JP2008270616A - 半導体発光装置の製造方法および半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子間の素子間配線を良好に形成することができる、半導体発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】サファイア基板２上のバッファ基層に溝１１が形成され、この溝１１によって、バッファ基層２１が複数のバッファ層５に分離される。そして、溝１１に、絶縁体１２が埋設される。その後、ＭＯＣＶＤ法により、バッファ層５上に、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８がこの順に形成される。このとき、バッファ層５を分離する溝１１に絶縁体１２が埋設されているので、溝１１上には、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８が成長しない。その結果、各バッファ層５上のみに、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８を成長させることができ、各半導体発光素子３間に、それらを分離するための素子分離溝４が必然的に形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、III族窒化物半導体からなる半導体積層構造を備えた半導体発光装置およびその製造方法に関する。

最近、照明灯やディスプレイのバックライトなどに、ＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体発光装置が用いられてきている。
図７Ａ〜図７Ｃは、従来のＧａＮ系半導体発光装置の製造方法を工程順に示す図解的な断面図である。
ＧａＮ系半導体発光装置の製造工程では、図７Ａに示すように、サファイア基板１０１上に、バッファ層１０２、ｎ型不純物がドープされたＧａＮからなるＮ−ＧａＮ層１０３、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well：多重量子井戸）活性層１０４、およびｐ型不純物がドープされたＧａＮからなるＰ−ＧａＮ層１０５が、この順に積み重ねて形成される。

この後、図７Ｂに示すように、エッチングにより、Ｐ−ＧａＮ層１０５の表面からサファイア基板１０１の表面まで掘り下がった素子分離溝１０６が形成される。すなわち、Ｐ−ＧａＮ層１０５上に、レジストのパターンが形成される。そして、そのレジストをマスクとして、バッファ層１０２、Ｎ−ＧａＮ層１０３、ＭＱＷ活性層１０４およびＰ−ＧａＮ層１０５からなる半導体積層部がエッチングされることにより、素子分離溝１０６が形成される。この素子分離溝１０６によって、半導体積層部は、複数の半導体発光素子に分離される。

次に、各半導体発光素子において、エッチングにより、Ｎ−ＧａＮ層１０３、ＭＱＷ活性層１０４およびＰ−ＧａＮ層１０５の一部が除去される。つづいて、図７Ｃに示すように、Ｎ−ＧａＮ層１０３およびＰ−ＧａＮ１０５上に、それぞれＮ側電極１０７およびＰ側電極１０８が形成される。その後、サファイア基板１０１上の全域を覆うように、絶縁膜が形成され、この絶縁膜に、Ｎ側電極１０７およびＰ側電極１０８をそれぞれ露出させる開口が形成される。そして、互いに隣り合う半導体発光素子間において、一方の半導体発光素子のＮ側電極１０７と他方の半導体発光素子のＰ側電極１０８とを接続する素子間配線が形成され、複数の半導体発光素子を直列接続した構成のＧａＮ系半導体発光装置が得られる。
特開２００６−８０４４２号公報

ところが、半導体積層部の厚さ（Ｐ−ＧａＮ層１０５の表面からサファイア基板１０１の表面までの厚さ）が４〜６μｍと比較的大きいため、エッチングにより素子分離溝１０６を形成する際に、サファイア基板１０１上にバッファ層１０２の一部が除去されずに残るおそれがある。素子分離溝１０６内にバッファ層１０２が残っていると、その素子分離溝１０６を挟んで隣り合う半導体発光素子間において、そのバッファ層１０２を介して電流がリークしてしまう。

また、素子分離溝１０６内において、各半導体発光素子の側面およびサファイア基板１０１の表面は絶縁膜で覆われ、この絶縁膜上に素子間配線が形成されるが、半導体発光素子の側面の形状によっては、その側面上で素子間配線が断線する（素子間配線が部分的に形成されない）場合がある。
そこで、本発明の目的は、素子分離溝を挟んで隣り合う半導体発光素子間に電流のリークパスが形成されず、各半導体発光素子を良好に絶縁することができる、半導体発光装置の製造方法を提供することである。

また、本発明の他の目的は、半導体発光素子間の素子間配線を良好に形成することができる、半導体発光装置およびその製造方法を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基板上に、III族窒化物からなる半導体層を含むバッファ基層を形成する工程と、前記バッファ基層を部分的に除去することにより溝を形成し、この溝により前記バッファ基層を複数のバッファ層に分離する工程と、前記溝に、絶縁体を埋設する工程と、前記絶縁体の埋設後、前記バッファ層上に、第１導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第１導電型クラッド層を形成する工程と、前記第１導電型クラッド層上に、活性層を形成する工程と、前記活性層上に、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第２導電型クラッド層を形成する工程と含む、半導体発光装置の製造方法である。

この方法では、まず、基板上に、バッファ基層が形成される。次に、そのバッファ基層に溝が形成され、この溝によって、バッファ基層が複数のバッファ層に分離される。そして、溝に、絶縁体が埋設される。その後、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相成長）法などの結晶成長法により、バッファ層上に、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層がこの順に形成される。このとき、バッファ層を分離する溝に絶縁体が埋設されているので、その溝上（絶縁体上）には、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層が成長しない。その結果、各バッファ層上のみに、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層を選択的に成長させることができ、各半導体発光素子（バッファ層、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層）間に、それらを分離するための素子分離溝が必然的に形成される。そのため、第２導電型クラッド層の形成後に、エッチングにより素子分離溝を形成する必要はない。

たとえば、バッファ層、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層からなる半導体積層部の層厚が４〜６μｍである場合、バッファ層（バッファ基層）の層厚は０．２〜２μｍである。したがって、バッファ層を分離するための溝を形成すべき部分において、ドライエッチングなどのエッチングにより、容易かつ確実に、バッファ基層を残すことなく除去することができる。そのため、素子分離溝を挟んで隣り合う半導体発光素子間に電流のリークパスが形成されず、各半導体発光素子を良好に絶縁することができる。その結果、各半導体発光素子の発光特性を揃えることができる。また、半導体発光素子からのリーク電流が局所的に集中して流れることによる劣化を防止することができ、半導体発光装置の寿命を延ばすことができる。

請求項２に記載のように、前記溝は、正六角形の各辺に沿って延びるように形成されることが好ましい。すなわち、前記バッファ層は、平面視正六角形状に形成されることが好ましい。この場合、バッファ層上に成長する第１導電型クラッド層の各側面をいずれも結晶Ｍ面にすることができる。これにより、各側面間で、結晶の縦方向（積層方向）の成長速度と横方向（積層方向と直交する方向）の成長速度との比（縦横成長比）を一致させることができる。その結果、第１導電型クラッド層の各側面の形状を一致させることができる。

たとえば、請求項３に記載のように、有機金属化学気相成長法により、前記第１導電型クラッド層を気圧１５０〜５００Torr、温度９５０〜１０６０℃の雰囲気環境下で成長させれば、前記第１導電型クラッド層の各側面を、前記バッファ層の表面に対して７５°以下の傾斜角で内側に傾斜する側面にすることができる。すなわち、請求項５に記載の半導体発光装置を得ることができる。

請求項５に記載の半導体発光装置は、素子分離溝により分離される複数の半導体発光素子を基板上に備える半導体発光装置であって、前記半導体発光素子は、基板上に形成され、III族窒化物からなる半導体層を含むバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層の表面に対して７５°以下の傾斜角で内側に傾斜する側面を有し、第１導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成され、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第２導電型クラッド層とを含む。

この構成によれば、第１導電型クラッド層の各側面は、バッファ層の表面に対して７５°以下の傾斜角で内側に傾斜している。そのため、半導体発光素子（第１導電型クラッド層）の側面上で、半導体発光素子上に形成される絶縁膜の形状を、その半導体発光素子の側面に沿って傾斜した形状とすることができる。これにより、半導体発光素子間を電気的に接続する素子間配線を、半導体発光素子の側面上（素子分離溝内）で断線を生じることなく形成することができる。

たとえば、素子間配線を絶縁膜の平坦面上での厚さが約１μｍとなるように形成する場合、第１導電型クラッド層の側面の傾斜角が約７５°であれば、絶縁膜の傾斜面上（半導体発光素子の側面上）における素子間配線の厚さを約２０００〜２５００Åに形成することができる。また、素子間配線を絶縁膜の平坦面上での厚さが約１μｍとなるように形成する場合、第１導電型クラッド層の側面の傾斜角が約６０°であれば、絶縁膜の傾斜面上における素子間配線の厚さを約５０００Åに形成することができる。

また、請求項４に記載のように、有機金属化学気相成長法により、前記第１導電型クラッド層を気圧３０〜１００Torr、温度９８０〜１１００℃の雰囲気環境下で成長させれば、平面視で前記バッファ層よりも大きい第１導電型クラッド層を形成することができる。すなわち、請求項６に記載の半導体発光装置を得ることができる。
請求項６に記載の半導体発光装置は、素子分離溝により分離される複数の半導体発光素子を基板上に備える半導体発光装置であって、前記半導体発光素子は、基板上に形成され、III族窒化物からなる半導体層を含むバッファ層と、前記バッファ層上に形成され、平面視で前記バッファ層よりも大きく、第１導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成され、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第２導電型クラッド層とを含む。

この構成では、第１導電型クラッド層が平面視でバッファ層よりも大きく形成される。これにより、互いに隣り合う第１導電型クラッド層の頂部間の間隔を、それらの下層のバッファ層間の間隔よりも小さくすることができる。たとえば、互いに隣り合うバッファ層間の間隔が５μｍ以下であれば、請求項４に記載されている条件下で第１導電型クラッド層を成長させることにより、それらのバッファ層上の第１導電型クラッド層の頂部間の間隔を２μｍ以下に形成することができる。これにより、半導体発光素子上に形成される絶縁膜により第１導電型クラッド層の頂部間を埋めることができ、絶縁膜の形状を素子分離溝上で緩やかに変化する形状とすることができる。これにより、半導体発光素子間を電気的に接続する素子間配線を、素子分離溝上で断線を生じることなく形成することができる。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の模式的な断面図である。
半導体発光装置１は、たとえば、照明灯やディスプレイのバックライトなどに好適に用いることができるものである。この半導体発光装置１は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３単結晶）基板２上に、複数の半導体発光素子３を備えている。

複数の半導体発光素子３は、素子分離溝４により分離されている。各半導体発光素子３は、バッファ層５と、バッファ層５上に積層されたＮ型クラッド層６と、Ｎ型クラッド層６上に積層されたＭＱＷ活性層７と、ＭＱＷ活性層７上に積層されたＰ型クラッド層８とを備えている。
バッファ層５は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなるＡｌＮバッファ層と、アンドープ（不純物がドープされていない）ＧａＮからなる低温ＧａＮバッファ層と、この低温ＧａＮバッファ層よりも高温下で成長されるアンドープＧａＮからなる高温ＧａＮバッファ層とを、サファイア基板２上にこの順に積層することにより形成されている。このバッファ層５は、たとえば、０．２〜２μｍの厚さを有している。

Ｎ型クラッド層６は、Ｎ型不純物（たとえば、Ｓｉ（シリコン））がドープされたＧａＮからなる。このＮ型クラッド層６は、１．５〜２μｍの厚さを有している。Ｎ型クラッド層６の各側面は、バッファ層５の表面に対して７５°以下の傾斜角、好ましくは約６０°の傾斜角で内側に傾斜している。
ＭＱＷ活性層７は、ＩｎＧａＮ（インジウムガリウムナイトライド）からなる層上に、ＧａＮからなる層を積層することにより形成されている。このＭＱＷ活性層７は、たとえば、０．１μｍの厚さを有している。

Ｐ型クラッド層８は、Ｐ型不純物（たとえば、Ｍｇ（マグネシウム））がドープされたＧａＮからなる。このＰ型クラッド層８は、たとえば、０．２μｍの厚さを有している。
Ｎ型クラッド層６の上層部、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８は、それらの一部が積層方向に連続して除去されている。これにより、半導体発光素子３は、Ｐ型クラッド層８の表面と、この表面から一段下がったＮ型クラッド層６の表面とにより、その頂面が形成されている。

そして、Ｎ型クラッド層６の表面には、Ｎ−コンタクト９が形成されている。一方、Ｐ型クラッド層８の表面には、透明電極（図示せず）が形成され、この透明電極上に、Ｐ−コンタクト１０が形成されている。Ｎ−コンタクト９およびＰ−コンタクト１０はどちらも、たとえば、厚さ３０００ÅのＡｌ層と厚さ５００ÅのＮｉ（ニッケル）層との積層構造を有している。また、透明電極は、たとえば、厚さ３０ÅのＮｉ層、厚さ４０ÅのＡｕ（金）層、厚さ１０ÅのＴｉ（チタン）層、厚さ１６０ÅのＡｌ層および厚さ３０ÅのＮｉ層の積層構造を有している。

互いに隣り合うバッファ層５の間には、素子分離溝４の底部をなす溝１１が形成されている。この溝１１は、平面視で正六角形の各辺に沿って延びている。これにより、バッファ層５は、平面視正六角形状に形成され、各半導体発光素子３は、平面視で正六角形の外形を有している。溝１１には、絶縁体１２が埋設されている。この絶縁体１２は、素子分離溝４内のサファイア基板２の表面およびバッファ層５の側面を被覆し、その縁部がバッファ層５上に乗り上げた状態に形成されている。絶縁体１２の材料としては、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）を例示することができる。

そして、この半導体発光装置１の表面は、絶縁膜１３により覆われている。この絶縁膜１３には、Ｎ−コンタクト９を露出させるための開口１４と、Ｐ−コンタクト１０を露出させるための開口１５とが形成されている。絶縁膜１３の材料としては、ＳｉＯ_２やＳｉＮ（窒化シリコン）を例示することができる。
絶縁膜１３上には、互いに隣り合う半導体発光素子３間において、一方の半導体発光素子３のＮ−コンタクト９と他方の半導体発光素子３のＰ−コンタクト１０とを接続する素子間配線１６が形成されている。これにより、複数の半導体発光素子３は、互いに直列に接続されている。素子間配線１６は、たとえば、Ｔｉ層／Ａｕ層の積層構造を有し、絶縁膜１３のＮ型クラッド層６の表面を覆う部分上において、Ｔｉ層の厚さが５００Åに形成され、Ａｕ層の厚さが８０００Åに形成されている。

なお、サファイア基板２上のすべての半導体発光素子３が直列接続される必要はなく、一部またはすべての半導体発光素子３間において、一方の半導体発光素子３のＮ−コンタクト９と他方の半導体発光素子３のＮ−コンタクト９とが配線により接続され、一方の半導体発光素子３のＰ−コンタクト１０と他方の半導体発光素子３のＰ−コンタクト１０とが配線により接続されることにより、それらの半導体発光素子３が互いに並列に接続されていてもよい。

図２Ａ〜２Ｈは、半導体発光装置１の製造方法を工程順に示す断面図である。
半導体発光装置１の製造工程では、まず、図２Ａに示すように、ＭＯＣＶＤ法により、サファイア基板２上に、ＡｌＮバッファ層、低温ＧａＮバッファ層および高温ＧａＮバッファ層の積層構造を有するバッファ基層２１が形成される。
次に、図２Ｂに示すように、フォトリソグラフィ工程により、バッファ基層２１上に、レジスト膜２２が形成される。このレジスト膜２２は、図３に示すように、平面視で正六角形の各辺に沿って延びる開口２３を有している。

つづいて、レジスト膜２２をマスクとして、バッファ基層２１のエッチングが行われる。ドライエッチングの場合、たとえば、プラズマ電力：１５０Ｗ（ワット）、バイアス電力：５０Ｗ、Ｃｌ_２（塩素）ガス供給流量：５０cc／min、ＳｉＣｌ_４（四塩化シリコン）ガス供給流量：５cc／min、気圧：０．６Pa（≒０．００４５Torr）のエッチング条件下で、１３分間にわたってエッチングが続けられる。これにより、図２Ｃに示すように、バッファ基層２１のレジスト膜２２（開口２３）から露出する部分がサファイア基板２の表面まで掘り下げて除去される。その結果、サファイア基板２上に、平面視で正六角形の各辺に沿って延びる溝１１が形成され、この溝１１により、バッファ基層２１が複数の平面視正六角形状のバッファ層５に分離される。

その後、図２Ｄに示すように、Ｐ−ＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長）法により、サファイア基板２上の全面に、絶縁体１２の材料（たとえば、ＳｉＯ_２）からなる絶縁体材料層２４が形成される。この絶縁体材料層２４は、たとえば、５００〜５０００Åの厚さを有する。
そして、エッチング（ＣＦ_４（四フッ化炭素）系ドライエッチングまたはＨＦ系ウエットエッチング）により、各バッファ層５上の絶縁体材料層２４が除去される。これにより、図２Ｅに示すように、溝１１上に絶縁体材料層２４が残され、その残された絶縁体材料層２４が絶縁体１２となる。

次いで、図２Ｆに示すように、ＭＯＣＶＤ法により、各バッファ層５上に、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８がこの順に形成される。具体的には、まず、気圧３００Torr、温度９８０℃の雰囲気環境下で、バッファ層５上にＮ型クラッド層６が形成される。バッファ層５が平面視正六角形状に形成されているので、Ｎ型クラッド層６は、各側面がいずれも結晶Ｍ面となる平面視正六角形状をなして成長し、その各側面間で結晶の縦方向（積層方向）の成長速度と横方向（積層方向と直交する方向）の成長速度との比（縦横成長比）が同じになる。その結果、Ｎ型クラッド層６の各側面はいずれも、バッファ層５の表面に対して約６０°の傾斜角で内側に傾斜する傾斜面となる。Ｎ型クラッド層６の形成後は、気圧５００Torr、温度７６０℃の雰囲気環境下にされて、ＭＱＷ活性層７が形成される。この後、気圧２００Torr、温度１０２０℃の雰囲気環境下にされて、Ｐ型クラッド層８が形成される。

その後、たとえば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）により、Ｎ型クラッド層６の上層部、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８の一部が積層方向に連続して除去される。つづいて、図２Ｇに示すように、Ｎ型クラッド層６の表面に、Ｎ−コンタクト９が形成される。また、Ｐ型クラッド層８の表面に、透明電極（図示せず）およびＰ−コンタクト１０が形成される。Ｎ−コンタクト９、Ｐ−コンタクト１０および透明電極は、たとえば、スパッタリング法または真空蒸着法により形成することができる。

次に、図２Ｈに示すように、サファイア基板２上の全面に、絶縁膜１３が形成される。そして、エッチングにより、絶縁膜１３に開口１４，１５が形成された後、リフトオフ法により、絶縁膜１３上に素子間配線１６が形成される。これにより、図１に示す構造の半導体発光装置１が得られる。
以上のように、まず、サファイア基板２上に、バッファ基層２１が形成される。次に、そのバッファ基層２１に溝１１が形成され、この溝１１によって、バッファ基層２１が複数のバッファ層５に分離される。そして、溝１１に、絶縁体１２が埋設される。その後、ＭＯＣＶＤ法により、バッファ層５上に、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８がこの順に形成される。このとき、バッファ層５を分離する溝１１に絶縁体１２が埋設されているので、その溝１１上（絶縁体１２上）には、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８が成長しない。その結果、各バッファ層５上のみに、Ｎ型クラッド層６、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８を選択的に成長させることができ、各半導体発光素子３間に、それらを分離するための素子分離溝４が必然的に形成される。そのため、Ｐ型クラッド層８の形成後に、エッチングにより素子分離溝４を形成する必要はない。

バッファ層５（バッファ基層２１）の層厚は、たとえば、０．２〜２μｍである。したがって、バッファ基層２１を分離するための溝１１を形成すべき部分において、エッチングにより、容易かつ確実に、バッファ基層２１を残すことなく除去することができる。そのため、素子分離溝４を挟んで隣り合う半導体発光素子３間に電流のリークパスが形成されず、各半導体発光素子３を良好に絶縁することができる。その結果、各半導体発光素子３の発光特性を揃えることができる。また、半導体発光素子３からのリーク電流が局所的に集中して流れることによる劣化を防止することができ、半導体発光装置１の寿命を延ばすことができる。

また、Ｎ型クラッド層６の各側面は、バッファ層５の表面に対して７５°以下の傾斜角で内側に傾斜している。そのため、半導体発光素子３（Ｎ型クラッド層６）の側面上で、絶縁膜１３の形状を、その半導体発光素子３の側面に沿って傾斜した形状とすることができる。これにより、素子間配線１６を、半導体発光素子３の側面上（素子分離溝４内）で断線を生じることなく形成することができる。

この実施形態では、絶縁膜１３のＮ型クラッド層６の表面を覆う部分上において、Ｔｉ層の厚さが５００Åに形成され、Ａｕ層の厚さが８０００Åに形成されることにより、素子間配線１６は、８５００Åの厚さを有している。そして、Ｎ型クラッド層６の側面の傾斜角が約６０°であるので、半導体発光素子３の側面上における素子間配線１６の厚さを約５０００Åに形成することができる。また、Ｎ型クラッド層６の側面の傾斜角が約７５°であれば、半導体発光素子３の側面上における素子間配線１６の厚さを約２０００〜２５００Åに形成することができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係る半導体発光装置の模式的な断面図である。この図４において、図１に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付して示している。また、以下では、図１に示す構造との相違点のみを取り上げて説明する。
この図４に示す半導体発光装置４１では、バッファ層５上に形成されるＮ型クラッド層４２の各側面の形状が、図１に示す構造におけるＮ型クラッド層６の各側面の形状と異なる。すなわち、Ｎ型クラッド層４２は、平面視でバッファ層５よりも大きく、その各側面は、サファイア基板２が水平に配置される状態で、バッファ層５上から外側斜め上方に向けて延び、さらに鉛直上方に延びている。これにより、互いに隣り合うＮ型クラッド層４２の頂部間の間隔Ｗ１は、それらの下層のバッファ層５間の間隔（溝１１の幅）Ｗ２よりも小さくなっている。たとえば、互いに隣り合うバッファ層５間の間隔Ｗ２が５μｍ以下であり、Ｎ型クラッド層４２の頂部間の間隔Ｗ１が２μｍ以下に形成されている。

これにより、Ｎ型クラッド層４２の頂部間を絶縁膜１３によって埋めることができ、絶縁膜１３の形状を素子分離溝４上で緩やかに変化する形状とすることができる。これにより、半導体発光素子３間を電気的に接続する素子間配線１６を、素子分離溝４上で断線を生じることなく形成することができる。
図５Ａ〜５Ｈは、半導体発光装置４１の製造方法を工程順に示す断面図である。図５Ａ〜５Ｈにおいて、図２Ａ〜２Ｈに示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付して示している。また、以下では、同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。

半導体発光装置４１の製造工程では、まず、図５Ａに示すように、サファイア基板２上に、バッファ基層２１が形成される。
次に、図５Ｂに示すように、バッファ基層２１上に、レジスト膜２２が形成される。
つづいて、レジスト膜２２をマスクとして、バッファ基層２１がエッチングされることにより、図５Ｃに示すように、溝１１が形成され、この溝１１により、バッファ基層２１が複数の平面視正六角形状のバッファ層５に分離される。

その後、図５Ｄに示すように、サファイア基板２およびバッファ層５上の全面に、絶縁体材料層２４が形成される。
そして、図５Ｅに示すように、絶縁体材料層２４が溝１１上に残るようにエッチングされることにより、溝１１上に絶縁体１２が形成される。
次いで、図５Ｆに示すように、ＭＯＣＶＤ法により、各バッファ層５上に、Ｎ型クラッド層４２、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８がこの順に形成される。具体的には、まず、気圧５０Torr、温度１０００℃の雰囲気環境下で、バッファ層５上にＮ型クラッド層４２が形成される。Ｎ型クラッド層４２は、厚さが３μｍ以上に形成される。バッファ層５が平面視正六角形状に形成されているので、Ｎ型クラッド層４２は、各側面がいずれも結晶Ｍ面となる平面視正六角形状をなして成長し、その各側面間で結晶の縦横成長比が同じになる。その結果、Ｎ型クラッド層４２の各側面はいずれも、サファイア基板２が水平に配置される状態で、バッファ層５上から外側斜め上方に向けて延び、さらに鉛直上方に延びるような形状に形成される。このとき、互いに隣り合うバッファ層５間の間隔Ｗ２（図４参照）が５μｍ以下であれば、Ｎ型クラッド層４２の頂部間の間隔Ｗ１（図４参照）を２μｍ以下に形成することができる。Ｎ型クラッド層４２の形成後は、気圧５００Torr、温度７６０℃の雰囲気環境下にされて、ＭＱＷ活性層７が形成される。この後、気圧２００Torr、温度１０２０℃の雰囲気環境下にされて、Ｐ型クラッド層８が形成される。

その後、Ｎ型クラッド層６の上層部、ＭＱＷ活性層７およびＰ型クラッド層８の一部が積層方向に連続して除去される。つづいて、図５Ｇに示すように、Ｎ型クラッド層６の表面に、Ｎ−コンタクト９が形成される。また、Ｐ型クラッド層８の表面に、透明電極（図示せず）およびＰ−コンタクト１０が形成される。
次に、図５Ｈに示すように、サファイア基板２上の全面に、絶縁膜１３が形成される。そして、絶縁膜１３に開口１４，１５が形成された後、絶縁膜１３上に素子間配線１６が形成される。これにより、図４に示す構造の半導体発光装置４１が得られる。

こうして得られる半導体発光装置４１においても、図１に示す半導体発光装置１と同様な効果を達成することができる。
図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る半導体発光装置の図解的な断面図である。この図６において、図１に示す各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付して示している。また、以下では、図１に示す構造との相違点のみを取り上げて説明する。

この図６に示す半導体発光装置６１において、溝１１に埋設される絶縁体６２は、素子分離溝４内のサファイア基板２の表面およびバッファ層５の側面を被覆し、溝１１の外にはみ出ていない。
絶縁体６２は、たとえば、以下のようにして作成される。まず、溝１１の形成後、バッファ層５上にレジスト膜が形成される。次に、サファイア基板２上の全面に、ＳＯＧ（Spin coating On Glass）膜を形成する。そして、サファイア基板２上に、硫酸および／または硫酸と過酸化水素水との混合液を供給し、レジスト膜とともにレジスト膜上のＳＯＧ膜を除去した後、これらの構造体を４００℃の温度環境下で３０分加熱して、溝１１内に残ったＳＯＧ膜を硬化させることにより、絶縁体６２を得ることができる。

以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、半導体発光素子３は、ＬＥＤ構造を有しているが、これに代えてレーザ構造を有していてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の模式的な断面図である。 図１に示す半導体発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 図２Ａの次の工程を示す断面図である。 図２Ｂの次の工程を示す断面図である。 図２Ｃの次の工程を示す断面図である。 図２Ｄの次の工程を示す断面図である。 図２Ｅの次の工程を示す断面図である。 図２Ｆの次の工程を示す断面図である。 図２Ｇの次の工程を示す断面図である。 図２Ｂに示す工程で形成されるレジスト膜の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体発光装置の模式的な断面図である。 図４に示す半導体発光装置の製造方法を説明するための断面図である。 図５Ａの次の工程を示す断面図である。 図５Ｂの次の工程を示す断面図である。 図５Ｃの次の工程を示す断面図である。 図５Ｄの次の工程を示す断面図である。 図５Ｅの次の工程を示す断面図である。 図５Ｆの次の工程を示す断面図である。 図５Ｇの次の工程を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る半導体発光装置の模式的な断面図である。 従来のＧａＮ系半導体発光装置の製造方法を示す図解的な断面図である。 図７Ａの次の工程を示す断面図である。 図７Ｂの次の工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体発光装置
２ サファイア基板（基板）
３ 半導体発光素子
４ 素子分離溝
５ バッファ層
６ Ｎ型クラッド層（第１導電型クラッド層）
７ ＭＱＷ活性層（活性層）
８ Ｐ型クラッド層（第２導電型クラッド層）
１１ 溝
１２ 絶縁体
２１ バッファ基層
４１ 半導体発光装置
４２ Ｎ型クラッド層
６１ 半導体発光装置
６２ 絶縁体

Claims (6)

1. 基板上に、III族窒化物からなる半導体層を含むバッファ基層を形成する工程と、
   前記バッファ基層を部分的に除去することにより溝を形成し、この溝により前記バッファ基層を複数のバッファ層に分離する工程と、
   前記溝に、絶縁体を埋設する工程と、
   前記絶縁体の埋設後、前記バッファ層上に、第１導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第１導電型クラッド層を形成する工程と、
   前記第１導電型クラッド層上に、活性層を形成する工程と、
   前記活性層上に、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第２導電型クラッド層を形成する工程と含む、半導体発光装置の製造方法。
2. 前記溝は、正六角形の各辺に沿って延びるように形成される、請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
3. 前記第１導電型クラッド層は、有機金属化学気相成長法により、気圧１５０〜５００Torr、温度９５０〜１０６０℃の雰囲気環境下で形成される、請求項２に記載の半導体発光装置の製造方法。
4. 前記第１導電型クラッド層は、有機金属化学気相成長法により、気圧３０〜１００Torr、温度９８０〜１１００℃の雰囲気環境下で形成される、請求項２に記載の半導体発光装置の製造方法。
5. 素子分離溝により分離される複数の半導体発光素子を基板上に備える半導体発光装置であって、
   前記半導体発光素子は、
   基板上に形成され、III族窒化物からなる半導体層を含むバッファ層と、
   前記バッファ層上に形成され、前記バッファ層の表面に対して７５°以下の傾斜角で内側に傾斜する側面を有し、第１導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第１導電型クラッド層と、
   前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層と、
   前記活性層上に形成され、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第２導電型クラッド層とを含む、半導体発光装置。
6. 素子分離溝により分離される複数の半導体発光素子を基板上に備える半導体発光装置であって、
   前記半導体発光素子は、
   基板上に形成され、III族窒化物からなる半導体層を含むバッファ層と、
   前記バッファ層上に形成され、平面視で前記バッファ層よりも大きく、第１導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第１導電型クラッド層と、
   前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層と、
   前記活性層上に形成され、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物がドープされたIII族窒化物からなる第２導電型クラッド層とを含む、半導体発光装置。

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