JP2006093548A - 窒化物半導体発光素子、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、掘り込み領域内において、側面部と底面部の境界に窪みを形成するとともに、丘の両端部に突起部を形成することで、丘と掘り込み領域との間において、窒化物半導体薄膜の原料となる原子・分子がマイグレーションなどで行き来することを抑制することにより、丘上において表面平坦性が良好な窒化物半導体成長層が形成でき、歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造できる。
【選択図】 図1
Description
Applied Physics Letter. Vol.73 No.6 (1998) pp.832-834
る原子を含む原料の単位時間当り供給される流量のモル数の比を500以上2000以下とするものとして構わない。
V族である原子を含む原料の単位時間当り供給される流量のモル数の比を500以上20
00以下とするものとして構わない。
次に、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各実施形態において、窒化物半導体発光素子の一例として窒化物半導体レーザの説明を行うが、本発明は他の窒化物半導体発光素子にも適用可能である。図1は、本実施形態における窒化物半導体レーザ素子の概略断面図である。図2(b)は、本発明の実施形態の、窒化物半導体薄膜を成長させる前の加工基板1の概略断面図であり、図2(a)は図2(b)の上面図である。図1及び図2において、面方位も併せて表示する。図2に示した加工基板1上に、例えば、図7のような構成の窒化物半導体成長層4を積層させるなどして、図1の窒化物半導体レーザ素子を得る。
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図4は、本実施形態において、加工基板400上に窒化物半導体薄膜を成長させたウエーハの一部の概略断面図である。第1の実施形態と異なり、掘り込み領域402の底面部に底面凸部8及び底面窪み9(図1参照)が形成されておらず、従来技術と同様な、断面形状が矩形の掘り込み領域402を備える加工基板400上に窒化物半導体薄膜を成長させている。又、図4には面方位も併せて表示する。又、第1の実施形態と同様、加工基板400に複数の窒化物半導体薄膜からなる窒化物半導体成長層4を形成することで、窒化物半導体レーザ素子が作製される。
2 掘り込み領域
3 丘
4 窒化物半導体成長層
5 突起部
6 底面凸状成長部
7 窪み
8 底面凸部
9 底面窪み
10 SiO2膜
11 p側電極
12 レーザストライプ
13 n側電極
61 加工基板
62 掘り込み領域
63 丘
81 上面成長部
82 掘り込み領域内成長部
83 上面部
84 底面部
85 成長部
86 側面部
301 上面部
302 側面部
303 成長部
305 突起部
306 底面凸状成長部
307 窪み
310 上面成長部
311 側面成長部
400 加工基板
401 上面部401
402 掘り込み領域
403 丘
404 側面部
405 底面部
406 上面成長部
407 突起部
408 成長部
409 側面成長部
410 底面凸状成長部
411 窪み
701 n型GaN層
702 n型Al0.062Ga0.938N第1クラッド層
703 n型Al0.1Ga0.9N第2クラッド層
704 n型Al0.062Ga0.938N第3クラッド層
705 n型GaNガイド層
706 多重量子井戸活性層
707 p型Al0.3Ga0.7N蒸発防止層
708 p型GaNガイド層
709 p型Al0.062Ga0.938Nクラッド層
710 p型GaNコンタクト層
Claims (21)
- 少なくとも表面が窒化物半導体で構成される窒化物半導体基板表面に少なくとも1つの凹部から成る掘り込み領域と掘り込まれていない領域である丘部とを形成して加工基板を作製する第1ステップと、前記加工基板が備える前記掘り込み領域及び前記丘部表面の双方に少なくとも1種類以上の窒化物半導体薄膜を積層して窒化物半導体成長層を形成する第2ステップとを備えた窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第2ステップにおいて、
前記凹部の底面部と側面部の境界部分に窪みを形成することを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記丘部の両端部に突起部を形成することを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第1ステップにおいて、
前記掘り込み領域を構成する前記凹部の底面部の両端部双方に、前記凹部の底面部の中央部より深く掘り込まれている底面窪みを形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
少なくとも1種類の前記窒化物半導体薄膜を成膜するときの前記加工基板の表面温度を1020℃以上1100℃以下とすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
少なくとも1種類の前記窒化物半導体薄膜を成膜する際、III族である原子を含む原料の
単位時間当たり供給される流量のモル数に対する、V族である原子を含む原料の単位時間
当り供給される流量のモル数の比を500以上2000以下とすることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜がGaNであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜をGaNとし、
前記加工基板に前記GaNを成膜するときの前記加工基板の表面温度を1020℃以上1100℃以下とすることを特徴とする請求項6に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜をGaNとし、
前記GaNを成膜する際、III族である原子を含む原料の単位時間当たり供給される流量のモル数に対する、V族である原子を含む原料の単位時間当り供給される流量のモル数の比を500以上2000以下とすることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜がAlGaNであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜をAlGaNとし、
前記加工基板に前記AlGaNを成膜するときの前記加工基板の表面温度を1020℃以上1100℃以下とすることを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜をAlGaNとし、
前記AlGaNを成膜する際、III族である原子を含む原料の単位時間当たり供給される
流量のモル数に対する、V族である原子を含む原料の単位時間当り供給される流量のモル
数の比を500以上2000以下とすることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記窒化物半導体成長層において、AlGaNが前記加工基板表面から1.0μm以下の位置に形成されることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜から前記AlGaNまでを前記加工基板上に成膜するときの前記加工基板の表面温度を1020℃以上1100℃以下とすることを特徴とする請求項12に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、
前記加工基板に接する前記窒化物半導体薄膜から前記AlGaNまでを前記加工基板上に成膜する際、III族である原子を含む原料の単位時間当たり供給される流量のモル数に対
する、V族である原子を含む原料の単位時間当り供給される流量のモル数の比を500以
上2000以下とすることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第1ステップにおいて、前記凹部から成る前記掘り込み領域を形成する際、
前記凹部の開口幅を5μm以上50μm以下とすることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第1ステップにおいて、前記凹部から成る前記掘り込み領域を形成する際、
前記凹部の前記底面部の前記中央部における深さを2μm以上20μm以下とすることを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第1ステップにおいて、前記凹部から成る前記掘り込み領域を形成する際、
隣接する前記掘り込み領域に挟まれた前記丘部の幅を20μm以上1000μm以下とすることを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第1ステップと前記第2ステップを備えるとともに、
前記丘部上に積層された前記窒化物半導体成長層の表面に発光領域を形成する第3ステップを備えることを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第3ステップにおいて、
前記発光領域としてレーザ導波路を形成することを特徴とする請求項18に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記第3ステップにおいて、
前記レーザ導波路の中心部と前記掘り込み領域の端部との間隔を20μm以上500μm以下とすることを特徴とする請求項19に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 請求項1〜請求項20のいずれかに記載の前記窒化物半導体発光素子の製造方法によって製造されることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
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