JP2003124575A - 窒化物系半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系半導体素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶の窒化物系半導体層上にその窒化物系
半導体層よりも大きな格子定数を有し、かつ、良好な結
晶性を有する能動素子領域が形成された窒化物系半導体
素子およびその製造方法を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子１００は、サファイア
基板１上に、バッファ層２、アンドープＧａＮ層３、ｎ
−ＧａＮコンタクト層４、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド
層５、ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６、ＧａＩｎＮ発
光層７、ｐ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層８、ＧａＩｎＮ
とＧａＮとの多層膜からなるｐ−第２クラッド層９およ
びキャップ層１０が順に積層されてなる。ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層５は、非単結晶状態のｎ−ＧａＩｎＮ
からなる。これ以外の各層２〜４，６〜１０は単結晶状
態の窒化物系半導体からなる。
半導体層よりも大きな格子定数を有し、かつ、良好な結
晶性を有する能動素子領域が形成された窒化物系半導体
素子およびその製造方法を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子１００は、サファイア
基板１上に、バッファ層２、アンドープＧａＮ層３、ｎ
−ＧａＮコンタクト層４、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド
層５、ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６、ＧａＩｎＮ発
光層７、ｐ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層８、ＧａＩｎＮ
とＧａＮとの多層膜からなるｐ−第２クラッド層９およ
びキャップ層１０が順に積層されてなる。ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層５は、非単結晶状態のｎ−ＧａＩｎＮ
からなる。これ以外の各層２〜４，６〜１０は単結晶状
態の窒化物系半導体からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III 族窒化物半導
体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）を用いた発光ダイオ
ード素子、半導体レーザ素子、受光素子、トランジスタ
等の半導体素子に関する。
体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）を用いた発光ダイオ
ード素子、半導体レーザ素子、受光素子、トランジスタ
等の半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＮ等の窒化物系半導体を用い
た半導体素子の研究開発が進められている。
た半導体素子の研究開発が進められている。
【０００３】図９は従来の窒化物系半導体レーザ素子の
例を示す模式的な断面図である。図９に示すように、半
導体レーザ素子においては、サファイア基板８１上にバ
ッファ層８２、アンドープＧａＮ層８３、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層８４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８５、ｎ−
ＧａＮ光ガイド層８６、発光層８７およびｐ−ＧａＮ光
ガイド層８８が順に形成されている。ｐ−ＧａＮ光ガイ
ド層８８の所定幅の領域上にリッジ状にｐ−ＧａＮクラ
ッド層８９が形成されており、このリッジ状のｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８９の側面に電流狭窄層９１が形成さ
れている。さらに、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８９の上
面および電流狭窄層９１上にｐ−ＧａＮコンタクト層９
０が形成されている。ｐ−ＧａＮコンタクト層９０から
ｎ−ＧａＮコンタクト層８４までの一部領域が除去され
てｎ−ＧａＮコンタクト層８４が露出し、メサ形状が形
成されている。露出したｎ−ＧａＮコンタクト層８４の
所定領域上にｎ電極９３が形成され、ｐ−ＧａＮコンタ
クト層９０の所定領域上にｐ電極９２が形成されてい
る。
例を示す模式的な断面図である。図９に示すように、半
導体レーザ素子においては、サファイア基板８１上にバ
ッファ層８２、アンドープＧａＮ層８３、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層８４、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８５、ｎ−
ＧａＮ光ガイド層８６、発光層８７およびｐ−ＧａＮ光
ガイド層８８が順に形成されている。ｐ−ＧａＮ光ガイ
ド層８８の所定幅の領域上にリッジ状にｐ−ＧａＮクラ
ッド層８９が形成されており、このリッジ状のｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８９の側面に電流狭窄層９１が形成さ
れている。さらに、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８９の上
面および電流狭窄層９１上にｐ−ＧａＮコンタクト層９
０が形成されている。ｐ−ＧａＮコンタクト層９０から
ｎ−ＧａＮコンタクト層８４までの一部領域が除去され
てｎ−ＧａＮコンタクト層８４が露出し、メサ形状が形
成されている。露出したｎ−ＧａＮコンタクト層８４の
所定領域上にｎ電極９３が形成され、ｐ−ＧａＮコンタ
クト層９０の所定領域上にｐ電極９２が形成されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザ素子または発光ダイオード素子において、黄色や緑色
などの青色より波長の長い長波長の光を発光させるため
には、Ｉｎ組成の大きいＧａＩｎＮ発光層を形成する必
要がある。
ザ素子または発光ダイオード素子において、黄色や緑色
などの青色より波長の長い長波長の光を発光させるため
には、Ｉｎ組成の大きいＧａＩｎＮ発光層を形成する必
要がある。
【０００５】しかしながら、Ｉｎ組成の大きいＧａＩｎ
Ｎ発光層をＧａＮ層上に形成すると、ＧａＩｎＮ発光層
の格子定数とＧａＮ層の格子定数とが大きく異なるた
め、良質なＧａＩｎＮ発光層を形成することが困難であ
る。
Ｎ発光層をＧａＮ層上に形成すると、ＧａＩｎＮ発光層
の格子定数とＧａＮ層の格子定数とが大きく異なるた
め、良質なＧａＩｎＮ発光層を形成することが困難であ
る。
【０００６】そこで、ＧａＩｎＮ発光層とＧａＮ層との
間にＧａＩｎＮ発光層の格子定数とＧａＮ層の格子定数
との中間の格子定数を有する膜厚の大きいＧａＩｎＮ中
間層を形成することが考えられる。
間にＧａＩｎＮ発光層の格子定数とＧａＮ層の格子定数
との中間の格子定数を有する膜厚の大きいＧａＩｎＮ中
間層を形成することが考えられる。
【０００７】しかし、ＧａＮ層の上に膜厚の大きいＧａ
ＩｎＮ中間層を形成するとクラックや転位が発生しやす
くなる。このため、ＧａＩｎＮ中間層上に良好な結晶性
を有するＧａＩｎＮ発光層を形成することは困難であ
る。
ＩｎＮ中間層を形成するとクラックや転位が発生しやす
くなる。このため、ＧａＩｎＮ中間層上に良好な結晶性
を有するＧａＩｎＮ発光層を形成することは困難であ
る。
【０００８】本発明の目的は、単結晶の窒化物系半導体
層上にその窒化物系半導体層よりも大きな格子定数を有
し、かつ、良好な結晶性を有する能動素子領域が形成さ
れた窒化物系半導体素子およびその製造方法を提供する
ことである。
層上にその窒化物系半導体層よりも大きな格子定数を有
し、かつ、良好な結晶性を有する能動素子領域が形成さ
れた窒化物系半導体素子およびその製造方法を提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る窒化物系半導体素子は、単結晶の窒化物系半
導体からなる第１の層と、第１の層の格子定数よりも大
きい格子定数を有する単結晶窒化物系半導体を含む能動
素子領域とがこの順で形成された窒化物系半導体素子で
あって、第１の層と能動素子領域との間に、少なくとも
一部が非単結晶の窒化物系半導体からなる第２の層が形
成されたものである。
発明に係る窒化物系半導体素子は、単結晶の窒化物系半
導体からなる第１の層と、第１の層の格子定数よりも大
きい格子定数を有する単結晶窒化物系半導体を含む能動
素子領域とがこの順で形成された窒化物系半導体素子で
あって、第１の層と能動素子領域との間に、少なくとも
一部が非単結晶の窒化物系半導体からなる第２の層が形
成されたものである。
【００１０】なお、この場合の窒化物系半導体素子の能
動素子領域とは、例えば発光ダイオード素子や半導体レ
ーザ素子の発光層や活性層、導波路素子のコア層、ＰＩ
ＮフォトダイオードのＩ層、フォトダイオードやＨＢＴ
（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）のｐｎ接合部
分、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のチャネル部分
等に相当する。また、第１の層としてはＧａＮからなる
基板でもよい。
動素子領域とは、例えば発光ダイオード素子や半導体レ
ーザ素子の発光層や活性層、導波路素子のコア層、ＰＩ
ＮフォトダイオードのＩ層、フォトダイオードやＨＢＴ
（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）のｐｎ接合部
分、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のチャネル部分
等に相当する。また、第１の層としてはＧａＮからなる
基板でもよい。
【００１１】本発明に係る窒化物系半導体素子において
は、第２の層の少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物
系半導体からなる。ここで、非単結晶状態とは非晶質の
状態または多結晶の状態から構成されてもよい。特に、
多結晶の状態から構成されることが好ましい。
は、第２の層の少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物
系半導体からなる。ここで、非単結晶状態とは非晶質の
状態または多結晶の状態から構成されてもよい。特に、
多結晶の状態から構成されることが好ましい。
【００１２】この場合、第１の層と能動素子領域との間
に少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物系半導体から
なるの第２の層を設けることにより第１の層の格子定数
と能動素子領域における格子定数との差により発生する
歪みが緩和されるので、第２の層においてはクラックお
よび転位の発生が防止される。この場合、第２の層の膜
厚を大きくしても第２の層にクラックおよび転位が発生
しない。
に少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物系半導体から
なるの第２の層を設けることにより第１の層の格子定数
と能動素子領域における格子定数との差により発生する
歪みが緩和されるので、第２の層においてはクラックお
よび転位の発生が防止される。この場合、第２の層の膜
厚を大きくしても第２の層にクラックおよび転位が発生
しない。
【００１３】したがって、第２の層上に良好な結晶性を
有する能動素子領域を形成することが可能となる。
有する能動素子領域を形成することが可能となる。
【００１４】第２の層は、第１の層の格子定数よりも大
きくかつ能動素子領域の単結晶窒化物系半導体の格子定
数よりも小さいかまたは等しい格子定数を有してもよ
い。
きくかつ能動素子領域の単結晶窒化物系半導体の格子定
数よりも小さいかまたは等しい格子定数を有してもよ
い。
【００１５】なお、第２の層は、異なる格子定数を有す
る複数の層から構成されてもよく、等しい格子定数を有
する複数の層から構成されてもよい。
る複数の層から構成されてもよく、等しい格子定数を有
する複数の層から構成されてもよい。
【００１６】この場合、第１の層の格子定数と能動素子
領域内の層の第２の格子定数との差により発生する歪み
が、第２の層により緩和される。それにより、第２の層
上に良好な結晶性を有する能動素子領域を形成すること
が可能となる。
領域内の層の第２の格子定数との差により発生する歪み
が、第２の層により緩和される。それにより、第２の層
上に良好な結晶性を有する能動素子領域を形成すること
が可能となる。
【００１７】能動素子領域は、単結晶窒化物系半導体か
らなる層を１または複数含んでもよい。
らなる層を１または複数含んでもよい。
【００１８】なお、能動素子領域は、異なる格子定数を
有する複数の単結晶窒化物系半導体の層を含んでもよ
く、等しい格子定数を有する複数の単結晶窒化物系半導
体の層を含んでもよい。
有する複数の単結晶窒化物系半導体の層を含んでもよ
く、等しい格子定数を有する複数の単結晶窒化物系半導
体の層を含んでもよい。
【００１９】また、第２の層は、非単結晶の窒化物系半
導体からなる非単結晶層と、単結晶の窒化物系半導体か
らなる単結晶層とを含み、非単結晶層と単結晶層とが積
層された構造を有してもよい。
導体からなる非単結晶層と、単結晶の窒化物系半導体か
らなる単結晶層とを含み、非単結晶層と単結晶層とが積
層された構造を有してもよい。
【００２０】さらに、第２の層は、非単結晶の窒化物系
半導体からなる島状またはストライプ状の非単結晶層
と、単結晶の窒化物系半導体からなる単結晶層とを含
み、単結晶層間または単結晶層内に非単結晶層が分散配
置された構造を有してもよい。
半導体からなる島状またはストライプ状の非単結晶層
と、単結晶の窒化物系半導体からなる単結晶層とを含
み、単結晶層間または単結晶層内に非単結晶層が分散配
置された構造を有してもよい。
【００２１】このような非単結晶を含む第２の層におい
ては、第１の層の格子定数と能動素子領域の格子定数と
の差により発生する歪みが緩和される。したがって、第
２の層においては、クラックおよび転位の発生が防止さ
れる。その結果、第２の層上に良好な結晶性を有する能
動素子領域を形成することが可能となる。
ては、第１の層の格子定数と能動素子領域の格子定数と
の差により発生する歪みが緩和される。したがって、第
２の層においては、クラックおよび転位の発生が防止さ
れる。その結果、第２の層上に良好な結晶性を有する能
動素子領域を形成することが可能となる。
【００２２】能動素子領域は、第２の層よりも小さなバ
ンドギャップを有する層を１または複数含んでもよい。
ンドギャップを有する層を１または複数含んでもよい。
【００２３】第１の層は、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎ（０＜Ｘ≦
１）からなり、第２の層は、ＧａYＩｎ1-Y Ｎ（０≦Ｙ
＜１）からなり、能動素子領域は、ＧａZ Ｉｎ1-Z Ｎ
（０≦Ｚ＜１）からなり、Ｚ≦Ｙ＜Ｘであってもよい。
１）からなり、第２の層は、ＧａYＩｎ1-Y Ｎ（０≦Ｙ
＜１）からなり、能動素子領域は、ＧａZ Ｉｎ1-Z Ｎ
（０≦Ｚ＜１）からなり、Ｚ≦Ｙ＜Ｘであってもよい。
【００２４】この場合、ＧａY Ｉｎ1-Y Ｎからなる第２
の層は、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第１の層の格子定数
よりも大きく、かつ、ＧａZ Ｉｎ1-Z Ｎからなる能動素
子領域の層の格子定数よりも小さな格子定数を有する。
の層は、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第１の層の格子定数
よりも大きく、かつ、ＧａZ Ｉｎ1-Z Ｎからなる能動素
子領域の層の格子定数よりも小さな格子定数を有する。
【００２５】ここで、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第１の
層上に形成された第２の層は、少なくとも一部が非単結
晶状態のＧａY Ｉｎ1-Y Ｎから構成されている。この場
合、第２の層を第１の層と能動素子領域との間に設ける
ことにより、第１の層の格子定数と能動素子領域の格子
定数との差により発生する歪みが緩和される。それによ
り、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第１の層上に形成された
ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第２の層における、クラック
および転位の発生を防止することが可能となる。
層上に形成された第２の層は、少なくとも一部が非単結
晶状態のＧａY Ｉｎ1-Y Ｎから構成されている。この場
合、第２の層を第１の層と能動素子領域との間に設ける
ことにより、第１の層の格子定数と能動素子領域の格子
定数との差により発生する歪みが緩和される。それによ
り、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第１の層上に形成された
ＧａX Ｉｎ1-X Ｎからなる第２の層における、クラック
および転位の発生を防止することが可能となる。
【００２６】以上のように、第２の層においてクラック
および転位の発生が防止されることから、第２の層の膜
厚およびＩｎ組成を大きくすることが可能となる。その
結果、第２の層上にＩｎ組成の大きい良好な結晶性を有
するＧａZ Ｉｎ1-Z Ｎからなる能動素子領域の層を形成
することが可能となる。
および転位の発生が防止されることから、第２の層の膜
厚およびＩｎ組成を大きくすることが可能となる。その
結果、第２の層上にＩｎ組成の大きい良好な結晶性を有
するＧａZ Ｉｎ1-Z Ｎからなる能動素子領域の層を形成
することが可能となる。
【００２７】能動素子領域は発光層を含み、第２の層
は、クラッド層であってもよい。この場合、クラッド層
におけるクラックの発生を防止することが可能となり、
発光層において良好な結晶性が実現される。
は、クラッド層であってもよい。この場合、クラッド層
におけるクラックの発生を防止することが可能となり、
発光層において良好な結晶性が実現される。
【００２８】例えば、少なくとも一部が非単結晶状態の
ＧａＩｎＮからなるクラッド層を有する窒化物系半導体
素子においては、クラッド層の膜厚およびＩｎ組成を大
きくするとともにクラッド層におけるクラックの発生を
防止することが可能となる。それにより、クラッド層上
に良好な結晶性を有するＩｎ組成の大きい発光層を形成
することができ、長波長の発光を得ることが可能とな
る。
ＧａＩｎＮからなるクラッド層を有する窒化物系半導体
素子においては、クラッド層の膜厚およびＩｎ組成を大
きくするとともにクラッド層におけるクラックの発生を
防止することが可能となる。それにより、クラッド層上
に良好な結晶性を有するＩｎ組成の大きい発光層を形成
することができ、長波長の発光を得ることが可能とな
る。
【００２９】第２の発明に係る窒化物系半導体素子の製
造方法は、単結晶の窒化物系半導体からなる第１の層上
に、少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物系半導体か
らなる第２の層を形成する工程と、第２の層上に第１の
層の格子定数よりも大きい格子定数を有する単結晶の窒
化物系半導体を含む能動素子領域を形成する工程とを含
むものである。
造方法は、単結晶の窒化物系半導体からなる第１の層上
に、少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物系半導体か
らなる第２の層を形成する工程と、第２の層上に第１の
層の格子定数よりも大きい格子定数を有する単結晶の窒
化物系半導体を含む能動素子領域を形成する工程とを含
むものである。
【００３０】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方
法においては、第１の層上に少なくとも一部が非単結晶
状態の窒化物系半導体からなる第２の層を形成する。
法においては、第１の層上に少なくとも一部が非単結晶
状態の窒化物系半導体からなる第２の層を形成する。
【００３１】この場合、第２の層は少なくとも一部が非
単結晶状態の窒化物系半導体からなるため、第１の層と
能動素子領域との間に第２の層を設けることにより、第
１の層の格子定数と能動素子領域における格子定数との
差により発生する歪みが緩和される。それにより、第２
の層においてクラックおよび転位の発生が防止される。
この場合、第２の層の膜厚を大きくしても第２の層にク
ラックおよび転位が発生しない。
単結晶状態の窒化物系半導体からなるため、第１の層と
能動素子領域との間に第２の層を設けることにより、第
１の層の格子定数と能動素子領域における格子定数との
差により発生する歪みが緩和される。それにより、第２
の層においてクラックおよび転位の発生が防止される。
この場合、第２の層の膜厚を大きくしても第２の層にク
ラックおよび転位が発生しない。
【００３２】以上のように、上記の窒化物系半導体素子
の製造方法によれば、第２の層におけるクラックおよび
転位の発生を防止することが可能となるため、第２の層
上に形成された能動素子領域において良好な結晶性が実
現できる。
の製造方法によれば、第２の層におけるクラックおよび
転位の発生を防止することが可能となるため、第２の層
上に形成された能動素子領域において良好な結晶性が実
現できる。
【００３３】第２の層は、窒化物系半導体が非単結晶状
態となる成長温度で成長させてもよい。この場合、第２
の層の成長温度を低くすることにより、非単結晶状態の
窒化物系半導体からなる第２の層を容易に形成すること
ができる。したがって、この方法によれば、第２の層に
おけるクラックの発生を容易に防止することができる。
態となる成長温度で成長させてもよい。この場合、第２
の層の成長温度を低くすることにより、非単結晶状態の
窒化物系半導体からなる第２の層を容易に形成すること
ができる。したがって、この方法によれば、第２の層に
おけるクラックの発生を容易に防止することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下においては、本発明に係る半
導体素子の一例として、半導体レーザ素子について説明
する。
導体素子の一例として、半導体レーザ素子について説明
する。
【００３５】図１は本発明の第１の実施の形態における
半導体レーザ素子を示す模式的な斜視図である。
半導体レーザ素子を示す模式的な斜視図である。
【００３６】図１に示すように、サファイア（０００
１）面基板１上に膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層
２が形成されている。このバッファ層２上に膜厚０．５
μｍのアンドープＧａＮ層３、膜厚４μｍのｎ−ＧａＮ
コンタクト層４、膜厚１μｍのｎ−ＧａＩｎＮ第２クラ
ッド層５、膜厚５０ｎｍのｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド
層６および多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＧａＩ
ｎＮ発光層７が形成されている。
１）面基板１上に膜厚１５ｎｍのＡｌＧａＮバッファ層
２が形成されている。このバッファ層２上に膜厚０．５
μｍのアンドープＧａＮ層３、膜厚４μｍのｎ−ＧａＮ
コンタクト層４、膜厚１μｍのｎ−ＧａＩｎＮ第２クラ
ッド層５、膜厚５０ｎｍのｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド
層６および多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するＧａＩ
ｎＮ発光層７が形成されている。
【００３７】さらに、ＧａＩｎＮ発光層７上に、膜厚４
０ｎｍのｐ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層８、膜厚２０ｎ
ｍのＧａＩｎＮ層と膜厚２０ｎｍのＧａＮ層との多層膜
からなる膜厚０．３μｍのｐ−第２クラッド層９が形成
されている。
０ｎｍのｐ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層８、膜厚２０ｎ
ｍのＧａＩｎＮ層と膜厚２０ｎｍのＧａＮ層との多層膜
からなる膜厚０．３μｍのｐ−第２クラッド層９が形成
されている。
【００３８】また、ｐ−第２クラッド層９上には幅２μ
ｍのストライプ形状の電流通路１１を挟んで膜厚０．２
μｍのシリコン窒化物からなる電流狭窄層１２が形成さ
れている。さらに、電流通路１１および電流狭窄層１２
の上部にはｐ−キャップ層１０が形成されている。ま
た、ｐ−キャップ層１０からｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッ
ド層５までが幅８μｍのメサ状に形成されており、ｐ−
キャップ層１０上にｐ電極１３が形成されている。
ｍのストライプ形状の電流通路１１を挟んで膜厚０．２
μｍのシリコン窒化物からなる電流狭窄層１２が形成さ
れている。さらに、電流通路１１および電流狭窄層１２
の上部にはｐ−キャップ層１０が形成されている。ま
た、ｐ−キャップ層１０からｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッ
ド層５までが幅８μｍのメサ状に形成されており、ｐ−
キャップ層１０上にｐ電極１３が形成されている。
【００３９】また、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の上面は
メサエッチングにより露出しており、露出した表面上に
ｎ電極１４が形成されている。
メサエッチングにより露出しており、露出した表面上に
ｎ電極１４が形成されている。
【００４０】本実施の形態の半導体レーザ素子１００に
おいては、ｎ−第２クラッド層５が、非単結晶状態のＧ
ａＩｎＮから形成されている。
おいては、ｎ−第２クラッド層５が、非単結晶状態のＧ
ａＩｎＮから形成されている。
【００４１】なお、上記のＧａＩｎＮ発光層７は、膜厚
４ｎｍ程度のＧａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ障壁層と膜厚４ｎｍ程度
のＧａ0.3Ｉｎ0.7Ｎ井戸層とが交互に積層されてなる。
この場合、Ｇａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ障壁層は５層であり、Ｇａ
0.3Ｉｎ0.7Ｎ井戸層は４層である。
４ｎｍ程度のＧａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ障壁層と膜厚４ｎｍ程度
のＧａ0.3Ｉｎ0.7Ｎ井戸層とが交互に積層されてなる。
この場合、Ｇａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ障壁層は５層であり、Ｇａ
0.3Ｉｎ0.7Ｎ井戸層は４層である。
【００４２】図２〜図６は、図１に示す半導体レーザ素
子の製造工程を示す模式的な工程断面図である。
子の製造工程を示す模式的な工程断面図である。
【００４３】図１の半導体レーザ素子１００の作製方法
を図２〜図６を用いて説明する。半導体レーザ素子１０
０の作製時には、まず、図２に示すように、基板温度を
６００℃に保ち、サファイア（０００１）面基板１上に
ＡｌＧａＮからなるバッファ層２を形成する。次に、基
板温度を１１５０℃に保ちアンドープＧａＮからなるア
ンドープＧａＮ層３およびＳｉドープＧａＮからなるｎ
−ＧａＮコンタクト層４を形成する。
を図２〜図６を用いて説明する。半導体レーザ素子１０
０の作製時には、まず、図２に示すように、基板温度を
６００℃に保ち、サファイア（０００１）面基板１上に
ＡｌＧａＮからなるバッファ層２を形成する。次に、基
板温度を１１５０℃に保ちアンドープＧａＮからなるア
ンドープＧａＮ層３およびＳｉドープＧａＮからなるｎ
−ＧａＮコンタクト層４を形成する。
【００４４】さらに、基板温度を６００℃に保ち、Ｓｉ
ドープＧａ0.7Ｉｎ0.3Ｎからなるｎ−ＧａＩｎＮ第２ク
ラッド層５を形成する。その後、基板温度を８８０℃に
保ち、ＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなるｎ−ＧａＩ
ｎＮ第１クラッド層６を形成する。さらに、基板温度を
８５０℃に保ち、アンドープＧａ0.4Ｉｎ0.6Ｎからなる
ＧａＩｎＮ障壁層およびアンドープＧａ0.7Ｉｎ0.3Ｎか
らなるＧａＩｎＮ井戸層とを交互に積層し、５層のＧａ
ＩｎＮ障壁層および４層のＧａＩｎＮ井戸層の多重量子
井戸（ＭＱＷ）構造を有するＧａＩｎＮ発光層７を形成
する。
ドープＧａ0.7Ｉｎ0.3Ｎからなるｎ−ＧａＩｎＮ第２ク
ラッド層５を形成する。その後、基板温度を８８０℃に
保ち、ＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなるｎ−ＧａＩ
ｎＮ第１クラッド層６を形成する。さらに、基板温度を
８５０℃に保ち、アンドープＧａ0.4Ｉｎ0.6Ｎからなる
ＧａＩｎＮ障壁層およびアンドープＧａ0.7Ｉｎ0.3Ｎか
らなるＧａＩｎＮ井戸層とを交互に積層し、５層のＧａ
ＩｎＮ障壁層および４層のＧａＩｎＮ井戸層の多重量子
井戸（ＭＱＷ）構造を有するＧａＩｎＮ発光層７を形成
する。
【００４５】最後に基板温度を８８０℃に保ち、アンド
ープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなるｐ−ＧａＩｎＮ第１クラ
ッド層８およびアンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5ＮからなるＧ
ａＩｎＮ層とＭｇドープＧａＮからなるＧａＮ層との多
層膜からなるｐ−第２クラッド層９を順に成長させる。
ープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなるｐ−ＧａＩｎＮ第１クラ
ッド層８およびアンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5ＮからなるＧ
ａＩｎＮ層とＭｇドープＧａＮからなるＧａＮ層との多
層膜からなるｐ−第２クラッド層９を順に成長させる。
【００４６】続いて、図３に示すように、ｐ−第２クラ
ッド層９の全面に、例えばＥＣＲ（電子サイクロトロン
共鳴）プラズマＣＶＤ法により、厚さ０．２μｍ程度の
Ｓｉ 3 Ｎ4 等のシリコン窒化物からなる電流狭窄層１２
を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびＢＨＦ
（緩衝フッ酸）によるウェットエッチングで、幅２μｍ
程度のストライプ状の領域のシリコン窒化物を除去し、
ｐ−第２クラッド層９を露出させる。それにより、スト
ライプ状の電流通路１１が形成される。
ッド層９の全面に、例えばＥＣＲ（電子サイクロトロン
共鳴）プラズマＣＶＤ法により、厚さ０．２μｍ程度の
Ｓｉ 3 Ｎ4 等のシリコン窒化物からなる電流狭窄層１２
を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびＢＨＦ
（緩衝フッ酸）によるウェットエッチングで、幅２μｍ
程度のストライプ状の領域のシリコン窒化物を除去し、
ｐ−第２クラッド層９を露出させる。それにより、スト
ライプ状の電流通路１１が形成される。
【００４７】次に、図４に示すように、例えば７６Ｔｏ
ｒｒの減圧ＭＯＶＰＥ法により、電流狭窄層１２上およ
びストライプ状の電流通路１１内のｐ−第２クラッド層
９上にｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層１０を形成す
る。この際、ｐ−第２クラッド層９の露出した部分に選
択的にｐ−ＧａＮが成長するように、成長条件を適切に
調整する。例えば、基板温度を約１００℃上昇させ、Ｎ
Ｈ3 の量を約３倍に増加させる。
ｒｒの減圧ＭＯＶＰＥ法により、電流狭窄層１２上およ
びストライプ状の電流通路１１内のｐ−第２クラッド層
９上にｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層１０を形成す
る。この際、ｐ−第２クラッド層９の露出した部分に選
択的にｐ−ＧａＮが成長するように、成長条件を適切に
調整する。例えば、基板温度を約１００℃上昇させ、Ｎ
Ｈ3 の量を約３倍に増加させる。
【００４８】このような条件下で成長を行うと、ｐ−第
２クラッド層９の露出した部分にｐ−ＧａＮが成長し、
電流通路１１あたる部分が形成される。一方、電流狭窄
層１２上にはｐ−ＧａＮは結晶成長しない。引続き結晶
成長を継続すると、ｐ−ＧａＮが電流通路１１上に成長
するとともに、電流通路１１上に成長したｐ−ＧａＮの
側面から横方向に結晶成長が開始し、電流狭窄層１２上
にｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層１０が形成され
る。例えば、電流通路１１にあたる部分を中心として幅
約８μｍでｐ−キャップ層１０が形成される。
２クラッド層９の露出した部分にｐ−ＧａＮが成長し、
電流通路１１あたる部分が形成される。一方、電流狭窄
層１２上にはｐ−ＧａＮは結晶成長しない。引続き結晶
成長を継続すると、ｐ−ＧａＮが電流通路１１上に成長
するとともに、電流通路１１上に成長したｐ−ＧａＮの
側面から横方向に結晶成長が開始し、電流狭窄層１２上
にｐ−ＧａＮからなるｐ−キャップ層１０が形成され
る。例えば、電流通路１１にあたる部分を中心として幅
約８μｍでｐ−キャップ層１０が形成される。
【００４９】この結果、ｐ−第２クラッド層９とｐ−キ
ャップ層１０とは幅２μｍ程度のストライプ状の電流通
路１１で接続され、ｐ−第２クラッド層９とｐ−キャッ
プ層１０との間に、電流通路１１の部分を除いて、厚さ
０．２μｍ程度のＳｉ3 Ｎ4からなる電流狭窄層１２が
形成される。ｐ―キャップ層１０の最終的な膜厚は、約
１μｍである。
ャップ層１０とは幅２μｍ程度のストライプ状の電流通
路１１で接続され、ｐ−第２クラッド層９とｐ−キャッ
プ層１０との間に、電流通路１１の部分を除いて、厚さ
０．２μｍ程度のＳｉ3 Ｎ4からなる電流狭窄層１２が
形成される。ｐ―キャップ層１０の最終的な膜厚は、約
１μｍである。
【００５０】次に、図５に示すように、メタルマスクお
よびＥＢ（電子ビーム）蒸着法を用いて、キャップ層１
０を含む領域に、例えば幅１０μｍ程度のストライプ形
状で厚さ３〜５μｍのＮｉ膜を蒸着する。このＮｉ膜を
マスクとして用い、例えばＣＦ4 をエッチングガスとし
て用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、
ｎ−ＧａＮコンタクト層４が露出するまでｐ−キャップ
層１０からｎ−ＧａＮコンタクト層４までをメサ状にエ
ッチングする。その後、マスクとして用いたＮｉ膜を塩
酸等を用いて除去する。
よびＥＢ（電子ビーム）蒸着法を用いて、キャップ層１
０を含む領域に、例えば幅１０μｍ程度のストライプ形
状で厚さ３〜５μｍのＮｉ膜を蒸着する。このＮｉ膜を
マスクとして用い、例えばＣＦ4 をエッチングガスとし
て用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、
ｎ−ＧａＮコンタクト層４が露出するまでｐ−キャップ
層１０からｎ−ＧａＮコンタクト層４までをメサ状にエ
ッチングする。その後、マスクとして用いたＮｉ膜を塩
酸等を用いて除去する。
【００５１】さらに、図６に示すように、Ｓｉ3 Ｎ4 等
の絶縁膜１５をＥＣＲプラズマＣＶＤ法、フォトリソグ
ラフィおよびエッチングによりｐ−キャップ層１０から
ｎ−ＧａＮコンタクト層４までの側面および電極形成領
域を除いたｎ−ＧａＮコンタクト層４の上面に形成す
る。そして、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の露出した表面
上に、例えばＡｕ／Ｔｉからなるｎ電極１４を形成し、
ｐ−キャップ層１０上にＡｕ／Ｐｄからなるｐ電極１３
を形成する。
の絶縁膜１５をＥＣＲプラズマＣＶＤ法、フォトリソグ
ラフィおよびエッチングによりｐ−キャップ層１０から
ｎ−ＧａＮコンタクト層４までの側面および電極形成領
域を除いたｎ−ＧａＮコンタクト層４の上面に形成す
る。そして、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の露出した表面
上に、例えばＡｕ／Ｔｉからなるｎ電極１４を形成し、
ｐ−キャップ層１０上にＡｕ／Ｐｄからなるｐ電極１３
を形成する。
【００５２】最後に、例えばへき開により、ストライプ
状の電流通路１１に沿った方向に共振器長３００μｍの
共振器構造を形成する。それにより、図１の構造を有す
る半導体レーザ素子１００が形成される。
状の電流通路１１に沿った方向に共振器長３００μｍの
共振器構造を形成する。それにより、図１の構造を有す
る半導体レーザ素子１００が形成される。
【００５３】なお、半導体レーザ素子１００の共振器端
面にＳｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 等を
積層した誘電体多層膜等の端面高反射膜や低反射膜を形
成してもよい。
面にＳｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 、ＴｉＯ2 等を
積層した誘電体多層膜等の端面高反射膜や低反射膜を形
成してもよい。
【００５４】各層２〜１０の組成、膜厚および成長時の
基板温度を表１に示す。
基板温度を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】上記の各層２〜１０は大気圧のＭＯＶＰＥ
法（有機金属化学的気相成長法）により成長させる。こ
の場合、原料ガスとして、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩｎ）、ＮＨ3 、シランガス（Ｓｉ
Ｈ4 ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）を用いる。ここでは、ｎ型ドーパントとしてＳｉを
用いており、ｐ型ドーパントとしてＭｇを用いている。
法（有機金属化学的気相成長法）により成長させる。こ
の場合、原料ガスとして、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩｎ）、ＮＨ3 、シランガス（Ｓｉ
Ｈ4 ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）を用いる。ここでは、ｎ型ドーパントとしてＳｉを
用いており、ｐ型ドーパントとしてＭｇを用いている。
【００５７】表１に示すように、本実施の形態において
は、Ｇａ0.7Ｉｎ0.3Ｎからなるｎ−ＧａＩｎＮ第２クラ
ッド層５を６００℃と低い基板温度で成長させる。この
ように成長時の基板温度を低くすることにより、非単結
晶状態のｎ−Ｇａ0.7 Ｉｎ0. 3 Ｎが成長する。したがっ
て、形成されたｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５は、全
体が非単結晶状態のｎ−Ｇａ0.7 Ｉｎ0.3 Ｎから構成さ
れる。
は、Ｇａ0.7Ｉｎ0.3Ｎからなるｎ−ＧａＩｎＮ第２クラ
ッド層５を６００℃と低い基板温度で成長させる。この
ように成長時の基板温度を低くすることにより、非単結
晶状態のｎ−Ｇａ0.7 Ｉｎ0. 3 Ｎが成長する。したがっ
て、形成されたｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５は、全
体が非単結晶状態のｎ−Ｇａ0.7 Ｉｎ0.3 Ｎから構成さ
れる。
【００５８】本実施の形態において、ｎ−ＧａＩｎＮ第
２クラッド層５以外の各層２〜４，６〜１０は、全体が
単結晶状態の窒化物系半導体から構成される。
２クラッド層５以外の各層２〜４，６〜１０は、全体が
単結晶状態の窒化物系半導体から構成される。
【００５９】なお、上記においては、ｎ−ＧａＩｎＮ第
２クラッド層５の成長時の基板温度を６００℃としてい
るが、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５の成長時の基板
温度は６００℃に限定されるものではない。ｎ−ＧａＩ
ｎＮ第２クラッド層５の成長時の基板温度は、非単結晶
状態のＧａＩｎＮが成長する温度、すなわち５００〜７
００℃の範囲内であればよい。
２クラッド層５の成長時の基板温度を６００℃としてい
るが、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５の成長時の基板
温度は６００℃に限定されるものではない。ｎ−ＧａＩ
ｎＮ第２クラッド層５の成長時の基板温度は、非単結晶
状態のＧａＩｎＮが成長する温度、すなわち５００〜７
００℃の範囲内であればよい。
【００６０】この場合の非単結晶状態とは、多結晶状態
またはアモルファス状態のことである。なお、多結晶状
態とは、結晶の〈０００１〉方向が揃っていない部分が
存在する結晶状態のことである。これに対して、単結晶
状態とは、結晶の〈０００１〉方向がほぼ揃っている結
晶状態のことである。
またはアモルファス状態のことである。なお、多結晶状
態とは、結晶の〈０００１〉方向が揃っていない部分が
存在する結晶状態のことである。これに対して、単結晶
状態とは、結晶の〈０００１〉方向がほぼ揃っている結
晶状態のことである。
【００６１】上記のように、ｎ−ＧａＮコンタクト層４
とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６との間にｎ−ＧａＮ
コンタクト層４のＩｎ組成とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッ
ド層６のＩｎ組成との中間のＩｎ組成を有し、かつ、非
単結晶状態のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５を設ける
ことにより、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の格子定数と、
ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６の格子定数またはＧａ
ＩｎＮ発光層７の格子定数との差により発生する歪が緩
和される。この場合、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５
の膜厚を１μｍと大きくしてもクラックが発生しない。
それにより、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５上に良好
な結晶性を有するＩｎ組成の大きいｎ−ＧａＩｎＮ第１
クラッド層６およびＧａＩｎＮ発光層７を形成すること
が可能となる。
とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６との間にｎ−ＧａＮ
コンタクト層４のＩｎ組成とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッ
ド層６のＩｎ組成との中間のＩｎ組成を有し、かつ、非
単結晶状態のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５を設ける
ことにより、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の格子定数と、
ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６の格子定数またはＧａ
ＩｎＮ発光層７の格子定数との差により発生する歪が緩
和される。この場合、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５
の膜厚を１μｍと大きくしてもクラックが発生しない。
それにより、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５上に良好
な結晶性を有するＩｎ組成の大きいｎ−ＧａＩｎＮ第１
クラッド層６およびＧａＩｎＮ発光層７を形成すること
が可能となる。
【００６２】以上のようなＩｎ組成が大きくかつ良好な
結晶性を有するＧａＩｎＮ発光層７を有する半導体レー
ザ素子１００においては、長波長の発光を得ることが可
能となる。
結晶性を有するＧａＩｎＮ発光層７を有する半導体レー
ザ素子１００においては、長波長の発光を得ることが可
能となる。
【００６３】なお、上記のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド
層５は、全体が非単結晶状態のＧａ 0.7Ｉｎ0.3Ｎからな
る多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層から構成されているが、多結
晶ｎ−ＧａＩｎＮ層の構造はこれに限定されるものでは
ない。
層５は、全体が非単結晶状態のＧａ 0.7Ｉｎ0.3Ｎからな
る多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層から構成されているが、多結
晶ｎ−ＧａＩｎＮ層の構造はこれに限定されるものでは
ない。
【００６４】例えば、Ｉｎ組成が段階的に増加する多結
晶ｎ−ＧａＩｎＮ層の多層構造であってもよい。一例と
してｎ−ＧａＮコンタクト層側から厚みが０．２μｍの
多結晶Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇ
ａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇａ0.7Ｉ
ｎ0.3Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇａ0.6Ｉｎ
0.4Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｎの
５層構造であってもよい。
晶ｎ−ＧａＩｎＮ層の多層構造であってもよい。一例と
してｎ−ＧａＮコンタクト層側から厚みが０．２μｍの
多結晶Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇ
ａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇａ0.7Ｉ
ｎ0.3Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇａ0.6Ｉｎ
0.4Ｎ、厚みが０．２μｍの多結晶Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｎの
５層構造であってもよい。
【００６５】あるいは、ｎ−ＧａＮコンタクト層側から
ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層側へ、徐々に（連続的
に）多結晶ＧａＩｎＮのＩｎ組成が増加する構造であっ
てもよい。一例として多結晶ＧａＮからＧａ0.5Ｉｎ0.5
Ｎへ徐々に（連続的に）Ｉｎ組成が増加する構造であっ
てもよい。
ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層側へ、徐々に（連続的
に）多結晶ＧａＩｎＮのＩｎ組成が増加する構造であっ
てもよい。一例として多結晶ＧａＮからＧａ0.5Ｉｎ0.5
Ｎへ徐々に（連続的に）Ｉｎ組成が増加する構造であっ
てもよい。
【００６６】本発明の第２の実施の形態における半導体
レーザ素子は、図１のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５
の代わりに図７に示す構造を有するｎ−ＧａＩｎＮ第２
クラッド層２０が形成された点を除いて第１の半導体レ
ーザ素子１００と同様の構造を有する。
レーザ素子は、図１のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５
の代わりに図７に示す構造を有するｎ−ＧａＩｎＮ第２
クラッド層２０が形成された点を除いて第１の半導体レ
ーザ素子１００と同様の構造を有する。
【００６７】図７に示すように、ｎ−ＧａＩｎＮ第２ク
ラッド層２０は、膜厚５０ｎｍ程度の非単結晶状態のＳ
ｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる多結晶ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ層２０ａと、膜厚５０ｎｍ程度の単結晶状態のＳｉド
ープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層
２０ｂとが交互に積層されてなる。例えばこの場合にお
いては、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと単結晶ｎ−Ｇ
ａＩｎＮ層２０ｂとが１０周期で積層されている。
ラッド層２０は、膜厚５０ｎｍ程度の非単結晶状態のＳ
ｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる多結晶ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ層２０ａと、膜厚５０ｎｍ程度の単結晶状態のＳｉド
ープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層
２０ｂとが交互に積層されてなる。例えばこの場合にお
いては、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと単結晶ｎ−Ｇ
ａＩｎＮ層２０ｂとが１０周期で積層されている。
【００６８】このように、本実施の形態のｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層２０は、全体が非単結晶状態のＧａＩ
ｎＮからなる第１の実施の形態のｎ−ＧａＩｎＮ第２ク
ラッド層５とは異なり、一部が非単結晶状態のＧａＩｎ
Ｎから構成される。
Ｎ第２クラッド層２０は、全体が非単結晶状態のＧａＩ
ｎＮからなる第１の実施の形態のｎ−ＧａＩｎＮ第２ク
ラッド層５とは異なり、一部が非単結晶状態のＧａＩｎ
Ｎから構成される。
【００６９】本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方
法は、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０の形成方法の
みが第１の実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法と
異なる。ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０は、以下の
方法により形成される。
法は、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０の形成方法の
みが第１の実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法と
異なる。ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０は、以下の
方法により形成される。
【００７０】ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０の形成
時には、まず基板温度を６００℃に保ち、膜厚５０ｎｍ
のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎを成長させる。このよう
に成長時の基板温度を低くすることにより、多結晶状態
のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる多結晶ｎ−Ｇａ
ＩｎＮ層が２０ａが形成される。
時には、まず基板温度を６００℃に保ち、膜厚５０ｎｍ
のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎを成長させる。このよう
に成長時の基板温度を低くすることにより、多結晶状態
のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる多結晶ｎ−Ｇａ
ＩｎＮ層が２０ａが形成される。
【００７１】次に、基板温度を８８０℃に保ち、膜厚５
０ｎｍ程度のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎを成長させ
る。このように成長時の基板温度を高くすることによ
り、単結晶状態のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる
単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層が２０ｂが形成される。
０ｎｍ程度のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎを成長させ
る。このように成長時の基板温度を高くすることによ
り、単結晶状態のＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる
単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層が２０ｂが形成される。
【００７２】以上のような多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０
ａの形成工程および単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ｂの形
成工程を交互にそれぞれ１０回繰り返して行う。それに
より、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと単結晶ｎ−Ｇａ
ＩｎＮ層２０ｂとが１０周期積層されてなる膜厚１μｍ
のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０が形成される。
ａの形成工程および単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ｂの形
成工程を交互にそれぞれ１０回繰り返して行う。それに
より、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと単結晶ｎ−Ｇａ
ＩｎＮ層２０ｂとが１０周期積層されてなる膜厚１μｍ
のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２０が形成される。
【００７３】上記のように、ｎ−ＧａＮコンタクト層４
とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６との間にｎ−ＧａＮ
コンタクト層４のＩｎ組成とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッ
ド層６のＩｎ組成との中間のＩｎ組成を有し、かつ、多
結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａを含むｎ−ＧａＩｎＮ第２
クラッド層２０を設けることにより、ｎ−ＧａＮコンタ
クト層４の格子定数と、ｎ―ＧａＩｎＮ第１クラッド層
６の格子定数またはＧａＩｎＮ発光層７の格子定数との
差により発生する歪が緩和される。この場合、ｎ−Ｇａ
ＩｎＮ第２クラッド層５の膜厚を１μｍと大きくして
も、クラックが発生しない。それにより、ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層５上に良好な結晶性を有するＩｎ組成
の大きいｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６およびＧａＩ
ｎＮ発光層７を形成することが可能となる。
とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６との間にｎ−ＧａＮ
コンタクト層４のＩｎ組成とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッ
ド層６のＩｎ組成との中間のＩｎ組成を有し、かつ、多
結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａを含むｎ−ＧａＩｎＮ第２
クラッド層２０を設けることにより、ｎ−ＧａＮコンタ
クト層４の格子定数と、ｎ―ＧａＩｎＮ第１クラッド層
６の格子定数またはＧａＩｎＮ発光層７の格子定数との
差により発生する歪が緩和される。この場合、ｎ−Ｇａ
ＩｎＮ第２クラッド層５の膜厚を１μｍと大きくして
も、クラックが発生しない。それにより、ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層５上に良好な結晶性を有するＩｎ組成
の大きいｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６およびＧａＩ
ｎＮ発光層７を形成することが可能となる。
【００７４】以上のようなＩｎ組成が大きくかつ良好な
結晶性を有するＧａＩｎＮ発光層７を有する半導体レー
ザ素子１００においては、長波長の発光を得ることが可
能となる。
結晶性を有するＧａＩｎＮ発光層７を有する半導体レー
ザ素子１００においては、長波長の発光を得ることが可
能となる。
【００７５】なお、上記のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド
層２０は、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと単結晶ｎ−
ＧａＩｎＮ層２０ｂとがこの順で積層されているが、積
層の順序はこれに限定されるものではない。単結晶ｎ−
ＧａＩｎＮ層２０ｂと多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと
がこの順で積層されたｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層を
形成した場合においても、上記と同様の効果が得られ
る。
層２０は、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと単結晶ｎ−
ＧａＩｎＮ層２０ｂとがこの順で積層されているが、積
層の順序はこれに限定されるものではない。単結晶ｎ−
ＧａＩｎＮ層２０ｂと多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２０ａと
がこの順で積層されたｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層を
形成した場合においても、上記と同様の効果が得られ
る。
【００７６】本発明の第３の実施の形態における半導体
レーザ素子は、図１のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５
の代わりに、図８に示すｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層
２１が形成された点を除いて第１の実施の形態の半導体
レーザ素子１００と同様の構造を有する。
レーザ素子は、図１のｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層５
の代わりに、図８に示すｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層
２１が形成された点を除いて第１の実施の形態の半導体
レーザ素子１００と同様の構造を有する。
【００７７】図８に示すように、ｎ−ＧａＩｎＮ第２ク
ラッド層２１は、ｎ−ＧａＮコンタクト層４上に形成さ
れた複数のストライプ状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１
ａとこの多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａの間で露出した
ｎ−ＧａＮコンタクト層４上に形成された単結晶ｎ−Ｇ
ａＩｎＮ層２１ｂとから構成される。
ラッド層２１は、ｎ−ＧａＮコンタクト層４上に形成さ
れた複数のストライプ状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１
ａとこの多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａの間で露出した
ｎ−ＧａＮコンタクト層４上に形成された単結晶ｎ−Ｇ
ａＩｎＮ層２１ｂとから構成される。
【００７８】この場合、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａ
は、膜厚１μｍ程度の多結晶状態のＳｉドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｎからなる。また、単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２
１ｂは、膜厚１μｍ程度の単結晶状態のＳｉドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる。
は、膜厚１μｍ程度の多結晶状態のＳｉドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｎからなる。また、単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２
１ｂは、膜厚１μｍ程度の単結晶状態のＳｉドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる。
【００７９】このように、第３の実施の形態において
は、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１は、一部が非単
結晶状態のＧａＩｎＮから構成される。
は、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１は、一部が非単
結晶状態のＧａＩｎＮから構成される。
【００８０】このような第３の実施の形態の半導体レー
ザ素子は、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１の形成方
法のみが第１の実施の形態の半導体レーザ素子の製造方
法と異なる。ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１は、以
下の方法により形成される。
ザ素子は、ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１の形成方
法のみが第１の実施の形態の半導体レーザ素子の製造方
法と異なる。ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１は、以
下の方法により形成される。
【００８１】ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１の形成
時には、まず基板温度を６００℃に保ち、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４上に膜厚１μｍ程度のＳｉドープＧａ0.5
Ｉｎ0 .5Ｎを成長させる。このように成長時の基板温度
を低くすることにより、多結晶状態のＳｉドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａが
ｎ−ＧａＮコンタクト層４上に形成される。
時には、まず基板温度を６００℃に保ち、ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４上に膜厚１μｍ程度のＳｉドープＧａ0.5
Ｉｎ0 .5Ｎを成長させる。このように成長時の基板温度
を低くすることにより、多結晶状態のＳｉドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｎからなる多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａが
ｎ−ＧａＮコンタクト層４上に形成される。
【００８２】次に、メタルマスクおよびＥＢ蒸着法とを
用いて上記の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ２１ａの所定領域上
に、例えば幅２０μｍ程度のストライプ形状で厚さが３
〜５μｍのＷ（タングステン）を蒸着する。このＷをマ
スクとして用いて、例えばＣＦ4をエッチングガスとし
て用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりマ
スクが形成されていない領域の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ２
１ａをエッチングし、ｎ−ＧａＮコンタクト層４を露出
させる。このようにして、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の
所定領域上に、ストライプ形状を有する複数の多結晶ｎ
−ＧａＩｎＮ層２１ａを形成する。
用いて上記の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ２１ａの所定領域上
に、例えば幅２０μｍ程度のストライプ形状で厚さが３
〜５μｍのＷ（タングステン）を蒸着する。このＷをマ
スクとして用いて、例えばＣＦ4をエッチングガスとし
て用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりマ
スクが形成されていない領域の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ２
１ａをエッチングし、ｎ−ＧａＮコンタクト層４を露出
させる。このようにして、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の
所定領域上に、ストライプ形状を有する複数の多結晶ｎ
−ＧａＩｎＮ層２１ａを形成する。
【００８３】上記の後、基板温度を１１５０℃に保ち、
ストライプ状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａ間で露出
したｎ−ＧａＮコンタクト層４上に、膜厚１μｍ程度の
ＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎを選択的に成長させる。こ
のように成長時の基板温度を高くすることにより、多結
晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａ間で露出したｎ−ＧａＮコン
タクト層４上に全体が単結晶状態のＳｉドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｎからなる単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ｂが形
成される。
ストライプ状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａ間で露出
したｎ−ＧａＮコンタクト層４上に、膜厚１μｍ程度の
ＳｉドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｎを選択的に成長させる。こ
のように成長時の基板温度を高くすることにより、多結
晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａ間で露出したｎ−ＧａＮコン
タクト層４上に全体が単結晶状態のＳｉドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5Ｎからなる単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ｂが形
成される。
【００８４】以上のようにして、多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ
層２１ａと単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ｂとから構成さ
れるｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１を形成する。ｎ
−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１の表面がほぼ平坦とな
った後、マスクとして用いたＷを塩酸等を用いて除去す
る。
層２１ａと単結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ｂとから構成さ
れるｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１を形成する。ｎ
−ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１の表面がほぼ平坦とな
った後、マスクとして用いたＷを塩酸等を用いて除去す
る。
【００８５】上記のように、ｎ−ＧａＮコンタクト層４
とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６との間に、ｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４のＩｎ組成とｎ―ＧａＩｎＮ第１クラ
ッド層６のＩｎ組成との中間のＩｎ組成を有し、かつ、
多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａを含むｎ−ＧａＩｎＮ第
２クラッド層２１を設けることにより、ｎ−ＧａＮコン
タクト層４の格子定数と、ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド
層６の格子定数またはＧａＩｎＮ発光層７の格子定数と
の差により発生する歪が緩和される。この場合、ｎ−Ｇ
ａＩｎＮ第２クラッド層５の膜厚を１μｍと大きくして
も、クラックが発生しない。それにより、ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層５上に良好な結晶性を有するＩｎ組成
の大きいｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６およびＧａＩ
ｎＮ発光層７を順に形成することが可能となる。
とｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６との間に、ｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４のＩｎ組成とｎ―ＧａＩｎＮ第１クラ
ッド層６のＩｎ組成との中間のＩｎ組成を有し、かつ、
多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層２１ａを含むｎ−ＧａＩｎＮ第
２クラッド層２１を設けることにより、ｎ−ＧａＮコン
タクト層４の格子定数と、ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド
層６の格子定数またはＧａＩｎＮ発光層７の格子定数と
の差により発生する歪が緩和される。この場合、ｎ−Ｇ
ａＩｎＮ第２クラッド層５の膜厚を１μｍと大きくして
も、クラックが発生しない。それにより、ｎ−ＧａＩｎ
Ｎ第２クラッド層５上に良好な結晶性を有するＩｎ組成
の大きいｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層６およびＧａＩ
ｎＮ発光層７を順に形成することが可能となる。
【００８６】以上のようなＩｎ組成が大きくかつ良好な
結晶性を有するＧａＩｎＮ発光層７の半導体レーザ素子
１００においては、長波長の発光を得ることが可能とな
る。
結晶性を有するＧａＩｎＮ発光層７の半導体レーザ素子
１００においては、長波長の発光を得ることが可能とな
る。
【００８７】なお、上記においては、単結晶ｎ−ＧａＩ
ｎＮ層２１ｂ間にストライプ状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ
２１ａが形成されたｎ―ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１
を形成する場合について説明したが、多結晶ｎ−ＧａＩ
ｎＮ層の形状は任意の形状でもよく、例えば単結晶ｎ−
ＧａＩｎＮ層に島状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層が形成さ
れてなるｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層を形成してもよ
い。この場合においても、上記と同様の効果が得られ
る。
ｎＮ層２１ｂ間にストライプ状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ
２１ａが形成されたｎ―ＧａＩｎＮ第２クラッド層２１
を形成する場合について説明したが、多結晶ｎ−ＧａＩ
ｎＮ層の形状は任意の形状でもよく、例えば単結晶ｎ−
ＧａＩｎＮ層に島状の多結晶ｎ−ＧａＩｎＮ層が形成さ
れてなるｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層を形成してもよ
い。この場合においても、上記と同様の効果が得られ
る。
【００８８】また、基板の材料はサファイアに限定され
るものではなく、スピネルなどの絶縁体基板、ＧａＮ、
ＧａＡｓ、ＧａＰおよびＩｎＰなどのIII −Ｖ族半導体
基板、Ｓｉ、ＳｉＣなどを用いてもよい。あるいは、基
板の材料は、ＭＢ２（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｎ等の金属元素）等からなるホウ素
化合物基板を用いてもよい。
るものではなく、スピネルなどの絶縁体基板、ＧａＮ、
ＧａＡｓ、ＧａＰおよびＩｎＰなどのIII −Ｖ族半導体
基板、Ｓｉ、ＳｉＣなどを用いてもよい。あるいは、基
板の材料は、ＭＢ２（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｎ等の金属元素）等からなるホウ素
化合物基板を用いてもよい。
【００８９】さらに、発光層およびクラッド層の材料は
ＧａＩｎＮに限定されるものではなく、ＩｎＮ、ＧａＴ
ｌＮ、ＧａＩｎＴｌＮ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＡｓＮ
等のＧａＮよりバンドギャップの小さい素子において上
記と同様の効果が得られる。加えて、ｐ−コンタクト層
は、ｐ−ＧａＮに限定されるものでなくｐ−ＧａＩｎＮ
を用いてもよい。
ＧａＩｎＮに限定されるものではなく、ＩｎＮ、ＧａＴ
ｌＮ、ＧａＩｎＴｌＮ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＡｓＮ
等のＧａＮよりバンドギャップの小さい素子において上
記と同様の効果が得られる。加えて、ｐ−コンタクト層
は、ｐ−ＧａＮに限定されるものでなくｐ−ＧａＩｎＮ
を用いてもよい。
【００９０】本発明は、第１〜第３の実施の形態の半導
体レーザ素子以外に、面発光型半導体レーザ素子にも適
用可能である。また、本発明は半導体レーザ素子以外の
半導体素子、すなわち発光ダイオード素子、導波路素子
トランジスタ、受光素子等にも適用可能である。
体レーザ素子以外に、面発光型半導体レーザ素子にも適
用可能である。また、本発明は半導体レーザ素子以外の
半導体素子、すなわち発光ダイオード素子、導波路素子
トランジスタ、受光素子等にも適用可能である。
【００９１】なお、第１〜第３の実施の形態の半導体素
子においては、基板上に先にｎ型層を形成しているが、
基板上にｐ型層を先に形成してもよい。
子においては、基板上に先にｎ型層を形成しているが、
基板上にｐ型層を先に形成してもよい。
【００９２】また、上記の第１〜第３の実施の形態の半
導体素子の各層は、上記以外の結晶成長方法でも成長が
可能である。例えば、ＨＶＰＥ法（ハライド気相エピタ
キシャル成長法）や、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、
ＮＨ3 、ＳｉＨ4 、Ｃｐ2Ｍｇを原料ガスとして用いる
ガスソースＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）に
よっても成長可能である。また、各層を構成する半導体
の結晶構造はウルツ鉱型構造であってもよく、あるいは
閃亜鉛鉱型構造であってもよい。
導体素子の各層は、上記以外の結晶成長方法でも成長が
可能である。例えば、ＨＶＰＥ法（ハライド気相エピタ
キシャル成長法）や、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎ、
ＮＨ3 、ＳｉＨ4 、Ｃｐ2Ｍｇを原料ガスとして用いる
ガスソースＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）に
よっても成長可能である。また、各層を構成する半導体
の結晶構造はウルツ鉱型構造であってもよく、あるいは
閃亜鉛鉱型構造であってもよい。
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体レー
ザ素子を示す模式的な斜視図である。
ザ素子を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模式
的な工程断面図である。
的な工程断面図である。
【図３】図１の半導体レーザ素子の製造方法を示す模式
的な工程断面図である。
的な工程断面図である。
【図４】図１の半導体レーザ素子の製造工程を示す模式
的な工程断面図である。
的な工程断面図である。
【図５】図１の半導体レーザ素子の製造工程を示す模式
的な工程断面図である。
的な工程断面図である。
【図６】図１の半導体レーザ素子の製造工程を示す模式
的な工程断面図である。
的な工程断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体レー
ザ素子の一部を示す模式的な断面図である。
ザ素子の一部を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における半導体レー
ザ素子の一部を示す模式的な断面図である。
ザ素子の一部を示す模式的な断面図である。
【図９】従来の半導体レーザ素子を示す模式的な断面図
である。
である。
１ サファイア基板
２ バッファ層
３ アンドープＧａＮ層
４ ｎ−ＧａＮコンタクト層
５ ｎ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層
６ ｎ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層
７ ＧａＩｎＮ発光層
８ ｐ−ＧａＩｎＮ第１クラッド層
９ ｐ−ＧａＩｎＮ第２クラッド層
１０ ｐ−ＧａＮキャップ層
１１ 電流通路
１２ 電流狭窄層
１３ ｐ電極
１４ ｎ電極
１５ 絶縁膜
１００ 半導体レーザ素子
Claims (10)
- 【請求項１】 単結晶の窒化物系半導体からなる第１の
層と、 前記第１の層の格子定数よりも大きい格子定数を有する
単結晶窒化物系半導体を含む能動素子領域とがこの順で
形成された窒化物系半導体素子であって、 前記第１の層と前記能動素子領域との間に、少なくとも
一部が非単結晶の窒化物系半導体からなる第２の層が形
成されたことを特徴とする窒化物系半導体素子。 - 【請求項２】 前記第２の層は、前記第１の層の格子定
数よりも大きくかつ前記能動素子領域の前記単結晶窒化
物系半導体の格子定数よりも小さいかまたは等しい格子
定数を有する１または複数の層を含むことを特徴とする
請求項１記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項３】 前記能動素子領域は、前記単結晶窒化物
系半導体からなる層を１または複数含むことを特徴とす
る請求項１または２記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項４】 前記第２の層は、非単結晶の窒化物系半
導体からなる非単結晶層と、単結晶の窒化物系半導体か
らなる単結晶層とを含み、前記非単結晶層と前記単結晶
層とが積層されてなることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項５】 前記第２の層は、非単結晶の窒化物系半
導体からなる島状またはストライプ状の非単結晶層と、
単結晶の窒化物系半導体からなる単結晶層とを含み、前
記単結晶層間または前記単結晶層内に前記非単結晶層が
分散配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項６】 前記能動素子領域は、前記第２の層より
も小さなバンドギャップを有する層を１または複数含む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の窒化
物系半導体素子。 - 【請求項７】 前記第１の層は、ＧａX Ｉｎ1-X Ｎ（０
＜Ｘ≦１）からなり、前記第２の層は、ＧａY Ｉｎ1-Y
Ｎ（０≦Ｙ＜１）からなり、前記能動素子領域は、Ｇａ
Z Ｉｎ1-Z Ｎ（０≦Ｚ＜１）からなり、Ｚ≦Ｙ＜Ｘであ
ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の窒
化物系半導体素子。 - 【請求項８】 前記能動素子領域は発光層を含み、前記
第２の層は、クラッド層であることを特徴とする請求項
１〜７のいずれかに記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項９】 単結晶の窒化物系半導体からなる第１の
層上に、少なくとも一部が非単結晶状態の窒化物系半導
体からなる第２の層を形成する工程と、 前記第２の層上に前記第１の層の格子定数よりも大きい
格子定数を有する単結晶の窒化物系半導体を含む能動素
子領域を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化物
系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記第２の層は、窒化物系半導体が非
単結晶状態となる成長温度で成長させることを特徴とす
る請求項９記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001312559A JP3969989B2 (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001312559A JP3969989B2 (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124575A true JP2003124575A (ja) | 2003-04-25 |
| JP3969989B2 JP3969989B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=19131195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001312559A Expired - Lifetime JP3969989B2 (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3969989B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010514192A (ja) * | 2006-12-22 | 2010-04-30 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 歪み低減のためにテンプレート上で成長させたｉｉｉ−窒化物発光デバイス |
| JP2010514194A (ja) * | 2006-12-22 | 2010-04-30 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 歪みを減少させるためのテンプレート上に成長させたｉｉｉ族窒化物光放出デバイス |
| JP2013179363A (ja) * | 2007-02-12 | 2013-09-09 | Regents Of The Univ Of California | Ａｌ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ｎクラッディングフリー非極性ＩＩＩ族窒化物ベースのレーザダイオードおよび発光ダイオード |
-
2001
- 2001-10-10 JP JP2001312559A patent/JP3969989B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010514192A (ja) * | 2006-12-22 | 2010-04-30 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 歪み低減のためにテンプレート上で成長させたｉｉｉ−窒化物発光デバイス |
| JP2010514194A (ja) * | 2006-12-22 | 2010-04-30 | フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 歪みを減少させるためのテンプレート上に成長させたｉｉｉ族窒化物光放出デバイス |
| JP2013080942A (ja) * | 2006-12-22 | 2013-05-02 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 歪みを減少させるためのテンプレート上に成長させたｉｉｉ族窒化物光放出デバイス |
| EP2126984B1 (en) * | 2006-12-22 | 2018-09-05 | Lumileds Holding B.V. | Iii-nitride light emitting diodes grown on templates to reduce strain |
| EP2097934B1 (en) * | 2006-12-22 | 2018-09-19 | Lumileds Holding B.V. | Iii-nitride light emitting diodes grown on templates to reduce strain |
| JP2013179363A (ja) * | 2007-02-12 | 2013-09-09 | Regents Of The Univ Of California | Ａｌ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ｎクラッディングフリー非極性ＩＩＩ族窒化物ベースのレーザダイオードおよび発光ダイオード |
| US9040327B2 (en) | 2007-02-12 | 2015-05-26 | The Regents Of The University Of California | Al(x)Ga(1-x)N-cladding-free nonpolar III-nitride based laser diodes and light emitting diodes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3969989B2 (ja) | 2007-09-05 |
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