JP2007116057A - Semiconductor element manufacturing method, semiconductor element, semiconductor laser, surface light-emitting element, and optical waveguide - Google Patents

Semiconductor element manufacturing method, semiconductor element, semiconductor laser, surface light-emitting element, and optical waveguide Download PDF

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秀樹 松原
Hirohisa Saito
裕久 齊藤
Fumitake Nakanishi
文毅 中西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a semiconductor element having an end face with a smooth surface, the semiconductor element having the end face with the smooth surface, a semiconductor laser using the semiconductor element, a surface light-emitting element using the semiconductor element, and an optical waveguide using the semiconductor element. <P>SOLUTION: The semiconductor element 10 is formed using a GaN epitaxially-grown layer 12 having a (0001) face as a main face. The semiconductor element 10 is provided with a substrate 11, and the epitaxially-grown layer 12 formed on the substrate 11. A side wall 12a is formed by an m face in the GaN epitaxially-grown layer 12. The manufacturing method for the semiconductor element 10 has a step for preparing the GaN epitaxially-grown layer having the (0001) face as the main face, and a wet etching step for executing wet etching so as to make the m face perpendicular to the (0001) face as a reaction rate-controlling face. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子の製造方法、半導体素子、半導体レーザ、面発光素子、および光導波路に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, a semiconductor device, a semiconductor laser, a surface light emitting device, and an optical waveguide.

サファイヤ基板の表面上に形成されたGaNエピタキシャル成長層を用いたレーザ構造においては、劈開を行なうことが難しいサファイヤ基板とウエットエッチングを行なうことが難しいGaNエピタキシャル成長層とに対しては、ファブリペロー(Fabry-Perot:FP)レーザのミラー端面を形成するために、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)などのドライエッチングが使われることが開示されている(非特許文献1)。
Jpn.J.Appl.Phys. Vol.35(1996),pp.L74-L76 Part2,No.1B,15 January 1996
In a laser structure using a GaN epitaxial growth layer formed on the surface of a sapphire substrate, Fabry-Perot (Fabry- It has been disclosed that dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) is used to form a mirror end face of a Perot: FP (Non-Patent Document 1).
Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35 (1996), pp.L74-L76 Part2, No.1B, 15 January 1996

しかしながら、上記非特許文献1に開示されたファブリペローレーザでは、垂直性の高い塩素系のRIEを行なうと、ミラー端面の表面荒れRMS粗さは、50nm以上と高くなる。このため、当該ファブリペローレーザでは、共振器を形成するミラーの反射効率が悪く、閾値が高くなるという問題がある。   However, in the Fabry-Perot laser disclosed in Non-Patent Document 1, when high-perpendicular chlorine-based RIE is performed, the surface roughness RMS roughness of the mirror end face increases to 50 nm or more. For this reason, the Fabry-Perot laser has a problem in that the reflection efficiency of the mirror forming the resonator is poor and the threshold value becomes high.

その理由としては、GaN結晶は原子の結合が強いため、その性質は堅くて、かつ脆い。そのため、ドライエッチング時のエッチング側壁に荒れが生じやすく、平滑な面とすることは難しい。つまり、上記GaN結晶を用いたファブリペローレーザの端面または導波路の側壁の荒れを抑えることは難しい。   The reason is that GaN crystals are strong and brittle because their atomic bonds are strong. Therefore, the etching side wall at the time of dry etching is likely to be rough, and it is difficult to make the surface smooth. That is, it is difficult to suppress the roughness of the end face of the Fabry-Perot laser using the GaN crystal or the side wall of the waveguide.

また、上記ファブリペローレーザでは、垂直性を出すために、ドライエッチングの条件を物理的な反応過程であるミリング反応を主としている。しかし、化学的な反応過程を主として、エッチングの垂直性を保つことや、十分なエッチングレートを保つことは困難である。   Further, the Fabry-Perot laser mainly uses a milling reaction, which is a physical reaction process, as a dry etching condition in order to achieve verticality. However, it is difficult to maintain the verticality of etching and maintain a sufficient etching rate mainly in the chemical reaction process.

また、上記ファブリペローレーザにおいて、研磨技術により垂直性を出して側壁を作製することも可能ではある。しかし、微細な素子の作製を実現するためには、非常に困難な工程を実施することが必要である。さらに、研磨による側壁のダメージはドライエッチングよりも大きい場合が多い。その結果、素子の性能を損ねてしまうという問題がある。   Further, in the Fabry-Perot laser, it is possible to produce the side wall by using a polishing technique so as to obtain perpendicularity. However, in order to realize the fabrication of a fine element, it is necessary to perform a very difficult process. Further, the damage of the side wall due to polishing is often larger than that of dry etching. As a result, there is a problem that the performance of the element is impaired.

それゆえ本発明の目的は、端面の表面が平滑な半導体素子の製造方法と、端面の表面が平滑な半導体素子と、当該半導体素子を用いた半導体レーザと、当該半導体素子を用いた面発光素子と、当該半導体素子を用いた光導波路とを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor element having a smooth end surface, a semiconductor element having a smooth end surface, a semiconductor laser using the semiconductor element, and a surface light emitting element using the semiconductor element. And an optical waveguide using the semiconductor element.

本発明にしたがった半導体素子の製造方法は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた半導体素子の製造方法であって、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とを備える。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface, and preparing a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface. And a wet etching step of performing wet etching in which the m-plane perpendicular to the (0001) plane is a reaction-controlled surface.

上記半導体素子の製造方法において好ましくは、ウエットエッチング工程に先立って実施される、塩素、ヨウ素、およびフッ素の少なくともいずれか1つを含むガスを用いたプラズマエッチング工程をさらに備える。   Preferably, the semiconductor device manufacturing method further includes a plasma etching step using a gas containing at least one of chlorine, iodine, and fluorine, which is performed prior to the wet etching step.

上記半導体素子の製造方法において好ましくは、ウエットエッチング工程では、熱SPM(sulfuric acid hydrogen peroxide mixture)または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いる。   Preferably, in the method for manufacturing a semiconductor device, in the wet etching step, a thermal SPM (sulfuric acid hydrogen peroxide mixture) or an organic alkaline cleaning solution is used as an etching solution.

上記半導体素子の製造方法において好ましくは、熱SPMの温度を90℃以上130℃以下としてウエットエッチングを行なう。   In the semiconductor device manufacturing method, preferably, the temperature of the thermal SPM is set to 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower to perform wet etching.

本発明の一の局面における半導体素子は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、GaNエピタキシャル成長層において形成された側壁がm面である。   A semiconductor element in one aspect of the present invention is a semiconductor element using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface, and a step of preparing a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface; The m-plane is a side wall formed in a wet etching process in which wet etching is performed in which the m-plane perpendicular to the (0001) plane is a reaction-controlled surface.

本発明の他の局面における半導体素子は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、基板と、基板上に形成されたGaNエピタキシャル成長層とを備え、GaNエピタキシャル成長層では、m面により側壁が形成されている。   A semiconductor device according to another aspect of the present invention is a semiconductor device using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface, and includes a substrate and a GaN epitaxial growth layer formed on the substrate, and includes a GaN epitaxial growth. In the layer, side walls are formed by the m-plane.

上記半導体素子において好ましくは、側壁は、GaNエピタキシャル成長層を囲むように形成され、GaNエピタキシャル成長層の平面形状は六角形である。   Preferably, in the semiconductor device, the side wall is formed so as to surround the GaN epitaxial growth layer, and the planar shape of the GaN epitaxial growth layer is a hexagon.

上記半導体素子において好ましくは、側壁の表面のRMS粗さが、0.1nm以上10nm以下である。   In the semiconductor element, the RMS roughness of the surface of the sidewall is preferably 0.1 nm or more and 10 nm or less.

本発明にしたがった半導体レーザは、上記半導体素子を用いた半導体レーザであって、半導体レーザにおける光を出射する端面が、半導体素子のm面からなる側壁となることを特徴としている。   A semiconductor laser according to the present invention is a semiconductor laser using the above-described semiconductor element, and an end face for emitting light in the semiconductor laser is a side wall made of an m-plane of the semiconductor element.

本発明にしたがった面発光素子は、上記半導体素子を用いた面発光素子であって、面発光素子の側壁が、半導体素子のm面からなる側壁となることを特徴としている。   A surface light emitting device according to the present invention is a surface light emitting device using the above semiconductor element, wherein a side wall of the surface light emitting element is a side wall formed of an m-plane of the semiconductor element.

本発明にしたがった光導波路は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた光導波路であって、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、GaNエピタキシャル成長層において形成された光導波路の側壁がm面である。   An optical waveguide according to the present invention is an optical waveguide using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface, and a step of preparing a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface; The side surface of the optical waveguide formed in the GaN epitaxial growth layer is a m-plane manufactured by a wet etching process in which the m-plane which is perpendicular to the plane) is a reaction-controlled surface.

このように、本発明の半導体素子の製造方法によれば、GaNエピタキシャル成長層のm面が反応律速面となるウエットエッチングを利用してm面を側壁とすることにより、堅くて脆いGaNエピタキシャル成長層を用いて平滑な側壁を有する半導体素子を製造することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a rigid and brittle GaN epitaxial growth layer can be obtained by using wet etching in which the m-plane of the GaN epitaxial growth layer is a reaction-controlling surface and using the m-plane as a sidewall. The semiconductor element which has a smooth side wall can be manufactured by using.

また、本発明の半導体素子によれば、GaNエピタキシャル成長層のm面が反応律速面となるウエットエッチングを利用してm面を側壁とすることにより、平滑な側壁を有する半導体素子とすることができる。   In addition, according to the semiconductor element of the present invention, a semiconductor element having a smooth side wall can be obtained by using wet etching in which the m-plane of the GaN epitaxial growth layer becomes a reaction-controlled surface to make the m-plane a side wall. .

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施の形態における半導体素子の概略斜視図である。図1を用いて本発明の実施の形態における半導体素子について説明する。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a semiconductor element according to an embodiment of the present invention. A semiconductor element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、実施の形態における半導体素子10は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層12を用いた半導体素子10である。半導体素子10は、基板11と、基板11上に形成されたエピタキシャル成長層12とを備えている。GaNエピタキシャル成長層12では、m面により側壁12aが形成されている。   As shown in FIG. 1, a semiconductor element 10 in the embodiment is a semiconductor element 10 using a GaN epitaxial growth layer 12 having a (0001) plane as a main surface. The semiconductor element 10 includes a substrate 11 and an epitaxial growth layer 12 formed on the substrate 11. In the GaN epitaxial growth layer 12, side walls 12a are formed by the m-plane.

詳細には、側壁12aは、GaNエピタキシャル成長層12を囲むように形成され、GaNエピタキシャル成長層12の平面形状は六角形である。側壁12aの表面のRMS粗さは、0.1nm以上10nm以下である。   Specifically, the side wall 12a is formed so as to surround the GaN epitaxial growth layer 12, and the planar shape of the GaN epitaxial growth layer 12 is a hexagon. The RMS roughness of the surface of the side wall 12a is not less than 0.1 nm and not more than 10 nm.

実施の形態では、半導体素子10は、基板11と、エピタキシャル成長層12と電極13,14とを備えている。基板11は、たとえばGaN基板あるいはサファイヤ基板としている。ただし、サファイヤ基板とする場合には、エピタキシャル成長層12の最下層をサファイヤ基板上に延在させ、延在させた部分に電極13を配置する。   In the embodiment, the semiconductor element 10 includes a substrate 11, an epitaxial growth layer 12, and electrodes 13 and 14. The substrate 11 is, for example, a GaN substrate or a sapphire substrate. However, when a sapphire substrate is used, the lowermost layer of the epitaxial growth layer 12 is extended on the sapphire substrate, and the electrode 13 is disposed in the extended portion.

また、図1に示すように、GaNエピタキシャル成長層12は、基板11の表面11a上、つまりGaNエピタキシャル成長層12の主面である(0001)面に対して垂直に上方に平面形状が六角形の六角柱となるように形成されている。   Further, as shown in FIG. 1, the GaN epitaxial growth layer 12 is a hexagonal hexagonal planar shape on the surface 11a of the substrate 11, that is, vertically upward with respect to the (0001) plane that is the main surface of the GaN epitaxial growth layer 12. It is formed to be a pillar.

GaNエピタキシャル成長層12の6つの側壁12aをm面(劈開面)としている。具体的には、側壁12aは、(1−100)面、(0−110)面、(−1010)面、(−1100)面、(01−10)面、および(10−10)面からなる。ここで、(0001)面(c面)とは、六方晶の基底面を意味する。また、m面(劈開面)とは、このc面と垂直な面方位のうちの(1−100)面、(0−110)面、(−1010)面、(−1100)面、(01−10)面、および(10−10)面の6つの等価な面を意味する。なお、GaNエピタキシャル成長層12において、(0001)面はGa(ガリウム)が100%最表面に並ぶ面であり、(000−1)面はN(窒素)が100%最表面に並ぶ面である。   The six side walls 12a of the GaN epitaxial growth layer 12 are m-planes (cleavage planes). Specifically, the side wall 12a is formed from the (1-100) plane, (0-110) plane, (-1010) plane, (-1100) plane, (01-10) plane, and (10-10) plane. Become. Here, the (0001) plane (c-plane) means a hexagonal basal plane. The m-plane (cleavage plane) is the (1-100) plane, (0-110) plane, (-1010) plane, (-1100) plane, (01) of the plane orientation perpendicular to the c-plane. It means six equivalent planes, the -10) plane and the (10-10) plane. In the GaN epitaxial growth layer 12, the (0001) plane is a plane in which Ga (gallium) is 100% aligned and the (000-1) plane is a plane in which N (nitrogen) is 100% aligned.

m面が側壁12aである側壁12aの表面のRMS(Root Mean Square:表面粗さ)粗さは、0.1nm以上10nm以下である。RMSとは、平均線から測定曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根を意味する。側壁12aのRMS粗さは、側壁12aの面積が大きくなるように別途作製して、AFM(原子間力顕微鏡)により側壁面の凹凸を直接評価することにより測定した。   The RMS (Root Mean Square: surface roughness) roughness of the surface of the side wall 12a whose m-plane is the side wall 12a is 0.1 nm or more and 10 nm or less. RMS means the square root of the value obtained by averaging the squares of deviations from the average line to the measurement curve. The RMS roughness of the side wall 12a was measured by separately preparing the side wall 12a so that the area of the side wall 12a was increased, and directly evaluating the unevenness of the side wall surface with an AFM (atomic force microscope).

なお、実施の形態における半導体素子10はエピタキシャル成長層12の側壁12aのすべてをm面として形成したが、特にこの構成に限定されない。GaNエピタキシャル成長層の側壁のうち、平滑な表面が必要な側壁をm面とすればよい。したがって、エピタキシャル成長層12の平面形状は図1に示したような六角形に限らず、三角形や四角形などの多角形状、あるいは直線部と曲面部とが組合された形状など、任意の形状とすることができる。   In addition, although the semiconductor element 10 in the embodiment is formed with all the side walls 12a of the epitaxial growth layer 12 as m-planes, it is not particularly limited to this configuration. Of the sidewalls of the GaN epitaxial growth layer, the sidewall that requires a smooth surface may be the m-plane. Therefore, the planar shape of the epitaxial growth layer 12 is not limited to the hexagon as shown in FIG. 1, but may be any shape such as a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle, or a shape in which a straight portion and a curved portion are combined. Can do.

次に、半導体素子10の製造方法について説明する。図2は、本発明の実施の形態における半導体素子10の製造方法を示すフローチャートである。図1および図2を参照して、本発明の実施の形態における半導体素子10の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor element 10 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor element 10 according to the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the manufacturing method of the semiconductor element 10 in embodiment of this invention is demonstrated.

まず、図2に示すように、GaNエピタキシャル成長層12を準備する工程(S10)を実施する。この工程(S10)では、基板11上にGaNエピタキシャル成長層12を形成する。   First, as shown in FIG. 2, a step (S10) of preparing the GaN epitaxial growth layer 12 is performed. In this step (S10), a GaN epitaxial growth layer 12 is formed on the substrate 11.

次に、ウエットエッチング工程(S20)を実施する。この工程(S20)では、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層12に対して、m面が反応律速面となるウエットエッチングを実施する。   Next, a wet etching step (S20) is performed. In this step (S20), wet etching is performed on the GaN epitaxial growth layer 12 having the (0001) plane as the main surface, with the m-plane being a reaction-controlled plane.

なお、当該ウエットエッチングを行なう場合には、後述するように、あらかじめGaNエピタキシャル成長層12の上にマスクとなるレジストパターンなどのマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとしてGaNエピタキシャル成長層12を異方性エッチングにより平面形状が六角形状の角柱状に加工しておいてもよい。当該加工の後、上述したm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうことにより、側壁12aをm面となるようにGaNエピタキシャル成長層12を部分的に除去してもよい。このようにすれば、ウエットエッチングに要する加工時間を少なくしつつ、平滑な側壁12aを得ることができる。そして、GaNエピタキシャル成長層12の上部表面上および基板11の裏面(GaNエピタキシャル成長層12が形成される表面と反対側の面)上にそれぞれ電極14,13を形成する。なお、電極14,13はウエットエッチングを行なう工程(S20)の前にあらかじめ形成しておいてもよい。   When performing the wet etching, as will be described later, a mask layer such as a resist pattern serving as a mask is previously formed on the GaN epitaxial growth layer 12, and the GaN epitaxial growth layer 12 is anisotropically formed using the mask layer as a mask. The planar shape may be processed into a hexagonal prism shape by reactive etching. After the processing, the GaN epitaxial growth layer 12 may be partially removed so that the side wall 12a becomes the m-plane by performing wet etching in which the m-plane becomes the reaction-controlling plane. In this way, the smooth side wall 12a can be obtained while reducing the processing time required for wet etching. Then, electrodes 14 and 13 are formed on the upper surface of the GaN epitaxial growth layer 12 and on the back surface of the substrate 11 (surface opposite to the surface on which the GaN epitaxial growth layer 12 is formed), respectively. The electrodes 14 and 13 may be formed in advance before the wet etching step (S20).

上記工程(S10、S20)を実施することにより、図1に示すような本発明の実施の形態における半導体素子10を製造することができる。   By performing the above steps (S10, S20), the semiconductor element 10 in the embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 can be manufactured.

図3は、本発明の実施の形態における半導体素子10の製造方法を詳細に示すフローチャートである。図1および図3を参照して、本発明の実施の形態における半導体素子10の製造方法について詳細に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing in detail a method for manufacturing the semiconductor element 10 in the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1 and FIG. 3, the manufacturing method of the semiconductor element 10 in embodiment of this invention is demonstrated in detail.

まず、図3に示すように、GaNエピタキシャル成長層12を準備する工程(S10)を実施する。この工程(S10)では、基板11上にGaNエピタキシャル成長層12を形成する。   First, as shown in FIG. 3, a step (S10) of preparing the GaN epitaxial growth layer 12 is performed. In this step (S10), a GaN epitaxial growth layer 12 is formed on the substrate 11.

次に、GaNエピタキシャル成長層12上にマスク層を形成する工程(S30)を実施する。この工程(S30)では、マスク層としては、たとえば、フォトレジストを用いる。なお、この工程(S30)では、マスク層として一般的なフォトレジストを用いているが、特にこれに限定されない。たとえば、SiNなどの絶縁膜などにフォトリソグラフィーパターンをエッチング転写してマスクとすることもできる。また、多層のマスクを用いることもできる。   Next, a step (S30) of forming a mask layer on the GaN epitaxial growth layer 12 is performed. In this step (S30), for example, a photoresist is used as the mask layer. In this step (S30), a general photoresist is used as the mask layer, but it is not particularly limited to this. For example, a photolithography pattern can be transferred by etching onto an insulating film such as SiN to form a mask. A multilayer mask can also be used.

次に、露光を行なう工程(S40)を実施する。露光は、たとえば、紫外線露光によってGaNエピタキシャル成長層12上に塗布されたフォトレジストに直接レジストマスクパターンを描写する。このレジストマスクパターンは所定形状とし、本実施の形態では、六角形の形状としている。   Next, an exposure step (S40) is performed. In the exposure, for example, a resist mask pattern is directly drawn on the photoresist applied on the GaN epitaxial growth layer 12 by ultraviolet exposure. This resist mask pattern has a predetermined shape, and in this embodiment, has a hexagonal shape.

次いで、現像を行なう工程(S50)を実施する。この工程(S50)では、たとえばポジ型の場合、紫外線で露光された部分を溶かす。逆に、ネガ型の場合は紫外線で露光された部分以外の部分を現像処理により溶解する。本実施の形態では、上記レジストマスクの形状から、平面形状が六角形のマスク層が形成されている。この六角形の各辺は、GaNエピタキシャル成長層12の基板11に対する垂直な方向(面)が側壁12aとなるため、側壁12aがm面に合致するようにマスク層を形成する。つまり、平面形状が六角形のマスク層の外周の各辺の伸びる方向は、GaNエピタキシャル成長層12のm面に実質的に平行な方向としている。   Next, a developing step (S50) is performed. In this step (S50), for example, in the case of a positive type, a portion exposed by ultraviolet rays is melted. On the other hand, in the case of the negative type, the part other than the part exposed with the ultraviolet rays is dissolved by the development process. In the present embodiment, a mask layer having a hexagonal planar shape is formed from the shape of the resist mask. Since each side of the hexagon has a side wall 12a in a direction (plane) perpendicular to the substrate 11 of the GaN epitaxial growth layer 12, a mask layer is formed so that the side wall 12a matches the m-plane. That is, the direction in which each side of the outer periphery of the mask layer having a hexagonal plane shape extends is a direction substantially parallel to the m-plane of the GaN epitaxial growth layer 12.

次いで、ドライエッチングを行なう工程(S60)を実施する。この工程(S60)では、たとえば、Cl(塩素)系ガスまたはHI(ヨウ化水素酸)系ガスの雰囲気下で上述したマスク層をマスクとしてICP(inductively coupled plasma:誘導結合プラズマ)エッチングを行なう。ClガスまたはHIガスにアルゴンガスやキセノンガスなどの不活性ガスを混ぜてもよい。この場合には、ClガスまたはHIガスと不活性ガスとの比は2:1で行なうことが好ましい。また、ICPエッチングは、たとえば、雰囲気圧力を0.3Pa〜1Paとし、200Wのバイアスを印加することにより行なう。   Next, a step of performing dry etching (S60) is performed. In this step (S60), for example, ICP (inductively coupled plasma) etching is performed using the mask layer described above as a mask in an atmosphere of Cl (chlorine) gas or HI (hydroiodic acid) gas. An inert gas such as argon gas or xenon gas may be mixed with Cl gas or HI gas. In this case, the ratio of Cl gas or HI gas to inert gas is preferably 2: 1. ICP etching is performed, for example, by setting the atmospheric pressure to 0.3 Pa to 1 Pa and applying a bias of 200 W.

この工程(S60)では、平面形状が六角形のマスク層により、マスク層に覆われていない六角形以外の部分においてエッチングが進行し、GaNエピタキシャル成長層12の側壁12aを形成することができる。ただし、このドライエッチングにより形成された側壁12aの表面は平滑ではなく、いわゆる荒れた状態になっている。   In this step (S60), the side wall 12a of the GaN epitaxial growth layer 12 can be formed by etching in a portion other than the hexagon that is not covered with the mask layer by the mask layer having a hexagonal plan shape. However, the surface of the side wall 12a formed by this dry etching is not smooth but is in a so-called rough state.

最後に、ウエットエッチング工程(S20)を実施する。この工程(S20)では、上記のレジストマスク層を除去するとともに、平面形状が六角形のGaNエピタキシャル成長層12に対して、m面が反応律速面となるウエットエッチングを実施する。   Finally, a wet etching step (S20) is performed. In this step (S20), the resist mask layer is removed, and wet etching is performed on the GaN epitaxial growth layer 12 having a hexagonal planar shape so that the m-plane becomes a reaction-controlled surface.

実施の形態では、この工程(S20)では、熱SPM(sulfuric acid hydrogen peroxide mixture)または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いている。熱SPMは、硫酸(含有率96%):過酸化水素水(濃度30%)=(4〜6):1のものであって常温以上(たとえば50℃以上)に加熱されたものとし、好ましくは、硫酸(含有率96%):過酸化水素水(濃度30%)=5:1としている。また、熱SPMを90℃以上130℃以下としてウエットエッチングを行なうことがより好ましい。90℃より低い温度でウエットエッチングを行なうと、反応速度が低下するからである。一方、130℃より高い温度でウエットエッチングを行なうと、熱SPM中の過酸化水素水が沸騰するためである。   In the embodiment, in this step (S20), a thermal SPM (sulfuric acid hydrogen peroxide mixture) or an organic alkaline cleaning solution is used as an etching solution. The thermal SPM is sulfuric acid (content 96%): hydrogen peroxide (concentration 30%) = (4-6): 1, and is heated to room temperature or higher (for example, 50 ° C. or higher), preferably Is sulfuric acid (content 96%): hydrogen peroxide (concentration 30%) = 5: 1. It is more preferable to perform wet etching with a thermal SPM of 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. This is because when the wet etching is performed at a temperature lower than 90 ° C., the reaction rate decreases. On the other hand, when wet etching is performed at a temperature higher than 130 ° C., the hydrogen peroxide solution in the hot SPM boils.

有機系アルカリ洗浄液は、アンモニア基を有し、pH9〜14の洗浄液である。有機アルカリ洗浄液は、たとえば、セミコクリーン(フルウチ化学(株)製)を用いることができる。   The organic alkaline cleaning liquid has an ammonia group and has a pH of 9 to 14. As the organic alkali cleaning liquid, for example, Semico Clean (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) can be used.

工程(S20)では、GaNエピタキシャル成長層12の(0001)面に対してエッチング液によるエッチングが生じない。(0001)面に対して垂直な方向の面に対しては非常に遅い速度でエッチング液によるエッチングが進行する。そして、(1−100)面と等方位面である、(0−110)面、(−1010)面、(−1100)面、(01−10)面、および(10−10)面、すなわちm面にはエッチング液によるエッチングがほとんど進行しない(他の面に比べて極めてエッチング速度が遅い)。そのため、ドライエッチングを行なう工程(S60)後の側壁12aは荒れているが、ウエットエッチング工程(S20)後では、m面でエッチングが進行しないので、ドライエッチングを行なう工程(S60)により形成された側壁12aの表面においてm面ではない凸部が優先的にエッチングにより除去されることにより、m面が側壁12aとなり、側壁12aの表面は平滑となる。また、ドライエッチングを行なう工程(S60)において、ドライエッチングのダメージを受けた部分がウエットエッチング工程(S20)を実施することにより除去される。なお、電極13,14は、工程(S30)に先立ち形成しておいてもよいし、工程(S20)の後に形成してもよい。   In the step (S20), the (0001) plane of the GaN epitaxial growth layer 12 is not etched by the etchant. Etching with the etching solution proceeds at a very low speed with respect to a plane perpendicular to the (0001) plane. And the (0-110) plane, the (-1010) plane, the (-1100) plane, the (01-10) plane, and the (10-10) plane, which are equidirectional with the (1-100) plane, Etching with the etchant hardly proceeds on the m-plane (the etching rate is extremely slow compared to other surfaces). For this reason, the side wall 12a after the dry etching step (S60) is rough, but after the wet etching step (S20), the etching does not proceed on the m-plane, so that it is formed by the dry etching step (S60). The protrusions that are not the m-plane on the surface of the side wall 12a are preferentially removed by etching, so that the m-plane becomes the side wall 12a and the surface of the side wall 12a becomes smooth. In the dry etching step (S60), the portion damaged by the dry etching is removed by performing the wet etching step (S20). The electrodes 13 and 14 may be formed prior to the step (S30) or after the step (S20).

上記工程(S10〜S60)を実施することにより、図1に示すような側壁12aが平滑である本発明の実施の形態における半導体素子10を製造することができる。   By performing the above steps (S10 to S60), the semiconductor element 10 according to the embodiment of the present invention in which the side wall 12a is smooth as shown in FIG. 1 can be manufactured.

なお、実施の形態では、ドライエッチング工程(S60)を実施したが、特にこれに限定されない。たとえば、ウエットエッチングを行なう工程(S20)に先立ちGaNエピタキシャル成長層12を六角柱状に加工する工程を、研磨やその他の機械的加工法により行なうこともできる。   In the embodiment, the dry etching step (S60) is performed, but the present invention is not limited to this. For example, prior to the wet etching step (S20), the step of processing the GaN epitaxial growth layer 12 into a hexagonal column shape can be performed by polishing or other mechanical processing methods.

次に、実施の形態における半導体素子10の変形例について説明する。図4は、本発明の実施の形態の変形例における半導体素子を示す概略斜視図である。図4を参照して、変形例における半導体素子について説明する。変形例における半導体素子20は、図1に示した半導体素子10と基本的には同じ構成であるが、GaNエピタキシャル成長層の形状において異なる。   Next, a modified example of the semiconductor element 10 in the embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic perspective view showing a semiconductor element in a modification of the embodiment of the present invention. With reference to FIG. 4, the semiconductor element in a modification is demonstrated. The semiconductor element 20 in the modified example has basically the same configuration as the semiconductor element 10 shown in FIG. 1, but differs in the shape of the GaN epitaxial growth layer.

具体的には、半導体素子20は、図4に示すように、基板11と、GaNエピタキシャル成長層22と、電極13,14とを備えている。GaNエピタキシャル成長層22は、(0001)面(c面)に対して垂直に上方に延びるとともに、平面形状が四角形となるように形成されている。また、側壁22aは、GaNエピタキシャル成長層22のm面からなり、側壁22bは、GaNエピタキシャル成長層22のa面からなる。   Specifically, as shown in FIG. 4, the semiconductor element 20 includes a substrate 11, a GaN epitaxial growth layer 22, and electrodes 13 and 14. The GaN epitaxial growth layer 22 is formed so as to extend vertically upward with respect to the (0001) plane (c-plane) and to have a square planar shape. Further, the side wall 22 a is composed of the m-plane of the GaN epitaxial growth layer 22, and the side wall 22 b is composed of the a-plane of the GaN epitaxial growth layer 22.

なお、a面とは、m面に対して垂直な面方位のうちの、(1−210)面、(−1−120)面、(−2110)面、(−12−10)面、(11−20)面、(2−1−10)面を意味する。   The a-plane is a (1-210) plane, a (-1-120) plane, a (-2110) plane, a (-12-10) plane, ( 11-20) plane and (2-1-10) plane.

側壁22aのRMS粗さは0.1nm以上10nm以下となり、平滑な面となる。一方、側壁22bのRMS粗さは10nmよりも大きくなり、表面荒れを生じている。   The RMS roughness of the side wall 22a is not less than 0.1 nm and not more than 10 nm, and becomes a smooth surface. On the other hand, the RMS roughness of the side wall 22b is greater than 10 nm, resulting in surface roughness.

次に、変形例における半導体素子20の製造方法について説明する。変形例における半導体素子20の製造方法は、実施の形態における半導体素子10の製造方法と基本的には同じ構成であるが、露光を行なう工程(S40)およびドライエッチングを行なう工程(S60)において異なる。   Next, a method for manufacturing the semiconductor element 20 in the modification will be described. The manufacturing method of the semiconductor element 20 in the modification is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor element 10 in the embodiment, but differs in the exposure step (S40) and the dry etching step (S60). .

具体的には、露光を行なう工程(S40)では、紫外線露光により形成されるレジストマスクパターンは、四角形としている。これにより、現像を行なう工程(S50)では、上記レジストマスクパターンの形状から、平面形状が四角形のマスク層ができている。なお、マスク層の対向する辺の組の1つは、GaNエピタキシャル成長層12のm面の伸びる方向(m面に平行な方向)と実質的に同じ方向に伸びている。   Specifically, in the exposure step (S40), the resist mask pattern formed by ultraviolet exposure is a quadrangle. Thus, in the developing step (S50), a mask layer having a quadrangular planar shape is formed from the shape of the resist mask pattern. One set of opposing sides of the mask layer extends in substantially the same direction as the direction in which the m-plane of the GaN epitaxial growth layer 12 extends (direction parallel to the m-plane).

また、ドライエッチングを行なう工程(S60)では、マスク層で覆われていない部分においてGaNエピタキシャル成長層22がエッチングされ、GaNエピタキシャル成長層22の外形(四角形)を形成することができる。   Further, in the step of performing dry etching (S60), the GaN epitaxial growth layer 22 is etched in a portion not covered with the mask layer, and the outer shape (rectangle) of the GaN epitaxial growth layer 22 can be formed.

その後、ウエットエッチング工程(S20)を実施すれば、四角形の側壁22aに対して、m面が反応律速面となるウエットエッチングが実施されることにより、エピタキシャル成長層22は、平滑な側壁22aと表面荒れが残った状態の側壁22bとを備える四角柱に形成される。   Thereafter, when the wet etching step (S20) is performed, the epitaxial growth layer 22 has a smooth side wall 22a and a rough surface by performing wet etching in which the m-plane is a reaction-controlled surface on the square side wall 22a. Is formed in a quadrangular prism including the side wall 22b in a state in which is left.

他の工程は、本発明の実施の形態における半導体素子10と同様であるので、その説明は繰り返さない。   Since other processes are the same as those of semiconductor element 10 in the embodiment of the present invention, description thereof will not be repeated.

以上説明したように、本発明の実施の形態における半導体素子10,20の製造方法は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層12,22を準備する工程(S10)と、(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程(S20)とを備えている。ウエットエッチング工程(S20)においてm面(劈開面)が反応律速面あることを利用して、半導体素子10,20の側壁12a,22aをm面とすることにより、側壁12a,22aを平滑にすることができる。よって、本発明の実施の形態における半導体素子10,20の製造方法によれば、平滑な側壁12a,22aを有する半導体素子10,20を製造することができる。   As described above, the method for manufacturing the semiconductor elements 10 and 20 in the embodiment of the present invention includes the steps (S10) of preparing the GaN epitaxial growth layers 12 and 22 having the (0001) plane as the main surface, and (0001). A wet etching step (S20) for performing wet etching in which the m-plane which is perpendicular to the plane is a reaction-controlling plane. By utilizing the fact that the m-plane (cleavage plane) is the reaction-controlling plane in the wet etching step (S20), the side walls 12a and 22a of the semiconductor elements 10 and 20 are made m-plane, thereby smoothing the side walls 12a and 22a. be able to. Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor elements 10 and 20 in the embodiment of the present invention, the semiconductor elements 10 and 20 having the smooth side walls 12a and 22a can be manufactured.

また、半導体素子10,20は、GaNエピタキシャル成長層12,22を用いている。GaNは堅くて、かつ脆いという性質を有しているが、本発明の実施の形態における半導体素子10,20の製造方法によれば、容易に平滑な側壁12a,22aを形成することができる。そのため、利用可能性の範囲が広いGaNを用いて平滑な側壁12a、22aを有する半導体素子10,20を製造することができる。   The semiconductor elements 10 and 20 use GaN epitaxial growth layers 12 and 22. Although GaN is hard and brittle, according to the method for manufacturing the semiconductor elements 10 and 20 in the embodiment of the present invention, the smooth side walls 12a and 22a can be easily formed. Therefore, the semiconductor elements 10 and 20 having the smooth side walls 12a and 22a can be manufactured using GaN having a wide range of applicability.

上記半導体素子10,20の製造方法において、ウエットエッチング工程(S20)では、熱SPM(sulfuric acid hydrogen peroxide mixture)または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いてもよい。これにより、ウエットエッチング工程(S20)においてm面を反応律速面とするエッチングを確実に実施することができる。   In the method of manufacturing the semiconductor elements 10 and 20, in the wet etching step (S20), a thermal SPM (sulfuric acid hydrogen peroxide mixture) or an organic alkaline cleaning solution may be used as an etching solution. Thereby, in the wet etching step (S20), the etching with the m-plane as a reaction-controlling surface can be reliably performed.

上記半導体素子10,20の製造方法において、熱SPMの温度を90℃以上130℃以下としてウエットエッチングを実施することが好ましい。これにより、工程(S20)においてエッチング液として熱SPMを用いる場合に、ウエットエッチング工程(S20)をより促進することができる。この結果、ウエットエッチング工程(S20)の処理時間を短くして、半導体素子の製造効率を向上させることができる。   In the manufacturing method of the semiconductor elements 10 and 20, it is preferable that the temperature of the thermal SPM is 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower to perform wet etching. Thereby, when using heat | fever SPM as an etching liquid in a process (S20), a wet etching process (S20) can be accelerated | stimulated more. As a result, the processing time of the wet etching step (S20) can be shortened and the semiconductor device manufacturing efficiency can be improved.

本発明の実施の形態における半導体素子10,20は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層12,22を準備する工程(S10)と、(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを実施するウエットエッチング工程(S20)とにより製造され、GaNエピタキシャル成長層12,22において形成された側壁12a,22aがm面である。m面が反応律速であるウエットエッチングを利用してm面を側壁とすることにより、基板11,21上に形成され、平滑な側壁12a,22aを有する半導体素子10,20とすることができる。   In the semiconductor elements 10 and 20 in the embodiment of the present invention, the step (S10) of preparing the GaN epitaxial growth layers 12 and 22 having the (0001) plane as the main surface, and the m plane perpendicular to the (0001) plane Sidewalls 12a and 22a formed in the wet etching step (S20) for performing wet etching to become a reaction-controlling surface and formed in the GaN epitaxial growth layers 12 and 22 are m-planes. By using wet etching in which the m-plane is reaction-controlled, the m-plane is used as a side wall, whereby the semiconductor elements 10 and 20 having smooth side walls 12a and 22a formed on the substrates 11 and 21 can be obtained.

本発明の実施の形態における半導体素子10,20は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層12,22を用いた半導体素子10,20であって、基板11,21と、基板11,21上に形成されたGaNエピタキシャル成長層12,22とを備え、GaNエピタキシャル成長層12,22では、m面により側壁12a,22aが形成されている。これにより、基板11,21上に形成され、平滑な側壁12a,22aを有する半導体素子10,20とすることができる。   Semiconductor elements 10 and 20 in the embodiment of the present invention are semiconductor elements 10 and 20 using GaN epitaxial growth layers 12 and 22 having a (0001) plane as a main surface, and include substrates 11 and 21, and substrates 11 and 21. GaN epitaxial growth layers 12 and 22 formed on the substrate 21, and side walls 12 a and 22 a are formed by m-planes in the GaN epitaxial growth layers 12 and 22. Thus, the semiconductor elements 10 and 20 formed on the substrates 11 and 21 and having the smooth side walls 12a and 22a can be obtained.

上記半導体素子10において側壁12aは、GaNエピタキシャル成長層12を囲むように形成され、GaNエピタキシャル成長層12の平面形状は六角形とすることが可能となる。これにより、m面をすべて側壁12aとすることができる。よって、エピタキシャル成長層12の側壁12aがすべて平滑である半導体素子10とすることができる。   In the semiconductor element 10, the side wall 12 a is formed so as to surround the GaN epitaxial growth layer 12, and the planar shape of the GaN epitaxial growth layer 12 can be a hexagon. Thereby, all m surfaces can be made into the side wall 12a. Therefore, the semiconductor element 10 in which the side walls 12a of the epitaxial growth layer 12 are all smooth can be obtained.

上記半導体素子10,20において、側壁12aのRMS粗さは、0.1nm以上10nm以下とすることが可能となる。これにより、半導体素子10,20の側壁12a,22aの表面粗さは非常に低くなる。よって、半導体素子10,20としての性能をさらに向上することができる。   In the semiconductor elements 10 and 20, the RMS roughness of the side wall 12a can be set to 0.1 nm or more and 10 nm or less. Thereby, the surface roughness of the side walls 12a and 22a of the semiconductor elements 10 and 20 becomes very low. Therefore, the performance as the semiconductor elements 10 and 20 can be further improved.

図5は、本発明の実施例1における半導体レーザを示す概略斜視図である。図5を参照して、本発明の実施例1における半導体レーザを説明する。本発明の実施例1における半導体レーザ100は、たとえばファブリペロー型レーザとしている。   FIG. 5 is a schematic perspective view showing the semiconductor laser in Example 1 of the present invention. With reference to FIG. 5, the semiconductor laser in Example 1 of this invention is demonstrated. The semiconductor laser 100 according to the first embodiment of the present invention is, for example, a Fabry-Perot laser.

図5に示すように、半導体レーザ100は、基板101と、n型バッファー層102と、n型クラッド層103と、アンドープガイド層104と、活性層105と、p型電子ブロック層106と、p型ガイド層107と、p型クラッド層108と、p型コンタクト層109と、n型電極120、およびp型電極130とを備えている。   As shown in FIG. 5, the semiconductor laser 100 includes a substrate 101, an n-type buffer layer 102, an n-type cladding layer 103, an undoped guide layer 104, an active layer 105, a p-type electron blocking layer 106, p A type guide layer 107, a p-type cladding layer 108, a p-type contact layer 109, an n-type electrode 120, and a p-type electrode 130 are provided.

基板101上には、n型バッファー層102、n型クラッド層103、アンドープガイド層104、およびp型電子ブロック層106が積層するように形成されており、活性層105がアンドープガイド層104およびp型電子ブロック層106に挟まれている。n型クラッド層103、アンドープガイド層104、活性層105、p型電子ブロック層106、p型ガイド層107、p型クラッド層108、およびp型コンタクト層109からなる層は、基板101の(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層110としている。エピタキシャル成長層110において、1組の対向する側壁(図5において前後方向)110aをm面とし、他の1組の対向する側壁(図5において左右方向)110bをa面としている。   On the substrate 101, an n-type buffer layer 102, an n-type cladding layer 103, an undoped guide layer 104, and a p-type electron blocking layer 106 are formed so as to be stacked. It is sandwiched between the type electron block layers 106. The layer composed of the n-type cladding layer 103, the undoped guide layer 104, the active layer 105, the p-type electron blocking layer 106, the p-type guide layer 107, the p-type cladding layer 108, and the p-type contact layer 109 is the (0001) of the substrate 101. ) Epitaxial growth layer 110 having a main surface as the GaN surface. In the epitaxial growth layer 110, one set of opposing side walls (front-rear direction in FIG. 5) 110a is an m-plane, and another set of opposing side walls (left-right direction in FIG. 5) 110b is an a-plane.

図5に示された半導体レーザ100の構造をより具体的に説明すれば、基板101上には、n型バッファー層102、n型クラッド層103、アンドープガイド層104、活性層105、p型電子ブロック層106、p型ガイド層107、p型クラッド層108、およびp型コンタクト層109が、この順序で積層されている。   More specifically, the structure of the semiconductor laser 100 shown in FIG. 5 will be described. On the substrate 101, an n-type buffer layer 102, an n-type cladding layer 103, an undoped guide layer 104, an active layer 105, and p-type electrons. The block layer 106, the p-type guide layer 107, the p-type cladding layer 108, and the p-type contact layer 109 are laminated in this order.

また、実施例1においては、基板101はサファイヤよりなっている。基板101が絶縁性であり、基板101の裏面に電極を形成してもn型クラッド層103に電圧を印加することができないので、別の場所でn型クラッド層103と外部電源との電気的接続を確保する必要がある。このため、基板101の上にn型バッファー層102が形成されており、n型バッファー層102の上にn型クラッド層103が形成されている。n型バッファー層102は、たとえばn型GaNからなり、図5において右方向に延びており、n型バッファー層102の右側において、n型バッファー層102の表面102aの一部が露出している。そして、この露出した表面102aにn型電極120が形成されている。   In the first embodiment, the substrate 101 is made of sapphire. Since the substrate 101 is insulative and no voltage can be applied to the n-type cladding layer 103 even if an electrode is formed on the back surface of the substrate 101, the electrical connection between the n-type cladding layer 103 and the external power supply at another location It is necessary to secure the connection. For this reason, an n-type buffer layer 102 is formed on the substrate 101, and an n-type cladding layer 103 is formed on the n-type buffer layer 102. The n-type buffer layer 102 is made of, for example, n-type GaN and extends rightward in FIG. 5, and a part of the surface 102 a of the n-type buffer layer 102 is exposed on the right side of the n-type buffer layer 102. An n-type electrode 120 is formed on the exposed surface 102a.

また、p型コンタクト層109の上には、p型電極130が形成されている。p型電極130およびn型電極120は、たとえばAu(金)などよりなっている。   A p-type electrode 130 is formed on the p-type contact layer 109. The p-type electrode 130 and the n-type electrode 120 are made of, for example, Au (gold).

活性層105はたとえばInGaN/GaNよりなる多重量子井戸構造により構成されている。なお、単一の半導体材料よりなっていてもよい。活性層105は、n型クラッド層103およびp型クラッド層108に沿って設けられ、所定の方向に伸びる複数の量子細線として、または各量子箱として形成されることができる。各量子細線は、その長手方向と直交する2方向に関して電子のエネルギー準位が離散的になるような寸法(たとえば数十nm程度)を有する。また、各量子箱は、互いに直交する3方向に関して電子のエネルギー準位が離散的になるような寸法(たとえば数十nm程度)を有する。このような量子構造を備えると状態密度が大きくなるので、発光効率が高められると共に、発光スペクトルが先鋭化される。   The active layer 105 has a multiple quantum well structure made of, for example, InGaN / GaN. It may be made of a single semiconductor material. The active layer 105 is provided along the n-type cladding layer 103 and the p-type cladding layer 108, and can be formed as a plurality of quantum wires extending in a predetermined direction or as each quantum box. Each quantum wire has a dimension (for example, about several tens of nanometers) such that the energy level of electrons becomes discrete in two directions orthogonal to the longitudinal direction. Each quantum box has dimensions (for example, about several tens of nanometers) such that the energy levels of electrons are discrete in three directions orthogonal to each other. With such a quantum structure, the density of states increases, so that the light emission efficiency is increased and the emission spectrum is sharpened.

図5に示すように、n型クラッド層103はたとえばn型AlGaNよりなっている。アンドープガイド層104はたとえばアンドープGaNよりなっている。p型電子ブロック層106はたとえばp型AlGaNよりなっている。p型ガイド層107はたとえばp型GaNよりなっている。p型クラッド層108はたとえばp型のAlGaNよりなっている。n型クラッド層103およびp型クラッド層108は、活性層105に与えられるべきキャリアが伝導する導電層として機能する。このため、n型クラッド層103およびp型クラッド層108は、活性層105を挟むように設けられている。また、n型クラッド層103、p型電子ブロック層106、p型ガイド層107、およびp型クラッド層108は、それぞれ、活性層105にキャリア(電子および正孔)を閉じ込める閉じ込め層として機能する。つまり、n型クラッド層103、活性層105、およびp型クラッド層108は、ダブルヘテロ接合を形成している。このため、発光に寄与するキャリアを活性層105に集中させることができる。   As shown in FIG. 5, the n-type cladding layer 103 is made of, for example, n-type AlGaN. The undoped guide layer 104 is made of undoped GaN, for example. The p-type electron block layer 106 is made of, for example, p-type AlGaN. The p-type guide layer 107 is made of, for example, p-type GaN. The p-type cladding layer 108 is made of, for example, p-type AlGaN. The n-type cladding layer 103 and the p-type cladding layer 108 function as conductive layers through which carriers to be given to the active layer 105 are conducted. For this reason, the n-type cladding layer 103 and the p-type cladding layer 108 are provided so as to sandwich the active layer 105. The n-type cladding layer 103, the p-type electron blocking layer 106, the p-type guide layer 107, and the p-type cladding layer 108 function as confinement layers that confine carriers (electrons and holes) in the active layer 105, respectively. That is, the n-type cladding layer 103, the active layer 105, and the p-type cladding layer 108 form a double heterojunction. For this reason, carriers contributing to light emission can be concentrated in the active layer 105.

p型コンタクト層109は、p型電極130との接触をオーミック接触にするために形成される。p型コンタクト層109はたとえばp型のGaNよりなっている。   The p-type contact layer 109 is formed to make an ohmic contact with the p-type electrode 130. The p-type contact layer 109 is made of, for example, p-type GaN.

なお、実施例1における半導体レーザ100の各部分の寸法を例示的に以下に列挙すると、基板101の厚さはたとえば100μmであり、n型バッファー層102の厚さはたとえば5μmであり、n型クラッド層103およびp型クラッド層108の各々の厚さはたとえば0.5μmであり、アンドープガイド層104、活性層105、p型電子ブロック層106、およびp型ガイド層107の各々の厚さはたとえば0.1μmであり、p型コンタクト層109の厚さはたとえば0.2μmである。   The dimensions of each part of the semiconductor laser 100 in Example 1 are listed below as an example. The thickness of the substrate 101 is, for example, 100 μm, the thickness of the n-type buffer layer 102 is, for example, 5 μm, and the n-type. The thickness of each of the cladding layer 103 and the p-type cladding layer 108 is 0.5 μm, for example, and the thickness of each of the undoped guide layer 104, the active layer 105, the p-type electron blocking layer 106, and the p-type guide layer 107 is For example, it is 0.1 μm, and the thickness of the p-type contact layer 109 is, for example, 0.2 μm.

次に、実施例1における半導体レーザ100の製造方法について説明する。まず、図5に示すように、非導電性のサファイヤからなる基板101を準備する。そして、たとえば基板101の(0001)面上にMOCVD(Metal-organic chemical vapor deposition)法を用いて、n型バッファー層102、n型クラッド層103、アンドープガイド層104、活性層105、p型電子ブロック層106、p型ガイド層107、p型クラッド層108、およびp型コンタクト層109をこの順序で基板101上にGaNエピタキシャル成長させる。   Next, a method for manufacturing the semiconductor laser 100 in Example 1 will be described. First, as shown in FIG. 5, a substrate 101 made of non-conductive sapphire is prepared. For example, the n-type buffer layer 102, the n-type cladding layer 103, the undoped guide layer 104, the active layer 105, and the p-type electrons are formed on the (0001) surface of the substrate 101 by using a MOCVD (Metal-organic chemical vapor deposition) method. The block layer 106, the p-type guide layer 107, the p-type cladding layer 108, and the p-type contact layer 109 are epitaxially grown on the substrate 101 in this order.

次に、成膜装置(たとえばエピタキシャル成長炉)から取り出して、GaNエピタキシャル成長層110に側壁を形成した。この側壁を形成する方法としては、上述したマスク層を形成する工程(S30)、露光を行なう工程(S40)、現像を行なう工程(S50)、ドライエッチングを行なう工程(S60)、およびウエットエッチング工程(S20)を実施した。   Next, it was taken out from the film forming apparatus (for example, an epitaxial growth furnace), and sidewalls were formed on the GaN epitaxial growth layer 110. As a method of forming this side wall, the above-described mask layer forming step (S30), exposing step (S40), developing step (S50), dry etching step (S60), and wet etching step. (S20) was performed.

詳細には、マスク層を形成する工程(S30)では、GaNエピタキシャル成長層110の対向する1組の側壁110aがm面と平行に、当該1組の側壁110aと直交する方向の1組の側壁110bがa面と平行になるようにストライプパターンのマスク層を形成した。次に、露光を行なう工程(S40)、現像を行なう工程(S50)を実施した。   Specifically, in the step of forming the mask layer (S30), the pair of side walls 110a facing each other of the GaN epitaxial growth layer 110 are parallel to the m-plane and set in a direction perpendicular to the pair of side walls 110a. A stripe-pattern mask layer was formed so as to be parallel to the a-plane. Next, an exposure step (S40) and a development step (S50) were performed.

そして、ドライエッチングを行なう工程(S60)では、GaNエピタキシャル成長層110に対して、塩素系RIEエッチングを実施した。ドライエッチングは、n型バッファー層102に達するまで実施し、n型バッファー層102を露出させた。   In the dry etching step (S 60), chlorine-based RIE etching was performed on the GaN epitaxial growth layer 110. The dry etching was performed until the n-type buffer layer 102 was reached, and the n-type buffer layer 102 was exposed.

次に、ウエットエッチング工程(S20)を実施した。エッチング液として熱SPMを用いた。熱SPMは、96%硫酸と30%過酸化水素水を5:1の割合で混合したものを用い、その温度を120℃としてウエットエッチングを行なった。   Next, a wet etching step (S20) was performed. Thermal SPM was used as an etchant. The hot SPM used was a mixture of 96% sulfuric acid and 30% hydrogen peroxide water in a ratio of 5: 1, and wet etching was performed at a temperature of 120 ° C.

その後、p型コンタクト層109の上面に電流狭窄のための窒化珪素(SiN)などからなる絶縁膜(図示せず)とp型電極130を形成した。次いで、n型バッファー層102の露出している表面102a上にn型電極120を形成し、ファセット(端面)コーティングを行なった。これにより、図5に示す実施例1における半導体レーザ100を製造した。   Thereafter, an insulating film (not shown) made of silicon nitride (SiN) or the like for current confinement and a p-type electrode 130 were formed on the upper surface of the p-type contact layer 109. Next, an n-type electrode 120 was formed on the exposed surface 102a of the n-type buffer layer 102, and facet (end face) coating was performed. As a result, the semiconductor laser 100 in Example 1 shown in FIG. 5 was manufactured.

一方、比較例1の半導体レーザは、ウエットエッチング工程(S20)を行なわずに、ファセットコーティングを行なった。これにより、比較例1における半導体レーザを製造した。   On the other hand, the semiconductor laser of Comparative Example 1 was subjected to facet coating without performing the wet etching step (S20). Thus, the semiconductor laser in Comparative Example 1 was manufactured.

実施例1における半導体レーザ100および比較例1における半導体レーザについて、発振のための閾値を測定した。   The threshold for oscillation was measured for the semiconductor laser 100 in Example 1 and the semiconductor laser in Comparative Example 1.

その結果、実施例1における半導体レーザ100では、閾値は2.5kA/cm2であった。一方、比較例1における半導体レーザでは、閾値は3.0kA/cm2であった。 As a result, in the semiconductor laser 100 in Example 1, the threshold value was 2.5 kA / cm 2 . On the other hand, in the semiconductor laser in Comparative Example 1, the threshold value was 3.0 kA / cm 2 .

実施例1における半導体レーザ100の閾値は、比較例1の半導体レーザの閾値よりも低くなっていることがわかった。これにより、ウエットエッチング工程(S20)を行なった実施例1における半導体レーザ100は、側壁をm面とする側壁110aの反射特性を向上することができ、レーザ特性の向上を図ることができた。   It was found that the threshold value of the semiconductor laser 100 in Example 1 was lower than the threshold value of the semiconductor laser in Comparative Example 1. Thereby, the semiconductor laser 100 in Example 1 which performed the wet etching process (S20) was able to improve the reflection characteristic of the side wall 110a having the m-side wall as a side wall, and to improve the laser characteristic.

なお、実施例1における半導体レーザ100は、ファブリペロー型レーザとしているが、特にこれに限定されない。半導体レーザとしては、ファブリペロー型レーザとすることが好ましい。m面を側壁とする半導体レーザとしては、ファブリペロー型レーザは特にその特性を向上することができるからである。   In addition, although the semiconductor laser 100 in Example 1 is a Fabry-Perot type laser, it is not particularly limited thereto. The semiconductor laser is preferably a Fabry-Perot laser. This is because a Fabry-Perot laser can improve the characteristics of a semiconductor laser having an m-plane as a side wall.

以上説明したように、実施例1における半導体レーザ100によれば、実施の形態における半導体素子を用いた半導体レーザ100であって、半導体レーザ100における光を出射する端面が、ウエットエッチング工程(S20)を実施することにより平滑化された半導体素子のm面である側壁110aとしている。つまり、m面に相当する側壁110aは、その表面が平滑となる。よって、半導体レーザ100は、優れた特性を有するものとなる。   As described above, according to the semiconductor laser 100 in the first embodiment, the semiconductor laser 100 using the semiconductor element in the embodiment, and the end surface of the semiconductor laser 100 that emits light has a wet etching step (S20). The side wall 110a which is the m-plane of the semiconductor element smoothed by performing the above is used. That is, the surface of the side wall 110a corresponding to the m-plane is smooth. Therefore, the semiconductor laser 100 has excellent characteristics.

図6(A)は、本発明の実施例2における光導波路を示す概略斜視図であり、図6(B)は、本発明の実施例2における光導波路を示す上面図である。図6(A)および図6(B)を参照して、本発明の実施例2における光導波路を説明する。   FIG. 6A is a schematic perspective view showing an optical waveguide in the second embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a top view showing the optical waveguide in the second embodiment of the present invention. With reference to FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B), the optical waveguide in Example 2 of this invention is demonstrated.

実施例2における光導波路200は、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた光導波路である。光導波路200は、基板210と、基板210上に形成された光導波路200を構成するGaNエピタキシャル成長層とを備え、GaNエピタキシャル成長層では、m面により光導波路200の側壁223aが形成されている。   The optical waveguide 200 in Example 2 is an optical waveguide using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface. The optical waveguide 200 includes a substrate 210 and a GaN epitaxial growth layer that forms the optical waveguide 200 formed on the substrate 210. In the GaN epitaxial growth layer, a side wall 223a of the optical waveguide 200 is formed by an m-plane.

実施例2では、光導波路200は、入射部221と、出射部222と、導波路部223とを備えている。導波路部223の1組の対向する側壁223aは、GaNエピタキシャル成長層のm面とした。   In the second embodiment, the optical waveguide 200 includes an incident part 221, an emission part 222, and a waveguide part 223. One set of opposing side walls 223a of the waveguide portion 223 is the m-plane of the GaN epitaxial growth layer.

また、基板210は、サファイヤを用いた。GaNエピタキシャル成長層は、アンドープGaNエピタキシャル成長層とした。また、幅Wを5μm、厚みTを2μm、長さLを10mmとした。入射部221および出射部222の平面形状は、導波路部223と接続される方向に向かって狭くなるようなテーパ状とした。   The substrate 210 was sapphire. The GaN epitaxial growth layer was an undoped GaN epitaxial growth layer. The width W was 5 μm, the thickness T was 2 μm, and the length L was 10 mm. The planar shapes of the incident part 221 and the emission part 222 are tapered so as to become narrower in the direction of connection with the waveguide part 223.

次に、実施例2における光導波路200の製造方法について説明する。まず、図6に示すように、非導電性のサファイヤからなる基板210を準備する。そして、たとえば基板210の(0001)面上にMOCVD法を用いて、アンドープGaN層をエピタキシャル成長させた。   Next, the manufacturing method of the optical waveguide 200 in Example 2 is demonstrated. First, as shown in FIG. 6, a substrate 210 made of non-conductive sapphire is prepared. Then, for example, an undoped GaN layer was epitaxially grown on the (0001) surface of the substrate 210 by using the MOCVD method.

次に、いったん、上記アンドープGaNエピタキシャル成長層が形成された基板210を成膜装置(たとえばエピタキシャル成長炉)から取り出して、GaNエピタキシャル成長層に入射部221、出射部222、導波路部223を備える光導波路220を形成した。この光導波路220を形成する方法としては、上述したマスク層を形成する工程(S30)、露光を行なう工程(S40)、現像を行なう工程(S50)、ドライエッチングを行なう工程(S60)、およびウエットエッチング工程(S20)を実施した。   Next, the substrate 210 on which the undoped GaN epitaxial growth layer is formed is once taken out from the film forming apparatus (for example, an epitaxial growth furnace), and the optical waveguide 220 including the incident portion 221, the emission portion 222, and the waveguide portion 223 in the GaN epitaxial growth layer. Formed. The optical waveguide 220 can be formed by the above-described mask layer forming step (S30), exposing step (S40), developing step (S50), dry etching step (S60), and wet. An etching step (S20) was performed.

詳細には、マスク層を形成する工程(S30)では、GaNエピタキシャル成長層により形成される導波路部223(図6(A)参照)の対向する1組の側壁223aがm面と平行になるようなパターンのマスク層を形成した。次に、露光を行なう工程(S40)、現像を行なう工程(S50)を実施した。   Specifically, in the step of forming the mask layer (S30), the pair of opposing side walls 223a of the waveguide portion 223 (see FIG. 6A) formed by the GaN epitaxial growth layer is made parallel to the m-plane. A mask layer having an appropriate pattern was formed. Next, an exposure step (S40) and a development step (S50) were performed.

そして、ドライエッチングを行なう工程(S60)では、GaNエピタキシャル成長層に対して、光導波路200の形状が現れるように、HI系エッチングガスを用いたICP−RIE法を実施した。ドライエッチングは、基板210に達するまで実施し、基板210を露出させた。   In the dry etching step (S60), an ICP-RIE method using an HI etching gas was performed on the GaN epitaxial growth layer so that the shape of the optical waveguide 200 appeared. Dry etching was performed until the substrate 210 was reached to expose the substrate 210.

次に、ウエットエッチング工程(S20)を実施した。エッチング液としてセミコクリーン(フルウチ化学(株)製)を用いた。ウエットエッチング工程(S20)では、エッチング液の温度を30度以下で10分以上洗浄を行なった。   Next, a wet etching step (S20) was performed. Semicoclean (Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was used as an etching solution. In the wet etching step (S20), cleaning was performed at an etching solution temperature of 30 degrees or less for 10 minutes or more.

これにより、GaNエピタキシャル成長層において形成された導波路部223の側壁223aがm面である実施例2における光導波路200を製造することができた。   Thereby, the optical waveguide 200 in Example 2 in which the side wall 223a of the waveguide portion 223 formed in the GaN epitaxial growth layer is an m-plane could be manufactured.

一方、比較例2における光導波路は、ウエットエッチング工程(S20)を実施しなかった。これにより、比較例2における光導波路を製造した。   On the other hand, the optical waveguide in Comparative Example 2 was not subjected to the wet etching step (S20). Thereby, the optical waveguide in the comparative example 2 was manufactured.

そして、実施例2における光導波路200および比較例2に対して緑色光を導入して、減衰率を測定した。   And green light was introduce | transduced with respect to the optical waveguide 200 in Example 2, and the comparative example 2, and the attenuation factor was measured.

その結果、実施例2における光導波路200では、減衰率は8%であった。一方、比較例2における光導波路では、減衰率12%であった。   As a result, in the optical waveguide 200 in Example 2, the attenuation factor was 8%. On the other hand, in the optical waveguide in Comparative Example 2, the attenuation factor was 12%.

実施例2における光導波路200の減衰率は、比較例2の光導波路の減衰率よりも低くなっていることがわかった。これにより、ウエットエッチング工程(S20)を行なった実施例2における光導波路200は、導波路部223の側壁223aにおける散乱を抑制することができ、性能の向上を図ることができた。   It was found that the attenuation factor of the optical waveguide 200 in Example 2 was lower than the attenuation factor of the optical waveguide in Comparative Example 2. Thereby, the optical waveguide 200 in Example 2 which performed the wet etching process (S20) can suppress the scattering in the side wall 223a of the waveguide part 223, and was able to aim at the performance improvement.

以上説明したように、実施例2の光導波路200によれば、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた光導波路であって、(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程(S30)とにより製造され、GaNエピタキシャル成長層において形成された光導波路の側壁223aをm面としている。そのため、光導波路200の側壁223aの表面が平滑となる。よって、光導波路200は、優れた特性を有するものとなる。   As described above, according to the optical waveguide 200 of the second embodiment, the optical waveguide uses the GaN epitaxial growth layer having the (0001) plane as the main surface, and the GaN epitaxial growth layer having the (0001) plane as the main surface. And a side wall 223a of the optical waveguide formed in the GaN epitaxial growth layer manufactured by the wet etching step (S30) in which the m-plane perpendicular to the (0001) plane is a reaction-controlled surface. Is the m-plane. Therefore, the surface of the side wall 223a of the optical waveguide 200 becomes smooth. Therefore, the optical waveguide 200 has excellent characteristics.

図7(A)は、本発明の実施例3における面発光素子を示す上面図であり、図7(B)は、本発明の実施例3における面発光素子を示す側面図である。図7(A)および図7(B)を参照して、本発明の実施例3における面発光素子を説明する。実施例3における面発光素子は、垂直キャビティ面発光レーザ(Vertical Cavity-Surface Emitting Laser:VCSEL)300としている。   FIG. 7A is a top view showing a surface light emitting device in Example 3 of the present invention, and FIG. 7B is a side view showing the surface light emitting device in Example 3 of the present invention. With reference to FIG. 7 (A) and FIG. 7 (B), the surface emitting element in Example 3 of this invention is demonstrated. The surface light emitting element in Example 3 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) 300.

図7(A)および図7(B)に示すように、面発光レーザ300は、基板301と、n型バッファー層302と、n型DBRミラー層303と、n型クラッド層304と、アンドープガイド層305と、活性層306と、p型電子ブロック層307と、p型ガイド層308と、p型クラッド層309と、p型DBRミラー層310と、p型コンタクト層311と、n型電極330と、p型電極340とを備えている。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the surface emitting laser 300 includes a substrate 301, an n-type buffer layer 302, an n-type DBR mirror layer 303, an n-type cladding layer 304, and an undoped guide. Layer 305, active layer 306, p-type electron blocking layer 307, p-type guide layer 308, p-type cladding layer 309, p-type DBR mirror layer 310, p-type contact layer 311, and n-type electrode 330. And a p-type electrode 340.

基板301上には、n型バッファー層302と、n型DBRミラー層303と、n型クラッド層304と、アンドープガイド層305、およびp型電子ブロック層307が積層するように形成されており、活性層306がアンドープガイド層305およびp型電子ブロック層307に挟まれている。n型バッファー層302、n型DBRミラー層303、n型クラッド層304、アンドープガイド層305、活性層306、p型電子ブロック層307、p型ガイド層308、p型クラッド層309、p型DBRミラー層310、p型コンタクト層311からなる層は、基板301の(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層としている。エピタキシャル成長層のうち、n型クラッド層304、アンドープガイド層305、活性層306、p型電子ブロック層307、p型ガイド層308、p型クラッド層309、p型DBRミラー層310、p型コンタクト層311からなるエピタキシャル成長層320は、側壁がm面の六角柱の形状としている。   On the substrate 301, an n-type buffer layer 302, an n-type DBR mirror layer 303, an n-type cladding layer 304, an undoped guide layer 305, and a p-type electron blocking layer 307 are formed to be laminated. An active layer 306 is sandwiched between the undoped guide layer 305 and the p-type electron blocking layer 307. n-type buffer layer 302, n-type DBR mirror layer 303, n-type cladding layer 304, undoped guide layer 305, active layer 306, p-type electron blocking layer 307, p-type guide layer 308, p-type cladding layer 309, p-type DBR The layer composed of the mirror layer 310 and the p-type contact layer 311 is a GaN epitaxial growth layer whose main surface is the (0001) plane of the substrate 301. Among the epitaxial growth layers, the n-type cladding layer 304, the undoped guide layer 305, the active layer 306, the p-type electron block layer 307, the p-type guide layer 308, the p-type cladding layer 309, the p-type DBR mirror layer 310, and the p-type contact layer The epitaxial growth layer 320 made of 311 has a hexagonal column shape with m-side walls.

図7に示された面発光レーザ300の構造をより具体的に説明すれば、基板301上には、n型バッファー層302、n型DBRミラー層303、n型クラッド層304、アンドープガイド層305、活性層306、p型電子ブロック層307、p型ガイド層308、p型クラッド層309、p型DBRミラー層310、およびp型コンタクト層311が、この順序で積層されている。   More specifically, the structure of the surface emitting laser 300 shown in FIG. 7 is described. On the substrate 301, an n-type buffer layer 302, an n-type DBR mirror layer 303, an n-type cladding layer 304, and an undoped guide layer 305 are provided. The active layer 306, the p-type electron blocking layer 307, the p-type guide layer 308, the p-type cladding layer 309, the p-type DBR mirror layer 310, and the p-type contact layer 311 are laminated in this order.

また、実施例3においては、n型電極330は、基板301の裏面に形成されている。p型電極340は、環状の平面形状を有しており、p型コンタクト層311の上に形成され、p型電極340の内周側においてはp型コンタクト層311の表面311aの一部が露出している。n型電極340は、その平面形状を円形の中空を有し外形は円形としている。また、n型電極330およびp型電極340は、たとえばAu(金)などよりなっている。   In Example 3, the n-type electrode 330 is formed on the back surface of the substrate 301. The p-type electrode 340 has an annular planar shape, is formed on the p-type contact layer 311, and a part of the surface 311 a of the p-type contact layer 311 is exposed on the inner peripheral side of the p-type electrode 340. is doing. The n-type electrode 340 has a circular hollow shape as a planar shape and a circular outer shape. The n-type electrode 330 and the p-type electrode 340 are made of, for example, Au (gold).

基板301はたとえばn型GaNよりなっている。n型バッファー層302はたとえばn型GaNよりなっている。n型DBRミラー層303はたとえばn型AlGaNとn型GaNとからなる層が複数積層した多層膜よりなっている。n型クラッド層304はたとえばn型AlGaNよりなっている。アンドープガイド層305はたとえばアンドープGaNよりなっている。活性層306はたとえばAlxGa1-xN層とAlxInyGa1-x-yN層とからなる。p型電子ブロック層307はたとえばp型AlGaNよりなっている。p型ガイド層308はたとえばp型GaNよりなっている。p型クラッド層309はたとえばp型のAlGaNよりなっている。p型DBRミラー層310はたとえばp型AlGaNとn型GaNとからなる層が複数積層した多層膜よりなっている。p型コンタクト層311はたとえばp型GaNよりなっている。 The substrate 301 is made of, for example, n-type GaN. The n-type buffer layer 302 is made of, for example, n-type GaN. The n-type DBR mirror layer 303 is formed of, for example, a multilayer film in which a plurality of layers made of n-type AlGaN and n-type GaN are stacked. The n-type cladding layer 304 is made of, for example, n-type AlGaN. The undoped guide layer 305 is made of, for example, undoped GaN. The active layer 306 includes, for example, an Al x Ga 1-x N layer and an Al x In y Ga 1-xy N layer. The p-type electron block layer 307 is made of p-type AlGaN, for example. The p-type guide layer 308 is made of, for example, p-type GaN. The p-type cladding layer 309 is made of, for example, p-type AlGaN. The p-type DBR mirror layer 310 is made of a multilayer film in which a plurality of layers made of p-type AlGaN and n-type GaN are stacked, for example. The p-type contact layer 311 is made of, for example, p-type GaN.

基板301、n型バッファー層302、n型クラッド層304、アンドープガイド層305、活性層306、p型電子ブロック層307、p型ガイド層308、p型クラッド層309、およびp型コンタクト層311は、実施例1と同様であるので、その説明は繰り返さない。ただし、活性層306の波長は410nmとした。   The substrate 301, the n-type buffer layer 302, the n-type cladding layer 304, the undoped guide layer 305, the active layer 306, the p-type electron block layer 307, the p-type guide layer 308, the p-type cladding layer 309, and the p-type contact layer 311 Since it is the same as that of Example 1, the description is not repeated. However, the wavelength of the active layer 306 was 410 nm.

n型DBRミラー層303およびp型DBRミラー層310は、分布反射型(Distributed Bragg Reflector:DBR)である。また、n型DBRミラー層303およびp型DBRミラー層310は、410nmの波長の光に対して、その反射率を98%とするように設計した。   The n-type DBR mirror layer 303 and the p-type DBR mirror layer 310 are a distributed reflection type (Distributed Bragg Reflector: DBR). In addition, the n-type DBR mirror layer 303 and the p-type DBR mirror layer 310 were designed to have a reflectance of 98% for light having a wavelength of 410 nm.

なお、実施例3における面発光レーザ300の各部分の寸法を例示的に以下に列挙すると、基板301の厚さはたとえば100μmであり、n型バッファー層302の厚さはたとえば1μmであり、n型DBRミラー層303の厚さはたとえば3μmであり、n型クラッド層304およびp型クラッド層309の各々の厚さはたとえば0.5μmであり、アンドープガイド層305、活性層306、p型電子ブロック層307、およびp型ガイド層308の各々の厚さはたとえば0.1μmであり、p型コンタクト層311の厚さはたとえば0.2μmである。また、エピタキシャル成長層320の平面形状は六角形であり、その頂点を結ぶ最も長い距離である六角形の径は、たとえば100μmである。   The dimensions of each part of the surface-emitting laser 300 in Example 3 are listed below as an example. The thickness of the substrate 301 is, for example, 100 μm, the thickness of the n-type buffer layer 302 is, for example, 1 μm, and n The thickness of the type DBR mirror layer 303 is, for example, 3 μm, and the thickness of each of the n-type cladding layer 304 and the p-type cladding layer 309 is, for example, 0.5 μm. The undoped guide layer 305, the active layer 306, and the p-type electrons Each of the block layer 307 and the p-type guide layer 308 has a thickness of 0.1 μm, for example, and the p-type contact layer 311 has a thickness of 0.2 μm, for example. In addition, the planar shape of the epitaxial growth layer 320 is a hexagon, and the diameter of the hexagon that is the longest distance connecting the apexes is, for example, 100 μm.

次に、実施例3における面発光レーザ300の製造方法について説明する。まず、図7に示すように、導電性のGaNからなる基板301を準備する。そして、たとえば基板301の(0001)面上にMOCVD法を用いて、GaNエピタキシャル成長層を形成した。   Next, the manufacturing method of the surface emitting laser 300 in Example 3 is demonstrated. First, as shown in FIG. 7, a substrate 301 made of conductive GaN is prepared. Then, for example, a GaN epitaxial growth layer was formed on the (0001) plane of the substrate 301 by using the MOCVD method.

次に、GaNエピタキシャル成長層が形成されたGaN基板301を成膜装置(たとえばエピタキシャル成長炉)から取り出して、GaNエピタキシャル成長層のうちエピタキシャル成長層320に側壁を形成した。この側壁を形成する方法としては、上述したマスク層を形成する工程(S30)、露光を行なう工程(S40)、現像を行なう工程(S50)、ドライエッチングを行なう工程(S60)、およびウエットエッチング工程(S20)を実施した。   Next, the GaN substrate 301 on which the GaN epitaxial growth layer was formed was taken out from a film forming apparatus (for example, an epitaxial growth furnace), and sidewalls were formed in the epitaxial growth layer 320 of the GaN epitaxial growth layer. As a method of forming this side wall, the above-described mask layer forming step (S30), exposing step (S40), developing step (S50), dry etching step (S60), and wet etching step. (S20) was performed.

詳細には、マスク層を形成する工程(S30)では、GaNエピタキシャル成長層のうちエピタキシャル成長層320の側壁がm面と平行になるように、平面形状が六角形のマスク層を形成した。次に、露光を行なう工程(S40)、現像を行なう工程(S50)を実施した。   Specifically, in the step of forming a mask layer (S30), a mask layer having a hexagonal planar shape is formed so that the side wall of the epitaxial growth layer 320 of the GaN epitaxial growth layer is parallel to the m-plane. Next, an exposure step (S40) and a development step (S50) were performed.

そして、ドライエッチングを行なう工程(S60)では、GaNエピタキシャル成長層のうちのエピタキシャル成長層320に対して、六角柱の形状が現れるように、塩素系エッチングガスを用いたICP−RIE法を実施した。ドライエッチングは、n型DBRミラー層303に達するまで実施し、n型DBRミラー層303を露出させた。   In the dry etching step (S60), an ICP-RIE method using a chlorine-based etching gas was performed so that a hexagonal column shape appeared in the epitaxial growth layer 320 of the GaN epitaxial growth layer. Dry etching was performed until the n-type DBR mirror layer 303 was reached, and the n-type DBR mirror layer 303 was exposed.

次に、ウエットエッチング工程(S20)を実施した。エッチング液としてセミコクリーン(フルウチ化学(株)製)を用いた。ウエットエッチング工程(S20)では、エッチング液の温度を30度以下で10分以上洗浄を行なった。   Next, a wet etching step (S20) was performed. Semicoclean (Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was used as an etching solution. In the wet etching step (S20), cleaning was performed at an etching solution temperature of 30 degrees or less for 10 minutes or more.

最後に、n型電極330およびp型電極340を形成した。これにより、GaNエピタキシャル成長層のうちのエピタキシャル成長層320の側壁がm面である実施例3における面発光レーザ300を製造することができた。   Finally, an n-type electrode 330 and a p-type electrode 340 were formed. Thereby, the surface emitting laser 300 in Example 3 in which the side wall of the epitaxial growth layer 320 of the GaN epitaxial growth layers has an m-plane could be manufactured.

一方、比較例3における面発光レーザは、ウエットエッチング工程(S20)を実施しなかった。これにより、比較例3における面発光レーザを製造した。   On the other hand, the surface emitting laser in Comparative Example 3 did not perform the wet etching step (S20). Thereby, the surface emitting laser in Comparative Example 3 was manufactured.

そして、実施例3の面発光レーザ300および比較例3の面発光レーザについて、実施例1と同様に発振のための閾値を測定した。   For the surface emitting laser 300 of Example 3 and the surface emitting laser of Comparative Example 3, the threshold for oscillation was measured in the same manner as in Example 1.

その結果、実施例3における面発光レーザ300では、閾値は6.0kA/cm2であった。一方、比較例3における面発光レーザでは、閾値は7.5kA/cm2であった。 As a result, in the surface emitting laser 300 in Example 3, the threshold value was 6.0 kA / cm 2 . On the other hand, in the surface emitting laser in Comparative Example 3, the threshold value was 7.5 kA / cm 2 .

なお、実施例3では、面発光素子として面発光レーザ300を例に挙げて説明したが、特にこれに限定されない。面発光素子として、たとえば、LED(発光ダイオード、Light Emitting Diode)が挙げられる。   In the third embodiment, the surface emitting laser 300 is described as an example of the surface emitting element, but the present invention is not particularly limited thereto. Examples of the surface light emitting element include an LED (Light Emitting Diode).

実施例3における面発光レーザ300の閾値は、比較例3の面発光レーザの閾値よりも低くなっていることがわかった。このことから、ウエットエッチング工程(S20)を行なうことにより、エピタキシャル成長層320の側壁ではRIEプラズマダメージ層が除去され、キャリアの表面再結合速度が小さくなって非発光再結合が減少したことがわかった。よって、ウエットエッチング工程(S20)を行なった実施例3における面発光レーザ300は、エピタキシャル成長層320の側壁の反射特性を向上でき、レーザ特性の向上を図ることができたことがわかった。   It was found that the threshold value of the surface emitting laser 300 in Example 3 was lower than the threshold value of the surface emitting laser of Comparative Example 3. From this, it was found that by performing the wet etching step (S20), the RIE plasma damage layer was removed on the sidewall of the epitaxial growth layer 320, the surface recombination rate of the carriers was reduced, and non-radiative recombination was reduced. . Therefore, it was found that the surface emitting laser 300 in Example 3 in which the wet etching step (S20) was performed was able to improve the reflection characteristics of the side walls of the epitaxial growth layer 320 and improve the laser characteristics.

以上説明したように、実施例3における面発光素子の一例である面発光レーザ300によれば、実施の形態における半導体素子を用いた面発光素子であって、面発光レーザの側壁が、半導体素子の側壁としている。側壁をm面とし、m面が反応律速面となるウエットエッチング工程(S20)を実施しているため、側壁の表面は平滑となる。よって、面発光レーザ300は高性能な素子とすることができる。   As described above, according to the surface-emitting laser 300 that is an example of the surface-emitting element in Example 3, the surface-emitting element using the semiconductor element in the embodiment, the sidewall of the surface-emitting laser is a semiconductor element The side walls. Since the wet etching step (S20) in which the side wall is an m-plane and the m-plane is a reaction-controlled surface is performed, the surface of the side wall becomes smooth. Therefore, the surface emitting laser 300 can be a high-performance element.

本発明の実施例4として、半導体素子の構造を確認した。具体的には、実施例4における半導体素子としては、図8に示す半導体素子30としている。この半導体素子30を用いて、ウエットエッチング工程(S30)において、m面が律速面として反応することを実験により確認した。   As Example 4 of the present invention, the structure of the semiconductor element was confirmed. Specifically, the semiconductor element in Example 4 is the semiconductor element 30 shown in FIG. Using this semiconductor element 30, in the wet etching step (S30), it was confirmed by experiments that the m-plane reacted as a rate-determining plane.

図8は、本発明の実施例4におけるマスク層を除去する前の半導体素子を示す概略模式図である。図8を参照して、実施例4における半導体素子について説明する。実施例4における半導体素子30は、GaNエピタキシャル成長層の積層構造が図1に示した半導体素子10と基本的には同じ構成であるが、GaNエピタキシャル成長層の形状において異なる。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a semiconductor element before removing the mask layer in Example 4 of the present invention. With reference to FIG. 8, the semiconductor element in Example 4 is demonstrated. The semiconductor element 30 according to the fourth embodiment is basically the same as the semiconductor element 10 shown in FIG. 1 in the stacked structure of the GaN epitaxial growth layer, but differs in the shape of the GaN epitaxial growth layer.

具体的には、半導体素子30は、図8に示すように、基板31と、GaNエピタキシャル成長層32とを備えている。そして、GaNエピタキシャル成長層32の平面形状が2つの四角形であり、GaNエピタキシャル成長層32は2つの立方体としている。GaNエピタキシャル成長層32は、(0001)面(c面)に対して垂直に上方に延びる。また、側壁32aは、GaNエピタキシャル成長層32のm面からなり、側壁32bは、GaNエピタキシャル成長層32のa面からなる。   Specifically, the semiconductor element 30 includes a substrate 31 and a GaN epitaxial growth layer 32 as shown in FIG. The planar shape of the GaN epitaxial growth layer 32 is two squares, and the GaN epitaxial growth layer 32 is two cubes. The GaN epitaxial growth layer 32 extends upward perpendicularly to the (0001) plane (c-plane). Further, the side wall 32 a is composed of the m-plane of the GaN epitaxial growth layer 32, and the side wall 32 b is composed of the a-plane of the GaN epitaxial growth layer 32.

なお、基板31は、サファイヤ基板を用いている。サファイヤ基板上のGaNエピタキシャル成長層の(1−100)面とサファイヤ基板の(1−100)面とは、サファイヤ基板およびGaNエピタキシャル成長層のc面と垂直な軸である(0001)軸を回転軸として、30°ずれることが知られている。   The substrate 31 is a sapphire substrate. The (1-100) plane of the GaN epitaxial growth layer on the sapphire substrate and the (1-100) plane of the sapphire substrate have the (0001) axis as the axis of rotation that is perpendicular to the c plane of the sapphire substrate and the GaN epitaxial growth layer. , 30 ° is known to shift.

次に、実施例4における半導体素子30の製造方法について説明する。実施例4における半導体素子30の製造方法は、実施の形態における半導体素子10の製造方法と基本的には同じ構成であるが、露光を行なう工程(S40)およびドライエッチングを行なう工程(S60)において異なる。   Next, a method for manufacturing the semiconductor element 30 in Example 4 will be described. The manufacturing method of the semiconductor element 30 in Example 4 is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor element 10 in the embodiment, but in the exposure step (S40) and the dry etching step (S60). Different.

具体的には、露光を行なう工程(S40)では、紫外線露光により形成されるレジストマスクパターンは、ストライプパターンとしている。これにより、現像を行なう工程(S50)では、上記レジストマスクパターンの形状から、平面形状が2つの四角形であるマスク層33ができた。   Specifically, in the exposure step (S40), the resist mask pattern formed by ultraviolet exposure is a stripe pattern. Thus, in the developing step (S50), the mask layer 33 having a two-sided planar shape was formed from the shape of the resist mask pattern.

また、ドライエッチングを行なう工程(S60)では、マスク層33で覆われていない部分においてGaNエピタキシャル成長層32をエッチングし、GaNエピタキシャル成長層32の外形(2つの四角形)を形成した。実施例4では、この工程(S60)では、塩素系RIEを行なった。   In the dry etching step (S60), the GaN epitaxial growth layer 32 was etched in a portion not covered with the mask layer 33 to form the outer shape (two squares) of the GaN epitaxial growth layer 32. In Example 4, in this step (S60), chlorine-based RIE was performed.

その後、ウエットエッチング工程(S20)を実施した。実施例4では、2つの四角形の側壁32a,32bに対して、熱SPMにより、ウエットエッチングを実施した。   Thereafter, a wet etching step (S20) was performed. In Example 4, wet etching was performed on the two rectangular side walls 32a and 32b by thermal SPM.

他の工程は、本発明の実施の形態における半導体素子10と同様であるので、その説明は繰り返さない。   Since other processes are the same as those of semiconductor element 10 in the embodiment of the present invention, description thereof will not be repeated.

次に、実施例4における半導体素子30について、図9および図10を用いて、説明をする。図9は、本発明の実施例4における半導体素子30のドライエッチング工程(S60)後の側壁を示すSEM(電子顕微鏡)による俯瞰図である。図10は、本発明の実施例4における半導体素子30のウエットエッチング工程(S20)後のm面の側壁とa面の側壁とを示すSEM(電子顕微鏡)による俯瞰図である。   Next, the semiconductor element 30 in Example 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an overhead view by an SEM (electron microscope) showing the side wall after the dry etching step (S60) of the semiconductor element 30 in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is an overhead view by an SEM (electron microscope) showing the m-side and a-side sidewalls after the wet etching step (S20) of the semiconductor element 30 according to the fourth embodiment of the present invention.

ドライエッチング工程(S60)を実施すると、図9に示すように、側壁32aは荒れた面となることがわかる。なお、この側壁32aは、m面が完全に現れていないと考えられる。   When the dry etching step (S60) is performed, it can be seen that the side wall 32a becomes a rough surface as shown in FIG. Note that it is considered that the m-plane does not completely appear on the side wall 32a.

次に、ウエットエッチング工程(S20)を実施すると、図10に示すように、m面を側壁とする側壁32aは平滑な面となった。   Next, when the wet etching step (S20) was performed, as shown in FIG. 10, the side wall 32a having the m-plane as a side wall became a smooth surface.

このことから、ウエットエッチング工程(S20)を実施することにより、m面が現れるまで側壁32aの荒れた部分がウエットエッチングによって除去され、m面が露出することで、側壁32aは平滑となることがわかった。また、m面が露出したのち、エッチングが進行しないことから、m面が律速面として反応していることがわかった。   Therefore, by performing the wet etching step (S20), the rough portion of the side wall 32a is removed by wet etching until the m-plane appears, and the m-plane is exposed, so that the side wall 32a becomes smooth. all right. Further, since the etching did not proceed after the m-plane was exposed, it was found that the m-plane reacted as a rate-limiting surface.

また、ウエットエッチング工程(S20)で熱SPMを用いることにより、ウエットエッチングを一定条件(たとえば側壁32aにm面が現れた後もウエットエッチングを行なう条件)下で進めると、マスク層33を除去できるとともに、半導体素子30を構成するc面と垂直な方向にはエッチングは反応しなかった。そのため、ウエットエッチング工程(S20)で熱SPMを用いることにより、マスク層33を除去する工程が不要となるので、半導体素子30を製造する工程を簡略化できることがわかった。   Further, by using the thermal SPM in the wet etching step (S20), the mask layer 33 can be removed if the wet etching is performed under a certain condition (for example, a condition in which the wet etching is performed even after the m-plane appears on the side wall 32a). At the same time, the etching did not react in the direction perpendicular to the c-plane constituting the semiconductor element 30. Therefore, it has been found that by using the thermal SPM in the wet etching step (S20), the step of removing the mask layer 33 becomes unnecessary, and thus the step of manufacturing the semiconductor element 30 can be simplified.

一方、a面を側壁とする側壁32bは、ウエットエッチング工程(S20)を実施すると、図10に示すように、その表面はファセットが現れただけであり、荒れたままであった。このことからも、ウエットエッチング工程(S20)は、m面が律速面として反応していることがわかった。   On the other hand, when the wet etching process (S20) is performed on the side wall 32b having the side a as a side wall, as shown in FIG. 10, only the facet appears on the surface, and the surface remains rough. Also from this, it was found that the wet etching step (S20) reacted with the m-plane as the rate-limiting surface.

なお、実施例4では、ウエットエッチング工程(S20)では、熱SPMを用いたが、熱SPMと同様の効果をもつエッチング液として、たとえば有機アルカリ洗浄液は同様の効果を有することがわかった。また、有機アルカリ洗浄液の一例として、セミコクリーン(フルウチ化学(株)製)は室温で同様の効果を有することもわかった。   In Example 4, although the thermal SPM was used in the wet etching step (S20), it was found that, for example, an organic alkaline cleaning liquid has the same effect as an etching liquid having the same effect as the thermal SPM. Moreover, as an example of the organic alkali cleaning solution, it was also found that Semico Clean (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) has a similar effect at room temperature.

なお、実施例4における半導体素子30については、側壁32bのGaNエピタキシャル成長層のa面と、基板であるサファイヤの劈開面である(1−100)面が平行であることから、半導体素子30において側壁32bと平行な方向に分離することが容易であり、側壁32b方向を長手とする直方体形状の素子を作ることが可能となる。これは、長共振器のファブリペロー型レーザ素子を形成する際などに有利となる。   As for the semiconductor element 30 in Example 4, the a-plane of the GaN epitaxial growth layer on the side wall 32b and the (1-100) plane that is the cleavage plane of sapphire as the substrate are parallel to each other. It is easy to separate in a direction parallel to 32b, and it becomes possible to make a rectangular parallelepiped element having the side wall 32b as a longitudinal direction. This is advantageous when forming a long cavity Fabry-Perot laser element.

以上説明したように、実施例4における半導体素子30によれば、基板31上に形成されたGaNエピタキシャル成長層にウエットエッチング工程(S20)を実施すると、m面が現れた側壁である側壁32aは平滑な面となり、a面が現れた側壁である側壁32bは荒れた面となった。つまり、ウエットエッチング工程(S20)では、GaNエピタキシャル成長層のm面が反応律速面となることがわかる。   As described above, according to the semiconductor device 30 of the fourth embodiment, when the wet etching step (S20) is performed on the GaN epitaxial growth layer formed on the substrate 31, the side wall 32a that is the side wall on which the m-plane appears is smooth. The side wall 32b, which is the side wall where the a-plane appeared, was a rough surface. That is, it can be seen that in the wet etching step (S20), the m-plane of the GaN epitaxial growth layer becomes the reaction rate-determining plane.

また、ウエットエッチング工程(S20)では、GaNエピタキシャル成長層のm面が反応律速面となるので、六方晶のm面に沿って側壁を形成すると、容易に平滑な面を形成することができる。   In the wet etching step (S20), since the m-plane of the GaN epitaxial growth layer becomes a reaction-controlled surface, a smooth surface can be easily formed by forming a side wall along the hexagonal m-plane.

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実施の形態および実施例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。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the embodiments and examples described above but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

本発明の実施の形態における半導体素子の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a semiconductor element in an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における半導体素子の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the semiconductor element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における半導体素子の製造方法を詳細に示すフローチャートであるIt is a flowchart which shows the manufacturing method of the semiconductor element in embodiment of this invention in detail. 本発明の実施の形態の変形例における半導体素子を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the semiconductor element in the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施例1における半導体レーザを示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the semiconductor laser in Example 1 of this invention. (A)は、本発明の実施例2における光導波路を示す概略斜視図であり、(B)は、本発明の実施例2における光導波路を示す上面図である。(A) is a schematic perspective view which shows the optical waveguide in Example 2 of this invention, (B) is a top view which shows the optical waveguide in Example 2 of this invention. (A)は、本発明の実施例3における面発光素子を示す上面図であり、(B)は、本発明の実施例3における面発光素子を示す側面図である。(A) is a top view which shows the surface emitting element in Example 3 of this invention, (B) is a side view which shows the surface emitting element in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4におけるマスク層を除去する前の半導体素子を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows the semiconductor element before removing the mask layer in Example 4 of this invention. 本発明の実施例4における半導体素子のドライエッチング工程後の側壁を示すSEM(電子顕微鏡)による俯瞰図である。It is an overhead view by SEM (electron microscope) which shows the side wall after the dry etching process of the semiconductor element in Example 4 of this invention. 本発明の実施例4における半導体素子のウエットエッチング工程後のm面の側壁とa面の側壁とを示すSEM(電子顕微鏡)による俯瞰図である。It is a bird's-eye view by SEM (electron microscope) which shows the side wall of m surface after the wet etching process of the semiconductor element in Example 4 of this invention, and the side wall of a surface.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,30 半導体素子、11,21,31,101,210,301 基板、11a 表面、12,22,32,110,320 エピタキシャル成長層、12a,22a,22b,32a,32b,110a,110b,223a 側壁、13,14,120,130,330,340 電極、33 マスク層、100 半導体レーザ、102,302 n型バッファー層、102a,311a 表面、103,304 n型クラッド層、104,305 アンドープガイド層、105,306 活性層、106,307 p型電子ブロック層、107,308 p型ガイド層、108,309 p型クラッド層、109,311 p型コンタクト層、200 光導波路、221 入射部、222 出射部、223 導波路部、300 面発光レーザ、303 n型DBRミラー層、310 p型ミラー層、W 幅、T 厚み、L 長さ。   10, 20, 30 semiconductor device, 11, 21, 31, 101, 210, 301 substrate, 11a surface, 12, 22, 32, 110, 320 epitaxial growth layer, 12a, 22a, 22b, 32a, 32b, 110a, 110b, 223a side wall, 13, 14, 120, 130, 330, 340 electrode, 33 mask layer, 100 semiconductor laser, 102, 302 n-type buffer layer, 102a, 311a surface, 103, 304 n-type cladding layer, 104, 305 undoped guide Layer, 105,306 active layer, 106,307 p-type electron blocking layer, 107,308 p-type guide layer, 108,309 p-type cladding layer, 109,311 p-type contact layer, 200 optical waveguide, 221 incident portion, 222 Emitting part, 223 waveguide part, 300 surface light emitting layer The, 303 n-type DBR mirror layer, 310 p-type mirror layer, W width, T the thickness, L the length.

Claims (11)

(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた半導体素子の製造方法であって、
(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、
(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とを備える、半導体素子の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface,
Preparing a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface;
And a wet etching step of performing wet etching in which an m-plane that is perpendicular to the (0001) plane is a reaction-controlled surface.
前記ウエットエッチング工程に先立って実施される、塩素、ヨウ素、およびフッ素の少なくともいずれか1つを含むガスを用いたプラズマエッチング工程をさらに備える、請求項1に記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a plasma etching step using a gas containing at least one of chlorine, iodine, and fluorine, which is performed prior to the wet etching step. 前記ウエットエッチング工程では、熱SPM(sulfuric acid hydrogen peroxide mixture)または有機系アルカリ洗浄液をエッチング液として用いる、請求項1または2に記載の半導体素子の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the wet etching step, a thermal SPM (sulfuric acid hydrogen peroxide mixture) or an organic alkaline cleaning solution is used as an etching solution. 4. 前記熱SPMの温度を90℃以上130℃以下としてウエットエッチングを行なう、請求項3に記載の半導体素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 3, wherein wet etching is performed at a temperature of the thermal SPM of 90 ° C. to 130 ° C. (0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、
(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、
(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、
前記GaNエピタキシャル成長層において形成された側壁が前記m面である、半導体素子。
A semiconductor device using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface,
Preparing a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface;
Manufactured by a wet etching step of performing wet etching in which an m-plane perpendicular to the (0001) plane is a reaction-controlled surface,
A semiconductor element, wherein a side wall formed in the GaN epitaxial growth layer is the m-plane.
(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた半導体素子であって、
基板と、
前記基板上に形成されたGaNエピタキシャル成長層とを備え、
前記GaNエピタキシャル成長層では、m面により側壁が形成されている、半導体素子。
A semiconductor device using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface,
A substrate,
A GaN epitaxial growth layer formed on the substrate,
In the GaN epitaxial growth layer, a side wall is formed by an m-plane.
前記側壁は、前記GaNエピタキシャル成長層を囲むように形成され、前記GaNエピタキシャル成長層の平面形状は六角形である、請求項5または6に記載の半導体素子。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the side wall is formed so as to surround the GaN epitaxial growth layer, and the planar shape of the GaN epitaxial growth layer is a hexagon. 前記側壁の表面のRMSが、0.1nm以上10nm以下である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の半導体素子。   The semiconductor element according to claim 5, wherein RMS of the surface of the side wall is 0.1 nm or more and 10 nm or less. 請求項5〜8のいずれか1項に記載の半導体素子を用いた半導体レーザであって、
前記半導体レーザにおける光を出射する端面が、前記半導体素子の前記側壁となることを特徴とした、半導体レーザ。
A semiconductor laser using the semiconductor device according to any one of claims 5 to 8,
The semiconductor laser according to claim 1, wherein an end face of the semiconductor laser that emits light serves as the side wall of the semiconductor element.
請求項5〜8のいずれか1項に記載の半導体素子を用いた面発光素子であって、
前記面発光素子の側壁が、前記半導体素子の前記側壁となることを特徴とした、面発光素子。
A surface light emitting device using the semiconductor device according to any one of claims 5 to 8,
A surface light emitting element, wherein a side wall of the surface light emitting element is the side wall of the semiconductor element.
(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を用いた光導波路であって、
(0001)面を主面とするGaNエピタキシャル成長層を準備する工程と、
(0001)面と垂直方向であるm面が反応律速面となるウエットエッチングを行なうウエットエッチング工程とにより製造され、
前記GaNエピタキシャル成長層において形成された光導波路の側壁が前記m面である、光導波路。
An optical waveguide using a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface,
Preparing a GaN epitaxial growth layer having a (0001) plane as a main surface;
Manufactured by a wet etching step of performing wet etching in which an m-plane perpendicular to the (0001) plane is a reaction-controlled surface,
An optical waveguide, wherein a side wall of the optical waveguide formed in the GaN epitaxial growth layer is the m-plane.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008108844A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Toyota Central R&D Labs Inc Group iii nitride semiconductor device having trench or mesa-structure, and manufacturing method thereof
JP2009088519A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Method of forming fine pattern, and method of manufacturing semiconductor light emitting element using the same
JP2010040697A (en) * 2008-08-04 2010-02-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2012044217A (en) * 2007-09-28 2012-03-01 Samsung Led Co Ltd Formation method of fine pattern and manufacturing method of semiconductor light-emitting element using the same
JP2017017296A (en) * 2015-07-07 2017-01-19 株式会社リコー Surface emitting laser, surface emitting laser array, laser device, ignition device, and internal combustion engine
DE102017124585A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor body, semiconductor chip and a method for producing a plurality of semiconductor bodies or semiconductor chips
DE102018107483A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh OPTOELECTRONIC COMPONENT WITH A VARIETY OF STEPS AND METHOD FOR PRODUCING THE OPTOELECTRONIC COMPONENT
US11508873B2 (en) 2019-03-26 2022-11-22 Seiko Epson Corporation Light emitting device and projector
DE102021131794A1 (en) 2021-12-02 2023-06-07 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung METHOD OF MAKING A SEMICONDUCTOR STRUCTURE AND SEMICONDUCTOR STRUCTURE
DE102022123683A1 (en) 2022-09-15 2024-03-21 Ams-Osram International Gmbh OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10321910A (en) * 1997-05-16 1998-12-04 Ricoh Co Ltd Light-emitting semiconductor element
JP2001217497A (en) * 2000-02-02 2001-08-10 Pioneer Electronic Corp Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
WO2005041283A1 (en) * 2003-10-27 2005-05-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride semiconductor substrate and process for producing the same
JP2005210089A (en) * 2003-12-24 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method for nitride compound semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10321910A (en) * 1997-05-16 1998-12-04 Ricoh Co Ltd Light-emitting semiconductor element
JP2001217497A (en) * 2000-02-02 2001-08-10 Pioneer Electronic Corp Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
WO2005041283A1 (en) * 2003-10-27 2005-05-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride semiconductor substrate and process for producing the same
JP2005210089A (en) * 2003-12-24 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method for nitride compound semiconductor device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008108844A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Toyota Central R&D Labs Inc Group iii nitride semiconductor device having trench or mesa-structure, and manufacturing method thereof
DE102008049395B4 (en) * 2007-09-28 2020-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. A method of forming a fine pattern and a method of manufacturing a semiconductor LED
US8080480B2 (en) 2007-09-28 2011-12-20 Samsung Led Co., Ltd. Method of forming fine patterns and manufacturing semiconductor light emitting device using the same
JP2012044217A (en) * 2007-09-28 2012-03-01 Samsung Led Co Ltd Formation method of fine pattern and manufacturing method of semiconductor light-emitting element using the same
TWI482308B (en) * 2007-09-28 2015-04-21 Samsung Electronics Co Ltd Method of forming fine patterns and method of manufacturing semiconductor light emitting device using the same
JP2009088519A (en) * 2007-09-28 2009-04-23 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Method of forming fine pattern, and method of manufacturing semiconductor light emitting element using the same
JP2010040697A (en) * 2008-08-04 2010-02-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2017017296A (en) * 2015-07-07 2017-01-19 株式会社リコー Surface emitting laser, surface emitting laser array, laser device, ignition device, and internal combustion engine
DE102017124585A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor body, semiconductor chip and a method for producing a plurality of semiconductor bodies or semiconductor chips
DE102018107483A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh OPTOELECTRONIC COMPONENT WITH A VARIETY OF STEPS AND METHOD FOR PRODUCING THE OPTOELECTRONIC COMPONENT
US11508873B2 (en) 2019-03-26 2022-11-22 Seiko Epson Corporation Light emitting device and projector
DE102021131794A1 (en) 2021-12-02 2023-06-07 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung METHOD OF MAKING A SEMICONDUCTOR STRUCTURE AND SEMICONDUCTOR STRUCTURE
DE102022123683A1 (en) 2022-09-15 2024-03-21 Ams-Osram International Gmbh OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

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