JP2003101158A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、GaN系紫色レーザの共振器端面を
へき開で高歩留りで形成する方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基板の主面上に成長した窒化物系III-Ｖ
族化合物からなる半導体層において、前記基板の裏面を
スクライブすることによって、前記半導体層をへき開す
る工程を特徴とする半導体発光素子の製造方法。
へき開で高歩留りで形成する方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基板の主面上に成長した窒化物系III-Ｖ
族化合物からなる半導体層において、前記基板の裏面を
スクライブすることによって、前記半導体層をへき開す
る工程を特徴とする半導体発光素子の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、AlInGaN系のIII-V
族化合物半導体で構成される、青紫光から紫外光に及ぶ
短波長領域の発光素子の製造方法に関する。
族化合物半導体で構成される、青紫光から紫外光に及ぶ
短波長領域の発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、次世代の高密度光ディスク用光源
として青紫色の光を発するレーザダイオードに対する要
望が高まり、特に、青紫光から紫外光に及ぶ短波長領域
で動作可能な窒化ガリウム（GaN）系のIII-V族化合物半
導体発光素子の研究開発が盛んに行われている。しかし
ながら、安価で大口径のGaNバルク基板が存在しないた
めに、GaN系半導体はサファイア（Al2O3）、炭化珪素
（SiC）、シリコン（Si）、ガリウム砒素（GaAs）など
の基板上にヘテロエピタキシャル成長させることが一般
的である。現在、結晶成長雰囲気での熱的安定性などの
観点からサファイアが基板として最も多く使用されてい
る。しかしながら、レーザ用としてサファイア基板を用
いる場合には、GaN系半導体のへき開方向とサファイア
基板のへき開方向が異なるために、端面の垂直性や平坦
性に優れたレーザ共振器端面の形成が容易でない。ま
た、最近、レーザの長寿命化のために、サファイア基板
上に成長したGaN系半導体に二酸化珪素（SiO2）などの
絶縁膜を堆積し、この絶縁膜上にGaN系半導体を選択成
長し貫通転位密度を低減する手法が採用されている。こ
の手法をレーザに適用した第１の文献「Applied Physic
s Letters, Vol.76 (2000) 529-531」および第２の文献
「Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39 (200
0) L647-650」がある。第２の文献によれば、GaNの＜１
-１００＞方向、言い換えるとサファイア基板の＜１１-
２０＞方向にストライプ状のSiO2膜を形成することで、
選択成長したGaN系半導体が平坦につながり、低転位基
板として利用できるようになることが示されている。し
かしながら、サファイア基板の（１１-２０）面（Ａ
面）は（１-１００）面（Ｍ面）と比較して、へき開性
が乏しい。このため、上記第２の文献によれば、レーザ
共振器端面の形成にはへき開でなくドライエッチングが
使用されている。共振器端面をドライエッチングで形成
すると、ドライエッチングの際のマスク形状などにより
端面の垂直性や平坦性が顕著に影響を受けるため、その
制御は困難であり、へき開歩留りの低下および製造コス
トの高騰を招く。そこで、我々は、へき開性に乏しいサ
ファイア基板の（１１-２０）面を精度良くへき開する
ことで、GaN系半導体のへき開面である（１-１００）面
でレーザ共振器端面を高歩留りで形成できる方法を見出
した。
として青紫色の光を発するレーザダイオードに対する要
望が高まり、特に、青紫光から紫外光に及ぶ短波長領域
で動作可能な窒化ガリウム（GaN）系のIII-V族化合物半
導体発光素子の研究開発が盛んに行われている。しかし
ながら、安価で大口径のGaNバルク基板が存在しないた
めに、GaN系半導体はサファイア（Al2O3）、炭化珪素
（SiC）、シリコン（Si）、ガリウム砒素（GaAs）など
の基板上にヘテロエピタキシャル成長させることが一般
的である。現在、結晶成長雰囲気での熱的安定性などの
観点からサファイアが基板として最も多く使用されてい
る。しかしながら、レーザ用としてサファイア基板を用
いる場合には、GaN系半導体のへき開方向とサファイア
基板のへき開方向が異なるために、端面の垂直性や平坦
性に優れたレーザ共振器端面の形成が容易でない。ま
た、最近、レーザの長寿命化のために、サファイア基板
上に成長したGaN系半導体に二酸化珪素（SiO2）などの
絶縁膜を堆積し、この絶縁膜上にGaN系半導体を選択成
長し貫通転位密度を低減する手法が採用されている。こ
の手法をレーザに適用した第１の文献「Applied Physic
s Letters, Vol.76 (2000) 529-531」および第２の文献
「Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39 (200
0) L647-650」がある。第２の文献によれば、GaNの＜１
-１００＞方向、言い換えるとサファイア基板の＜１１-
２０＞方向にストライプ状のSiO2膜を形成することで、
選択成長したGaN系半導体が平坦につながり、低転位基
板として利用できるようになることが示されている。し
かしながら、サファイア基板の（１１-２０）面（Ａ
面）は（１-１００）面（Ｍ面）と比較して、へき開性
が乏しい。このため、上記第２の文献によれば、レーザ
共振器端面の形成にはへき開でなくドライエッチングが
使用されている。共振器端面をドライエッチングで形成
すると、ドライエッチングの際のマスク形状などにより
端面の垂直性や平坦性が顕著に影響を受けるため、その
制御は困難であり、へき開歩留りの低下および製造コス
トの高騰を招く。そこで、我々は、へき開性に乏しいサ
ファイア基板の（１１-２０）面を精度良くへき開する
ことで、GaN系半導体のへき開面である（１-１００）面
でレーザ共振器端面を高歩留りで形成できる方法を見出
した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、Ga
N系紫色レーザの共振器端面をへき開で高歩留りで形成
する方法を提供することを目的とする。
N系紫色レーザの共振器端面をへき開で高歩留りで形成
する方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の半導
体発光素子の製造方法は、上記の目的を達成し、基板１
の主面上に成長したGaN系半導体において、基板１の裏
面をスクライブすることによってGaN系半導体をへき開
する工程を備えている。基板１の裏面側をスクライブす
ることにより、GaN系半導体にダメージを与えることな
く、へき開することが可能になる。
体発光素子の製造方法は、上記の目的を達成し、基板１
の主面上に成長したGaN系半導体において、基板１の裏
面をスクライブすることによってGaN系半導体をへき開
する工程を備えている。基板１の裏面側をスクライブす
ることにより、GaN系半導体にダメージを与えることな
く、へき開することが可能になる。
【０００５】第２の半導体発光素子の製造方法は、上記
第１の製造方法において、基板１がサファイアであるこ
とを特徴とする。現在、GaN系半導体を成長する基板は
サファイアが主流であり、スクライブによりサファイア
基板を精度よくへき開することが可能である。
第１の製造方法において、基板１がサファイアであるこ
とを特徴とする。現在、GaN系半導体を成長する基板は
サファイアが主流であり、スクライブによりサファイア
基板を精度よくへき開することが可能である。
【０００６】本発明に係る第３の半導体発光素子の製造
方法は、上記第２の製造方法において、サファイア基板
の主面上に成長した第１のGaN系半導体の表面をストラ
イプ状に凹凸加工するか、もしくは第１の半導体上に絶
縁膜を間隔をおいてストライプ状に形成して、その上に
第２のGaN系半導体を平面方向に選択成長した後、サフ
ァイア基板の裏面をスクライブすることによってGaN系
半導体をへき開することを特徴とする。後述するよう
に、選択成長することにより転位密度が低減し、GaN系
レーザに適用した場合には信頼性が向上できるようにな
る。
方法は、上記第２の製造方法において、サファイア基板
の主面上に成長した第１のGaN系半導体の表面をストラ
イプ状に凹凸加工するか、もしくは第１の半導体上に絶
縁膜を間隔をおいてストライプ状に形成して、その上に
第２のGaN系半導体を平面方向に選択成長した後、サフ
ァイア基板の裏面をスクライブすることによってGaN系
半導体をへき開することを特徴とする。後述するよう
に、選択成長することにより転位密度が低減し、GaN系
レーザに適用した場合には信頼性が向上できるようにな
る。
【０００７】第４の半導体発光素子の製造方法は、上記
第３の製造方法において、ストライプの形成方向がGaN
系半導体の＜１−１００＞方向であることを特徴とす
る。後述するように、ストライプの形成方向を＜１−１
００＞方向にすることにより、平面方向に選択成長した
GaN系半導体が合体平坦化して基板として利用できるよ
うになる。
第３の製造方法において、ストライプの形成方向がGaN
系半導体の＜１−１００＞方向であることを特徴とす
る。後述するように、ストライプの形成方向を＜１−１
００＞方向にすることにより、平面方向に選択成長した
GaN系半導体が合体平坦化して基板として利用できるよ
うになる。
【０００８】本発明に係る第５の半導体発光素子の製造
方法は、上記第３および第４の製造方法において、サフ
ァイア基板の主面上に成長した第１のGaN系半導体と比
較して、選択成長した領域の第２のGaN系半導体の転位
密度が低減していることを特徴とする。転位密度が低減
した領域が発光領域に位置するように、半導体レーザを
作製することにより、レーザ特性として動作電流の低
減、長寿命化が可能になる。
方法は、上記第３および第４の製造方法において、サフ
ァイア基板の主面上に成長した第１のGaN系半導体と比
較して、選択成長した領域の第２のGaN系半導体の転位
密度が低減していることを特徴とする。転位密度が低減
した領域が発光領域に位置するように、半導体レーザを
作製することにより、レーザ特性として動作電流の低
減、長寿命化が可能になる。
【０００９】第６の半導体発光素子の製造方法は、上記
第３、４、５の製造方法において、選択成長した領域の
第２のGaN系半導体が、第１のGaN系半導体もしくは絶縁
膜と接することなく空間的に分離していることを特徴と
する。第２のGaN系半導体の選択成長領域を空間的に分
離することにより、へき開時のサファイア基板の影響が
緩和され、へき開端面の平坦性および均一性が向上し高
歩留り化に寄与する。
第３、４、５の製造方法において、選択成長した領域の
第２のGaN系半導体が、第１のGaN系半導体もしくは絶縁
膜と接することなく空間的に分離していることを特徴と
する。第２のGaN系半導体の選択成長領域を空間的に分
離することにより、へき開時のサファイア基板の影響が
緩和され、へき開端面の平坦性および均一性が向上し高
歩留り化に寄与する。
【００１０】第７の半導体発光素子の製造方法は、上記
第１、２、３、４、６の製造方法において、サファイア
基板の裏面のスクライブが直線的であることを特徴とす
る。直線スクライブを施すことにより、へき開がスクラ
イブ線に沿って誘発されるため、へき開端面の平坦性お
よび均一性が持続し高歩留り化に寄与する。
第１、２、３、４、６の製造方法において、サファイア
基板の裏面のスクライブが直線的であることを特徴とす
る。直線スクライブを施すことにより、へき開がスクラ
イブ線に沿って誘発されるため、へき開端面の平坦性お
よび均一性が持続し高歩留り化に寄与する。
【００１１】本発明に係る第８の半導体発光素子の製造
方法は、上記第２、３、４、６、７の製造方法におい
て、サファイア基板とGaN系半導体とを合わせた総膜厚
が１５０mm以下に研磨する工程を備えている。この研磨
工程により、スクライブによるへき開が容易になり、高
歩留り化に寄与する。
方法は、上記第２、３、４、６、７の製造方法におい
て、サファイア基板とGaN系半導体とを合わせた総膜厚
が１５０mm以下に研磨する工程を備えている。この研磨
工程により、スクライブによるへき開が容易になり、高
歩留り化に寄与する。
【００１２】第９の半導体発光素子の製造方法は、上記
第１、２、３、４、６、７、８の製造方法において、基
板の裏面のスクライブ傷を起源として、GaN系半導体へ
のクラック伝播によりへき開が完了することを特徴とす
る。スクライブ傷は基板の裏面に物理的に導入されたも
のであるが、クラック伝播によるGaN系半導体のへき開
は結晶学的なへき開性によって導入されるため、へき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
第１、２、３、４、６、７、８の製造方法において、基
板の裏面のスクライブ傷を起源として、GaN系半導体へ
のクラック伝播によりへき開が完了することを特徴とす
る。スクライブ傷は基板の裏面に物理的に導入されたも
のであるが、クラック伝播によるGaN系半導体のへき開
は結晶学的なへき開性によって導入されるため、へき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
【００１３】本発明に係る第１０の半導体発光素子の製
造方法は、上記第９の製造方法において、スクライブ傷
の深さがサファイア基板の裏面から６０mm以下であるこ
とを特徴とする。このスクライブ傷深さにより、クラッ
ク伝播によるへき開が容易になり、高歩留り化に寄与す
る。
造方法は、上記第９の製造方法において、スクライブ傷
の深さがサファイア基板の裏面から６０mm以下であるこ
とを特徴とする。このスクライブ傷深さにより、クラッ
ク伝播によるへき開が容易になり、高歩留り化に寄与す
る。
【００１４】第１１の半導体発光素子の製造方法は、上
記第１、２、３、４、６、７、８、９、１０の製造方法
において、同位置を複数回スクライブすることにより、
へき開を完了することを特徴とする。１回のスクライブ
でへき開を完了する場合、スクライブによるダメージが
導入されやすく、へき開歩留りが低下する。このため、
複数回のスクライブでへき開が完了するスクライブ条件
を適用することにより、スクライブダメージを低減で
き、高歩留り化を実現できる。
記第１、２、３、４、６、７、８、９、１０の製造方法
において、同位置を複数回スクライブすることにより、
へき開を完了することを特徴とする。１回のスクライブ
でへき開を完了する場合、スクライブによるダメージが
導入されやすく、へき開歩留りが低下する。このため、
複数回のスクライブでへき開が完了するスクライブ条件
を適用することにより、スクライブダメージを低減で
き、高歩留り化を実現できる。
【００１５】本発明に係る第１２の半導体発光素子の製
造方法は、上記第１１の製造方法において、スクライブ
時のスクライブ荷重が最終回で最大とすることを特徴と
する。このスクライブ条件を適用することにより、クラ
ック発生が確実になるため、クラック伝播によるへき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
造方法は、上記第１１の製造方法において、スクライブ
時のスクライブ荷重が最終回で最大とすることを特徴と
する。このスクライブ条件を適用することにより、クラ
ック発生が確実になるため、クラック伝播によるへき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
【００１６】第１３の半導体発光素子の製造方法は、上
記第２、３、４、６、７、８、９、１０、１１の製造方
法において、サファイア基板の（１１−２０）面をへき
開してGaN系半導体の（１−１００）面をへき開するこ
とを特徴とする。サファイア基板の（１１−２０）面は
へき開性に乏しいが、上記のクラック伝播を利用したス
クライブによるへき開技術を用いれば容易にへき開でき
る。この結果、GaN系半導体の（１−１００）面でのへ
き開が可能になり、へき開端面の垂直性および平坦性は
優れ高歩留り化を実現できる。
記第２、３、４、６、７、８、９、１０、１１の製造方
法において、サファイア基板の（１１−２０）面をへき
開してGaN系半導体の（１−１００）面をへき開するこ
とを特徴とする。サファイア基板の（１１−２０）面は
へき開性に乏しいが、上記のクラック伝播を利用したス
クライブによるへき開技術を用いれば容易にへき開でき
る。この結果、GaN系半導体の（１−１００）面でのへ
き開が可能になり、へき開端面の垂直性および平坦性は
優れ高歩留り化を実現できる。
【００１７】本発明に係る第１４の半導体発光素子の製
造方法は、上記第１３の製造方法において、GaN系半導
体の（１−１００）面がGaN系半導体で構成される半導
体レーザの共振器端面となることを特徴とする。このレ
ーザ共振器端面は、垂直性および平坦性に優れ、共振器
長も均一化できる。この結果、レーザ特性においても、
動作電流の低減および均一化が図られ、さらに上記第
３、４、５、６の製造方法にあるような選択成長基板を
利用することで長寿命化も達成され、レーザ特性の高歩
留り化、製造コスト低減に寄与する。
造方法は、上記第１３の製造方法において、GaN系半導
体の（１−１００）面がGaN系半導体で構成される半導
体レーザの共振器端面となることを特徴とする。このレ
ーザ共振器端面は、垂直性および平坦性に優れ、共振器
長も均一化できる。この結果、レーザ特性においても、
動作電流の低減および均一化が図られ、さらに上記第
３、４、５、６の製造方法にあるような選択成長基板を
利用することで長寿命化も達成され、レーザ特性の高歩
留り化、製造コスト低減に寄与する。
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明に係る
第１の実施形態は、サファイア基板の主面上に結晶成長
したGaN系半導体のへき開において、垂直性や平坦性に
優れたへき開端面を精度よく高歩留りで形成することを
目的とする。尚、本実施形態では基板をサファイアとし
たが、その他の基板（SiC、Si、GaAs、GaNなど）におい
ても適用可能である。
第１の実施形態は、サファイア基板の主面上に結晶成長
したGaN系半導体のへき開において、垂直性や平坦性に
優れたへき開端面を精度よく高歩留りで形成することを
目的とする。尚、本実施形態では基板をサファイアとし
たが、その他の基板（SiC、Si、GaAs、GaNなど）におい
ても適用可能である。
【００１９】以下、本発明の第１の実施形態によるへき
開端面の形成方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。
開端面の形成方法の詳細について図面を参照しながら説
明する。
【００２０】図１は本実施形態に係る半導体の構成断面
図を示している。まず、（０００１）面（Ｃ面）を表面
とするサファイア基板１１を酸溶液を用いて洗浄を行な
う。その後、洗浄した基板１１を有機金属気相成長（MO
VPE）装置（図示せず）の反応炉内のサセプタに保持
し、反応炉を真空排気する。続いて、反応炉内を圧力が
３００Torr(1Torr=133.322Pa)の水素雰囲気とし、温度
を約１１００℃にまで昇温して基板１１を加熱し表面の
サーマルクリーニングを約１０分間行なう。
図を示している。まず、（０００１）面（Ｃ面）を表面
とするサファイア基板１１を酸溶液を用いて洗浄を行な
う。その後、洗浄した基板１１を有機金属気相成長（MO
VPE）装置（図示せず）の反応炉内のサセプタに保持
し、反応炉を真空排気する。続いて、反応炉内を圧力が
３００Torr(1Torr=133.322Pa)の水素雰囲気とし、温度
を約１１００℃にまで昇温して基板１１を加熱し表面の
サーマルクリーニングを約１０分間行なう。
【００２１】次に、反応炉を約５００℃にまで降温した
後、基板１１の主面上に、供給量7sccmのトリメチルガ
リウム（TMG）と、供給量が7.5slmのアンモニア（NH3）
ガスと、キャリアガスとして水素とを同時に供給するこ
とにより、厚さが２０nmのGaNよりなる低温バッファ層
を成長する。続いて、反応炉を約１０００℃にまで昇温
し、厚さが約1mm のGaN層１２を成長する（図１(a)）。
後、基板１１の主面上に、供給量7sccmのトリメチルガ
リウム（TMG）と、供給量が7.5slmのアンモニア（NH3）
ガスと、キャリアガスとして水素とを同時に供給するこ
とにより、厚さが２０nmのGaNよりなる低温バッファ層
を成長する。続いて、反応炉を約１０００℃にまで昇温
し、厚さが約1mm のGaN層１２を成長する（図１(a)）。
【００２２】この後、基板１１を反応炉から取り出し、
GaN層１２上に選択成長用の絶縁膜１３を形成する。絶
縁膜１３は二酸化珪素（SiO2）とし、プラズマＣＶＤ装
置で100nm程度堆積させる（図１(b)）。続いて、絶縁膜
１３上にレジスト膜１４を塗布し（図１(c)）、フォト
リソグラフィー法により、レジスト膜１４の幅を１２m
m、レジスト除去幅を３mmのストライプを周期的に形成
する（図１(d)）。ただし、このストライプ方向はGaN膜
の＜１−１００＞および＜１１−２０＞方向の２通りを
準備した。この後、レジスト膜１４をエッチングマスク
として、レジスト除去部の絶縁膜１３をフッ酸溶液で除
去しGaN層１２を露出させる（図１(e)）。続いて、アセ
トンなどの有機溶液によりレジスト膜１４を除去する
（図１(f)）。
GaN層１２上に選択成長用の絶縁膜１３を形成する。絶
縁膜１３は二酸化珪素（SiO2）とし、プラズマＣＶＤ装
置で100nm程度堆積させる（図１(b)）。続いて、絶縁膜
１３上にレジスト膜１４を塗布し（図１(c)）、フォト
リソグラフィー法により、レジスト膜１４の幅を１２m
m、レジスト除去幅を３mmのストライプを周期的に形成
する（図１(d)）。ただし、このストライプ方向はGaN膜
の＜１−１００＞および＜１１−２０＞方向の２通りを
準備した。この後、レジスト膜１４をエッチングマスク
として、レジスト除去部の絶縁膜１３をフッ酸溶液で除
去しGaN層１２を露出させる（図１(e)）。続いて、アセ
トンなどの有機溶液によりレジスト膜１４を除去する
（図１(f)）。
【００２３】この後、GaN層を選択成長するために、ス
トライプ状の絶縁膜１３が堆積された基板１１を上記MO
VPE装置の反応炉内のサセプタに保持し、反応炉を真空
排気する。続いて、反応炉内を圧力が３００Torrの水素
雰囲気とし、温度を約１０００℃にまで昇温して、供給
量7sccmのトリメチルガリウム（TMG）と、供給量が7.5s
lmのアンモニア（NH3）ガスと、キャリアガスとして水
素とを同時に供給することにより、厚さが約14mm のGaN
層１５を選択成長する。
トライプ状の絶縁膜１３が堆積された基板１１を上記MO
VPE装置の反応炉内のサセプタに保持し、反応炉を真空
排気する。続いて、反応炉内を圧力が３００Torrの水素
雰囲気とし、温度を約１０００℃にまで昇温して、供給
量7sccmのトリメチルガリウム（TMG）と、供給量が7.5s
lmのアンモニア（NH3）ガスと、キャリアガスとして水
素とを同時に供給することにより、厚さが約14mm のGaN
層１５を選択成長する。
【００２４】選択成長終了後、基板１１を反応炉から取
り出し、走査電子顕微鏡（SEM）を用いて、選択成長し
たGaN層１５の断面形状を観察した。絶縁膜１３のスト
ライプ方向が＜１−１００＞の場合は、GaNの（０００
１）面は消失せずに、絶縁膜１３上に横方向に伸びたGa
N層がお互いに合体して平坦化した（図１(g),(h)）。一
方、ストライプ方向が＜１１−２０＞の場合は、側壁と
して（１−１０１）面が出現し（０００１）面が消失し
て、断面が三角形構造となった（図示せず）。また、こ
の場合、絶縁膜１３上に横方向に伸びるGaN層は横方向
成長速度が非常に遅く、合体および平坦化は観察されな
かった。さらに、絶縁膜１３のストライプ方向が＜１−
１００＞の場合において、透過電子顕微鏡（TEM）を用
いて貫通転位の観察をおこなった。その結果、絶縁膜１
３の開口部では貫通転位密度は1E9cm-2程度で転位低減
は見られないが、絶縁膜１３上では1E7cm-2程度に転位
密度が低減されていることがわかった。以上から、レー
ザの長寿命化を可能にする低転位GaN膜は、絶縁膜１３
のストライプが＜１−１００＞方向で実現できることが
わかった。尚、ストライプ状の絶縁膜を形成する代わり
に、GaN層１２を＜１−１００＞方向にストライプ状に
凹凸加工しても、GaN層１５は選択成長するため、絶縁
膜時と同様に転位密度の低減領域を作り出すことができ
る。
り出し、走査電子顕微鏡（SEM）を用いて、選択成長し
たGaN層１５の断面形状を観察した。絶縁膜１３のスト
ライプ方向が＜１−１００＞の場合は、GaNの（０００
１）面は消失せずに、絶縁膜１３上に横方向に伸びたGa
N層がお互いに合体して平坦化した（図１(g),(h)）。一
方、ストライプ方向が＜１１−２０＞の場合は、側壁と
して（１−１０１）面が出現し（０００１）面が消失し
て、断面が三角形構造となった（図示せず）。また、こ
の場合、絶縁膜１３上に横方向に伸びるGaN層は横方向
成長速度が非常に遅く、合体および平坦化は観察されな
かった。さらに、絶縁膜１３のストライプ方向が＜１−
１００＞の場合において、透過電子顕微鏡（TEM）を用
いて貫通転位の観察をおこなった。その結果、絶縁膜１
３の開口部では貫通転位密度は1E9cm-2程度で転位低減
は見られないが、絶縁膜１３上では1E7cm-2程度に転位
密度が低減されていることがわかった。以上から、レー
ザの長寿命化を可能にする低転位GaN膜は、絶縁膜１３
のストライプが＜１−１００＞方向で実現できることが
わかった。尚、ストライプ状の絶縁膜を形成する代わり
に、GaN層１２を＜１−１００＞方向にストライプ状に
凹凸加工しても、GaN層１５は選択成長するため、絶縁
膜時と同様に転位密度の低減領域を作り出すことができ
る。
【００２５】上記のようにGaNの＜１−１００＞方向に
絶縁膜を形成した場合、レーザの共振器端面はGaNの
（１−１００）面（Ｍ面）で形成することになる。この
GaN（１−１００）面は、へき開性に優れレーザ共振器
端面に適している。GaN膜１５はサファイア基板１１上
に結晶成長されているため、GaN（１−１００）面での
へき開は言い換えると、サファイア基板の（１１−２
０）面（Ａ面）でレーザ共振器端面を形成することにな
る。しかしながら、サファイア基板の（１１−２０）面
は（１−１００）面よりもへき開性に乏しいため、垂直
性および平坦性に優れた共振器端面の形成が困難であ
る。次に、このへき開に関して我々が見出したへき開技
術について述べる。
絶縁膜を形成した場合、レーザの共振器端面はGaNの
（１−１００）面（Ｍ面）で形成することになる。この
GaN（１−１００）面は、へき開性に優れレーザ共振器
端面に適している。GaN膜１５はサファイア基板１１上
に結晶成長されているため、GaN（１−１００）面での
へき開は言い換えると、サファイア基板の（１１−２
０）面（Ａ面）でレーザ共振器端面を形成することにな
る。しかしながら、サファイア基板の（１１−２０）面
は（１−１００）面よりもへき開性に乏しいため、垂直
性および平坦性に優れた共振器端面の形成が困難であ
る。次に、このへき開に関して我々が見出したへき開技
術について述べる。
【００２６】まず、実用レベルのへき開端面垂直性、平
坦性および均一性が得られるへき開歩留りは、サファイ
ア基板とサファイア基板の主面上に成長したGaN系半導
体との総膜厚に依存する。この結果を図２に示す。上記
のGaN＜１−１００＞方向に絶縁膜を形成し選択成長を
施した基板１１の総膜厚は４８０mm程度であるが、サフ
ァイア基板の裏面を研磨し５０mmから１５０mmの範囲に
することで、へき開歩留りは70％以上になる。好ましく
は６０mmから１３０mm程度に薄膜化することで80％以上
になる。ただし、５０mmより薄膜化すると、基板１１の
反りが顕著になり、へき開歩留りが低下する。次に、ダ
イヤモンド針でのスクライブ方向がサファイア基板の＜
１−１００＞方向（へき開面は（１１−２０）面）とな
るように、基板１１をスクライブ装置（図示せず）に固
定する。この際、基板１１の主面を粘着シートに貼り、
基板１１のサファイア基板の裏面がスクライブ面となる
ように、その粘着シートをスクライブ装置のステージ上
に真空吸着させて固定する（図３(a)）。次に、ダイヤ
モンド針の荷重を２０gに設定した後、サファイア基板
の＜１−１００＞方向に沿って、サファイア基板裏面側
を基板１１の端から端まで１〜３回スクライブ（第１ス
クライブ）する。この時点ではサファイア基板裏面にス
クライブ傷が入るだけでへき開されていない（図３
(b)）。続いて、ダイヤモンド針の荷重を４０gに重くし
て、第１スクライブ傷に沿って同位置を基板１１の端か
ら端まで１回スクライブする（第２スクライブ）。この
時点でサファイア基板は（１１−２０）面でへき開され
る（図３(c)）。レーザ共振器端面を形成する際には、
このスクライブを共振器長間隔で実施することになる
（図３(d)）。
坦性および均一性が得られるへき開歩留りは、サファイ
ア基板とサファイア基板の主面上に成長したGaN系半導
体との総膜厚に依存する。この結果を図２に示す。上記
のGaN＜１−１００＞方向に絶縁膜を形成し選択成長を
施した基板１１の総膜厚は４８０mm程度であるが、サフ
ァイア基板の裏面を研磨し５０mmから１５０mmの範囲に
することで、へき開歩留りは70％以上になる。好ましく
は６０mmから１３０mm程度に薄膜化することで80％以上
になる。ただし、５０mmより薄膜化すると、基板１１の
反りが顕著になり、へき開歩留りが低下する。次に、ダ
イヤモンド針でのスクライブ方向がサファイア基板の＜
１−１００＞方向（へき開面は（１１−２０）面）とな
るように、基板１１をスクライブ装置（図示せず）に固
定する。この際、基板１１の主面を粘着シートに貼り、
基板１１のサファイア基板の裏面がスクライブ面となる
ように、その粘着シートをスクライブ装置のステージ上
に真空吸着させて固定する（図３(a)）。次に、ダイヤ
モンド針の荷重を２０gに設定した後、サファイア基板
の＜１−１００＞方向に沿って、サファイア基板裏面側
を基板１１の端から端まで１〜３回スクライブ（第１ス
クライブ）する。この時点ではサファイア基板裏面にス
クライブ傷が入るだけでへき開されていない（図３
(b)）。続いて、ダイヤモンド針の荷重を４０gに重くし
て、第１スクライブ傷に沿って同位置を基板１１の端か
ら端まで１回スクライブする（第２スクライブ）。この
時点でサファイア基板は（１１−２０）面でへき開され
る（図３(c)）。レーザ共振器端面を形成する際には、
このスクライブを共振器長間隔で実施することになる
（図３(d)）。
【００２７】ここで、第１スクライブおよび第２スクラ
イブ時のダイヤモンド針の荷重の選択が、へき開歩留り
に重要な影響を及ぼす。基本的には、第１スクライブの
荷重はサファイア基板裏面にわずかなスクライブ傷が生
じる程度に軽目に設定し、第２スクライブの荷重は第１
スクライブの荷重よりも大きく設定することが重要であ
る。図４に、第１スクライブ荷重のへき開歩留り依存性
を示す（第２スクライブ荷重は４０g）。図４から、第
１スクライブ荷重が５gから４０gの範囲において、へき
開歩留りが７０％以上となる。尚、第１スクライブ荷重
が１５gから２５gの範囲では、へき開歩留りは８０％以
上になる。第１スクライブ荷重が４０gより大きい場合
は、スクライブによるダメージが大きくなり、へき開歩
留りが低下する。図５に、第２スクライブ荷重のへき開
歩留り依存性を示す（第１スクライブ荷重は２０g）。
図５から、第２スクライブ荷重が２０gから８０gの範囲
において、へき開歩留りが７０％以上となる。尚、第２
スクライブ荷重が３０gから５０gの範囲では、へき開歩
留りは８０％以上になる。第２スクライブ荷重が８０g
よりも大きい場合は、スクライブによるダメージが大き
くなり、へき開歩留りが低下する。また、スクライブ時
のダイヤモンド針とサファイア基板の＜１−１００＞方
向のスクライブ方向とのなす角度もへき開歩留りに重要
であり、この結果を図６に示す。ダイヤモンド針とサフ
ァイア基板の＜１−１００＞方向のスクライブ方向との
なす角度が２０°から８０°の範囲に設定することによ
り、スクライブ時のスクライブ傷がスクライブ垂直方向
に対照的に均一になり先鋭化されるため、へき開時の垂
直性および平坦性が向上し、へき開歩留りが７０％以上
に向上する。尚、ダイヤモンド針の角度が６０°から７
５°の範囲でへき開歩留りが８０％以上となり好まし
い。
イブ時のダイヤモンド針の荷重の選択が、へき開歩留り
に重要な影響を及ぼす。基本的には、第１スクライブの
荷重はサファイア基板裏面にわずかなスクライブ傷が生
じる程度に軽目に設定し、第２スクライブの荷重は第１
スクライブの荷重よりも大きく設定することが重要であ
る。図４に、第１スクライブ荷重のへき開歩留り依存性
を示す（第２スクライブ荷重は４０g）。図４から、第
１スクライブ荷重が５gから４０gの範囲において、へき
開歩留りが７０％以上となる。尚、第１スクライブ荷重
が１５gから２５gの範囲では、へき開歩留りは８０％以
上になる。第１スクライブ荷重が４０gより大きい場合
は、スクライブによるダメージが大きくなり、へき開歩
留りが低下する。図５に、第２スクライブ荷重のへき開
歩留り依存性を示す（第１スクライブ荷重は２０g）。
図５から、第２スクライブ荷重が２０gから８０gの範囲
において、へき開歩留りが７０％以上となる。尚、第２
スクライブ荷重が３０gから５０gの範囲では、へき開歩
留りは８０％以上になる。第２スクライブ荷重が８０g
よりも大きい場合は、スクライブによるダメージが大き
くなり、へき開歩留りが低下する。また、スクライブ時
のダイヤモンド針とサファイア基板の＜１−１００＞方
向のスクライブ方向とのなす角度もへき開歩留りに重要
であり、この結果を図６に示す。ダイヤモンド針とサフ
ァイア基板の＜１−１００＞方向のスクライブ方向との
なす角度が２０°から８０°の範囲に設定することによ
り、スクライブ時のスクライブ傷がスクライブ垂直方向
に対照的に均一になり先鋭化されるため、へき開時の垂
直性および平坦性が向上し、へき開歩留りが７０％以上
に向上する。尚、ダイヤモンド針の角度が６０°から７
５°の範囲でへき開歩留りが８０％以上となり好まし
い。
【００２８】上記のスクライブ手法でへき開した端面の
ＳＥＭ写真を図７に示す。ただし、図７(a)はへき開端
面の全体写真、図７(b)はサファイア基板１１のスクラ
イブ傷付近の拡大写真、図７(c)は選択成長GaN層１５の
拡大写真である。図７から、スクライブ傷（６mm深さ）
から伝播した平滑なクラックによりGaN膜１５が精度よ
くへき開されている様子がわかる。尚、GaN層１５が、
絶縁膜１３およびGaN膜１２と接することなく空間的に
分離している場合には、へき開時にサファイア基板の影
響を緩和できるため、GaN層１５のへき開端面は垂直
性、平坦性および均一性に優れ高歩留りを実現できる。
ＳＥＭ写真を図７に示す。ただし、図７(a)はへき開端
面の全体写真、図７(b)はサファイア基板１１のスクラ
イブ傷付近の拡大写真、図７(c)は選択成長GaN層１５の
拡大写真である。図７から、スクライブ傷（６mm深さ）
から伝播した平滑なクラックによりGaN膜１５が精度よ
くへき開されている様子がわかる。尚、GaN層１５が、
絶縁膜１３およびGaN膜１２と接することなく空間的に
分離している場合には、へき開時にサファイア基板の影
響を緩和できるため、GaN層１５のへき開端面は垂直
性、平坦性および均一性に優れ高歩留りを実現できる。
【００２９】次に、図７(b)に見られるスクライブ傷の
深さがへき開歩留りに影響を与えることがわかった。こ
の結果を図８に示す。スクライブ傷の深さが２mmから６
０mmの範囲において、へき開歩留りが７０％以上とな
る。尚、スクライブ傷の深さが３mmから３０mmの範囲で
は、へき開歩留りは８０％以上となる。スクライブ傷が
６０mmよりも大きいと、クラック伝播によるへき開効果
よりもスクライブ自身によるへき開が主となり、へき開
歩留りが低下する。
深さがへき開歩留りに影響を与えることがわかった。こ
の結果を図８に示す。スクライブ傷の深さが２mmから６
０mmの範囲において、へき開歩留りが７０％以上とな
る。尚、スクライブ傷の深さが３mmから３０mmの範囲で
は、へき開歩留りは８０％以上となる。スクライブ傷が
６０mmよりも大きいと、クラック伝播によるへき開効果
よりもスクライブ自身によるへき開が主となり、へき開
歩留りが低下する。
【００３０】さらに、スクライブ時のスクライブ速度も
へき開歩留りに影響を与えることがわかった（図９）。
図９から、スクライブ速度が1秒当たり１０mmから１０
０mmの範囲で、へき開歩留りが７０％以上となる。尚、
スクライブ速度が1秒当たり１０mmから４０mmの範囲で
は、へき開歩留りが８０％以上となる。スクライブ速度
が1秒当たり１０mmよりも遅い場合は、クラック伝播に
不均一が生じるため、へき開歩留りが低下する。また、
スクライブ速度が1秒当たり１００mmよりも早い場合
は、スクライブ傷付近にダメージが生じやすく、へき開
歩留りが低下する。
へき開歩留りに影響を与えることがわかった（図９）。
図９から、スクライブ速度が1秒当たり１０mmから１０
０mmの範囲で、へき開歩留りが７０％以上となる。尚、
スクライブ速度が1秒当たり１０mmから４０mmの範囲で
は、へき開歩留りが８０％以上となる。スクライブ速度
が1秒当たり１０mmよりも遅い場合は、クラック伝播に
不均一が生じるため、へき開歩留りが低下する。また、
スクライブ速度が1秒当たり１００mmよりも早い場合
は、スクライブ傷付近にダメージが生じやすく、へき開
歩留りが低下する。
【００３１】我々が見出した以上のへき開手法を利用す
ることにより、へき開性に乏しいサファイア基板の（１
１−２０）面を垂直性・平坦性を保ちながら高歩留りで
へき開でき、その結果、へき開性に優れたGaN膜の（１
−１００）面でのへき開が可能になった。このへき開手
法をレーザ共振器端面の形成に応用することにより、垂
直性および平坦性に優れたレーザ端面が高歩留りで形成
できるため、レーザ諸特性（しきい値電流、スロープ効
率、寿命特性など）が改善でき、高歩留り化および低コ
スト化が可能になる。
ることにより、へき開性に乏しいサファイア基板の（１
１−２０）面を垂直性・平坦性を保ちながら高歩留りで
へき開でき、その結果、へき開性に優れたGaN膜の（１
−１００）面でのへき開が可能になった。このへき開手
法をレーザ共振器端面の形成に応用することにより、垂
直性および平坦性に優れたレーザ端面が高歩留りで形成
できるため、レーザ諸特性（しきい値電流、スロープ効
率、寿命特性など）が改善でき、高歩留り化および低コ
スト化が可能になる。
【００３２】（第２の実施形態）本発明に係る第２の実
施形態は、主に青紫光から紫外光に及ぶ短波長領域を実
現するGaN系発光素子において、主にレーザの共振器端
面を高歩留りで形成することを目的とする。
施形態は、主に青紫光から紫外光に及ぶ短波長領域を実
現するGaN系発光素子において、主にレーザの共振器端
面を高歩留りで形成することを目的とする。
【００３３】以下、本発明の第２の実施形態による半導
体レーザの製造方法の詳細について図面を参照しながら
説明する。
体レーザの製造方法の詳細について図面を参照しながら
説明する。
【００３４】図１０〜図１３は本実施形態に係る半導体
レーザの構成断面図を各プロセス順に示している。ま
ず、（０００１）面を表面とするサファイア基板１１を
酸溶液を用いて洗浄を行なう。その後、洗浄した基板１
１を有機金属気相成長（MOVPE）装置（図示せず）の反
応炉内のサセプタに保持し、反応炉を真空排気する。続
いて、反応炉内を圧力が３００Torrの水素雰囲気とし、
温度を約１１００℃にまで昇温して基板１１を加熱し表
面のサーマルクリーニングを約１０分間行なう。
レーザの構成断面図を各プロセス順に示している。ま
ず、（０００１）面を表面とするサファイア基板１１を
酸溶液を用いて洗浄を行なう。その後、洗浄した基板１
１を有機金属気相成長（MOVPE）装置（図示せず）の反
応炉内のサセプタに保持し、反応炉を真空排気する。続
いて、反応炉内を圧力が３００Torrの水素雰囲気とし、
温度を約１１００℃にまで昇温して基板１１を加熱し表
面のサーマルクリーニングを約１０分間行なう。
【００３５】次に、反応炉を約５００℃にまで降温した
後、基板１１上に、供給量7sccmのトリメチルガリウム
（TMG）と、供給量が7.5slmのアンモニア（NH3）ガス
と、キャリアガスとして水素とを同時に供給することに
より、厚さが２０nmのGaNよりなる低温バッファ層を成
長する。続いて、反応炉を約１０００℃にまで昇温し、
厚さが約1mm のGaN層１２を成長する（図１０(a)）。
後、基板１１上に、供給量7sccmのトリメチルガリウム
（TMG）と、供給量が7.5slmのアンモニア（NH3）ガス
と、キャリアガスとして水素とを同時に供給することに
より、厚さが２０nmのGaNよりなる低温バッファ層を成
長する。続いて、反応炉を約１０００℃にまで昇温し、
厚さが約1mm のGaN層１２を成長する（図１０(a)）。
【００３６】この後、基板１１を反応炉から取り出し、
GaN層１２上に選択成長用の絶縁膜１３を形成する。絶
縁膜１３は二酸化珪素（SiO2）とし、プラズマＣＶＤ装
置で100nm程度堆積させる（図１０(b)）。続いて、絶縁
膜１３上にレジスト膜１４を塗布し（図１０(c)）、フ
ォトリソグラフィー法により、レジスト膜１４の幅を１
２mm、レジスト除去幅を３mmのストライプを周期的に形
成する（図１０(d)）。ただし、第１の実施形態から、
このストライプ方向は、選択成長GaN膜が平坦化するGaN
膜の＜１−１００＞方向とした。この後、レジスト膜１
４をエッチングマスクとして、レジスト除去部の絶縁膜
１３をフッ酸溶液で除去しGaN層１２を露出させる（図
１０(e)）。続いて、アセトンなどの有機溶液によりレ
ジスト膜１４を除去する（図１０(f)）。
GaN層１２上に選択成長用の絶縁膜１３を形成する。絶
縁膜１３は二酸化珪素（SiO2）とし、プラズマＣＶＤ装
置で100nm程度堆積させる（図１０(b)）。続いて、絶縁
膜１３上にレジスト膜１４を塗布し（図１０(c)）、フ
ォトリソグラフィー法により、レジスト膜１４の幅を１
２mm、レジスト除去幅を３mmのストライプを周期的に形
成する（図１０(d)）。ただし、第１の実施形態から、
このストライプ方向は、選択成長GaN膜が平坦化するGaN
膜の＜１−１００＞方向とした。この後、レジスト膜１
４をエッチングマスクとして、レジスト除去部の絶縁膜
１３をフッ酸溶液で除去しGaN層１２を露出させる（図
１０(e)）。続いて、アセトンなどの有機溶液によりレ
ジスト膜１４を除去する（図１０(f)）。
【００３７】この後、GaN層を選択成長するために、ス
トライプ状の絶縁膜１３が堆積された基板１１を上記MO
VPE装置の反応炉内のサセプタに再度保持し、反応炉を
真空排気する。続いて、反応炉内を圧力が３００Torrの
水素雰囲気とし、温度を約１０００℃にまで昇温して、
供給量7sccmのトリメチルガリウム（TMG）と、供給量が
7.5slmのアンモニア（NH3）ガスと、キャリアガスとし
て水素とを同時に供給することにより、厚さが約２mm
のGaN層１５を選択成長する。この時点で、選択成長さ
れたGaN層１５は合体平坦化して基板として使用できよ
うになる（図１０(g),(h)）。
トライプ状の絶縁膜１３が堆積された基板１１を上記MO
VPE装置の反応炉内のサセプタに再度保持し、反応炉を
真空排気する。続いて、反応炉内を圧力が３００Torrの
水素雰囲気とし、温度を約１０００℃にまで昇温して、
供給量7sccmのトリメチルガリウム（TMG）と、供給量が
7.5slmのアンモニア（NH3）ガスと、キャリアガスとし
て水素とを同時に供給することにより、厚さが約２mm
のGaN層１５を選択成長する。この時点で、選択成長さ
れたGaN層１５は合体平坦化して基板として使用できよ
うになる（図１０(g),(h)）。
【００３８】続いて、ｎ型ドーパントとしてシラン（Si
H4）ガスも供給して、厚さが約２mmでSi不純物濃度が約
1E18cm-3のｎ型GaNよりなるｎ型コンタクト層１６を成
長する。次に、トリメチルアルミニウム（TMA）も供給
しながら、厚さが約0.7mmでSi不純物濃度が5E17cm-3の
ｎ型Al0.07Ga0.93Nよりなるｎ型クラッド層１７を成長
する。続いて、厚さが約１２０nmでSi不純物濃度が約1E
18cm-3のn型GaNよりなる第１の光ガイド層１８を成長し
た後、温度を約８００℃にまで降温し、キャリアガスを
水素から窒素に変更して、トリメチルインジウム（TM
I）とTMGを供給して厚さが約３nmのIn0.1Ga0.9Nよりな
る量子井戸（３層）と厚さが約９nmのGaNバリア層（２
層）からなる多重量子井戸活性層１９を成長する。その
後、再び反応炉内の温度を約１０００℃にまで昇温しキ
ャリアガスを窒素から水素に戻して、p型ドーパントで
あるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Cp2Mg）
ガスを供給しながら、厚さが約２０nmでMg不純物濃度が
5E17cm-3のp型 Al0.15Ga0.85N よりなるキャップ層２０
を成長する。次に、厚さが約１２０nmでMg不純物濃度が
1E18cm-3のp型 GaNよりなる第２の光ガイド層２１を成
長する。続いて、厚さが約0.7mmでMg不純物濃度が5E17c
m-3のｐ型Al0.07Ga0.93Nよりなるｐ型クラッド層２２を
成長する。最後に、厚さが約0.1mmでMg不純物濃度が1E1
8cm-3のp型GaNよりなるｐ型コンタクト層２３を成長す
る（図１１(i)）。
H4）ガスも供給して、厚さが約２mmでSi不純物濃度が約
1E18cm-3のｎ型GaNよりなるｎ型コンタクト層１６を成
長する。次に、トリメチルアルミニウム（TMA）も供給
しながら、厚さが約0.7mmでSi不純物濃度が5E17cm-3の
ｎ型Al0.07Ga0.93Nよりなるｎ型クラッド層１７を成長
する。続いて、厚さが約１２０nmでSi不純物濃度が約1E
18cm-3のn型GaNよりなる第１の光ガイド層１８を成長し
た後、温度を約８００℃にまで降温し、キャリアガスを
水素から窒素に変更して、トリメチルインジウム（TM
I）とTMGを供給して厚さが約３nmのIn0.1Ga0.9Nよりな
る量子井戸（３層）と厚さが約９nmのGaNバリア層（２
層）からなる多重量子井戸活性層１９を成長する。その
後、再び反応炉内の温度を約１０００℃にまで昇温しキ
ャリアガスを窒素から水素に戻して、p型ドーパントで
あるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Cp2Mg）
ガスを供給しながら、厚さが約２０nmでMg不純物濃度が
5E17cm-3のp型 Al0.15Ga0.85N よりなるキャップ層２０
を成長する。次に、厚さが約１２０nmでMg不純物濃度が
1E18cm-3のp型 GaNよりなる第２の光ガイド層２１を成
長する。続いて、厚さが約0.7mmでMg不純物濃度が5E17c
m-3のｐ型Al0.07Ga0.93Nよりなるｐ型クラッド層２２を
成長する。最後に、厚さが約0.1mmでMg不純物濃度が1E1
8cm-3のp型GaNよりなるｐ型コンタクト層２３を成長す
る（図１１(i)）。
【００３９】成長終了後、まずｐ型半導体層の活性化加
熱処理を行う。MOVPE装置の反応炉から基板を取り出
し、ｐ型不純物活性化の加熱処理を施すためにアニール
炉の中に搬送する。次にアニール炉を真空排気した後、
供給量３slmの窒素ガスを導入して大気圧にした後、７
５０℃で２０分間の加熱処理をおこなう。加熱処理後、
基板を室温まで降温し、アニール炉から取り出す。
熱処理を行う。MOVPE装置の反応炉から基板を取り出
し、ｐ型不純物活性化の加熱処理を施すためにアニール
炉の中に搬送する。次にアニール炉を真空排気した後、
供給量３slmの窒素ガスを導入して大気圧にした後、７
５０℃で２０分間の加熱処理をおこなう。加熱処理後、
基板を室温まで降温し、アニール炉から取り出す。
【００４０】加熱処理終了後、基板１１の表面をSiO2よ
りなる絶縁膜２４で堆積させる（図１１(j)）。続い
て、絶縁膜２４上にレジスト膜２５を堆積させ（図１１
(k)）、フォトリソグラフィー法によりp型コンタクト層
２３のリッジ形成位置（リッジ幅は２mm程度）のみにレ
ジスト膜２５が残るようにする。この際、リッジ形成を
絶縁膜１３上の選択成長領域（低転位密度領域）で実施
することで、レーザ素子の動作電流低減および長寿命化
が実現できる（図１１(l)）。
りなる絶縁膜２４で堆積させる（図１１(j)）。続い
て、絶縁膜２４上にレジスト膜２５を堆積させ（図１１
(k)）、フォトリソグラフィー法によりp型コンタクト層
２３のリッジ形成位置（リッジ幅は２mm程度）のみにレ
ジスト膜２５が残るようにする。この際、リッジ形成を
絶縁膜１３上の選択成長領域（低転位密度領域）で実施
することで、レーザ素子の動作電流低減および長寿命化
が実現できる（図１１(l)）。
【００４１】この後、レジスト膜２５をエッチングマス
クとして、レジスト除去部の絶縁膜２４をフッ酸溶液で
除去しｐ型コンタクト層２３を露出させる（図１２
(m)）。続いて、リッジ形成位置以外をドライエッチン
グ装置でエッチングし、活性層１９上のｐ型層の残し膜
厚を５０nm程度にする。その後、アセトンなどの有機溶
液によりレジスト膜２４を除去する（図１２(n)）。
クとして、レジスト除去部の絶縁膜２４をフッ酸溶液で
除去しｐ型コンタクト層２３を露出させる（図１２
(m)）。続いて、リッジ形成位置以外をドライエッチン
グ装置でエッチングし、活性層１９上のｐ型層の残し膜
厚を５０nm程度にする。その後、アセトンなどの有機溶
液によりレジスト膜２４を除去する（図１２(n)）。
【００４２】次に、ｎ型電極の形成位置以外をSiO2より
なる絶縁膜２６で覆い（図１２(o)）、ドライエッチン
グでｎ型コンタクト層１６を露出させる（図１２
(p)）。また、ｐ側とｎ側の電気的分離はSiO2からなる
絶縁膜２７で形成し、リッジ位置のｐ型コンタクト層２
３上の絶縁膜２４をフッ酸溶液で除去する（図１３
(q)）。ｎ型電極２８としてTi/Al、p型電極２９としてN
i/Pt/Auを形成する。
なる絶縁膜２６で覆い（図１２(o)）、ドライエッチン
グでｎ型コンタクト層１６を露出させる（図１２
(p)）。また、ｐ側とｎ側の電気的分離はSiO2からなる
絶縁膜２７で形成し、リッジ位置のｐ型コンタクト層２
３上の絶縁膜２４をフッ酸溶液で除去する（図１３
(q)）。ｎ型電極２８としてTi/Al、p型電極２９としてN
i/Pt/Auを形成する。
【００４３】引続いて、上記の第１の実施形態と同様
に、レーザ構造のへき開工程に移る。まず、基板１１を
サファイア基板の裏面から研磨し総膜厚を１２０mm程度
に薄膜化する。その後、ダイヤモンド針でのスクライブ
方向がサファイア基板の＜１−１００＞方向（へき開面
は（１１−２０）面）となるように、基板１１をスクラ
イブ装置（図示せず）に固定する。この際、基板１１の
主面を粘着シートに貼り、基板１１のサファイア基板の
裏面がスクライブ面となるように、その粘着シートをス
クライブ装置のステージ上に真空吸着させて固定する。
スクライブ条件として、スクライブ速度を１秒当たり１
０mm、スクライブ傷の深さを１０mm程度に設定する。次
に、ダイヤモンド針の荷重を２０gに設定した後、サフ
ァイア基板の＜１−１００＞方向に沿って、サファイア
基板裏面側を基板１１の端から端まで１〜３回スクライ
ブする（第１スクライブ）。この時点ではサファイア基
板裏面にスクライブ線が入るだけでへき開されていな
い。続いて、ダイヤモンドの荷重を４０gに変更して、
第１スクライブ傷に沿って同位置を基板１１の端から端
まで１回スクライブする（第２スクライブ）。この時点
でサファイア基板は（１１−２０）面でへき開される。
レーザ共振器長は７５０mmとしたため、このスクライブ
を７５０mm間隔で実施することにより、レーザ共振器端
面が形成される。尚、本実施形態のへき開手法によれ
ば、へき開端面の垂直性および平坦性を保ったまま、共
振器長を任意に変えることが可能である。実際、共振器
長を１００mmに短くした場合でも、精度良くへき開する
ことができた。従来のブレーキングを使用したへき開で
は、５００mm程度に共振器が短くなるとへき開が困難に
なったため、本実施形態のへき開手法が短共振器へき開
も可能にした。その後、へき開した共振器端面の後面側
に反射率が９０％のSiO2及び二酸化チタン（TiO2）より
なる高反射コートを施す。
に、レーザ構造のへき開工程に移る。まず、基板１１を
サファイア基板の裏面から研磨し総膜厚を１２０mm程度
に薄膜化する。その後、ダイヤモンド針でのスクライブ
方向がサファイア基板の＜１−１００＞方向（へき開面
は（１１−２０）面）となるように、基板１１をスクラ
イブ装置（図示せず）に固定する。この際、基板１１の
主面を粘着シートに貼り、基板１１のサファイア基板の
裏面がスクライブ面となるように、その粘着シートをス
クライブ装置のステージ上に真空吸着させて固定する。
スクライブ条件として、スクライブ速度を１秒当たり１
０mm、スクライブ傷の深さを１０mm程度に設定する。次
に、ダイヤモンド針の荷重を２０gに設定した後、サフ
ァイア基板の＜１−１００＞方向に沿って、サファイア
基板裏面側を基板１１の端から端まで１〜３回スクライ
ブする（第１スクライブ）。この時点ではサファイア基
板裏面にスクライブ線が入るだけでへき開されていな
い。続いて、ダイヤモンドの荷重を４０gに変更して、
第１スクライブ傷に沿って同位置を基板１１の端から端
まで１回スクライブする（第２スクライブ）。この時点
でサファイア基板は（１１−２０）面でへき開される。
レーザ共振器長は７５０mmとしたため、このスクライブ
を７５０mm間隔で実施することにより、レーザ共振器端
面が形成される。尚、本実施形態のへき開手法によれ
ば、へき開端面の垂直性および平坦性を保ったまま、共
振器長を任意に変えることが可能である。実際、共振器
長を１００mmに短くした場合でも、精度良くへき開する
ことができた。従来のブレーキングを使用したへき開で
は、５００mm程度に共振器が短くなるとへき開が困難に
なったため、本実施形態のへき開手法が短共振器へき開
も可能にした。その後、へき開した共振器端面の後面側
に反射率が９０％のSiO2及び二酸化チタン（TiO2）より
なる高反射コートを施す。
【００４４】最後に、サファイア基板の＜１−１００＞
方向に同様なスクライブへき開技術を適用して、２次へ
き開をおこなってレーザチップに分離して、レーザキャ
ンにｐサイドダウンで実装する。
方向に同様なスクライブへき開技術を適用して、２次へ
き開をおこなってレーザチップに分離して、レーザキャ
ンにｐサイドダウンで実装する。
【００４５】第２の実施形態は、レーザ素子特性に以下
に述べる大きな特徴を有している。本実施形態により作
製したレーザ素子は、へき開性に乏しいサファイア基板
の（１１−２０）面でへき開しているにもかかわらず、
共振器端面の垂直性および平坦性に優れるため、室温連
続動作において、しきい値電流が５０mAから４０mA、ス
ロープ効率が０.５から１.０W/A程度に改善している。
従来のレーザ素子は、レーザ共振器端面をブレーキング
で形成していたため、へき開端面に荒れが生じ、しきい
値電流が高くスロープ効率が低いため、低歩留りであっ
た。この両レーザ素子の電流―光出力特性の比較を図１
４および図１５に各々示す。
に述べる大きな特徴を有している。本実施形態により作
製したレーザ素子は、へき開性に乏しいサファイア基板
の（１１−２０）面でへき開しているにもかかわらず、
共振器端面の垂直性および平坦性に優れるため、室温連
続動作において、しきい値電流が５０mAから４０mA、ス
ロープ効率が０.５から１.０W/A程度に改善している。
従来のレーザ素子は、レーザ共振器端面をブレーキング
で形成していたため、へき開端面に荒れが生じ、しきい
値電流が高くスロープ効率が低いため、低歩留りであっ
た。この両レーザ素子の電流―光出力特性の比較を図１
４および図１５に各々示す。
【００４６】したがって、本実施形態によるレーザ素子
では、低転位領域にリッジストライプ構造を形成してい
るためレーザの信頼性向上が図られ、またレーザ共振器
端面をクラックカッティング法で形成しているため、レ
ーザ諸特性の均一化が図られ歩留り向上に寄与する。こ
の結果、製造コストも低下しレーザ単価を低減すること
が可能になる。
では、低転位領域にリッジストライプ構造を形成してい
るためレーザの信頼性向上が図られ、またレーザ共振器
端面をクラックカッティング法で形成しているため、レ
ーザ諸特性の均一化が図られ歩留り向上に寄与する。こ
の結果、製造コストも低下しレーザ単価を低減すること
が可能になる。
【００４７】
【発明の効果】本発明に係る第１の半導体発光素子の製
造方法は、上記の目的を達成し、基板１の主面上に成長
したGaN系半導体において、基板１の裏面をスクライブ
することによってGaN系半導体をへき開する工程を備え
ている。基板１の裏面側をスクライブすることにより、
GaN系半導体にダメージを与えることなく、へき開する
ことが可能になる。
造方法は、上記の目的を達成し、基板１の主面上に成長
したGaN系半導体において、基板１の裏面をスクライブ
することによってGaN系半導体をへき開する工程を備え
ている。基板１の裏面側をスクライブすることにより、
GaN系半導体にダメージを与えることなく、へき開する
ことが可能になる。
【００４８】第２の半導体発光素子の製造方法は、上記
第１の製造方法において、基板１がサファイアであるこ
とを特徴とする。現在、GaN系半導体を成長する基板は
サファイアが主流であり、スクライブによりサファイア
基板を精度よくへき開することが可能である。
第１の製造方法において、基板１がサファイアであるこ
とを特徴とする。現在、GaN系半導体を成長する基板は
サファイアが主流であり、スクライブによりサファイア
基板を精度よくへき開することが可能である。
【００４９】本発明に係る第３の半導体発光素子の製造
方法は、上記第２の製造方法において、サファイア基板
の主面上に成長した第１のGaN系半導体の表面をストラ
イプ状に凹凸加工するか、もしくは第１の半導体上に絶
縁膜を間隔をおいてストライプ状に形成して、その上に
第２のGaN系半導体を平面方向に選択成長した後、サフ
ァイア基板の裏面をスクライブすることによってGaN系
半導体をへき開することを特徴とする。後述するよう
に、選択成長することにより転位密度が低減し、GaN系
レーザに適用した場合には信頼性が向上できるようにな
る。
方法は、上記第２の製造方法において、サファイア基板
の主面上に成長した第１のGaN系半導体の表面をストラ
イプ状に凹凸加工するか、もしくは第１の半導体上に絶
縁膜を間隔をおいてストライプ状に形成して、その上に
第２のGaN系半導体を平面方向に選択成長した後、サフ
ァイア基板の裏面をスクライブすることによってGaN系
半導体をへき開することを特徴とする。後述するよう
に、選択成長することにより転位密度が低減し、GaN系
レーザに適用した場合には信頼性が向上できるようにな
る。
【００５０】第４の半導体発光素子の製造方法は、上記
第３の製造方法において、ストライプの形成方向がGaN
系半導体の＜１−１００＞方向であることを特徴とす
る。後述するように、ストライプの形成方向を＜１−１
００＞方向にすることにより、平面方向に選択成長した
GaN系半導体が合体平坦化して基板として利用できるよ
うになる。
第３の製造方法において、ストライプの形成方向がGaN
系半導体の＜１−１００＞方向であることを特徴とす
る。後述するように、ストライプの形成方向を＜１−１
００＞方向にすることにより、平面方向に選択成長した
GaN系半導体が合体平坦化して基板として利用できるよ
うになる。
【００５１】本発明に係る第５の半導体発光素子の製造
方法は、上記第３および第４の製造方法において、サフ
ァイア基板の主面上に成長した第１のGaN系半導体と比
較して、選択成長した領域の第２のGaN系半導体の転位
密度が低減していることを特徴とする。転位密度が低減
した領域が発光領域に位置するように、半導体レーザを
作製することにより、レーザ特性として動作電流の低
減、長寿命化が可能になる。
方法は、上記第３および第４の製造方法において、サフ
ァイア基板の主面上に成長した第１のGaN系半導体と比
較して、選択成長した領域の第２のGaN系半導体の転位
密度が低減していることを特徴とする。転位密度が低減
した領域が発光領域に位置するように、半導体レーザを
作製することにより、レーザ特性として動作電流の低
減、長寿命化が可能になる。
【００５２】第６の半導体発光素子の製造方法は、上記
第３、４、５の製造方法において、選択成長した領域の
第２のGaN系半導体が、第１のGaN系半導体もしくは絶縁
膜と接することなく空間的に分離していることを特徴と
する。第２のGaN系半導体の選択成長領域を空間的に分
離することにより、へき開時のサファイア基板の影響が
緩和され、へき開端面の平坦性および均一性が向上し高
歩留り化に寄与する。
第３、４、５の製造方法において、選択成長した領域の
第２のGaN系半導体が、第１のGaN系半導体もしくは絶縁
膜と接することなく空間的に分離していることを特徴と
する。第２のGaN系半導体の選択成長領域を空間的に分
離することにより、へき開時のサファイア基板の影響が
緩和され、へき開端面の平坦性および均一性が向上し高
歩留り化に寄与する。
【００５３】第７の半導体発光素子の製造方法は、上記
第１、２、３、４、６の製造方法において、サファイア
基板の裏面のスクライブが直線的であることを特徴とす
る。直線スクライブを施すことにより、へき開がスクラ
イブ線に沿って誘発されるため、へき開端面の平坦性お
よび均一性が持続し高歩留り化に寄与する。
第１、２、３、４、６の製造方法において、サファイア
基板の裏面のスクライブが直線的であることを特徴とす
る。直線スクライブを施すことにより、へき開がスクラ
イブ線に沿って誘発されるため、へき開端面の平坦性お
よび均一性が持続し高歩留り化に寄与する。
【００５４】本発明に係る第８の半導体発光素子の製造
方法は、上記第２、３、４、６、７の製造方法におい
て、サファイア基板とGaN系半導体とを合わせた総膜厚
が１５０mm以下に研磨する工程を備えている。この研磨
工程により、スクライブによるへき開が容易になり、高
歩留り化に寄与する。
方法は、上記第２、３、４、６、７の製造方法におい
て、サファイア基板とGaN系半導体とを合わせた総膜厚
が１５０mm以下に研磨する工程を備えている。この研磨
工程により、スクライブによるへき開が容易になり、高
歩留り化に寄与する。
【００５５】第９の半導体発光素子の製造方法は、上記
第１、２、３、４、６、７、８の製造方法において、基
板の裏面のスクライブ傷を起源として、GaN系半導体へ
のクラック伝播によりへき開が完了することを特徴とす
る。スクライブ傷は基板の裏面に物理的に導入されたも
のであるが、クラック伝播によるGaN系半導体のへき開
は結晶学的なへき開性によって導入されるため、へき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
第１、２、３、４、６、７、８の製造方法において、基
板の裏面のスクライブ傷を起源として、GaN系半導体へ
のクラック伝播によりへき開が完了することを特徴とす
る。スクライブ傷は基板の裏面に物理的に導入されたも
のであるが、クラック伝播によるGaN系半導体のへき開
は結晶学的なへき開性によって導入されるため、へき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
【００５６】本発明に係る第１０の半導体発光素子の製
造方法は、上記第９の製造方法において、スクライブ傷
の深さがサファイア基板の裏面から６０mm以下であるこ
とを特徴とする。このスクライブ傷深さにより、クラッ
ク伝播によるへき開が容易になり、高歩留り化に寄与す
る。
造方法は、上記第９の製造方法において、スクライブ傷
の深さがサファイア基板の裏面から６０mm以下であるこ
とを特徴とする。このスクライブ傷深さにより、クラッ
ク伝播によるへき開が容易になり、高歩留り化に寄与す
る。
【００５７】第１１の半導体発光素子の製造方法は、上
記第１、２、３、４、６、７、８、９、１０の製造方法
において、同位置を複数回スクライブすることにより、
へき開を完了することを特徴とする。１回のスクライブ
でへき開を完了する場合、スクライブによるダメージが
導入されやすく、へき開歩留りが低下する。このため、
複数回のスクライブでへき開が完了するスクライブ条件
を適用することにより、スクライブダメージを低減で
き、高歩留り化を実現できる。
記第１、２、３、４、６、７、８、９、１０の製造方法
において、同位置を複数回スクライブすることにより、
へき開を完了することを特徴とする。１回のスクライブ
でへき開を完了する場合、スクライブによるダメージが
導入されやすく、へき開歩留りが低下する。このため、
複数回のスクライブでへき開が完了するスクライブ条件
を適用することにより、スクライブダメージを低減で
き、高歩留り化を実現できる。
【００５８】本発明に係る第１２の半導体発光素子の製
造方法は、上記第１１の製造方法において、スクライブ
時のスクライブ荷重が最終回で最大とすることを特徴と
する。このスクライブ条件を適用することにより、クラ
ック発生が確実になるため、クラック伝播によるへき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
造方法は、上記第１１の製造方法において、スクライブ
時のスクライブ荷重が最終回で最大とすることを特徴と
する。このスクライブ条件を適用することにより、クラ
ック発生が確実になるため、クラック伝播によるへき開
端面の垂直性および平坦性は優れ高歩留り化を実現でき
る。
【００５９】第１３の半導体発光素子の製造方法は、上
記第２、３、４、６、７、８、９、１０、１１の製造方
法において、サファイア基板の（１１−２０）面をへき
開してGaN系半導体の（１−１００）面をへき開するこ
とを特徴とする。サファイア基板の（１１−２０）面は
へき開性に乏しいが、上記のクラック伝播を利用したス
クライブによるへき開技術を用いれば容易にへき開でき
る。この結果、GaN系半導体の（１−１００）面でのへ
き開が可能になり、へき開端面の垂直性および平坦性は
優れ高歩留り化を実現できる。
記第２、３、４、６、７、８、９、１０、１１の製造方
法において、サファイア基板の（１１−２０）面をへき
開してGaN系半導体の（１−１００）面をへき開するこ
とを特徴とする。サファイア基板の（１１−２０）面は
へき開性に乏しいが、上記のクラック伝播を利用したス
クライブによるへき開技術を用いれば容易にへき開でき
る。この結果、GaN系半導体の（１−１００）面でのへ
き開が可能になり、へき開端面の垂直性および平坦性は
優れ高歩留り化を実現できる。
【００６０】本発明に係る第１４の半導体発光素子の製
造方法は、上記第１３の製造方法において、GaN系半導
体の（１−１００）面がGaN系半導体で構成される半導
体レーザの共振器端面となることを特徴とする。このレ
ーザ共振器端面は、垂直性および平坦性に優れ、共振器
長も均一化できる。この結果、レーザ特性においても、
動作電流の低減および均一化が図られ、さらに上記第
３、４、５、６の製造方法にあるような選択成長基板を
利用することで長寿命化も達成され、レーザ特性の高歩
留り化、製造コスト低減に寄与する。
造方法は、上記第１３の製造方法において、GaN系半導
体の（１−１００）面がGaN系半導体で構成される半導
体レーザの共振器端面となることを特徴とする。このレ
ーザ共振器端面は、垂直性および平坦性に優れ、共振器
長も均一化できる。この結果、レーザ特性においても、
動作電流の低減および均一化が図られ、さらに上記第
３、４、５、６の製造方法にあるような選択成長基板を
利用することで長寿命化も達成され、レーザ特性の高歩
留り化、製造コスト低減に寄与する。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るサファイア基板
の主面上に選択成長したGaN系半導体の構成断面図
の主面上に選択成長したGaN系半導体の構成断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る、サファイア基
板とサファイア基板の主面上に選択成長したGaN系半導
体との総膜厚が、へき開歩留りに与える影響を示す図
板とサファイア基板の主面上に選択成長したGaN系半導
体との総膜厚が、へき開歩留りに与える影響を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係るサファイア基板
の主面上に成長したGaN系半導体のスクライブによるへ
き開方法を示す図（サファイア基板の裏面から見た平面
図）
の主面上に成長したGaN系半導体のスクライブによるへ
き開方法を示す図（サファイア基板の裏面から見た平面
図）
【図４】本発明の第１の実施形態に係る、第１スクライ
ブの荷重がへき開歩留りに与える影響を示す図
ブの荷重がへき開歩留りに与える影響を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る、第２スクライ
ブの荷重がへき開歩留りに与える影響を示す図
ブの荷重がへき開歩留りに与える影響を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る、ダイヤモンド
針とサファイア基板の＜１−１００＞方向のスクライブ
方向とのなす角度が、へき開歩留りに与える影響を示す
図
針とサファイア基板の＜１−１００＞方向のスクライブ
方向とのなす角度が、へき開歩留りに与える影響を示す
図
【図７】本発明の第１の実施形態に係るサファイア基板
の主面上に選択成長したGaN系半導体をスクライブによ
りへき開した端面の走査電子顕微鏡写真を示す図
の主面上に選択成長したGaN系半導体をスクライブによ
りへき開した端面の走査電子顕微鏡写真を示す図
【図８】本発明の第１の実施形態に係る、スクライブ傷
の深さがへき開歩留りに与える影響を示す図
の深さがへき開歩留りに与える影響を示す図
【図９】本発明の第１の実施形態に係る、スクライブ速
度がへき開歩留りに与える影響を示す図
度がへき開歩留りに与える影響を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
子の製造方法におけるサファイア基板の主面上に成長し
たGaN系半導体レーザの構成断面図
【図１４】レーザ共振器端面を、ブレーキングで形成し
たGaN系半導体レーザの電流−光出力特性を示す図
たGaN系半導体レーザの電流−光出力特性を示す図
【図１５】レーザ共振器端面を、本発明の第２の実施形
態に係るスクライブで形成したGaN系半導体レーザの電
流−光出力特性を示す図
態に係るスクライブで形成したGaN系半導体レーザの電
流−光出力特性を示す図
１１ サファイア基板
１２ GaN層
１３ SiO2膜
１４ レジスト膜
１５ 選択成長GaN層
１１ サファイア基板
１２ 第１スクライブ線
１３ スクライブ傷
１４ レーザ共振器長
１５ 第２スクライブ線
１６ へき開端面
１１ スクライブ傷領域
１２ サファイア基板（端面はサファイア基板の（１１
−２０）面である） １３ 選択成長GaN層（端面はGaN層の（１−１００）面
である） １４ 選択成長GaN層のSiO2膜なし領域 １５ SiO2膜 １６ 選択成長GaN層のSiO2膜上領域（低転位密度領
域） １７ 選択成長GaN層の合体部 １１ サファイア基板 １２ GaN層 １３ SiO2膜 １４ レジスト膜 １５ 選択成長GaN層 １６ ｎ型GaNコンタクト層 １７ ｎ型Al0.07Ga0.93Nクラッド層 １８ ｎ型GaN光ガイド層 １９ In0.1Ga0.9N／GaN多重量子井戸活性層 ２０ ｐ型Al0.15Ga0.85Nキャップ層 ２１ ｐ型GaN光ガイド層 ２２ ｐ型Al0.07Ga0.93Nクラッド層 ２３ ｐ型GaNコンタクト層 ２４ SiO2膜 ２５ レジスト膜 ２６ SiO2膜 ２７ SiO2膜 ２８ n側電極 ２９ p側電極
−２０）面である） １３ 選択成長GaN層（端面はGaN層の（１−１００）面
である） １４ 選択成長GaN層のSiO2膜なし領域 １５ SiO2膜 １６ 選択成長GaN層のSiO2膜上領域（低転位密度領
域） １７ 選択成長GaN層の合体部 １１ サファイア基板 １２ GaN層 １３ SiO2膜 １４ レジスト膜 １５ 選択成長GaN層 １６ ｎ型GaNコンタクト層 １７ ｎ型Al0.07Ga0.93Nクラッド層 １８ ｎ型GaN光ガイド層 １９ In0.1Ga0.9N／GaN多重量子井戸活性層 ２０ ｐ型Al0.15Ga0.85Nキャップ層 ２１ ｐ型GaN光ガイド層 ２２ ｐ型Al0.07Ga0.93Nクラッド層 ２３ ｐ型GaNコンタクト層 ２４ SiO2膜 ２５ レジスト膜 ２６ SiO2膜 ２７ SiO2膜 ２８ n側電極 ２９ p側電極
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(72)発明者 大塚 信之
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 3C069 AA02 AA03 CA06 EA02
5F073 AA74 CA07 CA17 CB05 DA05
DA24 DA32
Claims (14)
- 【請求項１】 基板の主面上に成長した窒化物系III-Ｖ
族化合物からなる半導体層において、前記基板の裏面を
スクライブすることによって、前記半導体層をへき開す
る工程を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２】 基板がサファイアであることを特徴とす
る請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項３】 サファイア基板の主面上に成長した第１
の窒化物系III-Ｖ族化合物半導体層の表面をストライプ
状に凹凸加工するか、もしくは第１の半導体層上に絶縁
膜を間隔をおいてストライプ状に形成して、その上に第
２の窒化物系III-Ｖ族化合物半導体を平面方向に選択成
長した後、サファイア基板の裏面をスクライブすること
によって第１および第２の半導体層をへき開する工程を
特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項４】 ストライプの形成方向が窒化物系III-Ｖ
族化合物半導体層の＜１−１００＞方向であることを特
徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５】 サファイア基板の主面上に成長した第１
の半導体層と比較して、選択成長した領域の第２の半導
体層の転位密度が低減していることを特徴とする請求項
３又は４に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 選択成長した領域の第２の半導体層が、
第１の半導体層もしくは絶縁膜と接することなく空間的
に分離していることを特徴とする請求項３〜５のいずれ
かに記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 基板の裏面のスクライブが直線であるこ
とを特徴とする請求項１，２，３，４，６のいずれかに
記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項８】 サファイア基板と窒化物系III-Ｖ族化合
物半導体層とを合わせた総膜厚が１５０mm以下に研磨す
る工程を特徴とする請求項２，３，４，６，７のいずれ
かに記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項９】 基板の裏面のスクライブ傷を起源とし
て、窒化物系III-Ｖ族化合物半導体層へのクラック伝播
によりへき開が完了することを特徴とする請求項１，
２，３，４，６，７，８のいずれかに記載の半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項１０】 スクライブ傷の深さがサファイア基板
の裏面から６０mm以下であることを特徴とする請求項９
に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 同じ位置を複数回スクライブすること
により、へき開を完了することを特徴とする請求項１，
２，３，４，６，７，８，９，１０のいずれかに記載の
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１２】 スクライブ時のスクライブ荷重が最終
回で最大とすることにより、へき開を完了することを特
徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項１３】 サファイア基板の（１１−２０）面を
へき開して窒化物系III-Ｖ族化合物半導体層の（１−１
００）面をへき開することを特徴とする請求項２，３，
４，６，７，８，９，１０のいずれかに記載の半導体発
光素子の製造方法。 - 【請求項１４】 窒化物系III-Ｖ族化合物半導体層の
（１−１００）面が上記半導体層で構成される半導体レ
ーザの共振器端面となることを特徴とする請求項１３に
記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001296821A JP2003101158A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2001296821A JP2003101158A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 半導体発光素子の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2004229245A Division JP2004312050A (ja) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | 半導体発光素子の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003101158A true JP2003101158A (ja) | 2003-04-04 |
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Family Applications (1)
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| JP2001296821A Pending JP2003101158A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 半導体発光素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003101158A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011198944A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Disco Corp | サファイアウエーハのスクライブ方法 |
| JP2012089558A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001296821A patent/JP2003101158A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2012089558A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
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