JP2003338662A - 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 - Google Patents
発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子Info
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- JP2003338662A JP2003338662A JP2002147777A JP2002147777A JP2003338662A JP 2003338662 A JP2003338662 A JP 2003338662A JP 2002147777 A JP2002147777 A JP 2002147777A JP 2002147777 A JP2002147777 A JP 2002147777A JP 2003338662 A JP2003338662 A JP 2003338662A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リッジ状にドライエッチングする際に、エッ
チングする深さの制御を容易にし、半導体層の厚さを精
度よく調整することにより、閾値電流などの特性が安定
で、生産効率が高く、再現性のよいリッジ導波路型窒化
物半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 リッジ状にドライエッチングするコンタ
クト層と、活性層との間にエッチング速度変更層を有す
るリッジ導波路型窒化物半導体発光素子の製造方法であ
って、リッジ状にドライエッチングするときにウェハの
表面に光を照射し、反射光の膜厚干渉信号によりエッチ
ング速度変更層を検出し、エッチングする深さを制御す
る。
チングする深さの制御を容易にし、半導体層の厚さを精
度よく調整することにより、閾値電流などの特性が安定
で、生産効率が高く、再現性のよいリッジ導波路型窒化
物半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 リッジ状にドライエッチングするコンタ
クト層と、活性層との間にエッチング速度変更層を有す
るリッジ導波路型窒化物半導体発光素子の製造方法であ
って、リッジ状にドライエッチングするときにウェハの
表面に光を照射し、反射光の膜厚干渉信号によりエッチ
ング速度変更層を検出し、エッチングする深さを制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤色領域から紫外
光領域で発光可能なリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子およびその製造方法に関する。
光領域で発光可能なリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リッジ導波路型窒化物半導体発光素子の
典型的な構造を図４に示す。この例では、サファイア基
板４０１に、ＡｌＧａＮバッファ層４０２、ｎ型ＧａＮ
層４０３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０４、ＩｎＧａ
Ｎ活性層４０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ+
型ＧａＮコンタクト層を積層した後、エッチングにより
リッジ状のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０６およびｐ+
型ＧａＮコンタクト層４１０を形成し、最後に電極４１
１を形成する。リッジ導波路型化合物半導体発光素子で
は、活性層からリッジ部分の底面までの距離を正確に制
御することが重要である。この距離によりリッジ導波路
内外の実効屈折率差が変化するため、この距離がばらつ
くと、水平横方向の光の分布が変化し、遠視野像および
閾値電流などの特性がばらつくことになる。
典型的な構造を図４に示す。この例では、サファイア基
板４０１に、ＡｌＧａＮバッファ層４０２、ｎ型ＧａＮ
層４０３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４０４、ＩｎＧａ
Ｎ活性層４０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ+
型ＧａＮコンタクト層を積層した後、エッチングにより
リッジ状のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０６およびｐ+
型ＧａＮコンタクト層４１０を形成し、最後に電極４１
１を形成する。リッジ導波路型化合物半導体発光素子で
は、活性層からリッジ部分の底面までの距離を正確に制
御することが重要である。この距離によりリッジ導波路
内外の実効屈折率差が変化するため、この距離がばらつ
くと、水平横方向の光の分布が変化し、遠視野像および
閾値電流などの特性がばらつくことになる。
【０００３】ＧａＡｓ系化合物半導体発光素子を製造す
る場合には、ＧａＡｓ系化合物半導体層に対して選択性
の優れたエッチング液を使用するウェットエッチングが
行なわれ、エッチングストップ層により、素子特性のバ
ラツキの原因となる膜厚を精度よく制御することが可能
である。一方、ＧａＮ系化合物半導体発光素子を製造す
る場合には、適当なエッチング液がないため、ドライエ
ッチングが行なわれる。しかし、ドライエッチングでは
ＧａＮ系化合物半導体層に対する十分な選択性がないた
め、リッジ導波路型化合物半導体発光素子を再現性よく
製造することが困難である。たとえば、図４の例であれ
ば、ドライエッチングによりリッジ状のｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層４０６およびｐ+型ＧａＮコンタクト層４１
０を形成する際、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０６の厚
さを精度よく制御することは非常に困難である。
る場合には、ＧａＡｓ系化合物半導体層に対して選択性
の優れたエッチング液を使用するウェットエッチングが
行なわれ、エッチングストップ層により、素子特性のバ
ラツキの原因となる膜厚を精度よく制御することが可能
である。一方、ＧａＮ系化合物半導体発光素子を製造す
る場合には、適当なエッチング液がないため、ドライエ
ッチングが行なわれる。しかし、ドライエッチングでは
ＧａＮ系化合物半導体層に対する十分な選択性がないた
め、リッジ導波路型化合物半導体発光素子を再現性よく
製造することが困難である。たとえば、図４の例であれ
ば、ドライエッチングによりリッジ状のｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層４０６およびｐ+型ＧａＮコンタクト層４１
０を形成する際、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４０６の厚
さを精度よく制御することは非常に困難である。
【０００４】特開平９−２９８３４３号公報には、活性
層上の第２クラッド層の上にドライエッチストップ層と
してＡｌＩｎＧａＮを積層し、その膜厚を非常に薄くし
て、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ法（電子サイクロトロン共鳴を利
用した反応性イオンビームエッチング法）でエッチング
するリッジ導波路型半導体発光素子の製造方法が紹介さ
れている。また、特開平１０−３２６９４０号公報に
は、Ｉｎを含むＩＩＩ族窒化物材料で活性層よりも禁制
帯幅の大きい材料からなるエッチングストップ層を活性
層の近傍に積層し、エッチングストップ層の表面までＩ
ｎを含まないＩＩＩ族窒化物材料からなる層をエッチン
グし、リッジ構造を形成する窒化物半導体発光素子が紹
介されている。
層上の第２クラッド層の上にドライエッチストップ層と
してＡｌＩｎＧａＮを積層し、その膜厚を非常に薄くし
て、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ法（電子サイクロトロン共鳴を利
用した反応性イオンビームエッチング法）でエッチング
するリッジ導波路型半導体発光素子の製造方法が紹介さ
れている。また、特開平１０−３２６９４０号公報に
は、Ｉｎを含むＩＩＩ族窒化物材料で活性層よりも禁制
帯幅の大きい材料からなるエッチングストップ層を活性
層の近傍に積層し、エッチングストップ層の表面までＩ
ｎを含まないＩＩＩ族窒化物材料からなる層をエッチン
グし、リッジ構造を形成する窒化物半導体発光素子が紹
介されている。
【０００５】しかし、エッチングストップ層の厚さのバ
ラツキおよびエッチング時のウェハの温度変動により、
エッチングストップ層でエッチングが止まらない場合が
多く、歩留りが低下する原因になっている。
ラツキおよびエッチング時のウェハの温度変動により、
エッチングストップ層でエッチングが止まらない場合が
多く、歩留りが低下する原因になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、リッ
ジ状にドライエッチングする際に、エッチングする深さ
の制御を容易にし、半導体層の厚さを精度よく調整する
ことにより、閾値電流などの特性が安定で、生産効率が
高く、再現性のよいリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子を提供することにある。
ジ状にドライエッチングする際に、エッチングする深さ
の制御を容易にし、半導体層の厚さを精度よく調整する
ことにより、閾値電流などの特性が安定で、生産効率が
高く、再現性のよいリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の発光素子の製造
方法は、リッジ状にドライエッチングするコンタクト層
と、活性層との間にエッチング速度変更層を有するリッ
ジ導波路型窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
リッジ状にドライエッチングするときにウェハの表面に
光を照射し、反射光の膜厚干渉信号によりエッチング速
度変更層を検出し、エッチングする深さを制御すること
を特徴とする。
方法は、リッジ状にドライエッチングするコンタクト層
と、活性層との間にエッチング速度変更層を有するリッ
ジ導波路型窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
リッジ状にドライエッチングするときにウェハの表面に
光を照射し、反射光の膜厚干渉信号によりエッチング速
度変更層を検出し、エッチングする深さを制御すること
を特徴とする。
【０００８】ウェハの表面に照射する光の波長は７００
ｎｍ以下が好ましく、エッチングには塩素系ガスを使用
することが好ましい。
ｎｍ以下が好ましく、エッチングには塩素系ガスを使用
することが好ましい。
【０００９】本発明の発光素子は、リッジ状にドライエ
ッチングするコンタクト層と、活性層との間にエッチン
グ速度変更層を有するリッジ導波路型窒化物半導体発光
素子であって、エッチング速度変更層がＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体からなり、ＩＩＩ族元素はＡｌ、Ｉｎまたは
Ｇａであり、Ｖ族元素はＮ、ＡｓまたはＰであることを
特徴とする。
ッチングするコンタクト層と、活性層との間にエッチン
グ速度変更層を有するリッジ導波路型窒化物半導体発光
素子であって、エッチング速度変更層がＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体からなり、ＩＩＩ族元素はＡｌ、Ｉｎまたは
Ｇａであり、Ｖ族元素はＮ、ＡｓまたはＰであることを
特徴とする。
【００１０】エッチング速度変更層は、エネルギギャッ
プが活性層のエネルギギャップより大きく、厚さが５０
Å以上で、多層からなるものが好ましい。
プが活性層のエネルギギャップより大きく、厚さが５０
Å以上で、多層からなるものが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、リッジ状にドライエッ
チングするコンタクト層と、活性層との間にエッチング
速度変更層を有するリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子の製造方法であって、リッジ状にドライエッチングす
るときにウェハの表面に光を照射し、反射光の膜厚干渉
信号によりエッチング速度変更層を検出し、エッチング
する深さを制御することを特徴とする。
チングするコンタクト層と、活性層との間にエッチング
速度変更層を有するリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子の製造方法であって、リッジ状にドライエッチングす
るときにウェハの表面に光を照射し、反射光の膜厚干渉
信号によりエッチング速度変更層を検出し、エッチング
する深さを制御することを特徴とする。
【００１２】図１に示すように、エッチング速度変更層
１０７は、コンタクト層１１０と活性層１０５との間に
積層する。図１の例では、エッチング速度変更層１０７
は、２つのＡｌＧａＮクラッド層１０６，１０９の間に
積層している。このような層構造を有するウェハをエッ
チングする場合に、ウェハの表面に光を照射すると、ウ
ェハの表面における反射光と、すぐ下の層との界面にお
ける反射光とでは、エッチングしている層の厚さに応じ
て光の位相がずれるため、反射光同士で干渉が起こる。
エッチングが進むにつれて層の厚さが減少していくた
め、干渉の程度も変化し、また、エッチングしやすく、
層の厚さの減少速度が速い場合には、干渉の程度の変化
する速度も速くなる。このような厚さにともなって変化
する干渉の程度、すなわち、膜厚信号強度は、図２に示
すグラフに表すことができ、エッチング速度が速くなる
につれて、膜厚干渉信号の波長は短くなる。したがっ
て、膜厚干渉信号の波形を観察しながらエッチングする
ことにより、エッチング速度の変化を検出することがで
きる。
１０７は、コンタクト層１１０と活性層１０５との間に
積層する。図１の例では、エッチング速度変更層１０７
は、２つのＡｌＧａＮクラッド層１０６，１０９の間に
積層している。このような層構造を有するウェハをエッ
チングする場合に、ウェハの表面に光を照射すると、ウ
ェハの表面における反射光と、すぐ下の層との界面にお
ける反射光とでは、エッチングしている層の厚さに応じ
て光の位相がずれるため、反射光同士で干渉が起こる。
エッチングが進むにつれて層の厚さが減少していくた
め、干渉の程度も変化し、また、エッチングしやすく、
層の厚さの減少速度が速い場合には、干渉の程度の変化
する速度も速くなる。このような厚さにともなって変化
する干渉の程度、すなわち、膜厚信号強度は、図２に示
すグラフに表すことができ、エッチング速度が速くなる
につれて、膜厚干渉信号の波長は短くなる。したがっ
て、膜厚干渉信号の波形を観察しながらエッチングする
ことにより、エッチング速度の変化を検出することがで
きる。
【００１３】図２の例では、エッチング速度変更層と、
エッチング速度変更層よりエッチング速度の速いＡｌＧ
ａＮクラッド層とでは、膜厚干渉信号の周波数が異なる
ため、膜厚干渉信号の波形を観察しながらエッチングす
ることにより、エッチング速度変更層を容易に検出でき
る。このため、エッチング速度変更層のエッチングのみ
で止めることもでき、さらに進めて、エッチング速度変
更層の下に積層しているクラッド層などの厚さに基づ
き、設計どおりの厚さにまでエッチングすることも容易
である。したがって、エッチングする深さを容易に制御
することができ、エッチングしている層の厚さを正確に
調整することが可能となる。
エッチング速度変更層よりエッチング速度の速いＡｌＧ
ａＮクラッド層とでは、膜厚干渉信号の周波数が異なる
ため、膜厚干渉信号の波形を観察しながらエッチングす
ることにより、エッチング速度変更層を容易に検出でき
る。このため、エッチング速度変更層のエッチングのみ
で止めることもでき、さらに進めて、エッチング速度変
更層の下に積層しているクラッド層などの厚さに基づ
き、設計どおりの厚さにまでエッチングすることも容易
である。したがって、エッチングする深さを容易に制御
することができ、エッチングしている層の厚さを正確に
調整することが可能となる。
【００１４】エッチング速度変更層は、ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体発光素子の構成層であるため、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなるものを用い、ＩＩＩ族元素はＡ
ｌ、ＩｎまたはＧａであり、Ｖ族元素はＮ、Ａｓまたは
Ｐである。ドライエッチングの過程において、エッチン
グ速度変更層に到達する前の層と、エッチング速度変更
層とで、エッチング速度が十分に異なることが好まし
い。ドライエッチングの速度が十分に異なる化合物を隣
接させることにより、ウェハの温度変動があっても、エ
ッチング速度の変化を知ることができ、エッチングする
深さを制御する精度が向上する。たとえば、エッチング
速度変更層に到達する前の層がＡｌＧａＮからなる場合
は、エッチング速度変更層はＩｎＧａＮからなるものが
好ましい。
合物半導体発光素子の構成層であるため、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなるものを用い、ＩＩＩ族元素はＡ
ｌ、ＩｎまたはＧａであり、Ｖ族元素はＮ、Ａｓまたは
Ｐである。ドライエッチングの過程において、エッチン
グ速度変更層に到達する前の層と、エッチング速度変更
層とで、エッチング速度が十分に異なることが好まし
い。ドライエッチングの速度が十分に異なる化合物を隣
接させることにより、ウェハの温度変動があっても、エ
ッチング速度の変化を知ることができ、エッチングする
深さを制御する精度が向上する。たとえば、エッチング
速度変更層に到達する前の層がＡｌＧａＮからなる場合
は、エッチング速度変更層はＩｎＧａＮからなるものが
好ましい。
【００１５】エッチング速度変更層のエネルギギャップ
は、活性層からの発光の吸収を低減し、化合物半導体発
光素子における内部ロスを減らし、閾値電流の上昇を抑
制することができる点で、活性層のエネルギギャップよ
り大きいことが好ましい。
は、活性層からの発光の吸収を低減し、化合物半導体発
光素子における内部ロスを減らし、閾値電流の上昇を抑
制することができる点で、活性層のエネルギギャップよ
り大きいことが好ましい。
【００１６】エッチング速度変更層の厚さは、５０Å以
上が好ましい。エッチング速度変更層を越えてエッチン
グする場合には、残し膜厚を決定する必要がある。ここ
に、残し膜圧とは、エッチング速度変更層の後にエッチ
ングする層の残すべき厚さをいう。この残し膜厚を決定
するうえで、エッチング速度変更層の位置を確定する必
要があり、エッチング速度変更層の位置は膜厚干渉信号
を微分・２次微分することにより確定できるが、エッチ
ング速度の変化が安定した膜厚干渉信号として表れるよ
うにするため、エッチング速度変更層の厚さは、５０Å
以上とするのが好ましい。
上が好ましい。エッチング速度変更層を越えてエッチン
グする場合には、残し膜厚を決定する必要がある。ここ
に、残し膜圧とは、エッチング速度変更層の後にエッチ
ングする層の残すべき厚さをいう。この残し膜厚を決定
するうえで、エッチング速度変更層の位置を確定する必
要があり、エッチング速度変更層の位置は膜厚干渉信号
を微分・２次微分することにより確定できるが、エッチ
ング速度の変化が安定した膜厚干渉信号として表れるよ
うにするため、エッチング速度変更層の厚さは、５０Å
以上とするのが好ましい。
【００１７】エッチング速度変更層は、多層からなるも
のが好ましい。エッチング速度変更層を２層以上とする
ことにより、エッチング速度変更層の全体としての厚さ
を薄くすることができ、特に、エッチング速度のより遅
い層と積層することにより、エッチング速度変更層の位
置を確定する精度が上がり、これに伴い、残し膜厚を高
い精度で調整することができるようになる。また、同様
の理由により、エッチング速度変更層と、エッチング速
度が大きく異なる層とは、交互に積層することが好まし
い。
のが好ましい。エッチング速度変更層を２層以上とする
ことにより、エッチング速度変更層の全体としての厚さ
を薄くすることができ、特に、エッチング速度のより遅
い層と積層することにより、エッチング速度変更層の位
置を確定する精度が上がり、これに伴い、残し膜厚を高
い精度で調整することができるようになる。また、同様
の理由により、エッチング速度変更層と、エッチング速
度が大きく異なる層とは、交互に積層することが好まし
い。
【００１８】リッジ状にドライエッチングするときにウ
ェハの表面に照射する光の波長は、７００ｎｍ以下が好
ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。光干渉膜厚計
を使用して行なうエッチングでは、照射する光の波長に
よりエッチングされる膜厚の精度が変化し、光干渉膜厚
計で制御できる膜厚の最小値はλ／８程度であるため、
残し膜厚の誤差を±５％以下とするには、ウェハに照射
する光の波長は７００ｎｍ以下とすることが好ましい。
また、光の波長を７００ｎｍ以下とすることにより、加
工精度が向上するため、電流閾値Ｉｔｈを±１０％以下
とすることが可能となる。
ェハの表面に照射する光の波長は、７００ｎｍ以下が好
ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。光干渉膜厚計
を使用して行なうエッチングでは、照射する光の波長に
よりエッチングされる膜厚の精度が変化し、光干渉膜厚
計で制御できる膜厚の最小値はλ／８程度であるため、
残し膜厚の誤差を±５％以下とするには、ウェハに照射
する光の波長は７００ｎｍ以下とすることが好ましい。
また、光の波長を７００ｎｍ以下とすることにより、加
工精度が向上するため、電流閾値Ｉｔｈを±１０％以下
とすることが可能となる。
【００１９】リッジ状にドライエッチングするときに使
用するガスは、塩素（Ｃｌ）系ガスが好ましい。エッチ
ングガスは、エッチングの過程で溶媒の機能を果たし、
たとえばＣｌ系、Ｃｌ−Ｆ系、ＡｒもしくはＨｅなどの
不活性ガス系またはこれらの混合ガス系があるが、化合
物半導体層との反応性が高く、マスクとなるレジスト、
ＳｉＯ2およびＳｉＮなどとの反応性が低い点で、Ｃｌ
系ガスが好ましい。Ｃｌ系ガスとしては、ＳｉＣｌ4、
Ｃｌ2、ＢＣｌ3およびＣＣｌＦ3などがある。
用するガスは、塩素（Ｃｌ）系ガスが好ましい。エッチ
ングガスは、エッチングの過程で溶媒の機能を果たし、
たとえばＣｌ系、Ｃｌ−Ｆ系、ＡｒもしくはＨｅなどの
不活性ガス系またはこれらの混合ガス系があるが、化合
物半導体層との反応性が高く、マスクとなるレジスト、
ＳｉＯ2およびＳｉＮなどとの反応性が低い点で、Ｃｌ
系ガスが好ましい。Ｃｌ系ガスとしては、ＳｉＣｌ4、
Ｃｌ2、ＢＣｌ3およびＣＣｌＦ3などがある。
【００２０】ドライエッチングは通常の方法で行なうこ
とができる。たとえば、反応性イオンエッチング法（Ｒ
ＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオ
ンビームエッチング法（ＥＣＲ-ＲＩＢＥ）または誘導
結合プラズマ方式によるエッチング法（ＩＣＰ）などが
ある。
とができる。たとえば、反応性イオンエッチング法（Ｒ
ＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオ
ンビームエッチング法（ＥＣＲ-ＲＩＢＥ）または誘導
結合プラズマ方式によるエッチング法（ＩＣＰ）などが
ある。
【００２１】
【実施例】実施例１
本実施例において製造したリッジ導波路型窒化物半導体
発光素子の構造を図１に示す。この発光素子は、ＧａＮ
基板１０１に、ＡｌＧａＮバッファ層１０２（厚さ０．
０２μｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３（厚さ３μ
ｍ）、ｎ型Ａｌ 0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０４（厚さ
０．８μｍ）、ＩｎＧａＮ活性層１０５（厚さ０．０５
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６（厚さ
０．５μｍ）、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97ＮＡｓエッチング速度
変更層１０７（厚さ２００Å）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ
クラッド層１０９（厚さ０．５μｍ）およびｐ+型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１０（厚さ０．２μｍ）をこの順に積
層した構造を有する。
発光素子の構造を図１に示す。この発光素子は、ＧａＮ
基板１０１に、ＡｌＧａＮバッファ層１０２（厚さ０．
０２μｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３（厚さ３μ
ｍ）、ｎ型Ａｌ 0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０４（厚さ
０．８μｍ）、ＩｎＧａＮ活性層１０５（厚さ０．０５
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６（厚さ
０．５μｍ）、Ｉｎ0.03Ｇａ0.97ＮＡｓエッチング速度
変更層１０７（厚さ２００Å）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ
クラッド層１０９（厚さ０．５μｍ）およびｐ+型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１０（厚さ０．２μｍ）をこの順に積
層した構造を有する。
【００２２】ＩｎＧａＮ活性層１０５は、Ｉｎ0.15Ｇａ
0.85Ｎ層とＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層を交互に３周期積層し
た構造を有し、ＩｎＧａＮ活性層１０５の全体としての
エネルギギャップは３．０であった。本実施例における
エッチング速度変更層１０７のエネルギギャップは３．
３であったことから、エッチング速度変更層１０７の方
が活性層１０５のエネルギギャップより大きい。
0.85Ｎ層とＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層を交互に３周期積層し
た構造を有し、ＩｎＧａＮ活性層１０５の全体としての
エネルギギャップは３．０であった。本実施例における
エッチング速度変更層１０７のエネルギギャップは３．
３であったことから、エッチング速度変更層１０７の方
が活性層１０５のエネルギギャップより大きい。
【００２３】各半導体層は、有機金属化合物気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）により積層し、Ｖ族元素の原料として
はアンモニア（ＮＨ3）およびアルシン（ＡｓＨ3）を用
い、ＩＩＩ族元素の原料としてはトリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）および
トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を用い、ｐ型不純物
としてはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ
2Ｍｇ）を用い、ｎ型不純物としてはモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）を用い、また、キャリアガスとしてはＨ2およびＮ
2の混合ガスを用いて製造した。
（ＭＯＣＶＤ法）により積層し、Ｖ族元素の原料として
はアンモニア（ＮＨ3）およびアルシン（ＡｓＨ3）を用
い、ＩＩＩ族元素の原料としてはトリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）および
トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を用い、ｐ型不純物
としてはビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ
2Ｍｇ）を用い、ｎ型不純物としてはモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4）を用い、また、キャリアガスとしてはＨ2およびＮ
2の混合ガスを用いて製造した。
【００２４】半導体層の積層後、ウェハの表面にレジス
トマスクを形成し、フォトリソグラフィ法を利用し、ｐ
+型ＧａＮコンタクト層、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層およびエッチング速度変更層を、幅５μｍのリッジ
部分を残して垂直にドライエッチングした。図１は、ド
ライエッチングした後の構造を示す。ドライエッチング
に際しては、光干渉膜厚計から紫外光（波長３２０ｎ
ｍ）をウェハの表面に照射し、反射光の膜厚干渉信号に
よりエッチング速度変更層１０７を検出し、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６をそのまま残すようにエ
ッチングする深さを制御した。この結果、ｐ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６の残し膜厚は０．５μｍと
なった。光干渉膜厚計は、 intellemetrics 社製のＬＥ
Ｐ３００を使用した。
トマスクを形成し、フォトリソグラフィ法を利用し、ｐ
+型ＧａＮコンタクト層、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層およびエッチング速度変更層を、幅５μｍのリッジ
部分を残して垂直にドライエッチングした。図１は、ド
ライエッチングした後の構造を示す。ドライエッチング
に際しては、光干渉膜厚計から紫外光（波長３２０ｎ
ｍ）をウェハの表面に照射し、反射光の膜厚干渉信号に
よりエッチング速度変更層１０７を検出し、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６をそのまま残すようにエ
ッチングする深さを制御した。この結果、ｐ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６の残し膜厚は０．５μｍと
なった。光干渉膜厚計は、 intellemetrics 社製のＬＥ
Ｐ３００を使用した。
【００２５】ドライエッチングはＥＣＲ−ＲＩＢＥ法に
より行ない、エッチングガスはＳｉＣｌ4を使用した。
ドライエッチング後、電極１１１を真空蒸着により形成
した。
より行ない、エッチングガスはＳｉＣｌ4を使用した。
ドライエッチング後、電極１１１を真空蒸着により形成
した。
【００２６】エッチングストップ層によりエッチングを
止めようとする従来の方法では、エッチングストップ層
で確実にエッチングが止まる場合、発光素子の閾値電流
Ｉｔｈは平均４０ｍＡであり、発光素子間でのバラツキ
は±３０％程度であったが、エッチングストップ層でエ
ッチングが停止しなかった場合の発光素子間でのバラツ
キは±５０％にも達していた。これに対して、本実施例
で製造した発光素子は、閾値電流Ｉｔｈの平均が４０ｍ
Ａであり、発光素子間でのバラツキを±１０％以内に押
さえることができた。
止めようとする従来の方法では、エッチングストップ層
で確実にエッチングが止まる場合、発光素子の閾値電流
Ｉｔｈは平均４０ｍＡであり、発光素子間でのバラツキ
は±３０％程度であったが、エッチングストップ層でエ
ッチングが停止しなかった場合の発光素子間でのバラツ
キは±５０％にも達していた。これに対して、本実施例
で製造した発光素子は、閾値電流Ｉｔｈの平均が４０ｍ
Ａであり、発光素子間でのバラツキを±１０％以内に押
さえることができた。
【００２７】また、本実施例では、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9
Ｎクラッド層１０６の表面が露出するまでエッチングす
るようにエッチングの深さを制御した結果、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６の残し膜厚は０．５μｍ
となったが、エッチング速度変更層１０７が検出できて
いるので、エッチングする深さを制御して、残し膜厚を
自由に設定できるものと考察された。したがって、残し
膜厚を０．０５μｍとすることもできる。
Ｎクラッド層１０６の表面が露出するまでエッチングす
るようにエッチングの深さを制御した結果、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０６の残し膜厚は０．５μｍ
となったが、エッチング速度変更層１０７が検出できて
いるので、エッチングする深さを制御して、残し膜厚を
自由に設定できるものと考察された。したがって、残し
膜厚を０．０５μｍとすることもできる。
【００２８】実施例２
本実施例において製造したリッジ導波路型窒化物半導体
発光素子の構造を図３に示す。この発光素子は、サファ
イア基板１２１に、ＧａＮバッファ層１２２（厚さ０．
０２μｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２３（厚さ３μ
ｍ）、ｎ型Ａｌ 0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２４（厚さ
０．８μｍ）、ＩｎＧａＮ活性層１２５（厚さ０．０５
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２６（厚さ
０．５μｍ）、エッチング速度変更層１２７（厚さ４８
０Å）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２９（厚さ
０．５μｍ）およびｐ+型ＧａＮコンタクト層１３０
（厚さ０．２μｍ）をこの順に積層した構造を有する。
発光素子の構造を図３に示す。この発光素子は、サファ
イア基板１２１に、ＧａＮバッファ層１２２（厚さ０．
０２μｍ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２３（厚さ３μ
ｍ）、ｎ型Ａｌ 0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２４（厚さ
０．８μｍ）、ＩｎＧａＮ活性層１２５（厚さ０．０５
μｍ）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２６（厚さ
０．５μｍ）、エッチング速度変更層１２７（厚さ４８
０Å）、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２９（厚さ
０．５μｍ）およびｐ+型ＧａＮコンタクト層１３０
（厚さ０．２μｍ）をこの順に積層した構造を有する。
【００２９】エッチング速度変更層１２７は、Ｉｎ0.03
Ｇａ0.97Ｎ層（厚さ８０Å）とＡｌ 0.2Ｇａ0.8Ｎ層（厚
さ８０Å）とを交互に３周期積層した多層構造を有する
ものを使用した。
Ｇａ0.97Ｎ層（厚さ８０Å）とＡｌ 0.2Ｇａ0.8Ｎ層（厚
さ８０Å）とを交互に３周期積層した多層構造を有する
ものを使用した。
【００３０】各半導体層は、有機金属化合物気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）により積層し、Ｖ族元素の原料として
はアンモニア（ＮＨ3）を用い、ＩＩＩ族元素の原料と
してはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）およびトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉｎ）を用い、ｐ型不純物としてはビスシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用い、ｎ型不純物
としてはモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、また、キャリ
アガスとしてはＨ2およびＮ2の混合ガスを用いて製造し
た。
（ＭＯＣＶＤ法）により積層し、Ｖ族元素の原料として
はアンモニア（ＮＨ3）を用い、ＩＩＩ族元素の原料と
してはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）およびトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉｎ）を用い、ｐ型不純物としてはビスシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を用い、ｎ型不純物
としてはモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、また、キャリ
アガスとしてはＨ2およびＮ2の混合ガスを用いて製造し
た。
【００３１】半導体層の積層後、ウェハの表面にレジス
トマスクを形成し、フォトリソグラフィ法を利用し、ｐ
+型ＧａＮコンタクト層、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層およびエッチング速度変更層を、幅５μｍのリッジ
部分を残して垂直にドライエッチングした。図３は、ド
ライエッチングした後の構造を示す。ドライエッチング
に際しては、光干渉膜厚計から赤色光（波長６８０ｎ
ｍ）をウェハの表面に照射し、反射光の膜厚干渉信号に
よりエッチング速度変更層１２７を検出し、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２６をそのまま残すようにエ
ッチングする深さを制御した。この結果、ｐ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２６の残し膜厚は０．５μｍと
なった。光干渉膜厚計は、実施例１と同様のものを使用
した。
トマスクを形成し、フォトリソグラフィ法を利用し、ｐ
+型ＧａＮコンタクト層、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッ
ド層およびエッチング速度変更層を、幅５μｍのリッジ
部分を残して垂直にドライエッチングした。図３は、ド
ライエッチングした後の構造を示す。ドライエッチング
に際しては、光干渉膜厚計から赤色光（波長６８０ｎ
ｍ）をウェハの表面に照射し、反射光の膜厚干渉信号に
よりエッチング速度変更層１２７を検出し、ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２６をそのまま残すようにエ
ッチングする深さを制御した。この結果、ｐ型Ａｌ0.1
Ｇａ0.9Ｎクラッド層１２６の残し膜厚は０．５μｍと
なった。光干渉膜厚計は、実施例１と同様のものを使用
した。
【００３２】ドライエッチングはＥＣＲ−ＲＩＢＥ法に
より行ない、エッチングガスはＣｌ 2を使用した。ドラ
イエッチング後、電極１３１を真空蒸着により形成し
た。
より行ない、エッチングガスはＣｌ 2を使用した。ドラ
イエッチング後、電極１３１を真空蒸着により形成し
た。
【００３３】エッチングストップ層によりエッチングを
止めようとする従来の方法では、エッチングストップ層
で確実にエッチングが止まっている場合、発光素子の閾
値電流Ｉｔｈは平均４０ｍＡであり、発光素子間のバラ
ツキは±３０％程度であったが、エッチングストップ層
でエッチングが停止しなかった場合のバラツキは±５０
％にも達していた。これに対して、本実施例で製造した
発光素子では、閾値電流のＩｔｈの平均が４５ｍＡであ
り、発光素子間でのバラツキを±１２％以内に押さえる
ことができた。また、エッチング速度変更層１２７が検
出できたので、エッチングする深さを制御して、残し膜
厚を自由に調整することができるものと考察された。し
たがって、残し膜厚を０．０５μｍとすることもでき
る。
止めようとする従来の方法では、エッチングストップ層
で確実にエッチングが止まっている場合、発光素子の閾
値電流Ｉｔｈは平均４０ｍＡであり、発光素子間のバラ
ツキは±３０％程度であったが、エッチングストップ層
でエッチングが停止しなかった場合のバラツキは±５０
％にも達していた。これに対して、本実施例で製造した
発光素子では、閾値電流のＩｔｈの平均が４５ｍＡであ
り、発光素子間でのバラツキを±１２％以内に押さえる
ことができた。また、エッチング速度変更層１２７が検
出できたので、エッチングする深さを制御して、残し膜
厚を自由に調整することができるものと考察された。し
たがって、残し膜厚を０．０５μｍとすることもでき
る。
【００３４】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、エッチングする深さを
容易に制御できるので、閾値電流などの特性が安定で、
生産効率が高く、再現性の良いリッジ導波路型化合物半
導体発光素子を提供することができる。
容易に制御できるので、閾値電流などの特性が安定で、
生産効率が高く、再現性の良いリッジ導波路型化合物半
導体発光素子を提供することができる。
【図１】 本発明のリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子の構造を表す模式図である。
子の構造を表す模式図である。
【図２】 光干渉膜厚計による膜厚干渉信号の波形を表
す図である。
す図である。
【図３】 本発明のリッジ導波路型窒化物半導体発光素
子の構造を表す模式図である。
子の構造を表す模式図である。
【図４】 従来のリッジ導波路型窒化物半導体発光素子
の構造を表す模式図である。
の構造を表す模式図である。
１０１ ＧａＮ基板、１０２ ＡｌＧａＮバッファ層、
１０３ ｎ型ＧａＮコンタクト層、１０４ ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層、１０５ ＩｎＧａＮ活性層、１０６
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層、１０７ Ｉｎ0.03Ｇ
ａ0.97ＮＡｓエッチング速度変更層、１０９ ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層、１１０ ｐ+型ＧａＮコンタ
クト層、１１１ 電極、１２５ 活性層、１２６，１２
９ クラッド層、１２７ エッチング速度変更層、１３
０ コンタクト層。
１０３ ｎ型ＧａＮコンタクト層、１０４ ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層、１０５ ＩｎＧａＮ活性層、１０６
ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層、１０７ Ｉｎ0.03Ｇ
ａ0.97ＮＡｓエッチング速度変更層、１０９ ｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層、１１０ ｐ+型ＧａＮコンタ
クト層、１１１ 電極、１２５ 活性層、１２６，１２
９ クラッド層、１２７ エッチング速度変更層、１３
０ コンタクト層。
Claims (7)
- 【請求項１】 リッジ状にドライエッチングするコンタ
クト層と、活性層との間にエッチング速度変更層を有す
るリッジ導波路型窒化物半導体発光素子の製造方法であ
って、リッジ状にドライエッチングするときにウェハの
表面に光を照射し、反射光の膜厚干渉信号により前記エ
ッチング速度変更層を検出し、エッチングする深さを制
御することを特徴とする発光素子の製造方法。 - 【請求項２】 ウェハの表面に照射する前記光の波長
が、７００ｎｍ以下である請求項１に記載の発光素子の
製造方法。 - 【請求項３】 前記エッチングに使用するガスが、塩素
系ガスである請求項１に記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項４】 リッジ状にドライエッチングするコンタ
クト層と、活性層との間にエッチング速度変更層を有す
るリッジ導波路型窒化物半導体発光素子であって、前記
エッチング速度変更層がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から
なり、ＩＩＩ族元素はＡｌ、ＩｎまたはＧａであり、Ｖ
族元素はＮ、ＡｓまたはＰであることを特徴とする発光
素子。 - 【請求項５】 前記エッチング速度変更層のエネルギギ
ャップが活性層のエネルギギャップより大きい請求項４
に記載の発光素子。 - 【請求項６】 前記エッチング速度変更層の厚さが５０
Å以上である請求項４に記載の発光素子。 - 【請求項７】 前記エッチング速度変更層が多層からな
る請求項４に記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147777A JP2003338662A (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147777A JP2003338662A (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003338662A true JP2003338662A (ja) | 2003-11-28 |
Family
ID=29706120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002147777A Pending JP2003338662A (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003338662A (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005303278A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-10-27 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JP2006165277A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ素子 |
| JP2007073867A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
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-
2002
- 2002-05-22 JP JP2002147777A patent/JP2003338662A/ja active Pending
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