JP2003197534A - Nitride semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
Nitride semiconductor device and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体（た
とえばＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋
ｙ≦１）を用いて形成可能な発光素子（レーザダイオー
ドや発光ダイオードなど）、受光素子（フォトダイオー
ドなど）、回路素子（ＦＥＴなど）等の各種素子、およ
びその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nitride semiconductor (for example, InxAlyGa1-x-yN, x ≧ 0, y ≧ 0, x +).
The present invention relates to various elements such as a light emitting element (laser diode, light emitting diode, etc.), a light receiving element (photodiode, etc.), a circuit element (FET, etc.) that can be formed by using y ≦ 1), and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、窒化物半導体を用いた素子とし
て、高輝度紫色、青色、緑色等の発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）が商品化されており、さらにこれらの色の波長域あ
るいは近紫外域、すなわち近紫外の発光波長３００ｎｍ
から緑色の発光波長５５０ｎｍを有する半導体レーザ素
子が開発されつつある。2. Description of the Related Art In recent years, as an element using a nitride semiconductor, a light emitting diode (LE) of high brightness purple, blue, green or the like is used.
D) has been commercialized, and the wavelength range or near-ultraviolet range of these colors, that is, near-ultraviolet emission wavelength of 300 nm
Is developing a semiconductor laser device having a green emission wavelength of 550 nm.
【０００３】たとえば、短波長である近紫外から青色と
いった波長域のレーザ装置においては、従来の赤色半導
体レーザと比較して、光記録装置の記憶密度を大きく高
密度化できるという利点を有する。また、銀塩写真の印
画紙等にレーザ光を照射する銀塩写真現像技術において
は、光の３原色である青色、緑色、赤色の高輝度なレー
ザ装置が必要とされている。For example, a laser device in a wavelength range from near-ultraviolet to blue, which is a short wavelength, has an advantage that the storage density of an optical recording device can be greatly increased as compared with a conventional red semiconductor laser. Further, in the silver salt photographic developing technique of irradiating a silver salt photographic printing paper or the like with a laser beam, a high-intensity laser device for the three primary colors of light, blue, green and red, is required.
【０００４】半導体レーザ素子では、活性層に注入され
るキャリアを特定の部分に集中させるための電流狭窄層
を設けることによって、活性層での光利得が増加して、
レーザ発振の閾値を低減化したり、発光効率を向上でき
る。発光ダイオード素子においても、こうした電流狭窄
層を設けることによって、発光領域を狭くして点状光源
に近付けたり、発光効率を向上できる。In the semiconductor laser device, by providing a current confinement layer for concentrating the carriers injected into the active layer in a specific portion, the optical gain in the active layer increases,
The threshold of laser oscillation can be reduced and the luminous efficiency can be improved. Also in the light emitting diode element, by providing such a current confinement layer, it is possible to narrow the light emitting region and bring it closer to the point light source, and improve the light emitting efficiency.
【０００５】電流狭窄層を活性層近傍に埋め込む場合、
ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）等の成膜装置におい
て基板上に複数の半導体層を順次形成し、次に電流狭窄
層を全面に形成した後、ストライプ状の開口部以外を覆
うようにマスクを形成する。次に、この試料を成膜装置
から取り出して、エッチング液を用いたウェットエッチ
ング法やハロゲンガスを用いたドライエッチング法など
が適用可能なエッチング装置に投入して、電流狭窄層を
部分的に除去して、ストライプ状の開口部を形成する。
次に、この試料を成膜装置に再び投入して、開口部およ
び電流狭窄層の上に所望の半導体層を形成する。When embedding the current confinement layer near the active layer,
In a film forming apparatus such as MOVPE (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), a plurality of semiconductor layers are sequentially formed on a substrate, and then a current constriction layer is formed on the entire surface, and then a mask is formed to cover portions other than the stripe-shaped openings. To form. Next, this sample is taken out of the film forming apparatus and put into an etching apparatus to which a wet etching method using an etching solution or a dry etching method using a halogen gas can be applied to partially remove the current confinement layer. Then, a striped opening is formed.
Next, this sample is put into the film forming apparatus again to form a desired semiconductor layer on the opening and the current confinement layer.
【０００６】エッチングに関連する先行技術として、特
開２０００−３３２２９０号、特開２０００−１６４９
２６号、特開平１０−２６１６１４号、特開平８−２３
６４６２号、等がある。As prior art related to etching, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-332290 and 2000-1649 are known.
26, JP-A-10-261614, and JP-A-8-23.
6462, etc.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】製造途中の試料をエッ
チング装置から取り出して、成膜装置に再び投入する
際、大気などの酸素含有雰囲気に触れると、エッチング
表面が酸化して酸化膜が生じてしまう。エッチング表面
が再成長界面として次の半導体層の下地となる場合、酸
化膜が存在すると成膜の結晶性を阻害するおそれがあ
る。また、この酸化膜は高い電気抵抗を示すため、酸化
膜が電流通過部分に介在すると、素子全体の電気抵抗を
増加させてしまう。そのため次の成膜を開始する前に、
酸化膜を何らかの方法で除去する必要がある。When a sample in the process of manufacture is taken out of the etching apparatus and is put into the film forming apparatus again, if it is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as air, the etching surface is oxidized and an oxide film is formed. I will end up. When the etching surface serves as a regrowth interface and is a base of the next semiconductor layer, the presence of an oxide film may impair the crystallinity of the film formation. Further, since this oxide film has a high electric resistance, if the oxide film is present in the current passage portion, the electric resistance of the entire element will be increased. Therefore, before starting the next film formation,
It is necessary to remove the oxide film by some method.
【０００８】本発明の目的は、再成長界面に形成された
酸化膜を効率的に除去でき、次の成膜を容易に実施で
き、量産性に優れた窒化物半導体素子の製造方法を提供
することである。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor device, which can efficiently remove an oxide film formed on a regrowth interface, can easily carry out the next film formation, and is excellent in mass productivity. That is.
【０００９】また本発明の目的は、半導体層の精度が向
上して、良好な性能を安定に実現できる窒化物半導体素
子を提供することである。Another object of the present invention is to provide a nitride semiconductor device in which the accuracy of the semiconductor layer is improved and good performance can be stably realized.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る窒化物半導体素子の製造方法は、窒化
物半導体層にエッチングを施す工程と、エッチングされ
た窒化物半導体層を酸素含有雰囲気に露出する工程と、
窒化物半導体層の表面に形成された酸化膜をガスエッチ
ングで除去する工程と、酸化膜が除去された表面に窒化
物半導体層を再成長させる工程とを含むことを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention comprises a step of etching a nitride semiconductor layer, and a step of etching the etched nitride semiconductor layer with oxygen. Exposing to the contained atmosphere,
The method is characterized by including a step of removing the oxide film formed on the surface of the nitride semiconductor layer by gas etching and a step of regrowth of the nitride semiconductor layer on the surface from which the oxide film has been removed.
【００１１】窒化物半導体層の表面が大気などの酸素含
有雰囲気に触れて酸化膜が生じた場合、例えば水素ガス
などの還元性ガスを用いたガスエッチングを適用するこ
とによって、窒化物半導体層の表面に形成された酸化膜
を効率的に除去することができる。When an oxide film is formed when the surface of the nitride semiconductor layer is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the air, gas etching using a reducing gas such as hydrogen gas is applied to form a nitride semiconductor layer. The oxide film formed on the surface can be efficiently removed.
【００１２】従って、酸化膜を除去した面を再成長界面
として次の窒化物半導体層を再成長させた場合、良好な
成膜を実現できる。また、電流通過部分に介在する酸化
膜を除去することによって、素子全体の電気抵抗を低減
化できる。Therefore, when the next nitride semiconductor layer is regrown using the surface from which the oxide film is removed as the regrowth interface, good film formation can be realized. Moreover, the electrical resistance of the entire element can be reduced by removing the oxide film interposed in the current passing portion.
【００１３】窒化物半導体層をエッチングするプロセス
と、酸化膜をガスエッチングするプロセスと、窒化物半
導体層を再成長させるプロセスとは、それぞれ別個の処
理装置で実施しても構わないが、ガスエッチングプロセ
スと再成長プロセスとを同じ処理装置で実施することが
好ましく、これによって酸化膜の除去面を清浄に維持し
た状態で窒化物半導体層の再成長を続行できる。The process of etching the nitride semiconductor layer, the process of gas etching the oxide film, and the process of regrowth of the nitride semiconductor layer may be carried out by separate processing devices, but gas etching is also possible. It is preferable to carry out the process and the regrowth process in the same processing apparatus, whereby the regrowth of the nitride semiconductor layer can be continued while keeping the removed surface of the oxide film clean.
【００１４】なお、ガスエッチングの深さや速度は、ガ
スの流量や試料温度、処理時間等で制御可能である。各
窒化物半導体層は、単一の層でも複数の層で構成された
ものでも構わない。The depth and speed of gas etching can be controlled by the gas flow rate, sample temperature, processing time and the like. Each nitride semiconductor layer may be a single layer or a plurality of layers.
【００１５】また本発明に係る窒化物半導体素子の製造
方法は、第１の窒化物半導体層を形成する工程と、第１
の窒化物半導体層の上にガスエッチング停止層を形成す
る工程と、ガスエッチング停止層の上に第２の窒化物半
導体層を形成する工程と、第２の窒化物半導体層の上に
第３の窒化物半導体層を形成する工程と、第３の窒化物
半導体層から第２の窒化物半導体層の一部に達するまで
エッチングを施す工程と、エッチングされた各窒化物半
導体層を酸素含有雰囲気に露出する工程と、第２の窒化
物半導体層の残部をガスエッチング停止層に達するまで
ガスエッチングで除去する工程と、第２の窒化物半導体
層と接するように、第４の窒化物半導体層を形成する工
程とを含むことを特徴とする。The method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention further comprises a step of forming a first nitride semiconductor layer, and
Forming a gas etching stop layer on the nitride semiconductor layer, forming a second nitride semiconductor layer on the gas etching stop layer, and forming a third nitride semiconductor layer on the second nitride semiconductor layer. Forming a nitride semiconductor layer, etching from the third nitride semiconductor layer to a part of the second nitride semiconductor layer, and etching each nitride semiconductor layer in an oxygen-containing atmosphere. Exposed to the second nitride semiconductor layer, a step of removing the rest of the second nitride semiconductor layer by gas etching until it reaches the gas etching stop layer, and a step of contacting the second nitride semiconductor layer with the fourth nitride semiconductor layer. And a step of forming.
【００１６】第２の窒化物半導体層の上に第３の窒化物
半導体層を形成した後、第３の窒化物半導体層から第２
の窒化物半導体層の一部に達するまでエッチングを施し
て、第２および第３の窒化物半導体層の表面が大気など
の酸素含有雰囲気に触れて酸化膜が生じた場合、例えば
水素ガスなどの還元性ガスを用いたガスエッチングを適
用することによって、第２および第３の窒化物半導体層
の表面に形成された酸化膜を効率的に除去することがで
きる。After forming the third nitride semiconductor layer on the second nitride semiconductor layer, the third nitride semiconductor layer is removed to the second nitride semiconductor layer.
Etching is performed until a part of the nitride semiconductor layer is reached, and when the surfaces of the second and third nitride semiconductor layers come into contact with an oxygen-containing atmosphere such as the air to form an oxide film, for example, hydrogen gas By applying gas etching using a reducing gas, the oxide film formed on the surfaces of the second and third nitride semiconductor layers can be efficiently removed.
【００１７】従って、酸化膜を除去した面を再成長界面
として第４の窒化物半導体層を再成長させた場合、良好
な成膜を実現できる。また、電流通過部分に介在する酸
化膜を除去することによって、素子全体の電気抵抗を低
減化できる。Therefore, when the fourth nitride semiconductor layer is regrown using the surface from which the oxide film is removed as the regrowth interface, good film formation can be realized. Moreover, the electrical resistance of the entire element can be reduced by removing the oxide film interposed in the current passing portion.
【００１８】また、第２の窒化物半導体層の下地側にガ
スエッチング停止層を形成することによって、第２の窒
化物半導体層の残部をガスエッチングで除去する際に、
ガスエッチングの進行がガスエッチング停止層で止ま
る。その結果、ガスエッチングの除去深さを精度よく制
御できるため、半導体層の寸法精度が向上して、良好な
性能を安定に実現できる。Further, by forming a gas etching stop layer on the base side of the second nitride semiconductor layer, when the remaining part of the second nitride semiconductor layer is removed by gas etching,
The progress of gas etching stops at the gas etching stop layer. As a result, the removal depth of gas etching can be controlled with high accuracy, so that the dimensional accuracy of the semiconductor layer is improved, and good performance can be stably realized.
【００１９】窒化物半導体層をエッチングするプロセス
と、酸化膜をガスエッチングするプロセスと、窒化物半
導体層を再成長させるプロセスとは、それぞれ別個の処
理装置で実施しても構わないが、ガスエッチングプロセ
スと再成長プロセスとを同じ処理装置で実施することが
好ましく、これによって酸化膜の除去面を清浄に維持し
た状態で窒化物半導体層の再成長を続行できる。The process of etching the nitride semiconductor layer, the process of gas etching the oxide film, and the process of regrowth of the nitride semiconductor layer may be carried out in separate processing devices, but gas etching is also possible. It is preferable to carry out the process and the regrowth process in the same processing apparatus, whereby the regrowth of the nitride semiconductor layer can be continued while keeping the removed surface of the oxide film clean.
【００２０】なお、各窒化物半導体層は、単一の層でも
複数の層で構成されたものでも構わない。Each nitride semiconductor layer may be a single layer or a plurality of layers.
【００２１】また本発明に係る窒化物半導体素子の製造
方法は、窒化物半導体から成る活性層を形成する工程
と、活性層の上に、第１の窒化物半導体層を形成する工
程と、第１の窒化物半導体層の上にガスエッチング停止
層を形成する工程と、ガスエッチング停止層の上に第２
の窒化物半導体層を形成する工程と、第２の窒化物半導
体層の上に電流狭窄層として第３の窒化物半導体層を形
成する工程と、第３の窒化物半導体層から第２の窒化物
半導体層の一部に達するまでエッチングを施して、開口
領域を形成する工程と、エッチングされた各窒化物半導
体層を酸素含有雰囲気に露出する工程と、第２の窒化物
半導体層の残部をガスエッチング停止層に達するまでガ
スエッチングで除去する工程と、第２の窒化物半導体層
と接するように、第４の窒化物半導体層を形成する工程
とを含むことを特徴とする。The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention further comprises a step of forming an active layer made of a nitride semiconductor, a step of forming a first nitride semiconductor layer on the active layer, Forming a gas etching stop layer on the nitride semiconductor layer of No. 1 and a second step on the gas etching stop layer.
Forming the third nitride semiconductor layer as a current confinement layer on the second nitride semiconductor layer, and forming the third nitride semiconductor layer from the second nitride semiconductor layer on the second nitride semiconductor layer. The etching to reach a part of the object semiconductor layer to form an opening region, exposing each of the etched nitride semiconductor layers to an oxygen-containing atmosphere, and removing the remaining part of the second nitride semiconductor layer. The method is characterized by including a step of removing by gas etching until reaching the gas etching stop layer and a step of forming a fourth nitride semiconductor layer so as to be in contact with the second nitride semiconductor layer.
【００２２】例えば半導体レーザや発光ダイオード等の
発光素子は、キャリア再結合による発光領域として機能
する活性層を備える。該活性層の上に第１、第２および
第３の窒化物半導体層を形成した後、第３の窒化物半導
体層から第２の窒化物半導体層の一部に達するまでエッ
チングを施して、電流狭窄層の電流通過部分を形成す
る。その際、第２および第３の窒化物半導体層の表面が
大気などの酸素含有雰囲気に触れて酸化膜が生じた場
合、例えば水素ガスなどの還元性ガスを用いたガスエッ
チングを適用することによって、第２および第３の窒化
物半導体層の表面に形成された酸化膜を効率的に除去す
ることができる。A light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode has an active layer that functions as a light emitting region by carrier recombination. After forming the first, second, and third nitride semiconductor layers on the active layer, etching is performed from the third nitride semiconductor layer to a part of the second nitride semiconductor layer, A current passage portion of the current confinement layer is formed. At that time, when the surfaces of the second and third nitride semiconductor layers come into contact with an oxygen-containing atmosphere such as the air to form an oxide film, by applying gas etching using a reducing gas such as hydrogen gas, , The oxide film formed on the surfaces of the second and third nitride semiconductor layers can be efficiently removed.
【００２３】従って、酸化膜を除去した面を再成長界面
として第４の窒化物半導体層を再成長させた場合、良好
な成膜を実現できる。また、電流通過部分に介在する酸
化膜を除去することによって、素子全体の電気抵抗を低
減化できる。Therefore, when the fourth nitride semiconductor layer is regrown using the surface from which the oxide film is removed as the regrowth interface, good film formation can be realized. Moreover, the electrical resistance of the entire element can be reduced by removing the oxide film interposed in the current passing portion.
【００２４】また、第２の窒化物半導体層の下地側にガ
スエッチング停止層を形成することによって、第２の窒
化物半導体層の残部をガスエッチングで除去する際に、
ガスエッチングの進行がガスエッチング停止層で止ま
る。その結果、ガスエッチングの除去深さを精度よく制
御できるため、半導体層の寸法精度が向上して、良好な
性能を安定に実現できる。Further, by forming a gas etching stop layer on the base side of the second nitride semiconductor layer, when removing the remaining part of the second nitride semiconductor layer by gas etching,
The progress of gas etching stops at the gas etching stop layer. As a result, the removal depth of gas etching can be controlled with high accuracy, so that the dimensional accuracy of the semiconductor layer is improved, and good performance can be stably realized.
【００２５】特に、活性層近傍は高い寸法精度および結
晶性が要求されるため、ガスエッチング停止層を設ける
ことによって、ガスエッチングの影響が活性層近傍に及
ぶのを確実に防止できる。In particular, since high dimensional accuracy and crystallinity are required near the active layer, by providing the gas etching stop layer, the influence of gas etching can be reliably prevented from reaching the active layer.
【００２６】窒化物半導体層をエッチングするプロセス
と、酸化膜をガスエッチングするプロセスと、窒化物半
導体層を再成長させるプロセスとは、それぞれ別個の処
理装置で実施しても構わないが、ガスエッチングプロセ
スと再成長プロセスとを同じ処理装置で実施することが
好ましく、これによって酸化膜の除去面を清浄に維持し
た状態で窒化物半導体層の再成長を続行できる。The process of etching the nitride semiconductor layer, the process of gas etching the oxide film, and the process of regrowth of the nitride semiconductor layer may be carried out in separate processing equipments, but gas etching It is preferable to carry out the process and the regrowth process in the same processing apparatus, whereby the regrowth of the nitride semiconductor layer can be continued while keeping the removed surface of the oxide film clean.
【００２７】なお、各窒化物半導体層は、単一の層でも
複数の層で構成されたものでも構わない。Each nitride semiconductor layer may be a single layer or a plurality of layers.
【００２８】また本発明に係る窒化物半導体素子の製造
方法において、第２の窒化物半導体層をＧａＮで形成
し、ガスエッチング停止層をＡｌＧａＮまたはＡｌＩｎ
ＧａＮで形成することが好ましい。In the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention, the second nitride semiconductor layer is made of GaN and the gas etching stop layer is AlGaN or AlIn.
It is preferably formed of GaN.
【００２９】各種窒化物半導体のうちＧａＮおよびその
酸化膜は、ガスエッチングによって比較的容易に除去可
能であるのに対して、ＩｎＧａＮおよびその酸化膜にガ
スエッチングを適用すると、ＩｎＧａＮ表面にＩｎメタ
ルが析出して残留する傾向があるため好ましくない。ま
た、例えばＡｌＧａＮやＡｌＩｎＧａＮなど、Ａｌを含
む窒化物半導体の酸化膜はＡｌ酸化物を有するため、ガ
スエッチングによって分解しにくい。従って、ガスエッ
チングの対象層はＧａＮで形成することが好ましい。Among various nitride semiconductors, GaN and its oxide film can be relatively easily removed by gas etching, whereas when InGaN and its oxide film are subjected to gas etching, In metal is removed on the InGaN surface. It is not preferable because it tends to precipitate and remain. Moreover, since an oxide film of a nitride semiconductor containing Al, such as AlGaN or AlInGaN, contains Al oxide, it is difficult to decompose by gas etching. Therefore, the target layer for gas etching is preferably formed of GaN.
【００３０】また、ガスエッチング停止層をＡｌＧａＮ
またはＡｌＩｎＧａＮで形成することによって、ガスエ
ッチングによって分解されにくいため、ガスエッチング
の進行を確実に停止することができる。The gas etching stop layer is formed of AlGaN.
Alternatively, since it is made of AlInGaN and is hardly decomposed by gas etching, the progress of gas etching can be reliably stopped.
【００３１】また本発明に係る窒化物半導体素子は、第
１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半導体層の上に形
成されたガスエッチング停止層と、ガスエッチング停止
層の上に、区分的に形成された第２の窒化物半導体層
と、第２の窒化物半導体層の上に、区分的に形成された
第３の窒化物半導体層と、第２の窒化物半導体層と接す
るように、ガスエッチング停止層および第３の窒化物半
導体層の上に形成された第４の窒化物半導体層とを備え
ることを特徴とする。In the nitride semiconductor device according to the present invention, the first nitride semiconductor layer, the gas etching stop layer formed on the first nitride semiconductor layer, and the gas etching stop layer on the first nitride semiconductor layer, Contacting the second nitride semiconductor layer formed in a piecewise manner, the third nitride semiconductor layer formed in a piecewise manner on the second nitride semiconductor layer, and the second nitride semiconductor layer Thus, it is characterized by comprising a gas etching stop layer and a fourth nitride semiconductor layer formed on the third nitride semiconductor layer.
【００３２】第２の窒化物半導体層の下地側にガスエッ
チング停止層を設けることによって、例えば水素ガスな
どの還元性ガスを用いたガスエッチングを適用して第２
の窒化物半導体層およびその酸化膜を除去する際に、ガ
スエッチングの進行がガスエッチング停止層で止まる。
その結果、ガスエッチングの除去深さを精度よく制御で
きるため、半導体層の寸法精度が向上して、良好な性能
を安定に実現できる。By providing a gas etching stop layer on the base side of the second nitride semiconductor layer, gas etching using a reducing gas such as hydrogen gas is applied to form a second etching stop layer.
When the nitride semiconductor layer and its oxide film are removed, the progress of gas etching stops at the gas etching stop layer.
As a result, the removal depth of gas etching can be controlled with high accuracy, so that the dimensional accuracy of the semiconductor layer is improved, and good performance can be stably realized.
【００３３】なお、各窒化物半導体層は、単一の層でも
複数の層で構成されたものでも構わない。Each nitride semiconductor layer may be a single layer or a plurality of layers.
【００３４】また本発明に係る窒化物半導体素子は、窒
化物半導体から成る活性層と、活性層の上に形成された
第１の窒化物半導体層と、第１の窒化物半導体層の上に
形成されたガスエッチング停止層と、ガスエッチング停
止層の上に、区分的に形成された第２の窒化物半導体層
と、第２の窒化物半導体層の上に、電流狭窄層として区
分的に形成された第３の窒化物半導体層と、第２の窒化
物半導体層と接するように、ガスエッチング停止層およ
び第３の窒化物半導体層の上に形成された第４の窒化物
半導体層とを備えることを特徴とする。Further, the nitride semiconductor device according to the present invention has an active layer made of a nitride semiconductor, a first nitride semiconductor layer formed on the active layer, and a first nitride semiconductor layer formed on the active layer. The formed gas etching stop layer, the second nitride semiconductor layer formed partly on the gas etching stop layer, and the current confinement layer formed partly on the second nitride semiconductor layer. A formed third nitride semiconductor layer, and a fourth nitride semiconductor layer formed on the gas etching stop layer and the third nitride semiconductor layer so as to be in contact with the second nitride semiconductor layer. It is characterized by including.
【００３５】例えば半導体レーザや発光ダイオード等の
発光素子は、キャリア再結合による発光領域として機能
する活性層を備える。該活性層の上には第１、第２およ
び第３の窒化物半導体層が形成され、第３の窒化物半導
体層が電流狭窄層として機能する。A light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode has an active layer which functions as a light emitting region by carrier recombination. First, second and third nitride semiconductor layers are formed on the active layer, and the third nitride semiconductor layer functions as a current confinement layer.
【００３６】第２の窒化物半導体層の下地側にガスエッ
チング停止層を設けることによって、例えば水素ガスな
どの還元性ガスを用いたガスエッチングを適用して第２
の窒化物半導体層およびその酸化膜を除去する際に、ガ
スエッチングの進行がガスエッチング停止層で止まる。
その結果、ガスエッチングの除去深さを精度よく制御で
きるため、半導体層の寸法精度が向上して、良好な性能
を安定に実現できる。By providing a gas etching stop layer on the base side of the second nitride semiconductor layer, gas etching using a reducing gas such as hydrogen gas is applied to make the second
When the nitride semiconductor layer and its oxide film are removed, the progress of gas etching stops at the gas etching stop layer.
As a result, the removal depth of gas etching can be controlled with high accuracy, so that the dimensional accuracy of the semiconductor layer is improved, and good performance can be stably realized.
【００３７】特に、活性層近傍は高い寸法精度および結
晶性が要求されるため、ガスエッチング停止層を設ける
ことによって、ガスエッチングの影響が活性層近傍に及
ぶのを確実に防止できる。In particular, since high dimensional accuracy and crystallinity are required near the active layer, by providing the gas etching stop layer, the influence of gas etching can be reliably prevented from reaching the vicinity of the active layer.
【００３８】なお、各窒化物半導体層は、単一の層でも
複数の層で構成されたものでも構わない。Each nitride semiconductor layer may be a single layer or a plurality of layers.
【００３９】また本発明に係る窒化物半導体素子におい
て、第２の窒化物半導体層がＧａＮで形成され、ガスエ
ッチング停止層がＡｌＧａＮまたはＡｌＩｎＧａＮで形
成されることが好ましい。In the nitride semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the second nitride semiconductor layer is made of GaN and the gas etching stop layer is made of AlGaN or AlInGaN.
【００４０】各種窒化物半導体のうちＧａＮおよびその
酸化膜は、ガスエッチングによって比較的容易に除去可
能であるのに対して、ＩｎＧａＮおよびその酸化膜にガ
スエッチングを適用すると、ＩｎＧａＮ表面にＩｎメタ
ルが析出して残留する傾向があるため好ましくない。ま
た、例えばＡｌＧａＮやＡｌＩｎＧａＮなど、Ａｌを含
む窒化物半導体の酸化膜はＡｌ酸化物を有するため、ガ
スエッチングによって分解しにくい。従って、ガスエッ
チングの対象層はＧａＮで形成することが好ましい。Among various nitride semiconductors, GaN and its oxide film can be removed relatively easily by gas etching, whereas when gas etching is applied to InGaN and its oxide film, In metal is removed on the InGaN surface. It is not preferable because it tends to precipitate and remain. Moreover, since an oxide film of a nitride semiconductor containing Al, such as AlGaN or AlInGaN, contains Al oxide, it is difficult to decompose by gas etching. Therefore, the target layer for gas etching is preferably formed of GaN.
【００４１】また、ガスエッチング停止層をＡｌＧａＮ
またはＡｌＩｎＧａＮで形成することによって、ガスエ
ッチングによって分解されにくいため、ガスエッチング
の進行を確実に停止することができる。Further, the gas etching stop layer is made of AlGaN.
Alternatively, since it is made of AlInGaN and is hardly decomposed by gas etching, the progress of gas etching can be reliably stopped.
【００４２】[0042]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について説明する。図１（ａ）および図１
（ｂ）は本発明に係るガスエッチングプロセスを示す説
明図であり、図１（ｃ）および図１（ｄ）はガスエッチ
ング停止層を設けた場合のガスエッチングプロセスを示
す説明図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A and FIG.
(B) is an explanatory view showing a gas etching process according to the present invention, and FIGS. 1 (c) and 1 (d) are explanatory views showing a gas etching process when a gas etching stop layer is provided.
【００４３】ここでは、窒化物半導体素子として半導体
レーザや発光ダイオード等の発光素子を例示するが、フ
ォトダイオードなどの受光素子やＦＥＴなどの回路素子
など、各種の半導体素子にも適用可能である。Here, a light emitting element such as a semiconductor laser or a light emitting diode is exemplified as the nitride semiconductor element, but it is also applicable to various semiconductor elements such as a light receiving element such as a photodiode and a circuit element such as an FET.
【００４４】図１（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ等の
成膜装置を用いて、ＩｎＧａＮ等からなる活性層１、Ｇ
ａＮ等からなるクラッド層２、ＡｌＩｎＧａＮ等からな
る電流狭窄層３などを順次積層した後、エッチング装置
に投入し、マスクを用いて電流狭窄層３およびクラッド
層２の一部を除去することによって、ストライプ状の溝
Ｓが形成される。As shown in FIG. 1A, the active layers 1 and G made of InGaN or the like are formed by using a film forming apparatus such as MOVPE.
After the clad layer 2 made of aN or the like and the current confinement layer 3 made of AlInGaN or the like are sequentially laminated, the resultant is put into an etching apparatus and a part of the current confinement layer 3 and the clad layer 2 is removed by using a mask. A stripe-shaped groove S is formed.
【００４５】この試料をエッチング装置から成膜装置へ
移す際に、試料が大気等の酸素含有雰囲気に露出する
と、清浄なエッチング面が酸化してしまい、電流狭窄層
３およびクラッド層２の露出面に酸化膜４が形成され
る。When the sample is transferred from the etching apparatus to the film forming apparatus, if the sample is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the air, the clean etching surface is oxidized and the exposed surface of the current confinement layer 3 and the cladding layer 2 is oxidized. An oxide film 4 is formed on the surface.
【００４６】次に、図１（ｂ）に示すように、成膜装置
において、試料を高温に維持した状態で水素ガスなどの
還元性ガスを供給するとガスエッチングが可能になり、
表面の酸化膜４を除去できる。その際、試料温度が例え
ば約１０００℃の場合、クラッド層２の露出面に存在す
るＧａＮの酸化膜は容易に除去され、電流狭窄層３の露
出面に存在するＡｌＩｎＧａＮの酸化膜も除去されるも
のの、ＧａＮの酸化膜に比べて除去しにくくなる。ま
た、試料温度を例えば１４００℃程度に上げれば、Ａｌ
ＩｎＧａＮの酸化膜も容易に除去可能になる。従って、
試料温度を制御することで、ＧａＮの酸化膜とＡｌＩｎ
ＧａＮの酸化膜の除去速度を相対的に制御できる。Next, as shown in FIG. 1B, in the film forming apparatus, when a reducing gas such as hydrogen gas is supplied while the sample is maintained at a high temperature, gas etching becomes possible,
The oxide film 4 on the surface can be removed. At that time, when the sample temperature is, for example, about 1000 ° C., the GaN oxide film existing on the exposed surface of the cladding layer 2 is easily removed, and the AlInGaN oxide film existing on the exposed surface of the current confinement layer 3 is also removed. However, it is more difficult to remove than a GaN oxide film. Also, if the sample temperature is raised to, for example, about 1400 ° C., Al
The InGaN oxide film can also be easily removed. Therefore,
By controlling the sample temperature, the GaN oxide film and AlIn
The removal rate of the GaN oxide film can be relatively controlled.
【００４７】さらに、ガスエッチングはクラッド層２に
も作用して、溝Ｓの下方に向かってエッチングが進行す
る。このとき発光領域となる活性層１の近傍にエッチン
グが進行してしまうと、発光特性に影響を与える可能性
がある。そのため、ガスエッチングの深さや速度は、ガ
スの流量や試料温度、処理時間等で制御可能であるが、
結晶性のばらつき等によってエッチング進行面が粗くな
ることもある。Further, the gas etching also acts on the cladding layer 2 and the etching proceeds downward in the groove S. At this time, if etching progresses in the vicinity of the active layer 1 serving as a light emitting region, the light emitting characteristics may be affected. Therefore, the depth and speed of gas etching can be controlled by the gas flow rate, sample temperature, processing time, etc.
The etching progress surface may become rough due to variations in crystallinity or the like.
【００４８】その対策として、所望の位置にガスエッチ
ング停止層を形成することによって、ガスエッチングの
深さを精度よく制御することができる。As a countermeasure, by forming a gas etching stop layer at a desired position, the depth of gas etching can be controlled accurately.
【００４９】図１（ｃ）に示すように、ＭＯＶＰＥ等の
成膜装置を用いて、ＩｎＧａＮ等からなる活性層１、Ｇ
ａＮ等からなる内クラッド層２ａ、ＡｌＧａＮ等からな
るガスエッチング停止層５、ＧａＮ等からなる外クラッ
ド層２ｂ、ＡｌＩｎＧａＮ等からなる電流狭窄層３など
を順次積層した後、エッチング装置に投入し、マスクを
用いて電流狭窄層３および外クラッド層２ｂの一部を除
去することによって、ストライプ状の溝Ｓが形成され
る。その後、マスクをエッチングで除去する。As shown in FIG. 1C, the active layers 1 and G made of InGaN or the like are formed by using a film forming apparatus such as MOVPE.
An inner clad layer 2a made of aN or the like, a gas etching stop layer 5 made of AlGaN or the like, an outer clad layer 2b made of GaN or the like, a current confinement layer 3 made of AlInGaN or the like are sequentially laminated, and then placed in an etching apparatus to form a mask. The stripe-shaped groove S is formed by removing a part of the current confinement layer 3 and the outer cladding layer 2b using. After that, the mask is removed by etching.
【００５０】この試料をエッチング装置から成膜装置へ
移す際に、試料が大気等の酸素含有雰囲気に露出する
と、清浄なエッチング面が酸化してしまい、電流狭窄層
３および外クラッド層２ｂの露出面に酸化膜４が形成さ
れる。If the sample is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the air when the sample is transferred from the etching apparatus to the film forming apparatus, the clean etching surface is oxidized and the current confinement layer 3 and the outer cladding layer 2b are exposed. An oxide film 4 is formed on the surface.
【００５１】次に、図１（ｄ）に示すように、成膜装置
において、試料を高温に維持した状態で水素ガスなどの
還元性ガスを供給するとガスエッチングが可能になり、
表面の酸化膜４を除去できる。Next, as shown in FIG. 1D, in the film forming apparatus, when a reducing gas such as hydrogen gas is supplied while the sample is maintained at a high temperature, gas etching becomes possible.
The oxide film 4 on the surface can be removed.
【００５２】ガスエッチングは外クラッド層２ｂにも作
用して、溝Ｓの下方に向かってエッチングが進行する。
このときＧａＮよりもエッチング速度が格段に遅くなる
ＡｌＧａＮでガスエッチング停止層５を形成しているた
め、エッチングガスがガスエッチング停止層５に達する
と、エッチング進行が停止する。その結果、発光領域と
なる活性層１の近傍にエッチングが進行するのを確実に
防止でき、内クラッド層２ａの厚さも精度よく制御でき
るため、製造歩留まりが向上する。The gas etching also acts on the outer cladding layer 2b, and the etching progresses downward in the groove S.
At this time, since the gas etching stop layer 5 is formed of AlGaN, which has an etching rate much slower than that of GaN, when the etching gas reaches the gas etching stop layer 5, the etching progress is stopped. As a result, it is possible to reliably prevent the etching from progressing in the vicinity of the active layer 1 serving as the light emitting region, and it is possible to accurately control the thickness of the inner cladding layer 2a, so that the manufacturing yield is improved.
【００５３】ガスエッチング停止層５は、例えば５ｎｍ
程度と薄くても充分に機能するため、活性層１での発光
モードに殆ど影響しない。The gas etching stop layer 5 is, for example, 5 nm.
Even if it is thin, it functions sufficiently, so that it hardly affects the light emission mode in the active layer 1.
【００５４】また、図１（ｃ）（ｄ）ではガスエッチン
グ停止層５と活性層１との間に内クラッド層２ａが介在
する構成例を説明したが、ガスエッチング停止層５と活
性層１とが直接接した構成でも構わない。1 (c) and 1 (d), an example in which the inner cladding layer 2a is interposed between the gas etching stop layer 5 and the active layer 1 has been described. The configuration may be such that and are in direct contact with each other.
【００５５】図２は、本発明に係る窒化物半導体素子お
よびその製造方法の一例を示す説明図である。ここで
は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、
アンモニア（ＮＨ３ ）等の原料ガスや、シラン（Ｓｉ
Ｈ４ ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ２
Ｍｇ）等のドーパントガスや、水素（Ｈ２ ）、塩化水
素（ＨＣｌ）等のエッチングガスや、窒素（Ｎ２ ）等
の不活性ガスなどを選択的に供給可能なＭＯＶＰＥ成膜
装置を用いて半導体レーザ素子を製造する方法を例示す
るが、他の成膜装置も同様に適用できる。FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a nitride semiconductor device and a method for manufacturing the same according to the present invention. Here, trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TMA),
Source gas such as ammonia (NH 3 ) or silane (Si
H 4 ), cyclopentadienyl magnesium (CP 2
Using a MOVPE film forming apparatus capable of selectively supplying a dopant gas such as Mg), an etching gas such as hydrogen (H 2 ) and hydrogen chloride (HCl), and an inert gas such as nitrogen (N 2 ). Although a method of manufacturing a semiconductor laser device is illustrated, other film forming apparatuses can be similarly applied.
【００５６】まず図２（ａ）に示すように、サファイア
等の電気絶縁性の基板１１を所望の温度に加熱制御した
状態で所望の原料ガスを供給して、基板１１上に、順
次、ｎ−ＧａＮ等からなるバッファ層１２（厚さ４μｍ
程度）、ｎ−ＡｌＧａＮ等からなるクラッド層１３（厚
さ１μｍ程度）、ｎ−ＧａＮ等からなるガイド層１４
（厚さ０．１μｍ程度）、ＩｎＧａＮ等からなる活性層
１５（厚さ０．０５μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等からなる
内ガイド層１６（厚さ０．５μｍ程度）、ＡｌＧａＮ等
からなるガスエッチング停止層１７（厚さ０．０１μｍ
程度）、ｐ−ＧａＮ等からなる外ガイド層１８（厚さ
０．０５μｍ程度）、ＡｌＩｎＧａＮ等からなる電流狭
窄層１９（厚さ０．１μｍ程度）を形成する。バッファ
層１２は導電性を有し、電極接続用のコンタクト層とし
ても機能する。First, as shown in FIG. 2A, a desired source gas is supplied in a state where the electrically insulating substrate 11 made of sapphire or the like is heated and controlled to a desired temperature, and n is sequentially supplied onto the substrate 11. -The buffer layer 12 made of GaN or the like (thickness 4 μm
C), a cladding layer 13 made of n-AlGaN or the like (thickness of about 1 μm), and a guide layer 14 made of n-GaN or the like.
(Thickness about 0.1 μm), active layer 15 made of InGaN or the like (thickness about 0.05 μm), inner guide layer 16 made of p-GaN or the like (thickness about 0.5 μm), gas etching made of AlGaN or the like. Stop layer 17 (thickness 0.01 μm
), An outer guide layer 18 made of p-GaN or the like (thickness of about 0.05 μm), and a current confinement layer 19 made of AlInGaN or the like (thickness of about 0.1 μm). The buffer layer 12 has conductivity and also functions as a contact layer for connecting electrodes.
【００５７】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、電流狭窄層１９の上にＳｉＯ２等からなるマスク２
０を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリソ
グラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処理
などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２０
に所望のパターンを形成する。ここでは、電流狭窄層１
９の電流通過領域に対応したパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and the mask 2 made of SiO 2 or the like is formed on the current confinement layer 19.
0 is formed on the entire surface. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and dry etching using a fluorine gas or the like or wet etching using a hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 20.
To form a desired pattern. Here, the current confinement layer 1
A pattern corresponding to the current passage region 9 is formed.
【００５８】次に図２（ｂ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク２０で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、電流狭窄層１９の上面から外ガ
イド層１８の途中までの部分を除去すると、ストライプ
状の溝Ｓが形成され、その後、マスク２０をエッチング
によって除去する。Next, as shown in FIG. 2B, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), and electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is performed on the exposed portion which is not covered with the mask 20, and the portion between the upper surface of the current constriction layer 19 and the middle of the outer guide layer 18 is removed. The groove S is formed, and then the mask 20 is removed by etching.
【００５９】この段階で試料をエッチング装置から取り
出すと、図１（ｃ）に示したように、試料表面が大気な
どの酸素含有雰囲気に触れて酸化し、電流狭窄層１９お
よび外ガイド層１８の露出面に酸化膜が形成される。こ
うした酸化膜は、結晶再成長の品質を低下させたり、素
子の電気抵抗の上昇を招く。When the sample is taken out of the etching apparatus at this stage, as shown in FIG. 1C, the sample surface is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the atmosphere and is oxidized, and the current confinement layer 19 and the outer guide layer 18 are oxidized. An oxide film is formed on the exposed surface. Such an oxide film deteriorates the quality of crystal regrowth and increases the electric resistance of the device.
【００６０】その対策として、試料を再びＭＯＶＰＥ成
膜装置に投入し、試料を例えば約１０００℃の高温に維
持した状態で、例えば水素ガスなどの還元性ガスを供給
してガスエッチングを実施すると、電流狭窄層１９およ
び外ガイド層１８の露出面に形成された酸化膜が除去さ
れる。このとき外ガイド層１８の露出面に存在するＧａ
Ｎの酸化膜は容易に除去され、電流狭窄層１９の露出面
に存在するＡｌＩｎＧａＮの酸化膜も除去されるもの
の、ＧａＮの酸化膜に比べて除去しにくい傾向がある。As a countermeasure, when the sample is put in the MOVPE film forming apparatus again and the sample is maintained at a high temperature of, for example, about 1000 ° C., a reducing gas such as hydrogen gas is supplied to carry out gas etching. The oxide film formed on the exposed surfaces of the current confinement layer 19 and the outer guide layer 18 is removed. At this time, Ga existing on the exposed surface of the outer guide layer 18
Although the oxide film of N is easily removed and the oxide film of AlInGaN existing on the exposed surface of the current confinement layer 19 is also removed, it tends to be more difficult to remove than the oxide film of GaN.
【００６１】なお、電流狭窄層１９は他の層より電気抵
抗を高くする必要があるため、高い電気抵抗を示す酸化
膜が残存していることが好ましく、これによって電流狭
窄の効果が高くなり、発光効率が向上する。Since the electric current constricting layer 19 needs to have a higher electric resistance than the other layers, it is preferable that an oxide film having a high electric resistance remains, which enhances the effect of the electric current constriction. Luminous efficiency is improved.
【００６２】さらにガスエッチングを続行すると、図１
（ｄ）に示したように、溝Ｓの下方に向かってエッチン
グが進行し、外ガイド層１８の残り部分も除去され、ガ
スエッチング停止層１７に達すると、エッチング進行が
停止する。こうしてガスエッチングが活性層１５に及ぶ
のを確実に防止でき、しかも内ガイド層１６の厚さ精度
を向上できる。When the gas etching is further continued, as shown in FIG.
As shown in (d), the etching progresses downward in the groove S, the remaining portion of the outer guide layer 18 is also removed, and when the gas etching stop layer 17 is reached, the etching progress is stopped. In this way, the gas etching can be surely prevented from reaching the active layer 15, and the accuracy of the thickness of the inner guide layer 16 can be improved.
【００６３】次に図２（ｃ）に示すように、同じＭＯＶ
ＰＥ成膜装置を用いて、溝Ｓの部分および電流狭窄層１
９の上に、順次、ｐ−ＧａＮ等からなる外ガイド層２１
（厚さ０．１μｍ程度）、ｐ−ＡｌＧａＮ等からなるク
ラッド層２２（厚さ０．５μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等か
らなるコンタクト層２３（厚さ０．０１μｍ程度）を形
成する。外ガイド層１８と外ガイド層２１との界面はガ
スエッチングによって清浄に保たれているため、結晶性
が良好になる。Next, as shown in FIG. 2C, the same MOV
The PE film forming apparatus is used to form the groove S and the current confinement layer 1.
9 on the outer guide layer 21 made of p-GaN or the like.
(Thickness of about 0.1 μm), clad layer 22 made of p-AlGaN or the like (thickness of about 0.5 μm), and contact layer 23 made of p-GaN or the like (thickness of about 0.01 μm) are formed. Since the interface between the outer guide layer 18 and the outer guide layer 21 is kept clean by gas etching, the crystallinity becomes good.
【００６４】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、コンタクト層２３の上にＳｉＯ２等からなるマスク
２４を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリ
ソグラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処
理などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に
投入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフ
ッ酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２
４に所望のパターンを形成する。ここでは、活性層１５
の発光領域を回避するように、バッファ層１２を露出さ
せるためのパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and a mask 24 made of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the contact layer 23. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Then, the sample is taken out and put into an etching device, and dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 2
4 to form a desired pattern. Here, the active layer 15
A pattern for exposing the buffer layer 12 is formed so as to avoid the light emitting region.
【００６５】次に図２（ｄ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク２４で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、コンタクト層２３からバッファ
層１２に達するまでの部分を除去し、その後、マスク２
４をエッチングによって除去する。Next, as shown in FIG. 2D, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 24 to remove the portion from the contact layer 23 to the buffer layer 12, and then the mask 2
4 is removed by etching.
【００６６】次にバッファ層１２およびコンタクト層２
３の上に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極２５，２６を形成
し、アニーリング処理によってオーミック接触を得る。Next, the buffer layer 12 and the contact layer 2
Electrodes 25 and 26 made of Ni, Au, or the like are formed on the surface of 3 and an ohmic contact is obtained by an annealing process.
【００６７】次に図面の紙面垂直方向に沿って共振器の
光軸を形成するため、基板１１の裏面に所定ピッチのス
クライブ溝を形成した後、劈開によってレーザ共振端面
を形成する。レーザ共振端面には、所望の光反射率を有
する反射コートを形成してもよい。こうして半導体レー
ザ素子１０が得られる。Next, in order to form the optical axis of the resonator along the direction perpendicular to the plane of the drawing, after forming scribe grooves with a predetermined pitch on the back surface of the substrate 11, a laser resonance end surface is formed by cleavage. A reflection coat having a desired light reflectance may be formed on the laser resonance end face. Thus, the semiconductor laser device 10 is obtained.
【００６８】素子の動作に関して、電極２５，２６の間
を通電すると、電子と正孔が活性層１５に向かって供給
され、活性層１５での光利得が増加し、電子と正孔との
キャリア再結合によって光が放射される。このとき電流
狭窄層１９の溝Ｓによって、キャリアが空間的に集束さ
れるため、レーザ発振の閾値を低減化したり、発光効率
を向上できる。Regarding the operation of the device, when current is applied between the electrodes 25 and 26, electrons and holes are supplied toward the active layer 15, the optical gain in the active layer 15 is increased, and carriers of electrons and holes are increased. Light is emitted by recombination. At this time, the carriers are spatially focused by the groove S of the current confinement layer 19, so that the threshold value of laser oscillation can be reduced and the light emission efficiency can be improved.
【００６９】ここでは、電流狭窄層１９を活性層１５か
らｐ側に位置する半導体層に埋め込んだ例を示したが、
活性層１５からｎ側に位置する半導体層に埋め込んでも
よく、あるいはｐ側およびｎ側の半導体層の両方に設け
てもよい。Here, an example is shown in which the current constriction layer 19 is embedded in the semiconductor layer located on the p side from the active layer 15, but
It may be embedded in the semiconductor layer located on the n side from the active layer 15, or may be provided on both the p-side and n-side semiconductor layers.
【００７０】図２（ｅ）は、半導体レーザ素子１０の他
の構成例を示す。基板１１の上に、上述と同様な工程に
よって、バッファ層１２からコンタクト層２３までを形
成した後、基板１１をエッチング等によって除去する。
次に、バッファ層１２の下面およびコンタクト層２３の
上面に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極２５，２６をそれぞ
れ配置している。FIG. 2E shows another structural example of the semiconductor laser device 10. After the buffer layer 12 to the contact layer 23 are formed on the substrate 11 by the same steps as described above, the substrate 11 is removed by etching or the like.
Next, electrodes 25 and 26 made of Ni, Au, etc. are arranged on the lower surface of the buffer layer 12 and the upper surface of the contact layer 23, respectively.
【００７１】図３は、本発明に係る窒化物半導体素子お
よびその製造方法の他の例を示す説明図である。ここで
は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、
アンモニア（ＮＨ３ ）等の原料ガスや、シラン（Ｓｉ
Ｈ４ ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ ２
Ｍｇ）等のドーパントガスや、水素（Ｈ２ ）、塩化
水素（ＨＣｌ）等のエッチングガスや、窒素（Ｎ２ ）
等の不活性ガスなどを選択的に供給可能なＭＯＶＰＥ成
膜装置を用いて半導体レーザ素子を製造する方法を例示
するが、他の成膜装置も同様に適用できる。FIG. 3 shows a nitride semiconductor device according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of a manufacturing method thereof. here
Is trimethylgallium (TMG), trimethylindyne
Um (TMI), trimethyl aluminum (TMA),
Ammonia (NHThree ) Or other source gas, or silane (Si
HFour ), Cyclopentadienyl magnesium (CP Two
Dopant gas such as Mg) or hydrogen (HTwo ),chloride
Etching gas such as hydrogen (HCl) or nitrogen (NTwo )
MOVPE composition that can selectively supply inert gas, etc.
Illustrates a method of manufacturing a semiconductor laser device using a film device
However, other film forming apparatuses can be similarly applied.
【００７２】まず図３（ａ）に示すように、サファイア
等の電気絶縁性の基板１１を所望の温度に加熱制御した
状態で所望の原料ガスを供給して、基板１１上に、順
次、ｎ−ＧａＮ等からなるバッファ層１２（厚さ４μｍ
程度）、ｎ−ＡｌＧａＮ等からなるクラッド層１３（厚
さ１μｍ程度）、ｎ−ＧａＮ等からなるガイド層１４
（厚さ０．１μｍ程度）、ＩｎＧａＮ等からなる活性層
１５（厚さ０．０５μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等からなる
内ガイド層１６（厚さ０．５μｍ程度）、ＡｌＧａＮ等
からなるガスエッチング停止層１７（厚さ０．０１μｍ
程度）を形成し、さらにガスエッチング停止層１７の上
にＧａＮ等からなるダミー層１８ａを形成する。バッフ
ァ層１２は導電性を有し、電極接続用のコンタクト層と
しても機能する。First, as shown in FIG. 3A, a desired source gas is supplied in a state where the electrically insulating substrate 11 made of sapphire or the like is heated and controlled to a desired temperature, and n is sequentially supplied onto the substrate 11. -The buffer layer 12 made of GaN or the like (thickness 4 μm
C), a cladding layer 13 made of n-AlGaN or the like (thickness of about 1 μm), and a guide layer 14 made of n-GaN or the like.
(Thickness about 0.1 μm), active layer 15 made of InGaN or the like (thickness about 0.05 μm), inner guide layer 16 made of p-GaN or the like (thickness about 0.5 μm), gas etching made of AlGaN or the like. Stop layer 17 (thickness 0.01 μm
Then, a dummy layer 18a made of GaN or the like is formed on the gas etching stop layer 17. The buffer layer 12 has conductivity and also functions as a contact layer for connecting electrodes.
【００７３】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、ダミー層１８ａの上にＳｉＯ２等からなるマスク２
０を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリソ
グラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処理
などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２０
に所望のパターンを形成する。ここでは、電流狭窄用の
電流通過領域に対応したパターンを形成する。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and the mask 2 made of SiO 2 or the like is formed on the dummy layer 18a.
0 is formed on the entire surface. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and dry etching using a fluorine gas or the like or wet etching using a hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 20.
To form a desired pattern. Here, a pattern corresponding to the current passage region for current constriction is formed.
【００７４】次に図３（ｂ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク２０で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、ダミー層１８ａの上面から内ガ
イド層１６の途中までの部分を除去すると、ストライプ
状のリッジ構造Ｒが形成される。Next, as shown in FIG. 3B, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is performed on the exposed portion not covered with the mask 20 to remove a portion from the upper surface of the dummy layer 18a to the middle of the inner guide layer 16 to form a stripe shape. Ridge structure R is formed.
【００７５】次に試料を再びＭＯＶＰＥ成膜装置に投入
し、図３（ｃ）に示すように、リッジ構造Ｒ以外の領域
に選択成長によって、ＡｌＩｎＧａＮ等からなる電流狭
窄層１９（厚さ０．１μｍ程度）を形成する。Next, the sample is put into the MOVPE film forming apparatus again, and as shown in FIG. 3C, the current confinement layer 19 (having a thickness of 0. 1 μm) is formed.
【００７６】次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２０
を除去する。Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 20.
To remove.
【００７７】この段階で試料をエッチング装置から取り
出すと、図１（ｃ）に示したように、試料表面が大気な
どの酸素含有雰囲気に触れて酸化し、ダミー層１８ａお
よび電流狭窄層１９の露出面に酸化膜が形成される。こ
うした酸化膜は、結晶再成長の品質を低下させたり、素
子の電気抵抗の上昇を招く。When the sample is taken out of the etching apparatus at this stage, as shown in FIG. 1C, the sample surface is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the atmosphere and is oxidized to expose the dummy layer 18a and the current confinement layer 19. An oxide film is formed on the surface. Such an oxide film deteriorates the quality of crystal regrowth and increases the electric resistance of the device.
【００７８】次に試料を再びＭＯＶＰＥ成膜装置に投入
し、試料を例えば約１０００℃の高温に維持した状態
で、例えば水素ガスなどの還元性ガスを供給してガスエ
ッチングを実施すると、ダミー層１８ａが除去されると
ともに、電流狭窄層１９の露出面に形成された酸化膜が
除去される。Next, the sample is put into the MOVPE film forming apparatus again, and when the sample is maintained at a high temperature of, for example, about 1000 ° C. and a reducing gas such as hydrogen gas is supplied to perform gas etching, the dummy layer is formed. 18a is removed, and the oxide film formed on the exposed surface of the current constriction layer 19 is removed.
【００７９】なお、電流狭窄層１９は他の層より電気抵
抗を高くする必要があるため、高い電気抵抗を示す酸化
膜が残存していることが好ましく、これによって電流狭
窄の効果が高くなり、発光効率が向上する。Since the electric current constricting layer 19 needs to have a higher electric resistance than the other layers, it is preferable that an oxide film having a high electric resistance remains, which enhances the effect of the electric current constriction. Luminous efficiency is improved.
【００８０】さらにガスエッチングが進行して、ガスエ
ッチング停止層１７に達すると、図３（ｄ）に示すよう
に、エッチング進行が停止する。こうしてガスエッチン
グが活性層１５に及ぶのを確実に防止でき、しかも内ガ
イド層１６の厚さ精度を向上できる。When the gas etching further progresses and reaches the gas etching stop layer 17, the etching progress is stopped as shown in FIG. 3 (d). In this way, the gas etching can be surely prevented from reaching the active layer 15, and the accuracy of the thickness of the inner guide layer 16 can be improved.
【００８１】次に図３（ｅ）に示すように、同じＭＯＶ
ＰＥ成膜装置を用いて、ガスエッチング停止層１７およ
び電流狭窄層１９の上に、順次、ｐ−ＧａＮ等からなる
外ガイド層２１（厚さ０．１μｍ程度）、ｐ−ＡｌＧａ
Ｎ等からなるクラッド層２２（厚さ０．５μｍ程度）、
ｐ−ＧａＮ等からなるコンタクト層２３（厚さ０．０１
μｍ程度）を形成する。ガスエッチング停止層１７およ
び電流狭窄層１９の上面はガスエッチングによって清浄
に保たれているため、結晶性が良好になる。Next, as shown in FIG. 3 (e), the same MOV
Using a PE film forming apparatus, an outer guide layer 21 (having a thickness of about 0.1 μm) made of p-GaN or the like, and p-AlGa are sequentially formed on the gas etching stop layer 17 and the current confinement layer 19.
A clad layer 22 made of N or the like (thickness of about 0.5 μm),
A contact layer 23 (thickness 0.01
μm) is formed. Since the upper surfaces of the gas etching stop layer 17 and the current confinement layer 19 are kept clean by gas etching, the crystallinity becomes good.
【００８２】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、コンタクト層２３の上にＳｉＯ２等からなるマスク
２４を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリ
ソグラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処
理などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に
投入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフ
ッ酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２
４に所望のパターンを形成する。ここでは、活性層１５
の発光領域を回避するように、バッファ層１２を露出さ
せるためのパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and a mask 24 made of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the contact layer 23. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Then, the sample is taken out and put into an etching device, and dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 2
4 to form a desired pattern. Here, the active layer 15
A pattern for exposing the buffer layer 12 is formed so as to avoid the light emitting region.
【００８３】次に図３（ｆ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク２４で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、コンタクト層２３からバッファ
層１２に達するまでの部分を除去し、その後、マスク２
４をエッチングによって除去する。Next, as shown in FIG. 3F, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 24 to remove the portion from the contact layer 23 to the buffer layer 12, and then the mask 2
4 is removed by etching.
【００８４】次にバッファ層１２およびコンタクト層２
３の上に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極２５，２６を形成
し、アニーリング処理によってオーミック接触を得る。Next, the buffer layer 12 and the contact layer 2
Electrodes 25 and 26 made of Ni, Au, or the like are formed on the surface of 3 and an ohmic contact is obtained by an annealing process.
【００８５】次に図面の紙面垂直方向に沿って共振器の
光軸を形成するため、基板１１の裏面に所定ピッチのス
クライブ溝を形成した後、劈開によってレーザ共振端面
を形成する。レーザ共振端面には、所望の光反射率を有
する反射コートを形成してもよい。こうして半導体レー
ザ素子１０が得られる。Next, in order to form the optical axis of the resonator along the direction perpendicular to the plane of the drawing, after forming scribe grooves with a predetermined pitch on the back surface of the substrate 11, a laser resonance end surface is formed by cleavage. A reflection coat having a desired light reflectance may be formed on the laser resonance end face. Thus, the semiconductor laser device 10 is obtained.
【００８６】素子の動作に関して、電極２５，２６の間
を通電すると、電子と正孔が活性層１５に向かって供給
され、活性層１５での光利得が増加し、電子と正孔との
キャリア再結合によって光が放射される。このとき電流
狭窄層１９の存在によって、キャリアが空間的に集束さ
れるため、レーザ発振の閾値を低減化したり、発光効率
を向上できる。Regarding the operation of the device, when current is applied between the electrodes 25 and 26, electrons and holes are supplied toward the active layer 15, the optical gain in the active layer 15 is increased, and carriers of electrons and holes are increased. Light is emitted by recombination. At this time, the current confinement layer 19 causes the carriers to be spatially focused, so that the threshold value of laser oscillation can be reduced and the light emission efficiency can be improved.
【００８７】ここでは、電流狭窄層１９を活性層１５か
らｐ側に位置する半導体層に埋め込んだ例を示したが、
活性層１５からｎ側に位置する半導体層に埋め込んでも
よく、あるいはｐ側およびｎ側の半導体層の両方に設け
てもよい。Here, an example in which the current constriction layer 19 is embedded in the semiconductor layer located on the p side from the active layer 15 is shown.
It may be embedded in the semiconductor layer located on the n side from the active layer 15, or may be provided on both the p-side and n-side semiconductor layers.
【００８８】図４は、本発明に係る窒化物半導体素子お
よびその製造方法のさらに他の例を示す説明図である。
ここでは、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチル
インジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、アンモニア（ＮＨ３）等の原料ガスや、シラン
（ＳｉＨ４ ）、シクロペンタジエニルマグネシウム
（ＣＰ２ Ｍｇ）等のドーパントガスや、水素（Ｈ
２ ）、塩化水素（ＨＣｌ）等のエッチングガスや、窒
素（Ｎ２ ）等の不活性ガスなどを選択的に供給可能な
ＭＯＶＰＥ成膜装置を用いて半導体レーザ素子を製造す
る方法を例示するが、他の成膜装置も同様に適用でき
る。FIG. 4 is an explanatory view showing still another example of the nitride semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention.
Here, trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TM)
A), raw material gas such as ammonia (NH 3 ), dopant gas such as silane (SiH 4 ), cyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg), hydrogen (H)
2 ), a method of manufacturing a semiconductor laser device using a MOVPE film forming apparatus capable of selectively supplying an etching gas such as hydrogen chloride (HCl) or an inert gas such as nitrogen (N 2 ) will be exemplified. Other film forming apparatuses can be similarly applied.
【００８９】まず図４（ａ）に示すように、サファイア
等の電気絶縁性の基板１１を所望の温度に加熱制御した
状態で所望の原料ガスを供給して、基板１１上に、順
次、ｎ−ＧａＮ等からなるバッファ層１２（厚さ４μｍ
程度）、ｎ−ＡｌＧａＮ等からなるクラッド層１３（厚
さ１μｍ程度）、ｎ−ＧａＮ等からなるガイド層１４
（厚さ０．１μｍ程度）、ＩｎＧａＮ等からなる活性層
１５（厚さ０．０５μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等からなる
内ガイド層１６（厚さ０．５μｍ程度）、ＡｌＧａＮ等
からなるガスエッチング停止層１７（厚さ０．０１μｍ
程度）、ｐ−ＧａＮ等からなる外ガイド層１８（厚さ
０．０５μｍ程度）を形成する。バッファ層１２は導電
性を有し、電極接続用のコンタクト層としても機能す
る。First, as shown in FIG. 4A, a desired source gas is supplied in a state where the electrically insulating substrate 11 made of sapphire or the like is heated and controlled to a desired temperature, and n is sequentially supplied onto the substrate 11. -The buffer layer 12 made of GaN or the like (thickness 4 μm
C), a cladding layer 13 made of n-AlGaN or the like (thickness of about 1 μm), and a guide layer 14 made of n-GaN or the like.
(Thickness about 0.1 μm), active layer 15 made of InGaN or the like (thickness about 0.05 μm), inner guide layer 16 made of p-GaN or the like (thickness about 0.5 μm), gas etching made of AlGaN or the like. Stop layer 17 (thickness 0.01 μm
The outer guide layer 18 (having a thickness of about 0.05 μm) made of p-GaN or the like. The buffer layer 12 has conductivity and also functions as a contact layer for connecting electrodes.
【００９０】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、外ガイド層１８の上にＳｉＯ２等からなるマスク２
０を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリソ
グラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処理
などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２０
に所望のパターンを形成する。ここでは、電流狭窄層１
９の電流通過領域に対応したパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and the mask 2 made of SiO 2 or the like is formed on the outer guide layer 18.
0 is formed on the entire surface. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and dry etching using a fluorine gas or the like or wet etching using a hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 20.
To form a desired pattern. Here, the current confinement layer 1
A pattern corresponding to the current passage region 9 is formed.
【００９１】次に試料を再びＭＯＶＰＥ成膜装置に投入
し、図４（ｂ）に示すように、マスク２０以外の領域に
選択成長によって、ＡｌＩｎＧａＮ等からなる電流狭窄
層１９（厚さ０．１μｍ程度）を形成する。Next, the sample is put into the MOVPE film forming apparatus again, and as shown in FIG. 4B, the current confinement layer 19 (having a thickness of 0.1 μm) made of AlInGaN or the like is selectively grown in a region other than the mask 20. Form).
【００９２】次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２０
を除去する。Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and dry etching using a fluorine gas or the like or wet etching using a hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 20.
To remove.
【００９３】この段階で試料をエッチング装置から取り
出すと、図１（ｃ）に示したように、試料表面が大気な
どの酸素含有雰囲気に触れて酸化し、外ガイド層１８お
よび電流狭窄層１９の露出面に酸化膜が形成される。こ
うした酸化膜は、結晶再成長の品質を低下させたり、素
子の電気抵抗の上昇を招く。When the sample is taken out of the etching apparatus at this stage, as shown in FIG. 1C, the surface of the sample is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the atmosphere and is oxidized, so that the outer guide layer 18 and the current confinement layer 19 are formed. An oxide film is formed on the exposed surface. Such an oxide film deteriorates the quality of crystal regrowth and increases the electric resistance of the device.
【００９４】その対策として、試料を再びＭＯＶＰＥ成
膜装置に投入し、試料を例えば約１０００℃の高温に維
持した状態で、例えば水素ガスなどの還元性ガスを供給
してガスエッチングを実施すると、電流狭窄層１９およ
び外ガイド層１８の露出面に形成された酸化膜が除去さ
れる。このとき外ガイド層１８の露出面に存在するＧａ
Ｎの酸化膜は容易に除去され、電流狭窄層１９の露出面
に存在するＡｌＩｎＧａＮの酸化膜も除去されるもの
の、ＧａＮの酸化膜に比べて除去しにくい傾向がある。As a countermeasure, when the sample is put into the MOVPE film forming apparatus again and the sample is maintained at a high temperature of, for example, about 1000 ° C., a reducing gas such as hydrogen gas is supplied to carry out gas etching. The oxide film formed on the exposed surfaces of the current confinement layer 19 and the outer guide layer 18 is removed. At this time, Ga existing on the exposed surface of the outer guide layer 18
Although the oxide film of N is easily removed and the oxide film of AlInGaN existing on the exposed surface of the current confinement layer 19 is also removed, it tends to be more difficult to remove than the oxide film of GaN.
【００９５】なお、電流狭窄層１９は他の層より電気抵
抗を高くする必要があるため、高い電気抵抗を示す酸化
膜が残存していることが好ましく、これによって電流狭
窄の効果が高くなり、発光効率が向上する。Since the electric current constricting layer 19 needs to have a higher electric resistance than the other layers, it is preferable that an oxide film having a high electric resistance remains, which enhances the effect of the electric current constriction. Luminous efficiency is improved.
【００９６】さらにガスエッチングを続行すると、図１
（ｄ）に示したように、下方に向かってエッチングが進
行し、外ガイド層１８がストライプ状に除去され、ガス
エッチング停止層１７に達すると、エッチング進行が停
止する。こうしてガスエッチングが活性層１５に及ぶの
を確実に防止でき、しかも内ガイド層１６の厚さ精度を
向上できる。When the gas etching is further continued, as shown in FIG.
As shown in (d), when the etching progresses downward, the outer guide layer 18 is removed in stripes and reaches the gas etching stop layer 17, the etching progress is stopped. In this way, the gas etching can be surely prevented from reaching the active layer 15, and the accuracy of the thickness of the inner guide layer 16 can be improved.
【００９７】次に図４（ｄ）に示すように、同じＭＯＶ
ＰＥ成膜装置を用いて、外ガイド層１８のストライプ開
口部および電流狭窄層１９の上に、順次、ｐ−ＧａＮ等
からなる外ガイド層２１（厚さ０．１μｍ程度）、ｐ−
ＡｌＧａＮ等からなるクラッド層２２（厚さ０．５μｍ
程度）、ｐ−ＧａＮ等からなるコンタクト層２３（厚さ
０．０１μｍ程度）を形成する。外ガイド層１８と外ガ
イド層２１との界面はガスエッチングによって清浄に保
たれているため、結晶性が良好になる。Next, as shown in FIG. 4D, the same MOV
Using a PE film forming apparatus, an outer guide layer 21 (thickness of about 0.1 μm) made of p-GaN or the like and a p− layer are sequentially formed on the stripe opening of the outer guide layer 18 and the current confinement layer 19.
The clad layer 22 made of AlGaN or the like (thickness 0.5 μm
Contact layer 23 (having a thickness of about 0.01 μm) made of p-GaN or the like. Since the interface between the outer guide layer 18 and the outer guide layer 21 is kept clean by gas etching, the crystallinity becomes good.
【００９８】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、コンタクト層２３の上にＳｉＯ２等からなるマスク
２４を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリ
ソグラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処
理などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に
投入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフ
ッ酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク２
４に所望のパターンを形成する。ここでは、活性層１５
の発光領域を回避するように、バッファ層１２を露出さ
せるためのパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and a mask 24 made of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the contact layer 23. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Then, the sample is taken out and put into an etching device, and dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 2
4 to form a desired pattern. Here, the active layer 15
A pattern for exposing the buffer layer 12 is formed so as to avoid the light emitting region.
【００９９】次に図４（ｅ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク２４で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、コンタクト層２３からバッファ
層１２に達するまでの部分を除去し、その後、マスク２
４をエッチングによって除去する。Next, as shown in FIG. 4E, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), and electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 24 to remove the portion from the contact layer 23 to the buffer layer 12, and then the mask 2
4 is removed by etching.
【０１００】次にバッファ層１２およびコンタクト層２
３の上に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極２５，２６を形成
し、アニーリング処理によってオーミック接触を得る。Next, the buffer layer 12 and the contact layer 2
Electrodes 25 and 26 made of Ni, Au, or the like are formed on the surface of 3 and an ohmic contact is obtained by an annealing process.
【０１０１】次に図面の紙面垂直方向に沿って共振器の
光軸を形成するため、基板１１の裏面に所定ピッチのス
クライブ溝を形成した後、劈開によってレーザ共振端面
を形成する。レーザ共振端面には、所望の光反射率を有
する反射コートを形成してもよい。こうして半導体レー
ザ素子１０が得られる。Next, in order to form the optical axis of the resonator along the direction perpendicular to the paper surface of the drawing, after forming scribe grooves with a predetermined pitch on the back surface of the substrate 11, a laser resonance end surface is formed by cleavage. A reflection coat having a desired light reflectance may be formed on the laser resonance end face. Thus, the semiconductor laser device 10 is obtained.
【０１０２】素子の動作に関して、電極２５，２６の間
を通電すると、電子と正孔が活性層１５に向かって供給
され、活性層１５での光利得が増加し、電子と正孔との
キャリア再結合によって光が放射される。このとき電流
狭窄層１９の存在によって、キャリアが空間的に集束さ
れるため、レーザ発振の閾値を低減化したり、発光効率
を向上できる。Regarding the operation of the device, when current is applied between the electrodes 25 and 26, electrons and holes are supplied toward the active layer 15, the optical gain in the active layer 15 is increased, and carriers of electrons and holes are increased. Light is emitted by recombination. At this time, the current confinement layer 19 causes the carriers to be spatially focused, so that the threshold value of laser oscillation can be reduced and the light emission efficiency can be improved.
【０１０３】ここでは、電流狭窄層１９を活性層１５か
らｐ側に位置する半導体層に埋め込んだ例を示したが、
活性層１５からｎ側に位置する半導体層に埋め込んでも
よく、あるいはｐ側およびｎ側の半導体層の両方に設け
てもよい。Here, an example in which the current constriction layer 19 is embedded in the semiconductor layer located on the p side from the active layer 15 is shown.
It may be embedded in the semiconductor layer located on the n side from the active layer 15, or may be provided on both the p-side and n-side semiconductor layers.
【０１０４】図５は、本発明に係る窒化物半導体素子お
よびその製造方法の別の例を示す説明図である。ここで
は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、
アンモニア（ＮＨ３ ）等の原料ガスや、シラン（Ｓｉ
Ｈ４ ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ ２
Ｍｇ）等のドーパントガスや、水素（Ｈ２ ）、塩化
水素（ＨＣｌ）等のエッチングガスや、窒素（Ｎ２ ）
等の不活性ガスなどを選択的に供給可能なＭＯＶＰＥ成
膜装置を用いて発光ダイオード素子を製造する方法を例
示するが、他の成膜装置も同様に適用できる。FIG. 5 shows a nitride semiconductor device according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing another example of the manufacturing method and the manufacturing method thereof. here
Is trimethylgallium (TMG), trimethylindyne
Um (TMI), trimethyl aluminum (TMA),
Ammonia (NHThree ) Or other source gas, or silane (Si
HFour ), Cyclopentadienyl magnesium (CP Two
Dopant gas such as Mg) or hydrogen (HTwo ),chloride
Etching gas such as hydrogen (HCl) or nitrogen (NTwo )
MOVPE composition that can selectively supply inert gas, etc.
An example of a method of manufacturing a light emitting diode element using a film device
Although shown, other film forming apparatuses can be similarly applied.
【０１０５】まず図５（ａ）に示すように、サファイア
等の電気絶縁性の基板３１を所望の温度に加熱制御した
状態で所望の原料ガスを供給して、基板３１上に、順
次、ｎ−ＧａＮ等からなるバッファ層３２（厚さ４μｍ
程度）、ｎ−ＧａＮ等からなるクラッド層３４（厚さ１
μｍ程度）、ＩｎＧａＮ等からなる活性層３５（厚さ
０．１μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等からなる内クラッド層
３６（厚さ０．１μｍ程度）、ＡｌＧａＮ等からなるガ
スエッチング停止層３７（厚さ０．０１μｍ程度）、ｐ
−ＧａＮ等からなる外クラッド層３８（厚さ０．１μｍ
程度）、ＡｌＩｎＧａＮ等からなる電流狭窄層３９（厚
さ０．０５〜０．１μｍ程度）を形成する。バッファ層
３２は導電性を有し、電極接続用のコンタクト層として
も機能する。First, as shown in FIG. 5A, a desired source gas is supplied in a state where an electrically insulating substrate 31 such as sapphire is heated and controlled to a desired temperature, and n is sequentially supplied onto the substrate 31. -The buffer layer 32 made of GaN or the like (thickness 4 μm
Clad layer 34 (thickness: 1)
μm), an active layer 35 made of InGaN or the like (thickness of about 0.1 μm), an inner cladding layer 36 made of p-GaN or the like (thickness of about 0.1 μm), a gas etching stop layer 37 made of AlGaN or the like (thickness). 0.01 μm), p
-Outer clad layer 38 made of GaN or the like (thickness 0.1 μm
Current confinement layer 39 (having a thickness of about 0.05 to 0.1 μm) made of AlInGaN or the like. The buffer layer 32 has conductivity and also functions as a contact layer for connecting electrodes.
【０１０６】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、電流狭窄層３９の上にＳｉＯ２等からなるマスク４
０を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリソ
グラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処理
などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク４０
に所望のパターンを形成する。ここでは、電流狭窄層３
９の電流通過領域に対応したパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and the mask 4 made of SiO 2 or the like is formed on the current confinement layer 39.
0 is formed on the entire surface. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and the mask 40 is formed by dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like.
To form a desired pattern. Here, the current confinement layer 3
A pattern corresponding to the current passage region 9 is formed.
【０１０７】次に図５（ｂ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク４０で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、電流狭窄層３９の上面から外ク
ラッド層３８の途中までの部分を除去すると、ストライ
プ状の溝Ｓが形成され、その後、マスク４０をエッチン
グによって除去する。Next, as shown in FIG. 5B, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 40, and the portion from the upper surface of the current confinement layer 39 to the middle of the outer cladding layer 38 is removed. -Shaped groove S is formed, and then the mask 40 is removed by etching.
【０１０８】この段階で試料をエッチング装置から取り
出すと、図１（ｃ）に示したように、試料表面が大気な
どの酸素含有雰囲気に触れて酸化し、電流狭窄層３９お
よび外クラッド層３８の露出面に酸化膜が形成される。
こうした酸化膜は、結晶再成長の品質を低下させたり、
素子の電気抵抗の上昇を招く。When the sample is taken out of the etching apparatus at this stage, as shown in FIG. 1C, the surface of the sample is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the atmosphere and is oxidized, and the current confinement layer 39 and the outer cladding layer 38 are oxidized. An oxide film is formed on the exposed surface.
Such an oxide film deteriorates the quality of crystal regrowth,
This causes an increase in the electric resistance of the element.
【０１０９】その対策として、試料を再びＭＯＶＰＥ成
膜装置に投入し、試料を例えば約１０００℃の高温に維
持した状態で、例えば水素ガスなどの還元性ガスを供給
してガスエッチングを実施すると、電流狭窄層３９およ
び外クラッド層３８の露出面に形成された酸化膜が除去
される。このとき外クラッド層３８の露出面に存在する
ＧａＮの酸化膜は容易に除去され、電流狭窄層３９の露
出面に存在するＡｌＩｎＧａＮの酸化膜も除去されるも
のの、ＧａＮの酸化膜に比べて除去しにくい傾向があ
る。As a countermeasure, when the sample is put into the MOVPE film forming apparatus again and the sample is maintained at a high temperature of, for example, about 1000 ° C., a reducing gas such as hydrogen gas is supplied to carry out gas etching. The oxide film formed on the exposed surfaces of the current confinement layer 39 and the outer cladding layer 38 is removed. At this time, the GaN oxide film existing on the exposed surface of the outer cladding layer 38 is easily removed, and the AlInGaN oxide film existing on the exposed surface of the current confinement layer 39 is also removed, but it is removed as compared with the GaN oxide film. Tends to be difficult to do.
【０１１０】なお、電流狭窄層３９は他の層より電気抵
抗を高くする必要があるため、高い電気抵抗を示す酸化
膜が残存していることが好ましく、これによって電流狭
窄の効果が高くなり、発光効率が向上する。Since the electric current constricting layer 39 needs to have a higher electric resistance than the other layers, it is preferable that an oxide film having a high electric resistance remains, which enhances the effect of the electric current constriction. Luminous efficiency is improved.
【０１１１】さらにガスエッチングを続行すると、図１
（ｄ）に示したように、溝Ｓの下方に向かってエッチン
グが進行し、外クラッド層３８の残り部分も除去され、
ガスエッチング停止層３７に達すると、エッチング進行
が停止する。こうしてガスエッチングが活性層３５に及
ぶのを確実に防止でき、しかも内クラッド層３６の厚さ
精度を向上できる。When the gas etching is further continued, as shown in FIG.
As shown in (d), the etching progresses downward in the groove S, and the remaining portion of the outer cladding layer 38 is also removed.
When the gas etching stop layer 37 is reached, the etching progress is stopped. In this way, the gas etching can be surely prevented from reaching the active layer 35, and the accuracy of the thickness of the inner cladding layer 36 can be improved.
【０１１２】次に図５（ｃ）に示すように、同じＭＯＶ
ＰＥ成膜装置を用いて、溝Ｓの部分および電流狭窄層３
９の上に、順次、ｐ−ＧａＮ等からなる外クラッド層４
１（厚さ０．１μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等からなるコン
タクト層４３（厚さ０．１μｍ程度）を形成する。外ク
ラッド層３８と外クラッド層４１との界面はガスエッチ
ングによって清浄に保たれているため、結晶性が良好に
なる。Next, as shown in FIG. 5C, the same MOV
The PE film forming apparatus is used to form the groove S and the current confinement layer 3.
9 on the outer cladding layer 4 made of p-GaN or the like.
1 (thickness: about 0.1 μm), and a contact layer 43 (thickness: about 0.1 μm) made of p-GaN or the like is formed. Since the interface between the outer cladding layer 38 and the outer cladding layer 41 is kept clean by gas etching, the crystallinity becomes good.
【０１１３】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、コンタクト層４３の上にＳｉＯ２等からなるマスク
４４を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリ
ソグラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処
理などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に
投入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフ
ッ酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク４
４に所望のパターンを形成する。ここでは、活性層３５
の発光領域を回避するように、バッファ層３２を露出さ
せるためのパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and a mask 44 made of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the contact layer 43. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and the mask 4 is formed by dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like.
4 to form a desired pattern. Here, the active layer 35
A pattern for exposing the buffer layer 32 is formed so as to avoid the light emitting region.
【０１１４】次に図５（ｄ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク４４で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、コンタクト層４３からバッファ
層３２に達するまでの部分を除去し、その後、マスク４
４をエッチングによって除去する。Next, as shown in FIG. 5D, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 44 to remove the portion from the contact layer 43 to the buffer layer 32, and then the mask 4
4 is removed by etching.
【０１１５】次にバッファ層３２およびコンタクト層４
３の上に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極４５，４６を形成
し、アニーリング処理によってオーミック接触を得る。Next, the buffer layer 32 and the contact layer 4
Electrodes 45 and 46 made of Ni, Au, or the like are formed on the surface of 3, and an ohmic contact is obtained by an annealing process.
【０１１６】次にフォトリソグラフィ法を用いて電極４
６に対して所望のパターンを形成する。ここでは、電流
狭窄層３９の電流通過領域を回避して、電流狭窄層３９
の平面パターンより狭くなるパターンを形成している。
次に電極４６と電極４６の間に発光波長に関する反射防
止コート４７をＣＶＤ法などを用いて形成しても構わな
い。こうして発光ダイオード素子３０が得られる。Next, the electrode 4 is formed by photolithography.
A desired pattern is formed for 6. Here, the current passage region of the current confinement layer 39 is avoided and the current confinement layer 39 is
The pattern is narrower than the flat pattern.
Next, an antireflection coating 47 relating to the emission wavelength may be formed between the electrodes 46 by using a CVD method or the like. Thus, the light emitting diode element 30 is obtained.
【０１１７】素子の動作に関して、電極４５，４６の間
を通電すると、電子と正孔が活性層３５に向かって供給
され、活性層３５において電子と正孔とのキャリア再結
合によって光が放射される。このとき電流狭窄層３９の
溝Ｓによって、キャリアが空間的に集束されるため、発
光領域を狭くして点状光源に近付けたり、発光効率を向
上できる。Regarding the operation of the device, when current is applied between the electrodes 45 and 46, electrons and holes are supplied toward the active layer 35, and light is emitted by carrier recombination of electrons and holes in the active layer 35. It At this time, since the carriers are spatially focused by the groove S of the current confinement layer 39, the light emitting region can be narrowed to approach the point light source and the light emitting efficiency can be improved.
【０１１８】また、電流狭窄層３９に複数の溝Ｓを平行
ストライプ状、格子状あるいはドットマトリクス状に設
けて、電極４６の間を介して上方に放射させることによ
って、２次元アレイの光源が得られる。Further, a plurality of grooves S are provided in the current confinement layer 39 in a parallel stripe shape, a lattice shape or a dot matrix shape, and the light is emitted upward through the space between the electrodes 46 to obtain a light source of a two-dimensional array. To be
【０１１９】ここでは、電流狭窄層３９を活性層３５か
らｐ側に位置する半導体層に埋め込んだ例を示したが、
活性層３５からｎ側に位置する半導体層に埋め込んでも
よく、あるいはｐ側およびｎ側の半導体層の両方に設け
てもよい。Here, an example in which the current constriction layer 39 is embedded in the semiconductor layer located on the p side from the active layer 35 is shown.
It may be embedded in the semiconductor layer located on the n side from the active layer 35, or may be provided in both the p-side and n-side semiconductor layers.
【０１２０】図５（ｅ）は、発光ダイオード素子３０の
他の構成例を示す。基板３１の上に、上述と同様な工程
によって、バッファ層３２からコンタクト層４３までを
形成した後、基板３１をエッチング等によって除去す
る。次に、バッファ層３２の下面およびコンタクト層４
３の上面に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極４５，４６をそ
れぞれ配置している。FIG. 5E shows another example of the structure of the light emitting diode element 30. After the buffer layer 32 to the contact layer 43 are formed on the substrate 31 by the same steps as described above, the substrate 31 is removed by etching or the like. Next, the lower surface of the buffer layer 32 and the contact layer 4
Electrodes 45 and 46 made of Ni, Au, etc. are arranged on the upper surface of No. 3, respectively.
【０１２１】図６は、本発明に係る窒化物半導体素子お
よびその製造方法のさらに別の例を示す説明図である。
ここでは、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチル
インジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、アンモニア（ＮＨ３）等の原料ガスや、シラン
（ＳｉＨ４ ）、シクロペンタジエニルマグネシウム
（ＣＰ２ Ｍｇ）等のドーパントガスや、水素（Ｈ
２ ）、塩化水素（ＨＣｌ）等のエッチングガスや、窒
素（Ｎ２ ）等の不活性ガスなどを選択的に供給可能な
ＭＯＶＰＥ成膜装置を用いて面発光型の半導体レーザ素
子を製造する方法を例示するが、他の成膜装置も同様に
適用できる。FIG. 6 is an explanatory view showing still another example of the nitride semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention.
Here, trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TM)
A), raw material gas such as ammonia (NH 3 ), dopant gas such as silane (SiH 4 ), cyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg), hydrogen (H)
2 ), a method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser device using a MOVPE film forming apparatus capable of selectively supplying an etching gas such as hydrogen chloride (HCl) or an inert gas such as nitrogen (N 2 ). However, other film forming apparatuses can be similarly applied.
【０１２２】まず図６（ａ）に示すように、サファイア
等の電気絶縁性の基板５１を所望の温度に加熱制御した
状態で所望の原料ガスを供給して、基板５１上に、順
次、ＡｌＮ／ＧａＮ，ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ，ＡｌＧａＮ
／ＧａＮ等の多層膜からなる光反射層５２と、ｎ−Ｇａ
Ｎ等からなるバッファ層５３（厚さ４μｍ程度）、ｎ−
ＧａＮ等からなるクラッド層５４（厚さ１μｍ程度）、
ＩｎＧａＮ等からなる活性層５５（厚さ０．１μｍ程
度）、ｐ−ＧａＮ等からなる内クラッド層５６（厚さ
０．１μｍ程度）、ＡｌＧａＮ等からなるガスエッチン
グ停止層５７（厚さ０．０１μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等
からなる外クラッド層５８（厚さ０．１μｍ程度）、Ａ
ｌＩｎＧａＮ等からなる電流狭窄層５９（厚さ０．０５
〜０．１μｍ程度）を形成する。バッファ層５３は導電
性を有し、電極接続用のコンタクト層としても機能す
る。First, as shown in FIG. 6A, a desired source gas is supplied in a state in which an electrically insulating substrate 51 such as sapphire is heated to a desired temperature, and AlN is sequentially applied onto the substrate 51. / GaN, AlN / AlGaN, AlGaN
A light reflection layer 52 made of a multilayer film such as / GaN, and n-Ga.
A buffer layer 53 made of N or the like (thickness of about 4 μm), n−
A clad layer 54 made of GaN or the like (thickness of about 1 μm),
An active layer 55 made of InGaN or the like (thickness of about 0.1 μm), an inner cladding layer 56 made of p-GaN or the like (thickness of about 0.1 μm), a gas etching stop layer 57 made of AlGaN or the like (thickness of 0.01 μm). The outer clad layer 58 (thickness of about 0.1 μm) made of p-GaN or the like, A
current confinement layer 59 (thickness 0.05
.About.0.1 μm) is formed. The buffer layer 53 has conductivity and also functions as a contact layer for connecting electrodes.
【０１２３】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、電流狭窄層５９の上にＳｉＯ２等からなるマスク６
０を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリソ
グラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処理
などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に投
入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフッ
酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク６０
に所望のパターンを形成する。ここでは、電流狭窄層５
９の電流通過領域に対応したパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and the mask 6 made of SiO 2 or the like is formed on the current confinement layer 59.
0 is formed on the entire surface. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching apparatus, and the mask 60 is formed by dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like.
To form a desired pattern. Here, the current confinement layer 5
The pattern corresponding to the current passage area 9 is formed.
【０１２４】次に図６（ｂ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク６０で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、電流狭窄層５９の上面から外ク
ラッド層５８の途中までの部分を除去すると、ストライ
プ状の溝Ｓが形成され、その後、マスク６０をエッチン
グによって除去する。Next, as shown in FIG. 6B, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 60 to remove the portion from the upper surface of the current constriction layer 59 to the middle of the outer cladding layer 58, and the stripes are formed. The groove S is formed, and then the mask 60 is removed by etching.
【０１２５】この段階で試料をエッチング装置から取り
出すと、図１（ｃ）に示したように、試料表面が大気な
どの酸素含有雰囲気に触れて酸化し、電流狭窄層５９お
よび外クラッド層５８の露出面に酸化膜が形成される。
こうした酸化膜は、結晶再成長の品質を低下させたり、
素子の電気抵抗の上昇を招く。When the sample is taken out of the etching apparatus at this stage, as shown in FIG. 1C, the sample surface is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the atmosphere and is oxidized, and the current confinement layer 59 and the outer cladding layer 58 are formed. An oxide film is formed on the exposed surface.
Such an oxide film deteriorates the quality of crystal regrowth,
This causes an increase in the electric resistance of the element.
【０１２６】その対策として、試料を再びＭＯＶＰＥ成
膜装置に投入し、試料を例えば約１０００℃の高温に維
持した状態で、例えば水素ガスなどの還元性ガスを供給
してガスエッチングを実施すると、電流狭窄層５９およ
び外クラッド層５８の露出面に形成された酸化膜が除去
される。このとき外クラッド層５８の露出面に存在する
ＧａＮの酸化膜は容易に除去され、電流狭窄層５９の露
出面に存在するＡｌＩｎＧａＮの酸化膜も除去されるも
のの、ＧａＮの酸化膜に比べて除去しにくい傾向があ
る。As a countermeasure, when the sample is put into the MOVPE film forming apparatus again, and the sample is maintained at a high temperature of, for example, about 1000 ° C., a reducing gas such as hydrogen gas is supplied to perform gas etching. The oxide film formed on the exposed surfaces of the current confinement layer 59 and the outer cladding layer 58 is removed. At this time, the GaN oxide film existing on the exposed surface of the outer cladding layer 58 is easily removed, and the AlInGaN oxide film existing on the exposed surface of the current confinement layer 59 is also removed, but it is removed as compared with the GaN oxide film. Tends to be difficult to do.
【０１２７】なお、電流狭窄層５９は他の層より電気抵
抗を高くする必要があるため、高い電気抵抗を示す酸化
膜が残存していることが好ましく、これによって電流狭
窄の効果が高くなり、発光効率が向上する。Since the electric current constricting layer 59 needs to have a higher electric resistance than the other layers, it is preferable that an oxide film having a high electric resistance remains, which enhances the effect of the electric current constriction. Luminous efficiency is improved.
【０１２８】さらにガスエッチングを続行すると、図１
（ｄ）に示したように、溝Ｓの下方に向かってエッチン
グが進行し、外クラッド層５８の残り部分も除去され、
ガスエッチング停止層５７に達すると、エッチング進行
が停止する。こうしてガスエッチングが活性層５５に及
ぶのを確実に防止でき、しかも内クラッド層５６の厚さ
精度を向上できる。When the gas etching is further continued, as shown in FIG.
As shown in (d), the etching progresses downward in the groove S, and the remaining portion of the outer cladding layer 58 is also removed.
When the gas etching stop layer 57 is reached, the etching progress is stopped. In this way, the gas etching can be surely prevented from reaching the active layer 55, and the thickness accuracy of the inner cladding layer 56 can be improved.
【０１２９】次に図６（ｃ）に示すように、同じＭＯＶ
ＰＥ成膜装置を用いて、溝Ｓの部分および電流狭窄層５
９の上に、順次、ｐ−ＧａＮ等からなる外クラッド層６
１（厚さ０．１μｍ程度）、ｐ−ＧａＮ等からなるコン
タクト層６３（厚さ０．１μｍ程度）を形成する。外ク
ラッド層５８と外クラッド層６１との界面はガスエッチ
ングによって清浄に保たれているため、結晶性が良好に
なる。Next, as shown in FIG. 6C, the same MOV
The PE film forming apparatus is used to form the groove S and the current confinement layer 5.
9 on the outer cladding layer 6 made of p-GaN or the like.
1 (thickness: about 0.1 μm), and a contact layer 63 (thickness: about 0.1 μm) made of p-GaN or the like is formed. Since the interface between the outer cladding layer 58 and the outer cladding layer 61 is kept clean by gas etching, the crystallinity becomes good.
【０１３０】次に試料を取り出してＣＶＤ装置に投入
し、コンタクト層６３の上にＳｉＯ２等からなるマスク
６４を全面に形成する。次に試料を取り出してフォトリ
ソグラフィ装置に投入し、レジスト塗布、露光、現像処
理などを行う。次に試料を取り出してエッチング装置に
投入して、フッ素ガス等を用いたドライエッチングやフ
ッ酸等を用いたウェットエッチングによって、マスク６
４に所望のパターンを形成する。ここでは、活性層５５
の発光領域を回避するように、バッファ層５３を露出さ
せるためのパターンを形成している。Next, the sample is taken out and put into a CVD apparatus, and a mask 64 made of SiO 2 or the like is formed on the entire surface of the contact layer 63. Next, the sample is taken out and put into a photolithography apparatus to perform resist coating, exposure, development processing and the like. Next, the sample is taken out and put into an etching device, and dry etching using fluorine gas or the like or wet etching using hydrofluoric acid or the like is performed to form the mask 6
4 to form a desired pattern. Here, the active layer 55
A pattern for exposing the buffer layer 53 is formed so as to avoid the light emitting region.
【０１３１】次に図６（ｄ）に示すように、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）、反応性イオンビームエッチン
グ（ＲＩＢＥ）、電子サイクロトロンエッチング（ＥＣ
Ｒ）、イオンビームエッチング等のドライエッチングに
よって、マスク６４で覆われていない露出部分に対して
エッチング処理を施し、コンタクト層６３からバッファ
層５３に達するまでの部分を除去し、その後、マスク６
４をエッチングによって除去する。Next, as shown in FIG. 6D, reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), electron cyclotron etching (EC).
R), dry etching such as ion beam etching is applied to the exposed portion not covered with the mask 64 to remove the portion from the contact layer 63 to the buffer layer 53, and then the mask 6
4 is removed by etching.
【０１３２】次にバッファ層５３およびコンタクト層６
３の上に、Ｎｉ，Ａｕ等からなる電極６５，６６を形成
し、アニーリング処理によってオーミック接触を得る。Next, the buffer layer 53 and the contact layer 6
Electrodes 65 and 66 made of Ni, Au, or the like are formed on the surface of 3 and an ohmic contact is obtained by an annealing process.
【０１３３】次にフォトリソグラフィ法を用いて電極６
６に対して所望のパターンを形成する。ここでは、電流
狭窄層５９の電流通過領域を回避して、電流狭窄層５９
の平面パターンより狭くなるパターンを形成している。
次に電極６６と電極６６の間にＳｉＯ２ ／ＺｒＯ２
等の多層膜からなる光反射層６７をＣＶＤ法などを用い
て形成する。こうして面発光型の半導体レーザ素子５０
が得られる。Next, the electrode 6 is formed by using the photolithography method.
A desired pattern is formed for 6. Here, the current passage region of the current confinement layer 59 is avoided, and the current confinement layer 59 is
The pattern is narrower than the flat pattern.
Next, between the electrodes 66 and 66, SiO 2 / ZrO 2
The light reflection layer 67 made of a multilayer film such as is formed by using the CVD method or the like. Thus, the surface-emitting type semiconductor laser device 50
Is obtained.
【０１３４】素子の動作に関して、電極６５，６６の間
を通電すると、電子と正孔が活性層５５に向かって供給
され、活性層５５での光利得が増加し、電子と正孔との
キャリア再結合によって光が放射される。光反射層５
２，６７は、積層方向に沿った光軸を有する光共振器を
構成し、レーザ発振光は光反射層６７を通過して上方に
放射される。Regarding the operation of the device, when current is applied between the electrodes 65 and 66, electrons and holes are supplied toward the active layer 55, the optical gain in the active layer 55 increases, and carriers of electrons and holes are increased. Light is emitted by recombination. Light reflection layer 5
Reference numerals 2 and 67 constitute an optical resonator having an optical axis along the stacking direction, and the laser oscillation light passes through the light reflection layer 67 and is emitted upward.
【０１３５】また、電流狭窄層５９の溝Ｓによって、キ
ャリアが空間的に集束されるため、レーザ発振の閾値を
低減化したり、発光効率を向上できる。Since the carriers are spatially focused by the groove S of the current confinement layer 59, the threshold of laser oscillation can be reduced and the luminous efficiency can be improved.
【０１３６】ここでは、電流狭窄層５９を活性層５５か
らｐ側に位置する半導体層に埋め込んだ例を示したが、
活性層５５からｎ側に位置する半導体層に埋め込んでも
よく、あるいはｐ側およびｎ側の半導体層の両方に設け
てもよい。Here, an example in which the current constriction layer 59 is embedded in the semiconductor layer located on the p side from the active layer 55 is shown.
It may be embedded in the semiconductor layer located on the n side from the active layer 55, or may be provided in both the p-side and n-side semiconductor layers.
【０１３７】以上の説明では、窒化物半導体素子として
半導体レーザや発光ダイオード等の発光素子を例示した
が、本発明はフォトダイオードなどの受光素子やＦＥＴ
などの回路素子など、各種の半導体素子にも適用可能で
ある。In the above description, a light emitting element such as a semiconductor laser or a light emitting diode is exemplified as the nitride semiconductor element, but the present invention is a light receiving element such as a photodiode or an FET.
It can also be applied to various semiconductor elements such as circuit elements.
【０１３８】また、活性層、クラッド層、電流狭窄層、
ガスエッチング停止層、バッファ層、ガイド層、コンタ
クト層、等の半導体層は、単一の層でも複数の層で構成
されたものでも構わない。In addition, an active layer, a clad layer, a current confinement layer,
The semiconductor layers such as the gas etching stop layer, the buffer layer, the guide layer, and the contact layer may be a single layer or a plurality of layers.
【０１３９】[0139]
【発明の効果】以上詳説したように、窒化物半導体層の
表面が大気などの酸素含有雰囲気に触れて酸化膜が生じ
た場合、例えば水素ガスなどの還元性ガスを用いたガス
エッチングを適用することによって、窒化物半導体層の
表面に形成された酸化膜を効率的に除去することができ
る。As described in detail above, when the surface of the nitride semiconductor layer is exposed to an oxygen-containing atmosphere such as the atmosphere to form an oxide film, gas etching using a reducing gas such as hydrogen gas is applied. Thus, the oxide film formed on the surface of the nitride semiconductor layer can be efficiently removed.
【０１４０】従って、酸化膜を除去した面を再成長界面
として次の窒化物半導体層を再成長させた場合、良好な
成膜を実現できる。また、電流通過部分に介在する酸化
膜を除去することによって、素子全体の電気抵抗を低減
化できる。Therefore, when the next nitride semiconductor layer is regrown using the surface from which the oxide film is removed as the regrowth interface, good film formation can be realized. Moreover, the electrical resistance of the entire element can be reduced by removing the oxide film interposed in the current passing portion.
【０１４１】また、ガスエッチング停止層を設けること
によって、ガスエッチングの除去深さを精度よく制御で
きるため、半導体層の寸法精度が向上して、良好な性能
を安定に実現できる。Further, by providing the gas etching stop layer, the removal depth of the gas etching can be controlled accurately, so that the dimensional accuracy of the semiconductor layer is improved and good performance can be stably realized.
【図１】 図１（ａ）および図１（ｂ）は本発明に係る
ガスエッチングプロセスを示す説明図であり、図１
（ｃ）および図１（ｄ）はガスエッチング停止層を設け
た場合のガスエッチングプロセスを示す説明図である。1 (a) and 1 (b) are explanatory views showing a gas etching process according to the present invention.
FIG. 1C and FIG. 1D are explanatory views showing a gas etching process when a gas etching stop layer is provided.
【図２】 本発明に係る窒化物半導体素子およびその製
造方法の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a nitride semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention.
【図３】 本発明に係る窒化物半導体素子およびその製
造方法の他の例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing another example of the nitride semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention.
【図４】 本発明に係る窒化物半導体素子およびその製
造方法のさらに他の例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing still another example of the nitride semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention.
【図５】 本発明に係る窒化物半導体素子およびその製
造方法の別の例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the nitride semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention.
【図６】 本発明に係る窒化物半導体素子およびその製
造方法のさらに別の例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing still another example of the nitride semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention.
１，１５，３５，５５ 活性層 ２，１３，２２，３４，５４ クラッド層 ２ａ，３６，５６ 内クラッド層 ２ｂ，３８，４１，５８，６１ 外クラッド層 ３，１９，３９，５９ 電流狭窄層 ４ 酸化膜 ５，１７，３７，５７ ガスエッチング停止層 １０，５０ 半導体レーザ素子 １１，３１，５１ 基板 １２，３２，５３ バッファ層 １４ ガイド層 １６ 内ガイド層 １８，２１ 外ガイド層 １８ａ ダミー層 ２３，４３，６３ コンタクト層 ２５，２６，４５，４６，６５，６６ 電極 ３０ 発光ダイオード素子 ４７ 反射防止コート ５２，６７ 光反射層 1,15,35,55 Active layer 2, 13, 22, 34, 54 Cladding layer 2a, 36, 56 Inner clad layer 2b, 38, 41, 58, 61 Outer clad layer 3,19,39,59 Current constriction layer 4 oxide film 5,17,37,57 Gas etching stop layer 10,50 Semiconductor laser device 11, 31, 51 substrate 12,32,53 buffer layer 14 Guide layer 16 Inner guide layer 18,21 Outer guide layer 18a Dummy layer 23,43,63 Contact layer 25, 26, 45, 46, 65, 66 electrodes 30 light emitting diode element 47 Anti-reflection coat 52,67 Light reflection layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB14 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AC13 AC15 BB16 HA03 HA23 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5F045 AA04 AB14 AB17 AB18 AC01 AC08 AC12 AC13 AC15 BB16 HA03 HA23
Claims (7)
と、 エッチングされた窒化物半導体層を酸素含有雰囲気に露
出する工程と、 窒化物半導体層の表面に形成された酸化膜をガスエッチ
ングで除去する工程と、 酸化膜が除去された表面に窒化物半導体層を再成長させ
る工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体素子の製
造方法。1. A step of etching a nitride semiconductor layer, a step of exposing the etched nitride semiconductor layer to an oxygen-containing atmosphere, and an oxide film formed on the surface of the nitride semiconductor layer is removed by gas etching. And a step of regrowth of the nitride semiconductor layer on the surface from which the oxide film has been removed.
と、 第１の窒化物半導体層の上にガスエッチング停止層を形
成する工程と、 ガスエッチング停止層の上に第２の窒化物半導体層を形
成する工程と、 第２の窒化物半導体層の上に第３の窒化物半導体層を形
成する工程と、 第３の窒化物半導体層から第２の窒化物半導体層の一部
に達するまでエッチングを施す工程と、 エッチングされた各窒化物半導体層を酸素含有雰囲気に
露出する工程と、 第２の窒化物半導体層の残部をガスエッチング停止層に
達するまでガスエッチングで除去する工程と、 第２の窒化物半導体層と接するように、第４の窒化物半
導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化物
半導体素子の製造方法。2. A step of forming a first nitride semiconductor layer, a step of forming a gas etching stop layer on the first nitride semiconductor layer, and a second nitride on the gas etching stop layer. Forming a semiconductor layer, forming a third nitride semiconductor layer on the second nitride semiconductor layer, and forming a third nitride semiconductor layer on a part of the second nitride semiconductor layer. Etching to reach the gas etching stop layer, exposing each etched nitride semiconductor layer to an oxygen-containing atmosphere, and removing the rest of the second nitride semiconductor layer by gas etching until reaching the gas etching stop layer. And a step of forming a fourth nitride semiconductor layer so that the fourth nitride semiconductor layer is in contact with the second nitride semiconductor layer.
工程と、 活性層の上に、第１の窒化物半導体層を形成する工程
と、 第１の窒化物半導体層の上にガスエッチング停止層を形
成する工程と、 ガスエッチング停止層の上に第２の窒化物半導体層を形
成する工程と、 第２の窒化物半導体層の上に電流狭窄層として第３の窒
化物半導体層を形成する工程と、 第３の窒化物半導体層から第２の窒化物半導体層の一部
に達するまでエッチングを施して、開口領域を形成する
工程と、 エッチングされた各窒化物半導体層を酸素含有雰囲気に
露出する工程と、 第２の窒化物半導体層の残部をガスエッチング停止層に
達するまでガスエッチングで除去する工程と、 第２の窒化物半導体層と接するように、第４の窒化物半
導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化物
半導体素子の製造方法。3. A step of forming an active layer made of a nitride semiconductor, a step of forming a first nitride semiconductor layer on the active layer, and a gas etching stop on the first nitride semiconductor layer. A step of forming a layer, a step of forming a second nitride semiconductor layer on the gas etching stop layer, and a step of forming a third nitride semiconductor layer as a current confinement layer on the second nitride semiconductor layer. And a step of performing etching from the third nitride semiconductor layer until a part of the second nitride semiconductor layer is formed to form an opening region, and the etched nitride semiconductor layers are subjected to an oxygen-containing atmosphere. Exposed to the second nitride semiconductor layer, a step of removing the remaining part of the second nitride semiconductor layer by gas etching until it reaches the gas etching stop layer, and a step of contacting the second nitride semiconductor layer with the fourth nitride semiconductor layer. And a step of forming Method of manufacturing a nitride semiconductor device characterized and.
し、 ガスエッチング停止層をＡｌＧａＮまたはＡｌＩｎＧａ
Ｎで形成することを特徴とする請求項２または３記載の
窒化物半導体素子の製造方法。4. The second nitride semiconductor layer is formed of GaN and the gas etching stop layer is AlGaN or AlInGa.
4. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 2, wherein the nitride semiconductor device is formed of N.
停止層と、 ガスエッチング停止層の上に、区分的に形成された第２
の窒化物半導体層と、 第２の窒化物半導体層の上に、区分的に形成された第３
の窒化物半導体層と、 第２の窒化物半導体層と接するように、ガスエッチング
停止層および第３の窒化物半導体層の上に形成された第
４の窒化物半導体層とを備えることを特徴とする窒化物
半導体素子。5. A first nitride semiconductor layer, a gas etching stop layer formed on the first nitride semiconductor layer, and a second partly formed on the gas etching stop layer.
And the third nitride semiconductor layer formed on the second nitride semiconductor layer and the third nitride semiconductor layer formed separately on the second nitride semiconductor layer.
And a fourth nitride semiconductor layer formed on the gas etching stop layer and the third nitride semiconductor layer so as to be in contact with the second nitride semiconductor layer. And a nitride semiconductor device.
停止層と、 ガスエッチング停止層の上に、区分的に形成された第２
の窒化物半導体層と、 第２の窒化物半導体層の上に、電流狭窄層として区分的
に形成された第３の窒化物半導体層と、 第２の窒化物半導体層と接するように、ガスエッチング
停止層および第３の窒化物半導体層の上に形成された第
４の窒化物半導体層とを備えることを特徴とする窒化物
半導体素子。6. An active layer made of a nitride semiconductor, a first nitride semiconductor layer formed on the active layer, a gas etching stop layer formed on the first nitride semiconductor layer, A second piece formed on the gas etching stop layer in a piecewise manner.
Of the nitride semiconductor layer, the third nitride semiconductor layer formed as a current confinement layer on the second nitride semiconductor layer, and the second nitride semiconductor layer so as to come into contact with the gas. A nitride semiconductor device, comprising: an etching stop layer and a fourth nitride semiconductor layer formed on the third nitride semiconductor layer.
れ、 ガスエッチング停止層がＡｌＧａＮまたはＡｌＩｎＧａ
Ｎで形成されることを特徴とする請求項５または６記載
の窒化物半導体素子。7. The second nitride semiconductor layer is formed of GaN and the gas etching stop layer is AlGaN or AlInGa.
The nitride semiconductor device according to claim 5, wherein the nitride semiconductor device is formed of N.
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- 2001-12-27 JP JP2001396945A patent/JP2003197534A/en active Pending
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