JP2006303471A - 窒化物系半導体発光素子の製造方法および窒化物系半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この窒化物系半導体発光素子の製造方法は、n型GaN基板1上に形成される窒化物系半導体素子層10の発光部分に対応するn型GaN基板1の領域1b以外の所定領域を所定の深さまで選択的に除去することにより、n型GaN基板1に溝部1aを形成する工程と、n型GaN基板1の領域1bおよび溝部1a上に、AlGaN層3を含む窒化物系半導体素子層10を形成する工程とを備えている。
【選択図】図5
Description
溝部を[K,−H,−H+K,0]方向に沿って延びるように形成するのが好ましい(HとKは整数であり、HとKの少なくとも一方は0ではない)。このように構成すれば、クラックが発生し易い[0001]方向と交差する方向へのクラックの伝搬を効果的に抑制できる。
図1〜図11は、本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図および断面図である。図12は、本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを用いて形成された窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図1〜図12および図26を参照して、以下に第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
図13および図14は、本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。図15は、本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを用いて形成された窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図13〜図15および図26を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、n型GaN基板に、[11−20]方向に延びるストライプ状(細長状)の溝部を形成する場合について説明する。
図16は、本発明の第3実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。図16および図26を参照して、この第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、n型GaN基板に、[1−100]方向および[11−20]方向の2方向に延びるストライプ状(細長状)の溝部を格子状に形成する場合について説明する。
図17〜図19は、本発明の第4実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図20は、本発明の第4実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを用いて形成された窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図17〜図20および図26を参照して、この第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態と異なり、n型GaN基板に形成する溝部の開口幅を、溝部の底面から開口端に向かって徐々に大きくする場合について説明する。
図21は、本発明の第5実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図21を参照して、この第5実施形態では、上記第4実施形態と異なり、n型GaN基板に形成する溝部の開口幅を、溝部の底面から開口端に向かって徐々に小さくする場合について説明する。
図22は、本発明の第6実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。図22を参照して、この第6実施形態では、上記第4および第5実施形態と異なり、n型GaN基板に形成される溝部の側面が段差部を有する場合について説明する。
図27は、本発明の第7実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子を説明するための平面図であり、図28は図27における400−400線に沿った断面図である。本実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子が第1実施形態に係る半導体レーザ素子と異なる点は、基板として(11−20)面の表面を有するn型GaN基板101を用いる点、及び溝部101aが[1−100]方向に延びるように形成されている点である。
(第8実施形態)
図29は、本発明の第8実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子を説明するための平面図であり、図30は図29における500−500線に沿った断面図である。本実施形態に係る窒化物系半導体レーザ素子が第1実施形態に係る半導体レーザ素子と異なる点は、基板として(1−100)面の表面を有するn型GaN基板201を用いる点、及び溝部201aが[11−20]方向に延びるように形成されている点である。
1a、21a、41a、41b、51a、71a、81a、91a、101a、201a 溝部
1b、21b、41c、51b、71b、81b、91b、101b、201b 領域(第1領域)
3、23、53 n型クラッド層(窒化物系半導体層)
10、30、40、60、70、80 窒化物系半導体素子層
Claims (13)
- 窒化物系半導体基板上に形成される窒化物系半導体層の発光部分に対応する前記窒化物系半導体基板の第1領域以外の第2領域の所定領域を所定の深さまで選択的に除去することにより、前記窒化物系半導体基板に溝部を形成する工程と、
前記窒化物系半導体基板の前記第1領域および前記溝部上に、前記窒化物系半導体基板とは異なる組成を有する前記窒化物系半導体層を形成する工程とを備えた、窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板は、GaN基板を含み、
前記窒化物系半導体層は、AlとGaとNとを含有する層を含む、請求項1に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板上に前記窒化物系半導体層を形成する工程は、
前記窒化物系半導体基板の前記第1領域の上面上、前記溝部の底面および側面上に前記窒化物系半導体層を形成する工程を含み、
前記溝部の側面上に形成される前記窒化物系半導体層のAl組成比は、前記第1領域の上面上に形成される前記窒化物系半導体層のAl組成比よりも低い、請求項3に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板に前記溝部を形成する工程は、
前記溝部の開口幅が、前記溝部の底面から開口端に向かって徐々に大きくなるように形成する工程を含む、請求項3に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板上に前記窒化物系半導体層を形成する工程は、
前記窒化物系半導体基板の前記第1領域の上面上、前記溝部の底面および側面上に前記窒化物系半導体層を形成する工程を含み、
前記溝部の側面上に形成される前記窒化物系半導体層の厚みは、前記第1領域の上面上に形成される前記窒化物系半導体層の厚みよりも小さい、請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板に前記溝部を形成する工程は、
前記溝部の側面が、前記窒化物系半導体基板の表面に対して実質的に垂直になるように形成する工程を含む、請求項5に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板に前記溝部を形成する工程は、
前記溝部の開口幅が、前記溝部の底面から開口端に向かって徐々に小さくなるように形成する工程を含む、請求項5に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板に前記溝部を形成する工程は、
前記窒化物系半導体基板に、所定の方向に延びる細長状の前記溝部を形成する工程を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 前記窒化物系半導体基板の表面は(H,K,−H−K,0)面を有し、
前記溝部を[K,−H,−H+K,0]方向に沿って延びるように形成する、請求項8記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法(HとKは整数であり、HとKの少なくとも一方は0ではない)。 - 前記窒化物系半導体基板に前記溝部を形成する工程は、
前記窒化物系半導体基板に、前記第1領域を囲むように、第1の方向および前記第1の方向と交差する第2の方向に延びる細長状の前記溝部を格子状に形成する工程を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 発光部分に対応する第1領域と、所定の高さを有する段差部を介して前記第1領域に隣接するように配置された第2領域とを含む窒化物系半導体基板と、
前記窒化物系半導体基板の前記第1領域の上面および前記段差部の側面上に形成されるとともに、前記窒化物系半導体基板とは異なる組成を有する窒化物系半導体層とを備え、
前記段差部の側面上に形成される前記窒化物系半導体層の厚みは、前記第1領域の上面上に形成される前記窒化物系半導体層の厚みよりも小さい、窒化物系半導体発光素子。 - 発光部分に対応する第1領域と、所定の高さを有する段差部を介して前記第1領域に隣接するように配置された第2領域とを含む窒化物系半導体基板と、
前記窒化物系半導体基板の前記第1領域の上面および前記段差部の側面上に形成されるとともに、前記窒化物系半導体基板とは異なる組成を有するとともに、AlとGaとNとを含有する窒化物系半導体層とを備え、
前記段差部の側面上に形成される前記窒化物系半導体層のAl組成比は、前記第1領域の上面上に形成される前記窒化物系半導体層のAl組成比よりも低い、窒化物系半導体発光素子。 - 前記窒化物系半導体基板の表面は(H,K,−H−K,0)面を有し、
前記溝部は[K,−H,−H+K,0]方向に沿って延びるように形成されている、請求項11または12に記載の窒化物系半導体発光素子の製造方法(HとKは整数であり、HとKの少なくとも一方は0ではない)。
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