｍの周期で形成されている。

【００３８】次に、図３に示すように、第１マスク層３
を選択成長マスクとして、約１０００℃〜約１２００℃
の温度で、アンドープＧａＮ層２の露出した表面上に第
１ＧａＮ層４を選択的に成長させる。この場合、露出さ
れたアンドープＧａＮ層２の上面上において、第１Ｇａ
Ｎ層４は、まず、上方向に成長する。これにより、露出
されたアンドープＧａＮ層２の上面上に、（１１−２
２）面が斜面を有する断面が三角形状のファセット構造
の第１ＧａＮ層４が成長される。さらに、アンドープＧ
ａＮ層２の露出された上面上における第１ＧａＮ層４の
成長が進むと、第１ＧａＮ層４は、横方向にも成長す
る。この第１ＧａＮ層４の横方向成長によって、第１マ
スク層３の上にも、第１ＧａＮ層４が形成される。

【００３９】さらに、第１ＧａＮ層４を横方向成長させ
ると、図４に示すように、第１マスク層３上では、ファ
セット構造の各第１ＧａＮ層４が合体して連続膜にな
る。それによって、表面が平坦化された約１２μｍの膜
厚を有する第１ＧａＮ層４が形成される。なお、この第
１ＧａＮ層４が、本発明の「第１半導体層」の一例であ
る。

【００４０】上記のように、第１マスク層３上を選択横
方向成長させることにより形成した第１ＧａＮ層４にお
いて、ファセット構造の先端付近が成長される第１マス
ク層３間の開口部の中央部上の部分は、転位密度が比較
的転位密度が高い部分である。また、第１ＧａＮ層４に
おいて、ファセット構造が合体する第１マスク層３の中
央部上の領域も、転位密度の比較的高い部分である。

【００４１】次に、第１ＧａＮ層４上に、プラズマＣＶ
Ｄ法またはスパッタリング法などを用いて、約１００ｎ
ｍの厚みでＳｉＯ₂膜（図示せず）を堆積させる。この
ＳｉＯ₂膜上にレジスト（図示せず）を形成した後、Ｓ
ｉＯ₂膜をエッチングすることにより、図５および図６
に示すように、第２マスク層５を第１マスク層３とほぼ
平行なストライプ形状にパターニングする。この第２マ
スク層５のストライプ形状は、約３μｍの幅と約２μｍ
の開口部とを有するように、約５μｍの周期で形成され
ている。すなわち、第２マスク層５のストライプ形状の
周期は、第１マスク層３のストライプ形状のほぼ１／２
の周期で形成されている。また、第２マスク層５は、第
１マスク層３間の開口部の中央部上および第１マスク層
３の中央部上の両方の領域を覆うように形成されてい
る。

【００４２】その後、第２マスク層５を選択成長マスク
として、第１ＧａＮ層４の露出した表面上に第２ＧａＮ
層６を選択的に成長させる。第２ＧａＮ層６は、露出さ
れた第１ＧａＮ層４の上面上において、上方向に成長し
た後、第２マスク層５の上を横方向にも成長する。それ
によって、図７に示すように、表面が平坦化された約７
μｍの膜厚を有する第２ＧａＮ層６が形成される。な
お、第２ＧａＮ層６が、本発明の「第２半導体層」の一
例である。

【００４３】本実施形態の半導体層の形成方法では、上
記のように、第２マスク層５の周期を、第１マスク層３
の周期のほぼ１／２になるように形成することによっ
て、第１マスク層３間の開口部の中央部上のみならず、
第１マスク層３の中央部上にも第２マスク層５を配置す
ることができる。これにより、第１ＧａＮ層４の転位密
度の比較的高い部分である第１マスク層３間の開口部の
中央部上および第１マスク層３の中央部上の両方の領域
を第２マスク層５によって覆うことができる。その結
果、第２マスク層５を選択成長マスクとして、第１Ｇａ
Ｎ層４の転位密度の低い部分のみから第２ＧａＮ層６を
選択横方向成長させることができるので、より転位密度
の低い第２ＧａＮ層６を得ることができる。

【００４４】また、上記のようにして形成された第２Ｇ
ａＮ層６を表面近傍を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用
いて観察したところ、従来の第１マスク層１０２と同じ
周期を有する第２マスク層１０４上に形成された第２半
導体層１０５（図１４参照）に比べて、本実施形態の第
２ＧａＮ層６の転位密度が低減されていることが確認さ
れた。

【００４５】図８は、上記した一実施形態による半導体
層の形成方法を用いて製造した半導体レーザ素子を示し
た断面図である。次に、図８を参照して、一実施形態に
よる半導体層の形成方法を用いて製造した半導体レーザ
素子の構造について説明する。

【００４６】一実施形態による半導体レーザ素子の構造
としては、図７に示した一実施形態による第２ＧａＮ層
６上に、図８に示すように、ｎ型ＧａＮからなるｎ型コ
ンタクト層７が形成されている。ｎ型コンタクト層７上
には、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層８、およ
び、ＩｎＧａＮからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）発光層
９が順次形成されている。このＭＱＷ発光層９は、Ｉｎ
の組成が異なる層が積層された構造を有する。なお、Ｍ
ＱＷ発光層９が、本発明の「発光層」の一例である。

【００４７】ＭＱＷ発光層９上には、ｐ型ＡｌＧａＮか
らなるｐ型クラッド層１０が凸部を有するように形成さ
れている。ｐ型クラッド層１０の凸部の上面上の全面と
接触するように、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層
１１が形成されている。これらのｐ型クラッド層１０の
凸部とｐ型コンタクト層１１とによって、台形状のリッ
ジ部が構成されている。ｐ型コンタクト層１１の上面上
には、ｐ側電極１２が形成されている。また、ｐ型クラ
ッド層１０からｎ型コンタクト層７までの一部領域が除
去されている。そのｎ型コンタクト層７の露出した表面
には、ｎ側電極１３が形成されている。

【００４８】なお、ｎ型コンタクト層７、ｎ型クラッド
層８、ＭＱＷ発光層９、ｐ型クラッド層１０およびｐ型
コンタクト層１１が、本発明の「素子領域を有する半導
体素子層」の一例である。

【００４９】本実施形態の半導体レーザ素子では、上記
のように、図１〜図７に示した一実施形態による半導体
層の形成方法を用いて形成された、十分に転位密度が低
減された第２ＧａＮ層６を下地として、その上に各層７
〜１１を形成することによって、各層７〜１１において
良好な結晶性を実現することができる。その結果、本実
施形態では、良好な素子特性を有する半導体レーザ素子
を得ることができる。

【００５０】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。

【００５１】たとえば、上記実施形態では、基板として
サファイア基板を用いたが、本発明はこれに限らず、他
の基板を用いてもよい。他の基板としては、たとえば、
ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、Ｇ
ａＮ基板などが考えられる。

【００５２】また、上記実施形態では、第１マスク層３
および第２マスク層５をＳｉＯ₂膜によって形成した
が、本発明はこれに限らず、第１マスク層３および第２
マスク層５をＳｉＮ膜などの窒化物からなる膜や、タン
グステンなどの高融点金属を含む膜によって形成しても
よい。また、第１マスク層３および第２マスク層５は、
単層膜に限らず、ＳｉＮ膜などの窒化物からなる膜や、
タングステンなどの高融点金属を含む膜からなる多層膜
であってもよい。

【００５３】また、上記実施形態では、第２マスク層５
の周期を第１マスク層３の周期のほぼ１／２になるよう
に形成したが、本発明はこれに限らず、第２マスク層５
を第１マスク層３の周期の１／２以下の他の周期で形成
してもよい。好ましくは、第２マスク層５を、第１マス
ク層３の周期の１／２の倍数（１／４、１／８、１／１
６・・・）の周期で形成する。このようにすれば、第１
マスク層３の開口部の中央部上および第１マスク層３の
中央部上の両方の領域上に、容易に第２マスク層５を配
置することができる。

【００５４】また、上記実施形態では、第１マスク層３
および第２マスク層５を、ストライプ形状に形成した
が、本発明はこれに限らず、第１マスク層３および第２
マスク層５を、円形、六角形または三角形などの形状で
形成してもよく、アイランド状（島状）に形成してもよ
い。この場合、好ましくは、第２マスク層５の密度が第
１マスク層３の密度よりも高くなるように形成する。

【００５５】また、上記実施形態では、窒化物系半導体
層を用いて半導体レーザ素子を作製したが、本発明はこ
れに限らず、発光ダイオード素子またはトランジスタな
どの他の素子にも適用可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、十分に
転位密度が低減された半導体層を含む良好な素子特性を
有する半導体素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための断面図である。

【図４】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための断面図である。

【図５】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための断面図である。

【図６】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための斜視図である。

【図７】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を説明するための断面図である。

【図８】本発明の一実施形態による半導体層の形成方法
を用いて製造した半導体レーザ素子を示した断面図であ
る。

【図９】従来の半導体層の形成方法を説明するための断
面図である。

【図１０】従来の半導体層の形成方法を説明するための
断面図である。

【図１１】従来の半導体層の形成方法を説明するための
断面図である。

【図１２】従来の半導体層の形成方法を説明するための
断面図である。

【図１３】従来の半導体層の形成方法を説明するための
断面図である。

【図１４】従来の半導体層の形成方法を説明するための
断面図である。

【符号の説明】

２アンドープＧａＮ層（下地）３第１マスク層４第１ＧａＮ層（第１半導体層）５第２マスク層６第２ＧａＮ層（第２半導体層）７ｎ型コンタクト層（半導体素子層）８ｎ型クラッド層（半導体素子層）９ＭＱＷ発光層（発光層）１０ｐ型クラッド層（半導体素子層）１１ｐ型コンタクト層（半導体素子層）

フロントページの続きＦターム(参考） 5F041 AA40 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA67 CA74 CA77 5F045 AA03 AA04 AB09 AB14 AB17 AF02 AF04 AF09 BB12 CA01 CA10 CA12 DA53 DB02 DB06 5F073 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA07 DA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下地上に所定の密度で形成された複数の第
１マスク層と、前記下地上および前記第１マスク層上に形成された第１
半導体層と、前記第１半導体層上に、前記第１マスク層の密度よりも
高い密度で形成された複数の第２マスク層と、前記第１半導体層上および第２マスク層上に形成された
第２半導体層と、前記第２半導体層上に形成され、素子領域を有する半導
体素子層とを備えた、半導体素子。
【請求項２】前記第１マスク層および前記第２マスク層
は、ストライプ形状を有し、前記第２マスク層は、前記第１マスク層の周期よりも小
さい周期で形成されている、請求項１に記載の半導体素
子。
【請求項３】前記第２マスク層の周期は、前記第１マス
ク層の周期の１／２以下である、請求項１または２に記
載の半導体素子。
【請求項４】前記第２マスク層は、少なくとも、前記第
１マスク層の中央部の直上と、前記第１マスク層間の開
口部の中央部の直上とに配置されている、請求項１〜３
のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項５】前記半導体素子層の欠陥密度は、前記第１
半導体層の欠陥密度よりも低い、請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の半導体素子。
【請求項６】前記第１マスク層および前記第２マスク層
は、酸化シリコン、窒化物および高融点金属からなるグ
ループより選択される１つを含む、請求項１〜５のいず
れか１項に記載の半導体素子。
【請求項７】前記第１半導体層および前記第２半導体層
は、窒化物系半導体層を含む、請求項１〜６のいずれか
１項に記載の半導体素子。
【請求項８】前記半導体素子層は、発光層を含む、請求
項１〜７のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項９】下地上に所定の密度で複数の第１マスク層
を形成する工程と、前記第１マスク層を選択成長マスクとして、前記下地上
および前記マスク層上に、第１半導体層を成長させる工
程と、前記第１半導体層上に、前記第１マスク層の密度よりも
高い密度で複数の第２マスク層を形成する工程と、前記第２マスク層を選択成長マスクとして、前記第１半
導体層上および第２マスク層上に第２半導体層を成長さ
せる工程とを備えた、半導体層の形成方法。
【請求項１０】前記第１マスク層および前記第２マスク
層は、ストライプ形状を有する、請求項９に記載の半導
体層の形成方法。
【請求項１１】前記第２マスク層の周期は、前記第１マ
スク層の周期の１／２以下である、請求項９または１０
に記載の半導体層の形成方法。
【請求項１２】前記第２マスク層は、少なくとも、前記
第１マスク層の中央部の直上と、前記第１マスク層間の
開口部の中央部の直上とに配置する、請求項９〜１１の
いずれか１項に記載の半導体層の形成方法。
【請求項１３】前記第２半導体層上に素子領域を有する
半導体素子層を形成する工程をさらに備え、前記半導体素子層の欠陥密度は、前記第１半導体層の欠
陥密度よりも低い、請求項９〜１２のいずれか１項に記
載の半導体層の形成方法。
【請求項１４】前記半導体素子層は、発光層を含む、請
求項１３に記載の半導体層の形成方法。
【請求項１５】前記第１マスク層および前記第２マスク
層は、酸化シリコン、窒化物および高融点金属からなる
グループより選択される１つを含む、請求項９〜１４の
いずれか１項に記載の半導体層の形成方法。
【請求項１６】前記第１半導体層および前記第２半導体
層は、窒化物系半導体層を含む、請求項９〜１５のいず
れか１項に記載の半導体層の形成方法。
【請求項１７】下地上に所定の密度で形成された複数の
第１マスク層と、前記下地上および前記第１マスク層上に形成された第１
半導体層と、前記第１半導体層上に、前記第１マスク層の密度よりも
高い密度で形成された複数の第２マスク層と、前記第１半導体層上および第２マスク層上に形成された
第２半導体層とを備えた、半導体基板。